Winterschutz, Innentemperatur niedriger als Außentemperatur

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    • J.D. aus NRW schrieb:

      Aber bei klaus mit der Styroporkiste komm ich nicht klar ,,S , welche Kennlinie muss ich da nehmen ;smilie[268] ?

      Hi Jürgen,
      die Legende steht am oberen Rand in der Tabelle.

      Volker S schrieb:


      Zwischenfrage: Gibt es auch irgendwo Bilder von Deinem Schutz - wenn ja wäre ein Link (für mich) etwas hilfreicher. Hat wohl keine Bewandtnis, aber ich kann mir die Zwischendecke irgendwie nicht so gut vorstellen was das ist (vielleicht steh ich auch gerade auf dem Schlauch).

      Hallo Volker_S
      ich werd mal ein Foto von der Zwischendecke machen, sobald ich den Schutz wieder offen habe. Zwischendecke desswegen, weil ich die Höhe nochmals unterteilt habe und das Volumen zu verringern. Möchte ja die Raumreserve nicht noch mit beheizen. Es ist nur eine Lattung, auf dem das Isomaterial aufliegt.
      KURZWELLIG ERWÄRMTER BODEN und natürliche Bodenwärme können zutreffen. Demnach müßte der Schutz aber gute Isolierwerte haben und die natürliche Bodenwärme wird mich dann mit fortschreitendem Winter bald verlassen?
      Ich bin jedenfalls sehr gespannt, wie sich das bei extrem tiefen Temperaturen verhält, zumal ich den Schutz dann vielleicht tagelang nicht öffnen kann. :wacko:

      v.G.
      -klaus-

    • Hi Klaus,

      danke für die Erklärung der Zwischendecke - jetzt kann ich mir das besser vorstellen. Kannst Du bitte noch was zu Deinem Schutz erzählen? Welche Grundfläche er hat, welches ca. Volumen er umschließt und welche Dicke Deine Styroporplatten haben - wenn man hier mitunter die Temperaturkurven diskutiert, könnte das alles eine Rolle spielen.

      Mein Styrodurschutz besteht aus 40mm Platten und bildet einen 60er Würfel. Der Würfel steht nicht direkt auf dem Boden, sondern es ist noch eine Schicht Rindenmulch dazwischen. Ich glaube das sich Dein Schutz etwas besser erwärmt als meiner. Außerdem habe ich feststellen können, dass der Schutz auch bei Umgebungserwärmung ohne Sonne relativ unverzögert Wärme aufnimmt.

      ...zum Vergrößern bitte drauf klicken



      -volker-

    • Volker S schrieb:

      Außerdem habe ich feststellen können, dass der Schutz auch bei Umgebungserwärmung ohne Sonne relativ unverzögert Wärme aufnimmt.


      Hallo Volker_S,
      genau diese Feststellung kann ich mir nicht so recht erklären. In meinem Fall ist sogar die Innentemperatur immer der Aussentemperatur voraus bei steigenden Temp´s.
      Aber kann denn kurzwellige Strahlung den Schutz durchdringen? Anscheinend schon, denn die steigenden Temperaturen übertragen sich sofort, während der Schutz bei sinkenden Temperaturen sehr träge reagiert und knapp 3-5°C über der Aussentemperatur verbleibt. Das ist ja nach den bisherigen Frostgraden schon ein guter Gewinn über den ich mich ja freue. Ich kann es mir nur noch nicht ganz erklären. Vielleicht sind es ja viele Faktoren zusammen und vielleicht wird sich das bei extremeren Temperaturen weniger auswirken.

      Hier einmal die Angaben zur Dimension vom Schutz:
      Maße 1,5 x 1,5 x 2,5m
      Styroporstärke 6cm
      Aussenhaut Bauplane
      Innen direkt an den Aussenwänden ca. 40cm Mulch in Säcken 2lagig.

      Das Volumen hat Brutto ca 5,6 m3, durch Zwischendecke (-50cm) und Styroporkiste innen, sagen wir mal zwischen 4 und 4,2 m3.
      Hier mal ein kleines Foto im geschlossenen Zustand. Drei Seiten sind der Sonne gut zugewandt.

      Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von klaus ()

    • Ohne dass ich mir auf die Schnelle jeden einzelnen Beitrag durchgelesen habe, hier mal meine Erfahrungen:

      1.Im lichtdurchlässigen Schutzbau (Lupofolie) kann es in klaren Nächten kälter werden als außerhalb des Schutzbaues. Außerhalb des Schutzbaues erfolgt zwar auch die Abstrahlung in den Weltraum, aber die Luftbewegung sorgt immer noch für einen Temperaturaustausch mit der Umgebung. Im Schutzbau steht die Luft und es findet nur die Abstrahlung statt. Nur bei absoluter Windstille wird es in klaren Nächten draußen genauso kalt.
      2. Der lichtundurchlässige, hoch isolierte Schutzbau bleibt nachts relativ warm und wird dafür tagsüber, bei Sonne, kaum wärmer. Achtung: Das ist kein Nachteil, sondern ein Vorteil! Würde der Schutzbau sich in der Sonne erwärmen, würde der darin befindlichen Palme der Lichtmangel auf Dauer Probleme bereiten. Bei Temperaturen um 0 °C verträgt die Palme den Lichtmangel wesentlich besser und länger (3 Monate sind für Trachys kein Problem) als bei > 10 °C!

      3. Einen Styrodurschutzbau optimiert man wie folgt:

      a) Am Besten im gleichen Rastermaß wie der Schutzbau Styropor-Drainplatten in die Erde setzen (50 cm tief sollte reichen). Die isolieren zwar nur schwach, sind aber anders als Styrodur keine Barriere für das Wurzelwachstum der Palme und verhindern ganz gut das Eindringen des Frostes über das Erdreich.
      b) Der Erdboden soll innerhalb des Schutzbaues die Funktion der Heizung mitübernehmen: Daher im Schutzbau kein Mulchmaterial einsetzen!
      c) An einer Seite (am besten zum Süden hin) sollten die Platten leicht und schnell abnehmbar sein, damit man auch an einem einzelnen wärmeren Tag wieder Licht in den Bau lassen kann.

      Gruß
      Thomas

    • Da dieses Jahr bisher von den Temperaturen her noch nicht so viel los war, erkennt man an den Temperaturaufzeichnungen auch noch nicht viel. Insbesondere ist der Boden noch nicht gefroren, so dass die Drainplatten im Boden auch noch keine großartige Wirkung entfalten können. Aber dennoch, hier mal der Temperaturverlauf von gestern 21:00 Uhr bis heute 11:00 Uhr:



      Die rote Kurve ist die Außentemperatur in 2 m Höhe. Die orangefarbene zeigt den in diesem Zeitraum geöffneten Trachyschutzbau (4 m³ Rauminhalt, die beiden oberen der 4 Platten auf der Südseite waren offen, die restlichen Platten waren montiert).
      Die beiden grünen Kurven zeigen geschlossene und unbeheizte Schutzbauten:
      Hellgrün den der Musa mit ca. 1 m³ Volumen, dunkelgrün den der Phoenix mit ca. 2 m³ Volumen. Inzwischen steht in beiden "grünen" Schutzbauten ein Grablicht, da ich in beiden nicht unter 0 °C fallen möchte.

      Den großen Schutzbau der Trachy (4 m³) habe ich heute abend (nach Sonnenuntergang) bei - 2,7 °C Außentemperatur versuchsweise geschlossen. Die Innentemperatur stieg danach ohne Heizung auf jetzt - 0,4 °C bei weiterhin - 2,8 °C Außentemperatur (ohne Grafik).

      Gruß
      Thomas

      PS: Der Musa-Schutzbau hat keine in den Boden eingelassenen Drainplatten. Ob deshalb darin die Temperatur etwas weiter abfällt als im Phoenix-Schutzbau kann ich allerdings noch nicht sagen. Die Temperatursensoren sind jedenfalls alle von mir bei 0 °C kalibriert worden, auch kleine Temperaturunterschiede zwischen zwei Messstellen sind deshalb damit feststellbar.

      Dieser Beitrag wurde bereits 3 mal editiert, zuletzt von TheChemist ()

    • Hallo Thomas,

      mittlerweile habe ich ja auch noch eine andere Theorie - als Deine Bodenwärmeheizung - hier eingeworfen. Hier mal der Link zu den Grundlagen. Es geht darum, dass Styro/-por/-dur Dämmstoffe sehr wohl die Temperatur schnell durch den Werkstoff leiten und der Wärmeleitwiderstand 1/U (respektive natürlich U) nur ein Maß für die Wärmeleitung beschreibt und (laut dieser Studie) die tatsächliche Dämmwirkung nur ungenau beschreibt. Ferner wird bei der Berechnung der Hausdämmung die äußere kurzwellige solare Einstrahlung überhaupt nicht berücksichtigt. Bei der Hausmodernisierung geht es halt hauptsächlich um eine Erhöhung des Wärmeleitwiderstand und um die Beseitigung von Leckagen und Kältebrücken (wieder Wärmeleitung) von Innen nach Außen. PS: Ich habe den Text bisher auch nur einmal durchgelesen - habe allerdings (neben den Erfahrungen von Klaus) Erwärmungserscheinungen innerhalb des Schutzbaues bemerkt, die ich in wesentlich abgeschwächter Form allerdings auch ohne Sonne (Strahlung) feststellen konnte. Für die beachtliche Styrodurdicke (von 6cm) hätte ich nicht gedacht wie schnell Wärme dort eingebracht wird. Bei dem Styroturm vom Admin-Volker geschieht dies nicht.

      Hierfür suchen wir halt Erklärungen:
      Für Deine Theorie "Bodenwärme steigt auf" habe ich Erklärungsbedarf. Wenn ich mir meinen Schutzbau anschaue ist der Boden (auf der Schattenseite meines kleinen Würfels) schon 1-2 cm oberflächlich gefroren - nur die direkte Sonnenstrahlung vermag den Boden noch anzutauen. Vom Boden kommt da also gar nichts, und nur wenn die Luft des Schutzbaus über 0°C gehalten wird taut auch der Boden wieder auf. Damit die Luftströmung (die bei mir heute eh nicht vorhanden war) mir nicht dauernd kalte Luft nachliefert (und dadurch der Boden ständig gefroren ist), habe ich heute auch mal eine Dose in den gefrorenen Boden getrieben. Falls der Wind (der heute eh nicht vorhanden war) also den Boden hätte gefrieren lassen, wäre er nun innerhalb der Dose aufgetaut. Das wäre dann ein Hinweis auf evtl. nutzbare Bodenwärme gewesen. Der Boden taute aber nicht auf.


      -volker-

    • Hallo Volker,

      zunächst mal zu den Effekten im verlinkten Text. Wenn man mal von scheinbar vorhandenen kleineren Messungenauigkeiten im Versuchsabbau absieht, ist das Ergebnis m. E. gar nicht so überraschend:

      Selbstverständlich erwärmt sich jedes noch so gute Isoliermaterial nach einiger Zeit. Und zwar um so schneller, je geringer dessen spezifische Wärmekapazität ist (vereinfacht auch dessen Gewicht). Eine sehr kleine Masse ist schon mit einer sehr kleinen Energiezufuhr deutlich zu erwärmen, bei einer sehr großen Masse ist der Temperatureffekt selbst mit einer höheren Energiemenge kleiner. Das ist aber für die Isolationswirkung völlig unbedeutend, denn hierfür kommt es nur darauf an, wie gut es die Wärme bei anliegendem Temperaturkoeffizienten leitet! Der Wärmefluß je Zeiteinheit ist die entscheidende Größe.

      Der Boden ist die Wärmequelle:

      Auch wenn außen der Boden gefroren ist, bleibt dieser innen (wegen der viel geringeren Abstrahlung) wärmer. Die Bodenoberflächen haben außen wie innen den gleichen "Heizstrahler" in der Tiefe des Bodens (in unseren Breiten ca. + 9 °C in 1 m Tiefe). Außen wird die Wärme vollkommen abgestrahlt, so dass der Wärmefluss aus der Tiefe nicht ausreicht, das Gefrieren des Bodens zu verhindern. Innen ist die Abstrahlung sehr, sehr viel geringer.

      Wenn man den Heizeffekt minimieren will, kann man wie von mir empfohlen Styropor-Drainplatten in den Boden einlassen. Dadurch wird der horizontale Temperaturausgleich in der oberen Bodenschicht (vom warmen Inneren zum kalten/gefrorenen Außenbereich) minimiert.

      Grüße

      Thomas



      PS: Ich korrigiere mich: Im Messaufbau des verlinkten Textes sind erhebliche Fehler/Ungenauigkeiten enthalten (also nicht nur "kleinere Messungenauigkeiten")! Nach 20 Minuten (10 Minuten Bestrahlung und 10 Minuten Abkühlzeit) ist die wärmebestrahlte Seite deutlich kälter als die Rückseite (physikalischer Unsinn!). Die Messergebnisse sind damit komplett "für die Tonne".

      Dieser Beitrag wurde bereits 7 mal editiert, zuletzt von TheChemist ()

    • Hallo Thomas,

      stimmt, das mit den merkwürdigen Abkühltemperaturen ist mir gar nicht aufgefallen. Nur das sie beides mal das selbe Diagramm eingestellt haben (für Vorderseite und Rückseite). Bei solch eklatanten Fehlern (immerhin 'schießen' sie gegen eine eingesessene Industrie) besteht weiterhin Klärungsbedarf - denn ich kann mir irgendwie nicht vorstellen, dass sie einfach mit gefälschten Werten gegen eine Wand von Fachleuten wettern wollen. Welchen Sinn soll das machen - soweit ich weis haben sie kein Konkurrenzprodukt auf dem Markt. Ich werde mal in diese Richtung etwas weiter recherchieren - Notfalls die Leute anschreiben (oder weiter unten mal die Links durcharbeiten).

      Zur Bodenerwärmung:
      Ich würde die obere Schicht des Bodens als eine eher passive Schicht sehen, welche hauptsächlich Wärmespeichereffekte (durch Temperaturen, die sie von außen/oben beeinflussen) besitzt. Sicherlich erhält durch eine relativ gute Wärmeleitung (feuchter Boden) in der Übergangszeit (Herbst) auch etwas Wärme von unten. Hauptsächlich reagiert er aber auf die von oben kommende Temperatureinflussnahme. Und wenn diese Temperaturen kalt genug sind, kühlt die Oberschicht des Boden einfach aus. Durch die große Masse federt er aber Temperaturspitzen ab, dass heißt -> wenn der Boden oberflächlich -2°C hat und die folgende Nacht hat Temperaturminima von -15°C folgt die Bodentemperatur so gut wie fast garnicht (jedenfalls sehr träge). Von daher bekommt ein Kübel in dieser Nacht wenigstens von der Unten noch etwas höhere Temperaturen. Anders herum wird auch am Tag der Kübel Temperatur an den Boden abgeben, wenn er sich durch die Sonne oberhalb der Bodenkontakttemperatur erwärmen würde.
      Sicherlich, durch das langsame Abkühlen des Bodens in der Oberschicht - in Verbindung mit einer hochisolierten Umbauung hat man Effekte die man Nutzen kann. Im Gegensatz zur direkten Erwärmung des Isoliermaterials - siehe unsere Kurven - durch die Umgebungsluft/durch die Sonne halt ich diesen Effekt für weniger bedeutend (siehe auch den immer kälteren Turm vom Admin-Volker). Türme die in der Sonne stehen profitieren von dieser Energie stärker (ich hätte auch nicht gedacht, dass sich ein hochisolierter Raum sich durch äußere Wärme so aufheizen lässt.
      So jetzt meine Einstellung zur Bodenwärme (geringer Effekt) und Wärmestrom von außen (sei es durch Konvektion oder durch Strahlung) [stärkerer Effekt]

      -volker-

    • Die Erwärmung von außen (durch Sonnenbestrahlung des Schutzbaues) ist m. E. vergleichsweise unbedeutend. Ich weiß nicht, wie ihr die Styrodurbauten anlegt, aber bei mir läßt sich nur eine geringe Erwärmung durch Sonnenbestrahlung feststellen. Dass diese überhaupt stattfindet ist bei nur 6 cm Isolationsstärke letztlich aber unvermeidlich.
      Die Erwärmung durch den Erdboden ist der entscheidende Punkt, wenn es darum geht, zu starken Frost zu vermeiden. Je kälter es wird, desto stärker wirkt diese "Bodenheizung" (die Temperaturdifferenz zu den + 9 °C in 1 m Tiefe wird größer und damit auch der Wärmefluß). Man sieht das sehr schön, wenn man mitten in einer Frostnacht den zuvor offenen Schutzbau schließt. Ganz ohne Zusatzheizung geht die Temperatur dann nach oben. Theoretisch müßte nach einiger Zeit sogar ein schon angefrorener Boden im Schutzbau wieder auftauen. Das teste ich aber bewußt nicht aus, da ich bei einem nicht gefrorenen Boden mehr Reserven habe.

      Gruß
      Thomas

    • Hallo Thomas,

      gut, irgendwie sind wir ja einer Meinung -> beide Wärmeströme q beeinflussen den Schutzbau. Warum wir unterschiedliche Wärmeeinflussnahmen der Umgebungen messen (du eher gar nicht - Klaus und meinereiner eine eindeutige Abhängigkeit) ist mir auch noch nicht klar. In der Sonne stehen Deine Umbauungen aber - oder?

      Hier mal ein Bild über beide Wärmeströmungen:

      a) bis ca. 11:45 -> Einfluss durch q_Boden + q_Umgebung
      b) ab 16:30 -> nur noch Einfluss durch q_Boden (falls Klaus Sonne hat rein strahlen lassen kommen noch kapazitäre Effekte durch direkte Bodenerwärmung hinzu @Klaus: kannst ja mal was dazu sagen)

      Wir können weiter davon ausgehen (nehme ich jetzt mal an) das der Boden in der kurzen Zeitspanne einen nahezu konstanten Wärmestrom geliefert hat (also nicht merklich auskühlte)
      a1) Beide Ströme zusammen genommen brachten es auf beachtliche 1,9°C, wobei das Maximum der solaren Einstrahlung um 11:45 Uhr noch nicht erreicht war (auch die Umgebungstemperatur war noch nicht auf ihrem Maximum).
      b1) Aufgeheizt nur durch den Boden erfuhr der Schutzbau eine Erwärmung auf ca. 0,8°C

      Leider fehlen mir nun die Relationen, denn irgendwann dreht sich der Wärmefluss im Schutzbau natürlich um. Das ist dann der Fall, wenn der Schutzbau sich durch die äußere Konvektion und Einstrahlung oberhalb der Bodenkontakttemperatur erwärmt. Dann fließt nämlich der Wärmestrom in den Boden - und wegen der großen Masse des Bodens und der guten Wärmeleitung wäre diese Energie dann auch weg.
      Was man aber an Hand Klausens Diagramm erkennen kann, ist die gute Wärmeentwicklung innerhalb des Schutzbaues bei gleichzeitiger Einstrahlung der Umgebungswärmeströme (Konvektion, Strahlung). Es kommt einfach auf ein wesentlich höheres Niveau, als durch die Bodenwärme allein. So eine Aussage steht und fällt natürlich mit den Diagrammen. Wenn Du nur eine Erwärmung durch den Boden feststellen kannst, dann ist das einfach eine andere Erkenntnis - aber natürlich nachvollziehbar.
      Und natürlich hat so eine Bodenheizung seine Grenzen. Wie gesagt, ich sehe den Boden als Puffer den man in kalten Nächten durchaus 'anzapfen' kann. Durch die Masse - und des leicht fließenden Wärmestrom aus der Tiefe, gepaart mit den von außen einwirkenden Temperaturen, hat der Boden eine relativ konstante Temperatur (die - bei tieferen Temperaturen im Schutz - als Heizung dient). Aber im Verlauf stärker fallenden Temperaturen nimmt auch die oberflächliche Bodentemperatur immer weiter ab.

      -volker-

      Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von Volker S ()

    • Du Interpretierst die Messkurven nur anders als ich.

      Ich sehe auch in deiner Messung den stärkeren Einfluss der Bodenheizung:
      Nur damit bekommst Du eine wachsende positive Temperaturdifferenz zwischen Schutzbau-Innerem und der Außentemperatur hin!!! In der "Sonnenphase" nimmt diese dagegen ab! Im Klartext:

      Auch in der Sonnenphase siehst du in erster Linie den Effekt der Bodenheizung(!), die bei unveränderter "Heizleistung" aber geringerer Temperaturdifferenz den Bau nun etwas wärmer halten kann!

      Gruß

      Thomas

    • Hallo Thomas,

      in der Summe wirst Du recht behalten. Die Luft im Schutzbau, auch wenn sie tatsächlich durch Umgebungswärmeströme stark erwärmt werden sollte, sie ganz einfach - im Vergleich zum Boden - diese Wärme auch wieder ruckzuck abgibt (zum Teil sogar an den Boden), da so ein kleines Volumen kaum etwas an Wärmespeicher zu bieten hat.

      ...hat zwar etwas gedauert - aber nu is der Groschen gefallen. Diskussion bringt halt doch was.


      -volker-

      Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von Volker S ()

    • Hallo Volker.

      Ist es dir möglich die Bodentemperatur innerhalb des Schutzes zu messen und der Inneren Lufttemperatur gegenüber zu stellen?

      Mir erschließt sich die Erwärmung durch den Boden nämlich auch nicht ganz.
      In meinem Schutz herrscht nun eine Lufttemperatur von +0,9°C, während der Boden (Mulch) aber gefroren ist.
      Außentemperatur zur Zeit -0,7°C.

      Ich denke aber auch der UT100 und das Außenthermometer sind nicht 100% abgeglichen.

      Volker

    • Doch, schon wenn der Schutz nur eine Grundfläche von 50 x 50cm hat, da bringt die Bodenwärme nicht viel.
      Im Mulch liegt das Heizkabel.

      Ich zweifele ja ohnehin an, dass eventuell aufsteigende Bodenwärme gegen negative Temperaturen im Schutz überhaupt eine Chance hat.
      Deshalb wäre es einmal interessant, die Temperatur 1 bis 2c unterhalb der Erdoberfläche der Innentemperatur gegenüber zu stellen.
      Leider fehlen mir die Sensoren für solch einen Versuch.

      Volker

    • Hallo Volker,

      Volker schrieb:

      Hallo Volker.

      Ist es dir möglich die Bodentemperatur innerhalb des Schutzes zu messen und der Inneren Lufttemperatur gegenüber zu stellen?


      theoretisch habe ich noch einen verbuddelbaren Kabelsensor übrig (messe ich z.Z. den Dachboden mit). Den müsste ich aber noch mit Eiswasser 'kalibriren'. Mal sehen, evtl. mache ich das mal.

      -volker-

    • Hallo Dirk,

      so kommst Du mir aber nicht davon - einfach einen Knochen in die Arena schmeißen und schauen was passiert (Popcorn schon bereit gelegt? 8ox ). Natürlich gibt es Bodenfrost. Der Boden befindet sich ja zur jeder Zeit und zur jeder Schichtdicke im thermodynamischen Gleichgewicht. Das heißt der oberflächliche Bodenfrost ist eine Reaktion von 'Wärmezufuhr von unten' und von 'Wärmeabfuhr von oben' (mit Wind hat es 'Oben' besonders leicht dem Boden Wärme zu entziehen).

      Anfänglich liefert der Boden schön brav kontinuierlich Wärme nach, so dass sich oberflächlich vielleicht -2 bis -5°C einstellen, es 5 cm darüber (also Lufttemperatur) es aber richtig kalt sein kann. Und im Gegensatz zu -15°C ist -5°C eben eine Heizung - trotz Bodenfrost. Bei kontinuierlicher Dauerfrostperiode wird der Boden aber nachhaltig immer mehr Energie/Wärme an das 'Oben' abgeben, sodass die Frostzone immer tiefer wandert.

      -volker-