Die physikalischen Grundlagen des Styrodur-Schutzbaus

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    • Hallo Thomas.

      Dass die Wärme tatsächlich von unten kommt, scheint nicht so zu sein.

      Quelle: Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie, Geozentrum Hannover.
      lbeg.niedersachsen.de/live/liv…rticle_id=72321&_psmand=4

      Kartenserver: nibis.lbeg.de/cardomap3/

      Potenzielle Standorteignung für Erdwärmekollektoren für Einbautiefe 1,2 - 1,5m
      Die Erde stellt im oberflächennahen Bereich einen Speicher für Sonnenenergie dar. Der Wärmefluss aus dem Erdinneren spielt hier keine Rolle. Erdwärmekollektoren sind eine Möglichkeit die im Boden aus Sonneneinstrahlung und versickerndem Niederschlagswasser gespeicherte Wärme als regenerative Energiequelle zu erschließen. Die Bodentemperaturen in etwa 1 bis 2 Metern Tiefe schwanken jahreszeitlich zwischen bis zu 0 °C im Winter und etwa 20 °C im Sommer. Damit ist es im Boden in der Regel im Winter wärmer und im Sommer kühler als an der Erdoberfläche, so dass dies sowohl für Heiz- als auch für Kühlzwecke genutzt werden kann. Die Wärmeentzugsleistung von Böden ist günstig bei bindigen (lehmigen) Böden und guter Durchfeuchtung oder geringen Grundwasserflurabständen; ungünstiger bei trockenen, sandigen Böden mit großem Grundwasserflurabstand. Im Bergland, wo Festgesteine mit geringer Verwitterungsempfindlichkeit (Bodenklasse 6 und 7 nach DIN 18300) auftreten, kann der Einbau der Erdwärmekollektoren in der erforderlichen Tiefe mit großem Aufwand verbunden, bzw. nicht wirtschaftlich sein. Hier sollte den Erdwärmesonden als Alternative zum Erdwärmekollektor der Vorzug gegeben werden.

      # In der Karte der potenziellen Standorteignung für den Einsatz von Erdwärmekollektoren mit einer Einbautiefe von 1,2 bis 1,5 Metern unter Gelände zur Beheizung von Gebäuden sind die 3 Flächeneinheiten gut geeignet
      # geeignet
      # wenig geeignet

      ausgewiesen. Die Auswertung basiert auf den Daten der bodenkundlichen Übersichtskarte 1: 50.000, den zugehörigen Beschreibungen der Bodenprofile im Teufenabschnitt von 1,0 m bis 1,6 m, den Angaben zum Grundwassereinfluss der Böden sowie der Berücksichtigung der Bodenklassen 6 und 7 (Festgesteine) nach DIN 18300 im genannten Teufenbereich. Die Zuweisung der Bodeneigenschaften zu den 3 Kategorien beruht auf einer Auswertungsmethode, die das Verhältnis von Ton- / Schluffgehalt und Sand, die Bodenfeuchteverhältnisse, den Abstand zur Grundwasseroberfläche sowie Festgesteine berücksichtigt, die den Einbau des Erdwärmekollektors in der erforderlichen Tiefe erheblich erschweren oder unwirtschaftlich werden lassen.

      (Link zu: (Leitfaden Erdwärmenutzung in Niedersachsen) cdl.niedersachsen.de/blob/images/C33207189_L20.pdf ...........


      Wenn also der Boden großflächig, in deinem Fall in einer Tiefe von 50cm, so tief reicht ja dein Schutz, auf annähernd Null Grad absinkt, warum sollte dann die Temperatur unterhalb des Schutzes höher liegen als in der Restfläche?
      Eines ist sicher, bei mir liegt die Bodentemperatur in 1m Tiefe jetzt bei 2,5°C, weiter oben natürlich um einiges tiefer. Müsste ich Morgen mal messen.

      Volker

    • TheChemist schrieb:


      Beim beheizten Schutzbau kompensiert die Grabkerze mit ihren 25 W im Mittel die Wärmeverluste des (2 m³ kleinen) Schutzbaues so gut, dass der Boden weniger auskühlt. Ergebnis ist dann die höhere Oberflächentemperatur des Bodens und damit auch das kleinere Temperaturgefälle im Boden (0,2 °C auf 5 cm).


      ...ah - ist also das gleiche Paar Schuhe, nur mit verändertem Vorzeichen

      a) System (Boden) verliert durch die aktive Beheizung weniger Wärme
      b) System (Boden) nimmt Wärme durch die aktive Beheizung auf

      ...und mit einem gemeinsamen Nenner, der da lautet: Durch die Kerze wird/bleibt es wärmer. Und genau das habe ich aus Deinen vorigen Postings so irgendwie nicht herauslesen können (ist alles nur Bodenwärme). Aber jetzt - ok.

      Sorry, manchmal muss ich eben nachharken.

      @Volker,
      Dirk (Trachy-Dulmensis) hat es ja auch schon eingebracht (hier meine Frage -> Link). Ist alles nur Strahlung. Wir sind da nur nicht näher drauf eingegangen.


      -volker-

    • Hallo Volker (admin),

      ich habe dazu etwas detailliertere Informationen der Säkularstation Potsdam Telegrafenberg gefunden (ich gehe von etwas höheren Dezember-Bodentemperaturen im Münsterland als in Potsdam aus).

      Hier die mittleren Werte für die Bodentemperatur in Potsdam Telegrafenberg im Monat Dezember (1890 - 2009) in 10 cm Tiefe:



      In 50 cm Tiefe:


      In 1m Tiefe:



      In 2m Tiefe:



      In 4m Tiefe:


      In 12 m Tiefe:


      Auch wenn die Absolutwerte in Potsdam etwas niedriger sind als in meiner überschlägigen Abschätzung (ich habe da ja grob vereinfacht einen linearen Temperaturabfall pro Meter in der Rechnung angesetzt), stimmt m. E. die Größenordnung.
      Gruß
      Thomas

      PS: Die Bodenbeschaffenheit und die Höhe des Grundwasserspiegels (hier ab ca. -3,5 m) spielen sicher auch eine große Rolle. Hier habe ich fast reinen Sandboden.

      @Volker S:
      a) System (Boden) verliert durch die aktive Beheizung weniger Wärme
      b) System (Boden) nimmt Wärme durch die aktive Beheizung auf


      Ja, a) und b) dürfte beides zutreffen.

      Nachtrag:
      Die Bodentemperaturverhältnisse des Altlastenstandortes Tanklager Schäferhof-Süd bei Nienburg (Niedersachsen) treffen m. E. von den Bodentemperaturen her noch besser auf das Münsterland zu. Leider gibt es ja nicht so viele Quellen für Bodentemperaturdiagramme...


      In diesem Beispiel beträgt die Bodentemperatur in 1,5 m Tiefe Anfang Dezember immer noch um die 10 °C...

      Dieser Beitrag wurde bereits 12 mal editiert, zuletzt von TheChemist ()

    • Hallo Thomas,

      Bodentemperaturen (auch Feuchte -und Wassergehalt) kann man hier eigentlich schön vergleichen. Im Linken Menü dann auf Bundesland klicken, und dann auf die Stadt die Dir am Nächsten ist. Auch wenn die eigene Stadt nicht dabei ist, empfinde ich das noch hinreichend genau.

      -volker-

    • Hallo Volker.



      Die Grafik ist zwar nicht aus Braunschweig, sondern Hannover, aber die Werte decken sich fast mit denen bei mir im Garten.

      In 1m Tiefe in Hannover 3°C, bei uns 2,5°C.

      In 0,5m Tiefe herrscht eine Temperatur von 1 bis 2°C.
      Wenn man nun den Wärmeverlust in höheren Schichten und des Schutzbaus berücksichtigt, verstehe ich nicht, wie die Temperatur innerhalb des Schutzes deutlich über den Gefrierpunkt steigen soll.

      Ich denke immer noch, es ist solare Strahlung welche diese positiven Werte erzeugt.


      Volker

    • Volker schrieb:

      Ich denke immer noch, es ist solare Strahlung welche diese positiven Werte erzeugt.

      Hi Volker,
      durch was geht die solare Strahlung alles durch?
      Meine Ch.humilis habe ich gemulcht und Vlies drum, dann so einen Gartenabfallsack drüber gestülpt und das ganze mit viel Schnee zugeschippt ::sh
      Auf dem Mulch steht ja noch mein vergessener Sensor ;::
      Die Temperatur liegt immer so bei maxT-0,4 bis min T -2,4C° .Wo sollte die Temperatur herkommen. :?: ;smilie[268]

      gruß doergel
      at.wetter.tv: UetersenWetter Uetersen - VorschauWetter Uetersen - TrendWetter Uetersen

    • Die Temperatur liegt immer so bei maxT-0,4 bis min T -2,4C° .Wo sollte die Temperatur herkommen.


      Diese ja negativen Temperaturen können durchaus vom Boden her kommen, was ich meine sind positive Werte im Bereich über 4°C (in 5cm Tiefe, nicht in der Luft).
      Die sind unmöglich durch aufsteigende Wärme aus dem Boden zu erreichen, da die Bodentemperatur in 0,5m Tiefe weit darunter liegt.

      Solare Strahlung durchdringt nicht nur stark lichtdurchlässige Materialien, auch z.B. Styropor und natürlich Schnee.

      Volker

    • Volker schrieb:

      Solare Strahlung durchdringt nicht nur stark lichtdurchlässige Materialien, auch z.B. Styropor und natürlich Schnee.

      danke. ;;f
      den dunkelgrünen Kunstoffsack dann aber anscheinend nicht, denn in den Plusbereich bin ich da noch nicht gekommen.Oder wird die solare Strahlung nur durch direkte Sonnenstrahlen übertragen? Diese kommen bei dem tiefen Stand der Sonne da nicht hin ;smilie[268]
      at.wetter.tv: UetersenWetter Uetersen - VorschauWetter Uetersen - TrendWetter Uetersen

    • Paßt doch:


      Das Diagramm ist von Münster-Osnabrück, hier ist es immer etwas wärmer. Bis in 0,5 m Tiefe ist der Boden bei mir bekanntlich in den Schutzbauten gegen den Außenbereich isoliert. Wenn dann noch im Schutzbaubereich die Wärmeveruste des Bodens vermieden werden (durch eine Grabkerze, die bekanntlich ausreicht), dann erscheint es mir nicht abwegig, dass der Boden an der Oberfläche die von mir gemessenen Temperaturen hat. Und hier gab es in den letzten Tagen keine nennenswerte Sonneneinstrahlung (s. auch obiges Diagramm), die zur Erwärmung des Schutzbaus hätte beitragen können.

      Der Boden als "Wärmeakku" kühlt unter den Schutzbauten viel langsamer aus.

      Gruß
      Thomas

    • @doergel
      Nein auch diffuses Licht genügt.

      Die Strahlung der Sonne beträgt im Mittel etwa 165 W/m²/24Std., je nach Witterung und Tageslänge mal mehr, mal weniger.
      Von den Schutzbauten wird der größte Teil natürlich absobiert.
      Ein geringer Anteil kurzwelliger Solarstrahlung durchdringt das Material dennoch und wird als langwellige Strahlung von den Materialien im Inneren, in unserem Fall Palmen oder dem Erdboden etc. als Langwellige Wärmestrahlung absorbiert und im Schutzbau gefangen gehalten.

      Volker

    • Hallo Thomas.

      Okay.
      In 0,5M Tiefe sind es aber auch nur 2 bis 3°C.
      Wie kann es dann sein, dass du in 10cm Tiefe 3,9 °C misst, wenn doch die Wärme deiner vorhergehenden Vermutung nach nicht von oben kommt?
      Ich denke auch nicht, dass die Wärme einer Kerze ausreicht, den Boden dermaßen durchdringend zu erwärmen.

      Da müssen bestimmt noch andere Faktoren im Spiel sein.

      Volker

    • Zur Zeit kann ich den Solareffekt gut beobachten.

      Um etwa 10:00 Uhr hatte ich im Schutz eine Temperatur von -2,7°C, bei einer Außentemperatur von -3,4°C.

      Nun scheint die Sonne sehr stark, der Schutz steht aber im absoluten Schatten des Hauses.



      14:00 Uhr Temperatur im Schutz -1°C, Außentemperatur -6,1°C.

      Ist das nun mit aufsteigender Bodenwärme zu erklären, zudem der Schutz ja nur 50 x 50 x 200cm bemisst?

      Die elektrische Beheizung wirkt erst ab -8°C Innentemperatur.

      Volker

    • Volker schrieb:

      Hallo Thomas.

      Okay.
      In 0,5M Tiefe sind es aber auch nur 2 bis 3°C.
      Wie kann es dann sein, dass du in 10cm Tiefe 3,9 °C misst, wenn doch die Wärme deiner vorhergehenden Vermutung nach nicht von oben kommt?
      Ich denke auch nicht, dass die Wärme einer Kerze ausreicht, den Boden dermaßen durchdringend zu erwärmen.


      Hallo Volker,
      wie du richtig schreibst, ist das mangels ausreichend vieler Messtellen (Tiefenprofil) nur eine Hypothese(!). Und richtig, ich gehe auch davon aus, dass eine einzelne Grabkerze nicht das Erdreich auf einer Fläche von 1,6 m² über 10 cm tief durchwärmen kann (und gleichzeitig die Strahlungsverluste des Schutzbaues gegen die Außentemperatur kompensieren).
      Am Temperaturgang des unbeheizten Trachy-Schutzbaus (Eingangspost) sieht man sehr gut, dass die Sonneneinstrahlung kaum eine Rolle spielt, wohl aber die Außentemperatur. Steigt diese des Nachts, steigt auch die Schutzbautemperatur, obwohl sie dabei über der Außentemperatur liegt! Sieh dir dazu mal den Temperaturverlauf am 26.12. an. Ab 21:00 Uhr am 25.12. stieg die Außentemperatur, und mit etwas Verzögerung stieg die Temperatur im Schutzbau wieder an. Der Sonnenschein am Nachmittag führte zu einem kurzen, steilen Anstieg der Außentemperatur, die Schutzbautemperatur reagierte darauf aber kaum. Wäre Strahlung in den Schutzbau eingedrungen (ob "kurzwellig" oder nicht), wäre die Schutzbautemperatur unmittelbar angestiegen! Ein Anstieg aufgrund veränderter Außentemperatur erfolgt dagegen immer mit zeitlicher Verzögerung (ca. 2,5 Stunden Zeitversatz im 4m³-Trachyschutzbau), egal ob nachts oder tagsüber. Der Grund dafür ist, dass eine so schwache Wärmequelle wie der Erdboden eine ganze Weile braucht, das Volumen aufzuheizen, wenn das Delta-T (Temperatur-Differenz außen-innen) durch Anstieg der Außentemperatur kleiner geworden ist.

      Gruß
      Thomas

      PS: Zu deinem Schutzbau kann ich nichts sagen, da müßte ich schon die Temperaturverläufe (außen/innen) sehen...

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

    • PS: zu deinem Schutzbau kann ich nichts sagen, da müßte ich schon die Temperaturverläufe (außen/innen) sehen...


      Das sagt doch eigentlich genug aus:

      10:00 Uhr innen -2,7°C, Außentemperatur -3,4°C.
      14:00 Uhr innen -1,0°C, Außentemperatur -6,1°C.

      Wie soll der Anstieg sonst zu erklären sein, wenn nicht durch solare Strahlung?

      Volker

    • Volker schrieb:

      PS: zu deinem Schutzbau kann ich nichts sagen, da müßte ich schon die Temperaturverläufe (außen/innen) sehen...


      Das sagt doch eigentlich genug aus:

      10:00 Uhr innen -2,7°C, Außentemperatur -3,4°C.
      14:00 Uhr innen -1,0°C, Außentemperatur -6,1°C.

      Sieh dir die Temperatur-Kurve des unbeheizten Trachy-Schutzbaus vom 25./26.12. in meinem Eingangspost an:
      Der Temperaturgang ist entscheidend für eine Beurteilung, da wie gesagt 2,5 Stunden Zeitversatz (bei 4 m³) der Standard sind! Eine Momentaufnahme der Temperaturen zu zwei fixen Zeitpunkten sagt leider gar nichts aus.
      Ich nehme an, Du hast auch einen Styrodur-Bau? Ich sehe nämlich nur die Folie (Big-Bag?) (die im Gegensatz zu Styrodur gut lichtdurchlässig ist). Für Styropor gilt das von mir zu Styrodur gesagte übrigens nur eingeschränkt: Styropor ist meist noch etwas lichtdurchlässig.

      Gruß
      Thomas

    • Der Bigbag ist nur als Nässeschutz über dem Styroporschutz.



      Der Schutz ist absolut dicht, weil mit Styroporkleber verklebt.

      Ich denke auch 2 fixe Zeiten der Messung genügen um diesen ungewöhnlichen Temperaturanstieg zu belegen.
      Auch Messungen über einen längeren Zeitraum sagen nichts aus, wenn nicht alle sie eventuell beeinflussenden Faktoren ins Spiel gebracht werden.

      Es ist doch eindeutig, die Außentemperatur ist stark gesunken, während die Innentemperatur angestiegen ist.

      Eben das ist für mich nicht erklärbar.

      Volker

    • Die Sonne verschwindet hinter dem Horizont.

      10:00 Uhr innen -2,7°C, Außentemperatur -3,4°C.
      14:00 Uhr innen -1,0°C, Außentemperatur -6,1°C.
      15:50 Uhr innen -1,6°C, Außentemperatur - 7,4°C.

      Wenn nun die Innentemperatur drastisch sinkt, ist es das Licht, nicht der Erdboden, welches die Temperatur im Innenbereich beeinflusst.
      Ich werde weiter beobachten.....
      Allerdings ziehen nun Wolken auf, das Verhältnis Innen / Außen, könnte dadurch verfälscht werden.

      Volker

    • Bei mir ist es im Trachybau jetzt 0,1 Grad, aussen 0,6 Grad. Wenn die Temperatur aussen nach der Dämmerung wieder fällt, fällt mir immer wieder auf, das die Differenz grösser wird, je weiter die Temperatur aussen runter geht. Hätte gerne mal die Temperaturdifferenz gesehen, als wir am Wochenende nachts bis - 14,8 Grad hatten. Die höchste Differenz, die ich beobachten konnte, lag bei 5,8 Grad. Da waren aussen -9 und innen in der Behausung-4,2.

    • Nun ist die olare Strahlung komplett weg.

      10:00 Uhr innen -2,7°C, Außentemperatur -3,4°C. hell
      14:00 Uhr innen -1,0°C, Außentemperatur -6,1°C. sehr hell
      15:50 Uhr innen -1,6°C, Außentemperatur - 7,4°C. dunkel

      17:35 Uhr innen -2,6°C, Außentemperatur - 7,7°C absolut dunkel

      Für mich ist immer noch die Sonne der entscheidende Faktor.
      Ob nun bewölkt, schattig oder sonnig, allein das Licht beeinflusst die Temperatur im Innenraum.

    • Hallo Voler,

      hier nochmal die Kurve aus dem Eingangsposting, diesmal nur für die beiden relavanten Tage und nur für den unbeheizten Trachyschutzbau und die Außentemperatur:



      Die Änderung der Innentemperatur im unbeheizten Trachyschutzbau folgt mit etwas zeitlichen Versatz der Außentemperatur, tagsüber wie nachts! Hier siehst Du keinen Einfluß der Sonneneinstrahlung!

      Kann es sein, dass dein Schutzbau nicht aus Styrodur, sondern aus Styropor ist? Für mich sieht das ganz so aus ... Styropor ist etwas lichtdurchlässig, von daher kann dein Schutzbau anders auf Sonneneinstrahlung reagieren. Durch Styrodur sieht man nicht die Spur von Helligkeit, wenn man so eine Platte vor eine sehr helle Lichtquelle hält. Das ist bei 6 cm Stärke so lichtdurchlässig wir eine Stahlplatte...

      Gruß
      Thomas