Wärmespeicherung

Scheint die Sonne auf eine speicherfähige Außenwand, so erwärmt sich diese allmählich. Die höchste Temperatur an der Innenseite tritt erst auf, wenn sie außen schon wieder abgeklungen ist. Diese Phasenverschiebung bewirkt, daß ein Teil der eingestrahlten Wärme nach Rückgang der maximalen Außentemperatur nicht weiter nach innen vordringt, sondern wieder an die bereits abgekühlte Außenseite zurückfließt. Daher schwanken die Temperaturen an der Außenoberfläche einer Außenwand weit mehr als an der Innenoberfläche.

 

Grundsätzlich gilt, daß speicherfähige Bauteile bei dauernd genutzten Gebäuden größere Behaglichkeit in Aufenthaltsräumen bewirken, da sie die Schwankungen der Raumlufttemperatur begrenzen. Durch Speicherung der in der Übergangszeit und im Winter durch die Fensterflächen einfallenden Sonnenenergie senken speicherfähige Bauteile die Anlagen- und Betriebskosten der Heizungsanlage. Im Sommer verbessern speicherfähige Bauteile das Raumklima durch Verminderung von Temperaturspitzen und Temperaturschwankungen sowie durch nächtliches Auskühlen der speicherfähigen Massen bei Fensterlüftung.

 

Ein Material speichert Wärme um so besser, je schwerer es ist. Voraussetzung ist, daß auf den innenliegenden Oberflächen der Bauteile keine Wärmedämmschichten vorhanden sind. Speicherfähige Innenbauteile, also Innenwände und Geschoßdecken ohne Wärmedämmschichten zu errichten ist einfach realisierbar.

 

Außenwände sollen nicht nur speicherfähig sein, sondern auch wärmedämmend ausgeführt werden. Während die Speicherfähigkeit mit dem Gewicht eines Materials zunimmt, nimmt die Wärmedämmfähigkeit mit dem Gewicht ab.

 

1 m3 Ziegelmauerwerk kann mehr Wärme speichern als 1.000 m3 Luft. Das erklärt auch, warum bei stoßweiser Fensterlüftung im Winter die ausgetauschte Raumluft sehr schnell wieder erwärmt wird, wenn der Raum von speicherfähigen Bauteilen umschlossen ist. Die im Mauerwerk gespeicherte Wärmemenge hat sich durch das Lüften nur unmerklich verringert und kann zur raschen Wiedererwärmung der Raumluft beitragen. Im Verhältnis zu ihrem Gewicht können organische Stoffe und Flüssigkeiten besonders viel Wärme speichern.

 

1 m3 Fichtenholz kann bei Erwärmung um 1 K 350 Wh aufnehmen, obwohl es nur eine Rohdichte von 600 kg/m3 hat. Trotz der also nicht einmal halb so großen Masse kann Fichtenholz fast soviel Wärme speichern wie Ziegelmauerwerk. Durch die geringere Wärmeleitfähigkeit benötigt Holz aber wesentlich länger für die Wärmeaufnahme und ist daher nicht wie mineralische Baustoffe geeignet Temperaturschwankungen auszugleichen.

 

Noch besser als mineralische oder organische Stoffe eignen sich Flüssigkeiten zur Wärmespeicherung. Wasser kann bei einer Temperaturerhöhung um 1 K pro m3 1.160 Wh aufnehmen, obwohl es mit seiner Rohdichte von etwa 1.000 kg/m3 wesentlich leichter als Beton und Ziegelmauerwerk ist. Aufgrund dieser Eigenschaften wird Wasser als Wärmespeicher- und Transportmedium in Heizungssystemen eingesetzt.