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4.

Die Strukturcharakteristik

Wenn man die Referenzlogik der Wärmestruktur weiter entwickelt, dann bekommt man für die Struktur eine typische frequenzabhängige Dämpfungskurve. Je nachdem ob ein schneller Tages-Zyklus auf die Struktur eingreift, oder ob ein langsamer Zyklus wie eine saisonale Schwankung einwirkt, - zeigt die Struktur ein anderes Verhalten. Während kurzfristige Schwankungen nicht durch das Material durchdringen können, ist die Struktur für andere typische Zyklen quasi transparent.

Wie sieht die Frequenzcharakteristik der Struktur aus ?

Nun haben wir in vorhergehenden Kapiteln gesehen, dass eine Wandstruktur frequenztechnisch eine gewisse Selektivität aufweist - die Grenzfrequenz, die von Material und Dicke abhängt.

Die Grenzfrequenz teilt das Spektrum in zwei Frequenzbänder :

  • Durchlassbereich für tiefe Frequenzen, lange Zeitperioden

  • Dämpfungsbereich für höhere Frequenzen, kurze Zeitperioden

Je tiefer drin im Material, desto langsamer gelingt es dem Wärmestrom, Potential aufzubauen. Diese Materialeigenschaft kommt durch die Temperaturleitfähigkeit zum Ausdruck. Holz hat zum Beispiel eine kleine Temperaturleitfähigkeit, eine kleine Leitfähigkeit, aber eine grosse Wärmekapazität, das heisst dass sich die Temperaturschwankung frontartig durch das Material schlägt.

 

a)

Referenzcharaktersitik

Die Wärmeleitungsgleichungen sind Differentialgleichungen, die analytisch keine einfachen Lösungen geben. Lösungen werden mit finiten Elementen numerisch errechnet. Wärmegleichungen beschreiben örtliche verteilte Potentiale, respektive Ströme. Wir hingegen interessieren uns nur für den abstrakten Vierpol, wo Wärmestrom rein und raus geht.

Wir suchen für den Wärmestrom ein Referenzmodell, das wir analytisch einfach behandeln können und wo auch entsprechende analytische Werkzeuge zur Verfügung stehen.

Wie genau das Schaltschema aussieht, interessiert uns nicht, wir begnügen uns mit der Beschreibung der Strukturcharakteristik im Frequenzraum. Die zeitlliche Beschreibung können wir uns qualitativ zusammen reimen.

Referenzcharakteristik

b)

Frequenzgang

Amplitude und Phase ...

 

 

 ......... von einem "Tiefpass".

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