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Thermosimulation

Blumentopfheizung - eine Schnapsidee?

25. März 2014, 13:12 Uhr   |  Von Robin Bornoff


Fortsetzung des Artikels von Teil 2 .

Es dauert seine Zeit

Temperaturanstieg in Flovent
© Mentor Graphics

Bild 3. Temperaturanstieg in Flovent – Vergleich zwischen Blumentopfheizung und bloßen Kerzen.

Im YouTube-Video sagt Dylan, dass die Teelichter nur etwa vier Stunden brennen und er sie nach dem Abrennen durch neue ersetzt. Bei Kosten von ein paar Cent pro Kerze für 35 Watt ist dies in der Tat eine preiswerte Heizmethode. Es gibt aber einige Zweifel an der tatsächlichen Leistungsabgabe pro Kerze. Dieser Ansatz ist jedoch skalierbar. Falls eine Anordnung mit vier Kerzen nicht ausreicht, können auch zwei oder drei dieser Kerzen-Blumentöpfe-Arrangements verwendet werden.
Es wurde angenommen, dass die Blumentopfkonfiguration den Raum schneller erwärmt, weil sie mehr der von den vier Kerzen abgeführten Leistung erfasst und wieder an die Luft abgibt. Die Simulation hilft hier, von falschen Annahmen zu lernen. Beginnend bei kühlen 0 °C, wurde der Temperaturanstieg im Raum mit der Software FloVENT über vier Stunden simuliert, insbesondere bei einer Reihe von Punkten, die auf halbem Weg zwischen den Kerzen und der Wand liegen, von der Decke bis zum Boden (Bild 3).
Ohne die Blumentöpfe erwärmt sich die Raumtemperatur im Zimmer relativ schnell (Bild 3, rechte Grafik). Innerhalb von 20 Minuten pendeln sich die Temperaturschichten ein. Da warme Luft nach oben steigt, sind die Temperaturen an der Decke höher und sinken, je näher sie dem Boden kommen. Da die Wärme direkt von den Kerzen abstrahlt, steigt die Wandtemperatur langsam an und damit auch die Lufttemperatur.
Mit den Blumentöpfen erwärmt sich die Zimmerluft langsamer. Sie wird jedoch heißer, da mehr Wärme direkt an die Luft abgegeben wird. Dies dauert aufgrund der thermischen Kapazität der Töpfe aber seine Zeit. Es erfordert einige Joule an Energie, um das Keramikmaterial so weit zu durchdringen, dass es diese an die Luft abgibt. Nach vier Stunden ist die Luft an der Decke des Zimmers gegenüber dem Ansatz mit bloßen Kerzen in Bodennähe heißer.
In beiden Fällen erreicht die Lufttemperatur nur etwa 75 Prozent des maximalen Temperaturanstiegs im Vergleich zum unbegrenzten Abbrennen der Kerzen. Die Zeit, die erforderlich ist, um die Blumentöpfe vorzuwärmen, verzögert den Anstieg der Lufttemperatur. Sie kann aber durch Vorwärmen der Töpfe in einem Ofen wettgemacht werden – zum Beispiel, wenn zur gleichen Zeit ein Brot im Ofen gebacken wird.
Die Lufttemperatur ist aber nur ein Faktor dafür, wie warm es sich für die Insassen anfühlt. Bei der Beurteilung des Wärmekomforts müssen noch andere Einflüsse in Betracht gezogen werden. Werden diese in der Studie berücksichtigt, dann bietet die Blumentopfheizung beim Wärmekomfort viel mehr Vorteile.

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1. Blumentopfheizung - eine Schnapsidee?
2. Die Wärme auffangen
3. Es dauert seine Zeit
4. Definition der Wohlfühltemperatur
5. Wohlfühltemperatur als Maß aller Dinge

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