VDI 2055 Blatt 1 | 2008-09

Wärme- und Kälteschutz von betriebstechnischen Anlagen in der Industrie und in der Technischen Gebäudeausrüstung - Berechnungsgrundlagen

Der Zweck dieser Richtlinie ist es, Verfahren für
  1. die Berechnung von Wärmeströmen und Diffusionsvorgängen und
  2. die Bemessung der Dämmschichtdicken nach technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten festzulegen. Der Geltungsbereich der Richtlinie umfasst den Wärme- und Kälteschutz an betriebstechnischen Anlagen der Industrie und in der technischen Gebäudeausrüstung wie Rohrleitungen, Kanälen, Behältern, Apparaten und Maschinen sowie Kühlhäusern.

Inhaltsverzeichnis VDI 2055 Blatt 1:

Änderungen
1 Anwendungsbereich
2 Begriffe
3 Formelzeichen und Indizes
4 Grundlagen des Wärmeschutzes
4.1 Physikalische Gesetzmäßigkeiten
4.2 Berechnung der Wärmeströme durch Dämmschichten im stationären Zustand
4.2.1 Wärmetransport in Dämmschichten
4.2.1.1 Begriffe der Wärmeleitfähigkeiten
4.2.1.2 Gleichungen zur Berechnung der Wärmestromdichten für ebene Wand, Zylinder, Kugel, Kanal und erdverlegte Rohrleitung
4.2.2.1 Wärmeübergang durch Konvektion
4.2.2.2 Wärmestrahlung
4.2.2.3 Wärmeübergang durch Konvektion und Strahlung
4.2.2.4 Wärmetransport durch Luftschichten
4.2.3 Wärmedurchgang
4.2.4 Temperaturen an Oberflächen und Schichtgrenzen
5.1 Gesamtwärmeverlust oder -eintrag oder die Einflussgrößen
5.1.1 Praktische Gegebenheiten und Randbedingungen
5.1.2 Zuschlagswerte Δλ zur Berechnung von λB
5.1.3 Gesamtwärmedurchgangskoeffizient k'i
5.1.3.1 Zuschlagswerte z und z* zur Berechnung des k'i - Wertes
5.1.3.2 Wärmeverluste und -einträge über auskragende Wärmebrücken mit annähernd konstantem Querschnitt (Rippengleichung)
5.1.3.3 Berechnungsverfahren für Wärmeverluste oder -einträge über Versteifungselemente
5.2 Wärmeverluste oder -einträge sowie Temperaturen in Komponenten
5.2.1 Behälter
5.2.2 Rohrleitungen und Kanäle
5.3 Wasserdampfdiffusion
5.3.1 Allgemeines
5.3.2 Wasserdampfdiffusion in einer Kühlraumwand
5.3.3 Wasserdampfdiffusion in Kältedämmungen
5.4 Beispiele
5.4.1 Einlagige Wärmedämmung einer vertikalen Rohrleitung
5.4.2 Kältedämmung
5.4.3 Dämmung einer Kühlleitung zur Vermeidung von Tauwasser; Berechnung der Feuchteaufnahme
5.4.4 Mehrschichtige Wärmedämmung
5.4.5 Wärmeverlust eines Behälters
5.4.6 Wärmestrom eines in einer Fußboden- oder Wandkonstruktion eingebetteten Rohres
6 Bemessung von Dämmschichten
6.1 Allgemeine Gesichtspunkte für die Auswahl von Dämmstoffen und die Festlegung von Dämmschichtdicken
6.2 Ermittlung von Dämmschichtdicken beim Wärmeschutz
6.2.1 Ermittlung von Dämmschichtdicken nach technischen Gesichtspunkten
6.2.2 Bestimmung der Dämmschichtdicke nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten
6.2.2.1 Grundsätzliches zu den Rechenverfahren
6.2.2.2 Berechnungsgrundlagen
6.2.2.3 Berechnung der wirtschaftlichen Dämmschichtdicke
6.2.2.4 Kapitalrückflusszeit
6.3 Besonderheiten beim Kälteschutz
Anhang A Wärmeleitfähigkeit
Anhang B Diagramme
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Änderungen VDI 2055 Blatt 1

Die Richtlinie VDI 2055 Blatt 1 ersetzt VDI 2055:1994-07. . Die bishe ...

1 Anwendungsbereich VDI 2055 Blatt 1

Seite 6 f., Abschnitt 1
Der Zweck dieser Richtlinie ist es, Verfahren für. die Berechnung von Wärmeströmen und Diffusionsvorgängen und. , die Bemessung von Dämmschichtdicken nach technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten festzulegen. Der Geltungsbereich der ...

2 Begriffe VDI 2055 Blatt 1

Seite 7, Abschnitt 2
Die Begriffe in dieser Richtlinie ...

3 Formelzeichen und Indizes

Seite 7 ff., Abschnitt 3
In dieser Richtlinie werden die ...

4.1 Physikalische Gesetzmäßigkeiten- Wärme- und Kälteschutz

Seite 10 ff., Abschnitt 4.1
4.1.1 Wärmetransport. 4.1.1.1 Transportvorgänge. Wärmetransport ist der Transport thermischer Energie aufgrund eines Temperaturgefälles. Wärme kann durch Leitung, Konvektion und Strahlung übertragen werden. Die Wärmeleitung ist der von Molekül zu Mol ...

4.2.1 Wärmetransport in Dämmschichten- Wärme- und Kälteschutz

Seite 16 f., Abschnitt 4.2.1
Bei den Berechnungen wird vorausgesetzt, dass ein Temperaturgefälle nur in einer Richtung vorliegt und in den hierzu senkrechten Flächen die Temperatur konstant ist. Für die Wärmestromdichte gilt nach Fourier : für die Wand bzw. für das Rohr. Dabei ...

4.2.1.1 Begriffe der Wärmeleitfähigkeiten- Wärme- und Kälteschutz

Seite 17 ff., Abschnitt 4.2.1.1
Bei Dämmstoffen und Dämmsystemen ist grundsätzlich zu unterscheiden zwischen: Laboratoriums-Wärmeleitfähigkeit, Nennwert der Wärmeleitfähigkeit, Betriebswärmeleitfähigkeit (Bemessungswert), Die ersten beiden Begriffe beziehen s ...

4.2.1.2 Gleichungen zur Berechnung der Wärmestromdichten für ebene Wand, Zylinder, Kugel, Kanal und erdverlegte Rohrleitung- Wärme- und Kälteschutz

Seite 21 ff., Abschnitt 4.2.1.2
Die Anwendung von Gleichung (5) liefert zur Berechnung des Wärmestroms durch Dämmungen für die wichtigsten Fälle wie ebene Wände, Rohrleitungen, Kugelschalen, Kanäle und erdverlegte Rohrleitungen die nachstehenden Gleichungen. Für λ ist die Betriebsw ...

4.2.2.1 Wärmeübergang durch Konvektion- Wärme- und Kälteschutz

Seite 26 ff., Abschnitt 4.2.2.1
Die Temperaturdifferenz Δϑ zwischen einer Körperoberfläche und einem umgebenden flüssigen oder gasförmigen Medium bedingt eine Wärmestromdichte durch Konvektion [59], der sich mit Hilfe des Wärmeübergangskoeffizienten αk nach der Gleichung (26) ergib ...

4.2.2.2 Wärmestrahlung- Wärme- und Kälteschutz

Seite 30 ff., Abschnitt 4.2.2.2
Zwischen den Flächen A1 und A2 in Bild 14 mit den Temperaturen T1 und T2 kommt durch Strahlungsaustausch ein Wärmestrom zustande [19; 20; 22], für den folgende Gleichung gilt: Dabei ist. Ist T1 > T2 (Qr12 positiv), gibt die Fläche A1 Wärme an die ...

4.2.2.3 Wärmeübergang durch Konvektion und Strahlung- Wärme- und Kälteschutz

Seite 32 ff., Abschnitt 4.2.2.3
Die von der Oberfläche eines Körpers an die Umgebung übertragene oder von der Umgebung aufgenommene Wärme setzt sich aus dem Konvektions- und dem Strahlungsanteil zusammen. Die resultierende Wärmestromdichte q an der Oberfläche beträgt daher. wobei ...

4.2.2.4 Wärmetransport durch Luftschichten- Wärme- und Kälteschutz

Seite 34 f., Abschnitt 4.2.2.4
In Luftschichten können grundsätzlich alle Transportmechanismen (Konvektion, Strahlung, Leitung) von gleicher Größenordnung sein. In diesem Fall gilt für die Wärmestromdichte qges zwischen den den Luftspalt begrenzenden Innenf ...

4.2.3 Wärmedurchgang- Wärme- und Kälteschutz

Seite 35 ff., Abschnitt 4.2.3
Als Wärmedurchgang bezeichnet man den Wärmetransport zwischen zwei Fluiden, die durch eine Wand voneinander getrennt sind. 4.2.3.1 Ebene Wand. Die Wärmestromdichte wird mit Hilfe des Wärmedurchgangskoeffizienten kP entsprechend der Gleichung. Dabei ...

4.2.4 Temperaturen an Oberflächen und Schichtgrenzen- Wärme- und Kälteschutz

Seite 41 ff., Abschnitt 4.2.4
a) Oberflächen. Temperaturen an den Oberflächen einer Wand nach Bild 21 werden aus folgenden Beziehungen bestimmt: für die ebene Wand. , für Hohlzylinder (Rohrdämmung). , für Hohlkugeln. wobei die k-Werte nach Gleichung (54) ...

5.1 Gesamtwärmeverlust oder -eintrag und die Einflussgrößen- Wärme- und Kälteschutz

Seite 43 f., Abschnitt 5.1
Für den Gesamtwärmeverlust oder -eintrag einer Anlage ist nicht nur der Wärmeverlust oder -eintrag über die Dämmung, sondern auch derjenige über Auflager, Aufhängungen und ungedämmte Anlagenteile, die als Wärmebrücken wirken, maßgebend. Der Wärmeverl ...

5.1.1 Praktische Gegebenheiten und Randbedingungen

Seite 44 f., Abschnitt 5.1.1
Zur Berechnung von Wärmeverlusten und -einträgen, Temperaturen oder Wasserdampf-Diffusionsvorgängen sind vom Betreiber der Anlage die Randbedingungen und betriebstechnischen Daten vorzugeben. Je nach Art der Anforderung und Aufgabenstellung sind z.B. ...

5.1.2 Zuschlagswerte Δλ zur Berechnung von λB- Wärme- und Kälteschutz

Seite 45, Abschnitt 5.1.2
Wärmeverluste für dämmtechnisch bedingte, in regelmäßigen Abständen vorkommende Wärmebrücken, z.B. Stützkonstruktionen, Befestigungselemente für Dämmstoffe, sind als Zuschlagswerte bei der Berechnung der Betriebswärmeleitfähi ...

5.1.3 Gesamtwärmedurchgangskoeffizient k'i- Wärme- und Kälteschutz

Seite 45 ff., Abschnitt 5.1.3
Der Gesamtwärmedurchgangskoeffizient k' zur Berechnung des Gesamtwärmeverlustes (Gesamtwärmezufuhr bei Kältedämmungen) von Komponenten einer Anlage wird mit dem Index i für die Geometrie der Anlage bezeichnet und ergibt sich wie folgt: Die Einheite ...

5.1.3.1 Zuschlagswerte z und z* zur Berechnung des k'i-Wertes- Wärme- und Kälteschutz

Seite 46 f., Abschnitt 5.1.3.1
Zuschlagswerte für Wärmeverluste von unregelmäßig vorkommenden dämmtechnisch bedingten und anlagenbedingten Wärmebrücken sind bei Bedarf für jede Anlage zu bestimmen. Je nach Art der Anlage oder je nach Art der Wärmebrücke können sie aus folgenden Be ...

5.1.3.2 Wärmeverluste und -einträge über auskragende Wärmebrücken mit annähernd konstantem Querschnitt (Rippengleichung)- Wärme- und Kälteschutz

Seite 47 ff., Abschnitt 5.1.3.2
Eine metallische Rippe mit annähernd konstantem Querschnitt, die von einer Dämmschicht umgeben sein kann (Bezeichnungen siehe Bild 22), hat die Rippenfußtemperatur ϑF und gibt Wärme an die Umgebung der Temperatur ϑL ab. Der über die Rippe abgegebene ...

5.1.3.3 Berechnungsverfahren für Wärmeverluste oder -einträge über Versteifungselemente- Wärme- und Kälteschutz

Seite 50 ff., Abschnitt 5.1.3.3
a) Gedämmte Versteifungsrippen. Der Wärmeverlust/-eintrag gedämmter Versteifungsrippen kann für h/s < 0,8 nach [1] mit Hilfe des dimensionslosen Formfaktors SR abgeschätzt werden, der Diagramm B1b entnommen werden kann. Für den Wärmeverlust eines rep ...

5.2.1 Behälter- Wärme- und Kälteschutz

Seite 53 ff., Abschnitt 5.2.1
Behälter wie in Bild 28 dienen zum Lagern von Flüssigkeiten oder Gasen. Folgende Einflussgrößen werden bei der Berechnung der Wärmeverluste und -einträge benötigt: Die Verankerung des Behälters im Fundament und/ oder seine Abstützungen und Versteif ...

5.2.2 Rohrleitungen und Kanäle- Wärme- und Kälteschutz

Seite 56 ff., Abschnitt 5.2.2
Abhängig vom Wärmeverlust oder -eintrag ändert sich die Temperatur des Mediums längs einer Leitung. Folgende Größen werden zur Berechnung benötigt: Der Gesamtwärmedurchgangskoeffizient k′ für eine Rohrleitung oder einen Kanal wird gemäß Gleichung (8 ...

5.3.1 Allgemeines- Wärme- und Kälteschutz

Seite 60 ff., Abschnitt 5.3.1
Die Wasserdampfdiffusion ist der molekulare Transport von Wasserdampf infolge eines Konzentrationsund damit Partialdruckgefälles d pD /d x des Wasserdampfes. Der Partialdruck des Wasserdampfes hängt von der Konzentration des Dampfes in der Luft ab. E ...

5.3.2 Wasserdampfdiffusion in einer Kühlraumwand- Wärme- und Kälteschutz

Seite 62 f., Abschnitt 5.3.2
Die Beurteilung einer Dämmkonstruktion hinsichtlich einer möglichen Durchfeuchtung durch Tauwasserausfall erfolgt zweckmäßigerweise mit Hilfe eines Diffusionsdiagramms. Das Beispiel einer Kühlraumwand ohne Dampfbremse zeigt Bild 29. Auf der Abszisse ...

5.3.3 Wasserdampfdiffusion in Kältedämmungen- Wärme- und Kälteschutz

Seite 63 ff., Abschnitt 5.3.3
Der Stofftransport in der Dämmung kann stationär oder instationär betrachtet werden. Im instationären Fall wird die Feuchte kumuliert in der Nähe der Rohroberfläche abgeschieden. Nach einer hinreichend langen Zeit gleicht sich der Partialdruck in der ...

5.4.1 Einlagige Wärmedämmung einer vertikalen Rohrleitung- Wärme- und Kälteschutz

Seite 68 ff., Abschnitt 5.4.1
Für die Werte der Wärmeleitfähigkeit sind die im technischen Datenblatt der Hersteller genannten Werte (Nennwerte) heranzuziehen, falls das Produkt zur Zeit der Planung festliegt. Für eine überschlägige Berechnung können Anhaltswerte für die Nennw ...

5.4.2 Kältedämmung- Wärme- und Kälteschutz

Seite 70 f., Abschnitt 5.4.2
Da bei Dämmungen von Kälteanlagen sehr geringe Werte von Δ ϑa auftreten können, sollte der Gesamtwärmeübergangskoeffizient nicht nach der Gleichung (50) berechnet werden. Der Wärmeübergangskoeffizient wird wie folgt berechnet: Schätzt man Δ ϑa = 2 K ...

5.4.3 Dämmung einer Kühlleitung zur Vermeidung von Tauwasser; Berechnung der Feuchteaufnahme- Wärme- und Kälteschutz

Seite 71 ff., Abschnitt 5.4.3
Gesucht: Taupunkt ϑTau, Temperatur ϑa an der äußeren Oberfläche der Dämmung, längenbezogene Wärmestromdichte ql,R Kondensationstemperatur ϑc, längenbezogene Massenstromdichte gl,R Jährliche Feuchteaufnahme der feuchten Zone, ...

5.4.4 Mehrschichtige Wärmedämmung- Wärme- und Kälteschutz

Seite 74 ff., Abschnitt 5.4.4
Tabelle 3. Wandaufbau der mehrschichtigen Dämmung: Schicht | Dicke | Wärmeleitfähigkeit | | | | *) nach AGI Q 132, Grenzkurve 1, mit fΔϑ = 1,04, foF = 1,1, für den Einfluss von offenen Fugen bei einlagiger Verlegung (alle anderen Faktoren mi ...

5.4.5 Wärmeverlust eines Behälters- Wärme- und Kälteschutz

Seite 76 ff., Abschnitt 5.4.5
Der Nennwert der Wärmeleitfähigkeit wird vom Hersteller angegeben, mit dem Überwachungsvermerk der VDI-AG „Gütesicherung“ (Tabelle 4). Dämmschichtdicke: 240 mm zweilagig, über den Versteifungselementen 240 mm Konstruktionsmaß (Gesamtdicke der Dämm ...

5.4.6 Wärmestrom eines in einer Fußboden- oder Wandkonstruktion- Wärme- und Kälteschutz

Seite 81 ff., Abschnitt 5.4.6
5.4.6.1 Rohrleitung im Fußbodenaufbau. Für eine gedämmte Rohrleitung, die in der Ausgleichsschicht eines typischen Fußbodenaufbaus nach DIN 18560-2 eingebettet ist, werden die geometrischen und wärmetechnischen Daten aus Bild 33 angenommen. Die Wärme ...

6.1 Allgemeine Gesichtspunkte für die Auswahl von Dämmstoffen und die Festlegung von Dämmschichtdicken- Wärme- und Kälteschutz

Seite 84, Abschnitt 6.1
6.1.1 Bemessungskriterien. Basis für die Ermittlung von Dämmschichtdicken sind betriebstechnische und wirtschaftliche Forderungen sowie gesetzliche Auflagen und Verordnungen des Umweltschutzes, z.B. die Energieeinsparverordnung– EnEV. Betriebstechnis ...

6.2.1 Ermittlung von Dämmschichtdicken nach technischen Gesichtspunkten- Wärme- und Kälteschutz

Seite 85 ff., Abschnitt 6.2.1
In Abschnitt 4.2 sind Grundformeln angegeben, die sich nur für die ebene Wand, nicht aber für die Rohrleitung nach der gesuchten Dämmschichtdicke auflösen lassen. Für diese gibt es folgende Möglichkeiten: iterative Lösung der entsprechenden Gleichun ...

6.2.2.1 Grundsätzliches zu den Rechenverfahren- Wärme- und Kälteschutz

Seite 91, Abschnitt 6.2.2.1
Dämmungen mindern mit zunehmender Dämmschichtdicke zunehmend die Wärmeverluste des Objektes und damit die vom Wärmepreis abhängigen Kosten. Dagegen steigen die Investitionen und die Kosten z.B. für Abschreibung, Verzinsun ...

6.2.2.2 Berechnungsgrundlagen- Wärme- und Kälteschutz

Seite 91 ff., Abschnitt 6.2.2.2
Die Gesamtkosten ergeben sich aus der Summe der Wärmeverlustkosten und der Investitionskosten über die gesamte Nutzungsdauer unter Berücksichtigung der Verzinsung. Sie werden in den folgenden Berechnungsgleichungen stets auf ein Betriebsjahr bezogen. ...

6.2.2.3 Berechnung der wirtschaftlichen Dämmschichtdicke- Wärme- und Kälteschutz

Seite 95 ff., Abschnitt 6.2.2.3
Dämmungen mit beliebiger Kostenfunktion. Im Allgemeinen muss die wirtschaftliche Dämmschichtdicke mit einem Rechenprogramm ermittelt werden, mit dem die Gesamtkosten für die infrage kommenden Dämmschichtdicken ermittelt und ihr Minimum gesucht wird. ...

6.2.2.4 Kapitalrückflusszeit- Wärme- und Kälteschutz

Seite 98 f., Abschnitt 6.2.2.4
Neben der wirtschaftlichen Dämmschichtdicke ist die Kapitalrückflusszeit eine weitere betriebswirtschaftliche Kenngröße einer Dämmung. Sie ist definiert als der Zeitraum, in dem die Kosten für die Dämmung durch die Ersparnis an Wärmeverlustkosten wie ...

6.3 Besonderheiten beim Kälteschutz - Wärme- und Kälteschutz

Seite 105 f., Abschnitt 6.3
6.3.1 Allgemeines. Als Kälteschutz werden Dämmmaßnahmen an Objekten bezeichnet, die eine niedrigere Temperatur als ihre Umgebung haben. Trotz der Ähnlichkeit der Problemstellung beim Wärme- und Kälteschutz bezüglich der Ermittlung der Dämmschichtdick ...

Stichworte in Zusammenhang mit VDI 2055 Blatt 1

Bautenschutz, Berechnung, Dämmschichtdicke, Kälteschutz, Wärmeschutz
VDI 2055 Blatt 1, Ausgabe 2008-09: Wärme- und Kälteschutz von betriebstechnischen Anlagen in der Industrie und in der Technischen Gebäudeausrüstung - Berechnungsgrundlagen.
Das sagen unsere Kunden
Dr.-Ing. Burkhard Schrammen über Baunormenlexikon
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