Isolationsvermögen von Zelten

[T.R.]

... Wohlfühltemperatunr ... Diese gilt es an der Haut zu halten, mittels Kleidung, mittels Schlafsack. Tue ich das nicht, kühlt der Körper aus. Wenn du meinst er gibt sie so und so ab ist das nur bedingt richtig.

Unser Körper erzeugt Wärmeenergie, unaufhörlich und auch in Ruhestellung. Es ist eine Leistung, die ein Leben lang rund um die Uhr erbracht wird. Hört der Körper damit auf, dann sind wir tot. Es findet kein Stoffwechsel mehr statt, es wird keine Energie mehr freigesetzt.

Diese Wärme *muß* vom Körper abgegeben werden. Er würde sonst überhitzen. Wir können einen gewissen Grundumsatz nicht weiter herunterfahren, weil damit zugleich die lebendigen Vorgänge in uns aufhören würden. Diese Energie muß auch durch den Schlafsack hindurch abgegeben werden. Geschähe das nicht, dann erhöhte sich innen die Temperatur, bis dahingehend, daß wir im Schlafsack gekocht würden.

Stelle Dir einen Kocher vor. Die Flamme führt dem Topf mehr Wärme zu, als dieser seinerseits abgeben oder abstrahlen kann. In Folge steigt die Temperatur im Topf, bis irgendwann die Suppe kocht. Es ist dasselbe Prinzip.

Tatsächlich hält man es in der Praxis im Sommer in einem Winterschlafsack nicht aus, weil dieser für sommerliche Bedingungen zu stark isoliert, und eine genügende Wärmeabstrahlung - unter eben diesen Bedingungen - verhindert. Dafür haben wir dann Sommerschlafsäcke, die weniger isolieren, und damit die nötige Wärmeabstrahlung ermöglichen. Oder anders: Sind wir im Sommer zu warm angezogen, reißen wir uns die Klamotten vom Leib, weil es darin einfach zu heiß wird. Diese Erfahrung dürfte jeder schon mal gemacht haben.

Unser Körper kennt auch die Kühlung. Er gibt Feuchtigkeit nach Außen ab, die durch Verdunstung dann kühlt. Unser Körper kühlt sich selbst. Täte er das nicht, dann wäre wie bekannt bei 42°C irgendwann Schluß.

Kurz: Unser Körper reguliert die Wärme (-produktion und -abgabe), um seine Temperatur konstant zu halten.

Wir wandern wärmetechnisch auf einem ziemlich schmalen Grad ... .

Durch an die äußeren Bedingungen angepaßte Technik (Kleidung, Schlafsack, Zelt, Haus, Heizungs- und Klimaanlage u.a.) können wir unseren Körper von dieser Arbeit entlasten, was wir i.d.R. als angenehm empfinden. Uns ist dann nicht zu heiß oder zu kalt. Zugleich erweitern wir unsere Möglichkeiten. Wir sind nicht mehr nur auf für unseren Körper klimatisch geeignete Gebiete angewiesen, sondern können nun auch in die Hitze oder in die Kälte gehen. Wir überleben sogar im All (ca. -270°C).

Egal ob eigener Körper, Kocher, Kleidung, Schlafsack, Zelt oder Haus ... es geht in diesem Zusammenhang auf allen Ebenen um dasselbe Prinzip: Wieviel Wärme (-energie, - menge) wird erzeugt oder zugeführt ... wieviel Wärme geht verloren, wird abgestrahlt ... welche Temperatur herrscht demzufolge?

Aber ich gebe zu, ich mußte mir einige Zusammenhänge selbst erstmal klarmachen ... .

Wird keine Wärme zu- und/oder abgeführt, oder wird dieselbe Wärmemenge zugeführt, wie sie abgeführt wird und umgekehrt, dann bleibt die Temperatur konstant. In allen anderen Fällen steigt oder fällt die Temperatur - jenachdem.

Und daraus folgt: Gibt das Zelt nach Außen nicht mehr Energie ab, als die Energie, die unser Körper im Zelt abgibt, dann können wir nackt im Zelt liegen, ohne zu frieren - und das selbst bei -30°C Außentemperatur und ohne Heizung (das schrieb der Mac ja schon). In der Praxis tauchen allerdings Probleme auf. Es wäre umständlich, auf Wanderungen einige Qbm (geschätzt) Wärmedämmung mitzuschleppen . Eine andere Möglichkeit wäre, gar nichts mitzunehmen, und nackt durchs Eis zu laufen. Aber das würden wir nicht allzu lange überleben.

Zwischen diesen beiden Extremen gibt es bekannterweise eine Bandbreite an Möglichkeiten, was man machen kann. Es gibt sicher auch praktikable Lösungen, die das Wärmeverhalten des Zeltes verbessern. In diese Richtung überlege ich.

Und dies hier habe ich gerade gefunden - der Energiestoffwechsel:
"Entsprechend dem Dritten Hauptsatz der Thermodynamik wird bei allen Energieumwandlungen ein Teil der Energie in Wärme umgewandelt. Dementsprechend kann auch von Lebewesen nur ein Teil der beim Energiestoffwechsel frei werdenden Energie für andere Zwecke als zur Wärmebildung genutzt werden."

Es entsteht also überschüssige Wärme. Diese Wärme ist quasi ein "Abfallprodukt", welches "ausgeschieden" wird, vergleichbar mit dem Ausatmen oder dem "kleinen oder großen Geschäft" auf dem WC. Das habe ich so noch nicht gesehen: Ohne die Abgabe von Wärme würden wir nicht überleben.

Grüße
TR

[Ahnender]

...Bei aktuellen Zeltentwürfen wird auf geringes
Gewicht, Windstabilität, Reißfestigkeit, Winddichtigkeit u.a. geachtet. Das
Wärmeverhalten und Isolationsvermögen fällt irgendwie völlig unter den Tisch
und wird auf Kleidung und Schlafsack verlagert....Grüße
TR

Winterzelte haben schon:

- bis zum Boden runtergezogenes Aussenzelt oder Snowlaps
- verschliessbare Lüfter
- keine Gaze als Innenzelt

[Poldi]

@Ahnender: Das ist aber mehr gegen die Schneeverfrachtung ins Zelt rein gedacht, oder? Die bessere Isolation ist da doch nur angenehmer Nebeneffekt.

@T.R.: Das hst du schön beschrieben.

Nochmal eine kurze Eselsbrücke zum Wärmehaushalt:

Der Schlafsack (oder Zelt, Klamotten etc.) lässt sich wärmetechnisch mit einem Eimer vergleichen.
Der Eimer hat ein Loch im Boden und eine gewisse Wasserhöhe x (entspricht Temperatur) drin. Der Körper tröpfelt nun Wasser (entspricht der Wärmeabgabe des Körpers) in den Eimer und unten tröpfelts wieder raus.
Wenn oben genauso viel Wasser rein wie unten raus kommt, bleibt die Wasserhöhe x (also auch die Temperatur) konstant, wenn nicht fällt oder steigt sie. Je "wärmer" der Schlafsack (oder Jacke, Zelt...) ist, desto kleiner ist das virtuelle Loch im Eimer, desto schwerer hat es also die vom Körper produzierte Wärme nach außen an die Umwelt zu gelangen. Raus muss sie aber, denn sonst würde der Eimer überlaufen bzw. wir würden kräftig gebraten.
Alles klar?

edit: Noch eine kleine Ergänzung: Die Temperatur spielt natürlich auch eine Rolle, das hab ich oben vergessen. Und zwar nicht die absolute Temperatur (z.B. cc-30° ), sondern die Temperaturdifferenz zwischen drinnen und draußen. Das entspricht dann auch (so ist es nun richtig) der Wasserhöhe im Eimer. Ihr könnt euch sicher vorstellen, dass das Wasser aus einem vollen Eimer stärker unten rausläuft als bei einem fast leeren Eimer, das kommt von der höheren Wassersäule.
Wenn ich also einen höheren Wasserstand im Eimer habe (also im Winter deftige Minusgrade) muss der Körper entweder mehr Wasser reintröpfeln oder man kauft sich bei Western Mountaineering einen Eimer mit einem sehr kleinen Loch

[T.R.]

Der Eimer hat ein Loch im Boden ...

"Ein Loch ist im Eimer, Karl-Otto, Karl-Otto ..."

*

Aber ansonsten ein sehr anschaulicher Vergleich.

Grüße
TR

[T.R.]

Ich denke es ist wirklich eine Gewichtsfrage - Wenn man die Isolation direkt am Körper trägt (Kleidung / Schlafsack) hat man wesentlich weniger Oberfläche, als wenn man das Zelt selbst isoliert.

Ja. Ich denke, das steht außer Frage. Wenn es wie z.B. beim Klettern um jedes Kilo geht, dann läuft es letztlich auf einen dicken Schlafsack und - jenachdem - Biwaksack, Einwandzelt oder sehr leichtes Doppelwandzelt hinaus.

Aber vom Biwak bis zum Wohnmobil gibt es eben eine ganze Bandbreite, was man so machen kann. Wenn man mit vielleicht 1 Kilo mehr den Wärmekomfort im Zelt erhöhen kann, kann das für Rucksacktouren immer noch praktikabel sein, z.B. wenn die Strecken zu Fuß eher kurz sind, oder man vielleicht jeweils längere Zeit an einem Ort bleibt. Auch mit dem Fahrrad oder im Boot ist sowas machbar. Man hat zwar etwas mehr Gewicht, aber auch mehr Komfort. Und wie schon geschrieben, nehmen einige sogar einen Ofen mit. Vielleicht bekommt man dieses Mehr an Komfort auch mit etwas weniger Gewicht hin. Ich finde schon, daß es im Bereich der "Isolation von Zelten" eine gewisse Lücke gibt.

Ich hatte mir mal, als ich mit dem Zelt unterwegs war, in Portugal eine Decke gekauft. Zufälligerweise paßte die genau in die Grundfläche des Zeltes, und ich hatte einen "Zeltteppich". Seitdem möchte ich darauf nicht mehr verzichten. Ich finde es gut, wenn der Zeltboden aus angenehmen Material ist. Das letzte Mal hatte ich eine Fleecedecke mit, und die als "Teppich" ins Zelt gelegt. Ihr Gewicht beträgt 800g. Ich hatte sie hinten an den Rucksack geschnallt. Nun werde ich mir für das Pathfinder eine andere Decke passend zuschneidern, und komme dann auf ca. 600g.

Man kann nun überlegen, ob man auf das Gewicht und den Komfort verzichtet, oder eben nicht. Für meinen Teil ist es noch praktikabel, das im Rucksack mitzunehmen. Ich suche also nach Lösungen, die man noch im Rucksack mitkriegt und die zugleich den Komfort erhöhen. Ein Mehrgewicht bis zu einem gewissen Maß nehme ich dabei in Kauf.

Grüße
TR

[ich]

"Ein Loch ist im Eimer, Karl-Otto, Karl-Otto ..."

OT: http://stream.ndr.de/bb/redirect.lsc...ntent&media=rm

Ist zwar dermassen OT, aber ging nicht anders!!!

[derMac]

@Ahnender: Das ist aber mehr gegen die Schneeverfrachtung ins Zelt rein gedacht, oder? Die bessere Isolation ist da doch nur angenehmer Nebeneffekt.

Aber für die Wäremleistung trotzdem sehr nützlich, da die Konvektion praktisch vollständig unterbunden wird. Und das ist IMHO auch das einzig sinnvolle und es funktioniert auch ziemlich gut. Eine Wärmedämmung würde bei der Fläche viel zu schwer um sinnvoll zu sein. Außerdem müsste man noch recht penibel darauf achten, keine Kältebrücken entstehen zu lassen. Dann doch lieber ne Schneehöhle bauen.

Der Schlafsack (oder Zelt, Klamotten etc.) lässt sich wärmetechnisch mit einem Eimer vergleichen.
Der Eimer hat ein Loch im Boden und eine gewisse Wasserhöhe x (entspricht Temperatur) drin. Der Körper tröpfelt nun Wasser (entspricht der Wärmeabgabe des Körpers) in den Eimer und unten tröpfelts wieder raus.
Wenn oben genauso viel Wasser rein wie unten raus kommt, bleibt die Wasserhöhe x (also auch die Temperatur) konstant, wenn nicht fällt oder steigt sie. Je "wärmer" der Schlafsack (oder Jacke, Zelt...) ist, desto kleiner ist das virtuelle Loch im Eimer, desto schwerer hat es also die vom Körper produzierte Wärme nach außen an die Umwelt zu gelangen. Raus muss sie aber, denn sonst würde der Eimer überlaufen bzw. wir würden kräftig gebraten.
Alles klar?

edit: Noch eine kleine Ergänzung: Die Temperatur spielt natürlich auch eine Rolle, das hab ich oben vergessen. Und zwar nicht die absolute Temperatur (z.B. cc-30° ), sondern die Temperaturdifferenz zwischen drinnen und draußen. Das entspricht dann auch (so ist es nun richtig) der Wasserhöhe im Eimer. Ihr könnt euch sicher vorstellen, dass das Wasser aus einem vollen Eimer stärker unten rausläuft als bei einem fast leeren Eimer, das kommt von der höheren Wassersäule.
Wenn ich also einen höheren Wasserstand im Eimer habe (also im Winter deftige Minusgrade) muss der Körper entweder mehr Wasser reintröpfeln oder man kauft sich bei Western Mountaineering einen Eimer mit einem sehr kleinen Loch

Um das Modell zu vervollständigen müssten man unter das Loch im Eimer noch einen 2. Eimer (das Zelt) mit einem größeren Loch stellen. Und die spannende Rechenaufgabe lautet nun: bleibt der Wasserpegel im unteren Eimer konstant, auch wenn sich die Lochgröße im oberen Eimer ändert?

Mac

[Poldi]

Um das Modell zu vervollständigen müssten man unter das Loch im Eimer noch einen 2. Eimer (das Zelt) mit einem größeren Loch stellen. Und die spannende Rechenaufgabe lautet nun: bleibt der Wasserpegel im unteren Eimer konstant, auch wenn sich die Lochgröße im oberen Eimer ändert?

Ja, so wäre das Modell vollständig. Gut mitgedacht!

Zur Rechenaufgabe: mal nachdenken. Ich hab aber grad nich so Bock auf böse DGLs, kann also dauern...

[T.R.]

... Snowflaps ...

Aber für die Wäremleistung trotzdem sehr nützlich, da die Konvektion praktisch vollständig unterbunden wird.

Ne . Die *Lüftung* wird nahezu vollständig unterbunden, also der Luftaustausch, nicht aber die Konvektion, "die Wärmeübertragung durch den Transport von Teilchen". Die Luft bleibt zwar dieselbe, aber sie bewegt sich oder zirkuliert innerhalb der Luftschicht, und transportiert damit Wärme nach Außen. Deswegen wird im Hochbau Wärmedämmung verbaut, um die Luft an der Bewegung zu hindern.

Luft ist ein schlechter Wärmeleiter, und unbewegte Luft isoliert entsprechend gut. Man könnte die Konvektion vielleicht vermindern, wenn man in die Luftschicht Stege einnähte, sodaß kleinere Kammern entstünden, vergleichbar mit den Kammern im Schlafsack, welche ein Verrutschen der Füllung verhindern. Aber selbst dann würde immer noch Konvektion stattfinden, wenn auch wohl vermindert.

Und das ist IMHO auch das einzig sinnvolle und es funktioniert auch ziemlich gut.

Ja. Die Lüftung zu verhindern, hat wärmetechnisch einen Effekt, weil keine oder kaum Lüftungsverluste mehr auftreten. Es wird etwas wärmer im Zelt. Dafür hat man im Gegenzug ein Feuchtigkeitsproblem, weil Feuchtigkeit wegen fehlender Lüftung nicht abgeführt wird.

Eine Wärmedämmung würde bei der Fläche viel zu schwer um sinnvoll zu sein.

Das Thinsulate-Material von Extremtextil wiegt 80 g/qm. 8 qm z.B. würden dann knapp 700 g wiegen. Im Vergleich zur Windbelastung, die ein Zelt auszuhalten hat, ist das praktisch nichts. Und gewichtsmäßig wären die 700g im Rucksack machbar. Das Problem ist das Volumen, welches das Zeugs hat.

Außerdem müsste man noch recht penibel darauf achten, keine Kältebrücken entstehen zu lassen.

Im Hochbau sind Kältebrücken zu vermeiden, damit sich dort in Innenräumen keine Feuchtigkeit niederschlägt und dann zur Schimmelbildung führt. Die Temperaturunterschiede zwischen Innen und Außen sind hier ganz andere. Wenn wir *dieses* Problem im Zelt hätten, dann wäre das ein ganz enormer Fortschritt .

Um das Modell zu vervollständigen müssten man unter das Loch im Eimer noch einen 2. Eimer (das Zelt) mit einem größeren Loch stellen. Und die spannende Rechenaufgabe lautet nun: bleibt der Wasserpegel im unteren Eimer konstant, auch wenn sich die Lochgröße im oberen Eimer ändert?

Interessanter Gedanke . Aber möglicherweise greift das Modell hier nicht mehr. Durch die o.g. Schneelappen machen wir vergleichsweise das Loch des unteren Eimers kleiner. Dennoch hätte das in diesem Modell keinen Effekt. Der untere Eimer liefe ebenso leer - wenn auch wohl etwas langsamer. Aber oben stellen wir fest, daß Schneelappen sehr wohl einen Effekt haben, es wird im Zelt etwas wärmer, bzw. es treten etwas weniger Verluste auf.

Die Geschichte ist ziemlich komplex, weil unterschiedlichste klimatische Variablen aufeinander treffen. Die sind durch die Zeltkonstruktion zu regulieren - und das mit sehr minimalen Mitteln.

Sorry, daß ich Dein Posting so zerpflücke. Aber es ist Dir gelungen, in wenigen Sätzen eine ganze Reihe nicht unwichtiger Punkte anzusprechen ... .

Grüße
TR

[jiggalatei]

Du verwechselst schon wieder Temperatur (ein Zustand) und Wärmemenge. Temperatur kann man nicht abgeben.


Jain. Was Poldi sagt, ist, dass du die von dir erzeugte Wärmemenge auf jeden Fall abgeben musst. Der Schlafsack regelt nur die Geschwindigkeit der Wärmeabgabe. Das gleiche macht das Zelt mit seinem Innenraum. Wenn das Zelt jetzt ideal Isoliert wäre, würde deine Körpertemperatur reichen, um es nach einiger Zeit auf die Wohlfühltemperatur aufzuheizen (siehe Niedrigenergiehaus). Allerdings ist die Isolationswirkung ziemlich schlecht und somit kann die erzeugte Wärme schneller entweichen als du nachproduzierst. Das gilt immer noch wenn du im Schlafsack liegst, allerdings dauert der Wärmeaustausch zwischen dir und Zelt da noch länger.

@T.R.
Schreibs doch einfach hier rein. Ich find schon das es zum Thema passt.

Mac

Möchte jetzt einfach mal anmerken, das ich nicht auf der Milchsuppe dahergeschwommen komme.
Was ich sagen möchte ist einfach nur, das es nicht praktikabel ist ein Zelt so zu Isolieren, das es von der Körperwärme oder einem Teelicht auf Temperatur gehalten werden kann. Jetzt bitte den Unterschied von nicht möglich und nicht praktikabel bemerken

Und warum ich jetzt so sauer bin?
Im letzten Jahr konnte ich mir sonst was um die Ohren hauen lassen, weil ich die Meinung vertreten habe, ein Inlet brechte eine spürbaren Wärmegewinn.

Heute wird rumgezetert weil ich meine, nen zusätzlicher Stoff auf dem Zelt bringt sehr wenig Wärmegewinn. Wollt ihr mich verarschen oder was, oder mal ganz was neues, doch Paranoia?

Gruß Jigga (angefressen)

die Threads:
Wärmeleistung von Inletsund
Sorgt ein Inlet für einen sauberen Schlafsack

[derMac]

Ne . Die *Lüftung* wird nahezu vollständig unterbunden, also der Luftaustausch, nicht aber die Konvektion, "die Wärmeübertragung durch den Transport von Teilchen". Die Luft bleibt zwar dieselbe, aber sie bewegt sich oder zirkuliert innerhalb der Luftschicht, und transportiert damit Wärme nach Außen.

Wie sollte die Luft Wärme nach außen transportieren, wenn sie nicht raus kann? Natürlichst hast du im Zelt Konvektion, aber nicht zwischen innen und außen.

Ja. Die Lüftung zu verhindern, hat wärmetechnisch einen Effekt, weil keine oder kaum Lüftungsverluste mehr auftreten. Es wird etwas wärmer im Zelt. Dafür hat man im Gegenzug ein Feuchtigkeitsproblem, weil Feuchtigkeit wegen fehlender Lüftung nicht abgeführt wird.

Ja, das hat man.

Das Thinsulate-Material von Extremtextil wiegt 80 g/qm. 8 qm z.B. würden dann knapp 700 g wiegen. Im Vergleich zur Windbelastung, die ein Zelt auszuhalten hat, ist das praktisch nichts. Und gewichtsmäßig wären die 700g im Rucksack machbar. Das Problem ist das Volumen, welches das Zeugs hat.

Du gehst bei deinen Überlegungen davon aus, dass du mit den 700 g aus eine sinnvolle Wärmedämmung schaffst. Das bezweifel ich aber.

Im Hochbau sind Kältebrücken zu vermeiden, damit sich dort in Innenräumen keine Feuchtigkeit niederschlägt und dann zur Schimmelbildung führt. Die Temperaturunterschiede zwischen Innen und Außen sind hier ganz andere. Wenn wir *dieses* Problem im Zelt hätten, dann wäre das ein ganz enormer Fortschritt .

Man hat dieses Problem im Zelt, besonders wenn es nicht sehr kalt ist. Wenn du aber lüftest, kannst du dir die ganze Wärmedämmung sparen.

Interessanter Gedanke . Aber möglicherweise greift das Modell hier nicht mehr. Durch die o.g. Schneelappen machen wir vergleichsweise das Loch des unteren Eimers kleiner. Dennoch hätte das in diesem Modell keinen Effekt. Der untere Eimer liefe ebenso leer - wenn auch wohl etwas langsamer. Aber oben stellen wir fest, daß Schneelappen sehr wohl einen Effekt haben, es wird im Zelt etwas wärmer, bzw. es treten etwas weniger Verluste auf.

Ja, der Effekt ist, dass der Eimer langsamer leer läuft. So wie auch das Zelt langsamer kalt wird. Ich seh da keinen Fehler (außer dass das Modell natürlich sehr extrem vereinfacht ist). Dass der Eimer leer läuft macht ja nichts, weil von oben auch neues Wasser (der heizende Mensch) nachfließt.

Die Geschichte ist ziemlich komplex, weil unterschiedlichste klimatische Variablen aufeinander treffen. Die sind durch die Zeltkonstruktion zu regulieren - und das mit sehr minimalen Mitteln.

Ebend. Und deswegen glaub ich nicht, dass sich das lohnt.

Mac

[jiggalatei]

Unser Körper erzeugt Wärmeenergie, unaufhörlich und auch in Ruhestellung. Es ist eine Leistung, die ein Leben lang rund um die Uhr erbracht wird. Hört der Körper damit auf, dann sind wir tot. Es findet kein Stoffwechsel mehr statt, es wird keine Energie mehr freigesetzt.

Diese Wärme *muß* vom Körper abgegeben werden. Er würde sonst überhitzen. Wir können einen gewissen Grundumsatz nicht weiter herunterfahren, weil damit zugleich die lebendigen Vorgänge in uns aufhören würden. Diese Energie muß auch durch den Schlafsack hindurch abgegeben werden. Geschähe das nicht, dann erhöhte sich innen die Temperatur, bis dahingehend, daß wir im Schlafsack gekocht würden.

Stelle Dir einen Kocher vor. Die Flamme führt dem Topf mehr Wärme zu, als dieser seinerseits abgeben oder abstrahlen kann. In Folge steigt die Temperatur im Topf, bis irgendwann die Suppe kocht. Es ist dasselbe Prinzip.

Tatsächlich hält man es in der Praxis im Sommer in einem Winterschlafsack nicht aus, weil dieser für sommerliche Bedingungen zu stark isoliert, und eine genügende Wärmeabstrahlung - unter eben diesen Bedingungen - verhindert. Dafür haben wir dann Sommerschlafsäcke, die weniger isolieren, und damit die nötige Wärmeabstrahlung ermöglichen. Oder anders: Sind wir im Sommer zu warm angezogen, reißen wir uns die Klamotten vom Leib, weil es darin einfach zu heiß wird. Diese Erfahrung dürfte jeder schon mal gemacht haben.

Unser Körper kennt auch die Kühlung. Er gibt Feuchtigkeit nach Außen ab, die durch Verdunstung dann kühlt. Unser Körper kühlt sich selbst. Täte er das nicht, dann wäre wie bekannt bei 42°C irgendwann Schluß.

Kurz: Unser Körper reguliert die Wärme (-produktion und -abgabe), um seine Temperatur konstant zu halten.

Wir wandern wärmetechnisch auf einem ziemlich schmalen Grad ... .

Durch an die äußeren Bedingungen angepaßte Technik (Kleidung, Schlafsack, Zelt, Haus, Heizungs- und Klimaanlage u.a.) können wir unseren Körper von dieser Arbeit entlasten, was wir i.d.R. als angenehm empfinden. Uns ist dann nicht zu heiß oder zu kalt. Zugleich erweitern wir unsere Möglichkeiten. Wir sind nicht mehr nur auf für unseren Körper klimatisch geeignete Gebiete angewiesen, sondern können nun auch in die Hitze oder in die Kälte gehen. Wir überleben sogar im All (ca. -270°C).

Egal ob eigener Körper, Kocher, Kleidung, Schlafsack, Zelt oder Haus ... es geht in diesem Zusammenhang auf allen Ebenen um dasselbe Prinzip: Wieviel Wärme (-energie, - menge) wird erzeugt oder zugeführt ... wieviel Wärme geht verloren, wird abgestrahlt ... welche Temperatur herrscht demzufolge?

Aber ich gebe zu, ich mußte mir einige Zusammenhänge selbst erstmal klarmachen ... .

Wird keine Wärme zu- und/oder abgeführt, oder wird dieselbe Wärmemenge zugeführt, wie sie abgeführt wird und umgekehrt, dann bleibt die Temperatur konstant. In allen anderen Fällen steigt oder fällt die Temperatur - jenachdem.

Und daraus folgt: Gibt das Zelt nach Außen nicht mehr Energie ab, als die Energie, die unser Körper im Zelt abgibt, dann können wir nackt im Zelt liegen, ohne zu frieren - und das selbst bei -30°C Außentemperatur und ohne Heizung (das schrieb der Mac ja schon). In der Praxis tauchen allerdings Probleme auf. Es wäre umständlich, auf Wanderungen einige Qbm (geschätzt) Wärmedämmung mitzuschleppen . Eine andere Möglichkeit wäre, gar nichts mitzunehmen, und nackt durchs Eis zu laufen. Aber das würden wir nicht allzu lange überleben.

Zwischen diesen beiden Extremen gibt es bekannterweise eine Bandbreite an Möglichkeiten, was man machen kann. Es gibt sicher auch praktikable Lösungen, die das Wärmeverhalten des Zeltes verbessern. In diese Richtung überlege ich.

Und dies hier habe ich gerade gefunden - der Energiestoffwechsel:
"Entsprechend dem Dritten Hauptsatz der Thermodynamik wird bei allen Energieumwandlungen ein Teil der Energie in Wärme umgewandelt. Dementsprechend kann auch von Lebewesen nur ein Teil der beim Energiestoffwechsel frei werdenden Energie für andere Zwecke als zur Wärmebildung genutzt werden."

Es entsteht also überschüssige Wärme. Diese Wärme ist quasi ein "Abfallprodukt", welches "ausgeschieden" wird, vergleichbar mit dem Ausatmen oder dem "kleinen oder großen Geschäft" auf dem WC. Das habe ich so noch nicht gesehen: Ohne die Abgabe von Wärme würden wir nicht überleben.

Grüße
TR

Jetzt kommt aber doch der Oberlehrer

Ich möchte im übrigen bei deinen Isoltionsversuchen nur verhindern, dass du irgendwann mal mehr Wärme abgibts als du erzeugst. und dann etwas steif in den Gliedern wirst.
Gruß Jigga

[Poldi]

So, eine kleine Milchmädchenrechnung zu dem von Mac beschriebenen Lochvergrößerungsproblem Es war doch nicht soo schwer...

Die Wärmemenge, die durch eine bestimmte Fläche A durchgeht ist abhängig von deren Wärmedurchgangskoeffizienten (übrigens der Kehrwert des aus der Isomattenbranche bekannten "R-Werts") U und der Temperaturdifferenz dT.

Q = U*A*dT

geben wir dem Schlafsack also die Oberfläche As und dem Zelt die Oberfläche Az (beide gegeben und konstant). Beide haben wiederum eigene Werte Us und Uz. Diese konstanten U-Werte müssen halt irgendwie bestimmt werden, für das Zelt wird er recht hoch sein (isoliert schlecht), beim Schlafsack wäre ein niedriger Wert wünschenswert (je nach Umgebungstemperatur natürlich...)
Unser Zelt-Innenzelt-Schlafsack-System hat nun drei wichtige Temperaturen:
T1 im Schlafsack, idealerweise 28°C bzw. ungefähr 300°K
T2 im Innenzelt, also die interessante Temperatur um die es sich hier meistens dreht
T3 in der freien Natur. Dieser Wert ist wie auch T1 als gegeben zu betrachten. Für die Rechnung nehme ich mal 0°C, also ca. 273°K

Laut Wikipedia hat ein Mensch einen Grundumsatz (Norm blabla) von 80W, das nehm ich jetzt mal hier auch her. Davon werden 70-80% als Wärme abgegeben, also ca. 60W. Ist hier aber (ohne gegebene A und U ziemlich uninteressant), aber siehe unten...

Da sich unser schönes Zeltsystem ja im Gleichgewicht befinden soll, ist sowohl Q1 (Wärmeübergang Schlasa-Innenzelt) als auch Q2 (Wärmeübergang IZ-AZ) identisch Q =60W

Es ergeben sich nun zwei Gleichungen:

Q1=As*Us*(T1-T2)
Q2=Az*Uz*(T2-T3)

Da Q1 =Q2:

As*Us*(T1-T2)=Az*Uz*(T2-T3)

oder:

(As*Us)/(Az*Uz)= (T2-T3)/(T1-T2)

Der Bruch auf der linken Seite beinhaltet nur Konstanten, setzen wir ihn also gleich einem Wert K

K=(T2-T3)/(T1-T2)

Wenn wir T1 und T3 als gegeben betrachten, kann man die ganze Schose nach T2 auflösen und bekommt:

T2=(K*T1+T3)/(K+1)

Mac hat ja wissen wollen, was passiert wenn wir "das Loch am oberen Eimer größer machen". In der Praxis bedeutet das, dass Us zunimmt (der Schlafsack isoliert schlechter bzw. Mensch hüpft aus Schlasa raus). Für die Konstante K bedeutet das: sie wird größer! Was das für uns bedeutet zeigt folgendes Diagramm:



Man sieht auf der Längsachse die Werte von K und auf der Hochachse die Temperatur T2/100 in Kelvin. Die Werte für T1 und T3 hab ich bereits eingestzt. Leider habe ich keinen Anhaltspunkt, in welchen Dimsionen sich die Konstante K bewegt, aber wenn man nach der Funktion bzw. nach dem Diagramm geht wird einiges schnell klar:

1. Wir können davon ausgehen, dass alle A und U positiv sind. Deshalb bewegt sich K auch nur zwischen 0 und plus unendlich. Die Polstelle im negativen Bereich ist für uns uninteressant.
2. Wie erwartet nähert sich der Wert von T2 an T1 an, wenn K steigt. Das bedeutet: wenn ich mein Zelt besser isoliere wird die Innentemperatur steigen.

Der Wermutstropfen dieser Rechnung:

• Das ist eine Rechnung mit einfachsten Mitteln, ohne Luftaustausch, ohne Kondensbetrachtung (trägt auch zum Wärmeübergang bei - siehe Brennwertkessel) , ohne Konvektion und Wärmestrahlung. Das bitte immer im Hinterkopf behalten!
• Ich habe keine Ahnung, wo der Wert K ungefähr anzusiedeln ist. Das Problem sind weniger die Oberflächen als die Koeffizienten U. Die findet man nirgends.
• Dass die Innentemp steigt wenn ich mein Zelt isoliere war ja schon vorher klar

Was sehen wir jetzt aber aus diesem Diagramm in Bezug auf Macs (Preis)frage:

Wenn ich einen schlechter isolierenden Schlafsack benutze (K nimmt zu) dann steigt die Temperatur des Innenzelts. Das allerdings nur (und das haben wir mit dem Kürzen des Q-Werts ein wenig unter den Tisch fallen lassen), wenn der Mensch auch in derLlage ist, seine Wärmeabgabe (=Q) zu erhöhen. Da dies nicht der Fall ist (wir machen ja keinen Zeltsport und sind alleine in dem Zelt) wird die Temperatur T1 fallen, d.h. der Mensch kühlt aus. Nicht komplett, aber bis zu einem neuen Gleichgewischtszustand.

Ergo: Lieber isolieren, dann müssma net so frieren...

[Poldi]

@jigga: Das mit deinem Inlet-Ärger tut mir leid, du hast nämlich (physikalisch gesehen) durchaus recht. Allerdings ist das Outdoor-Leben ja von vielen Mythen und schlauen Leuten mit großer Klappe durchdrungen, die alle etwas anderes erlebt haben (wollen).
Fakt ist: aus wissenschaftlicher Sicht erhöht ein Inlet die Wärmeleistung (bzw. senkt die Komforttemperatur) eines Schlafsacks, wenn alle sonstigen Einflüsse außer Acht gelassen werden. Und da sind wir schon beim springenden Punkt...

[T.R.]

Wie sollte die Luft Wärme nach außen transportieren, wenn sie nicht raus kann?

Durch *Konvektion* (Wikipedia). Sobald Luft rein und raus kann, ist es *Lüftung*.

Auch wenn das Volumen geschlossen ist, strömt Luft an der Innenzeltwand vorbei, nimmt dort Wärme auf und erwärmt sich, strömt zur Außenzeltwand, und gibt dort Wärme nach Außen ab und kühlt ab. Die Wärme des wärmeren Innenzeltes wird über die sich bewegende Luft von Innen nach Außen transportiert. Wie stark dieser Effekt ist, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Ich kann hier nur auf Wikipedia verweisen. Es würde an dieser Stelle einfach zu weit führen ...

Konvektion läßt sich nur vermeiden, indem - in diesem Fall - die Luft weitestgehend an der Bewegung gehindert wird, z.B. mit einer Wärmedämmung.

... Kältebrücke ...

Man hat dieses Problem im Zelt, besonders wenn es nicht sehr kalt ist.

Gerade dann hat man das Problem nicht. Kältebrücken machen sich erst im Winter negativ bemerkbar, wenn es draußen kalt ist, und es Innen warm sein soll. Im Sommer sind sie völlig belanglos. Und im Zelt sind die Temperaturunterschiede zwischen Innen und Außen noch zu gering, als daß Kältebrücken hier eine Rolle spielen könnten.

Ich vermute, wir verstehen unter Kältebrücken etwas Verschiedenes.

(Wobei, wie ich gerade feststelle, die Bezeichnung "Kältebrücke" eh falsch ist. Es heißt neuerdings "Wärmebrücke". Man lernt nie aus ... .)

Grüße
TR

[jiggalatei]

Fließgleichgewicht

immer dran denken ! - Fließgleichgewicht- Proportionalbereich - xw=X-W -
Störgrößen z.
Jetzt gehts aber ab hier !!! Kybernetik 3. Thermosatz .... Teufel noch eins.

Gruß Jigga

[Poldi]

Krass, oder? Hier sind wir Erbsenzähler und Milchmädchenanbeter gut aufgehoben. Wir "rechnen" einfach solang weiter, bis der TR keinen Bock mehr hat und sich mit dem Fluffizelt in die Wildnis verkriecht.
Davor möcht ich aber noch Bilder sehen, gell?

[T.R.]

Krass, oder? Hier sind wir Erbsenzähler und Milchmädchenanbeter gut aufgehoben. Wir "rechnen" einfach solang weiter, bis der TR keinen Bock mehr hat und sich mit dem Fluffizelt in die Wildnis verkriecht.

Hä!? Wenn ich irgendwo was falsches geschrieben haben sollte, wäre es nett, wenn das mal jemand sagen würde.

Grüße
TR

[derMac]

Durch *Konvektion* (Wikipedia). Sobald Luft rein und raus kann, ist es *Lüftung*.

Natürlich ist Lüftung auch Konvektion. Was soll es sonst sein? Und die wird unterbunden. Es gibt also, wenn man die Wärmestrahlung mal weg lässt, Konvektion zwischen Menschen und Innenluft, zwischen Innenluft und Zeltwand und von der Zeltwand nach außen, aber keinen direkten Weg vom Menschen nach außen. Und die Konvektion im Zelt wird doch das doppelwandige Zelt zusätzlich behindert.

Auch wenn das Volumen geschlossen ist, strömt Luft an der Innenzeltwand vorbei, nimmt dort Wärme auf und erwärmt sich, strömt zur Außenzeltwand, und gibt dort Wärme nach Außen ab und kühlt ab. Die Wärme des wärmeren Innenzeltes wird über die sich bewegende Luft von Innen nach Außen transportiert. Wie stark dieser Effekt ist, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Ich kann hier nur auf Wikipedia verweisen. Es würde an dieser Stelle einfach zu weit führen ...

Ja, hab ich ja nix gegen, siehe oben. Ich hab das vll. vorhin etwas unglücklich ausgedrückt. Aber das ist eben trotzdem etwas anderes als direkte Konvektion durch Lüftung. Und durch das Unterbinden dieser direkten Konvektion ergibt sich der Wärmevorteil im Zelt.

Konvektion läßt sich nur vermeiden, indem - in diesem Fall - die Luft weitestgehend an der Bewegung gehindert wird, z.B. mit einer Wärmedämmung.

Die Wärmedämmung hindert die Luft doch nicht am bewegen. Sie verringert nur die Wärmeleitfähigkeit der Zeltwand, der Rest des oben beschriebenen bleibt gleich.

Gerade dann hat man das Problem nicht. Kältebrücken machen sich erst im Winter negativ bemerkbar, wenn es draußen kalt ist, und es Innen warm sein soll. Im Sommer sind sie völlig belanglos. Und im Zelt sind die Temperaturunterschiede zwischen Innen und Außen noch zu gering, als daß Kältebrücken hier eine Rolle spielen könnten.

Ich glaube, wir reden hier gerade aneinander vorbei. Mit "nicht sehr kalt" meinte ich auf den Winter bezogen so 0 bis -5 °C. Und da hat man das von die angesprochene Kondensproblem sehr massiv. Sogar bei kälteren Temperaturen und kochen im Zelt noch. Darunter wird es dann ein " Schneeproblem"

Ich vermute, wir verstehen unter Kältebrücken etwas Verschiedenes.

Nein, wir reden nur aneinander vorbei.

Mac

[Poldi]

@TR: nein, du hast nix falsch gemacht. ich amüsiere mich nur über uns alle, speziell die Pseudowissenschaftler wie mich.

@Mac: nein, du und TR redet nicht aneinander vorbei.
Das mit der Konvektion ist folgendermaßen:
Konvektion: geschlossenes System (z.B. Luft in Flasche, Fußbodenheizung), Wärmetransport durch die Luftbewegung. Anderes Beispiel: Lavalampe
Lüftung: offenes System (z.B. Heizlüfter), Materialtranport (warme Luft raus, kalte rein)

Ist also schon ein Unterschied!

Was die Wärmedämmung angeht muss ich wiederum TR rechtgeben, ein Schlafsack oder ne Schaum-Iso macht ja nix anderes als die Luft an der Bewegung zu hindern. Das Material an sich (Daune, EVA) leitet Wärme schon ganz gut, jedenfalls besser als Luft.
Es ist also auch hier eine Verhinderung der konvektion (plus bissl Strahlung, aber egal.).

Wolln wir nicht alle langsam ins Bettchen? Der Kopf wird schwer und die Studiearbeit davon auch nicht fertiger...