Temperaturbilanz

Temperaturbilanz bezeichnet die energetische Bilanz, durch die die Temperatur eines Systems bestimmt wird. Sie ergibt sich aus dem Gleichgewicht von zugeführter und abgeführter Wärme sowie aus Änderungen der inneren Energie und, falls vorhanden, ausgeführter Arbeit. In der Thermodynamik lässt sich die Temperaturentwicklung eines gut charakterisierten Systems durch die Wärmemenge beschreiben, die pro Zeiteinheit hinein- oder hinausfließt.

Für ein einfaches homogenes System ohne Phasenänderungen gilt: m·c·dT/dt = Q_in − Q_out, wobei m die Masse, c die spezifische Wärmekapazität, T die Temperatur und Q_in/Q_out die zu- bzw. abgeführten Wärmeleistungen sind.

Die Bilanz berücksichtigt verschiedene Wärmeübertragungsmechanismen: Wärmeleitung, Konvektion und Strahlung. Zusätzliche Wärmequellen wie elektrische Geräte, Sonneneinstrahlung oder Körperwärme beeinflussen Q_in. Wärmedämmeung, Ventilation und äußere Temperaturen bestimmen Q_out. Komplexere Systeme können auch Arbeit, Phasenwechsel oder nichtlineare Rückkopplungen einschließen.

Anwendungsbereiche reichen von der Gebäudetechnik und dem Gebäudeklima über industrielle Prozesstechnik bis zur Klimaforschung. In der Gebäudetechnik dient die Temperaturbilanz der Planung von Heiz- und Kühlsystemen, um Komfort und Energieeffizienz zu gewährleisten. In der Klimawissenschaft beschreibt die Temperaturbilanz das planetare Energiegleichgewicht: Eingang von Strahlung gegen Ausgang durch langwellige Strahlung sowie Rückkopplungen durch Atmosphäre, Wolken und Oberflächen.

Messung und Modellierung nutzen Sensorik, Materialeigenschaften, Temperaturdaten und mathematische Modelle, um Temperaturverläufe zu prognostizieren. Der Begriff bleibt breit gefasst und schließt dynamische Effekte ein.