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Baustoffkennwerte
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Faching., Dipl.-Ing.oec., Ing.oec., Ing. Peter Rauch PhD
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    Archive for März, 2022

    Biozide

    Posted by Rauch on 31st März 2022

    Substanz, die Organismen abzutöten vermag; die Biozid-Richtlinie definiert in Art. 2 Abs. 1 Buchst. a) Biozid-Produkte als Wirkstoffe und Zubereitungen, die einen oder mehrere Wirkstoffe enthalten, in der Form, in welcher sie zum Verwender gelangen, und die dazu bestimmt sind, auf chemischem oder biologischem Wege Schadorganismen zu zerstören, abzuschrecken, unschädlich zu machen, Schädigungen durch sie zu verhindern oder sie in anderer Weise zu bekämpfen; dazu zählen u. a. Holzschutzmittel.

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    Diffusion

    Posted by Rauch on 31st März 2022

    In Gasen und Flüssigkeiten sind die Moleküle bzw. Ionen in ständiger, statistisch ungerichteter Wärmebewegung. Besteht in einem Gasgemisch oder in einer Lösung für eine Substanz ein Konzentrationsgefälle, so wird es durch diese Bewegung ausgeglichen die dabei zu einer statistisch gerichteten Bewegung, zur Diffusion wird. Ein gelöster Stoff diffundiert entlang seinem eigenen Gefälle.

    Gasaustausch durch Bauteile findet in der Regel nur durch Diffusion statt. „Diffusion“ nennt man die allmähliche Durchmischung verschiedener Gase (aber auch Flüssigkeiten und sogar Festkörper) ohne äußere Einwirkung, allein durch Molekularbewegung, bis die Verteilung der verschiedenen Moleküle überall gleich ist.

    Die Diffusion ist ein Ausgleichsprozeß, des unter Entropiezunahme zu einem weniger geordneten, also wahrscheinlicheren Zustand führt; sie findet demnach nach dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik zwangsläufig statt.
    Der Widerstand, den ein Material der Diffusion von Wasserdampf oder anderen Gasen entgegensetzt, hängt hauptsächlich von seiner Porigkeit ab; je mehr offene Poren, desto geringer der Widerstand. Der Porendurchmesser spielt für Wasserdampfmoleküle so gut wie keine Rolle, sie sind kleiner und leichter als fast alle anderen Luftmoleküle; Sauerstoffmoleküle haben z.B. 60% mehr Masse und Kohlendioxidmoleküle fast dreimal soviel. Die Diffusionsgeschwindigkeit einer Substanz ist etwa umgekehrt proportional der Wurzel aus ihrer Molmasse M (Diffusionskoeffizient D~1/√W); größere Moleküle diffundieren also langsamer.

    Daher ist die Diffusionsgeschwindigkeit von Kohlendioxidmoleküle auch bereits in der Luft viel geringer als die von Wasserdampf, und so gibt es Bauteilschichten, die zwar die Diffusion von Kohlendioxid fast völlig absperren, der Wasserdampfdiffusion aber keinen allzu großen Widerstand entgegensetzen. Die im Vergleich mit Wasserdampf, Sauerstoff oder Kohlendioxid meist riesigen Moleküle von  Wohngiften können durch Diffusion erst recht nicht aus der Raumluft entfernt werden, wie das in einigen baubiologischen Schriften immer wieder mal zu lesen ist. Für sie bildet auch die diffusionsfähigste Wand ein praktisch unüberwindliches Hindernis.

    Diffusionswiderstandswerte sind die Wasserdampf-Diffusionswiderstandszahlen und die daraus errechneten „diffusionsäquivalenten Luftschichtdicken“ sd-Wert. In Analogie zu diesen Werten, die nur die Diffusion von Wasserdampf durch ein Material bzw. ein Bauteil betreffen, geben manche Baustoffkataloge vor allem bei Anstrichen und anderen Beschichtungen auch Widerstandswerte zur Kohlendioxiddiffusion an.

    Ergänzung: Die durch Diffusion zurückgelegte Wegstrecke ist proportional zur Wurzel der Zeit; Verdopplung der Wegstrecke bedeutet bereits vierfachen Zeitbedarf.

    Quelle:
    Kur, Friedrich; Wohngifte, Handbuch für gesundes Bauen und Einrichtungen, 3. Aufl. Verlag Eichborn, 1993, S. 536
    Libbert, Eike; Allgemeine Biologie , VEB Gustav Fischer Verlag Jena 1986, S. 153

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    Chemische Schadstoffe

    Posted by Rauch on 31st März 2022

    Chemische Schadstoffe kommen in der Raumluft, im Baumaterial sowie im Hausstaub vor. Diese wirken zum Teil recht unterschiedlich und führen so zu einer gesundheitlichen Belastung. Ausschlaggebend ist die Kondition, Disposition und Konstitution des Betroffenen. Die Faktoren, die die Wirkung eines Schadstoffes (Gift) beeinflussen sind:
    Dosis Verhältnis Resorption, Ausscheidung / Entgiftung, Konzentration, Gewöhnung (z.B. Rauchen), Form der Wirkungsverstärkung durch andere Einflüsse, Ort der Einwirkung, Überempfindlichkeit (Haut, Magen, Lunge), Körperspezifika, Geschlecht, Alter, Körperbau und Zeitdauer.

    Die Aufnahme chemischer Schadstoffe kann durch Einatmen (ca. 10%), durch Nahrungsaufnahme (ca. 90%) oder über die Haut (Durchdringung) erfolgen. Täglich werden 6 m3 Luft benötigt, wozu ca. 20.000 Atemzüge erforderlich sind und so können sich auch geringe Schadstoffkonzentrationen in den Atmungsorganen anreichern. Dabei können die chemischen Schadstoffe in Gasen, Dämpfen, Nebel, Rauch, toxischen Stäuben, Flüssigkeiten und festen Stoffen vorhanden sein.

    Reaktionen können sich unter anderem in Allergien z.B. Latexallergie, Körperkontaktallergie und Chemikalienüberempfindlichkeit mcs (MCS -Multiple Chemical Sensitivity) zeigen.

    Treten sehr hohe Expositionen bestimmter Stoffe auf, so können diese zu Lähmungen oder zum Tode führen. In der Praxis sind Tunnelbrände sehr gefährlich. Ca. 80 % der Brandopfer in Gebäuden werden durch Rauchgasvergiftung getötet.

    Eine gesundheitliche Reaktion kann aber auch in Form von Schadstoffgemischen oder in Anwensenheit höherer Konzentrationen an »Schimmelpilzsporen oder www.ib-rauch.de/agestalt/wohn/radon.html|Radon]] auftreten. Wirksamste Methode zur Reduzierung der Schadstoffe in der Wohnung ist das regelmäßige und ausreichende »Lüften. Das wird jedoch durch die verschärften Anforderungen der Energiesparverordnung unterbunden.

    Viele technische Produkte müssen zu ihrer Herstellung, Verarbeitung oder zur Erzielung gewünschter Eigenschaften mit Lösungsmittel, Weichmacher, Fungizide, Insektizide, usw. versehen werden. Ebenso wird das chemische Gleichgewicht zu Gunsten des Endproduktes verschoben. Über einen bestimmten Zeitabschnitt stellt sich dann wieder der energieärmere Zustand, zum Teil über Zwischenprodukte, ein. Lösungsmittel oder Weichmacher entweichen und kommen so in der Raumluft vor. So führen z.B. die beim Pentachlorphenol (PCP) enthaltenen unerwünschten Nebenprodukte Chlordibenzodiozine und Chlordibenzofurane zu den Erkrankungen. Benzol wird im Körper zu einem reaktionsfreudigen Zwischenprodukt Epoxid umgesetzt, was als wasserlösliches Phenol ausgeschieden oder mit körpereigenen Eiweiß reagiert und so zur Keimzelle für Krebs (Leukämie) wird. Es sind also nicht immer die einzelnen Stoffe bzw. -gemische, sondern auch ihre Zwischenprodukte, die äußeren Einflüsse, die Wechselwirkungen oder das Zusammenwirken mit anderen Stoffen oder Stoffgemische für die gesundheitliche Schädigung verantwortlich.

    Schadstoffe in den Wohnungen

    In unserer Klimazone hält sich der Mensch zu 80% in Innenräumen auf, die in der Regel höher mit Schadstoffen belastet sind als die der Außenluft.

    Wohnraumgifte, wie »Formaldehyde oder Wirkstoffe von Holzschutzmittel, werden in aller Regel überbewertet. In einer Studie der Innungskasse Nordrhein-Westfalen wurden 2080 Kassenmitglieder, die unter Umweltschäden zu leiden glaubten, von Ärzten nach entsprechenden Umweltchecks untersucht. Bei 2% aller Anfragen konnte ein Zusammenhang zwischen Innenraumschadstoffen und Gesundheitsbeschwerden nachgewiesen werden.

    Unter diesem Gesichtspunkt sollten auch die Wohnraumgifte kritisch betrachtet werden, was jedoch nicht ihrer Verharmlosung bedeuten soll.

    So können in den Innenräumen gegenüber der Außenluft niedermolekulare Halogen-Kohlenwasserstoffe das 10 bis 50 -fache betragen. Auch wenn bestimmte Schadstoffe nur einen Bruchteil des MAK-Wertes erreichen, kann es über längere Zeit, zum Teil über Jahre, zu entsprechende Folgen kommen. Es ist daher wichtig Baustoffe, vor allem aber Einrichtungs- und Gebrauchsgegenstände zu verwenden, die möglichst wenig Fremdstoffe in die Innenraumluft frei setzen. Eine weitere einfache und wirkungsvolle Methode ist eine ausreichend hygienische Lüftung, die bei einem Luftaustausch von mindestens 0,8 pro Stunde liegen sollte.

    »Formaldehyde können ausgasen, wenn z.B. in Ortschäume die vor allem unter Dach eingesetzt werden und der Feuchte der Raumluft ausgesetzt werden. Ebenso treten Ausgasungen bei »Isocyanaten und mehrwertige Alkohole auf, die Ersatzweise in PUR-Schäume und Spanplatten verwendet werden, wenn im Überschuss gearbeitet wurde. Von polychlorierte Biphenyle (PCB) gehen Gefährdungen aus. Sie fanden bis vor Jahren als Weichmacher in Fenster- oder Fugendichtungsmassen Anwendung. Pentachlorphenol (PCP) und Lindan sind Wirkstoffe in älteren Holzschutzmitteln, die über sehr viele Jahre langsam ausgasen. So kann sich der Wirkstoff z.B. im Wäscheboden besonders im Staub und auch in der zum Trocknen aufgehängten Wäsche anlagern (Feuchtigkeit begünstigt diese). Generell hat aus heutiger Sicht Holzschutzmittel im Innenraum nichts zu suchen! Auch früher war der Einsatz im Wohnbereich nur auf ganz bestimmte Holzschutzmittel beschränkt und auf eine geringe Fläche zulässig. Vollständiger Unsinn sind die biologischen Holzschutzmittel. Entweder schützt man das Holz mit Fungizide und/oder Insektizide und das sind nun einmal Gifte. Andere Mittel bringen keinen wirkungsvollen Schutz und sind daher nicht als Holzschutzmittel zu bezeichnen. Auf Insektenwachstumsregulatoren, wie z.B. das Farox, soll hier nur so weit eingegangen werden, daß diese neue Holzschutzmittelgeneration mit geringsten Konzentrationen auskommt. Sind Holzschutzmittel entsprechend der DIN 68800 erforderlich, so sind bei Holzschutzmittel mit dem amtlichen Prüfprädikat DIBt bei ordnungsgemäßer Anwendung aus heutigem Erkenntnisstand die geringsten gesundheitlichen Schäden auf den Menschen bei erfolgversprechender Wirkung ihres Einsatzzweckes zu erwarten.

    Wasserlösliche Farben werden als umweltverträglich auf dem Markt angeboten. Anteile von Ester oder »Äther und auch die in natürlichen Farbstoffen enthaltenen Terpene können zu Befindlichkeitsstörungen führen. Bei Fußbodenbelägen entstehen vorrangig in Verbindung mit den lösungsmittelhaltigen Klebern, wie z.B. das Lösungsmittel Toluol, eine Belastung. Beim Erwerb eines Wollteppichs oder andere Naturbeläge aus Kokos oder Sisal muss darauf geachtet werden, dass sie unbehandelt sind. Es besteht dann jedoch kein absoluter Schutz gegen Motten. Auch die mit Umweltsiegeln dekorierten Wollteppiche enthalten häufig das Mottenschutzmittel Permethrin.

    Die Vielfalt der möglichen Schadstoffquellen und ihrer Kombinationswirkung vorallem mit ausgasenden Lösungsmitteln führt zu einer unüberschaubaren Belastung der Innenraumluft. Eine Bewertung derartiger Gemische ist unmöglich. Belastete Räume oder Gebäude werden durch gezielte Analysen der Raumluft, der Baumaterialien und der Stäube untersucht. Dabei sind die Kosten für die Schadstoffanalyse nicht selten höher als der zu erwartende Sanierungsaufwand.

    Selbst entnommene Proben (um Kosten zu sparen) und die durch ein Labor auf Schadstoffe untersucht werden, nützen dem Betroffenen kaum etwas, wenn nicht die Ursachenquelle eindeutig erkannt und die notwendigen Maßnahmen benannt werden. Wie kompliziert diese Problematik ist soll an einem Beispiel dargestellt werden, wo die Bewohner an den Symptomen leiden, wie sie unter MCS zusammengefasst werden. In einem wunderschön in Eigenleistung ausgebauten Siedlungshaus, wurde von 4 unterschiedlichen Experten Schadstoffuntersuchungen durchgeführt. (Deren fachliche Kompetenz hier auf keinem Fall angezweifelt werden soll.) Jedes Prüfprotokoll ergab andere Schadstoffe. Bis auf die Empfehlung der Entsorgung der 20jährigen Schrankwand, was keinerlei Veränderung bewirkte, wurden keine konstruktiven Lösungsansätze aufgezeigt. Das Problem bestand hier, dass jeder Untersuchende einen oder auch mehrere Schadstoffe in einer Gebäudeecke gefunden hat. Allerdings wurde das gesamte Gebäude mit äußeren und inneren Wirkfaktoren sowie spezieller konstruktiver Merkmale nicht berücksichtigt. In der 2 stündlichen Bauaufnahme wurden 12 verschiedene mögliche Einflußfaktoren bzw. Quellen festgestellt, wobei mehrere äußere Faktoren nicht abgestellt werden können.

    Die Maximale »Arbeitsplatz-Konzentration (MAK) an gesundheitsschädlicher Arbeitsstoffe wird durch die Kommission zur Prüfung gesundheitsschädlicher Arbeitsstoffe der Deutschen Forschungsgemeinschaft in Bonn-Bad Godesberg herausgegeben. Die Werte beziehen sich als Mittelwert auf 8 Stunden und gelten nicht für Gemische, die die gesundheitsschädliche Wirkung erheblich verstärken. Die Einhaltung der MAK-Werte gibt keine Sicherheit gegen das Auftreten von allergischen Krankheiten bei Personen, die dazu neigen. Wobei die unterschiedliche Empfindlichkeit des arbeitsfähigen Menschen nach Möglichkeit berücksichtigt ist.
    »MAK-Liste unter Umwelt-online.de

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    Die 8 energierelevanten Faktoren der Aussenwand

    Posted by Rauch on 30th März 2022

    Die 8 energierelevanten Faktoren der Aussenwand

    – Aufgelistet in absteigender Folge nach ihrer Wichtigkeit – nach Bossert –


    Plant ein Architekt eine Aussenwand, so sollte er 24 unterschiedliche Dinge wie Ästhetik, Preis etc. beachten, 8 davon sind energierelevant!

    1. Die Wanddicke

    Die Wanddicke führt über die Zeitkonstante (Tau) τ x 0,5 log n zur Halbwertszeit. Die Halbwertszeit ist ein qualitativer Wert. Sie gibt an, in welcher Zeit der Wärmeinhalt einer Wand bei „freier“ Auskühlung abnimmt.
    Weil die Wanddicke im Quadrat über der Temperaturleitzahl in die Formel eingeht, bildet sie einer der wichtigsten Energie-Faktoren einer Aussenwand!
    (Dr. habil. Georg Hofbauer, Gesundheitsingenieur, 29. März 1941)

    Wanddicke d cm
    Wärmeleitung λ W/mK
    Raumgewicht ς kg/m3
    Wärmespeicherzahl c Wh/m3K

    Konstante für Halbwertszeit „k“ bei 0°C    k = 0,5 x log. n = 0,347

    Die Temperaturleitzahl a = λ / ς x c m2/h
    Die Zeitkonstante τ = d2/a h
    Die Halbwertszeit τ‘ = k x d2 / a h

    Beispiel:
    Zwei Wände mit gleichem Flächengewicht und gleichem U-Wert:
    a = λ / ς x c = 0,1 W/mK / 0,03 Wh/kgK x 1500 kg/m3 = 0,002 m2/h (Diese Konstruktionen könnte man sogar „hinbasteln“)

    Wand W1: d = 25 cm; d2 = 0,0625 m2

     

    Zeitkonstante W1:  τ = 0,0625 m2 / 0,002 m2/h = 31,25 h
    Halbwertszeit W1:   τ’= 0,347 x 31.25 h = 10,8 h

    Wand W2: d = 50 cm; d2 = 0,25 m2

     

    Zeitkonstante W2: τ = 0,25 m2 / 0,002 m2/h = 125.00 h
    Halbwertszeit W2:τ‘ = 0,347 x 125 h = 43,4 h

    Fazit: Bei doppelter Wanddicke ist die Halbwertszeit 4 mal höher!!!

    2. Die Wärmespeicherfähigkeit

    Anhand von Energie-Verbrauchs-Analysen (EVA) ist beobachtbar, dass ein Flächengewicht von 700 (39 cm Vollziegel verputzt) bis 1’000 kg/m2 (54 cm Vollziegel verputzt) energetisch von Vorteil ist.

    Gebäude mit derartigen Wänden haben einen Netto-Energieverbrauch von Qh = 20 kWh/m3a (siehe Gesundheits-Ingenieur 1925 bis 1927).

    3. Strahlungsaufnahmefähigkeit / Farbe

    Strahlungsabsorptionsmessungen sind zur Zeit nur für den sichtbaren Teil des Lichts erhältlich. Wie die Infrarotstrahlung in einem Bauteil ankommt und wie sie ausgenützt werden kann, weiss niemand. Es ist anzunehmen, dass in der gemessenen Globalstrahlung – bestehend aus direkter und diffuser Strahlung – das IR möglicherweise enthalten ist.
    Es ist m.E. aber unzulässig, Strahlungsprozente aus gemessenen Anteilen des sichtbaren Lichtes mit der gemessenen Globalstrahlung zu multiplizieren und so eine Strahlungsabsorptionsmenge zu bestimmen.

    Zusammenhänge:
    Verputze auf Aussendämmungen müssen – damit sie nicht reissen – einen hellen Farbton aufweisen und meistens handelt es sich um einen sogenannten Kunststoffputz mit einer:

    Strahlungsabsorptionszahl µ = 0,30 bis 0,40 und einer
    Reflektionszahl von µ = 0,60 bis 0,70

    Auf massiven Wänden hingegen können durchgefärbte Kalkputze mit dunkler Einfärbung appliziert werden:

    Strahlungsabsorptionszahl µ = 0.65 bis 0,80 und einer
    Reflektionszahl von µ = 0,35 bis 0,20

    4. Die Oberflächenstruktur

    Je nach Oberflächenstruktur kann eine Fassadenfläche mehr oder weniger Strahlung aufnehmen. Lisenen, Gewände und Gesimse bilden zwar so genannte geometrische Wärmebrücken. Sie nehmen jedoch auch auf allen Seiten Strahlung auf. Gleiches gilt für Putze. Rohe Putze haben eine grössere Oberfläche als feine Putze und können deshalb mehr Sonnenstrahlung aufnehmen. Bis heute gibt es nur mathematisch ermittelte Wärmebrückenkataloge, beruhend auf stationären Theorien von innen nach aussen. Experimentelle Messungen und instationäre Wärmebrücken-Theorien existieren zur Zeit nicht.

    5. Feuchtigkeit / Sorptionsfähigkeit

    Die „offizielle“ Bauphysik nimmt an, dass im Winter die Raumfeuchtigkeit im innern der Wände kondensiert (Kondensationsperiode) und diese dann im nächsten Sommer wieder austrocknet (Austrocknungsperiode). Aus den experimentellen Untersuchungen von ETH-Prof. und EMPA-Chef Paul Haller aus den Jahren 1953 bis 1958, geht aber eindeutig hervor, dass Aussenwände im Sommer generell nass sind und in den Wintermonaten austrocknen. Die Angaben im Berechnungsprogramm WUFI sind deshalb falsch. Experimente zu WUFI existieren nicht!

    Es kann auch aus den Untersuchungen der Eidgenössischen Materialprüfungsanstalt EMPA entnommen werden, dass sich die von Aussenwänden aufgenommene Feuchtigkeit im Herbst und Frühjahr positiv auf den Energiehaushalt auswirkt, weil die eingedrungene Feuchtigkeit die Wärmespeicherfähigkeit im Aussenbereich von Wänden erhöht und somit die solare Zustrahlung bereits auf niederstem Niveau energiewirksam wird.

    Eine Aussenwand kann somit aussen kalt und feucht und bei normaler innerer Beheizung auf 20 °C, innen warm und trocken sein!

    Hypothese: Die um die Feuchtigkeit erhöhte Wärmespeicherfähigkeit übertrifft in ihrer Wirkung den negativen Aspekt des angeblich grösseren Wärmeverlustes der Wand infolge besserer Wärmeleitung.

    Aus den Experimenten von Haller sind keine quantitativen Energieeinsparungen errechenbar.

    6. Wärmeleitung > U-Wert (alt k-Wert)

    Der U-Wert bildet bei nicht bestrahlten Bauteilen wie: Kellerdecke, Dachdecke und Rohrdämmungen etc. zweifelsfrei die relevante Energiespargrösse, wobei in zweiter Linie wiederum die Materialdicke und anschliessend die Wärmespeicherfähigkeit zum tragen kommt. Bei Aussenwänden aber, fehlt jedoch bis heute jegliche Korrelation in Bezug zum messbaren Energieverbrauch.

    Das stellte auch ETH-Professor Max Hottinger in den 40-er Jahren fest. Die nach ihm benannte Hottinger-Formel lautete:

    Q = Wirkungsgrad x Fläche x Temperaturdifferenz x k-Wert x Gleichzeitigkeitsfaktor plus zusätzlich noch ein paar weitere unwichtige Faktoren.

    Der Gleichzeitigkeitsfaktor betrug für Bauten mit Wandstärken mit Vollziegeln von 40 bis 50 cm = 0,5 !

    Q = µ x F x T x k x 0,5 µ = 0,45 x m2 x K x W/m2K x 0,5

    7. Wärmebrücken

    Generell gilt die Argumentation von Faktor: 4. „Die Oberflächenstruktur.“ Im Wesentlichen sind energetisch negative Wärmebrückenwirkungen bei Aussenecken, Wandanschlüssen zu Fassaden, bei Deckenauflagern und auskragenden Bauteilen zu beachten. Das trifft aber nur auf aussengedämmte Konstruktionen mit geringer Innenwandstärke und mit niedrigem Flächengewicht zu. Meistens kommt es bei diesen Schwachstellen zu Kondensatausfall mit Schimmelpilz. Vermutlich spielt auch hier die Wanddicke gemäss Faktor: 1. „Die Wanddicke“ die entscheidende Rolle. Unterschreitet die Wanddicke eine bestimmte Grösse, wird die exponentielle Auskühlung beschleunigt.
    Bei dicken massiven Wänden von 40 bis 50 cm sind diese Nachteile nicht beobachtbar. Würde man aber bei einem Jugendstil-Haus die Entwärmung nach der aktuellen Wärmebrückentheorie berechnen, so entsteht alleine aus Lisenen, Gewänden und Gesimsen ein derart hoher Energiebedarf, dass mit den Fenster-, Wand-, Boden- und Dachflächen ein um das vielfache höherer Energieverbrauch entsteht, als er in der Wirklichkeit beobachtbar ist. Offizielle, reale Messungen bestehen hierzu nicht.

    8. Die Wärmeeindring-Geschwindigkeit

    Die Wärmeeindring-Geschwindigkeit leitet sich von der „Eindringzahl“ b ab. Wattstunden pro Quadratmeter mal °Celsius mal Wurzel aus der Zeit. Normale Baustoffe haben b-Werte von 700 bis 2000 J/m2 K (Wurzel aus) s

    Generell hängt die Wärmeeindring-Geschwindigkeit vom Flächengewicht, der Wanddicke und der Aussenstruktur des Wandbaustoffes ab. Hat die Wand infolge zu hoher Porosität, einem allzu niedrigen Flächengewicht oder zu weit auseinanderliegenden Verbund-Stegen mit geringer Dicke (Schlitzlochsteine) einen zu grossen Wärmeeindring-Widerstand, so lässt sich beispielsweise die eingestrahlte Sonnenenergie nur in geringem Umfang nutzen. Es herrscht eine Wärmedepression! Erstmals wurden diese Zusammenhänge im Februar 1982 bei Messungen am Justus Knecht Gymnasium in Bruchsal beobachtet. Die Ergebnisse wurden in der Folge als „Bruchsaler-Messung“ publiziert und baugeschichtlich festgehalten. Grundlagenforschungen dazu bestehen nicht.

     

    Falsch verstandener Reduktionismus führt zum „Schichtendenken“! Die“Trag-, Dämm- und Wetter-Schichten“ sind letztendlich wieder ganzheitlich zu betrachten. Vermutlich bildet die einschalige Wand – infolge der besten Temperaturverwaltung – die idealste Wandkonstruktion!

    CH-8955 Oetwil a.d. Limmat, 18.06.2003
    Arch. & Ing. Paul Bossert
    www.universe-architecture.com
    e-mail: paul.bossert@greenmail.ch

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    Wärmedurchgangskoeffizient U

    Posted by Rauch on 30th März 2022

    Wärmedurchgangskoeffizient Formel

    Der U-Wert kennzeichnet die Wärmemenge, die in einer Stunde durch jeden Quadratmeter eines Bauteils bekannter Dicke im Dauerzustand der Beheizung hindurchgeht, wenn der Temperaturunterschied zwischen der Luft auf beiden Seiten dieser Wand 1 K beträgt. Gegenüber der Wärmedurchlasskoeffizient λ werden die beiden Wärmeübergangskoeffizienten an der Außenseite »https://www.ib-rauch.de/bauphysik/formel/warmkoef3.html (1/αa) und an der Innenseite »https://www.ib-rauch.de/bauphysik/formel/warmkoef2.html(1/αi) berücksichtigt.

    Der u(k)-Wert wurde 1929 eingeführt und diente dem Heizungsfachmann zur Auslegung der Heizungsanlage. Zur Bestimmung des Wärmeflusses wurde auf Prüfständen trockenes Mauerwerk gemessen. Jedoch ist der Wandquerschnitt nie ganz trocken. Ungünstig wirken dabei diffusionsdichte Wandaufbauten, besonders im äußeren Bereich.
    „der k-Wert eines Bauteils beschreibt dessen Wärmeverlust unter stationären, d.h. zeitlich unveränderlichen Randbedingungen. Die Wärmespeicherfähigkeit und somit die Masse des Bauteils geht nicht in den k-Wert ein (Siehe »Auskühlzeit). Außerdem beschreibt der k-Wert nur die Wärmeverluste infolge einer Temperaturdifferenz zwischen der Raum- und der Außenluft. Die auch während der Heizperiode auf Außenbauteile auftreffende Sonneneinstrahlung bleibt unberücksichtigt.“ (1)
    Einfach Versuchsdurchführung zur Messung des »solaren Einflusses auf eine massive Außenwand.

    »ueff.-Wert-Berechnung einzelner Bauteile.

    Von offizieller Seite wird die Wand energetisch ausschließlich durch den u(k)-Wert repräsentiert. Dies ist eine irrige und falsche Annahme. Ein sehr interessantes Ergebnis zur Energieverbrauchsanalyse von Massivbauten steuert Prof. Fehrenbach aus Hildesheim bei. Die Abbildung 1 zeigt das Ergebnis.

    Abb. 1: Energetisch nutzlose WDV-Systeme und der „Erfolgsnachweis“

    Die Heizkosten dreier gleichartiger und großer Wohngebäude wurden miteinander verglichen, wobei das Gebäude 6 im Jahre 1988 ein WDV-System erhielt (4 cm + 1 cm Verblender). Die Heizkosten der drei Gebäude verliefen trotz energetischer „Ertüchtigung“ weiterhin synchron. Die energetische Sanierung mit Dämmstoff war also zwecklos.(2)

    Ergänzend sollen hier eine Tabelle genannt werden, wo an der Innenseite die Oberflächentemperatur gemessen wurde. »Schimmelpilz-Beispiele

    Quelle:
    (1)Hauser, G.; Der k-Wert im Kreuzfeuer – Ist der Wärmedurchgangskoeffizient ein Maß für Transmissionswärmeverluste?, Bauphysik 1981, H. 1, S. 3
    (2) Maier, Claus; Vortrag vor Bayerische Wohnungswirtschaft Energieeinsparung im Bestand – Grenzen und Möglichkeiten am 19.10.2000 in Reit im Winkl, S.1

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    Wärmeeindringkoeffizient

    Posted by Rauch on 30th März 2022

    Wärmeeindringkoeffizient b (Ws0,5 / m2K)

    Die Eigenschaften des einzelnen Baustoffs sind gut erkennbar mit Hilfe des Wärmeeindringkoeffizienten

    b ( b= √ λ x ρ x c)

    Je größer der Wert ist, umso mehr speichert der Stoff Wärme, um so berührungskälter ist er, um so langsamer kühlt er aus. (1) Bei Werten unter 20 kJ/m2s0,5K wird die Oberfläche des Stoffes sehr schnell warm, weil die Wärme nur langsam nach innen weitergeleitet wird (= sehr günstiges Verhalten für Fußböden und andere raumumschließende Flächen); bei Werten von 20 – 50 erreicht der Stoff eine angenehme Oberflächentemperatur (fußwarm); bei Wärmeeindringkoeffizienten größer 50 wirkt die Oberfläche kalt, da die Wärme schnell ins Innere des Stoffes abfließt, über 150 ist der Wärmeabfluss sehr unangenehm (z.B. Metalle).(2)

     

    In der Literatur werden unterschiedliche Dimensionen angegeben. Beispiele:

    König, Holger b= KJ/m2h0,5K (für Gasbeton 800 kg/m3 b=30)
    Eichler/Arndt b= w s0,5/m2K (für Gasbeton 800 kg/m3 b=246)
    Bobran (3) b= J/s0,5m2K

    Umrechnung
    1 kJ = 2,78 x 10– 4 KWh ; 1 J = 1 Ws

    Wärmeeindringkoeffizienten für »Baustoffe

    Quelle:
    (1) Eichler, Arndt; Bautechnischer Wärme- und Feuchteschutz 1989; S. 23,24 114, 226
    (2) Holger König; Wege zum Gesunden Bauen 1997, Ökobuch Staufen b. Freiberg S.225 ff
    (3) Bobran; Handbuch der Bauphysik, vieweg 7.Aufl. 1994

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    Wärmeleitfähigkeit λ (W / mK)

    Posted by Rauch on 30th März 2022

    Nach Fourier ist der im Stoff geleitete Wärmestrom Q dem Temperaturgefälle dt/dx und der Wandfläche A senkrecht zum Wärmestrom proportional. Die Gleichung lautet
    Q = λ x A x dt / dx

     

    Bild: Temperaturfeld und Wärmestrom bei eindimensionaler stationärer Wärmeleitung

     

    Der Proportionalitätsfaktor λ heißt Wärmeleitfähigkeit. Er ist eine Stoffeigenschaft und in geringem Maße von Temperatur und Druck abhängig. Er muss experimentell ermittelt werden. Die besten Wärmeleiter sind Metalle, wobei die Reinheit erheblichen Einfluss hat. Stahl mit 0,1 % C hat λ = 52 W/mK und mit 1 % C nur noch λ = 40 W/mK. Mit steigender Temperatur nimmt λ bei den meisten Metallen ab. Ist der λ Werte kleiner 0,1 W/mK, so zählen diese Materialien zu den Wärmedämmstoffen.(1)

    Die Wärmeleitfähigkeit eines Stoffes ist auf die thermische Molekularbewegung zurückzuführen. Sie wird vor allem durch zwischenmolekulare Kräfte vermittelt.
    Kristallisierte Stoffe besitzen ein großes Wärmeleitvermögen, z.B. Metalle und ihre Legierungen ( λ = 40 bis 380 W/mK) (gute Wärmeleiter). Bei amorphen Stoffen ist das Wärmeleitvermögen im Vergleich geringer, z.B. Glas (λ = 0,8 bis 1,1 W/mK). Es nimmt weiter ab, wenn im amorphen Stoff Makromoleküle vorliegen, z.B. bei dichten Plasten (λ = 0,12 bis 0,4 W/mK). Bei porösen und porigen Stoffen beeinflussen die in den Poren eingeschlossenen Medien Luft, Wasserdampf oder Wasser die Wärmleitfähigkeit entscheidend. Je kleiner der mittlere Porendurchmesser ist, um so größer ist seine Wärmedämmleistung. Zwei Körper aus dem gleichen Material können dieselbe Rohdichte und dasselbe Porenvolumen aufweisen und dennoch verschieden in der Wärmedämmleistung sein.(3)
    Z.B. Sand feucht: λ = 1,1 W/mK, Sand trocken: λ = 0,33 W/mK oder Eiche radial: λ= 0,17…0,31 W / mK, Eiche axial: λ= 0,37 W / mK.(2)

     

    Material Dichte
    (kg / m3)
    Temperatur
    (°C)
    Wäremleitfähigkeit
    »W/mK
    Aluminium 2700 100 200
    Aluminium 2700 500 270
    Stahl 0,1% C 7850 100 52
    Asbest 470 20 0,15
    Beton 2000 20 1,2
    Holz 400..600 20 0,13..0,19
    Schnee 300 0 0,23

    (2)

    Weiter Werte in der »Stoffwerttabelle

    Wände bestehen im allgemeinen aus mehren Schichten aus unterschiedlichen Stoffen. Deshalb müssen zur Berechnung des Wärmestroms zwischen der Innen- und Außenfläche der Wand die unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten der einzelnen Baustoffschichten und Dicken berücksichtigt werden.

    Beispiel Temperaturverlauf in der Rohrwand
    Der Temperaturverlauf t in einer Rohrwand ist eine logarithmische Linie nach

                Q          r
    t = tw1 - ------- ln -----
             λ2πL        r1

    Bild: Temperaturverlauf in der Rohrwand
    a) Wärmestrom von innen nach außen, b) Wärmestrom von außen nach innen (2)

     

    Quelle: (1) Holger König; Wege zum Gesunden Bauen 1997, Ökobuch Staufen b. Freiberg S.225 ff
    (2) Günter Meyer, Erich Schiffner; Technische Thermodynamik 1983, Fachbuchverlag Leipzig S. 206, 207, 215, 365
    (3) Eichler, Arndt; Bautechnischer Wärme- und Feuchteschutz 1989; S. 23,24 114, 226

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    Wärmestrahlung

    Posted by Rauch on 30th März 2022

    Wärmestrahlung und Wärmekonvektion

    Für die angenehme Klimatisierung der Räume, vor allem im Winter ist Wärme erforderlich.
    Wärme ist die Transportform der inneren Energie von einem thermodynamischen System auf ein anderes. Es wird ein Körper benötigt, der innere Energie über einen Wärmetransport abgibt. Dies erfolgt über ein Temperaturgefälle.
    Die Wärme kann durch Konvektion und durch Strahlung übertragen werden.

    In fluiden Stoffen, z.B. Raumluft, kann die innere Energie auch durch die Teilchen selbst transportiert werden. Diese Art des Wärmetransportes heißt Konvektion. Luft strömt an der Heizkörperoberfläche vorbei nimmt dabei Wärmeenergie auf und gibt dies an kalter Stelle wieder ab.

    Für die Übertragung der Wärmeenergie bei Strahlung ist kein Stoff als Träger erforderlich. Körper können auf Grund ihrer Temperatur elektromagnetische Wellen aussenden, die als Temperaturstrahlung (Wärmestrahlung) in Erscheinung treten. (Beispiel: Sonne Erde).


    Bild 1: Bei diesem Beispiel kann man die unterschiedlichen Wärmestrahlungen an einer Fassade sehr deutlich erkennen.

    Eine Strahlungsheizung kann daher nicht mit einer üblichen Konvektionsheizung, die nur bei vorliegender Temperaturdifferenz zwischen Heizkörper und Luft wirksam wird, verglichen werden.
    Die Behaglichkeitstemperatur setzt sich aus der Raumlufttemperatur und der Wandtemperatur zusammen und liegt etwa in der Mitte beider Einzeltemperaturen.
    Dabei ist zu unterschieden: Bei der Konvektionsheizung ist die Raumlufttemperatur höher als die Wandtemperatur, bei der Strahlungsheizung dagegen umgekehrt. Bei einer Strahlenheizung kann sich in der Regel kein Kondenswasser an der Wandoberfläche bilden (Schimmelpilzbildung an der Oberfläche wird vermieden), da sich die Wärmestrahlung in alle Richtungen ausbreitet und so alle Flächen erreicht werden. Hingegen kann bei einer Konvektionsheizung nur die frei von warmer Luft zugänglichen Bereiche erwärmt werden. Wird die Ströung behindert, so ist dies nicht mehr möglich.
    Die Lufttemperatur kann infolge der höheren Strahlungstemperatur der Wände bei gleicher Behaglichkeit niedriger gehalten werden und es ergeben sich auch wegen dem erforderlichen Lüftungswechsel energetische Gewinne.

    Bild 2: Unterschied zwischen Konvektionsheizung und Strahlenheizung.

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    Wärmeübergangskoeffizient durch Konvektion (innen)

    Posted by Rauch on 30th März 2022

    Wärmeübergangskoeffizient durch Konvektion (innen)

    Es ist ein Proportionalitätsfaktor α (neues Symbol nach Euronorm : h). Er stellt den Wärmestrom dar, der auf 1 m2 Wandfläche je Kelvin Temperaturgefälle übergeht. α ist nicht wie λ ein Stoffwert. Er wird von vielen Größen beeinflusst, wie

    • von physikalischen Eigenschaften des strömenden Stoffes (Dichte, spezifische Wärmekapazität, Wärmeleitfähigkeit, Zähigkeit, Temperaturleitkoeffizient, Volumenausdehnungskoeffizient),
    • von der Art der Strömung (laminar oder turbulent) und der Strömungsgeschwindigkeit,
    • von der geometrischen Gestaltung und den geometrischen Abmessungen des um- oder durchströmten Körpers,
    • von der geometrischen Oberflächenbeschaffenheit (glatt, rau, gerillt, ..)

    Temperaturverlauf beim Wärmeübergang
    Bild Temperaturverlauf beim Wärmeübergang
    a) Wärmeübergang vom Medium an die Wand
    b) Wärmeübergang von der Wand an das Medium

    Unter üblichen technischen Bedingungen kommt α in den Größenordungen vor:
    Luft bei freier Strömung α = 3…20 W/(m2K)
    Luft bei erzwungener Strömung α = 10…100 W/(m2K)
    kondensierender Dampf α = 2000…100.000 W/(m2K)

    Beispiel für freie Strömung
    – Luftbewegung in der Nähe von Heizkörpern oder am Kachelofen im Zimmer,
    – Luftbewegung über einer erhitzten Straße im Sommer bei Windstille,
    – Bewegung des Wassers in einem Boden beheizten Kochtopf,
    – am Fenster eines geheizten Zimmers im Winter (allerdings in diesem Fall abwärts gerichtet).

    Bei der freien Strömung in einem unbegrenzten Raum braucht die Rückströmung nicht berücksichtigt werden, da eine größere Entfernung vorliegt. Bei einem begrenzten Raum, z.B. Luftschichten in Wänden und Decken oder Luftraum zwischen den Scheiben im Doppelfenster, beeinflussen sich die Aufwärtsströmung und die zugehörige Abwärtsströmung wechselseitig und sind für den Wärmeübergang bestimmend. Die Luft strömt an der wärmeren Wandfläche nach oben und an der weniger warmen nach unten. Die Stoffteilchen tragen so die Wärmeenergie von der wärmeren zur kälteren Wand. Ist der Abstand klein, so wirkt sich das hindernd (Reibung oder mehre kleinere Umläufe) auf die freie Strömung aus.

    Strömung entlang einer ebenen Fläche
    Die Strömungsgeschwindigkeit wird von der Wand nur wenig beeinflusst. In der Grenzschicht (Wandnähe) strömen die Teilchen unter Einfluss der Reibung langsamer. Der Wärmeübergang hängt maßgeblich von der Strömungsform der Grenzschicht ab. Der Wärmeübergang längs der Wand ist örtlich unterschiedlich.
    Am Anfang der Fläche ist er hoch, fällt im laminaren Bereich mit zunehmendem Weg x ab und wird dann beim Umschlag in Turbulenz wieder höher.

    Strömung über einer Wand

    Bild Strömung über einer Wand
    w = Geschwindigkeit, 1 laminare Grenzschicht, 2 turbulente Grenzschicht, 3 laminare Randschicht

    Im folgenden Rechenbeispiel wird der Wärmeübergang an einer Wandfläche berechnet.

    Berechnungsbeispiel Wärmeübergang

    Wird die Strömungsgeschwindigkeit der Luft verringert, z. B. auf 1 m/s, so entspricht α = 4,8 W/m2K. Eine Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit kann z.B. durch eine Strahlungsheizung statt einer Konvektionsheizung erreicht werden. (Zum Vergleich sollte »Luftbewegung in Räumen 0,1 m/s nicht überschreiten.)

    Vereinfacht wird im Bauwesen mit α = 7,69 m2K/W bzw. 1/α = 0,13 W/m2K gerechnet.

    Wärmeübergangskoeffizient (innen)

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    Die Einflussnahme energetisch parasitärer Organismen und das Wohnumfeld

    Posted by Rauch on 17th März 2022

    (Auszug aus https://ib-rauch.de/baustoffe/baustoff-energie.html)

    Nach LEVASCHOV [22] soll eine Gruppe von renommierten Wissenschaftlern mit langjähriger Erfahrung in der Erforschung paranormaler Phänomene unter der Leitung von Ngunga Tobago PhD der Universität von Kapstadt Experimente durchgeführt haben. Man konnte die Dynamik der Aura biologischer Objekte mit einer Vorrichtung (US-Patent Nr. US 5,253,984 B1) feststellen (Bild 6). Nach den von den Wissenschaftlern entwickelten Forschungsmethoden soll eine direkte Verbindung der sogenannten astralen Wesenheiten mit einer Person bestehen. Es wurden Bestätigungen erhalten, dass unser Bewusstsein von astralen Wesenheiten kontrolliert wird! (Anmerkung: Es sind keine Veröffentlichungen zu diesen Forschungsergebnissen und auch keine Hinweise zu der Person Ngunga Tobago PhD zu finden. Das Patent lautete „Apparatus for dispensing a liquid in a remote location.“ registered am 21 Juli 1992. 7))

    Mit diesen Kenntnissen ist man in der Lage eine Kontrolle auf den Menschen auszuüben. Solches Wissen unterliegt einer strengen Geheimhaltung, da diese zum Machterhalt der Eliten dient. Betrachtet man die in der Zwischenzeit erfolgte weltweite Kontrolle mithilfe technischer Geräte, wie z. B. Smartphone, Navigationsgeräte, Rauchmelder, Smart Home Geräte, Chipisierung usw., sowie die Beeinflussung mithilfe der Medien und ihrer Techniken, so kann man mit hoher Wahrscheinlichkeit davon ausgehen, dass es die energetisch parasitären Organismen gibt.

    Energetischen parasitären Organismen
    Bild 6: Energetisch parasitäre Organismen [24]

    Mit der Existenz dieser energetisch parasitären Organismen ist davon auszugehen, dass sie den Gefühlszustand auf frequenter Ebene beeinflussen. Nach Dr. Andrija Puharich, siehe oben, beeinflussen die unterschiedlichen Frequenzen die jeweiligen Bewusstseinszustände. Hier dürfte ein unmittelbarer Zusammenhang bestehen.

    An jedem Ort, ob im Büro, Straßenverkehr oder in der Natur sind quantitativ unterschiedliche natürlich und künstliche Frequenzen vorhanden. Unbedeutende Anlässe verursachen eine Depression, Erregung, Angst usw. An anderen Tagen oder an anderen Orten wird diese gleiche Situation nur als geringfügig störend oder überhaupt nicht wahrgenommen.

    Wir sind also auch in der Lage bewusst diese energetisch parasitären Einflüsse wahrzunehmen, diese bedingungslos zu akzeptieren oder dagegen anzukämpfen. Dies ist abhängig von der jeweiligen Stufe des Bewusstseins des einzelnen Wesens. Neben der Beeinflussung des psychophysiologischen Zustandes entziehen diese energetisch parasitären Organismen die „Lebensenergie“ seines Wirtes. Ohne diese Energie ist ihre Existenz bedroht.

    Dr. Andreas Noack [25] stellte fest, dass Leben eigentlich ein Überschuss an frei zur Verfügung stehenden Energie gegenüber der von dem Lebensprozess notwendigen Energie ist (Bild 7). Mit zunehmenden Alter verringert sich diese Differenz, bis die für den Lebensprozess notwendige Energie überwiegt und der Tod eintritt. Man kann also davon ausgehen, dass die energetischen parasitären Organismen auch für den Alterungsprozess verantwortlich sind und nach dem Tod des Wirtes ebenso wegen Energiemangel „sterben“ oder zu einem anderen Wirt wechseln.

    Lebenserwartung und Energiemangel
    Bild 7: In diesem Schema von Dr. A. Noack wird deutlich, dass durch die Aufrechterhaltung der Lebensenergie die Lebenserwartung verlängert werden kann, z. B. verbesserte Ernährungsweise.

    Ein höheres Schwingungsfeld und ein geschlossenes Torusfeld, siehe hierzu das Bild 5 zum Kirlian-Foto, bieten den besten Schutz vor diesen energetischen Angriffen.
    Dies ist vergleichbar mit einem natürlich gestärkten Immunsystem. Das bedeutet jedoch nicht, dass sich Wesen mit einem niedrigen Schwingungsfeld und einem großen Anteil an negativer parasitärer Organismen krank fühlen müssen. Sie nehmen ihren Zustand selbst nicht einmal wahr und betrachten diesen als „normal“.

    Ist der Wohnort mit reichlich niedrig schwingender negativer Energie belastet, so wirkt sich dies günstig auf die energetisch parasitären Organismen aus.

    Negative Energie (Informationsfelder) können z. B. aus Baustoff stammen oder durch bestimmte Konstruktionen verursacht werden.
    Mit dem verstärkten Bau der Mehrfamilienhäuser und der Konzentration in riesige Städte nimmt die Anonymität immer mehr zu. Die Torusfelder der Menschen sind lediglich wenige Meter groß. Man hat mit dieser Strategie eine Konzentration und gegenseitige energetische Beeinflussung geschaffen. Einzelne niedrigschwingende Wesen können so das Schwingungsfeld der sich in der Nähe befindlichen Menschen herabsetzen. Das erfolgt auf Arbeit, durch die Nachbarschaft oder durch ein Familienmitglied. Damit werden günstige Bedingungen zur Verbreitung und zur Verbesserung der Aktivitäten negativer parasitärer Organismen geboten.

    Nicht vergessen dürfen die modernen Einrichtungsgegenstände, Kleidung die verarbeiteten Lebensmittel und eigentlich fast alle für den Konsum angebotenen Gegenstände, Unterhaltung usw. Eine immer mehr dominierende Rolle spielen dabei die Informationen. All dies trägt zur Herabsenkung des menschlichen Schwingungsfeldes bei.

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    Kosmisches Gesetz

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