Thermische Analyse der Handwerksarbeiten
Cover Group: Silbermedaille beim Innovationswettbewerb der internationalen Baumesse BATIMAT
Cover stärkt seine Position als Innovationsführer und präsentiert seine exklusive automatische thermische Analyse von Handwerksarbeiten gemäß den europäischen Normen EN ISO 10077-1 und EN ISO 10077-2.
Vorstellung
Die Energieeinsparverordnung schreibt vor, dass wir einen Berechnungsnachweis erstellen müssen, der die Effizienz und den Komfort aller in einem Gebäude eingesetzten Elemente gewährleistet. Die Außenmontage ist nicht von diesen Vorschriften ausgenommen. Alle Handwerksarbeiten (Fenster oder Türen) müssen durch einen Referenzwert gekennzeichnet sein, der es ermöglicht, die wärmetechnische Leistung zu beurteilen: Uw = Wärmedurchgangskoeffizient.
Dieser Wert wird aus den Wärmedurchgangskoeffizienten der Füllungen Ug oder Up, den linearen Wärmedurchgangskoeffizienten der Abdeckungen psi sowie den Wärmedurchgangskoeffizienten der kombinierten Profile Uf ermittelt.
Der Cover-Rahmeneditor bestimmt die verschiedenen Oberflächen und Außenmaße, die zur Berechnung von Uw benötigt werden. Die Koeffizienten Ug, Up, psi und Uf können manuell eingegeben oder von Cover nach EN 673 und EN ISO 10077-2 automatisch berechnet werden.
Das ist mit Sicherheit eine bedeutende Innovation!
Tatsächlich hat bisher keine Handwerkersoftware mit einem thermischen Simulationstool aufwarten können und nie zuvor gab es eine wärmetechnische Berechnungssoftware, die auf die Bedürfnisse des Handwerks zugeschnitten ist.
Beispiel für einen Berechnungsnachweis
Lösung der Wärmegleichungen im stationären Zustand
Cover berechnet das Temperaturfeld für jeden Konstruktionsabschnitt, der aus entsprechend beschriebenen Werkstoffen und/oder Gasen (Grenzbedingungen) besteht, unter Berücksichtigung von Leitungs-, Konvektions- und Strahlungserscheinungen und nutzt dafür eine zweidimensionale Finite-Elemente-Methode.
Die Bestimmung der Lufthohlräume innerhalb des Systems entspricht den Normen EN 673 (Luftspalt für Mehrfachverglasungen) und EN ISO 10077-2 (Luftspalt in Fensterrahmen).
Aus dem Temperaturfeld wird der Wärmestrom abgeleitet, mit denen der Wärmeverlust des Modells (Wärmebrücke) bewertet wird. Der thermische Leitwert L2D wird aus dem Gesamtfluss durch den Rahmen berechnet.
Anhand der minimalen Oberflächentemperaturen kann ebenfalls das Kondensationsrisiko beurteilt werden.
Der Temperaturfaktor wird ebenfalls am niedrigsten inneren Temperaturpunkt der Oberfläche berechnet.
Cover überprüft alle in der EN ISO 10211 aufgeführten Validierungskriterien für zweidimensionale Fälle und kann daher als „hochpräzise stationäre zweidimensionale Methode“ eingestuft werden.
Automatische Triangulation für die Finite-Elemente-Berechnung
Anwendung
Die thermische Analyse in Cover ist auf verschiedenen Anwendungsebenen sinnvoll:
1) Für den Profilkonstrukteur:
Dank dieses thermischen Simulators kann der Serienentwickler die Leistung seiner Profile bereits während der Konstruktionsphase testen, indem er die Geometrie der Profile oder die Wirkung einer bestimmten zusätzlichen Isolierung austestet.
Darüber hinaus muss er nicht alle möglichen Kombinationen von Profilen (Uf) vorberechnen, da diese Berechnung bei Auffindung der Profilkombinationen in Echtzeit auf der Kundenversion erfolgt. Er muss sich daher nur um seine „technische Konfiguration“ für die Fertigung kümmern.
Eine bedeutende Innovation!
Hierzu ein kleines Beispiel in Zahlen:
Ausgehend von einer sehr einfachen Rahmenserie mit 5 Rahmen, 5 Flügeln, 3 Glasleisten entsprechend 3 Abdeckungsdicken und 1 Querträger musste der Serienentwickler bisher mehr als 370 verschiedene Profilkombinationen vorab untersuchen und an jeden seiner Kunden kommunizieren.
Mit einer herkömmlichen thermischen Berechnungssoftware kann die Berechnung einer dieser Kombinationen mindestens 30 Minuten dauern: Import der Schnittebene im dxf-Format oder Import eines Bildes im bmp-Format, Zuordnung der Eigenschaften jedes Materials, Definition der Umrissbedingungen, Zuordnung der Hohlräume etc.
In unserem Beispiel entspricht dies 185 Stunden bzw. 23 Tage oder 5 Wochen. Multipliziert man diese Zahl mit der Anzahl der Querträger, erreicht man schnell ganze Monate.
Eine solche Lösung ist heute jedoch nicht mehr ausreichend, da der Kunde nicht in die Profilkombinationen eingreifen kann (Zugabe eines Belüfters von einem externen Lieferant, zusätzliche Isolierung zur Leistungssteigerung etc.).
2) Für den Handwerker
Cover berechnet mithilfe des Rahmeneditors den Wärmedurchgangskoeffizienten Uw automatisch anhand der eingesetzten Fertigungselemente. Wenn eine auf einem Teil des Rahmenwerks auftretende Profilkombination noch nie zuvor berechnet wurde (Uf=0), wird diese von Cover automatisch nach EN ISO 10077-2 ermittelt. Dabei wird der ermittelte Uf-Wert für zukünftige Berechnungen abgespeichert.
Darüber hinaus wird zur Abschätzung des Kondensationsrisikos und zur Bewertung von Wärmebrücken zwischen Mauerwerk und Konstruktion der thermische Analysator eingesetzt.
Temperaturfelder zwischen Mauerwerk und Konstruktion
Der Handwerker kann somit seinen Kunden bzw. dem Architekten in sehr kurzer Zeit Berechnungsnachweise, Flussdiagramme und Isothermen zur Verfügung stellen, ohne dabei ein erfahrener Wärmetechniker sein zu müssen.
Technische Spezifikationen
- Hohe Präzision (Berechnung mithilfe von Vektorgeometrie und nicht anhand eines Bildes)
- Vollständiger 2D-Editor
- Editierbare Werkstoffbibliothek
- Verwaltung von „Kollisionen“ zwischen den Profilen
- Automatische Triangulation
- Automatische Erkennung von Hohlräumen nach EN ISO 10077-2
- Automatische Erkennung von Grenzbedingungen und reduzierten Wärmeübertragungsflächen
- Automatische und iterative Berechnung der äquivalenten Lambdas der Hohlräume
- Automatische Berechnung der für die Berechnung von Uf erforderlichen Längen
- Berechnung des Gesamtflusses, von L2D und Uf
- Darstellung von Isothermen und Flusslinien
Ergebnisse
Zu diesen Ergebnissen kommen in Kürze die Werte des Solarkoeffizienten für Sommer und Winter hinzu: Sw Sommer, Sw Winter sowie die Berechnung des Wärmedurchgangskoeffizienten des Ucw Vorhangfassade.
Zertifizierung
Die Cover-Software hat die folgenden europäischen Normen-Zertifizierungstests erfolgreich absolviert:
- EN 673: Glas im Bauwesen – Bestimmung des Wärmedurchgangskoeffizienten (U-Wert)
- EN ISO 10211: Wärmebrücken in der Hochbauten – Wärmeströme und Oberflächentemperaturen
- EN ISO 10077-1: Wärmetechnische Eigenschaften von Fenstern, Türen und Abschlüssen – Berechnung des Wärmedurchgangskoeffizienten – Teil 1: Allgemeines
- EN ISO 10077-2: Wärmetechnische Eigenschaften von Fenstern, Türen und Abschlüssen – Berechnung des Wärmedurchgangskoeffizienten – Teil 2: Digitales Verfahren für Handwerkerprofile