Why you should model and calculate in 3D - a publication by Dr. Pont: 

The consideration of thermal bridges in building envelopes gained importance in recent years. This is due to their potential impact on the overall thermal building performance of highly-insulated buildings. Moreover, energy-efficient buildings tend to be more sensitive to problems associated with thermal bridges, such as surface condensation, mould growth, and thermal comfort issues. Therefore, planners must minimize the negative impact of thermal bridges. Although user-friendly thermal bridge simulation tools are available, they are not yet widely used in practice. Instead, planners often rely on generic details from the building construction literature. The thermal performance of such details often remains unknown, given the wide range of possible building materials (and their thermal properties). In this contribution, we present the results of a thermal bridge simulation of a set of such standard details. Thereby, we assessed vertical sections through typical constructions via 2D thermal bridge simulation, as well as 3D corner situations constituted by such 2D sections. This was done to address two research questions: i. How do typical details perform, given the large range of thermal properties of applied materials? ii. How does the performance of the 3D-thermal bridges compare to their constituent 2D-details, and is it possible to use 2D results to approximate the results of 3D thermal bridges?

Link to the publication: http://www.antherm.at/antherm/C75_postreview.pdf

3D DXF Import

The latest Version of AnTherm is able to import 3D models from AutoCAD, ArchiCAD, Revit and similar programs.

AnTherm Version 8.132

The latest version of AnTherm is version 8.132. In this version, we implemented a new DXF import functionality. Now closed polylines can be imported even if they are not axis-parallel. With this, AnTherm also supports elements with slopes and roundings.

The new functionality "Surface Temperatures" allows the user to display a graphic with the surface temperatures of a room.

Now it is also possible to make several screen-captures in the Results 3D Window and use them in the reports generator.

Psi evaluations (for 2D projects) are possible from the program and from the Results 3D Window.

AnTherm Documentation Update

The software AnTherm is equipped with extensive Help and Documentation. AnTherm-Blog offers supplemental information. Picture gallery (Picasa) and Video gallery (YouTube) provide visual impression.
This documentation is not only included with the program's installation but it can be also viewed on internet.

We've made efforts to provide documentation suitable for every user - an engineer, architect or student - making the starting the use of an application as easy as possible. Theoretical background of building physics and engineering calculations, used algorithms and procedures but also normative information have found their way into the documentation.

Extensive tutorials enable an easy start for new user leading him through a calculation of a two dimensional and then three dimensional thermal bridge component. The study of examples provides a quick overview of major application's functions. We've selected few common construction components for chosen  simulations and thermal heat/cold bridge analyses. Evaluations of heat stream (heat flux) lines, temperature on component's surfaces or throughout an interior of construction or even evaluations of condensing humidity (dew point) to answer the question about the risk of mould growth have been considered in examples chosen.

• Complete application's documentation (HTML, requires HTML-Help navigation component and JavaScript within your browser)
• Complete application's documentation (HTML, without navigational elements)
• The Handbook as PDF-File (9,78 MBytes) Note: Version 6.114 to 8.131 - current version available as HTML above
• Demonstrational videos and examples of results
• Further pictures and examples
   
• Tutorials / Cook-Books
• FAQ (Frequently Asked Questions)

AnTherm Dokumentation aktualisiert

Das Programm AnTherm ist mit umfangreicher Hilfe und Dokumentation ausgestattet. AnTherm-Blog informiert Sie zusätzlich. Bilderalben (Picasa) und Videoalben (YouTube) schaffen den Durchblick.
Die Programmdokumentation ist nicht nur in der Programminstallation integriert aber kann auch im Internet betrachtet werden.

Wir haben uns bemüht die Dokumentation so aufzubauen dass für jeden Benutzer - einen Bauphysiker, Architekten oder Studenten - ein einfacher Einstieg in das Programm möglich ist. Auch die theoretischen Grundlagen der Bauphysik und der bauphysikalischen Berechnungen, der benutzten Algorithmen und Verfahren als auch der Normen fanden ihren Platz in der Dokumentation.

Umfangreiche Tutorials ermöglichen den einfach geführten Einstieg in die Berechnung von zweidimensionalen und dreidimensionalen Wärmebrücken. Das Studium der Beispiele erlaubt in wenigen Minuten den Einblick in die wesentlichen Funktionen des Programms. Wir haben einige herkömmliche Bauteile als Vorlage für die ausgesuchten Simulationen und Wärmebrückenanalyse ausgesucht. Die Untersuchungen des Wärmestromes, der Temperatur an den Bauteiloberflächen oder im Inneren der Bauteilanschlüsse oder sogar die Untersuchungen der Grenzfeuchte, die für die Beantwortung der Frage des Risikos der Schimmelpilzbildung dienen, wurden in den Beispielen berücksichtigt.

• Vollständige Programmdokumentation (HTML, benötigt das HTML-Help Navigationskomponente und Javascript in Ihrem Browser)
• Vollständige Programmdokumentation (HTML, ohne Navigationselemente)
• Das Handbuch als PDF-Datei (9,92 MBytes) Version 6.114 bis 8.131 - aktuelle Version als HTML hier oben
• Beispielvideos und Beispielergebnisse
• Weitere Bilder und Beispiele
   
• Tutorials / Kochbücher
• FAQ (Frequently Asked Questions / Oft Gestellte Fragen)

AnTherm Update 6.114

Aktuelles Update 6.114 vom AnTherm steht seit November 2012 den Abonnenten der Software-Wartung zur Verfügung. Diese Version arbeitet auch unter Windows 8/.NET4.5.

Siehe: http://www.antherm.eu/antherm/NeueVersion.htm

The Update 6.114 of AnTherm has been deployed beginning of November 2012 to subscribers of the software maintenance. This version runs on Windows 8/.NET4.5 too.

See: http://www.antherm.eu/antherm/EN/NeueVersion.htm

Richtiges Erfassen der Wärmeverluste über erdbodenberührte Bauteile

Wenn es nicht um die Erfüllung von Norm-Vorschriften geht, sondern um ein einigermaßen richtiges Erfassen der Wärmeverluste über erdbodenberührte Bauteile, ergibt sich als Folge langjährigen, intensiven Forschungsarbeit auf diesem Gebiet folgende Conclusio:

• Das Erfassen der Wärmeverluste über den Erdboden verlangt in der überwiegenden Mehrzahl der Fälle eine dreidimensionale, instationäre Berechnung.
   
• Zweidimensionale Berechnungen sind insofern nicht zielführend, als die aufzumultiplizierende Länge nicht bekannt ist. Das gerne gemachte Multiplizieren mit dem Perimeter oder das normgemäße Multiplizieren mit dem charakteristischen Bodenplattenmaß führt auf Fehler, die je nach vorliegender Geometrie groß sein und sowohl auf der „sicheren“ als auch auf der „unsicheren“ Seite liegen können.
   
• Die Vernachlässigung des Wärmespeichervermögens im Zuge einer stationären Berechnung führt zu sehr großen Fehlern. Die Jahresschwankung der Wärmeverluste an den Erdboden wird bei quasistationärer Berechnung viel zu groß; damit wird auch der Verlust während der Heizsaison viel zu groß angesetzt (der Fehler liegt zwar auf der „sicheren“ Seite, ist meist aber von unsinniger Größenordnung).

Das angesprochene Thema ist eher heikel. Mann kann davon ausgehen, dass gerade auf diesem Gebiet ein Großteil der Berechnungen unverstanden durchgeführt wird und somit meist zu unbrauchbaren Ergebnissen führt.

Psi-Wert Berechnung bei bodenberührte Bauteile / Kellerdecke

Da teilweise sehr abenteuerliche Wärmebrückenberechnungen kommen, stellt sich nun die Frage, wie die normgerechte Berechnung mit AnTherm aussieht.

1.  Fußboden erdberührt: Wieviel Erdreich ist „anzuhängen“ oder ist auch zulässig einen Raum Erdreich mit gewisser Temperatur anzuhängen?

Die Modellierung bodenberührter Bauteile ist in der EN ISO 10211:2008 festgelegt. Bei zweidimensionaler Berechnung ist demnach nach innen das halbe Gebäude zu modellieren. Nach außen ist horizontal Erdreich in 2,5-facher Gebäudebreite und auch nach unten das 2,5-fache der Gebäudebreite anzusetzen. Die äußeren, vertikalen Begrenzungen des „Erdreich-Rechtecks“ sind – wie auch die untere, horizontale Begrenzung - adiabatische Schnittlinien. Diese Modellierung gilt für Wärmestrom-, bzw. Leitwert- und psi-Wert Berechnungen. Für die Berechnung von inneren Oberflächentemperaturen genügen kleinere Berechnungsmodelle – siehe EN ISO 10211:2008.

Das Vorsehen eines Raums als untere Begrenzung ist in den Normen nicht vorgesehen. Wenn man dies – bei Beibehaltung des normativ vorgeschriebenen Modells – tut,  ändert dies am Ergebnis dann nicht viel, wenn man richtig mit den Temperaturen umgeht. Im fiktiven Raum unter dem Erdboden ist die Außenlufttemperatur anzusetzen. In diesem Zusammenhang ist es wichtig zu wissen, dass als Außenlufttemperatur für die Fälle bodenberührter Bauteile grundsätzlich der Jahresmittelwert der Außenlufttemperatur anzusetzen ist. Der gerne gemachte Fehler, tiefe Temperaturen (z. B. Jänner-Mittel) als äußere Randbedingung anzusetzen, kann zu groben Fehlinterpretationen und unsinnigen Ergebnissen führen!


2. Kellerdecke: Welche Kellerraumtemperatur ist einzugeben bzw. wie geht man bei der Psi-Wert Berechnung mit dem Abminderungsfaktor z.B. 0,7 bei der Kellerecke um?

Das Konzept der Rechnung mit psi-Werten hat zum einen den gravierenden Nachteil, unendlich vieldeutig zu sein. Zum anderen ist es nur für den 2-Raum-Fall sinnvoll anwendbar. Ist ein dritter Raum (mit 3. Innenlufttemperatur) beteiligt, würde der psi-Wert eine Funktion der Temperatur des 3. Raums (Kellerraums) sein; dies zeigt die Grenzen des psi-Wert-Konzepts klar auf. Im Fall des unbeheizten Kellerraums müsste mittels Bilanzierung über den (gesamten) Keller die Kellertemperatur errechnet werden. (Nur) in diesem Spezialfall ließe sich auch ein temperaturunabhängiger psi-Wert angeben - Vielleicht hilft eine Notiz zu diesem Problemkreis zum besseren Verständnis.

Bei den von Ihnen genannten Abminderungsfaktoren handelt es sich um die f-Faktoren der neuen B8110-6. Zu diesen kann ich nur bemerken, dass das Verwenden von f-Faktoren bestenfalls als Grobnäherung bezeichnet werden kann und tunlichst vermieden werden sollte.

Psi-Wert-Berechnungen - Außenluft, Innenraum, Erdreich - Anschluss einer Bodenplatte

Erlauben Sie eine schlagwortartige Antwort:

1. Bei Vorliegen von 3 oder mehr verschiedenen Temperatur-Randbedingungen versagt das indirekte Verfahren der EN ISO 10211. Verwendet man dennoch psi-Werte, so werden diese temperaturabhängig. Das indirekte Verfahren ist somit nur für den 2-Raum-Fall („innen“ und „außen“) geeignet.
    
2. Bei dem von Ihnen skizzierten Fall gibt es nur 2 Randbedingungen: die Innen- und die Außenlufttemperatur. Die Temperaturverteilung im Erdreich wird berechnet, nicht vorgegeben. Bezüglich der Modellierung bodenberührter Bauteile siehe EN ISO 10211 (es gehen somit weite Bereiche des das Gebäude umgebenden Erdreichs in das Berechnungsmodell ein).
    
3. Zur Berechnung des psi-Werts für den Anschluss des gedämmten Paneels (Türblatts?) an die Fundamentplatte würde ich wie folgt vorgehen:
   
   
   • a) Berechnung des Modells mit Paneel; Modellierung der Fundamentplatte gemäß EN ISO 10211. Ergebnis: Leitwert zwischen innen und außen: La
      
   • b) Überdecken des Paneels inklusive Anschlussprofil (bis Fußbodenoberkante) durch eine Löschzelle und Wiederholung der Berechnung. Ergebnis: Leitwert Lb.
      
   • c) Berechnung des psi-Werts: psi = La – Lb – Up*hp, wobei Up der U-Wert des Paneels und hp die Höhe des Paneels, gemessen von der Fußbodenoberkante, ist.

Vielleicht hilft eine Notiz zum Problemkreis bodenberührter Bauteile, die vor einigen Jahren fürdie AnTherm-Homepage verfasst wurde, zum besseren Verständnis.

Sind Zeitschrittverfahren periodisch?

Häufig wird man in der numerischen Simulation von dynamischen Vorgängen im Bauwesen mit Zeitschrittverfahren konfrontiert.  Allerdings sind die harmonischen Verfahren, die auf der Fourier-Analyse und Gleichungssystemen im Komplexzahlenraum basieren, deutlich effizienter und auch in den Normen und Standards verankert (siehe EN ISO 13786)

Das Verhalten des Bauwerkes wird unter den veränderlichen Randbedingungen betrachtet. Der in viele Zeitschritte unterteile Parameterverlauf (z.B. Temperaturverlauf, Heizleistungen, Kühlleistungen über das Jahr oder Tag) wird für die Berechnung angesetzt.

Um das Ergebnis im  Zeitschrittverfahren zu erzielen wird der angesetzte Verlauf der Randbedingung mehrmals wiederholt durchlaufen, bis die dynamischen Effekte (z.B. Wärmespeicherung) sich  "eingependelt" haben – es wird also eine Annahme angesetzt die die periodische Wiederholung dieser Randbedingungen bedeutet. Die Notwendigkeit die Zeitschritte unter Umständen sehr oft wiederholt Anzuwenden bis der „periodisch eingeschwungene“ Zustand „quasi“ erreicht wird stellt die größte Schwäche des Verfahrens dar. Oft ist es notwendig den Jahresverlauf mehr als 30 oder 50 mal durchzulaufen um annehmen zu können dass der „quasi eingeschwungene Zustand“ erreicht ist und erst dann halbwegs plausible Aussagen anhand der Ergebnisse ablesen oder machen zu können.

Die periodisch- harmonischen Methoden liefern aus einer direkten Berechnung das Ergebnis welches mit dem Durchlaufen von unendlich vielen solcher Wiederholungen der Randbedingung im Zeitschrittverfahren entspricht  – also tatsächlich dem gewollten eingeschwungenen Zustand!

Die aus Zeitschritten bestehende Randbedingung wird zunächst mittels Fourier-Analyse in eine Superposition von vielen Harmonischen unterteilt. Jede davon entspricht (vereinfacht gesagt) einem Sinusverlauf. Mit der Wahl der ausreichenden Zahl von harmonischen kann praktisch jeder veränderlicher, periodischer Vorgang genau modelliert werden – und dies lediglich mit wenigen Zahlen: Periodenlänge, Amplitude und Phasenverschiebung.

Ein Jahresverlauf von 365 Tagesmittelwerten kann bereits mit 9-10 Harmonischen ausreichen detailliert abgebildet werden. Ein Monatsmitteverlauf (12 Werte) sogar mit 5-6 Harmonischen. Ein Stundenverlauf von 24 Stundenwerten (oder Mittelwerten) mit 5-6 Harmonischen. Auch ein Jahresverlauf der 8760 Stundenwerte wird ausreichend bereits mit nur 12-13 Harmonischen nachgebildet wenn auf das Jahresverhalten des Bauwerkes ankommt!

Das Hinzunähmen von weiteren (höheren) Harmonischen ist vorrangíg bei Schaltzuständen und Wertesprüngen gegebenenfalls notwendig.

Für jede Harmonische einer jeden Randbedingung wird ein Gleichungssystem mit der Annahme von unveränderlichen eigenschaften des Mediums im komplexen Zahlenraum aufgestellt und direkt gelöst. 

Bemerkungswert ist, dass die Gleichungssysteme von den Ausgangsgrößen der Fourier-Analyse der veränderlichen Randbedingungen nicht abhängig sind, lediglich von der Wahl der Harmonischen (Periodenlänge, Periodenlänge/2, Periodenlänge/3, …) und der Zahl der Randbedingungen.

Tatsächlich wird man bereits mit lediglich zwei Harmonischen das auslangen für eine ausreichend genaue Berechnung finden – der „nullten harmonischen“ – also dem Mittelwert und der „ersten Harmonischen“ – also der Hauptperiode der Veränderung.
So sind solche Größen wie unter Anderem die  Amplitude und Phasenverschiebung der Wärmeströme direkt aus diesen   „Basislösungen“ berechenbar und entsprechen den in dem Standard vorgegebenen Verfahren.
Auch weitere Kennzahlen zur Beurteilung des „thermisch dynamischen Verhaltens von Bauwerken“ können direkt und aus der harmonischen Berechnung exakt abgeleitet werden – und dank der Unabhängigkeit von den Randbedingungen geschieht das sogar ohne irgendwelche Annahmen oder Kenntniss zu deren tatsächlichem Verlauf!

Durch die Superposition der Kennzahlen und den aus der Fourier‘schen Analyse gewonnenen Parameter kann selbstverständlich auch der zeitliche Verlauf der weiteren, abgeleiteten Größen leicht ermittelt werden.

Aus dem Blickwinkel des Standes der Technik besteht also keine Notwendigkeit die rechentechnisch aufwändigen und in den gewissen Massen fragwürdigen Näherungen mit Zeitschrittverfahren zu berechnen – eine standardisierte und exakte harmonische Berechnungsmethode liegt vor.

 
Für weitere Fragen stehe ich und weitere Fachläute gerne zur Verfügung.

Können 3D Wärmebrücken vernachlässigt werden? NEIN!

Die manchmal geäußerte Aussage, dass die dreidimensionalen Wärmebrücken (3D, Punktförmig) vernachlässigt werden können ist grundlegend falsch und kann auch grobe Fahrlässigkeit bedeuten!

In Anbetracht der großen Zahl und Abmessungen von zweidimensionalen, linearen Wärmebrücken im Vergleich zu den dreidimensional zu betrachtenden wird fälschlicherweise eine generelle Schlussfolgerung gezogen, dass die „punktförmigen Wärmebrücken“ weniger Einfluss auf das Gebäude haben. Tatsächlich ist die „Größe“ der thermisch relevanten Bereiche die als „Wärmebrücken“ betrachtet werden nicht der alleinige Faktor der „Wirksamkeit“ von diesen.

Wenn auch auf die Gesamtgebäudequalität abgezielt wird so triftt sogar das umgekehrte zu: die dreidimensionalen, punktförmigen Wärmebrücken sind die häufigste Ursache an den Bauwerksschäden, und das sowohl im Neubau als auch im Bestand und in der Sanierung.

Speziell für den Fall von Sanierung von Altgebäuden, aber auch im Neubau, treten die niedrigsten Oberflächen und Kerntemperaturen in den Ecken und an diversen Anschlüssen und Durchdringungen die ausschließlich auf dreidimensionale Wärmetransporteffekte zurückzuführen sind.

Die Vermeidung von niedrigen Temperaturen an den inneren Bauteiloberfläche und im Bauteilkern ist bekanntlich unverzichtbarer Bestandteil der Planungsarbeit und bestens in den seit langem bestehenden Regeln der Technik, den Normen und Standards, verankert. Gleichermaßen geht es um Schimmelschutz, Gesundheit und Behaglichkeit und wir mit der Forderung der gesamthaften Nachhaltigkeit  abgerundet.

So ist die detaillierte Betrachtung von dreidimensionalen Wärmebrücken unabdingbar.

Lediglich und nur für die Energieausweis-, Gebäudeenergiepass- oder die Energiebedarfsberechnung ist der Einfluss der zweidimensionalen, linienförmigen Wärmebrücken tatsächlich bedeutsam höher als der der dreidimensionalen – nur und ausschließlich aus diesem Blickwinkel betrachtet.

In allen anderen Aspekten müssen alle Wärmebrücken, und vor allem die dreidimensionalen, genau begutachtet werden.

Durch die Einführung der Europäischen Richtlinien in diesem Bereich haben die meisten Europäischen Länder die rechtlich verbindlichen Landesrichtlinien erlassen welche die Verpflichtung zur Gesamtgebäudequalität entsprechend dem heutigen Stand der Technik ergeben und diese direkt im Gesetzessystem verankern. Diese Rechtsverbindlichkeit erstreckt sich bekanntlich nicht nur auf die energetische Betrachtung.

Werden nur die Energieverluste betrachtet und alle anderen Qualitätsfaktoren des Bauwerkes, die durch die Wärmebrückenwirkung beeinflusst werden, außer Acht gelassen, so fällt das unter den Begriff der „Groben Fahrlässigkeit“ durch Missachtung der Regeln der Technik und der allgemein bekannten und öffentlich leicht zugänglichen Gesetze!

Wer gegensächliches Behauptet oder Unterrichtet ist eingeladen mit mir oder anderen Fachläuten Kontakt aufzunehmen.

AnTherm und THESIM_Earth - Mehrdimensionale, instationäre Berechnungen

Eine Weiterentwicklung von AnTherm die in unseren Augen einen wesentlichen Schritt zur Verbesserung der Planungssicherheit darstellt und hilft, Fehleinschätzungen und Planungsfehler zu vermeiden.

Mehrdimensionale, instationäre Berechnungen
Es geht um die Möglichkeit, nun auch zeitabhängig - also instationär - rechnen und damit nicht nur den Wärmedurchgang sondern auch die Wärmespeicherfähigkeit mehrdimensional erfassen zu können. Für Sie als Programmbenutzer besteht der Mehraufwand für eine instationäre Berechnung vorerst lediglich darin, dass Sie neben der Wärmeleitfähigkeit eines Baustoffs auch dessen Massendichte und spezifische Wärmekapazität eingeben müssen.

Erdbodenberührte Bauteile
Die üblicherweise verwendete zeitunabhängige, d. h. stationäre oder quasistationäre Berechnung führt dann und nur dann zu brauchbaren Ergebnissen und Planungsempfehlungen, wenn die Auswirkung der Wärmespeicherfähigkeit vernachlässigbar ist oder die Schwankungen der als Randbedingungen auftretenden Temperaturen klein sind. Für den Spezialfall erdbodenberührter Bauteile und Baukonstruktionen sind diese Voraussetzungen faktisch nie erfüllt.

Der heute üblicherweise verwendete quasistationäre Berechnungsansatz (stationäre Monatsbilanzierung) führt tendenziell zu deutlich zu hohen Wärmeverlusten über die erdbodenberührten Bauteile. Diese im Berechnungsansatz begründete Fehleinschätzung führt zu einer zu schlechten Bewertung der thermischen Qualität der Gebäudehülle, zu einer zu hohen Energiekennzahl und in der Folge womöglich zu einer zu niedrigen Einstufung bei der Förderung.

Aus diesem Grund haben wir uns der Problematik angenommen und Werkzeuge für eine möglichst genaue Erfassung der Wärmeverluste über erdbodenberührte Bauteile entwickelt. Neben der physikalisch sauberen Behandlung der Problemstellung lag uns dabei die Benutzerfreundlichkeit der entwickelten Werkzeuge besonders am Herzen.

AnTherm und THESIM_Earth
Die Neuentwicklung zweier Komponenten für das mehrdimensionale, instationäre Rechnen, die ein Erfassen der Wärmeverluste über die erdberührten Teile der Gebäudehülle mit bisher nicht gekannter Genauigkeit erlauben:

1. der instationäre Berechnungsmodul von Programmpaket AnTherm (siehe www.antherm.eu).
   Dieser erlaubt u. a. die Ermittlung der Matrizen harmonischer thermischer Leitwerte, deren Berechnung – analog zum stationären Fall – ohne Angabe von Randbedingungen (Raumlufttemperaturen bzw. – im instationären Fall – Raumlufttempera-turverläufen) möglich ist.
2. das neue, auf die Problematik erdbodenberührter Bauteile zugeschnittene Simulationsprogramm THESIM_Earth.
   Dieses erlaubt es, den Jahresverlauf der Wärmeverluste über erdbodenberührte Bauteile aber auch den Jahresverlauf der sich in einem unbeheizten Keller einstellenden Lufttemperatur zu berechnen. THESIM-Earth greift auf die von AnTherm errechneten Matrizen harmonischer thermischer Leitwerte zu und erzeugt Standortbezogen die gewünschten Jahresverläufe.
   Der Fokus bei der Programmentwicklung lag hierbei darauf, dem Benutzer die komplexe Methode dreidimensionalen, instationären Rechnens so leicht als irgend möglich zugänglich zu machen.

Da wir aus so manchen Rückfragen wissen, dass gerade in Hinblick auf die Erfassung des thermischen Verhaltens erdbodenberührter Bauteile große Unsicherheit herrscht , haben wir uns entschlossen, diesem Thema eine neue Homepage zu widmen: www.thesim.at .
Auf dieser Homepage finden Sie neben Texten zur Einführung in die spezielle Problematik der erdbodenberührten Bauteile und einer Sammlung zugehöriger Literatur (zum Teil auch als Download) sowie ein Forum, in dem Sie Diskussionsbeiträge, Fragen und Wünsche deponieren können.

Wir würden uns freuen, wenn wir damit unser Ziel erreichen, eine Wissensplattform für mehrdimensionale, instationäre Berechnungen zu etablieren und einen Diskussionsprozess in Gang zu bringen, und hoffen auf rege Teilnahme.

Wir würden uns sehr über Ihr Interesse an den neuen AnTherm-Funktionalitäten und am Simulationsprogramm THESIM_Earth freuen ...

What is the "HARMONIC" Option of AnTherm

The HARMONIC option of AnTherm calculates “harmonic thermal conductivities” of component or building as indicators required for transient building energy simulations based on periodic (harmonic) approach. This also includes PHPP calculations.
Thermal Harmonic Conductivities and further dynamic indicators facilitating heat transport with heat capacity capabilities follow the ISO and EN standard EN ISO 13786.

The harmonic thermal conductivity is given by the amplitude and phase lag of the heat flow which follows periodically changing boundary conditions (either temperatures or heat sources or sinks). Lagging in time with damping of amplitude (attenuation) results from heat storage capability of materials.
Heat losses might lag many months, intermittent heat gains might result also. Cooling infrastructure might become obsolete or overheating can be practically resolved with the building own (heat) capacity.
Transient heat flows are heavily dependent on heat capacity of building components, especially massive, solid or brick walls, slab or ground structures.

The Harmonic option of AnTherm can be seen as a small brother of the much more extensive TRANSIENT-Option of AnTherm.
The purpose of the Harmonic option is to solve transient, periodic heat transmission equation for the 0-th and 1-st harmonic. The 0-th harmonic is the steady state solution of the equation corresponding to mean heat flows under periodic boundary conditions. The 1-st harmonic provides solutions of amplitude and phase lag for the main period, such as day or year.
When power sources are involved AnTherm’s Harmonic option reports Harmonic Heat Distribution Factors (additionally to Harmonic Thermal Conductivities reported for spaces) and are also given by their amplitude and phase lag of the heat flow following the oscillation of respective heat source or sink.

By using the harmonic indicators much better approximation of dynamic thermal behavior of the building can be obtained when compared to simplified steady state approach – even with only one first harmonic of the oscillation.

Exact indicators calculated with AnTherm for any 3 dimensional geometry and arbitrary combination of materials are indispensible replacement for approximations restricted to few simplified geometries only as those provided in ISO 13370.

The strength of the HARMONIC tool relies on the fact, that harmonic thermal conductances (complex number, amplitude and the phase lag) can be calculated without the need to enter nor to know any boundary conditions – harmonic thermal conductances are output just following the steady state thermal conductances L2D, L3D in the respective report. There is also no need to specify or assume any starting boundary conditions as compared to time step based methods.

It is very important to emphasize, that harmonic thermal conductance are characteristic for the object concerned and by that are independent of any boundary conditions. The proper calculation of these harmonic periodic indicators does not need to know nor to apply any boundary conditions. Further evaluation of the behavior of a building component under certain and periodically changing boundary conditions is subject to the “TRANSIENT” Option of AnTherm (higher harmonics, periodic boundary conditions, animation in time and timeline outputs).

What is the "TRANSIENT" Option of AnTherm

The TRANSIENT option of AnTherm calculates, evaluates and visualizes heat flows and temperature distributions in building components under boundary conditions changing in time periodically. By that it allows modeling and analysis of effects of heat storage in building construction and their response to changing conditions due to heat capacity of materials.

Such simulation approach is also known by “Transient periodic”, “Transient harmonic” or “quasi steady periodic”.
The efficiency and precision of this simulation approach results from the assumption of periodicity. By assuming periodicity of the processes the proper of periodic simulation does not need any starting distribution of temperature field. This is especially true for climatic boundary conditions (year, day), utilization scenarios (including the period of one week) or any other “repetitive” situation, e.g. periodically tuning on and off electric heating appliance.

Respective boundary conditions, periodically variable in time, can be modeled as series of values at specific time points or as series of mean values valid for several intervals of equal or variable lengths. Modeling periodic boundary conditions is not limited to air temperature but also possible for volumetric heat sources or sinks. The later will often be modeled as step (switch) functions while the other will result from some long term data measurements. The set of tools provided for modeling periodic data includes for example: values at equidistant points (regular points), mean values at equally or irregularly distributed time intervals (regular means, irregular means), values in steps (switching) on irregularly tiled intervals (irregular steps). Furthermore any periodic distribution given by complex coefficients of Fourier series can be employed too.

Compared to HARMONIC option (this earlier option of AnTherm is available already for years) the TRANSIENT option adds higher precision of results, ability to evaluate higher harmonics of the main period requested (up to 1000 harmonics), evaluate timelines of temperatures at arbitrary probe points or visualize time dependant animations in 3D (by employing the already well known techniques of “standard” steady state AnTherm to chosen time series) and record them for movie reproduction.

The strength of the HARMONIC/TRANSIENT tool relies on the fact, that harmonic thermal conductances (complex number, amplitude and the phase lag) can be calculated without the need to enter nor to know any boundary conditions.

The TRANSIENT Option goes much further by adding the ability of modeling periodic boundary conditions (fully automated Fourier analysis) for the purpose of time dependant evaluations (either a 3D view at some point in time, then available to creating time series animation, or timelines of temperature changing in time at selected location of the 3D model).

Anniversary Release of the version 6.100 – “The Best AnTherm Ever”

Today we celebrate the anniversary release #100 of AnTherm.


It has been long run since 1984 when I’ve met Dr. Walter Heindl, one of the then fathers of the concept of thermal conductances – the concept being the foundation to many today’s ISO standards and fundamental to simulation software I’ve developed on top of it. It was also very tough decision during 2003 to start the project AnTherm – the “hymn” or monument to Walter and those who designed today’s building physics.

Today we are at AnTherm release #100 of which development has been strongly driven by great number of professionals actually using it. Thanks to all subscribers for showing their long term trust to the project.

Enjoy Understanding Thermal Bridges!

Visit AnTherm's website for more news.

Enthusiasm for AnTherm; I loved it!

Being enthusiastic for AnTherm does it all. Recently I've received further proof of the goal reached:

"Thank you so much for the AnTherm ... we've really enjoyed experimenting with it. Our practice was able to yield space correlation coefficients, ... color visualization and isotherm results...
It worked! I just had to hit the "apply" button on the boundary conditions, and all the beautiful color images appeared. So, I printed out the price list for my boss... he's enthusiastic as well.
I've been advocating a purchase enthusiastically... I loved it. I've been keeping a list of projects that come along that could benefit from it...
Thanks again for all your help and your great product!"

Thank You too.

The concept of harmonic thermal conductances

The concept of harmonic thermal conductances is very well suited for modelling dynamic thermal behaviour under periodic boundary conditions. A method for implementing such a model in simulation software is proposed and compared to simplified methods currently employed in international norms and standards. The practicality and efficiency of the harmonic approach is demonstrated using an appropriate simulation software package (“AnTherm”), which allows the three-dimensional, time-dependant visualisation of simulation results. In conclusion, arguments for specific future developments are presented, including the potential for model translation into 4D-enabled virtual environments.

The paper "Practical implementation of a harmonic conductance model
in thermal simulation software" has been presented lately during the 9^th Nordic Symposium on Building Physics held in Tampere (Finland) from 29^th May till 2^nd June 2011.
Read more at the AnTherm's website...

Happy thermal bridge assessment in AnTherm

This is the sort of motivation I really appreciate!

Steven Richardson of the Dublin School of Architecture has written:

“I would like to take the opportunity to thank you once again for allowing me to use your product.
I found AnTherm to be an excellent product, the features and options are excellent and the visualisation tools were exceptional.
I look forward to sharing my research with you in the near future.
Kind regards,Steven Paul Richardson, B.Sc. Arch. Tech.”

Steven, Thank You.

The Beauty of Thermal Bridges - Part V

Thermal bridge assessment can be sexy and beautiful. This is the last (fifth) part of the image collection created during the preparation of AnTherm’s exhibition (http://antherm.eu/) as presented on PicasaWeb of AnTherm.

Enjoy Understanding Thermal Bridges with Antherm

The Beauty of Thermal Bridges - Part IV

Thermal bridge assessment can be sexy and beautiful. This is the fourth part of the image collection created during the preparation of AnTherm’s exhibition (http://antherm.eu/) as presented on PicasaWeb of AnTherm.

Enjoy Understanding Thermal Bridges with Antherm