- 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).
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Thursday, 30 August 2012
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:
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.
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:
- 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.
- 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).
- 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.
- a) Berechnung des Modells mit Paneel; Modellierung der Fundamentplatte gemäß EN ISO 10211. Ergebnis: Leitwert zwischen innen und außen: La
Sunday, 27 December 2009
Berechnung von Ψ-Werten (Psi) im 3-Raum-Fall; Spezialfall: unbeheizte Pufferräume
Die Problematik wird im Zusammenhang mit den bodenberührten Bauteilen behandelt (unbeheizter Kellerraum) und das Thema ist nun ganz allgemein abgearbeitet. Aus mehreren Anfragen zeigt sich, dass die Problematik schnell zur Konfusion und zur (unsinnigen) physikalischen Interpretation von psi-Werten (ver)führt.
Im allgemeinen Fall von 3 Räumen mit beliebig vorgebbaren Temperaturen wird u.U. das ψ-Wert-Konzept insofern fragwürdig, als ψ zu einer Funktion der Temperaturen Ti, Te und Tp (unbeheizter Pufferraum) wird. Der große Vorteil des Arbeitens mit Größen, die von den Randbedingungen (d. h. den Lufttemperaturen) unabhängig sind, geht hier verloren!
Als Ergebnis dieser Untersuchung stellt sich heraus, dass das indirekte Verfahren („Psi-Wert-Konzept“) dann und nur dann auf einen 3-Raum-Fall in sinnvoller Art angewendet werden kann, wenn:
Siehe auch: Theoretische Grundlagen
Im allgemeinen Fall von 3 Räumen mit beliebig vorgebbaren Temperaturen wird u.U. das ψ-Wert-Konzept insofern fragwürdig, als ψ zu einer Funktion der Temperaturen Ti, Te und Tp (unbeheizter Pufferraum) wird. Der große Vorteil des Arbeitens mit Größen, die von den Randbedingungen (d. h. den Lufttemperaturen) unabhängig sind, geht hier verloren!
Als Ergebnis dieser Untersuchung stellt sich heraus, dass das indirekte Verfahren („Psi-Wert-Konzept“) dann und nur dann auf einen 3-Raum-Fall in sinnvoller Art angewendet werden kann, wenn:
- einer der drei Räume unbeheizt ist und
- die Innenwärmen in diesem unbeheizten Raum entweder vernachlässigt oder mit den Lüftungswärmeverlusten gleich gesetzt werden können.
Siehe auch: Theoretische Grundlagen
Monday, 31 August 2009
Psi-Value Calculation with AnTherm
As soon as simulation results of a two dimension calculation are available or created in AnTherm the Psi-Value Calculator will pick the value of the coupling coefficient between the two selected spaces automatically.
AnTherm provides the matrix of thermal coupling coefficients resulting from stationary simulation of respective modelled construction. AnTherm shows U-Values for all layered constructs at adiabatic cut-off planes of the modelled component.
The Psi-Value Determination Form is used for automatic calculation of the linear thermal transmittance Psi of the (linear) thermal heat bridge (correction factors Psi (Ψ, LΨ, ) for the currently analysed two dimensional (2D) building component according to the EN ISO 10211 (or EN ISO 10077).
Remark: Psi-Value Determination Form will show disabled if neither automatic nor partly automatic determination is feasible for the particular model.
AnTherm provides the matrix of thermal coupling coefficients resulting from stationary simulation of respective modelled construction. AnTherm shows U-Values for all layered constructs at adiabatic cut-off planes of the modelled component.
The Psi-Value Determination Form is used for automatic calculation of the linear thermal transmittance Psi of the (linear) thermal heat bridge (correction factors Psi (Ψ, LΨ, ) for the currently analysed two dimensional (2D) building component according to the EN ISO 10211 (or EN ISO 10077).
Remark: Psi-Value Determination Form will show disabled if neither automatic nor partly automatic determination is feasible for the particular model.
Psi-Wert Berechnung mit AnTherm
Sobald ein Ergebnis einer zweidimensionalen Simulationsberechung im AnTherm vorliegt bzw. erstellt wird übernimmt der Psi-Wert Rechner den Wert des Leitwertes zwischen den ausgewählten Räumen aus der Lösung automatisch.
Das AnTherm liefert die Matrix der thermischen Leitwerte aus einer stationären Simulation der entsprechend modellierten Beuteilkonstruktion. AnTherm stellt U-Werte aller Schichtaufbauten an den adiabatischen Grenzen des modellierten Bauteils zur Verfügung.
Das Psi-Wert Bestimmung Formular dient zur automatischen Berechnung des Wärmebrücken - "Korrekturfaktors" Psi (Ψ, LΨ, linearer Leitwertzuschlag, linearer Wärmebrückenverlustkoeffizient, Wärmebrückenzuschlag für lineare Wärmebrücken, WBV, Korrekturkoeffizient) aus einer zweidimensionalen Wärmebrückenberechnung entsprechend der EN ISO 10211 (bzw. EN ISO 10077).
Anmerkung: Psi-Wert Bestimmungsformular wird als inaktiv angezeigt wenn weder automatische noch eine teilautomatische Bestimmung für das aktuelle Bauteilmodell möglich ist.
Das AnTherm liefert die Matrix der thermischen Leitwerte aus einer stationären Simulation der entsprechend modellierten Beuteilkonstruktion. AnTherm stellt U-Werte aller Schichtaufbauten an den adiabatischen Grenzen des modellierten Bauteils zur Verfügung.
Das Psi-Wert Bestimmung Formular dient zur automatischen Berechnung des Wärmebrücken - "Korrekturfaktors" Psi (Ψ, LΨ, linearer Leitwertzuschlag, linearer Wärmebrückenverlustkoeffizient, Wärmebrückenzuschlag für lineare Wärmebrücken, WBV, Korrekturkoeffizient) aus einer zweidimensionalen Wärmebrückenberechnung entsprechend der EN ISO 10211 (bzw. EN ISO 10077).
Anmerkung: Psi-Wert Bestimmungsformular wird als inaktiv angezeigt wenn weder automatische noch eine teilautomatische Bestimmung für das aktuelle Bauteilmodell möglich ist.
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