129 www.architektur-online.com edv Bauteile aus unterschiedlichen Richtungen aufeinander – etwa zwei Wände und eine Decke wie bei einer Raumecke – entstehen dreidimensionale Wärmebrücken. Mit Wärmebrücken-Analysen Bauteile optimieren Spezielle Software ermöglicht detaillierte Wärmebrücken-Analysen schon während der Planung. Sie dient der Berechnung von Wärmedurchgangskoeffizienten, Temperaturverteilungen, Wärmeströmen etc. in Baukonstruktionen beliebiger Form und Materialzusammensetzung. Zusätzlich ermitteln einige Programme die Verteilung der Grenzfeuchtigkeit für alle Bauteiloberflächen sowie des Wasserdampfdruckes im Bauteilinneren. Teilweise eignen sich die Programme auch für Untersuchungen des dynamischen Verhaltens von Bauwerken unter periodischen Randbedingungen (Klima, Gebäudenutzung etc.). Konkret berechnet werden Wärmedurchgangskoeffizienten für detaillierte Nachweise im Rahmen der EnEV oder Oberflächentemperaturfaktoren für Feuchteanalysen. Auch punktbezogene Wärmedurchgangskoeffizienten für die Betrachtung punktueller Wärmebrücken, etwa bei Wärmedämmplatten-Befestigungen, sowie Temperaturen, Isothermen und Wärmeströme werden berechnet. Schnittstellen ermöglichen etwa den Import von U-Werten (Wärmedurchgangskoeffizient) bereits erfasster Schichtaufbauten mit Dicken und bauphysikalischen Kennwerten der Baustoffe oder den Export von Berechnungsergebnissen. Gegenüber der konventionellen Berechnung mit Taschenrechner, Katalogen, Tabellen und Formularen bieten Wärmebrücken-Berechnungsprogramme Vorteile: Datenbanken erübrigen die Tabellenrecherche, Rechenalgorithmen machen manuelle Berechnungen überflüssig, Automatismen beschleunigen Abläufe, Vorgabewerte vereinfachen die Eingabe, Plausibilitätsprüfungen minimieren Fehlerquellen. Änderungen eines Wandaufbaus, des Materials oder der Dämmstoffdicke erfordern keine komplette manuelle Neuberechnung, sodass Material- oder Wärmedämmalternativen schnell überprüft werden können. Wärmebrücken-Analyse Schritt für Schritt Die rechnergestützte Wärmebrückenanalyse setzt mehrere Arbeitsschritte voraus: Zunächst müssen das Gebäude, respektive die Pläne begutachtet und alle potenziellen Wärmebrücken inklusive deren Längen erfasst werden. Liegen digitale Pläne vor, sollte das jeweilige Wärmebrücken-Detail zunächst für den DXF-/DWG-Export im CAD-Programm vorbereitet werden: Unnötige Zeichnungselemente sollten entfernt, nicht relevante Folien ausgeschaltet werden etc. Anschließend kann das DXF/ DWG-Detail importiert werden. Gegebenenfalls müssen danach Linien und Flächen durch „Nachzeichnen“ neu definiert werden, wenn das Programm sie nicht automatisch erkennt. Einige ermöglichen alternativ eine Übernahme und individuelle Anpassung von Anschlussdetails aus einem Wärmebrückenkatalog. Etwas aufwendiger ist die Neueingabe des Wärmebrückendetails über den integrierten 2D-/3D-Editor. Dabei werden die Details zweidimensional gezeichnet bzw. dreidimensional konstruiert. Anschließend können den Flächen Materialien aus der Materialdatenbank zugewiesen und alle Randbedingungen definiert werden. Das für die Berechnung erforderliche FEM/FDMNetz (s.u.) wird danach in der Regel automatisch erstellt und gegebenenfalls optimiert. Jetzt können die Wärmebrücken berechnet, Temperaturen und Wärmeströme angezeigt und Isothermen dargestellt werden. Ob die jeweiligen Ergebnisse realistisch sind, sollte man in jedem Fall überschlägig prüfen, denn Fehleingaben, aber auch Berechnungsfehler, können zu falschen Ergebnissen führen. Für die Berichterstellung stehen Reportvorlagen zur Verfügung, die mit einem individuellen Layout inklusive Firmenlogo versehen werden können. Exportfunktionen ermöglichen die Einbindung der Ergebnisse in EnEV-Programme. Unterschiedliche Berechnungsverfahren Wärmebrücken-Software nutzt zwei Berechnungsverfahren zur Analyse der Wärmeleitung innerhalb von Bauteilen: die Finite Differenzen-Methode (FDM) und die Finite-Elemente-Methode (FEM). Bei beiden Verfahren wird die zu untersuchende Struktur durch ein imaginäres Netz rechteckiger, respektive dreieckiger Flächen – „Finite Elemente“ genannt – unterteilt. Dadurch lässt sich deren Strukturverhalten besser beschreiben und berechnen, als das komplexer Formen. Während FDM-Netze einfacher zu handhaben und zu programmieren sind, haben FEM-Netze den Vorteil, beliebige Formen exakter abbilden und berechnen zu können – etwa schräg verlaufende, runde oder frei geformte Bauteile. Auch die vom Programm vorgegebene maximale Anzahl der Netzknoten spielt im Hinblick auf die Komplexität und den Detaillierungsgrad der zu berechnenden Strukturen sowie die Präzision der Ergebnisse eine wichtige Rolle. Prinzipiell gilt: je größer die Netzknoten Anzahl, desto besser (aber desto aufwendiger die Berechnung). Wärmebrücken-Software hilft, energetische Schwachstellen an der Gebäudehülle schon bei der Planung zu erkennen und zu minimieren. ©BKI Präzise Berechnungen mit hoher Auflösung geben Sicherheit im Detail ©Infomind
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