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Simulationen Berechnungen

Wir führen nachfolgende Berechnungen durch:

  • Hygrothermische Bauteilsimulation (1D,2D)
  • Dynamische Gebäudesimulation (Mehrzonenmodell)
  • Berechnungen zum Schimmelpilzwachstumsrisiko 
  • Berechnungen zu Wärmebrücken und Temperaturverläufen in Bauteilen (2D, 3D) 
  • Berechnungen zu Befestigungen, Bauteilen und Tragwerken (statische Berechnungen, Festigkeitsnachweise, Rissbreitenbeschränkungen)

 

Berechnungen zum Feuchtetransport

Die beiden nachstehenden Formeln nur zur Berechnung von relativen Feuchteverhältnissen sollen die Komplexität von bauphysikalischen Fragestellungen illustrieren mit denen wir uns befassen.

Zuerst eine Formel für die Berechnung des Ganges der Zeitverschiebung zwischen Raumluftfeuchte und Oberflächenfeuchte auf dem Bauteil in Sekunden. Dabei ist die die Zeitverschiebung eine Funktion von der Hygroskopizität und dem Wasserdampfwiderstandskoeffizienten.

 

Nachstehend der mathematisch ausgedrückte Zusammenhang für den Gasaustausch nur von Innenluftfeuchte und Außenluftfeuchte. Das Ergebnis dieser Formel als Zeitverschiebung in Sekunden:

 

Solche mathematischen Gleichungen bilden die Grundlage für  die Beantwortung von Fragestellungen zu beispielsweise des Einflusses vom Kapillarwassertransport auf die innere Kondensatbildung oder dem  gekoppelter Wasserdampf Kapillarwassertransport in einer mehrschichtigen Umfassungskonstruktionen, der Ermittlung von Feuchtestromdichten und des Feuchtegleichgewichtes. Oder aber der Berechnung von überhygroskopischen Feuchtewerten, der Breiten von Kondensationszonen und der Tauwassermengen im stationären Zustand,  etc..

 

Hygrothermische Bauteilsimulation

Ein Großteil der Bauschäden ist auf Feuchteschäden zurückzuführen. Und wegen zunehmender Anstrengungen bei Gebäuden Energie "einsparen" zu wollen, sind die Herausforderungen an den Feuchteschutz gewachsen.

Feuchteprobleme bei Baukonstruktionen können sein:

  • Tauwasser infolge konvektiv in die Baukonstruktion einströmender Raumluft im Winter
  • Tauwasserbeanspruchung von außen augrund von nächtlicher Abkühlung der Fassade oder durch Umkehrdiffusion bei Sonneneinstrahlung
  • Feuchtebeanspruchung durch Sorptionsfeuchten
  • Feuchtebeanspruchung durch Baufeuchten
  • Schlagregenbeanspruchung
  • aufsteigende Feuchte
  • Leckagen

Folgen von Feuchteeinflüsse können sein:

  • Erhöhung des Heizenergieverbrauchs
  • Schäden durch Frost-Tau-Wechsel-Beansspruchung
  • Schäden durch Salzkristallisation
  • Schäden durch chemische Reaktionen (Korrosionen)
  • Schäden durch mikrobiologisches Wachstum
  • fortschreitende Alterung durch Feuchtewechsel und Temperaturwechselbeanspruchung
  • Entfestigung von Baustoffen durch Feuchtewechsel und Temperaturwechselbeanspruchung

Anhand instationären hygrothermischer Berechnungen und der Kenntnis von instationären Wärme- und Feuchtetransportmechanismen sind wir in der Lage nicht nur Baukonstruktionen im Zuge des Designs ein- und zweidimensional bauphysikalisch zu beurteilen, sondern auch Schadensbilder im Nachhinein zu bewerten oder individuelle Sanierungskonzepte für die Bauteiltrockenlegung zu entwickeln.

Zur Illustration nachfolgendes  kleines Beispiel anhand einer durchfeuchteten Dachkonstruktion zeigt die instationären Berechnungen einer Variantenuntersuchungen (Auszüge) anhand örtlicher Klimadaten. Es lassen sich Austrocknungsverlauf und Durchfeuchtungs- und Auffeuchtungsprozesse darstellen und Schadensmechanismen (hier nicht dargestellt) voneinander abgrenzen. 

 

Zum Schadensbild zugehöriges Messfeld.  In dem Messfeld wurden Mineralwolledämmplatten identischer Zusammensetzungen verbaut.
Ergebnisse der tiefendifferenzierten Feuchtemessung - Durchfeuchtungsgrad (DFG)

Berechnungsergebnisse - Bauteilquerschnitt  - Soll-Zustand
Berechnungsergebnisse - Bauteilquerschnitt - Ist-Zustand - Leckage

Dachkonstruktion - Isopleten der Feuchte- Soll-Zustand
Dachkonstruktion - Isopleten der Feuchte - Ist-Zustand

Dachkonstruktion - Gesamtwassergehalt - Soll-Zustand
Dachkonstruktion - Gesamtwassergehalt - Ist-Zustand

Dynamische Gebäudesimulation

Komplexere Berechnungen (Multi-Zonen-Modell) dienen beispielsweise der Bewertung von Sanierungsmaßnahmen und deren Einfluss auf die Hygiene. So können mit solchen Berechnungen untersucht werden, wie nur der Fensteraustausch oder eine Sanierung in Kombination von Fensteraustausch und Applikation eines WDVS sich auf die hygienischen Verhältnisse im Gebäude auswirken. Ob diese sich verbessern, oder verschlechtern?

  • realitätsnahe energetisches Gebäudeverhalten
  • Auswirkung von Wärme und Feuchte im Gebäude
  • Berechnungen von Wärme- und Feuchtebilanzen
  • Einflüsse verschiedener Lüftungsarten
  • Nachweis des sommerlichen Wärmeschutzes
  • Nachweis des Feuchteschutzes