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Während die rechnerische Erfassung der Wärme- und Feuchteverhältnisse
in Bauteilen bisher im Wesentlichen auf stark vereinfachte Bewertungsmethoden wie z.B.
das Glaser-Verfahren beschränkt war, existieren mittlerweile Computerprogramme,
die eine realistische und detaillierte Simulation des hygrothermischen Verhaltens von
Bauteilen unter natürlichen Randbedingungen erlauben. Mit diesen erweiterten
Möglichkeiten sind allerdings auch die Ansprüche an den Anwender gestiegen,
der sich jetzt nicht mehr an ein vorgegebenes Rechenschema mit explizit tabellierten
Eingabedaten halten kann, sondern unter den zahlreichen angebotenen Möglichkeiten
in eigener Verantwortung die für seine Problemstellung angemessene auswählen
muß.
Neben Fragen zur Wahl eines geeigneten Rechenmodells und sinnvoller Eingabedaten
stellt sich beispielsweise in der Praxis das Problem, daß in der Regel keine
vollständigen Sätze präziser Eingabedaten vorliegen. Oft hat man es
mit einer gewissen Bandbreite für die Daten zu tun, weil nur ungenau bestimmte
Daten vorliegen oder Wertebereiche für fehlende Daten geschätzt werden
müssen, oder weil ein Ensemble von Objekten untersucht werden soll, deren
Kenndaten eine gewisse Bandbreite überstreichen. Da solche und ähnliche
Fragestellungen für den Praktiker bisher meist ungewohnt sind, soll das vorliegende
WTA-Merkblatt sein Problembewußtsein schärfen und konkrete Hinweise für
das erfolgreiche Vorgehen bei hygrothermischen Simulationsrechnungen bieten.
Until recent years, calculative assessments of thermal and hygric processes in building
components could only be done by means of heavily simplified calculation methods. Meanwhile
computer programs have been developed which allow realistic and detailed simulation of
the hygrothermal behaviour of building components under natural conditions. These new
tools, however, make greater demands on the user who can no longer employ a strictly
prescribed simple calculation scheme with explicitly tabulated input data. Now he must
instead take the responsibility for choosing between a large number of alternatives.
For example, besides questions concerning the choice of a suitable calculation model
and of proper input data he often faces the problem in practice that no complete set
of precise data is available. He has to deal with certain ranges of data if only
imprecisely determined data are available or only a range of possible values can be
estimated for missing data, or if a set of objects has to be investigated whose
ensemble of data covers an entire range. Since the practitioner is generally not
used to these and similar questions, the present guide points out aspects that
need special attention and gives general assistance for successful hygrothermal
simulations.
Récemment encore, l'évaluation par calcul de processus thermiques et
hygriques dans des éléments de construction ne se faisait qu'avec
des méthodes de calcul fortement simplifiées. Entre-temps, des
programmes d'ordinateur ont été développés qui permettent
des simulations réalistes et détaillées du comportement
hygrothermique d'éléments de construction exposés à
des conditions naturelles. Néanmoins, ces nouveaux instruments sont plus
exigeants vis-à-vis de l'utilisateur, qui n'a plus la possibilité
de recourir à un simple mode de calcul prescrit offrant une liste explicite
des données d'entrée. Dorénavant il devra prendre la
responsabilité de choisir parmi de nombreuses alternatives.
Par exemple, en plus des questions concernant le choix d'un mode de calcul approprié
et des données d'entrée qui conviennent, il devra souvent faire
face au fait qu'en pratique il y aura rarement des séries de données
complètes. Souvent les données sont restreintes à certains
domaines, dans le cas où elles ont été déterminées
de façon imprécise ou bien l'ordre de grandeur de valeurs manquantes
a dû être estimé ou encore qu'une série d'objets ont
été analysés dont l'ensemble couvre tout un domaine. Comme
de telles questions sont souvent encore inhabituelles pour le praticien, la
présente recommandation WTA servira à relever les questions qui
nécessitent une attention particulière et offrira une assistance
générale pour des simulations hygrothermiques réussies.
Erhöhte Feuchte in Bauteilen kann hygienische Mängel, Schäden und
Heizenergieverluste verursachen. Mit den bisher genormten Berechnungsmethoden ist
es jedoch nicht möglich, das instationäre Temperatur- und Feuchteverhalten
von mehrschichtigen Bauteilen realitätsnah zu erfassen. Dieses Merkblatt dient
dazu, diese Lücke zu schließen, indem es die Voraussetzungen für
geeignete Simulationsverfahren spezifiziert und Empfehlungen für deren praktische
Anwendung gibt. Dazu werden die zugrunde liegenden mathematischen Modelle und die
notwendigen Materialparameter aufgezeigt. Außerdem werden Hinweise zur Wahl
der klimatischen Randbedingungen, zur Überprüfung der Rechengenauigkeit
und zur Ergebnisdokumentation gegeben.
Die beschriebenen Simulationsverfahren berücksichtigen im Gegensatz zu
den stationären Normberechnungen nach Glaser die Wärme- und
Feuchtespeicherung von Baustoffen sowie Latentwärmeeffekte durch Verdunstung
und Kondensation und das parallele Auftreten von Dampfdiffusion und
Flüssigtransport. Als klimatische Randbedingungen sind neben Temperatur
und relativer Feuchte auch Strahlungs- und Niederschlagseinflüsse erfassbar.
Die hygrothermischen Materialkennwerte werden in der Regel aus den Datenbanken
der Simulationsprogramme entnommen. Sie können jedoch auch durch entsprechende
Laborversuche ermittelt oder mit Hilfe von Approximationsverfahren aus
Standardstoffkennwerten bestimmt werden.
Elevated moisture in building components can result in hygienic problems, damage
and energy losses. The standard calculation methods fail to produce realistic data
for the transient heat and moisture behaviour of multi-layer building assemblies.
This guideline serves to fill the gap by providing specifications for numerical
simulation methods and practice recommendations for their application. The
fundamentals of the models and the material parameters are summarised. Furthermore,
the choice of climatic boundary conditions, the accuracy check procedure and the
documentation of input and output data is described.
Contrary to the standardised steady-state Glaser method, the numerical simulation
includes the heat and moisture storage of building materials as well as latent heat
effects by condensation or evaporation and the parallel occurrence of vapour diffusion
and liquid transport. The climatic boundary conditions are temperature, relative
humidity, radiation and precipitation. The hygrothermal material parameters are
generally taken from the database provided by the distributor of the simulation
program. They may also be determined by sophisticated laboratory tests or
approximated from standard material data.
La présence d'un taux d'humidité élevé dans un
élément de construction peut générer des problèmes
d'hygiène, des dommages ainsi que des pertes d'énergie de chauffage.
Cependant, à ce jour, les méthodes de calcul normalisées ne
permettent pas de décrire de façon réaliste le comportement
transitoire de la température et de l'humidité au sein d'une structure
à plusieurs couches. La présente notice souhaite combler cette lacune
en spécifiant les conditions requises afin de réaliser des simulations
numériques convenables et en fournissant des conseils à propos de leur
application pratique. Pour ce faire, elle énumère les modèles
mathématiques de base et les principaux paramètres des matériaux.
Elle indique également les manières de choisir les conditions aux
limites d'ordre climatique, de contrôler l'exactitude des calculs et de
documenter les résultats.
Contrairement aux calculs normalisés stationaires selon Glaser, les
procédés de simulation précédemment décrits
tiennent compte de la capacité d'accumulation de chaleur et d'humidité
des matériaux, ainsi que des effets de chaleur latente tels que la condensation,
la diffusion de vapeur ou le transport de liquide. Les conditions aux limites
considérées sont bien entendu la température et l'humidité
relative, mais aussi le rayonnement et la pluviométrie. Les caractéristiques
hygrothermiques des matériaux sont, en général, tirées
des bases de données fournies par les distributeurs de programmes de simulation.
Elles pourraient également être déterminées par des essais
en laboratoire ou à l'aide d'approximations à partir de valeurs standards.
Die Verfügbarkeit leistungsstarker Rechner führt zu einer zunehmenden Anwendung numerischer
Methoden zur realistischen Simulation des instationären hygrothermischen Verhaltens von Baukonstruktionen.
Aufgrund ihrer Realitätsnähe eignen sich derartige Verfahren zur Schadensdiagnose
oder zur Beurteilung von Sanierungsverfahren. Allerdings bleibt bei all diesen Berechnungsverfahren
die Interpretation der Ergebnisse die wichtigste Aufgabe des sachkundigen Anwenders. In Bezug auf
die Beurteilung der Gefahr eines Schimmelpilzbefalls ist deshalb ein Prognosemodell entwickelt
worden, das mit Hilfe dieser Berechnungsergebnisse oder auch vor Ort ermittelter Messverläufe das
Risiko von Schimmelpilzwachstum besser abschätzbar macht.
Dieses Prognosemodell ersetzt in keinem Fall den erforderlichen Sachverstand, und die erhaltenen
Ergebnisse bedürfen immer der Überprüfung durch einen fachkundigen Anwender. Es kann, eventuell
in Verbindung mit weiteren Berechnungsprogrammen, für ganz unterschiedliche Fragestellungen
eingesetzt werden. Das Prognoseverfahren ist nur für die Beurteilung von Schimmelpilzwachstum
in Innenräumen ausgelegt. Andere mikrobielle Organismen, wie Bakterien (z.B. Actinomyceten)
oder holzzerstörende Pilze können damit nicht beurteilt werden. Diese Mikroorganismen treten
aber meistens in Kombination mit Schimmelpilzen auf.
The availability of powerful computers increasingly encourages the application of numerical methods
for realistic simulations of the transient hygrothermal behaviour of building constructions. Providing
results close to reality, these methods qualify for damage diagnosis or for the assessment of rehabilitation
measures. However, all of these computational methods still require a competent user for interpreting
and assessing the numerical results. To assist in estimating the risk of mould growth, a
prognostic model has been developed which helps to evaluate the mould risk, based on the results
of hygrothermal calculations or in-situ measurements.
This prognosis model can not replace relevant expert knowledge, and the results provided by the
model must always be reviewed by a competent user. The model may be used for many different
problems, possibly in combination with different simulation programs. The prognosis method has
been designed for assessing the indoors mould only. It cannot be used for other microbial organisms
such as bacteria (e.g. Actinomycetes) or wood destroying fungi. However, these microorganisms
usually occur together with mould.
L’existence d´ordinateurs performants conduit à une application croissante de méthodes numériques
dans la simulation du comportement hygrothermique et dynamique des bâtiments. Suite aux résultats
quasi réalistes que fournissent ses méthodes, elles sont utilisées pour diagnostiquer des dégâts ou
pour évaleur les méthodes d'assainissements. Toutefois pour toutes ses méthodes de calcul, il reste
pour l’utilisateur la tâche difficile d´interpréter les résultats obtenus. Dans le but d’évaluer le danger
d’une infestation de moisissure, un modèle de prévision a été développé. Ce modèle permet grâce
aux résultats de calcul obtenus ou aux courbes mesurés sur place de mieux estimer le risque d’une
éventuelle croissance de moisissure.
Ce modèle de prévision ne remplace aucunement la nécessité de l’expertise. Les résultats obtenus
doivent toujours être vérifiés par un utilisateur qualifié. Ce modèle peut être utilisé éventuellement en
relation avec d’autres programmes de calcul pour des questions tout à fait différentes. La procédure
de prévision n’est implémentée que pour l’évaluation de la croissance de moisissure á l’intérieur.
D’autres organismes microbiens, comme les bactéries (p.ex. actinomycètes) ou les champignons qui
détruisent le bois ne peuvent être évalués. Ces micro-organismes apparaissent toutefois principalement
en combinaison avec de la moisissure.
