Diese kurze Tour durch WUFI führt Ihnen ein Rechenbeispiel vor und vergleicht die Ergebnisse mit dem Experiment.

Freilandversuch und Simulation

Im Institutsteil Holzkirchen des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik werden Labor- und Freilandversuche zur Bestimmung des thermischen und hygrischen Verhaltens von Baustoffen und Bauteilen durchgeführt. Solche Untersuchungen sind oft langwierig und kostenaufwendig und können deshalb nur in einer begrenzten Zahl von Varianten durchgeführt werden. Mit einem geeigneten Rechenverfahren läßt sich ein Teil der experimentellen Untersuchungen einsparen. Sobald das Verfahren am Experiment validiert und abgeglichen ist, kann es zur Untersuchung weiterer Varianten benutzt werden.

Experiment

Auf die Westseite eines Versuchshauses mit Außenwänden aus Kalksandstein-Mauerwerk (Anfangsfeuchte: 10 Vol.-%) wurden Wärmedämmverbundsysteme mit Polystyrol- (EPS) bzw. Mineralwolle-Dämmplatten aufgebracht. Durch gravimetrische Feuchtegehaltsbestimmung an entnommenen Proben konnte das Austrocknen des Mauerwerks über drei Jahre verfolgt werden.

Simulation des Experiments durch eine WUFI-Rechnung

Objektaufbau und numerisches Gitter Die einzelnen Schichten des Bauteils werden mit ihren Dicken in eine Tabelle eingetragen. Über das ganze Bauteil wird ein numerisches Gitter gelegt, dessen Feinheit an die örtlich zu erwartenden Temperatur- und Feuchteschwankungen anzupassen ist. Zur manuellen Gittererstellung wird die gewünschte Anzahl der Gitterelemente pro Schicht eingegeben sowie ein Expansionsfaktor, welcher das Verhältnis der Größen aufeinanderfolgender Gitterelemente beschreibt. Steile Temperatur- oder Feuchtegradienten wird man vor allem an den Schichtgrenzen erwarten. Durch Zerlegen einer Schicht in zwei Teilschichten läßt sich erreichen, daß das Gitter innerhalb einer Schicht erst expandiert und dann wieder kontrahiert. WUFI erstellt auf Wunsch auch ein in drei Feinheitsstufen wählbares automatisches Gitter, das für die meisten Anwendungsfälle völlig ausreichend ist.

Materialkenndaten Die hygrothermischen Materialkenndaten jeder Schicht können aus der WUFI-Datenbank übernommen oder individuell eingegeben werden. WUFI benötigt als Mindestangaben die Rohdichte, die Porosität, die spezifische Wärmekapazität, die Wärmeleitfähigkeit (trocken) und die Diffusionswiderstandszahl (trocken). Je nach Gegenstand und Zweck der Rechnung können zusätzliche Daten eingegeben werden: die Feuchtespeicherfunktion, die Flüssigtransportkoeffizienten für Saugen und Weiterverteilen, sowie die feuchteabhängige Wärmeleitfähigkeit oder die feuchteabhängige Diffusionswiderstandzahl. WUFI kann die Feuchtespeicherfunktion aus der Ausgleichsfeuchte bei 80% r.F. und der freien Sättigung ableiten. Für eine Abschätzung der Flüssigtransportkoeffizienten genügt die Kenntnis des Wasseraufnahmekoeffizienten (w-Wert). In diesem Beispiel wurden die Kenndaten der WUFI-Materialdatenbank entnommen.

Klimadaten Als Randbedingungen, die auf das Bauteil einwirken, berücksichtigt WUFI die Temperatur und relative Feuchte der Innen- und Außenluft und den Strahlungseintrag sowie die Regenlast in Abhängigkeit von Neigung und Orientierung des Bauteils. Diese Angaben können aus gemessenen Wetterdaten oder aus Testreferenzjahren abgeleitet werden. Im vorliegenden Fall wurden für das Außenklima in Holzkirchen gemessene Wetterdaten verwendet und das Innenklima näherungsweise durch Sinuskurven mit jährlicher Periode beschrieben. Die Zeitschrittweiten für die Klimadaten und die Rechnung sind beliebig; für die meisten Anwendungsfälle empfehlen sich Stundenwerte.

Seite erstellt: 21 Dez 1999; letzte Änderung: 30 Apr 2010