Simulation der thermischen Eigenschaften von Ziegelmauerwerk und Wandelementen
Sabo S.A. gilt als einer der Wegbereiter der Ziegelindustrie und kann auf eine 35-jährige Erfolgsgeschichte als Lieferant schlüsselfertiger Lösungen für diese Branche zurückblicken. Diesem verpflichtend, bietet Sabo S.A., in Zusammenarbeit mit der Nationalen Technischen Universität Athen, Ziegelherstellern die Möglichkeit an, die thermischen Eigenschaften von allen Arten von Baustoffprofilen oder Mauerwerk vorab zu berechnen, bevor diese unter realen Baubedingungen getestet werden.
Einleitung
In den letzten Jahren ist die Energieberatung in der Baubranche immer wichtiger geworden. Gesetzliche Vorschriften und Anforderungen an die Effizienz von neuen Gebäuden machen nachhaltige Produkte von hoher Qualität erforderlich. Konstrukteure suchen deshalb nach Mauermaterialien mit einer sehr guten Wärmedämmung. Tonziegel sind für die meisten Bauprojekte ein optimaler Wandbaustoff. Im Zuge der aktuellen Nachfrage bietet das Maschinenbauunternehmen Sabo S.A., das auch schlüsselfertige Lösungen anbietet, zusammen mit der Nationalen Technischen Universität Athen (NTUA) Ziegelherstellern Unterstützung und Lösungsvorschläge zur Verbesserung ihrer Mauerblöcke an.
Die thermische Leistungsfähigkeit wird dabei auf Grundlage computerbasierter Berechnungen mithilfe der Finite-Elemente-Methode (FEA) durch die NTUA sowie durch die Berechnung des U-Wertes der Wand nach EU-Normen ermittelt.
Methode
Die thermische Leistungsfähigkeit von Tonziegeln kann direkt mithilfe der numerischen Strömungssimulation (Computational Fluid Dynamics – CFD) oder unter Anwendung eines vereinfachten Verfahrens auf der Basis der Normen EN 1745, EN ISO 10211:2007 und EN ISO 6946 in einem Modell dargestellt werden. Bei der CFD werden die zugrundeliegenden partiellen Differenzialgleichungen diskretisiert (in eine algebraische Form umgewandelt), damit man sie mit direkten oder iterativen linearen Lösern lösen kann.
Modell für die Eigenschaften von Tonziegeln
Beim zweiten Berechnungsansatz, der eine vereinfachte Methode auf der Basis der geltenden Normen darstellt, besteht die Hauptschwierigkeit darin, die effektiven Eigenschaften der Lufthohlräume zu berechnen, insbesondere dann, wenn diese nicht rechteckig sind. In diesem Fall kann die äquivalente Wärmeleitfähigkeit nach der Übertragung der nicht rechteckigen Hohlräume in rechteckige aus dem konvektiven Wärmeübergangskoeffizienten (ha) und dem Strahlungswärmeübergangskoeffizienten (hr) berechnet werden. »Tabelle 1 zeigt die Eigenschaften von Ton und Luft als homogene flüssige Kontinua.
Leistungsfähigkeit von Mauerwerk
Die Wärmedurchgängigkeit von Mauerwerk kann direkt vom thermischen Verhalten der Tonziegel abgeleitet werden. Alle für eine gemauerte Wand verwendeten Komponenten (Mörtelfugen zwischen den Materialien, Putz auf den inneren und äußeren Wandflächen) werden in dem Modell berücksichtigt, dessen Formel unter Verwendung einer vereinfachten Methode auf Grundlage der Normen EN 1745 und EN ISO 10211:2007 wie folgt lautet:
wobei Umas,act für die Wärmedurchgängigkeit von Mauerwerk aus Elementen mit der Höhe hunit in (W m-2 K-1), hunit,act für die tatsächliche Höhe des Elements in mm und hmor,act für die tatsächliche Höhe der Mörtelfuge in mm steht. hact entspricht hunit,act plus hmor,act in mm (siehe »5).
Sabo S.A. bietet in Zusammenarbeit mit der Nationalen Technischen Universität Athen an, die thermischen Eigenschaften von Baustoffprofilen oder Mauerwerk vorab zu berechnen, bevor diese unter realen Baubedingungen getestet werden.
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