Wärmebrücken & Dampfdiffusionsbrücken Programm AnTherm Version 6.115 - 8.133 

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Leitwert Lambda Äquivalent Rechner (Lambda-EQ Werkzeug)

DRAFT DOCUMENTATION

Zielsetzung:

Mit dem Lambda Äquivalent Rechner (Lambda-EQ Werkzeug) wird für ein Bauteil mit einem vereinfachten Ersatzmodell einer thermischen Trennung bestehend aus einem Baustoff welches Wärmeleitfähigkeit berechnet (äquivalentes Lambda des vereinfachten Modells), und zwar so, dass der thermische Leitwert des vereinfachten Modells gleich mit dem Leitwert des Detailmodells sein muss.

Gegebenenfalls ist das Detailmodell als 3D Konstruktion vorhanden, das vereinfachte Modell gegebenenfalls nur 2D. In solchem Fall ist L3D/dZ = L2D zu nehmen.

Durch Variation der Baustoffeigenschaft ist im Zweiraumfall für einen eingebbaren oder errechneten thermischen Leitwert (Zielwert) das Lambda-eq eines Baustoffes iterativ zu Berechnen.
  Detailmodel (Isokorb K50CV35h200)   Äquivalentmodel (Dämmblock)  
  ==>  
  ==>  
  L3D detail = L3D simple ( λeq )  

Der Zielleitwert kann wie folgt festgelegt werden:

Zu berechnen ist die Wärmeleitfähigkeit SimplifiedLambda eines Baustoffes SimplifiedMaterialNameToVaryLambda eines vereinfachten Modells.
Der daraus resultierende Leitwert SimplifiedLeitwert des vereinfachten Modells soll sich nur geringfügig vom Zielleitwert unterscheiden. Die Angabe erfolgt mit dem auf den Betrag des Leitwertes bezogenen relativen Abweichung SimplifiedLeitwertIterationMaxRelativeDelta.

Das vereinfachte Model kann wie folgt angegeben werden:

Der iterative Vorgang endet wenn:

Beim Aufruf des Lambda-EQ Werkzeuges aus dem Menü muss zunächst das aktuelle Projekt gespeichert werden.

Beim Beenden des Werkzeuges wird das Projekt wiederhergestellt (von der Datei eingelesen). Die im Werkzeug getroffenen Einstellungen und Ergebnisse werden in dem Projekt automatisch festgehalten (erneute automatische Speicherung).

Reset Zurücksetzten der Steuerparameter auf deren Defaultwerte
Undo Zurücksetzten der Steuerparameter auf die Werte beim Öffnen des Dialogs
Cancel Abbruch der Funktion
Start Starten der Berechnung
Done/Save Speichern der Einstellungen und Ergebnisse im aktuellen Projekt

Die Einstellungen

Target Data:
ProjectDetailName (optional) Name des Projektes des Detailmodels für die Berechnung des Leitwertes DetailLeitwert.
Wenn leer dann wird auf das aktuell sich in Bearbeitung befindliche Projekt zurückgegriffen.
Vorgabe: leer
DetailLeitwert (optional) Der thermische Leitwert eines Detailmodels (und die Zielgröße, welche mit dem Leitwert SimplifiedLeitwert des vereinfachten Modells angenähert werden soll).
Wenn leer bzw. 0 wird es für das Detailmodel (ProjectDetailName oder aktuelles Projekt) berechnet.
Wenn nicht leer wird es mit dem Leitwert des Detailmodels (ProjectDetailName oder aktuelles Projekt) verglichen oder berechnet.
Vorgabe: 0
ProjectSimplifiedName (optional) Name des Projektes des Vergleichsmodells (vereinfachtes Modell) für welches durch die Variation der Wärmeleitfähigkeit SimplifiedLambda eines Baustoffes SimplifiedMaterialNameToVaryLambda ein (näherungsweise) identes thermisches Leitwert SimplifiedLeitwert wie der DetailLeitwert im Detailmodel resultiert.
Wenn leer wird das vereinfachte Modell durch das Entfernen der Elemente die der Gruppe DetailGroupToRemove angehören konstruiert (die Elemente SimplifiedMaterialNameToVaryLambda werden jedoch beibehalten)
Vorgabe: leer
DetailGroupToRemove (optional) Die Elemente die der Gruppe DetailGroupToRemove angehören sollen aus dem vereinfachten Modell entfernt werden (die Elemente SimplifiedMaterialNameToVaryLambda werden jedoch beibehalten)
Vorgabe: leer
SimplifiedMaterialNameToVaryLambda (Pflichtfeld) Name des Baustoffes von welchem der Wert der Wärmeleitfähigkeit SimplifiedLambda angepasst (variiert) werden soll bis der thermische Leitwert SimplifiedLeitwert des vereinfachten Modells mit dem Leitwert DetailLeitwert des Detailmodels bis auf eine relative Abweichung SimplifiedLeitwertIterationMaxRelativeDelta übereinstimmt.
Vorgabe: leer

Results Data:
SimplifiedLambda (optional) Die Wärmeleitfähigkeit die dem Baustoff SimplifiedMaterialNameToVaryLambda des vereinfachten Modells zugewiesen wird. Im Zuge der Berechnung wird der Wert der Wärmeleitfähigkeit SimplifiedLambda angepasst (variiert) bis der thermische Leitwert SimplifiedLeitwert des vereinfachten Modells mit dem Leitwert DetailLeitwert des Detailmodels bis auf eine relative Abweichung SimplifiedLeitwertIterationMaxRelativeDelta übereinstimmt.
Wenn leer oder 0 wird es berechnet.
Wenn nicht leer wird es eingesetzt und überprüft ob es die gewünschten Genauigkeitskriterien erfüllt, und wenn nicht, erneut berechnet.
0 als Ergebnis: die Berechnung ist fehlgeschlagen.
SimplifiedLeitwert Der thermische Leitwert des vereinfachten Modells ...
0 als Ergebnis: die Berechnung ist fehlgeschlagen.
SimplifiedLeitwertAbsoluteDelta Betrag der der Differenz zwischen thermischen Leitwert DetailLeitwert des Detailmodels und dem SimplifiedLeitwert des vereinfachten Models.
0 als Ergebnis: die Berechnung ist fehlgeschlagen.
SimplifiedLeitwertRelativeDelta Auf den Betrag des thermischen Leitwerts DetailLeitwert des Detailmodels bezogene Leitwertabweichung.
Diese wird im Zuge der Berechnung mit dem Genauigkeitskriterium SimplifiedLeitwertIterationMaxRelativeDelta verglichen.
0 als Ergebnis: die Berechnung ist fehlgeschlagen.

Auxiliary Data:
SimplifiedLambdaRangeMin Im Zuge der Berechnung wird der Wert der Wärmeleitfähigkeit SimplifiedLambda in dem Intervall SimplifiedLambdaRangeMin bis SimplifiedLambdaRangeMax variiert.
Vorgabe: 0.001 W/mK
soll < SimplifiedLambdaRangeMax
SimplifiedLambdaRangeMax Im Zuge der Berechnung wird der Wert der Wärmeleitfähigkeit SimplifiedLambda in dem Intervall SimplifiedLambdaRangeMin bis SimplifiedLambdaRangeMax variiert.
Vorgabe: 1000 W/mK
soll > SimplifiedLambdaRangeMin
SimplifiedLeitwertIterationsMaxCount Die Maximalzahl der Iterationsschritte SimplifiedLeitwertIterationsCount im Zuge der Suche des SimplifiedLambda.
Vorgabe: 50
SimplifiedLeitwertIterationsCount Die aktuelle Zahl der Iterationsschritte SimplifiedLeitwertIterationsCount im Zuge der Suche des SimplifiedLambda.
SimplifiedLeitwertIterationMaxRelativeDelta Das Genauigkeitskriterium und Abbruchbedingung. Die Suche nach SimplifiedLambda gilt als erfolgreich wenn die relative Differenz des Leitwertes DetailLeitwert des Detailmodels und des SimplifiedLeitwert des vereinfachten Modells (welcher aus der Wärmeleitfähigkeit SimplifiedLambda errechnet wird) unterhalb dieses Grenzwertes liegt.
Vorgabe: 0.0001 (entspricht auch ISO 10211)

 

Nicht Ziele:

  • Keines Implementieren einer Plug-In Funktionalität
  • Kein allgemeines Tool „für Jedermann“ und vom AnTherm unabhängig
  • Keine Änderung des Dateiformats der AnTherm-Projektdateien

Funktionsrahmen:

  • Ein Zweiraummodell eines Bauteilanschlusses mit Detailmodel der thermischen Trennung.
  • Detailmodel der thermischen Trennung als zur Gruppe „Isokorb“ gehörige Elemente erfasst.
  • Elemente für die das einheitliche Lambda-Eq bestimmt werden soll in der Gruppe „LambdaEQ“.

Use Case:

  1. Lambda-Eq im Werkzeugmenü
  2. Dialog „Lambda-Eq“ wird angezeigt.
  3. Anwahl des Gruppennamens zur Identifikation der Elemente des Detailmodels der thermischen Trennung (z.B. „Isokorb“, "Detail" ) – Frei eingebbar,
    Liste der vorhandenen Gruppen als Unterstützung.
    (wird als Programmeinstellung ebenfalls abgespeichert bzw. wiederhergestellt)
    Bem: Diese Elemente werden nach der Berechnung des "Zielleitwertes" aus dem Detailmodell entfernt.
  4. Anwahl des Gruppennamens ODER Baustoffnamens der zu ersetzenden Elemente (für die der λeq-Wert berechnet werden soll) sollten ("Ersatz", "LambdaEQ")
    Liste der vorhandenen Gruppen als Unterstützung.
    (wird als Programmeinstellung ebenfalls abgespeichert bzw. wiederhergestellt)
    Bem: Nicht aber per „Checkbox“ (Haken) markiert werden können. Sonst in der .antherm-Datei (XML) sollte diese Markierung in einem neuen Tag oder Attribut für jedes Element gespeichert werden.
    Bem: Diese Elemente werden in das "vereinfachte Modell" eingefügt bzw. beibehalten (???)
    OPTIONAL: Alle mit dem λeq-Tag (???, "Ersatz", "LambdaEQ") markierten Elemente sollen für den Benutzer zur Kontrolle ob kein Element vergessen wurde, graphisch visualisiert werden. (z.B. über die gleiche Farbe). Diese Visualisierung soll nur temporär also reversibel sein!
  5. Angabe der Genauigkeit (die Abbruchbedingung) des λeq-Rechners,
    Vorgabe 0.0001 des Leitwertbetrages (vgl. EN ISO 10211)
    (wird als Programmeinstellung ebenfalls abgespeichert bzw. wiederhergestellt)
  6. Angabe der Höchstzahl der Iterationen als „Schutz“
    Vorgabe 1000
    (wird als Programmeinstellung ebenfalls abgespeichert bzw. wiederhergestellt)
  7. Validierung:
    • Nur Zweiraumfall erlaubt (ein Leitwert)
    • Mindestens ein Element in der Detailmodelgruppe („Isokorb“, "Detail" )
    • Mindestens ein Element in der Ersatzmodelgruppe („Ersatz“, "LambdaEQ")
    • Die Elemente für die das Lambda-Eq berechnet werden soll dürfen nicht in die für die Psi-Wert Berechnung benötigte U-Werte „fallen“ – das wäre „Zweckfremd“.
      D.h. Charakteristischen U-Werte (an den adiabitischen Grenzen) bleiben gleich!
  8. Fortschritt der λeq-Wert-Berechnung (Iteration) für den Antherm-Nutzer visualisiert (Fortschrittsbalken)
  9. Im Statusfenster wird der Benutzer von Antherm stets über den internen Zustand von Antherm informiert:
    z:B: Leitwertberechnung läuft… oder λeq-Wert wird berechnet…
  10. Berechnung des Leitwertes des Detailmodels (2D oder 3D).
    Dieser wird temporär gespeichert und gilt als Zielwert der Berechnung im vereinfachten Modell.
  11. Erstellen des Ersatzmodels:
    • Entfernen der Elemente der Gruppe "Isokorb" / "Detail"
    • Einfügen der Elemente der Gruppe "Ersatz"/"LambdaEQ" (oder "aktivieren"?)
  12. Ansetzen des λeq-Wertes auf eine vordefiniertes Minimum (0 ?), Berechnung vom Leitwert_Min
    Ansetzen des λeq-Wertes auf eine vordefiniertes Maximum (1000 ?), Berechnung vom Leitwert_Max
    Bem: Die beiden Extremleitwerte werden nebst den zugehörigen Min/Max Lambda im Werkzeug angezeigt.
    Wenn Zielleitwert außerhalb des Min/Max-Intervalls liegt - Abbruch ???
  13. Binärsuche (oder Newton?) des optimalen λeq-Wertes,
    Vergleich der jeweiligen Änderung mit der Abbruchbedingung.
    Zielleitwert wurde mit der gewünschten Genauigkeit erreicht.
  14. Sofern die Iterationen abgebrochen wurden (manuell oder Höchstzahl der Iterationen erreicht, Validierung, Latertwert_Extrema)
    ???? (was mit dem Model, welches?)
  15. Das Ergebnis des λeq-Rechners wird in einem neuen Fensterin einem Textfeld (markierbar und in den Windows- Zwischenspeicher speicherbar) angezeigt:
    • des Leitwert_Ziel,
    • Leitwert_Eq,
    • Leitwert_Delta,
    • λeq,
    • ??? letztes λeq-Delta
  16. ENDE

Optionale Weiterentwicklung:

  • λeq-Rechner-Plugin optional über die globale Einstellungsdatei aktivier bzw. deaktivierbar
  • Lokalisierung EN
  • Detaildoku DE/EN

BILD/SKETCH

   
   
 

Anmerkung.

 

Besonderen Wünsche Schöck:

  • Das λeq-Rechner-Plugin sollte über die Menüleiste „Werkzeuge“ aufgerufen werden. (Es soll sich KEIN neues Fenster zum λeq-Rechner-Plugin öffnen. Trotzdem muss der Fortschritt der λeq-Wert-Berechnung (Iteration) für den Antherm-Nutzer visualisiert werden (Fortschrittsbalken im Statusfenster siehe Punkt 2)
  • OPTIONAL: Alle mit dem λeq-Tag markierten Elemente sollen für den Benutzer zur Kontrolle ob kein Element vergessen wurde, graphisch visualisiert werden. (z.B. über die gleiche Farbe). Diese Visualisierung soll nur temporär also reversibel sein!
  • Beim Start des λeq-Rechner-Plugins wird zunächst der Leitwert (2D oder 3D) im Hintergrund berechnet (Kein öffnendes Popup!!!!). Dieser wird temporär gespeichert. Nun werden alle markierten Elemente so lange mit einem λ-Wert ersetzt, bis der Leitwert die vorgegebene Genauigkeit erreicht hat. (Die Ersetzung erfolgt aber lediglich intern (λ-Werte des Elementes sollen in der .antherm-Datei (XML) beibehalten bzw. NICHT überschrieben werden.
  • Der Leitwert und der äquivalente Wärmeleitwert λeq (ggf. der korrespondierende Psi-Wert) werden in der .antherm-Datei (XML) als neuer Tag gespeichert.
  • In der .antherm-Datei (XML) wird ebenfalls ein neuer Tag eingeführt, in dem stets das Datum und Uhrzeit (Timestamp) der letzten Leitwertberechnung abgespeichert wird.
  • Stapelverabeitung:
    In den Einstellungen zum λeq-Rechner-Plugin sollte ebenfalls per Checkbox (Haken) ausgewählt werden können, ob die λeq-Wert-Berechnung nur für das aktive Projekt (aktuell geöffnete Datei) durchgeführt werden soll, oder ob die λeq-Wert-Berechnung iterativ für alle XML-Dateien eines in den Einstellungen zu definierenden Verzeichnis gestartet werden soll -> Statusmeldungen zur Visualisierung des Nutzers, über den Fortschritt und die aktuelle Datei. Über diese Stapelverabeitung sollte eine Log-Datei im entsprechenden Verzeichnis angelegt werden. Sollten in einer .antherm-Datei keine Tags enthalten sein, die ein Element zu λeq-Wert-Berechnung markieren, so darf die Berechnung (Einzel oder Stapelverarbeitung) NICHT abbrechen oder einen Fehler produzieren. Dem Benutzer wird dies allerdings über eine Statusmeldung visualisiert.

Zusätzliche Anmerkungen:

  • Einfach zu implementieren wäre neben der Lambda-eq-Wert-Bestimmung auch eine Psi-Wert-Bestimmung der entsprechenden Bauteilgruppe.
    Dies wäre ebenfalls schön, wenn sie das mit implementieren würden.
    Bem: Psi-Wert-Bestimmung soll die seine Parameter speichern! dzt. nicht der Fall.
  • Dass das mit dem Psi zusammen hängt steht außer Diskussion, nur bei gleichem L2D kommt auch das gleiche Psi heraus – d.h. ich würde das eine mit anderem in dem Kontext vom Lambda-Eq nicht vermischen.
  • Das mit dem Scripting würde ich erst als „Schritt 2 (oder N)“ empfehlen – zuerst müssen wir uns im Klaren sein welche Parameter hier überhaupt (noch) variiert werden. Es hilft natürlich wenn die Programmierer unter einander gut reden können.
  • Wir werden für sehr, sehr viele Konstruktion (Hunderte?!) und auch unterschiedliche Isokorb-Geometrien (ebenfalls Hunderte) diese lambda-eq-Wert Berechnungen durchführen.
    „Die Dateien liegen uns bereits vor“ - in welcher Form? AnTherm Projekte von Isokörben und Bauteile? Wie sollen diese „Zusammengefügt“ werden (Transformation?) um die Lambda-Eq Berechnung anzustoßen?

Siehe auch:

 


 Wärmebrücken in 2D und 3D berechnen und untersuchen mit AnTherm®  

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2017-03-22 12:04 +0100