Wärmebrücken- & Dampfdiffusionsbrücken-Programm AnTherm Version 6.115 - 8.133

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Harmonische (periodische) dynamische Kennzahlen

DRAFT

DIe HARMONISCHE Option vom AnTherm berechnet “harmonische thermische Leitwerte” von Bauteilen oder Gebäuden als Kennzahlen für dynamische, zeitabhängige Gebäudesimulationen, welche auf dem harmonischen, periodischen Ansatz basieren. Dies betrifft auch PHPP-Berechnungen. Harmonische thermische Leitwerte und die weiteren dynamischen Kennzahlen zur Beschreibung des Wärmetransports unter Berücksichtigung von Effekten der Wärmespeicherung folgen dem ISO- und EN-Standard EN ISO 13786.

HARMONIC-Option: Das Lösung von dynamischen, periodischen Aufgaben zwecks Bestimmung von Phasenverschiebungen verursacht durch Wärmespeicherungspotential ist nur mit der HARMONIC-Option des Programms möglich. HARMONIC Option im AnTherm

Die harmonischen thermischen Leitwerte sind durch die Angabe der Amplitude und Phasenverschiebung des Wärmestroms angegeben, welcher den periodisch veränderlichen Randbedingungen (den Temperaturen oder Wärmequellen bzw. -Senken) folgt. Die Zeitverschiebung und die Amplitudendämpfung sind Folgen der Wärmespeicherfähigkeit der Baustoffe.
Wärmeverluste können sich um mehrere Monate verspäten, manchmal kann es auch zu Wärmegewinnen kommen. Kälteanlagen können sich als unnötig zeigen, und das Überhitzen kann mit der eigenen (Wärme-)Kapazität praktikabel behandelt werden.
Instationäre, veränderliche Wärmeströme hängen sehr stark von der Wärmekapazität der Bauteile ab, im Besonderen der massiven Betonsteine, Ziegel, Platten oder im Kontakt mit dem Boden.

Die HARMONIC-Option vom AnTherm kann als kleine Schwester der deutlich umfangreicheren TRANSIENT-Option angesehen werden.
Die Aufgabe der HARMONIC-Option besteht in der Lösung der dynamischen, periodischen Wärmetransportgleichung für die 0-te und 1-ste Harmonische. Die 0-te Harmonische ist nichts anderes als die Lösung der stationären Wärmetransportgleichung und entspricht mittleren Wärmeströmen der periodischen Randbedingungen. Die 1-ste Harmonische gibt Lösungen als Amplitude und Phasenverschiebung für die Hauptperiode, z.B. einen Tag oder Jahr.
Beim Vorkommen von Wärmequellen berechnet die HARMONIC-Option vom AnTherm die harmonischen Verteilungsschlüssel (zusätzlich zu den harmonischen Leitwerten für die Räume). Diese werden ebenfalls mit Amplitude und Phasenverschiebung des Wärmestroms angegeben und folgen der Oszillation der Leistung der jeweiligen Wärmquelle oder Senke.

Die harmonischen Kennzahlen erlauben eine deutlich bessere Näherung des dynamischen thermischen Verhaltens des Gebäudes, wenn mit vereinfachtem stationären Ansatz verglichen wird - sogar bereits mit nur einer, der ersten Harmonischen der Oszillation.

Die präzisen Kennzahlen berechnet AnTherm für eine beliebige 3-dimensionale Geometrie in beliebiger Materialzusammensetzung. Das stellt eine unverzichtbare Erweiterung der auf die wenigen vereinfachten Geometrien begrenzten Näherungen dar, wie es z.B. in der ISO 13370 getan wird.

Die Stärke des HARMONISCHEN Werkzeuges besteht auch in der Tatsache, dass die harmonischen thermischen Leitwerte (komplexe Zahl, Amplitude und Phasenverschiebung) ohne Kenntniss oder Notwendigkeit die Randbedingungen zu kennen berechnet werden können - harmonischen thermischen Leitwerte werden direkt nach der Ausgabe der stationären thermischen Leitwerte  L2D, L3D in dem zugehörigen Bericht ausgegeben. Es gibt auch keinerlei Notwendigkeit zur Annahme irgendwelcher Anfangsbedingungen wie es in der Zeitschrittmethoden der Fall wäre.

Es ist von größter Wichtigkeit zu hervorheben, dass die harmonischen thermischen Leitwerte als charakteristische Kenzahlen des betrachteten Objektes zu sehen sind und deswegen und unabdingbar unabhängig von jeglichen Randbedingungen sind. Eine korrekte Berechnungsmethode dieser harmonischen periodischen Indikatoren braucht keine Randbedingungen zu können noch anzuwenden. Weitere Auswertung des Verhaltens eines Bauteils unter bestimmten und periodisch veränderlichen Randbedingungen wird mit der “TRANSIENT” Option vom AnTherm behandelt (höhere Harmonischen, periodische Randbedingungen, Animation in der Zeit oder Ausgabe von Zeitlinien und Zeitverläufen).

Anmerkung: Mit der HARMONIC Option allein werden sinngemäß Auswertungen unter Stationären Bedingungen angeboten (nebst den dynamischen, harmonischen, periodicschen Indikatoren).

Anmerkung: Die nummerischen Lösungen (im Simulationsverzeichniss gespeichert) können an das Programm THESIM übergeben werden (www.thesim.at).

Siehe auch: Theoretische Grundlagen, Europa-Normen bezüglich Wärmebrücken, EN ISO 13786, EN ISO 13370, Instationäre, mehrdimensionale Berechnungen am Beispiel erdbodenberührter Bauteile


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2017-03-22 12:04 +0100