Modellierung und Simulation einer Versuchseinrichtung für hygrothermische Lebensdauerprüfung von Wärmedämm-Verbundsysteme

Modellierung und Simulation einer Versuchseinrichtung für hygrothermische Lebensdauerprüfung von Wärmedämm-Verbundsysteme

Michael Naef

Swisspor ist einer der führenden Hersteller von Dämmungen und Dichtungen der Gebäudehülle. Als Unternehmen hat Swisspor ein besonderes Interesse an der Planung eines Prüfstands nach den aktuellen normativen Vorgaben (FprEN16383), um ihre Produkte prüfen und entwickeln zu können. Während der Prüfung werden drei verschiedene Belastungsphasen auf die Wärmedämmverbundsysteme (WDVS) einwirken. Dabei wird das Prüfobjekt mit Hitze, Frost und Wasser belastet. Diese Belastungsphasen stellen bei der Planung der Versuchseinrichtung eine grosse Herausforderung dar. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Tool entwickelt, welches das hygrothermische Verhalten der Versuchseinrichtung abbildet. Das Tool basiert auf dem objektorientierten “Modelica-Ansatz”. In dieser Arbeit hat sich herausgestellt, dass sich der gekoppelte instationäre Wärme- und Feuchtetransport mit dem «Modelica-Ansatz» mit guter Übereinstimmung zu anderen Programmen beschreiben lässt. Gestützt darauf konnte das hygrothermische Verhalten sowie die Bestimmung der Heiz- und Kühlleistung für die Versuchseinrichtung eruiert werden. In der Arbeit hat sich herausgestellt, dass der Feuchtetransport ins Bauteil nur über Diffusion stattfindet und somit die Zu- und Abnahme des Wassergehaltes sehr träge ist. Während dem Feuchtetransport wird ein Teil der Energie für die Feuchtebewegung mit Phasenumwandlung aufgewendet. Dieser ist jedoch vernachlässigbar klein, weshalb das hygrothermische Verhalten keinen Einfluss auf die Heiz- und Kühlleistung hat. Ein weitaus wichtiger Faktor zeigt sich beim Wärmeübergang infolge der Luftgeschwindigkeitserhöhung. Durch die Zunahme der Luftgeschwindigkeit an der Wand, kann die Heiz- und Kühlleistung im transienten Bereich massgebend reduziert werden. 

Abb.1 Wärme- und Feuchtetransportelement
Abb.2 Validierung Wärme- und Feuchtetransportelement
Abb.3 Modell Versuchseinrichtung
fh-zentralschweiz