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Kurztitel: Holzbalkenköpfe
Laufzeit: 02/2012 bis 09/2016
Themen: Sanierung von Einzelgebäuden, Modellierung & Simulation, Neubau von Einzelgebäuden
Innovation: Software DELPHIN wurde um richtungsabhängige Transportvorgänge in komplexen Geometrien erweitert, z. B. für Holzbalkenauflager. Zugrundeliegende Materialeigenschaften berücksichtigen Transportrichtung von Wärme oder Feuchte.
Schlagworte:

Quintessenz

  • Komplexe Geometrien bei der Innendämmung erfordern dreidimensionale Simulation zur Vermeidung von Bauschäden
  • Software DELPHIN eignet sich für die Sanierung von Holzbalkenauflager in Bestandsgebäuden oder anderen Durchdringungen der Bauwerkshülle
  • Version 6 berechnet nunmehr den Wärme-, Feuchte-, und Lufttransport in kapillarporösen Baustoffen und Konstruktionsdetails dreidimensional
  • Rechen- und Datenmodell wurde messtechnisch auf Basis eines eigens entwickelten Prüfstandes für Holzbalkenköpfe validiert

Die Software DELPHIN wurde erweitert und eignet sich nun auch für die dreidimensionale Simulation von Innendämmsystemen bei komplexen Geometrien. Gekoppelte Wärme-, Feuchte-, und Lufttransportvorgänge können jetzt in kapillarporösen Baustoffen und Konstruktionsdetails dreidimensional ermittelt werden. Dies ist beispielsweise bei der Sanierung von Holzbalkenauflager in historischem Mauerwerk hilfreich. Ebenso Details wie Fenster-, Dach- oder Sockelanschlüsse.

Projektkontext

Mit Innendämmung kann der Wärmeschutz von historischen Gebäuden deutlich verbessert werden. Dies ist grundsätzlich möglich, die fachgerechte Planung von Innendämmsystemen ist jedoch anspruchsvoll. Dies gilt insbesondere für Holzbalken, die im Mauerwerk aufliegen und demzufolge die Innendämmung durchdringen. Sie sind gefährdet durch holzzerstörende Pilze, welche unter bestimmten klimatischen Rahmenbedingungen gedeihen.

Die teils komplexen konstruktiven Details von Gebäuden können mit marktüblicher Software nicht ohne weiteres bauphysikalisch simuliert werden. Selbst für Simulationsexperten ist dies mit großem Aufwand verbunden, wenn Wärme-, Feuchte- und Lufttransportvorgänge in dreidimensionalen Konstruktionen berücksichtigt werden sollen. Ein Beispiel hierfür sind Balkenköpfe im Mauerwerksauflager von Holzbalkendecken, wie sie in historischen Gebäuden verbreitet sind.

Mit diesem Forschungsprojekt wurde eine Software geschaffen, welche die Wärme-, Feuchte- und Lufttransportvorgänge in dreidimensionalen Konstruktionen mit akzeptabler Rechengeschwindigkeit und hinreichend genau abbildet.

Software DELPHIN 6: Der Screenshot zeigt eine Ecke eines Fachwerkgebäudes.

© TU Dresden, Institut für Bauklimatik

Forschungsfokus

Die Simulationssoftware DELPHIN wurde um anisotrope Materialeigenschaften und dreidimensionale Transportvorgänge erweitert.

Hierfür mussten die Berechnungsmodelle erweitert, die Algorithmen angepasst, die anisotropen Materialeigenschaften berücksichtigt und die Software auf Basis von Messdaten validiert werden. Für letzteres wurde eigens ein Labortest entwickelt sowie Messungen an einem Prüfstand vorgenommen.

Software DELPHIN 6: Screenshot mit dem Materialdialog

© TU Dresden, Institut für Bauklimatik

Dreidimensionale Verteilung der Temperaturen in einem Holzbalkenauflager in einem innen gedämmten Mauerwerk. Links diskrete Horizontalschnitte und rechts Vertikalschnitte. Analog können die Berechnungen für die Feuchte erfolgen.

© TU Dresden, Institut für Bauklimatik

Vergleich der Softwareversionen DELPHIN 5 und 6 anhand von Temperaturen in einem Balkenauflager

© TU Dresden, Institut für Bauklimatik

Vergleich von Ergebnissen der Software DELPHIN 6 mit real gemessenen Feuchtewerten in einem Balkenauflager

© TU Dresden, Institut für Bauklimatik

Prüfstand zum Vergleich von gemessenen und berechneten Temperaturen und Feuchtegehalten; deutlich sichtbar Teile der eingesetzten Messsensorik

© TU Dresden, Institut für Bauklimatik

Meilensteine und Erfolge

Für die dreidimensional rechnende Software DELPHIN 6 wurde ein numerischer Berechnungskern (Solver) entwickelt, der schnelle Berechnungen komplexer Konstruktionsdetails erlaubt. Ein Test zur Validierung von dreidimensionaler, hygrothermischer Simulationssoftware, die anisotrope Materialeigenschaften berücksichtigen kann, wurde der Fachöffentlichkeit vorgestellt.

Damit erhalten Bauherren und Planer eine größere Sicherheit für die Anwendung von Innendämmsystemen auch mit komplizierten Konstruktionsdetails. Das ermöglicht höhere Dämmstandards, höheren Wohnkomfort und geringere Energiekosten für historische Gebäude.

Anwendung

Die Software richtet sich an Ingenieure, Architekten, Planer, Handwerker und Wissenschaftler. Aufgrund der flexiblen Modellierungsmöglichkeiten kann die Software für ein breites Aufgabenspektrum angewendet werden.

Für kommerzielle Anwendungen betragen die Lizenzkosten 3.000 Euro. Forschungseinrichtungen können eine akademische Lizenz für 1.500 Euro beantragen. Studenten, Diplomanden und Doktoranden können DELPHIN für nicht-kommerzielle Projekte in Forschung und Wissenschaft kostenlos nutzen.

Letzte Aktualisierung: 20. Februar 2018

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