Der Eingabeteil

Der Eingabeteil dient der Erstellung von Berechnungsdaten welche das betrachtete Bauteil beschreiben. Die Modellierung besteht aus geometrischen und physikalischen Definition des durchzurechnenden Bauteiles, einschließlich der thermischen Eigenschaften der Baustoffe, sowie der Benennung der an den Bauteil grenzenden Räume mitsamt zugehöriger Angaben zu den Wärmeübergangswiderständen. Liegen innerhalb des Bauteiles Wärmequellen, deren Heizleistung vorgebbar sein soll, vor, so ist zudem deren räumliche Ausdehnung und deren Benennung festzulegen.

Wie bei jedem Vorgang der numerischen Simulation und Analyse üblich, ist eine gewisse Abstraktion der Realität auch im AnTherm erforderlich. Um die gewissenhafte Ergebnisse zu erzielen ist das befolgen bestimmter Regeln der geometrischen Modellierung mit Rücksicht auf die im AnTherm zu erfolgende numerische Analyse notwendig.

Das Grundsätzliche des Eingabevorganges soll zunächst kurz für den zweidimensionalen Fall geschildert werden. Im dreidimensionalen Falls gelten die gleichen grundlegenden Vorgehensmethoden.

Das Abstrahieren der Geometrie

Als erstes und wichtigstes ist zu verstehen, dass AnTherm ausschließlich im orthogonalen, kartesischen Koordinatensystem arbeitet. Diese Einschränkung resultiert aus der benutzten Untersuchungsmethode, welche, vereinfacht gesagt, das Modell in ein Netzwerk von Zellen ("Rasterung") unterteilt der dann mit mathematischen Methoden ausgewertet wird. Die mathematische Beschreibung dieses Zellen-Netzwerkes erfolgt in Form von einem Gleichungssystem. Je detaillierter die Rasterung desto genauer werden die Rechenergebnisse. Allerdings führt ein sehr feines Raster selbstverständlich zur Erhöhung der Zahl der Zellen die berechnet werden müssen und somit erhöht auch die Zahl der Gleichungen die gelöst werden. Diese Größe ist lediglich durch die technischen Eigenschaften des benutzten Computers begrenzt. Aus der orthogonalen Einteilung der Zellen entsteht ein verhältnismäßig einfaches Gleichungssystem welches jede Zelle vollständig beschreibt. So ist es leicht möglich auf einem Personal Computer auch sehr detailliert gerasterte Strukturen zu berechnen und auszuwerten.

Daher, besteht die erste notwendige Abstraktionsstufe beim Modellieren von Gebäudekomponenten, in dem Approximieren der Geometrie mit Ihren Bestandteilen mit ausschließlich rechtwinkeligen Objekten. Es wird empfohlen eine einfache Skizze des zu berechnenden Objektes mit Bemaßung zu erstellen bevor mit der eigentlichen Modellierungsarbeit im Programm begonnen wird. Im Allgemeinen kann gesagt werden, dass die Vereinfachungen im Zuge des Abstrahierens sich an thermisch relevanten Kriterien orientieren sollten, sodass das resultierende Modell mit dem "realen Bauteil" thermisch äquivalent ist. Obwohl es keine harten und schnellen Regeln zur Erstellung eines perfekten Modells gibt (jedes konkrete Fall muss für Sich betrachtet werden) gibt es einige Richtlinien und Vorgehensmethoden welche zu befolgen sind. Wertvolle Hinweise diesbezüglich finden sinch auch in den Normen - vor allem sei hier auf die EN ISO 10211 hingewiesen.

Wenn es anderweitig vermeidbar ist, sollten die nicht rechtwinkeligen Teile einer Bauteilkonstruktion nicht mit "abgestuften" Konturen orthogonal angenähert werden, da dieses die Komplexität sehr stark erhöht. Ein komplizierteres Kontur wird im Allgemeinen auch in erhöhten Fläche der Oberfläche des umgeschriebenen Volumens resultieren und so die Schlüsselparameter der thermischen Analyse signifikant beeinflussen und verändern. Daher sollten die nicht-orthogonalen Geometrieen durch einfaches "begeradigen" wo nur möglich angenähert werden, dass heißt in allen Situationen wo der quantitative Einfluss auf die Wärmeströmung vernachlässigbar ist.

Wenn abgestuften Konturen zum Zusammensetzen des Modells benutzt wurden dann muss auch die Erhöhung der Fläche der Oberfläche des umgeschriebenen Volumens durch die Anpassung der zugehörigen Oberflächeneigenschaften entsprechend kompensiert werden. Typischerweise wird dies durch das Erhöhen des Wertes des Oberflächenwiderstandes Rs um den Faktor der dem Anstieg der Fläche (bzw. Läge) entspricht erreicht.

Umfang und Detaillierungsgrad

Der Umfang der beabsichtigten Auswertung soll bereits bei der Erstellung der vorläufigen Modellskizze beachtet werden. Der Detailgrad sollte konsistent mit der Ausdehnung des gesamten untersuchten Objektes bleiben.

Obwohl alle Dimensionsangaben in Millimeter erfolgen müssen kann die Ausdehnung des gesamten Modells sich auf mehrere Zig Meter belaufen. Eine überzogen feine Detaillierung von großen Strukturen kann zu einem wesentlichen Anstieg der Zellenzahl in der Rasterung führen, was ebenfalls die Rechenzeiten beeinflussen kann, ohne einen Vorteil für die Genauigkeit der für die Auswertung relevanten Informationen (Verteilung der Temperaturen und Struktur der Wärmeströme).

Daher können und sollten alle thermisch nicht relevanten Teile der Baukonstruktion vom Modell verbannt werden. Solche sind die Teile welche keinen primären Einfluss auf den Wärmetransport durch die Konstruktion haben (z.B. thermisch getrennte Außenbauteile wie z.B. hinterlüftete Fassaden, Geländer, Befestigungen, etc.).

Siehe auch: Die Elemente eines Bauteils, Ein Bauteil, Überlappung/Überlagerung der Elemente, Ein Raum