Wandheizung

[Bjoern Hartmann]

Ich habe eine Innendämmmaßnahme bei welcher ich eine Wandheizung einplane. Nun ist mir nicht klar wie ich die Wärmequelle Wandheizung in WUFI 7 Pro einbeziehe.

Ich habe davon gelesen, dass eine txt. Datei erstellt werden muss
Über Hinweise/Erläuterungen würde ich mich freuen - vielen dank und Gruß.

[Christian Bludau]

Hallo Björn,

eine Wandheizung bzw. -kühlung kann in WUFI durch eine Wärmequelle simuliert werden. Allerdings ist es nur möglich, die Leistung in W/m² anzugeben, nicht die Temperatur selbst. Bei einem positiven Eintrag wird also Leistung addiert (Heizung) und bei einem negativen Eintrag wird Leistung abgezogen (Kühlung). Sie können also in einer Textdatei den jährlichen Verlauf der Heiz- bzw. Kühlleistung eingeben und diesen dann als Wärmequelle in WUFI ansetzen. In der WUFI Hilfe (F1-Taste im Programm und nach "Hygrothermsiche Quellen bearbeiten" suchen) ist beschrieben, wie eine solche Textdatei aussehen muss. Die Quellstärke kann aus dem Abstand der Rohrleitungen und der Heizleistung ermittelt werden. Der Rohrdurchmesser stellt die Breite der Quelle in der Schicht in WUFI dar.

In WUFI wird die Quelle an der Position eingebaut, wo die Rohre liegen. Der Zeitliche Verlauf der Quellstärke muss in einer Datei eingegeben werden. Der Anfang der Datei muss hierbei dem Startzeitpunkt der Berechnung entsprechen. Die Datei muss zwei Spaten enthalten, TAB-getrennt sein und als Dezimaltrennzeichen muss ein Punkt verwendet werden.

Die Zeitspalte gibt den Zeitpunkt an (in h), bis zu dem die betreffende Quellstärke herrscht (in W/m²). So ergibt z.B. eine Datei für eine Wärmequelle mit dem Inhalt

Code: Select all

1	1
14	0.2
15	20
24	0.2

dass die Quellstärke zunächst eine Stunde lang (d.h. bis zum Ende der ersten Stunde) 1 W/m beträgt, dann 13 Stunden lang (bis zum Ende der Stunde 14) 0.2 W/m, dann eine Stunde lang (bis zum Ende der Stunde 15) 20 W/m und schließlich 9 Stunden lang (bis zum Ende der Stunde 24) wieder 0.2 W/m.

Die Datei wird bei Bedarf mehrfach hintereinander gelesen. Im Beispiel wird so eine tägliche (24-stündliche) Wiederholung des Ablaufs erreicht. Eine Datei kann jedoch auch z.B. nur zwei Stunden oder aber ein ganzes Jahr umfassen.
Hierbei beachten: Anfang der Quelldatei entspricht dem Anfangszeitpunkt der Berechnung.

Für den Fall, dass die Heizung immer läuft (oder Bauteilaktivierung), kann man mit einem Trick auch Temperaturen über eine Quelle steuern.
Eine „konstante“ Temperatur kann dadurch erreicht werden, dass der betreffenden Schicht eine sehr hohe Wärmekapazität gegeben wird (z.B 1e9 J/(kg K) ). Normale Wärmeströme aus der Schicht und in die Schicht fallen gegenüber der in der Schicht gespeicherten Wärmemenge nicht ins Gewicht, also bleibt ihre Temperatur (fast) konstant.

Um die Temperatur dieser Schicht auf einen neuen Wert zu ändern, muss man nur über eine Wärmequelle eine entsprechend große Wärmemenge zu- oder abführen.

Will man die Temperatur der Schicht um dT Kelvin ändern, dann muss die Wärmequelle eine Stunde lang die folgende Wärmequellstärke freisetzen bzw. aufnehmen:

S = c * rho * d * dT / 3600

S: Quellstärke, [W/m²]
c: spezifische Wärmekapazität, [J/(kg K)]
rho: Rohdichte, [kg/m³]
d: Dicke der Schicht, [m]
dT: gewünschte Temperaturänderung, [K], positiv oder negativ
3600: Sekunden in einer Stunde, [s]

Das angehängte Beispiel ist einer der Fälle aus dem Beispiel_Deutschland. In den Kalkzementputz innerhalb des Bauteils wurde die Wärmekapazität im Material hochgesetzt und eine Wärmequelle gesetzt, die die Temperatur der Schicht zunächst von den anfänglichen 20 °C auf 10 °C senkt und dann ein paar Mal zwischen 10 °C und 30 °C hin und herschaltet. Auf die Innenseite wird auch ein Außenklima angesetzt, damit sich thermisch viel im Bauteil rührt und die konstante Schicht gut erkennbar ist. Am besten Rechnen mit Film bzw. Profilansicht.

In diesem Beispiel ist für das Umschalten von 10 °C auf 30 °C eine Stunde lang die folgende Quellstärke freizusetzen:

S = 1e9 J/(kg K) * 1900 kg/m³ * 0.01 m * 20 K / 3600 = 1.056e8 W/m²

Die Steuerdatei der Wärmequelle sieht so aus:

Code: Select all

23	0
24	-5.278e7
500	0
501	1.056e8
1000	0
1001	-1.056e8
1500	0
1501	1.056e8
2000	0
2001	-1.056e8
2500	0
2501	1.056e8
3000	0
3001	-1.056e8
3500	0
3501	1.056e8
4000	0
4001	-1.056e8
4500	0
4501	1.056e8
5000	0
5001	-1.056e8
5500	0
5501	1.056e8
8760	0

Nachteil an dieser Methode ist, dass diese das ganz Jahr über definiert sein muss, da sich die Temperaturen dieser Schicht aufgrund der hohen Wärmekapazität nicht durch die angrenzenden Materialien beeinflussen lässt.

Weiterhin sollte beachtet werden, dass ein Bauteil immer auch ohne eine Flächenheizung funktionsfähig sein sollte, da nicht garantiert werden kann ob die Heizung in Betrieb ist und in welchem Betriebszustand sich die Anlagentechnik befindet. In den meisten Fällen führt eine Flächenheizung zu günstigeren Ergebnissen.

Christian