Benutzen Sie entweder Ihre Variante der Konstruktion aus dem Einführungsbeispiel 3 (Tutorial DXF-Import) oder laden Sie die gesicherte Variante WI77_DE.flx aus dem Tutorials Unterverzeichnis des flixo professional Programmverzeichnisses.

Abbildung 1

Für die Berechnung des Fensterrahmen U-Wertes gemäss Norm EN ISO 10077-2 muss das Glaspaket durch eine Maske (vgl. Abbildung 2) mit folgenden Eigenschaften ersetzt werden:

• Die Dicke der Maske entspricht der Dicke des vorgesehenen Glaspakets.
• Die Dicke des Lufthohlraums zwischen Maske und Flügelrahmen (vgl. b1) ist mindestens 5 mm dick.
• Der Einstand (vgl. b2) der Maske ist maximal 15 mm gross.
• Der sichtbare Teil der Maske (vgl. bp) ist mindestens 190 mm gross.
• Gemäss EN ISO 10077-1 beziehen sich die Abmessungen b2 und bp auf die grössere der beiden Rahmenprojektionsflächen ohne Berücksichtigung der Dichtungen zwischen Flügelrahmen und Glaspaket respektive Maske (vgl. Abbildung 2).
• Die Wärmeleitfähigkeit der Maske beträgt 0.035 W/(mK).

Abbildung 2

Nun erzeugen Sie die Maske und einen geschlossenen Lufthohlraum.

Zusammenfassung

• Ein Rechteck Bereich wird mit dem Rechteck Bereich Werkzeug durch zwei Klicks mit der Maus definiert. Die Eckpunkte werden bei aktivierten Fangfunktionen (Gitterpunkt, Hilfslinien und Objekteckpunkte, vgl. Menü Anordnen) gefangen.
• Sie können den Ursprung des Koordinatensystems anpassen, indem Sie dazu in der linken oberen Ecke der beiden Lineale auf das entsprechende Symbol klicken und die Maus in Richtung des neuen Ursprungs ziehen und loslassen.
• Beim Anpassen der Grösse eines Objekts mit der Tastatur (vgl. Markieren, Verschieben, Skalieren Werkzeug) bestimmt der Bezugspunkt jeweils den Punkt des umschliessenden Rechtecks, welcher bei der Änderung nicht verschoben wird.
• Die Reihenfolge der Objekte und deren Sichtbarkeit werden bei der Berechnung berücksichtigt. Die Reihenfolge des markierten Gebietes können Sie mit den Befehlen des Anordnen Menüs oder durch Klicken auf das entsprechende Symbol in der Anordnen Symbolleiste anpassen.
• Markierte Elemente können einfach um 90° gedreht oder gespiegelt werden, in dem Sie entweder auf die entsprechenden Symbole in der Anordnen Symbolleiste klicken oder die zugehörigen Befehle im Anordnen Menü auswählen.

Das Definieren der Materialien erfolgt analog zum Einführungsbeispiel 1 (Tutorial Basistechniken) und Einführungsbeispiel 2 (Tutorial Fortgeschrittene Techniken) mittels Drag&Drop. Für die Analyse des Fensterrahmens wählen wir die Materialien aus der Norm EN ISO 10077-2.

Bei diesem Fensterrahmendetail werden alle Lufteinschlüsse mit Unbelüftete Hohlräume, Eps=0.9 materialisiert. Gemäss EN ISO 10077-2 gelten alle Lufteinschlüsse als unbelüftet, die vollkommen von Materialgebieten umschlossen sind oder die mit einem Spalt von höchstens 2 mm mit der Aussenluft verbunden sind. Die äquivalenten Wärmeleitfähigkeiten der einzelnen Luftkammern werden durch das Programm automatisch iterativ berechnet.

Zusammenfassung

• Die Materialien sind im Materialien Flyout angeordnet. Im unteren Teil befinden sich die Materialien der Datenbank und im oberen Teil alle Materialien des Dokumentes.
• Sie können neue Materialien sowohl in der Datenbank als auch in der oberen Liste erstellen (vgl. Materialien Flyout Symbolleiste).
• Materialien können entweder durch Drag&Drop oder mit dem Eigenschaften zuweisen Werkzeug zugewiesen werden.
• Mit dem Eigenschaften zuweisen Werkzeug wird immer das in der oberen Liste markierte Material durch Klicken zugewiesen, mittels Drag&Drop kann unabhängig vom aktiven Werkzeug ein Material aus der Datenbank oder aus der Liste der im Dokument vorhandenen Materialien zugewiesen werden.
• Lufthohlräume bei Fensterrahmen werden mit dem Lufthohlraum EN ISO 10077-2 Werkzeug gefüllt. Der Benutzer definiert den Bereich, in dem alle Löcher und offenen Gebiete automatisch mit speziellen Lufthohlraum Material Bereichen gemäss Norm gefüllt werden.

Beim Zuweisen der Randbedingungen definieren Sie jeweils nur den Startpunkt der Randbedingung (vgl. auch Einführungsbeispiel 1). Diese Randbedingung gilt von diesem Punkt bis zum Startpunkt der nächsten Randbedingung, die im Gegenuhrzeigersinn (respektive für innere Ränder - z.B. Hohlraum bei einem Kamin, Fussbodenheizung - im Uhrzeigersinn) folgt.

Gemäss Norm EN ISO 10077-2 können in den Ecken auf der Innenseite des Flügelrahmens spezielle Randbedingungen für Bereiche mit reduzierter Strahlung und Konvektion gesetzt werden (vgl. Abbildung 3).

Die Randbedingung für reduzierte Strahlung und Konvektion kann auf der Innenseite im Bereich von Ecken angewendet werden, wobei die Breite b im Normalfall gleich gross wie die Tiefe d ist, jedoch maximal 30 mm betragen darf.

Abbildung 3

In unserem Beispiel können wir an zwei Stellen auf der Innenseite des Flügelrahmens die Randbedingungen anpassen. Dies kann in flixo professional auf 2 Arten erfolgen:

• Setzen einer speziellen Randbedingung, welche automatisch bei der Vorbereitung der Berechnung die Eckbereiche erkennt und die entsprechenden Randbedingungen setzt.
• Manuelles Festlegen der Randbedingungen an den entsprechenden Stellen.

In diesem Einführungsbeispiel werden wir die automatische Variante anwenden.

Oberflächen können speziell behandelt sein, so dass der Energietransport durch Strahlung innerhalb von Lufthohlräumen reduziert ist. Die Berücksichtigung  von Strahlungseigenschaften bei Lufthohlräumen, welchen von den Standardeigenschaften abweichen, kann in flixo professional auf 2 Arten erfolgen:

• Setzen von speziellen Strahlungsrandbedingungen. flixo professional berechnet die für die Berechnung der äquivalenten Leiteigenschaften benötigten resultierenden Emmisivitäten in Wärmestromrichtung automatisch.
• Explizites Vorgeben der resultierenden Emmissivitäten in Wärmestromrichtung in den Lufthohlraummaterialien.

In diesem Einführungsbeispiel werden wir die Strahlungseigenschaften mittels Randbedingungen festlegen.

Zusammenfassung

• Die Randbedingungen sind im Randbedingungen Flyout angeordnet. Im unteren Teil befinden sich die Randbedingungen der Datenbank und im oberen Teil alle Randbedingungen des Dokumentes.
• Neue Randbedingungs-Objekte werden mit dem Randbedingung Werkzeug erzeugt. Sie definieren jeweils nur den Startpunkt einer Randbedingung, diese gilt bei äusseren Rändern im Gegenuhrzeigersinn bis zum Startpunkt der nächsten Randbedingung.
• Sie können die aktive Randbedingung entweder in der oberen Liste aller im Dokument vorhandener Randbedingungen oder bei den Werkzeug Eigenschaften auswählen.
• Randbedingungen der Art Fensterrahmen erkennen Ecken gemäss EN ISO 10077-2 und setzen automatisch die korrekten h-Werte (Wärmeübergangskoeffizienten) bzw. R-Werte (Wärmeübergangswiderstände) gemäss Norm.
• Mit der Option Nur Ecken mit Richtungsänderung in den Randbedingung Werkzeug Eigenschaften können Sie die möglichen Startpunkte auf Konstruktionsumriss Ecken mit Richtungsänderungen einschränken.
• Die Linienzüge der gesetzten Randbedingung werden angezeigt, falls die entsprechende Option im Optionen Dialogfenster ausgewählt wurde. Die Anzeige erfolgt - je nach Komplexität der Konstruktion und benutzter Hardware - zeitverzögert. Sie können jedoch ohne Einschränkungen sofort weiterarbeiten.
  Strahlungseigenschaften in Wärmestromrichtung werden entweder direkt dem Lufthohlraummaterial zugeordnet oder von flixo professional berechnet. Im Optionen Dialogfenster können Sie die Methode festlegen.
• Falls die Strahlungseigenschaften von flixo professional berechnet werden, weisen Sie den Oberflächen mit Hilfe des Randbedingung Werkzeugs Strahlungseigenschaften zu oder erzeugen Sie diese automatisch an Hand einer Material Strahlungseigenschaften Zuordnungstabelle mit dem Lufthohlraum EN ISO 10077-2 Werkzeug.
• Falls die resultierenden Strahlungseigenschaften in Wärmestromrichtung von Ihnen vorgegeben werden, legen Sie diese im Material Dialogfenster fest.

Lufthohlräume, welche Verengungen aufweisen, die 2 mm nicht überschreiten, dürfen gemäss EN ISO 10077-2 bei diesen Verengungen in kleinere Lufthohlräume unterteilt werden. Diese Unterteilung - welche die Resultate stark beeinflussen kann - wird in flixo professional vollautomatisch durchgeführt, falls Sie die entsprechende Option im Lufthohlräume Optionen Dialogfenster vor der Berechnung festlegen (vgl. Abbildung 4). Das Optionen Dialogfenster können Sie über den Menübefehl Werkzeug.Optionen... oder durch Klick auf das Symbol  in der Standard Symbolleiste öffnen.

Abbildung 4

Sobald Sie in filigranere Bereiche des Objektes vorstossen, laufen Sie Gefahr, kleinere Gebiete zu übersehen und diesen kein Material zuzuweisen, wodurch eine Berechnung verfälscht würde. In flixo professional stehen Ihnen verschiedene Assistenten zur Verfügung, welche Ihnen diese Aufgabe erleichtern.

Sie können in einer Vorstufe der Berechnung das Programm nach Gebieten mit bestimmten Materialien suchen lassen, sehr kleine Gebiete automatisch gemäss verschiedenen Regeln materialisieren lassen und Gebiete hervorheben lassen. Die benötigten Einstellungen können Sie im Spezielle Materialien Optionen Dialogfenster definieren (vgl. Abbildung 5). Mit den Einstellungen werden alle Materialgebiete mit dem Material "Nicht definiertes Material" gesucht. Falls sie in unserem Beispiel kleiner als 0.5 mm2 sind, werden sie automatisch mit dem Material des Nachbarn mit der grössten Fläche versehen. Kommen grössere Flächen mit dem Material "Nicht definiertes Material" vor, so wird eine Warnung angezeigt und Sie können optional die Berechnung unterbrechen.

Abbildung 5

Die Überprüfung erfolgt erst mit dem Starten der Berechnung z.B. durch Wahl des Menüpunkts File.Berechnen oder durch Klicken auf das Berechnen-Symbol in der Standardsymbolleiste.

Zusammenfassung

• Die Berechnung wird mit dem Befehl Berechnen im Menü Datei oder durch Klicken auf das entsprechende Symbol in der Standardsymbolleiste gestartet. Nach erfolgreicher Berechnung wird je nach eingestellten Optionen auf die erste Berichtseite gewechselt.
• Falls die Konstruktion verschiedene Bedingungen nicht erfüllt, wird eine Warnung angezeigt und Sie können die Berechnung stoppen. Durch Klicken auf den Vergrössern-Knopf in der DXF-Import Nachrichtenzeile wird die nächste Problemstelle vergrössert und Sie können das Problem beheben.

Neben vielen anderen Resultaten können Sie für Fensterrahmen auch automatisch einen Rahmen-U-Wert bestimmen lassen. Diese Möglichkeit steht nur in Konstruktionen zur Verfügung, die gemäss EN ISO 10077-2 als Fensterrahmen-U-Wert-Berechnungen erkannt werden:

• Die Wärmeleitfähigkeit der Maske beträgt 0.035 W/(mK).
• Der sichtbare Teil der Maske ist mindestens 190 mm gross.
• Es kommen genau 2 Lufttemperaturen bei den Randbedingungen vor.
• Es kommen genau 2 adiabatische Randbedingungen ("Symmetrie/Bauteilschnitt") an beiden Bauteilschnitten vor.

Diese automatische Rahmen-U-Wert-Berechnung steht Ihnen auch bei Pfosten und Fenstermittelpartien zur Verfügung (in der Norm nicht erwähnt). Dabei müssen beide Glaspakete analog zum Rahmen durch entsprechende Masken ersetzt werden.

Zusammenfassung

• Der Uf-Wert kann für Konstruktionen berechnet werden, die alle Bedingungen der Norm erfüllen.
• Die Berechnung des Uf-Werts wird für das markierte Resultat Objekt entweder durch den Menübefehl Resultate.U-Wert->Rahmen Uf-Wert... oder durch Aufruf des entsprechenden Resultatobjekt Kontextmenübefehls oder mit dem U-Wert Werkzeug Art  Rahmen U-Wert gestartet. Im sich öffnenden Uf-Wert Dialogfenster werden alle Rahmenmaterialien (ohne Fensterdichtungen) festgelegt.
• Sowohl die Rahmenmaterialien als auch andere Kennwerte, welche die Berechnung beeinflussen, können im Eigenschaften Flyout angepasst werden.