Norm EN ISO 10077-2:2017

Abb. 1: Ausgangssituation

Abb. 2: wie Abb. 1 mit zusätzlichen Fahnen mit einer Distanz von mehr als 2mm dazwischen

Tab. 1: Vergleich bestehende und neue Methode

Neue Berechnungsmethode

Mit der Revision der Norm 10077-2 von 2017 wird eine zusätzliche Berechnungsmethode für den Wärmetransport in den Lufthohlräumen eingeführt:

• Leicht belüftete Hohlräume werden als Randbedingungen modelliert (mittels Temperatur und Wärmeübergangswiderstand).
• der Strahlungsaustausch in unbelüfteten Lufthohlräumen wird physikalisch korrekt modelliert (Radiositätsverfahren).
• der Wärmetransport mittels Konvektion/Leitung in unbelüfteten Lufthohlräumen basiert auf denselben Gleichungen wie beim bestehenden Verfahren, verwendet jedoch die mittlere Wärmestromrichtung innerhalb des Lufthohlraums im Gegensatz zur Hauptwärmestromrichtung (horizontal oder vertikal).

Beispiel

Gemäss bestehender Methode verbessern die Fahnen im oben abgebildeten Beispiel die Konstruktion nicht(Oberflächenemissivität 0.9, Abstand zwischen den Fahnen mehr als 2mm). Mit der neuen Methode beträgt hingegen die Verbesserung 15%, was realistisch ist.

Vergleichsrechnungen

Wir haben Hunderte von Kundenbeispielen mit beiden Verfahren berechnet und haben folgendes festgestellt:

• Im allgemeinen sind die Differenzen beider Methoden kleiner als die in der Norm angegebene Fehlertoleranz. Insbesondere wenn es nur wenig Lufthohlräume hat, die Temperaturdifferenz innerhalb der Lufthohlräume klein ist oder die Emissivitäten der Oberflächen klein sind.
• Oft sind die Unterschiede zwischen den verschiedenen Interpretationen der bestehenden Methode grösser als der Unterschied zwischen einem Referenzverfahren der bestehenden Methode und der neuen Methode.
• Bei Lufthohlräumen mit grossen Temperaturdifferenzen, Verschattungen und normalen Emissivitäten liefert die bestehende Methode zu konservative, nicht plausible Resultate.

Fazit

Die Beschreibung des Verfahrens der bestehenden Berechnungsmethode weist zahlreiche Unklarheiten auf und einige Effekte können nicht abgebildet werden.

Die neue Berechnungsmethode ist hingegen eindeutig formuliert und lässt sowohl von Softwareherstellern als auch von Anwendern keine Interpretationen zu. Der Wärmetransport durch Strahlung wird physikalisch korrekt modelliert.

Um die Resultate von Berechnungen verschiedener Softwareprodukte und Anwender zu vergleichen, sollte eine eindeutig formulierte Berechnungsmethode benutzt werden. Wegen der präzisen Formulierung und der exakten Modellierung des Strahlungsaustausches ist die neue Methode dafür geeigneter.