COND Dokumentation

Programm- und Modelldokumentation

Folgende Präsentationen geben einen Schnellüberblick über die COND2 Modelldokumentation:

Physikalische Grundlagen

Ausgehend von einer dampfdurchlässigen Konstruktion, die aus mehreren Schichten bestehen kann, wird der eindimensionale, stationäre Wärme- und Feuchtetransport betrachtet. Zu beiden Seiten der Konstruktion soll ein konstantes Klima anliegen. Dieses Klima wird vereinfachend durch Temperatur und Luftfeuchte für die jeweilige Seite der Konstruktion beschrieben (im Folgenden bezeichnet der Index i die Innenseite und der Index e die Außenseite der Konstruktion).

Infolge des Temperaturgefälles kommt es zu einem Wärmestrom durch die Konstruktion. Nach einer gewissen Zeit, die mitunter sehr lang dauern kann, stellt sich ein stationärer Wärmestrom und ein Temperaturprofil ein (Abb. 1).

Das Dampfdruckgefälle bewirkt einen Dampfstrom durch die Konstruktion. Auch hier stellt sich nach einer gewissen Zeit ein stationärer Zustand ein. COND berechnet den stationären Dampf- und Wärmestrom und die daraus resultierenden Dampfdruck- und Temperaturprofile.

Überschreitet der berechnete Dampfdruck pv an irgendeiner Stelle innerhalb der Konstruktion den (direkt von der Temperatur abhängenden) Sättigungsdampfdruck psat, kommt es zur Kondensation (siehe Abbildung 2, im rot umrandeten Bereich entsteht Kondensat).

Mit dem traditionellen Glaser-Verfahren wird nun die Kondensatmenge abgeschätzt, indem die Dampfströme von der Innenseite zur Kondensatebene und vom Kondensationsbereich zur Außenseite berechnet werden. Die Differenz der Ströme wird dann mit der Dauer der Kondensationsperiode multipliziert und so das zu erwartende Kondensat abgeschätzt (siehe Abbildung 3.

Es wird beim Glaser-Verfahren davon ausgegangen, dass das Kondensat zwischen den Schichten entsteht und dort auch gespeichert wird. Unabhängig von der tatsächlich anfallenden Kondensatmenge bleiben die Dampfströme und der Kondensationsbereich konstant, da eine Ausbreitung des Kondensats bei Glaser nicht berücksichtigt wird.

Sobald sich in der Konstruktion Kondensat bildet, stellen sich in der Realität jedoch zusätzlich zu den Dampfströmen nun auch vom Kondensationsbereich wegführende Flüssigwasserströme (kapillare Leitung) ein. Dieser Prozess wird im COND-Verfahren berücksichtigt und erlaubt eine realitätnähere Beschreibung der Feuchtetransportprozesse. In Abbildung 4 sind die sich überlagernden Dampf- und Flüssigwasserströme in der Nähe des Kondensationsbereiches dargestellt.

Nun werden zur Berechnung der Feuchteverteilung im stationären Zustand zwei Festlegungen getroffen:

  1. Es herrscht ein globaler Gleichgewichtszustand, d.h. der in die Konstruktion eindiffundierende Dampfstrom ist genauso groß wie der an der anderen Seite herausdiffundierende Dampfstrom.
  2. Im stationären Zustand gilt ein lokales Gleichgewicht, d.h. die sich überlagernden Flüssigwasser- und Dampfströme sind zusammen stets genauso groß wie der stationäre (globale) Dampfstrom.

Diese Gleichgewichtszustände lassen sich mittels Gleichungen beschreiben und das entstehende Gleichungssystem kann analytische gelöst werden. Durch Berücksichtigung des zeitabhängigen Einstellvorganges wird dann die nach einer bestimmten Zeit erwartete Feuchteverteilung berechnet.

Die kapillare Ausbreitung des Kondensats führt zu einer hygrischen Entspannung der Konstruktion. Durch die Berücksichtigung dieses Prozesses ergeben Berechnungen mit dem COND-Verfahren meist geringere Kondensatmengen im Vergleich zum Glaserschema. Vor allem bei Innendämmsystemen überschätzt das Glaser-Verfahren die berechnete Kondensatmenge stark, während der COND-Algorithmus eher die tatsächlich auftretenden Kondensatmengen und die Verteilung des Kondensats beschreibt. Diese ist am Beispiel einer innengedämmten Konstruktion mit einer Kondensatebene in Abbildung 5 dargestellt.

Obwohl COND analog zum Glaserverfahren auch nur Erwartungswerte für das auftretende Kondensat liefert, ist die Berechnung vor allem bei innengedämmten Konstruktionen dichter an der Realität und erlaubt damit die Nachweisführung auch bei Konstruktionen, die mit dem traditionellen Glaserverfahren als kritisch eingestuft werden.

Die Diplomarbeit, welche die theoretischen Grundlagen und das Berechnungsverfahren im Detail beschreibt, wird ebenso mit dem Programm zusammen installiert. Sie kann jedoch auch direkt von dieser Webseite heruntergeladen werden (siehe cond_fundamentals_de.pdf).

Die Grundlagen des Verfahrens werden im folgenden kurz beschrieben.

Validierung

Mit Validierung wird der Prozess der Modellprüfung bezeichnet, bei dem die korrekte Umsetzung der formulierten Physik in das numerische Modell und Lösungsverfahren geprüft wird. Außerdem bezeichnet man mit Validierung die prinzipielle Eignung einer Software bzw. des darin enthaltenen Modells, die im Labor oder Freilandversuch gemessenen Daten zu reproduzieren. Dabei wird unter anderem geprüft, ob das Modell die benötigte Komplexität und umfängliche Physik beinhaltet und ausreichend parametriert werden kann.

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