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Beschreibung

Das U-Wert Werkzeug Äquivalenter U-Wert ermöglicht das Berechnen und Anzeigen von äquivalenten U-Werten. Beim äquivalenten U-Wert werden bereits periodisch auftretende Wärmebrücken (z.B. die Stege in Abbildung 2) berücksichtigt.

Wie wird es aktiviert?

Das U-Wert Werkzeug wird durch den Befehl U-Wert aus dem Menü Resultate oder durch Klicken auf das Symbol im Werkzeuge Flyout aktiviert. Wählen Sie anschliessend die Art Äquivalenter U-Wert in den Werkzeugeigenschaften aus (vgl. Abbildung 1). Der Mauszeiger wird im Bereich der Konstruktion mit dem Symbol angezeigt.

Wie wird es benutzt?

Um den äquivalenten U-Wert über einem Oberflächenzug zu berechnen, benötigen Sie zwei Klicks:

Mit den beiden Klicks (im unten stehenden Beispiel bei den Punkten A und B) setzen Sie die Schnittlinien und bestimmen damit den Oberflächenzug, über dem der äquivalente U-Wert berechnet wird. Nachdem 2. Klick wird der äquivalente U-Wert berechnet.

Wird die Shift-Taste bei der Definition des Oberflächenlinienzug gedrückt gehalten, so werden mit dem ersten Klick Start- und Endpunkt automatisch bei den angrenzenden adiabatischen Rändern (z.B. Bauteilschnitten) gesetzt und der äquivalente U-Wert berechnet.

Im Eigenschaften Flyout (vgl. Abbildung 4) können Sie neben dem Stil auch die Berechnungsvorschrift anpassen: Sie können eine andere Bezugslänge und eine andere Temperaturdifferenz als die automatisch bestimmten festlegen.

Bestimmen des Stils

Die Darstellungsart des äquivalenten U-Wert Objekts können Sie in der Stil Liste der Werkzeug Eigenschaften (vgl. Abbildung 1) auswählen. Die Liste zeigt alle Stile für äquivalente U-Wert Objekte, die zuvor im Stil Flyout definiert wurden.

Ein neues äquivalentes U-Wert Objekt wird immer mit dem in der Stil Dropdown-Liste markierten Stil erzeugt. Sie können entweder die Markierung im Stil Flyout ändern oder in der Stil Dropdown-Liste der Werkzeug Eigenschaften den entsprechenden Stil auswählen.

Sie können den Stil nachträglich noch anpassen, indem Sie das Eigenschaften zuweisen Werkzeug benutzen oder den Stil mittels Drag&Drop zuweisen (siehe auch Einführungsbeispiel 1).

Abbildung 1: Werkzeug Eigenschaften

Aussagekräftige Resultate

Um aussagekräftige Resultate zu erhalten, müssen folgende Bedingungen erfüllt sein:

•äquivalente U-Werte sollen nur bei Beispielen mit periodisch auftretenden Wärmebrücken (z.B. die Stege in Abbildung 2) berechnet werden.

•die Schnittlinien sollen an Schnitten definiert werden, durch die keine Wärmeströme fliessen (Bsp: Symmetrieachsen oder bei Rändern mit der Randbedingung: Wärmestromdichte q=0.0 W/m2K).

•Falls Sie das Bezugssystem aussen wählen, sollen Start- und Endpunkt auf dem äusseren Rand der Konstruktion liegen; falls Sie das Bezugssystem innen wählen, sollen Start- und Endpunkt auf dem inneren Rand der Konstruktion liegen. Beachten Sie die Reihenfolge der Eingabe: Auch hier gilt der Gegenuhrzeigersinn der Eingabe der Endpunkte.

•Beachten Sie bitte auch die Bemerkungen im Kapitel physikalische Erläuterungen.

Möchten Sie die Eingabe vor der Definition des Endpunktes abbrechen, wählen Sie den Befehl Abbrechen aus dem Kontextmenü (Klicken mit der rechten Maustaste) oder drücken Sie die ESC-Taste.

Mit dem Markieren, Verschieben, Skalieren Werkzeug bzw. Bearbeiten Werkzeug können Sie die Position der Beschriftungen sowie die Position der Schnitte verändern.

Die Art der Beschriftung (z.B. Anzahl Nachkommastellen, soll der Wärmefluss durch die Schnittflächen berechnet werden) sowie die grafischen Eigenschaften der Schnittlinie können durch Anpassen des entsprechenden Stils im Stil Flyout geändert werden. Sie können entweder die Werte manuell eingeben, die Werte von anderen Resultatsobjekt kopieren () oder die Berechnung mit anderen Resultatsobjekten verknüpfen().

Abbildung 2

Physikalische Erläuterungen

Der äquivalente U-Wert (vormals äquivalenter k-Wert) wird wie folgt berechnet:

respektive falls die Wärmeströme durch die Schnittflächen berücksichtigt werden (vgl. Eigenschaften Flyout)

mit:

Ueq: äquivalenter U-Wert [W/m2K]

ΦA-B: Wärmefluss von A nach B (im Gegenuhrzeigersinn) [W/m]

ΦC-A: Wärmefluss von C nach A (im Gegenuhrzeigersinn) [W/m]

ΦB-D: Wärmefluss von B nach D (im Gegenuhrzeigersinn) [W/m]

b: Länge der Projektion des Streckenzuges AB auf die Senkrechte zur Schnittlinie AC [m]

ΔT: Temperaturdifferenz TA-TC der Randbedingungstemperaturen TA und TC bei den Punkten A und C [K]

Bemerkungen

•Im Allgemeinen sind die äquivalenten U-Werte abhängig davon, auf welcher Seite eine Konstruktion - aussen oder innen - abgefragt wird. Es gilt folgende Beziehung:

Ueq A-B, aussen = Ueq A-B (C-A,B-D), innen respektive Ueq A-B, innen = Ueq A-B (C-A,B-D), aussen

•Falls die Wärmeströme durch die Schnittflächen eine kritische, relative Grösse übersteigen, wird eine entsprechende Warnung hinzugefügt. Sie können diese Grenze im Eigenschaften Flyout anpassen.

•Alle Wärmeströme werden vom Startpunkt bis zum Endpunkt im Gegenuhrzeiger berechnet.

•Zur Berechnung der Wärmeströme werden alle Referenzpunkte automatisch auf die am nächsten liegenden Gitterpunkte an der Oberfläche abgebildet.

•Die Vorzeichen der Wärmeströme werden berücksichtigt: Die Wärmeströme ins System sind positiv, die Wärmeströme aus dem Systems sind negativ

Abbildung 4: Eigenschaften Flyout für Äquivalente U-Werte

Einschränkungen

•Dieses Werkzeug kann nur auf den Berichtseiten und nur bei vorhandenen Resultatobjekten mit berechneten Modellen verwendet werden.

•Die Temperaturdifferenzen müssen bei beiden Schnitten gleich gross sein.

•Es dürfen nur genau 2 Randbedingungstemperaturen im Modell vorkommen.

•Es dürfen keine inneren Ränder und keine Wärmequellen vorkommen.