Thermische und akustische Untersuchung einer Ziegelinnovation

Im Projekt wurde eine völlig neuartige Geometrie für einen Ziegelstein untersucht hinsichtlich der schalltechnischen und thermischen Eigenschaften. Zur Beurteilung der thermischen Eigenschaften wurden hochaufgelöste zweidimensionale Simulationen mit Finite-Elemente Software durchgeführt. Die vom Hersteller zur Verfügung gestellte Geometrie wurde in simulationsfähige Modelle umgewandelt. Die Wärmeleitfähigkeiten der Materialien wurden ebenfalls entsprechend der Angaben des Herstellers festgelegt. Für die Simulation der Luftkammern wurde das Modell der äquivalenten Wärmeleitfähigkeit herangezogen, welches in EN ISO 6946 definiert ist und die Einflüsse des Wärmetransports durch Konvektion und Wärmestrahlung entsprechend einem validierten Modell annähert. Diese Methode ist derzeit Stand der Technik, eine exaktere Methode mit Multi-Physik Ansatz würde deutlich aufwändigere Simulationen erforderlich machen und wäre mit der Festlegung von umfangreichen, zum Teil schwer bestimmbaren, weiteren Randbedingungen verbunden (z.B. Oberflächenrauhigkeit, Eigenschaften Ziegelverbands, der Mörtefuge etc.) Das angewendete Verfahren ist ausreichend genau um die thermischen Qualtitäten des Ziegels zu beurteilen und entspricht jenem, welcher zur Berechnung der Bemessungswerte herangezogen wird. Um die genauen Auswirkungen der ausgeklügelten Geometrie deutlich zu machen wurden insgesamt vier Simulationsmodelle berechnet. Durch diese Vorgehensweise konnte die beabsichtigte Wirksamkeit des Innovationsansatzes gut herausgearbeitet werden - bzw. die Gründe für die nur eingeschränkte Wirksamkeit. Für weitere Optimierungen wurden für den Aufttraggeber theoretische Abschätzungen der Wärmeleitfähigkeit bei Anpassung der Luftkammer-Stärke ausgearbeitet. Die Evaluierung umfasste neben den thermische Simulationsläufen auch Analysen und Voruntersuchungen hinsichtlich der schalltechnischen Auswirkungen der neuartigen Geometrie.