F. Gariglio et al. · Experimentelle und numerische Untersuchung des hygrothermischen Verhaltens von Flachdachelementen mit Hohlkastensystem
Technik- und Waschraum und das Außenklima an der Südwestseite des Gebäudes aufgezeichnet. Die Auswertung erfolgte nur bei der oberen Dreischichtplatte. In dieser wurde die Holzfeuchte analysiert.
3 Verfahren Bild 3 zeigt, wie anhand von drei verschiedenen Verfahren zur Bestimmung der Materialfeuchte der im Flachdach eingesetzten Dreischichtplatten Theorie und Praxis gekoppelt werden. Die erste Komponente der experimentellen Verfahren beinhaltet die Erstellung einer Sorptionsisotherme der Dreischichtplatte nach dem Hailwood-Horrobin-Modell (H/H-Modell) [7]. Dessen Algorithmus wird für die Berechnung des Materialfeuchteverlaufs über die im Flachdach gemessenen relativen Luftfeuchten verwendet. Die zweite Komponente beruht auf der Auswertung von Messwerten, die durch eingebaute Holzfeuchtesonden aufgezeichnet werden. Aufgrund aufgetretener Messfehler wurde zusätzlich noch eine Sensorvalidierung durchgeführt bzw. die Holzfeuchtesonden auf ihre messtechnische Funktionstüchtigkeit geprüft. Die dritte Komponente ist die numerische Vorgehensweise. Diese umfasst eine instationäre, hygrothermische Bauteilberechnung mittels des Simulationsprogramms WUFI® des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik, Holzkirchen/Deutschland [8]. Für eine realitätsgetreue Simulation des Holzfeuchteverlaufs werden objektspezifische Parameter und Daten benötigt, die mit zusätzlichen Messungen, wie dem Blowerdoor-Test und der Bestimmung der freien Wassersättigung, ermittelt wurden [9]. Zusätzlich wurden lokale Außenklimadaten von der MeteoSchweiz in der Umgebung des Hauses und die Klimadaten im Hausinneren erfasst [10]. Dadurch war die Basis für eine Simulation gegeben.
3.1 Ausgleichsfeuchtebestimmung (erste Komponente) An den im Flachdach verbauten Holzwerkstoffen und an europäischer Fichte (Picea abies L. Karst) wurden die Aus-
gleichsfeuchten bei verschiedenen Klimabedingungen gemessen. Bei den Holzwerkstoffen handelt es sich um industriell hergestelltes Brettsperrholz nach zwei verschiedenen Technologien. Dabei wird das eine System als Dreischichtplatte und das andere als Blockholzplatte (Bezeichnung des Herstellers) bezeichnet. Da die obere Schicht G3 (vgl. Bild 2) den feuchtetechnisch maßgebenden Bereich darstellt, wird im weiteren Verlauf nur noch die Dreischichtplatte behandelt. Nach der Materialfeuchtebestimmung wurden die erhaltenen Werte in die Matrizen der entsprechenden Temperaturbereiche eingetragen. Diese Matrizen ermöglichen das Modellieren von verschiedenen Sorptionsisothermen, die Aufschluss über die Feuchteaufnahme der geprüften Materialien geben. Aus den Sorptionsisothermen werden dann Algorithmen gebildet, über welche mittels der herrschenden Temperaturen und der relativen Luftfeuchten im zu untersuchenden Objekt die Materialfeuchte ub bestimmt werden kann (vgl. Bild 4). Das Hailwood-Horrobin-Modell Das Modell wurde von Hailwood und Horrobin (1946) speziell für die Erklärung der sigmoidschen Form der Sorptionsisotherme von Wasserdampf in Polymeren, hauptsächlich Textilpolymeren, entwickelt. Die Methode wird oft auch für die Beschreibung des Sorptionsverlaufes von Holz verwendet.
1800 α · β · ϕ Mp 100 + α · β · ϕ
1800 β · ϕ Mp 100 − β · ϕ
U tot = · · (1) + Utot total sorbiertes Wasser in % Um monomolekular sorbiertes Wasser in % Up polymolekular sobiertes Wasser in % j relative Luftfeuchte in % Mp hypothetisches Molekulargewicht des Holzes a Gleichgewichtskonstante des hydratisierten Holzes b Gleichgewichtskonstante des nichthydratisierten Holzes
Bild 3. Aufbau und Gliederung des bearbeiteten Projektes Fig. 3. Structure and content of the edited project
Bauphysik 37 (2015), Heft 1
08_017-030_Gariglio_(002)_cs6.indd 19
19
29.01.15 10:04