In der EN ISO 15026 (2007) wird ein einziger Testfall für ein hygrothermisches 1D Problem beschrieben. In diesem Testfall wird eine Sprung-Antwort in einem semi-unendlichen Bauteil mit einem einzigen Material berechnet. Die hygrischen Materialfunktionen sind vergleichsweise einfach (und unrealistisch), ebenso wie die gewählte Geometrie (nur eine Schicht, semi-unendlich). Es existiert eine analytische Approximationslösung, welche zum Vergleich mit numerischen Berechnungsergebnissen verwendet werden kann.
Zum Zweck der analytischen Ableitung dieser Referenzlösung wurden jedoch Modellparameter angepasst, welches zu geringfügiger Abweichung von den in der Norm beschriebenen Gleichungen führt. Dadurch kann selbst eine „perfekte“ numerische Lösung die analytische Referenzlösung nicht korrekt erreichen, bleibt jedoch in der Regel im gesetzten Toleranzband.
Aufgabenstellung
Eine einzelne, sich in eine Richtung unendlich ausdehnende Materialschicht wird im Gleichgewicht mit einer konstanten Umgebungsbedingung betrachtet. Zu einem bestimmten Zeitpunkt verändern sich die Umgebungstemperatur und -luftfeuchte sprunghaft. Die Aufgabe besteht darin, die Temperatur- und Feuchteprofile zu unterschiedlichen Zeiten nach dieser Änderung zu berechnen.
- Anfangsbedingungen: Temperatur = 20°C, Luftfeuchte = 50% r.L.
- Nach der sprunghaften Änderung: Temperatur = 30°C, Luftfeuchte = 95%
- Grenz-/Übergangswiderstande und sonstige Witterungseffekte werden nicht berücksichtigt.
Geforderte Ergebnisse:
- Feuchte- und Temperaturverteilungen nach 7, 30 und 365 Tagen
Referenzlösung und Referenzergebnisse
Für diesen Testfall gibt es eine quasi-analytische Lösung (Teile der Lösung werden mit einem numerische Integrationsverfahren bestimmt):
Claesson, J; Boltzmann solution of coupled nonlinear equations for moisture content w(s) and temperature t(s), s=x/root(4t). Benchmark Test I, CEN (2002).
In der Norm werden obere und untere Grenzwerte für die zu berechnenden Feuchte- und Temperaturprofile zu 3 Zeitpunkten angegeben. Leider hat sich bei der Berechnung der Grenzwerte ein Fehler eingeschlichen und das im Text erwähnte 2,5 % Toleranzband ist inkorrekt in Referenzwerte übertragen worden. Deswegen ist es in der Regel nicht möglich, mit einem numerischen Simulationsprogramm, welches nicht exakt alle Annahmen der analytischen Lösung reproduziert, alle Punkte nachzurechnen.
Bewertung
Der Testfall selbst prüft lediglich eine rudimentäre Funktionalität eines hygrothermischen Bauteil-Simulationsprogramms. Nahezu alle wichtigen und kritischen Modellkomponenten, beginnend mit den dynamischen Außenklimarandbedingungen, über Folien/Dampfsperren, Luftströmungen, Flüssigwasser-/Kapillartransport entgegen der Dampfstromrichtung, mehrschichtige Konstruktion, Feuchtequellen usw. werden nicht geprüft. Damit ist diese Norm für eine Qualitätssicherung zeitgemäßer hygrothermischer Simulationsverfahren nicht zureichend.
Eine alleinige Validierung nach EN ISO 15026 (2007) ist daher quasi bedeutungslos.