Kastendoppelfenster
Bewertung von Zu- und Abluftöffnungen, Strömungsrichtung und Luftwechsel im Fensterkasten bei wechselnden Wind- und Temperaturbedingungen.
Kastendoppelfenster · Doppelfassade · Hinterlüftung
Wirksamkeit von Fenster- und Fassadensystemen prüfen
Thema
Fassade als Strömungssystem
Eine Hinterlüftung ist nur so wirksam wie ihr tatsächlicher Luftweg
Kastendoppelfenster und mehrschalige Glasfassaden reagieren auf Winddruck, Außen- und Innentemperatur sowie die Geometrie ihrer Öffnungen. Je nach Betriebszustand kann die Strömung den Zwischenraum wirksam durchspülen oder zu Wärmestau, Rückströmung und Kurzschluss zwischen Ein- und Auslass führen. Die Simulation verbindet deshalb das Fassadendetail mit den realen Druck- und Temperaturverhältnissen am Gebäude.
Beispiel eines Gesamtmodells
Gebäude, Fassade und Umgebung gemeinsam betrachten
Das Gesamtmodell bildet die Gebäudeform, unterschiedliche Fassadenbereiche, Dachaufbauten und die umgebende Bebauung ab. Damit lassen sich die Druck- und Temperaturbedingungen bestimmen, die an den einzelnen Kastendoppelfenstern beziehungsweise Fassadenöffnungen anliegen. Das nachfolgende Detailmodell löst anschließend den konkreten Luftweg auf.
Typische Kastenfensterkonstruktion
Seitliche Hinterlüftung über Lochbleche
Bei dieser Bauweise strömt die Luft seitlich durch perforierte Bleche in den Fensterkasten ein und wieder aus. Für den tatsächlichen Austauschvolumenstrom sind der freie Lochquerschnitt, die Anordnung der Öffnungen, die Tiefe des Fassadenzwischenraums und die anliegende Druckdifferenz entscheidend. Im CFD-Modell wird das Lochblech geometrisch oder über einen abgestimmten Druckverlust abgebildet. So wird sichtbar, ob der Zwischenraum gleichmäßig durchströmt wird oder ob Kurzschlussströmungen und schwach belüftete Bereiche entstehen.
Schnitt und Strömungsweg
Vom Anschlussdetail zum strömungswirksamen CFD-Modell
Der technische Schnitt und das räumliche Modell zeigen, welche Bauteile den Luftweg im Kastenfenster bestimmen. Die wirksame Öffnungsfläche entsteht nicht allein aus einem Nennmaß: Laibungen, Wetterschutzgitter, enge Umlenkungen, Sonnenschutz und unterschiedliche Anschlussdetails erzeugen zusätzliche Druckverluste. In der Simulation werden diese Einflüsse dort geometrisch aufgelöst, wo sie für Luftmenge, Temperatur und Strömungsrichtung entscheidend sind.
Doppelfassaden und Glasfassaden
Analyse von mehrgeschossigen oder geschossweise getrennten Fassadenzwischenräumen, thermischem Auftrieb und möglichem Wärmestau.
Hinterlüftung und Öffnungsvarianten
Vergleich von Querschnitten, Klappenstellungen, Gittern, Anschlussdetails und Betriebsweisen hinsichtlich ihrer tatsächlichen Wirksamkeit.
Vorgehen
Vom detaillierten Fassadenmodell zur thermischen Bewertung
Die Fassade wird im CFD-Modell im relevanten Detaillierungsgrad geometrisch abgebildet. Berücksichtigt werden alle strömungs- und wärmetechnisch wirksamen Öffnungen, Querschnitte, Umlenkungen, Bauteilschichten und Einbauten. Anschließend werden definierte Sommer- und Winterfälle untersucht. U-Werte beschreiben den Wärmedurchgang der Bauteile, g-Werte den solaren Energieeintrag der Verglasung. Zusammen mit Wind, Außen- und Innentemperatur ergeben sich die Antriebskräfte für die Hinterlüftung.
- 01
Fassadengeometrie mit allen relevanten Öffnungen, Konstruktionen, Einbauten und Betriebsstellungen aufbauen
- 02
U- und g-Werte, Materialeigenschaften, Winddruck sowie Innen- und Außentemperaturen als thermische Randbedingungen ansetzen
- 03
Repräsentative Sommer- und Winterfälle einschließlich Sonneneinstrahlung und unterschiedlicher Fensterstellungen simulieren
- 04
Luftaustausch, resultierenden Volumenstrom sowie mittlere und lokale maximale Temperaturen im Zwischenraum auswerten
- 05
Verbesserungen an Öffnungen und Konstruktion ableiten, Temperaturdaten für Heiz- und Kühllast bereitstellen und die thermische Eignung von Motoren beziehungsweise Antrieben prüfen
Screen, Motor und Antrieb
Bauteile im Fassadenzwischenraum thermisch absichern
Im Fassadenzwischenraum können im Sommer deutlich höhere Temperaturen als außen oder im Raum auftreten. Deshalb werden nicht nur Mitteltemperaturen, sondern auch lokale Temperaturspitzen am Screen, am Rohrmotor und an weiteren Antriebskomponenten ausgewertet. Die Ergebnisse lassen sich mit den zulässigen Einsatztemperaturen der vorgesehenen Produkte vergleichen und zeigen, ob Hinterlüftung, Einbauposition oder Konstruktion angepasst werden sollten.
Beispiel eines CFD-Ergebnisses
Temperaturverteilung statt eines einzelnen Mittelwerts
Die Ansichten zeigen sowohl die Temperaturverteilung über mehrere Fassadenfelder als auch den Verlauf im Schnitt durch Fensterkasten und angrenzenden Bereich. Warme Zonen und lokale Temperaturspitzen werden ebenso sichtbar wie kühlere, besser durchströmte Bereiche. Damit lässt sich die Wirksamkeit der Hinterlüftung für jedes Element bewerten und gezielt verbessern.
- Mittlere und maximale Temperatur je Fassadenfeld
- Volumenstrom und Luftaustausch im Fensterkasten
- Temperaturen für Bauteilprüfung sowie Heiz- und Kühllastberechnung
Ergebnis
Entscheidungsgrundlagen für die weitere Planung
Volumenstrom und Luftwechsel der Hinterlüftung
Mittlere und maximale Temperaturen im Fassadenzwischenraum
Temperaturrandbedingungen für Heiz- und Kühllastberechnungen
Bewertung und Verbesserung von Konstruktion, Motoren und Antrieben
FAQ
Häufige Fragen
Wann ist eine Simulation des Fassadenzwischenraums sinnvoll?
Wenn Winddruck, Auftrieb, Sonneneinstrahlung und unterschiedliche Öffnungsstellungen zusammenwirken oder die wirksame Hinterlüftung mit einfachen Annahmen nicht belastbar beurteilt werden kann.
Können einzelne Anschlussdetails berücksichtigt werden?
Ja. Engstellen, Umlenkungen, Gitter und andere Widerstände können geometrisch aufgelöst oder durch abgestimmte Kennwerte im Modell abgebildet werden.
Lassen sich verschiedene Fensterstellungen vergleichen?
Ja. Geöffnete, geschlossene und gestufte Betriebszustände sowie unterschiedliche Zu- und Abluftquerschnitte können als Varianten gegenübergestellt werden.
Kann die Temperaturbelastung von Motoren und Sonnenschutzantrieben geprüft werden?
Ja. Lokale und zeitlich relevante Temperaturen im Fassadenzwischenraum werden an den vorgesehenen Einbauorten ausgewertet und können mit den zulässigen Temperaturbereichen der Komponenten verglichen werden.
Nächster Schritt
Projekt anfragen
Planungsfrage gemeinsam eingrenzen
Wir klären, welche Szenarien, Bewertungsgrößen und Ergebnisformate für Ihr Projekt sinnvoll sind.