Modelle von Kachelofen & Co zur Bewertung von Wärmeverteilung und Brandschutz

Der Österreichische Kachelofenverband entwickelte mit dem Projektpartner ACAM Engineering thermische und numerische Modelle zur Beschreibung der Wärmeverteilung von Öfen und Räumen. Das ermöglicht die Beschreibung thermischer Behaglichkeit sowie Beurteilung von Brandschutzfragen außerhalb der Normung. Die Modelle wurden mit umfangreichen Versuchsreihen am Kachelofenverband validiert.

Mit Scheitholz betriebene Raumheizgeräte wie Kachelöfen oder Heizkamine erfreuen sich auch in Österreich großer Beliebtheit. Die thermischen Bedingungen dieser Öfen sowie in den Räumen sind aufgrund des instationären Betriebes durch numerische Simulationen im zeitlichen Verlauf beschreibbar.

Ein Ziel der Projekte war die Entwicklung von gekoppelten thermischen und numerischen Strömungsmodellen für gängige Ofentypen. Darauf aufbauend wurde die Wärmeverteilung im Gebäude unter Berücksichtigung verschiedener Gebäudeeigenschaften (z.B. thermische Bauteilaktivierung) betrachtet. Ein weiteres Ziel ist die Entwicklung von Modellen zu Fragestellungen der Brandsicherheit, welche nicht in facheinschlägigen Normen oder in den Angaben der Hersteller beantwortet wird.  Die Validierung erfolgt durch umfassende Messreihen in der Versuchsanstalt am Österreichischen Kachelofenverband.

a Messung der Wäremverteilung eines Kachelofens
b Abblidung der Methidik der Messung und Analyse

Die Modelle aus der CFD Simulation von verschiedenen Raumheizgeräten eröffnen als „digitale Zwillinge“ neue Möglichkeiten der Versuchsplanung.

Johannes Mantler - Projektleiter im KOV

Die HafnerInnen können mit dem Kachelofenberechnungsprogramm, sowie aufgrund des hohen Fachwissens und ihrer Erfahrung Kachelöfen gut auslegen. Weiterführende Fragestellungen lassen sich aufgrund des nichtlinearen und transienten Verhaltens nicht ohne weiteres beantworten. Auf Basis der Simulationsmodelle aus den Projekten können Fragestellungen und Branchenprobleme behandelt werden – z.B. Auslegung von Kachelofen-Ganzhausheizungen inklusive Untersuchung der Wärmeverteilung im Gebäude über längere Zeiträume und die instationäre Berechnung in Hinsicht auf die Brandsicherheit.