Methodik & Validierung: Was die Browser-Simulationen können – und was nicht

Die interaktiven Simulationen auf dieser Seite sind kein Marketing-Gimmick mit hübschen Farben, aber auch kein prüffähiger Nachweis. Sie sind Lehrmodelle mit der echten Rechenphysik: dieselbe stationäre Wärmeleitung wie im Nachweis, nur mit vereinfachter Geometrie und vereinheitlichten Randbedingungen. Diese Seite legt offen, wie sie rechnen, wo ihre Grenzen liegen – und dass ihre Ergebnisse gegen Literatur und ein reales Berechnungsprotokoll standhalten.

Wie gerechnet wird

Jedes Detail wird als 2D-Schnitt auf ein feines Gitter gelegt; jede Zelle bekommt die Wärmeleitfähigkeit ihres Baustoffs. Das stationäre Temperaturfeld wird dann iterativ gelöst – numerisch dasselbe Prinzip, das auch validierte FE-Programme nach DIN EN ISO 10211 anwenden:

• Verfahren: Finite Differenzen, Gauß-Seidel-Relaxation mit Überrelaxation (SOR) zur Beschleunigung; Konvergenz, wenn sich keine Zelle pro Durchlauf um mehr als 2,5·10⁻⁴ K ändert.
• Leitwerte: harmonische Mittelung der Wärmeleitfähigkeiten an den Zellgrenzen, Wärmeübergang über Rsi/Rse als Robin-Randbedingung – also physikalisch konsistent, nicht „gemalt“.
• Stoffwerte: nach der λ-Konvention der DIN 4108 Beiblatt 2, Tabelle 3 (Dämmung 0,035; Stahlbeton 2,3; Mauerwerk je nach Klasse usw.).
• Randbedingungen: innen +20 °C, außen −5 °C; Rse = 0,04 m²K/W.

Aus dem Feld folgt direkt der zweidimensionale Leitwert L^2D, daraus der Ψ-Wert (Ψ = L^2D − Σ U·l) und die kälteste innere Oberflächentemperatur für den f_Rsi-Wert.

Wo die Vereinfachungen liegen (und warum es Lehrmodelle bleiben)

Genau hier liegt der ehrliche Unterschied zum Nachweis. Wir benennen die Grenzen lieber selbst, als sie zu verschweigen:

• Übergangswiderstand innen: Die Sims rechnen durchgängig mit Rsi = 0,25 m²K/W – der Randbedingung für die Schimmelbewertung. Ein prüffähiger Ψ-Nachweis differenziert dagegen 0,13 (Wand) / 0,17 (Boden) / 0,10 m²K/W (Decke) je nach Wärmestromrichtung. Die Sim-Ψ-Werte sind dadurch didaktisch stimmig, aber nicht exakt die Norm-Ψ-Werte.
• Idealisierte Geometrie: saubere Schichten ohne Mörtelfugen, Befestiger oder Ausführungstoleranzen. Punktförmige Wärmebrücken (Dübel, Anker) bleiben – wie in Beiblatt 2 vorgesehen – außen vor.
• Begrenzter Ausschnitt, besonders beim Erdreich: Erdberührte Details werden im Nachweis mit Temperaturkorrekturfaktor F_x gewichtet und mit tieferem Erdreichmodell gerechnet. Deshalb zeigt die Sockel-Simulation bewusst keinen Ψ-Wert, sondern nur den aussagekräftigen f_Rsi.
• Stationär und rein thermisch: kein Feuchtetransport, keine 3D-Effekte, kein Zeitverlauf. Für Feuchte- und Trocknungsfragen sind andere Verfahren zuständig.

Faustregel: Die Sims sind genau genug, um Wirkungen ehrlich zu zeigen („thermische Trennung bringt was“, „der Maßbezug entscheidet das Vorzeichen“) – aber zu vereinfacht, um eine Zahl in eine Förderbilanz zu schreiben. Dafür gibt es den prüffähigen Nachweis mit validierter Software.

Validierung gegen Literatur und ein reales Protokoll

Der entscheidende Punkt: Trotz der Vereinfachungen landen die Sim-Werte in den Bereichen der Fachliteratur – und decken sich bei der Außenecke sogar mit einem realen ISO-10211-Berechnungsprotokoll aus der Praxis.

Ein ehrlicher Hinweis zur Attika

In der Tabelle sticht die Attika heraus: Die Sim rechnet die „Dämmhaube“-Variante mit Ψ ≈ 0,02 etwas günstiger, als die Praxisspanne (0,05–0,15) erwarten ließe. Das ist kein geschönter Wert, sondern die Folge der idealisierten Geometrie – die perfekt umlaufende Dämmung des Modells ist sauberer als die meisten realen Attiken. Genau solche Abweichungen sind der Grund, warum das echte Detail individuell gerechnet gehört: Das Lehrmodell zeigt die Richtung verlässlich, die exakte Zahl liefert erst der Nachweis.

Sie wollen die Methode in Aktion sehen? Der Wärmebrücken-Atlas rechnet sechs Details live; die Außenecke zeigt die Wirklängen-Falle mit live kippendem Vorzeichen.