Μοντελοποίηση διάδοσης θερμότητας με θερμικό κυκλωματικό μοντέλο προς ανάλυση θερμικής αδράνειας και συμπεριφοράς διατομών τοιχοποιϊας και ζωνών κτιρίων
Creators: name: Κοντολέων, Κάρολος-Νικόλαος Ι.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2006
Subjects: Μέθοδος των κόμβων
Θερμικό κυκλωματικό μοντέλο
Thermal-network model
Nodal method

description: Ερευνητικό ενδιαφέρον στην παρούσα διδακτορική διατριβή αποτελεί η ανάπτυξη ενός μη γραμμικού ισοδύναμου συγκεντρωμένου θερμικού κυκλωματικού μοντέλου, για την προσομοίωση και μοντελοποίηση των φυσικών μηχανισμών μετάδοσης της θερμότητας. Το προτεινόμενο θερμικό μοντέλο βασίζεται στις αναλογίες μεταξύ των ηλεκτρικών και θερμικών κυκλωμάτων και στις ισοδυναμίες των ηλεκτρικών και θερμικών νόμων. Η δυναμική-χρονική ανάλυσή του επιτυγχάνεται σε διακριτά χρονικά βήματα με τη μέθοδο των κόμβων. Ο κώδικας που αναπτύχθηκε, λαμβάνει υπόψη του τις μη γραμμικές εξαρτήσεις των φυσικών παραμέτρων. Το θερμικό μοντέλο που προτείνεται χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό των χαρακτηριστικών μεγεθών τηε θερμικής αδράνειας και ειδικότερα του συντελεστή μείωσης f και της χρονικής καθυστέρησης φ. Οι αναλύσεις διεξάγονται για την ανάλυση της επιρροής των γεωμετρικών και θερμοφυσικών ιδιοτήτων των δομικών υλικών και της επίδρασης της διάταξης σύνθετων τοιχοποιιών. Περαιτέρω, λαμβάνονται υπόψη οι μη γραμμικές συσχετίσεις των θερμοφυσικών ιδιοτήτων και η δράση της ηλιακής ακτινοβολίας σαν συνάρτηση του προσανατολισμού και του συντελεστή ηλιακής απορροφητικότητας. Ακολούθως, η εφαρμογή του θερμικού μοντέλου, επεκτείνεται, προκειμένου να αναλυθεί η θερμική συμπεριφορά μιας παθητικής και μιας ενεργητικής κτιριακής ζώνης. Οι αναλύσεις εστιάστηκαν στον προσδιορισμό της επιρροής της επιβαλλόμενης επιθυμητής θερμοκρασίας στο εσωτερικό της ζώνης, του ρυθμού εναλλαγών του αέρα και τέλος των υαλοστασίων
description: In the present dissertation, the thermal inertia and behaviour of wall configurations and building zones are studied and analysed by introducing and adequate non-linear lumped thermal-network model. This model is based on the principles of electrical circuits and the proposed methodology offers a simple and flexible transition of the laws that govern the electrical networks. The transient analysis and numerical solution of the model is obtained in discrete time steps via the nodal method. The introduced thermal model confront adequately the complex non linear mechanisms of heat transfer, due to convention and radiation. The proposed thermal model is employed in order to evaluate the decrement factor f and the time lag φ of wall configurations. The geometrical and thermophysical properties, the position and the allocation of materials are some issues studied extensively. In addition, the non linear relations between the thermophysical properties, as well as the impact of the surface orientation and solar absorptivity, are analysed. Moreover, the developed thermal model is modified suitably in order to examine the thermal performance of passive and active building zones with or without glazing. The analyses are focused with the purpose of determining the developed temperature field and the energy loads. Apart from the properties and arrangement of building materials comprising the thermal zone, the analyses are focused on the influence of the desired indoor temperature, the impact of the ventilation air changes rate and finally the consequences of the glazing selections