Βελτίωση θερμικής απόδοσης παθητικών ηλιακών συστημάτων (τοίχος Trombe) με την ενσωμάτωση υλικών αλλαγής φάσης (ΥΑΦ)
Στις μέρες μας, το μεγαλύτερο ποσό της παγκόσμιας ενέργειας καταναλώνεται από τις κτιριακές μονάδες, ωστόσο τα αποθέματα ενέργειας συνεχώς μειώνονται. Αναπόφευκτα λοιπόν, κρίνεται αναγκαίο να καθοριστούν νέες σύγχρονες μέθοδοι κατασκευής κτιρίων ώστε να μειωθεί όσο το δυνατόν περισσότερο η ζήτηση εν...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2022
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/16511 |
| id |
nemertes-10889-16511 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Παθητικά ηλιακά συστήματα Τοίχος Trombe Υλικά αλλαγής φάσης (ΥΑΦ) Υπολογιστική ρευστοδυναμική Βιοκλιματικός σχεδιασμός κτιρίων Passive solar systems Trombe Wall Phase change materials (PCM) Computational Fluid Dynamics (CFD) |
| spellingShingle |
Παθητικά ηλιακά συστήματα Τοίχος Trombe Υλικά αλλαγής φάσης (ΥΑΦ) Υπολογιστική ρευστοδυναμική Βιοκλιματικός σχεδιασμός κτιρίων Passive solar systems Trombe Wall Phase change materials (PCM) Computational Fluid Dynamics (CFD) Πυρόβολος, Στέφανος Βελτίωση θερμικής απόδοσης παθητικών ηλιακών συστημάτων (τοίχος Trombe) με την ενσωμάτωση υλικών αλλαγής φάσης (ΥΑΦ) |
| description |
Στις μέρες μας, το μεγαλύτερο ποσό της παγκόσμιας ενέργειας καταναλώνεται από τις κτιριακές μονάδες, ωστόσο τα αποθέματα ενέργειας συνεχώς μειώνονται. Αναπόφευκτα λοιπόν, κρίνεται αναγκαίο να καθοριστούν νέες σύγχρονες μέθοδοι κατασκευής κτιρίων ώστε να μειωθεί όσο το δυνατόν περισσότερο η ζήτηση ενέργειας από τις κτιριακές μονάδες, αλλά ταυτόχρονα και το κόστος κατανάλωσης για την θέρμανση και τον κλιματισμό των κτιρίων. Καταλυτικός παράγοντας προς αυτή τη κατεύθυνση είναι η βέλτιστη αξιοποίηση των ενεργειακών συστημάτων των κτιριακών μονάδων αλλά και των εξωτερικών κελυφών του κτίσματος. H παρούσα διπλωματική εργασία, λοιπόν, επικεντρώνεται στην θεωρητική ανάλυση των παθητικών ηλιακών συστημάτων, αλλά και στην υπολογιστική μελέτη της θερμικής συμπεριφοράς ενός παθητικού
ηλιακού συστήματος έμμεσου κέρδους, τον κλασσικό τοίχο Trombe, ένα κέλυφος που εν μέρει καλύπτει τις παραπάνω απαιτήσεις, καθώς και δύο παραλλαγών αυτού ενσωματώνοντας στην μια πλευρά του τοίχου τρία και πέντε ημικυκλικά πτερύγια εμποτισμένα με Υλικό Αλλαγής Φάσης.
Πιο συγκεκριμένα μελετάται η θερμική συμπεριφορά κάθε μίας περίπτωσης τοίχου Trombe κατά τη διάρκεια του εικοσιτετράωρου, για μία μέρα με ηλιοφάνεια κατά τη χειμερινή περίοδο. Δίνεται ιδιαίτερη έμφαση στην διακύμανση της εσωτερικής θερμοκρασίας του χώρου κατά τη διάρκεια της ημέρας ενώ μελετάται και η πτώση αυτής τις νυχτερινές ώρες. Επιπλέον μελετάται το κλάσμα υγρής φάσης του Υλικού Αλλαγής Φάσης και εξάγονται συμπεράσματα για τα ποσά της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας που λαμβάνει ο χώρος και για τη ροή του αέρα εντός του δωματίου, η οποία βασίζεται καθαρά στο φαινόμενο του θερμοσιφωνισμού. Τέλος μελετάται η
βέλτιστη απόσταση της γυάλινης επιφάνειας από τον τοίχο θερμικής μάζας και γίνεται σύγκριση της θερμικής απόδοσης κάθε μίας περίπτωσης. Για την μοντελοποίηση και επίλυση του προβλήματος χρησιμοποιείται το υπολογιστικό πακέτο ANSYS Fluent. Για την προσομοίωση της ηλιακής ακτινοβολίας γίνεται χρήση του μοντέλου Discrete Ordinates, η ροή του αέρα είναι στρωτή, ενώ χρησιμοποιείται και η υπόθεση Boussinesq για να υπάρξει η φυσική συναγωγή του αέρα λόγω της θερμοκρασιακής διαφοράς εντός του δωματίου. |
| author2 |
Pyrovolos, Stefanos |
| author_facet |
Pyrovolos, Stefanos Πυρόβολος, Στέφανος |
| author |
Πυρόβολος, Στέφανος |
| author_sort |
Πυρόβολος, Στέφανος |
| title |
Βελτίωση θερμικής απόδοσης παθητικών ηλιακών συστημάτων (τοίχος Trombe) με την ενσωμάτωση υλικών αλλαγής φάσης (ΥΑΦ) |
| title_short |
Βελτίωση θερμικής απόδοσης παθητικών ηλιακών συστημάτων (τοίχος Trombe) με την ενσωμάτωση υλικών αλλαγής φάσης (ΥΑΦ) |
| title_full |
Βελτίωση θερμικής απόδοσης παθητικών ηλιακών συστημάτων (τοίχος Trombe) με την ενσωμάτωση υλικών αλλαγής φάσης (ΥΑΦ) |
| title_fullStr |
Βελτίωση θερμικής απόδοσης παθητικών ηλιακών συστημάτων (τοίχος Trombe) με την ενσωμάτωση υλικών αλλαγής φάσης (ΥΑΦ) |
| title_full_unstemmed |
Βελτίωση θερμικής απόδοσης παθητικών ηλιακών συστημάτων (τοίχος Trombe) με την ενσωμάτωση υλικών αλλαγής φάσης (ΥΑΦ) |
| title_sort |
βελτίωση θερμικής απόδοσης παθητικών ηλιακών συστημάτων (τοίχος trombe) με την ενσωμάτωση υλικών αλλαγής φάσης (υαφ) |
| publishDate |
2022 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/16511 |
| work_keys_str_mv |
AT pyrobolosstephanos beltiōsēthermikēsapodosēspathētikōnēliakōnsystēmatōntoichostrombemetēnensōmatōsēylikōnallagēsphasēsyaph AT pyrobolosstephanos optimizationofthethermalperformanceofpassivesolarsystemstrombewallbyincorporatingphasechangematerialspcm |
| _version_ |
1771297285414584320 |
| spelling |
nemertes-10889-165112022-09-05T20:53:56Z Βελτίωση θερμικής απόδοσης παθητικών ηλιακών συστημάτων (τοίχος Trombe) με την ενσωμάτωση υλικών αλλαγής φάσης (ΥΑΦ) Optimization of the thermal performance of passive solar systems (Trombe wall) by incorporating phase change materials (PCM) Πυρόβολος, Στέφανος Pyrovolos, Stefanos Παθητικά ηλιακά συστήματα Τοίχος Trombe Υλικά αλλαγής φάσης (ΥΑΦ) Υπολογιστική ρευστοδυναμική Βιοκλιματικός σχεδιασμός κτιρίων Passive solar systems Trombe Wall Phase change materials (PCM) Computational Fluid Dynamics (CFD) Στις μέρες μας, το μεγαλύτερο ποσό της παγκόσμιας ενέργειας καταναλώνεται από τις κτιριακές μονάδες, ωστόσο τα αποθέματα ενέργειας συνεχώς μειώνονται. Αναπόφευκτα λοιπόν, κρίνεται αναγκαίο να καθοριστούν νέες σύγχρονες μέθοδοι κατασκευής κτιρίων ώστε να μειωθεί όσο το δυνατόν περισσότερο η ζήτηση ενέργειας από τις κτιριακές μονάδες, αλλά ταυτόχρονα και το κόστος κατανάλωσης για την θέρμανση και τον κλιματισμό των κτιρίων. Καταλυτικός παράγοντας προς αυτή τη κατεύθυνση είναι η βέλτιστη αξιοποίηση των ενεργειακών συστημάτων των κτιριακών μονάδων αλλά και των εξωτερικών κελυφών του κτίσματος. H παρούσα διπλωματική εργασία, λοιπόν, επικεντρώνεται στην θεωρητική ανάλυση των παθητικών ηλιακών συστημάτων, αλλά και στην υπολογιστική μελέτη της θερμικής συμπεριφοράς ενός παθητικού ηλιακού συστήματος έμμεσου κέρδους, τον κλασσικό τοίχο Trombe, ένα κέλυφος που εν μέρει καλύπτει τις παραπάνω απαιτήσεις, καθώς και δύο παραλλαγών αυτού ενσωματώνοντας στην μια πλευρά του τοίχου τρία και πέντε ημικυκλικά πτερύγια εμποτισμένα με Υλικό Αλλαγής Φάσης. Πιο συγκεκριμένα μελετάται η θερμική συμπεριφορά κάθε μίας περίπτωσης τοίχου Trombe κατά τη διάρκεια του εικοσιτετράωρου, για μία μέρα με ηλιοφάνεια κατά τη χειμερινή περίοδο. Δίνεται ιδιαίτερη έμφαση στην διακύμανση της εσωτερικής θερμοκρασίας του χώρου κατά τη διάρκεια της ημέρας ενώ μελετάται και η πτώση αυτής τις νυχτερινές ώρες. Επιπλέον μελετάται το κλάσμα υγρής φάσης του Υλικού Αλλαγής Φάσης και εξάγονται συμπεράσματα για τα ποσά της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας που λαμβάνει ο χώρος και για τη ροή του αέρα εντός του δωματίου, η οποία βασίζεται καθαρά στο φαινόμενο του θερμοσιφωνισμού. Τέλος μελετάται η βέλτιστη απόσταση της γυάλινης επιφάνειας από τον τοίχο θερμικής μάζας και γίνεται σύγκριση της θερμικής απόδοσης κάθε μίας περίπτωσης. Για την μοντελοποίηση και επίλυση του προβλήματος χρησιμοποιείται το υπολογιστικό πακέτο ANSYS Fluent. Για την προσομοίωση της ηλιακής ακτινοβολίας γίνεται χρήση του μοντέλου Discrete Ordinates, η ροή του αέρα είναι στρωτή, ενώ χρησιμοποιείται και η υπόθεση Boussinesq για να υπάρξει η φυσική συναγωγή του αέρα λόγω της θερμοκρασιακής διαφοράς εντός του δωματίου. Nowadays, most of the world energy is consumed by the buildings sector, however the energy reserves are constantly decreasing. Therefore, it is necessary to define new modern methods of building’s construction in order to reduce as much as possible the energy demand from the building units and decrease the costs for the heating and air conditioning of the buildings. A catalytic factor in this direction is the optimal utilization of the energy systems of the building units but also of the external shells of the building. A main factor for this situation. is the optimal utilization of the energy systems and the external shells of the building. The present study focuses on the theoretical analysis of passive solar systems, and on the computational study of the thermal behavior of a passive indirect gain solar system, the classical Trombe Wall, and 2 other cases with 3 and 5 semicircular fins with PCM in the left side of the wall. More specifically, the thermal behavior of each case is studied during the twenty-four hours, for a day with sunshine during the winter period. Special emphasis is given to the fluctuation of the internal temperature of the room during the day while its drop at night is also studied. Moreover it studied the liquid fraction of the Phase Change Material and conclusions are drawn about the amount of incident solar radiation received by the sun, the flow of air into the room, which is based purely on thermosiphon phenomenon, about the thermal efficient of each case and about the optimal distance between the glass and the thermal wall. The Ansys Fluent computer package is used to model and solve the problem. The Discrete Ordinates model is used to simulate the solar radiation, the air flow is laminar while the Boussinesq hypothesis is used to simulate the natural convection of air due to the temperature difference inside the room. 2022-07-13T07:03:59Z 2022-07-13T07:03:59Z 2022-07-13 http://hdl.handle.net/10889/16511 gr application/pdf |
