ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΜΕΤΡΗΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΩΝ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΩΝ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΑΠΟΔΟΣΗΣ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΜΕ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΑΛΛΑΓΗΣ ΦΑΣΗΣ

Μανδηλαράς, Ιωάννης; Mandilaras, Ioannis

dc.contributor.author	Μανδηλαράς, Ιωάννης	el
dc.contributor.author	Mandilaras, Ioannis	en
dc.date.accessioned	2015-06-26T08:26:36Z
dc.date.available	2015-06-26T08:26:36Z
dc.date.issued	2015-06-26
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/40885
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.1777
dc.rights	Default License
dc.subject	ΥΛΙΚΑ ΑΛΛΑΓΗΣ ΦΑΣΗΣ	el
dc.subject	ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΣΥΣΚΕΥΗ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΡΟΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ	el
dc.subject	ΣΥΣΚΕΥΗ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΡΟΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ	el
dc.subject	ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ ΥΛΙΚΩΝ ΑΛΛΑΓΗΣ ΦΑΣΗΣ	el
dc.subject	ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΥΛΚΩΝ ΑΛΛΑΓΗΣ ΦΑΣΗΣ	el
dc.subject	PHASE CHANGE MATERIALS	en
dc.subject	DYNAMIC HEAT FLOW METER APPARATUS	el
dc.subject	HEAT FLOW METER APPARATUS	el
dc.subject	EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF PHASE CHANGE MATERIALS	el
dc.subject	NUMERICAL MODELING OF PHASE CHANGE MATERIALS	el
dc.title	ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΜΕΤΡΗΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΩΝ ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΩΝ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΑΠΟΔΟΣΗΣ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΜΕ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΑΛΛΑΓΗΣ ΦΑΣΗΣ	el
dc.title	Experimental and numerical methodologies for energy efficiency assessment of building components incorporating phase change materials	en
dc.contributor.department	ΤΟΜΕΑΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ	el
heal.type	doctoralThesis
heal.classification	Materials	en
heal.classification	Engineering	en
heal.classification	ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑ	el
heal.classificationURI	http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh2002006405
heal.classificationURI	http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh85043176
heal.language	el
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2015-06-23
heal.abstract	Η παρούσα διατριβή εξετάζει τον πειραματικό χαρακτηρισμό και την αριθμητική μοντελοποίηση δομικών στοιχείων ενισχυμένων με Υλικά Αλλαγής Φάσης (ΥΑΦ). Από τις αρχές της δεκαετίας του 1980, το ενδιαφέρον σχετικά με την τεχνολογία των ΥΑΦ συνεχώς αυξάνεται και συχνά τα ΥΑΦ αναφέρονται ως «μία από τις πιο προηγμένες ενεργειακές τεχνολογίες για την ενίσχυση της ενεργειακής αποδοτικότητας και της βιωσιμότητας των κτιρίων». Ωστόσο, μέχρι και σήμερα τα δομικά υλικά με ΥΑΦ τυγχάνουν διστακτικής αποδοχής από τον κατασκευαστικό κλάδο. Στην παρούσα διατριβή αναλύονται οι λόγοι. Οι πειραματικές και υπολογιστικές μέθοδοι που εξετάζονται, βασίζονται στην καινοτόμο ιδέα της Δυναμικής Συσκευής Μέτρησης Ροής Θερμότητας (ΔΣΜΡΘ). Τα κύρια οφέλη της ΔΣΜΡΘ συνίστανται στην ικανότητά της να αναλύει δοκίμια δομικών υλικών με ΥΑΦ σχετικά μεγάλου μεγέθους. Ξεκινώντας με μια βασική θεωρητική ανάλυση της Συσκευής Μέτρησης Ροής Θερμότητας (ΣΜΡΘ) σε στατική αλλά και δυναμική λειτουργία, αναλύθηκαν οι κύριες πηγές μετρητικών σφαλμάτων και οι διαδικασίες βαθμονόμησης. Συγκεκριμένα, προσδιορίστηκε η συσχέτιση μεταξύ των μετρητικών σφαλμάτων και των βασικών σχεδιαστικών και λειτουργικών παραμέτρων της συσκευής. Με βάση τη θεωρητική ανάλυση, κατασκευάστηκε μια μικρή συσκευή διαστάσεων 200mm x 200mm. Ο συνδυασμός του μικρού μεγέθους με τη θερμοηλεκτρική τεχνολογία για τον έλεγχο της θερμοκρασίας των πλακών οδήγησε σε μία συσκευή χαμηλού κόστους αλλά μεγάλης ακρίβειας. Επιπρόσθετα, δυναμικές και στατικές μετρήσεις με τη νέα συσκευή επιβεβαίωσαν την υψηλή ακρίβειά της σύμφωνα με τις θεωρητικές εκτιμήσεις. Με τη χρήση της νέας συσκευής εξετάστηκαν νέες μέθοδοι πειραματικού χαρακτηρισμού και διερευνήθηκαν νέα δομικά υλικά με ΥΑΦ. Συγκεκριμένα, εξετάστηκε ένα νέο μίγμα σκυροδέματος με μικροσφαιρίδια ΥΑΦ και ένα ελαφροβαρές δομικό στοιχείο που περιελάμβανε μία δομική σανίδα σταθεροποιημένου σχήματος ΥΑΦ. Οι δυναμικές μετρήσεις αυτών των υλικών κατέδειξαν την ικανότητα της συσκευής στη μέτρηση ανομοιογενών μιγμάτων και στην ανάλυση της θερμικής συμπεριφοράς σε ρεαλιστικές οριακές συνθήκες. Η συσκευή αποδείχτηκε εξαιρετικά ακριβής και αξιοποιήθηκε περαιτέρω σε μία νέα προσέγγιση μοντελοποίησης των ΥΑΦ. Η νέα μέθοδος χρησιμοποιεί έναν αλγόριθμο βελτιστοποίησης που συγκρίνει τα πειραματικά αποτελέσματα της θερμικής απόκρισης ενός δομικού στοιχείου με ΥΑΦ με τις προβλέψεις ενός αριθμητικού μοντέλου που βασίζεται στην μέθοδο της φαινόμενης θερμοχωρητικότητας. Ο αλγόριθμος είναι ικανός να παρέχει τις βέλτιστες συναρτήσεις φαινόμενης θερμοχωρητικότητας για τις διεργασίες τήξης και στερεοποίησης του ΥΑΦ. Αυτό βελτιώνει σημαντικά τις προβλέψεις του μοντέλου.	el
heal.abstract	This thesis addresses the experimental characterization and the numerical modeling of building elements enhanced with Phase Change Materials. Since the early 1980s, PCM technology has been receiving increasing attention and was often referred to be “one of the most advanced energy technologies in enhancing the energy efficiency and sustainability of buildings”. However, till this day PCM enhanced building materials are only hesitantly accepted by the construction industry. The reasons are analyzed in this thesis. The presented PCM characterization and modeling concepts are based on the innovative concept of the dynamic heat flow meter apparatus (DHFMA). The main benefits of the DHFMA come from its ability to test large specimens of PCM enhanced building materials. Starting with a fundamental theoretical analysis of the DHFMA under dynamic operation, the main sources of uncertainty and the calibration procedures are analyzed. In particular, the relationship between the measurement error and the basic design and operational parameters is determined. Based on the theoretical analysis, a small size apparatus of dimensions 200mm x 200mm was constructed. The combination of the small size with the thermoelectric technology for the temperature control of the plate assemblies resulted in a low cost and robust device. Besides, steady-state and dynamic measurements with the novel apparatus validated its high accuracy in line with the theoretical estimations. By means of the new apparatus existing and new characterization methods are investigated and novel materials are tested. These are a self compacted concrete incorporated with PCMs and a lightweight building component including a shape stabilized PCM wallboard. The dynamic testing of these materials shows the ability of the device to deal with inhomogeneous specimens. Additionally the thermal behavior can be investigated under realistic boundary conditions. The apparatus is proven to be highly accurate and is further utilized in a new modeling concept. The new concept employs an optimization algorithm which compares experimental results of the thermal response of PCM enhanced panels with predictions of a numerical model based on the effective heat capacity method. The algorithm is capable of providing optimum effective heat capacity curves for the melting and crystallization processes of the PCM. This improves significantly the predictions of the model.	en
heal.advisorName	ΦΟΥΝΤΗ, ΜΑΡΙΑ	el
heal.committeeMemberName	ΦΟΥΝΤΗ, ΜΑΡΙΑ	el
heal.committeeMemberName	ΣΑΓΙΑ, ΑΘΗΝΑ	el
heal.committeeMemberName	ΑΝΤΩΝΟΠΟΥΛΟΣ, ΚΙΜΩΝ	el
heal.committeeMemberName	ΚΟΡΩΝΑΚΗ, ΕΙΡΗΝΗ	el
heal.committeeMemberName	ΤΖΙΒΑΝΙΔΗΣ, ΧΡΗΣΤΟΣ	el
heal.committeeMemberName	ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΥ, ΕΛΕΝΗ	el
heal.committeeMemberName	ΡΟΓΔΑΚΗΣ, ΕΜΜΑΝΟΥΗΛ	el
heal.academicPublisher	Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	257
heal.fullTextAvailability	true