Numerical simulation of heat and mass transfer in building components

Abstract

Die thermischen Leistung von Gebäudekomponenten hat einen signifikanten Einfluss auf den Energieverbrauch der Gebäude. Aufgrund der Komplexität des Wärmeübertragungsverhaltens von Bauteilen werden zunehmend hochentwickelte thermische Modelle eingesetzt, um die Zuverlässigkeit der simulationsbasierte Analyse der Gebäude zu verbessern. Die Anwendung von Wärmeübertragungsmodellen auf Gebäudekomponenten ist jedoch mit Unsicherheiten verbunden. Um dieses Problem anzugehen, werden in dieser Dissertation acht aktuelle und thematisch zusammenhängende Beiträge zur Anwendung der numerischen Simulation in Gebäudekomponenten vorgestellt und diskutiert.In diesem Zusammenhang wurde primär die Methode der numerischen Strömungsmechanik (CFD) angewandt, um verschiedene thermische Parameter durch parametrische Studien zu analysieren. Diese Studie liefert drei wichtige Beiträge zur Analyse der thermischen Leistung von Gebäudekomponenten:• Eine Methodik zur Bewertung der thermischen Leistung von Fensterdetails und Kühlpaneelen.• Eine Analyse der numerischen Simulation und der Grenzen für jede Fallstudie.• Ein Rahmen für den Vergleich und die Bewertung der verschiedenen Simulationsansätze.

Given the impact of thermal performance of building details on energy consumption and the complex nature of heat transfer behaviour, sophisticated models of heat transfer are increasingly deployed to enhance the reliability of building performance simulation. Nevertheless, applying heat transfer model through the building details involves potentially detrimental uncertainties. To address this issue, this dissertation presents and discusses eight recent and thematically interrelated contributions toward the advancement of the numerical simulation in building details.In this context, Computational Fluid Dynamics (CFD) method was applied to analyze different thermal parameters through parametric studies. This study presents three significant contributions to the thermal performance analysis of building details:• A methodology for assessing the thermal performance of window detail examples and cooling panels.• Analyzing numerical simulation and the limitations for each case study.• A framework for comparing and evaluating the different simulation approaches.