Caracterización térmica dinámica de la transferencia de calor multidimensional en edificios. Dynamic performance assessment of multidimensional heat transfer in buildings

Abstract

Aquesta tesi presenta un nou mètode per integrar l'anàlisi tèrmic en trobades arquitectòniques. Aquest mètode està enfocat al seu ús en processos de monitorització i anàlisi tèrmica d'edificis, per a la millor valoració tècnica d'alternatives de rehabilitació per a l'actualització dels nivells d'aïllament tèrmic als edificis. La tesi presenta avanços en la formulació tèrmica dinàmica de fenòmens multidimensionals i de mètodes d'anàlisi tèrmics experimentals. Es deriva una formulació generalitzada de la transmissió de calor dinàmic a partir de normativa tècnica existent en el camp de la transmissió de calor multidimensional. Es desenvolupa un procediment experimental per a l'avaluació de la transmissió de calor en trobades entre sistemes constructius. Aquest procediment fa servir models numèrics calibrats i permet el càlcul tèrmic dinàmic del camp tèrmic multidimensional en aquestes unions. En aquesta tesi es consideren els mètodes d'anàlisi tèrmica experimental i càlculs diferencials per a l'anàlisi del comportament tèrmic de sistemes d'aïllament tèrmic exterior.

Esta tesis investiga en nuevos métodos de análisis térmico dinámico multidimensional en las envolventes arquitectónicas. Se presenta métodos de análisis térmico con aproximaciones diversas. En concreto se presentan aproximaciones variadas con métodos estacionarios o transitorios; numéricos o experimentales; y uni- o multi-dimensionales. Se presenta una formulación generalizada de la transmisión de calor en la edificación que se desarrolla en casos de estudio numéricos y experimentales. Adicionalmente, esta formulación se integra en una metodología detallada para el análisis de la transmisión de calor mediante la calibración de modelos numéricos en base a datos experimentales. Esta metodología permite su posterior uso para el análisis diferencial de medidas de mejora de la envolvente térmica de los edificios. Se presenta un caso experimental de análisis térmico diferencial de un sistema de aislamiento térmico exterior.

This thesis proposes new assessment methods related to dynamic multi-dimensional heat transfer processes in buildings. Various assessment procedures are presented with different approaches, comprising steady-state or transient; numerical or experimental; one- or multi-dimensional cases. A generalized formulation is proposed for the definition of heat transfer in buildings, which is developed into numerical and experimental case studies. This same formulation is integrated into a detailed procedure for the calibration of numerical models to meet experimental data. The use of these methods for detailed thermal assessment procedures within building envelope retrofitting processes is discussed. A case study on the differential thermal analysis of an external thermal insulation system is presented where the additional thermal resistance of the system is calculated by experimental means.