“Διερεύνηση συσχέτισης κατανομής θερμοκρασίας εσωτερικών χώρων και συγκέντρωσης αερίων ρύπων ”

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία διεξήχθη έρευνα με σκοπό την παρατήρηση πιθανής συσχέτισης μεταξύ της συγκέντρωσης μιας αέριας ένωσης και της θερμοκρασιακής κατανομής των κατακόρυφων δομικών στοιχείων σε εσωτερικό χώρο. Η συσχέτιση αυτή μπορεί να αξιοποιηθεί στα πλαίσια διατύπωσης μεθοδολογίας για τον έλεγχο της ποιότητας αέρα σε εσωτερικούς χώρους ή ακόμα και την εξακρίβωση διαρροής κάποιου ρυπαντή μέσω θερμοκρασιακών μετρήσεων. Στο πλαίσιο αυτό δημιουργήθηκε ένα κυτίο από υλικό plexiglass προκειμένου να πραγματοποιηθεί η προσομοίωση ενός κλειστού χώρου υπό κλίμακα και συλλέχθηκαν δεδομένα για την θερμοκρασιακή κατανομή της μιας εκ των τεσσάρων κατακόρυφων επιφανειών του χρησιμοποιώντας μια θερμογραφική κάμερα τύπου IRI 4030 της εταιρείας IRISTEM. Το αέριο που χρησιμοποιήθηκε είναι το διοξείδιο του άνθρακα. Με βάση τα δεδομένα από τις μετρήσεις που συλλέχθηκαν, αναλύθηκαν βασικές μεταβλητές όπως η διαφορά των ακραίων τιμών θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια φόρτισης με συγκεκριμένη ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα, καθώς και οι μέγιστες, ελάχιστες και μέσες τιμές θερμοκρασίας, και διερευνήθηκε η συσχέτιση τους με το λόγο ανάμιξης. Για την επεξεργασία αναπτύχθηκαν κατάλληλες υπορουτίνες σε περιβάλλον octave, ενώ αξιοποιήθηκε πλήρως η δυνατότητα του υποστηριζόμενου λογισμικού της επιλεγόμενης θερμοκάμερας να παρέχει πινακοποιημένες τιμές θερμοκρασίας στο πλήρες επίπεδο της επιλεγόμενης κατακόρυφης επιφάνειας, σε χρονικά διαστήματα κατάλληλα κλίμακας σε σχέση με το υπό παρακολούθηση φαινόμενο. Αρχικά γίνεται μια σύντομη εισαγωγή και περιγραφή του προβλήματος προς μελέτη (Κεφ.1). Έπειτα πραγματοποιείται μια σύντομη αναφορά στο πρόβλημα του αερισμού και της ποιότητας εσωτερικών χώρων. (Κεφ.2). Στη συνέχεια παρουσιάζεται η πειραματική διάταξη (Κεφ.3), καθώς και η προετοιμασία και διασφάλιση τη σταθερότητας των συνθηκών διεξαγωγής της πειραματικής διαδικασίας (Κεφ.4). Παρουσιάζονται τα αποτελέσματα, τόσο όσον αφορά τις θερμοκρασιακές κατανομές, όσο και την συσχέτιση τους με το λόγο ανάμιξης της αέριας μάζας του διοξειδίου του άνθρακα εντός του κυτίου (Κεφ.5). Η εργασία ολοκληρώνεται με τα συμπεράσματα (Κεφ.6).

In this research, an experiment was performed in order to determine any relation between the effect of the concentration of a gas pollutant along with the effects of molecular weight and specific heat capacity on the temperature change of a vertical surface. The investigation was aimed at generating an innovative methodology to measure efficiently and with low cost, the concentration of gas pollutants in order to introduce restrictions for indoor air quality and contribute to the effort towards increasing comfort, health and wellbeing in the built environment.

At first, a box from plexiglass was constructed, in order to have complete control over the internal conditions in which the experiment was to be performed. The top and bottom side of the box was insulated, so that transient conduction and convection in these sides would minimize. As a consequence, heat transfer was to take part only on the vertical sides of the box.

A gas mixture with specific carbon dioxide concentration was introduced into the box and the temperature distribution was monitored by a thermographic camera, targeting a vertical surface, for a specific time period. The experiment was repeated several times for 10 different cases of the carbon dioxide concentration in order to ensure the validity of the data collected. At the end, every case’s temperature measurements were compared to one another and useful conclusions were extracted relating to the correlation of temperature distribution of a vertical surface and concentration of the pollutant inside the box.