Στην παρούσα εργασία μελετάται η θερμική συμπεριφορά τυπικών κατακόρυφων δομικών συνθέσεων του κτιριακού περιβλήματος, οι οποίες εκτίθενται εξωτερικά σε περιοδικές θερμοκρασιακές διεγέρσεις κατά τη διάρκεια μίας αντιπροσωπευτικής καλοκαιρινής ημέρας, ενώ εσωτερικά εφαρμόζεται καθορισμένη θερμική ροή. Η ανάλυση πραγματοποιήθηκε με αξιοποίηση του λογισμικού COMSOL Multiphysics, μέσω της μεθόδου των πεπερασμένων στοιχείων – διαφορών.

Η μελέτη υλοποιήθηκε σε δύο στάδια. Κατά το πρώτο στάδιο εξετάστηκε η επίδραση της θερμικής ροής που εφαρμόστηκε στην εσωτερική παρειά, ως προς την επίτευξη καθορισμένης μέσης ημερήσιας θερμοκρασίας ισορροπίας, με σημείο εκκίνησης την αρχική θερμοκρασία T_icv. Στο δεύτερο στάδιο, διερευνάται το εύρος τιμών της θερμικής ροής που βρίσκεται εντός του εξεταζόμενου φάσματος και οδηγεί το σύστημα σε μέσες θερμοκρασίες εικοσιτετραώρου που εμπίπτουν στο πεδίο θερμικής άνεσης, στο χρονικό διάστημα δύο ημερών. Οι εξωτερικές περιβαλλοντικές συνθήκες καθώς και η αρχική θερμοκρασιακή κατάσταση παραμένουν αμετάβλητες σε σχέση με το πρώτο στάδιο.

Τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων αναφέρονται στις θερμοκρασιακές τιμές που καταγράφονται στην εσωτερική παρειά των εξεταζόμενων δομικών συνθέσεων. Στη συνέχεια, προέκυψαν απεικονίσεις διαγραμμάτων, στις οποίες αποτυπώνεται και αναλύεται η επίδραση της εσωτερικά εφαρμοζόμενης θερμικής ροής, σε συνάρτηση με τη διαμόρφωση της δομικής σύνθεσης, το πάχος και την απουσία θερμομονωτικού υλικού. Τα ανωτέρω ευρήματα οδηγούν στη διατύπωση συμπερασμάτων που αποσκοπούν στη βελτιστοποίηση του σχεδιασμού του κτιριακού περιβλήματος, με παράλληλη μείωση των ενεργειακών αναγκών και στόχο την εξασφάλιση συνθηκών θερμικής άνεσης.

The present study investigates the thermal behavior of typical vertical structural assemblies of the building envelope, which are externally exposed to periodic temperature excitations during a representative summer day, while a prescribed heat flux is applied on the interior side. The analysis was carried out using COMSOL Multiphysics software, employing the finite element – difference method.

The study was conducted in two stages. In the first stage, the effect of the heat flux applied on the interior surface was examined in relation to achieving a specified average daily equilibrium temperature, starting from the initial temperature T_icv. In the second stage, the range of heat flux values within the examined spectrum was investigated, focusing on those that lead the system to average 24 – hour temperatures falling within the thermal comfort zone over a two – day period. The external environmental conditions as well as the initial thermal state remain unchanged compared to the first stage.

The simulation results refer to the temperature values recorded on the interior surface of the examined structural assemblies. Subsequently, graphical representations were produced, in which the impact of the internally applied heat flux is illustrated and analyzed, in relation to the configuration of the structural composition, its thickness and the presence of absence of thermal insulation material. These findings lead to the formulation of conclusions aimed at optimizing the design of the building envelope, while simultaneously reducing energy demand and ensuring thermal comfort conditions.