Αριθμητική προσέγγιση της ταυτόχρονης μεταφοράς υγρασίας και θερμότητας στα κτιριακά στοιχεία από σκυρόδεμα υπό την επίδραση των περιβαλλοντικών συνθηκών και εκτίμηση του βάθους ενανθράκωσης

Abstract

The research was focused on the development of a method for the calculation of the simultaneous one dimensional heat and vapor transfer in concrete (single-layered) building components under the influence of environmental conditions; this method provides reliable results and is based on relatively few parameters. Also, the software implementation of this hygrothermal analysis method, a pc program named “υμθυς”, was developed in a spreadsheet program’s environment with the use of macros (programming language: visual basic). On the basis of experimental data found in literature, two new, independent of each other, mathematical relationships were formulated to express the cονcrετε’s moisture sτοrαgε function: the first one is a function with three branches (this function is used in the proposed hygrothermal analysis method), while the second one is a 5th degree polynomial function. The polynomial function’s coefficients are determined with the use of a new pc program, named “copomos f5”. Finally, a computational method for the estimation of the carbonation depth in concrete, on the basis of the results of heat and moisture transfer in concrete components calculation, was developed.

Η έρευνα επικεντρώθηκε στην ανάπτυξη μιας μεθόδου υπολογισμού της ταυτόχρονης μονοδιάστατης μεταφοράς θερμότητας και υδρατμών στα μονοστρωματικα κτιριακά στοιχεία σκυροδέματος υπό την επίδραση των περιβαλλοντικών συνθηκών, η οποία παρέχει αξιόπιστα αποτελέσματα και βασίζεται σε σχετικά ολιγάριθμες παραμέτρους. Παράλληλα, δημιουργήθηκε σε περιβάλλον λογιστικού προγράμματος με τη χρήση μακροεντολων (γλώσσα προγραμματισμού: visual basic) το υπολογιστικό εργαλείο της προτεινόμενης μεθόδου υγροθερμικης ανάλυσης, ένα πρόγραμμα η/υ που ονομάστηκε «υμθυς». Με βάση πειραματικά δεδομένα που καταγράφονται στη βιβλιογραφία διατυπώθηκαν δυο νέες, ανεξάρτητες μαθηματικές συναρτήσεις για την έκφραση της συνάρτησης αποθήκευσης υγρασίας στο σκυρόδεμα: μια συνάρτηση με τρεις κλάδους, η οποία χρησιμοποιήθηκε στην προαναφερθείσα μέθοδο υγροθερμικης ανάλυσης, και μια πολυωνυμικη συνάρτηση 5ου βαθμού. Οι συντελεστές της πολυωνυμικης συνάρτησης προσδιορίζονται μέσω ενός νέου προγράμματος η/υ που ονομάστηκε «copomos f5». Τέλος, διατυπώθηκε μια υπολογιστική μέθοδος για την εκτίμηση του βάθους ενανθράκωσης στο σκυρόδεμα με βάση τα αποτελέσματα του υπολογισμού της μεταφοράς υγρασίας και θερμότητας στα στοιχεία σκυροδέματος