NUMERICAL INVESTIGATION OF THE EFFECT OF VACUUM INSULATION PANELS ON THE THERMAL BRIDGES OF A LIGHTWEIGHT DRYWALL ENVELOPE

This paper addresses the thermal bridges issues of a two storey lightweight steel framed envelope in which the VIPs are placed in an inner “protected” layer of the external walls. This configuration provides “protection” for the VIPs, allows flexibility in installation of façade elements and at the same time permits interventions and modifications (e.g. drilling, installation of appliances) on the internal side of the wall. The envelope is extensively analyzed in terms of all the different types of thermal bridges utilizing commercial computational tools and standardized methodologies and their effect on the overall thermal performance is evaluated. A total improvement of 33% on the heat transfer coefficient of the building is estimated. Results indicate the junctions between the external and internal walls, the external walls and the ceiling, the internal walls and the roof and the internal walls and the floor, respectively, as the most crucial thermal bridges. Different design modifications and solutions are assumed in order to further reduce the impact of the most crucial thermal bridges. The implementation of the modifications resulted to a further reduction of the overall thermal losses by 27.5%, leading to an overall thermal loss reduction by 60.5% when compared to the reference building

Thermal Assessment of a Novel Drywall System Insulated with VIPs

Advanced building envelopes targeting high energy performance should combine high thermal performance with easy and fast installation. The combination of lightweight steel-framed building systems with vacuum insulation panels (VIPs) form an attractive solution toward this requirement. In the present study, a lightweight metal frame drywall building insulated with VIPs is constructed and experimentally/theoretically investigated, focusing on the impact of every type of thermal bridges on the thermal performance of the envelope and its upgrade due to the presence of the VIPs at the walls. Temperature measurements obtained at several locations of the envelope, over a period of one year, are presented and analyzed. The results are in agreement with the theoretical values and demonstrate that the VIPs can reduce the thermal transmittance of the central part of the wall by ca. 50%, limiting the impact of metal studs. The paper discusses the impact of dimensional inaccuracies and damaged panels on the thermal performance of the envelope. It is shown that VIP decreases the impact of thermal bridges and reduces the risk of condensation inside the walls

Τεχνοοικονομική ανάλυση προτατασκευασμένης οικιάς με ελαφροβαρή μεταλλικό σκελετό και ξηρά δόμηση μονωμένη με μονωτικά πανέλ κενού

Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Τεχνο-Οικονομικά Συστήματα (ΜΒΑ)

Experimental and numerical methodologies for energy efficiency assessment of building components incorporating phase change materials

This thesis addresses the experimental characterization and the numerical modeling of building elements enhanced with Phase Change Materials. Since the early 1980s, PCM technology has been receiving increasing attention and was often referred to be “one of the most advanced energy technologies in enhancing the energy efficiency and sustainability of buildings”. However, till this day PCM enhanced building materials are only hesitantly accepted by the construction industry. The reasons are analyzed in this thesis.The presented PCM characterization and modeling concepts are based on the innovative concept of the dynamic heat flow meter apparatus (DHFMA). The main benefits of the DHFMA come from its ability to test large specimens of PCM enhanced building materials. Starting with a fundamental theoretical analysis of the DHFMA under dynamic operation, the main sources of uncertainty and the calibration procedures are analyzed. In particular, the relationship between the measurement error and the basic design and operational parameters is determined.Based on the theoretical analysis, a small size apparatus of dimensions 200mm x 200mm was constructed. The combination of the small size with the thermoelectric technology for the temperature control of the plate assemblies resulted in a low cost and robust device. Besides, steady-state and dynamic measurements with the novel apparatus validated its high accuracy in line with the theoretical estimations.By means of the new apparatus existing and new characterization methods are investigated and novel materials are tested. These are a self compacted concrete incorporated with PCMs and a lightweight building component including a shape stabilized PCM wallboard. The dynamic testing of these materials shows the ability of the device to deal with inhomogeneous specimens. Additionally the thermal behavior can be investigated under realistic boundary conditions.The apparatus is proven to be highly accurate and is further utilized in a new modeling concept. The new concept employs an optimization algorithm which compares experimental results of the thermal response of PCM enhanced panels with predictions of a numerical model based on the effective heat capacity method. The algorithm is capable of providing optimum effective heat capacity curves for the melting and crystallization processes of the PCM. This improves significantly the predictions of the model.Η παρούσα διατριβή εξετάζει τον πειραματικό χαρακτηρισμό και την αριθμητικήμοντελοποίηση δομικών στοιχείων ενισχυμένων με Υλικά Αλλαγής Φάσης (ΥΑΦ). Από τιςαρχές της δεκαετίας του 1980, το ενδιαφέρον σχετικά με την τεχνολογία των ΥΑΦ συνεχώςαυξάνεται και συχνά τα ΥΑΦ αναφέρονται ως «μία από τις πιο προηγμένες ενεργειακέςτεχνολογίες για την ενίσχυση της ενεργειακής αποδοτικότητας και της βιωσιμότητας τωνκτιρίων». Ωστόσο, μέχρι και σήμερα τα δομικά υλικά με ΥΑΦ τυγχάνουν διστακτικήςαποδοχής από τον κατασκευαστικό κλάδο. Στην παρούσα διατριβή αναλύονται οι λόγοι.Οι πειραματικές και υπολογιστικές μέθοδοι που εξετάζονται, βασίζονται στην καινοτόμοιδέα της Δυναμικής Συσκευής Μέτρησης Ροής Θερμότητας (ΔΣΜΡΘ). Τα κύρια οφέλη τηςΔΣΜΡΘ συνίστανται στην ικανότητά της να αναλύει δοκίμια δομικών υλικών με ΥΑΦσχετικά μεγάλου μεγέθους. Ξεκινώντας με μια βασική θεωρητική ανάλυση της ΣυσκευήςΜέτρησης Ροής Θερμότητας (ΣΜΡΘ) σε στατική αλλά και δυναμική λειτουργία, αναλύθηκανοι κύριες πηγές μετρητικών σφαλμάτων και οι διαδικασίες βαθμονόμησης. Συγκεκριμένα,προσδιορίστηκε η συσχέτιση μεταξύ των μετρητικών σφαλμάτων και των βασικώνσχεδιαστικών και λειτουργικών παραμέτρων της συσκευής.Με βάση τη θεωρητική ανάλυση, κατασκευάστηκε μια μικρή συσκευή διαστάσεων200mm x 200mm. Ο συνδυασμός του μικρού μεγέθους με τη θερμοηλεκτρική τεχνολογία γιατον έλεγχο της θερμοκρασίας των πλακών οδήγησε σε μία συσκευή χαμηλού κόστους αλλάμεγάλης ακρίβειας. Επιπρόσθετα, δυναμικές και στατικές μετρήσεις με τη νέα συσκευήεπιβεβαίωσαν την υψηλή ακρίβειά της σύμφωνα με τις θεωρητικές εκτιμήσεις.Με τη χρήση της νέας συσκευής εξετάστηκαν νέες μέθοδοι πειραματικού χαρακτηρισμούκαι διερευνήθηκαν νέα δομικά υλικά με ΥΑΦ. Συγκεκριμένα, εξετάστηκε ένα νέο μίγμασκυροδέματος με μικροσφαιρίδια ΥΑΦ και ένα ελαφροβαρές δομικό στοιχείο πουπεριελάμβανε μία δομική σανίδα σταθεροποιημένου σχήματος ΥΑΦ. Οι δυναμικές μετρήσειςαυτών των υλικών κατέδειξαν την ικανότητα της συσκευής στη μέτρηση ανομοιογενώνμιγμάτων και στην ανάλυση της θερμικής συμπεριφοράς σε ρεαλιστικές οριακές συνθήκες.Η συσκευή αποδείχτηκε εξαιρετικά ακριβής και αξιοποιήθηκε περαιτέρω σε μία νέαπροσέγγιση μοντελοποίησης των ΥΑΦ. Η νέα μέθοδος χρησιμοποιεί έναν αλγόριθμοβελτιστοποίησης που συγκρίνει τα πειραματικά αποτελέσματα της θερμικής απόκρισης ενόςδομικού στοιχείου με ΥΑΦ με τις προβλέψεις ενός αριθμητικού μοντέλου που βασίζεται στηνμέθοδο της φαινόμενης θερμοχωρητικότητας. Ο αλγόριθμος είναι ικανός να παρέχει τιςβέλτιστες συναρτήσεις φαινόμενης θερμοχωρητικότητας για τις διεργασίες τήξης καιστερεοποίησης του ΥΑΦ. Αυτό βελτιώνει σημαντικά τις προβλέψεις του μοντέλου

Creating immersive experiences based on intangible cultural heritage

<p>Cultural heritage is a lot more than monuments and collections of objects. In addition, it includes traditions and living expressions inherited from our ancestors and passed on to our descendants, such as songs, performing arts, social practices, rituals, festive events, knowledge and practices concerning nature, or the knowledge and skills to produce traditional crafts. These elements constitute the Intangible Cultural Heritage (ICH). Safeguarding of ICH is an important factor in maintaining social coherence along with cultural diversity, but it also is a challenge in modern societies. The digitization of ICH, with the transcription of its artifacts, is already becoming a springboard for its preservation and re-use, but intangible heritage has more to offer than a library of content. Lately, the advancements in extended reality interactive technologies and in artificial intelligence break new ground in understanding and sensing intangible heritage. In this paper, we present the CHROMATA platform which aims at facilitating the creation of novel immersive experiences to sustain ICH. To achieve this, we are developing a web platform that provides the content retrieval from online sources and cultural institutions; the AI services for multimedia analysis, e.g., 3D pose estimation, folklore dance recognition, and textual analysis; the authoring interface where the non-developers designers can create their virtual experience. The various data (images, video, text, audio, and 3D models) are analysed using state-of-the-art methods for dance recognition and visualization, Laban Movement Analysis and Labanotation generation, textual sentiment analysis and text generation. Moreover, 3D reconstruction techniques are employed to accurately capture places of interest, as well as human activities to create the related virtual spaces. The CHROMATA platform aims to boost the revival of intangible cultural heritage via easing the creation of more complete and enlightening immersive experiences. The platform development is driven and validated by real use case scenarios in which designers, creators and historians are building virtual experiences of customs and dances of Greek culture.</p&gt