نمذجة الطاقة الديناميكية للمباني: المحاكاة الحرارية

يتساءل كثير من المهندسين عن قضايا عملية معقّدة مثل: كيف يمكن إزاحة أو خفض ذروة طلب التدفئة لتحقيق توافق أفضل مع الشبكات الذكية أو أنظمة الطاقة المتجددة؟ وأيهما أكثر كفاءة حرارياً: مبنى ثقيل من الخرسانة أم مبنى خفيف بهيكل خشبي؟ وما مدى فعالية التهوية الليلية خلال الفترات الدافئة؟ تقدّم هذه الدورة إجابات واضحة لهذه الأسئلة ولغيرها من الأسئلة المرتبطة بالسلوك الحراري الديناميكي للمباني. نبدأ بمراجعة مركّزة لظواهر انتقال الحرارة المختلفة التي تؤثر في الأداء الحراري للمبنى، بما في ذلك التوصيل والحمل والإشعاع، وكيف تتفاعل هذه الظواهر مع خصائص مواد البناء والظروف المناخية. بعد ذلك ستتعلّم كيفية دمج هذه الظواهر ضمن موازين طاقة ديناميكية لعناصر مبنى أساسية مثل النوافذ والواجهات والأرضيات والجدران الداخلية والأسقف، إضافة إلى الهواء الداخلي والأثاث وحتى شاغلي المبنى. وستُرشد خطوة بخطوة لبناء نماذج حرارية تمثّل المبنى على شكل شبكة عقد حرارية (Thermal Nodes Network) باستخدام نماذج الصندوق الرمادي والصندوق الأبيض، ثم اشتقاق معادلات الاتزان المقابلة وحل نظام المعادلات للحصول على ملفات درجات الحرارة والأحمال والطلب على الطاقة عبر الزمن. كما تتناول الدورة كيفية دمج موازين الضغط والكتلة والطاقة لنمذجة أنظمة سلبية مثل المدخنة الشمسية أو التجويف المُهوّى في واجهة مزدوجة الجلد، بهدف فهم تأثيرات الإنشاء والسلوك الديناميكي على الراحة الحرارية وكفاءة الطاقة وإدارة الأحمال.

• تطبيق قوانين انتقال الحرارة المتنوعة على المباني.
• بناء شبكة عقد حرارية باستخدام نماذج الصندوق الرمادي والصندوق الأبيض.
• نمذجة ديناميكيات المبنى، واشتقاق معادلات الاتزان المقابلة، وحل نظام المعادلات.
• فهم تأثيرات إنشاء المباني وسلوكها الديناميكي على ملفات درجات الحرارة والطلب على الطاقة والأحمال.
• دمج موازين الضغط والكتلة والطاقة لنمذجة أنظمة سلبية مثل المدخنة الشمسية أو التجويف المُهوّى في واجهة مزدوجة الجلد.