System klimatyzacji z akumulacją ciepła w elementach struktury budynku
Wariant tytułu
Air-conditioning system with thermal energy storage in building structure
Autor
Prymon, Marek
Promotor
dr hab. inż. Jacek Schnotale, prof. PK
Data wydania
2008
Wydawca
[s.n.]
Język
polski
Abstrakt
W pracy przedstawiono koncepcję systemu klimatyzacji wykorzystującego do ziębienia pomieszczeń chłód pozyskiwany z powietrza zewnętrznego w czasie nocy oraz akumulację energii w wentylowanym stropie gęsto-żebrowym. Dla zwiększenia pojemności cieplnej systemu, pustaki stropowe zostały wykonane z betonu zmodyfikowanego domieszką materiału zmieniającego stan skupienia w postaci mikrokapsułek zawierających parafiny. Uzyskano w ten sposób znaczne zwiększenie pojemności cieplnej materiału w wybranym zakresie temperatur.
W celu przeprowadzenia symulacji działania systemu przygotowano model matematyczny. Zaproponowano strategię łączącą uproszczone modelowanie stanu dynamicznego pomieszczenia biurowego z dokładną symulacją CFD przepływu powietrza oraz wymiany ciepła w elementach stropowych. Własności zmodyfikowanych materiałów wyznaczono w postaci nieliniowych funkcji temperatury poprzez rozwiązanie zagadnienia odwrotnego. Jako procedurę optymalizacyjną zastosowano algorytm ewolucyjny. Model został zweryfikowany na stanowisku pomiarowym. System klimatyzacji, w którym zastosowano pustaki stropowe o zmodyfikowanej geometrii zawierające domieszkę materiału zmieniającego stan skupienia utrzymywał warunki komfortu pomieszczeniu biurowym bez konieczności dodatkowego stosowania klasycznych urządzeń klimatyzacyjnych. Rozwiązanie to charakteryzuje się ponad dwukrotnie wyższą efektywnością niż typowe systemy klimatyzacji.
The subject of this thesis is development of air conditioning system based on night ventilation and thermal energy storage in ventilated ceiling. In order to increase thermal capacity, the tiles used for ceiling construction were produced with concrete modified by Phase Change Material (PCM). For this purpose micro-encapsulated paraffin's were used. Such modification results in considerable increase its specific heat within certain range of temperature where melting/solidification takes place. It allows the building structure to become a thermal energy storage bank for air-conditioning systems. Coupled model of considered ceiling system and air conditioning room was prepared in order to determine thermal performance of the system. The modeling strategy assumes that detailed 3D CFD model is applied for simulate airflow and heat transfer in the ceiling whereas building space is under simple dynamic model observation. Thermal properties of modified materials were obtained form inverse analysis based on evolutionary algorithm coupled with FEM solver. It was shown that the system with modified internal geometry of the ducts and concrete modified with PCM was capable to keep thermal comfort conditions in typical office room without any conventional air conditioners. Moreover efficiency of considered system was more then twice higher than traditional air conditioning system.
Klasyfikacja PKT
371945 Urządzenia klimatyzacyjno-wentylacyjne
371900 Przemysł maszynowy
370000 Budowa maszyn. Przemysł maszynowy i metalowy
Wydział
Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki
Licencja
Licencja PK
Prawa dostępu
Zasób dostępny dla zalogowanych użytkowników lub z komputerów w domenie PK
