Zasobnik ciepła zintegrowany z systemem wentylacji budynku wykonany z kompozytu domieszkowanego materiałem zmiennofazowym – badania eksperymentalne charakterystyk ciepła

W pracy przedstawiono koncepcję wkomponowania materiałów zmiennofazowych w strukturę budynku. Materiały te charakteryzują się dużą pojemnością cieplną, ich obecność w strukturze budynku zwiększa bezwładność cieplną całej budowli, przyczyniając się w ten sposób do stabilizacji temperatury wewnętrznej. Koncepcja przewiduje wykonanie z kompozytu wytworzonego na bazie zaprawy gipsowej i materiału zmiennofozowego PCM panelu sufitowego z kanałami wentylacyjnymi. Panel ten tworzyłby regeneracyjny zasobnik ciepła przejmujący energię od ciepłego powietrza (w ciągu dnia) i oddający ją do chłodnego powietrza (w nocy). Wykonano model laboratoryjny obejmujący powtarzalny element panelu sufitowego i przeprowadzono serię pomiarów jego charakterystyk cieplnych, jako miarę efektywności proponowanego rozwiązania przyjęto zdolność do tłumienia dobowych oscylacji temperatury powietrza pobieranego do celów wentylacji pomieszczeń. Wyniki pomiarów dały także bardziej szczegółowe informacje o intensywności procesów wymiany ciepła w czasie ładowania i rozładowania zasobnika ciepła, które mogą być wykorzystane do optymalizacji geometrycznej podobnych konstrukcji elementów budowlanych z materiałami PCM.

---

In the paper a new concept of phase change materials (PCMs) integration with building envelope is presented. These materials due to high thermal capacity when integrated with the building structure lead to the stabilization of interior temperature. The idea is to build a ceiling in the form of thick board with parallel internal channels for air flow. 5uch a ceiling would be a port of a building ventilation system - air taken from the environment flows through the channels and ex-change heat with a the construction material. Due to increased thermal capacity, resulting from the content of PCM, the panel works as a regenerative heat exchanger. When a melting point of PCM is properly chosen it is possible that air temperature f/owing into the building reach a level corresponding to thermal comfort conditions, regardless the temperature at the intake. Warm air (during a day) release the heat basically to PCM causing its melting. During night time cool ambient air is heated up while it takes back heat accumulated in PCM. An experimental set-up based on the above concept was developed. A series of tests in different conditions (inlet air temperature, air flow rate) were performed. Information on thermal performance of the ceiling panel as well as detailed data on heat transfer process were obtained and discussed in the paper.