Powierzchniowy magazyn ciepła, z materiałami fazowo-zmiennymi, budynku energooszczędnego - modelowanie i analiza funkcjonowania

Przedstawiono sformułowanie i rozwiązanie zagadnienia akumulacji ciepła pozyskiwanego z promieniowania słonecznego, w płaskim zasobniku z wypełnieniem materiałem fazowo-zmiennym (MFZ), zintegrowanym z przegrodą budowlaną, stanowiące rozwinięcie opisu magazynu zawarte w pracy [1]. Sformułowano równania bilansu energii zasobnika, określono dobowy przebieg jego temperatury i zrównoważone w cyklu dobowym ilości magazynowanego ciepła, pozyskiwanego i oddawanego otoczeniu. Zaprezentowano oryginalną koncepcję magazynu ciepła stanowiącego kompozyt dwóch różnych materiałów fazowo-zmiennych i osnowy. Materiały fazowo-zmienne mają różne temperatury przemiany fazowej. Materiał o niższej temperaturze fazowej pełni rolę akumulatora krótkoterminowego pracującego w cyklu dobowym okresu zimowego, będąc ładowany w porze dziennej, a ulegając rozładowaniu w porze nocnej doby. W okresie letnim, przy znacznie wyższych wartościach napromieniowania, drugi materiał o wyższej temperaturze topnienia, ulegając topnieniu w porze dziennej, zapobiega nadmiernemu przegrzewaniu pomieszczenia, ograniczając wzrost temperatury powietrza wewnątrz pomieszczenia budynku, w którym jest umieszczony. Poprawie ulega komfort cieplny pomieszczenia, a zmniejsza się zapotrzebowanie na energię do chłodzenia. Funkcjonowanie zasobnika z dwoma materiałami przedstawiono w odniesieniu do przykładów liczbowych. Rozpatrzono szczególny przypadek funkcjonowania zasobnika stanowiącego warstwę tynku wewnątrz pomieszczenia z równomiernie w nim rozmieszczonymi inkluzjami handlowo dostępnych materiałów MFZ: ASTORPHASE 20-4 oraz DS 5008 firmy BASF AG. Rozważono funkcjonowanie powierzchniowego zasobnika w okresie zimowym i letnim.

---

Integrated to internal wall PCM (phase change material) based storage unit absorbs solar radiation during daytime and releases the heat at night. The features of storage unit and its thermal characteristics are described. The basic conservation equations of energy for the day and night time are presented. Daily thermal performance is obtained from mathematical calculations for selected commercial PCM. The concept of simultaneously utilisation different PCM was presented accompanied by calculations of storage unit and indoor air temperatures for average winter day and average August day.