Heat capacity enhancement of water tanks by use of phase change materials for domestic purposes

• Autorzy: Tedy J. , Raedle M. , Kunkel S , Ulbrich R.

Warianty tytułu

PL

Możliwości zwiększenia ilości ciepła magazynowanego w zbiornikach c.w. dzięki zastosowaniu materiałów zmiennofazowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper, the possibility of using Phase Change Materials (PCM) as a means to enhance the heat capacity of water tanks is studied. Two different PCMs were investigated. The thermal properties of the PCMs were measured using the T-History-Method. As housing for the PCM, a special 3 layered foil with 2 plastic layers and a thin metal layer was found to be suitable. The PCM elements were found to be stable, even after 1000 freezing-melting cycles. A computational model for simulating the heat transfer of the PCM during the charging and discharging process was also established. The results of the simulation match closely with the measurement results. It was found, that to ensure sufficient heat output for domestic purposes, an optimal thickness of the PCM elements should be calculated. Lastly, the enhancement of the heat storage capacity was calculated for different usage scenarios.

PL

W pracy przedstawiono możliwości wykorzystania materiałów zmiennofazowych do zwiększania ilości ciepła magazynowanego w zbiornikach wody. Badano dwa różne materiały zmiennofazowe. Wyznaczono własności cieplne zastosowanych materiałów zmiennofazowych. Stwierdzono, że konstrukcja warstwowa materiałów zmiennofazowych umieszczonych w folii 3-warstwowej, z dwoma warstwami z folii i jednej metalowej jest najkorzystniejsza. Stwierdzono stabilność własności cieplnych elementów po 1000 cykli ładowania i rozładowania. Opracowany model symulacyjny dla wymiany ciepła podczas ładowania i rozładowania wykazuje dobrą zgodność z pomiarami. Stwierdzono, że należy dobierać odpowiednią grubość materiału zmiennofazowego dla zapewnienia odpowiedniej ilość ciepła w instalacji c.w. Stwierdzono zwiększenie ilości magazynowanego ciepła dla różnych scenariuszy użytkowania w stosunku do układów bez materiałów zmiennofazowych.

Słowa kluczowe

EN

heating storage; phase changing materials; dhw

PL

magazynowanie ciepła; ciepła woda; materiały zmiennofazowe; struktury foliowe

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2015
• Tom: nr 3
• Strony: 23--27
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Tedy J.

• University of Applied Sciences, Institute for Process Control and innovative Energy Conversion, 68163 Mannheim, Paul-Wittsack-Straße 10, GERMANY

autor

Raedle M.

• University of Applied Sciences, Institute for Process Control and innovative Energy Conversion, 68163 Mannheim, Paul-Wittsack-Straße 10, GERMANY

autor

Kunkel S

• University of Applied Sciences, Institute for Process Control and innovative Energy Conversion, 68163 Mannheim, Paul-Wittsack-Straße 10, GERMANY

autor

Ulbrich R.

• Opole University of Technology, Mechanical Engineering Department, Opole

Bibliografia

• [1 ] Sharma, S. D., Sagara, K., Latent Heat Storage Materials and Systems: A Review, International Journal of Green Energy, 2: 1 -56, 2005
• [2] Zhou, ., Zhao, C. Y. Tian, Y. Review on Thermal Energy Storage with Phase Change Materials (PCMs) in Building Applications, Applied Energy, Vol. 92: 539-605, 2012
• [3] Zalba, B., Marin, J. M., Cabeza, L F., Mehling, H., Review on Thermal Energy Storage with Phase Change: Materials, Heat Transfer Analysis and Applications, Applied Thermal Engineering, 23: 251-283, 2003
• [4] Zhang, Y. P., Jiang, Y., A Simple Method, The T-History Method, of Determining The Heat of Fusion, Specific Heat and Thermal Conductivity of Phase-Change Materials, Measurement Science and Technology, 10: 201 -205, 1999
• [5] Hong, H., Kim, S. K., Kim Y. S., Accuracy Improvement of T-Hislory Method for Measuring Heat of Fusion of various Materials, International Journal of Refrigeration, 27: 360-366, 2004
• [6] Marin, J. .M., Zalba, B., Cabeza, L. F., Mehling, H., Detenriination of Enthalpy-Temperature Curves of Phase Change Materials With The Temperature-History Method: Improvement to Temperature Dependant Properties, Measurement Science and Technology, 14:184-189, 2003
• [7] Araki, N., Futamura, M., Makino, A., Shibata, H., Measurements of Thermophysical Properties of Sodium Acetate Hydrate, International Journal of Thermophysics, Vol. 16 No. 6,1995
• [8] Hee,W. R., Sung, W. B., Byung, C. S., Sang, D. K., Prevention of Supercooling and Stabilization of Inorganic Soft Hydrates as Latent Heat Storage Materials, Solar Energy Materials and Solar Cells, 27,161 -172,1992
• [9] Wada, T, Yamamoto, R., Studies on Salt Hydrates for Latent Heat Storage. I. Crystal Nudeation of Sodium Acetate Trihydrate Catalyzed by Tetrasodium Pyrophosphate Decahydrate, Bui. Chem. Soc. Jpn., 55, 3603-3606, 1982
• [10] Neumann, R., Emons, H. H. Results of Thermal Analysis for Investigation of Salt Hydrates as Latent Heat-Storage Materials, Journal of Thermal Analysis, Vol. 35, 1009-1031, 1989
• [11] Gunther, E., Mehling, H. Hiebler, S. Modeling of Subcooling and Solidification of Phase Change Materials, Modelling Simul. Mater. Schi. Eng. 15: 872-892, 2007
• [12] Gnutek Z., Pomorski M., Skawinska E., Magazynowanie ciepła w materiałach zmiennofazowych - przegląd, Instal, no 12, 37-40, 2012