Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Ultralekki pianobeton z dodatkiem materiału zmiennofazowego do stosowania jako termoizolacja

Klemczak Barbara, Koenders Eduardus A. B., Jonkers Henk, Fachinotti Victor, Mankel Christoph, Röser Frank, Dolado Jorge S., Erkizia Edurne, Dauvergne Jean-Luc, Ortega Amaya, Zanoni Francesca, Červenka Jan, Düngfelder Michael, Stunz Christina, Zhilyaev Dmitry, Kolev Vesselin A.

Materiały Budowlane

|

2024

|

nr 2

45--49

PL

W artykule przedstawiono wybrane wyniki projektu NRG-STORAGE, którego celem jest opracowanie ultralekkiego pianobetonu z dodatkiem materiału zmiennofazowego (PCM), który ma zdolność do magazynowania i uwalniania ciepła. Uzyskane wyniki pokazały, że badany pianobeton o gęstości objętościowej 240 kg/m3 z dodatkiem 10% PCM charakteryzuje się wystarczającą wytrzymałością mechaniczną jako materiał termoizolacyjny, dobrymi właściwościami termofizycznymi oraz zdolnością do akumulacji i oddawania ciepła.

EN

The article presents selected results of the NRG-STORAGE project, aiming to develop ultralight foamed concrete with the addition of phase change material (PCM), which has the ability to store and release heat. The obtained results showed that the tested foamed concrete with a bulk density of 240 kg/m3 and with the addition of 10% PCM is characterised by sufficient mechanical strength for thermal insulation applications, good thermophysical properties, and the ability to accumulate and release heat.

2

Badania wpływu położenia przegród na proces magazynowania energii w systemach z materiałem fazowo zmiennym

Wołoszyn Jerzy, Czerwiński Grzegorz

Przemysł Chemiczny

|

2023

|

T. 102, nr 11

1246--1250

PL

Jednym z najbardziej obiecujących rozwiązań w obszarze magazynowania energii termicznej jest wykorzystanie materiałów fazowo zmiennych PCM (phase change materials). Istotnym problemem w szerokim zastosowaniu PCM jest ich mała przewodność cieplna, negatywnie wpływająca na czas ładowania i rozładowania, a tym samym na efektywność całego procesu magazynowania. Celem badań była ocena wpływu położenia przegród w pojedynczym module magazynu na czas topnienia PCM. Badania symulacyjne przeprowadzono, wykorzystując metodę objętości skończonych za pomocą modelu entalpia-porowatość. Porównując moduły wielorurowe z przegrodami i bez przegród, można stwierdzić, że wprowadzenie pionowych przegród przyczynia się do zmniejszenia czasu topnienia o 59%. Zmiana orientacji przegrody na poziomą umożliwia zmniejszenie czasu topnienia o 22,7%. Przy zastosowaniu układu dwururowego warto zastosować przegrodę diagonalną, dla której czas topnienia jest najkrótszy.

EN

Simulation studies of the melting process of phase change materials (PCM) were carried out using the ANSYS Fluent package using the fixed grid enthalpy porosity method. The considered geometric model was a rectangular shell-and-tube storage structure with a partition in various positions, in a single- or 2-tube system. Modules with partitions were compared to modules without partitions. Placing vertical partitions shortened the PCM melting time by 59%, while changing the orientation of the partition to horizontal shortened the melting time by 22.7%. The shortest melting time was obtained for a 2-tube system with a diagonal partition.

3

The Use of Phase Change Materials to Improve the External Walls' Thermal Parameters of Heated Buildings

Nakielska Magdalena, Kaczmarek Anna

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2023

|

Vol. 33, no. 4

63--72

EN

Currently, it is estimated that the construction sector consumes over 40% of the energy produced and about 50% of the mass of processed materials. As a consequence, there is a challenge to look for alternative material solutions allowing for the storage and conversion of energy. Phase change materials give us such opportunities. Their introduction leads to additional benefits related to thermal parameters. The work presents a short overview of PCMs along with the possibility of their application. Then, as part of the research, the selected phase change material was applied to the internal plaster layer of an external wall to check its activity. The obtained results were compared to the values of reference samples (without PCM). The proposed solution leads to the improvement of the analyzed partitions' thermal parameters.

4

Technologie instalacyjne wykorzystujące materiały zmiennofazowe

Durczak Karolina, Spik Zenon, Zawada Bernard

Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja

|

2023

|

T. 54, nr 7-8

38--43

PL

Celem niniejszego artykułu jest wskazanie możliwych aplikacji materiałów zmiennofazowych w zakresie instalacji sanitarnych. PCM, dzięki wykorzystaniu ciepła przemiany fazowej, pozwalających na efektywniejsze magazynowanie energii. W pracy wskazano jakie zalety ma zastosowanie takich technologii w budownictwie a także pokazano przykładowe rozwiązania, stanowiące jedynie część potencjalnych zastosowań. Na podstawie przedstawionych materiałów, można stwierdzić że użycie nowych technologii pozwala na oszczędności eksploatacyjne instalacji. Jednak nie odnosi się to kosztów inwestycyjnych, które w większości konfiguracji będą większe dla klasycznych rozwiązań instalacyjnych grzewczo-chłodzących.

EN

The purpose of this work is to indicate the possible applications of phase change materials in the field of sanitary installations. PCMs, thanks to the use of phase transfer heat, allow for more efficient energy storage. The paper shows the advantages of using such technologies in the construction industry and shows examples of solutions that are only part of the potential applications. Based on the presented materials, it can be concluded that the use of new technologies allows for operating savings of the installation. However, this does not apply to investment costs, which in most configurations will be higher for classic heating and cooling installation solutions.

5

Multi-objective optimization of PCM-fin structure for staggered Li-ion battery packs

Qiu Chenghui, Wu Chongtian, Yuan Xiaolu, Wu Linxu, Yang Jiaming, Shi Hong

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2023

|

Vol. 71, nr 4

art. no. e145677

EN

Endurance capability is a key indicator to evaluate the performance of electric vehicles. Improving the energy density of battery packs in a limited space while ensuring the safety of the vehicle is one of the currently used technological solutions. Accordingly, a small space and high energy density battery arrangement scheme is proposed in this paper. The comprehensive performance of two battery packs based on the same volume and different space arrangements is compared. Further, based on the same thermal management system (PCM-fin system), the thermal performance of staggered battery packs with high energy density is numerically simulated with different fin structures, and the optimal fin structure parameters for staggered battery packs at a 3C discharge rate are determined using the entropy weight-TOPSIS method. The result reveals that increasing the contact thickness between the fin and the battery (X) can reduce the maximum temperature, but weaken temperature homogeneity. Moreover, the change of fin width (A) has no significant effect on the heat dissipation performance of the battery pack. Entropy weight-TOPSIS method objectively assigns weights to both maximum temperature (Tmax) and temperature difference (DT) and determines the optimal solution for the cooling system fin parameters. It is found that when X = 0:67 mm, A = 0:6 mm, the staggered battery pack holds the best comprehensive performance.

6

Decision-making model using the Analytical Hierarchy Process for the selection of the type of concrete and the method of its maintenance in dry, hot climate conditions

Hsino Mahmoud, Jasiczak Józef

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 3

385--403

EN

The article presents selected types of phase change materials (PCM) and their properties in terms of applications in construction and concrete technology. The purpose of using PCM is to allow the technological barrier to be exceeded in hot and dry climate conditions, enabling the construction of non-cracking concrete structures. Methodology of the multi-criteria decision-making process with the use of a relatively newdecision-aking tool in construction - the Analytical Hierarchical Process (AHP) is presented. Theoretical aspects of the method and an example of its practical use for the selection of the best material variant and concrete care method in the dry Syrian climate are presented. The conclusions resulting from the presented article concern two areas, i.e. the advisability of using phase change materials for temperature regulation in the maturing fresh concrete in dry climate conditions and the attractiveness of the AHP method justifying the advisability of choosing the maintenance methods in such conditions.

PL

W artykule przedstawiono wybrane rodzaje materiałów zmiennofazowych (PCM) oraz ich właściwości pod kątem zastosowań w budownictwie, w tym w technologii betonu. Celem stosowania PCM jako dodatku do świeżego betonu jest umożliwienie przekroczenia określonych barier technologicznych występujących w warunkach klimatu gorącego i suchego, gwarantując schładzanie betonu i tym samym wykonanie niezarysowanych konstrukcji betonowych. Przedstawiono metodologię wielokryterialnego procesu decyzyjnego związanego z wyborem różnych wariantów pielęgnacji betonu w warunkach ekstremalnie suchych z wykorzystaniem stosunkowo nowego narzędzia decyzyjnego w budownictwie jakim jest AHP tj. Analytic Hierarchy Process. Przedstawiono teoretyczne aspekty metody oraz przykład jej praktycznego zastosowania do wyboru najlepszego rodzaju cementu oraz betonu i metody jego pielęgnacji w suchym klimacie syryjskim. Wnioski płynące z przedstawionego artykułu dotyczą dwóch obszarów, tj. celowości stosowania materiałów PCM z przemianą fazową o stosunkowo niskiej temperaturze do regulacji temperatury w dojrzewającym świeżym betonie w suchych warunkach klimatycznych oraz atrakcyjności metody AHP uzasadniającej celowość wyboru alternatywnych metod pielęgnacji młodego betonu w takich warunkach.

7

Thermal performance of the thermal storage energy with phase change material

Bałon Paweł, Kiełbasa Bartłomiej, Kowalski Łukasz, Smusz Robert

Acta Mechanica et Automatica

|

2023

|

Vol. 17, no. 1

76--84

EN

Values of energy supply and demand vary within the same timeframe and are not equal. Consequently, to minimise the amount of energy wasted, there is a need to use various types of energy storing systems. Recently, one can observe a trend in which phase change materials (PCM) have gained popularity as materials that can store an excess of heat energy. In this research, the authors ana-lysed paraffin wax (cheese wax)’s capability as a PCM energy storing material for a low temperature energy-storage device. Due to the relatively low thermal conductivity of wax, the authors also analysed open-cell ceramic Al2O3/SiC composite foams’ (in which the PCM was dispersed) influence on heat exchange process. Thermal analysis on paraffin wax was performed, determining its specific heat in liquid and solid state, latent heat (LH) of melting, melting temperature and thermal conductivity. Thermal tests were also performed on thermal energy container (with built-in PCM and ceramic foams) for transient heat transfer. Heat transfer coefficient and value of accumulated energy amount were determined.

8

Nowa powłoka niskoemisyjna na bazie materiału zmiennofazowego

Żelazowska Elżbieta

Szkło i Ceramika

|

2022

|

R. 73, nr 2

50--51

PL

Energooszczędne okna pełnią kluczową rolę w zakresie ograniczania zapotrzebowania na energię do ogrzewania i klimatyzacji budynków. Zużycie energii na te cele w krajach rozwiniętych może nawet przekraczać 20% całkowitego zużycia. Metody pozwalające dostosowywać właściwości optyczne cienkich powłok w możliwie szerokim zakresie widmowym mogą mieć istotne znaczenie praktyczne w projektach komercyjnych. Oto jeden z bardziej zaawansowanych.

9

Badanie wpływu składu materiału pcm na jego właściwości termofizyczne z wykorzystaniem pomiarów DSC–TGA oraz laboratoryjnego akumulatora ciepła

Smykowski Daniel, Sitka Andrzej, Szulc Piotr, Tietze Tomasz, Redzicki Romuald

Rynek Energii

|

2022

|

Nr 3

33--38

PL

W artykule przedstawiono badania eksperymentalne oraz symulacje pracy akumulatora ciepła wypełnionego materiałem zmiennofazowym (PCM) w skali laboratoryjnej. Badania obejmowały testy ładowania i rozładowywania akumulatora oraz symulacje numeryczne reprezentujące wymienione procesy. Do badań wykorzystano dwie sole : azotyn sodu NaNO2 i azotan potasu KNO3 oraz ich mieszaniny o różnym stężeniu, Na podstawie badań laboratoryjnych przeprowadzono walidację modelu numerycznego akumulatora. Badania DSC – TGA pozwoliły określić entalpię badanych soli i ich mieszanin. Otrzymane wyniki pozwoliły na wyznaczenie czasu ładowania i rozładowywania, wizualizację rozkładu temperatury w PCM, określenie spadku temperatury pomiędzy wlotem i wylotem akumulatora, a także obliczenie strumienia ciepła przekazywanego do PCM.

EN

The article presents experimental studies and simulations of the operation of a heat accumulator filled with a phase change material (PCM) on a laboratory scale. The research included battery charging and discharging tests as well as numerical simulations representing the processes mentioned. Two salts were used for the tests: sodium nitrite NaNO2 and potassium nitrate KNO3 and their mixtures of various concentrations. The numerical model of the accumulator was validated on the basis of laboratory tests. DSC-TGA tests allowed to determine the enthalpy of tested salts and their mixtures. The obtained results made it possible to determine the charging and discharging time, to visualize the temperature distribution in the PCM, to determine the temperature drop between the battery inlet and outlet, and to calculate the heat flux transferred to the PCM.

10

Mobile thermal energy storage (M-TES)

Demchenko Volodimir, Konyk Alina

Journal of New Technologies in Environmental Science

|

2022

|

Vol. 6, nr 3

91--96

EN

The main world trends aimed at creating new energy systems, highly efficient and, at the same time, with a careful attitude to the surrounding environment, intensified the creation and protection of energy storage systems. One of the areas that is actively developing is mobile heat accumulators that work on this technology of latent heat storage. The article presents a new design of a mobile heat accumulator with a short-term heat storage period. A combination of several types of coolants is used as an accumulation system. The technical and technological characteristics of M-TES-0.5 MW are given. The most promising mobile thermal energy storage devices, which implement a similar principle of thermal energy conservation and have a positive experience of use, were noted.

11

Performance analysis and PCM selection for adsorption chiller aided by energy storage supplied from the district heating system

Karwacki Jarosław, Kwidziński Roman, Leputa Piotr

Archives of Thermodynamics

|

2022

|

Vol. 43, no 4

135--169

EN

The paper presents a theoretical analysis of thermal energy storage filled with phase change material (PCM) that is aimed at optimization of an adsorption chiller performance in an air-conditioning system. The equations describing a lumped parameter model were used to analyze internal heat transfer in the cooling installation. Those equations result from the energy balances of the chiller, PCM thermal storage unit and heat load. The influence of the control of the heat transfer fluid flow rate and heat capacity of the system components on the whole system operation was investigated. The model was used to validate the selection of Rubitherm RT62HC as a PCM for thermal storage. It also allowed us to assess the temperature levels that are likely to appear during the operation of the system before it will be constructed.

12

Zastosowanie materiału zmiennofazowego do wygładzania wahań strumienia ciepła

Szulc Piotr, Tietze Tomasz, Smykowski Daniel, Redzicki Romuald, Sitka Andrzej

Rynek Energii

|

2021

|

Nr 5

36--40

PL

W artykule przedstawiono innowacyjną metodę wygładzania wahań strumienia ciepła, wykorzystującą przemianę fazową materiału wypełniającego akumulator ciepła. Badania przeprowadzono na instalacji pilotażowej, której głównym elementem był akumulator ciepła o pojemności cieplnej 500 MJ. Jako materiał zmiennofazowy wykorzystano sól „hitec” o składzie: 53% KNO3, 40% NaNO2 i 7% NaNO3. Akumulator zasilany był parą wodną o stałej temperaturze i zmiennym strumieniu masy, natomiast po stronie wtórnej chłodzony był wodą o stałym strumieniu masy. Do sterowania instalacją zastosowano tradycyjne układy wykorzystujące regulatory PI oraz sztuczną sieć neuronową. Na podstawie analizy otrzymanych wyników pomiarów stwierdzono, że praca akumulatora ciepła w obszarze przemiany fazowej wygładza wahania strumienia ciepła. Przeprowadzone testy pokazały również, że lepszą jakość sterowania uzyskuje się poprzez zastosowanie sztucznych sieci neuronowych.

EN

The paper presents an innovative method of a heat storage with phase change material to smoothing a heat flux fluctuations. Measurement results were obtained at a pilot scale heat storage installation. The main device of the installation was a heat storage unit with a thermal capacity of 500 MJ, filled with a mixture of “hitec” salt with the composition of 53% potassium nitrate KNO 3 , 40% sodium nitrite NaNO 2 and 7% sodium nitrate NaNO 3 . The heat storage unit was powered by vapor at a constant temperature of 200C and a variable mass flow up to 2000 kg/h, and cooled by water with a constant mass flow equal to 1750 kg/h. It has been shown that heat storage unit working in phase transition region smoothed heat flux fluctuations. The heat storage installation was controlled by traditional control systems based on PI controllers and an artificial neural network. Tests have shown that better control quality were obtained when using the neural networks.

13

Teoretyczne i eksperymentalne badania akumulatora ciepła z materiałem zmiennofazowym

Szulc Piotr, Smykowski Daniel, Tietze Tomasz, Sitka Andrzej, Redzicki Romuald

Rynek Energii

|

2021

|

Nr 3

73--78

PL

W artykule przedstawiono badania eksperymentalne oraz symulacje pracy akumulatora ciepła wypełnionego materiałem zmiennofazowym (PCM) w skali laboratoryjnej. Badania obejmowały testy ładowania i rozładowywania akumulatora oraz symulacje numeryczne reprezentujące wymienione procesy. Na podstawie badań laboratoryjnych przeprowadzono walidację modelu numerycznego akumulatora. Symulacje numeryczne umożliwiły dokonanie szczegółowej analizy procesów cieplno-przepływowych zachodzących podczas pracy akumulatora. Otrzymane wyniki pozwoliły na wyznaczenie czasu ładowania i rozładowywania, wizualizację rozkładu temperatury w PCM, określenie spadku temperatury pomiędzy wlotem i wylotem akumulatora, a także obliczenie strumienia ciepła przekazywanego do PCM.

EN

The paper presents combined computational and experimental study of a laboratory-scale heat storage unit with phase change material (PCM). The study involved laboratory tests of charging and discharging process of the heat storage unit, as well as the numerical simulations representing aforementioned processes. This approach allowed to validate the numerical model with respect to experimental results as well as to analyze the thermal and flow processes during the heat storage unit operation. The laboratory-scale heat storage unit was tested by the use of an original laboratory installation, described in the article. The aim of the laboratory tests was to perform charging and discharging of the heat storage unit using air stream. Numerical model of the laboratory heat storage unit was created and verified with reference to experimental results. Obtained results allowed to determine the charging and discharging time, temperature distribution in the PCM material, temperature drop at inlet/outlet of the heat storage unit as well as thermal power during charging and discharging.

14

Modelowanie numeryczne wpływu rodzaju materiału zmiennofazowego na parametry pracy akumulatora ciepła

Sitka Andrzej, Szulc Piotr, Smykowski Daniel, Redzicki Romuald

Rynek Energii

|

2021

|

Nr 2

42--48

PL

W artykule przedstawiono wyniki modelowania numerycznego możliwości zastosowania mieszanin materiałów zmiennofazowych do akumulacji ciepła. Mieszaniny uwzględnione w symulacjach, opracowano w ramach badań własnych. Zastosowano materiały PCM o temperaturze przemiany fazowej wyższej niż 300°C. Na potrzeby modelowania numerycznego opracowany został model matematyczny akumulatora ciepła z przemianą fazową. Badano wpływ strumienia masy pary ładującej i powietrza rozładowującego akumulator oraz temperatury powietrza rozładowującego akumulator na strumień ciepła po stronie ładowania i rozładowywania. Na podstawie przeprowadzonej analizy otrzymanych wyników badań, stwierdzono, że najkorzystniejszym materiałem do zastosowania jest PCM 1 (NaNO3) o temperaturze przemiany fazowej 308°C. W przypadku zastosowania tego materiału, jednakowy wzrost strumienia masy czynnika ładującego i rozładowującego, skutkuje takim samym wzrostem strumienia ciepła ładowania i rozładowania. Z tego wynika porównywalna wartość strumienia ciepła ładowania i rozładowania oraz czas ładowania i rozładowania. Są one zbliżone w całym zakresie strumienia masy czynnika ładującego i rozładowującego. Stąd, zastosowanie tego materiału zapewnia najlepsze możliwości skalowania i umożliwia dużą elastyczność pracy akumulatora ciepła w stosunku do pozostałych badanych materiałów zmiennofazowych.

EN

The article presents the results of numerical modelling of the possibility of application of the phase change materials for the heat storage. The mixtures taken into account in the simulations, were developed within own studies. The materials of phase change temperature over 300°C were taken into account. For the purposes of numerical modelling, a mathematical model of the heat storage unit was developed. The authors have studied the influence of charging steam stream and discharging air stream on charging and discharging thermal power. Based on performed analysis, it was indicated that the most suitable material is PCM 1 (NaNO 3 ), which is characterized by a phase change temperature equal to 308°C. In case of this material, equal increase of charging fluid stream and discharging fluid stream, results with an equal growth of charging and discharging thermal power. In consequence, both charging and discharging thermal power as well as charging and discharging time remain similar for entire range of mass stream of charging and discharging fluid. As a result, application of this material for heat storage, guarantees largest scaling capabilities and allows large flexibility of the heat storage unit operation, comparing to other tested materials.

15

Materiały zmiennofazowe (PCM). Cz. 2. Rozwiązania i kierunki badan

Dutkowski Krzysztof, Matysko Robert

Chłodnictwo i Klimatyzacja

|

2021

|

nr 7

58--60

PL

Oszczędzanie energii należy rozpocząć od racjonalnego nią gospodarowania. Jedno z rozwiązań, to magazynowanie nadwyżki energii w celu wypełnienia luki między podażą i popytem. Zastosowanie materiałów zmiennofazowych, w skrócie PCM (ang.: Phase Change Material), do magazynowania energii cieplnej spotkało się z dużym zainteresowaniem. W niniejszym artykule kontynuujemy zagadnienia podjęte we wcześniejszych publikacjach przedstawiając przykładowe kierunki badań oraz gotowe rozwiązania konstrukcyjne urządzeń wykorzystujące PCM, a służące zapewnieniu komfortu cieplnego w budynkach.

16

Energy Consumption Determination of the Heat Storage Device Based on the Phase Change Material Depending on the Temperature Ranges

Bondarenko Vladyslav, Faik Abdessamad, Grosu Yaroslav, Stoudenets Victor

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2020

|

Tom 22, cz. 1

144--155

EN

The work concerns determining the energy performance of the heat storage device based on the phase change material for the solar dish Stirling unit. Experimental studies were performed with the heat storage material, made of the eutectic metal alloy Mg-51%Zn. The energy characteristics are determined by mathematical analysis of the experimental data and simulation of the process of cooling the heat storage.

17

Experimental and Numerical Analysis of the Energy Efficiency of Transparent Partitions with a Thermal Storage Unit

Musiał Michał

Journal of Ecological Engineering

|

2020

|

Vol. 21, nr 6

201--211

EN

The article presents the results of experimental research and a mathematical analysis of the energy efficiency of a PCM-modified transparent partition. The study was carried out during the summer season and heating season for 5 months under temperate climate conditions in Rzeszów (Poland). The solution under investigation allows for short-term storage of heat within a building window, owing to the high value of melting/freezing enthalpy of approx. 185 J/g, and the phase change material (PCM) applied. The research was conducted in parallel over two identical windows, with only one of them being modernised with a phase change thermal storage unit. The obtained results showed the possibility of improving the thermal balance of the window by 9.99%, and a more favourable adjustment of gains from solar radiation to the profile of heat demand of the adjacent room by 15.02%, compared to the reference window. The obtained results also allowed the numerical model describing the non-stationary heat exchange within the phase change material to be verified, using the solution of a Stefan problem. The obtained model was created using the equations of finite difference method in the Matlab environment. The verified model is highly compatible with empirical quantities, and constitutes a useful tool for simulating the distribution of heat storage in a PCM storage unit over time. This allows the heat gains resulting from the use of the tested storage units in the building windows to be estimated.

18

Water-paraffin dispersion systems: manufacturing and application

Yovchenko Alla, Bespalko Sergii, Tryhub Oksana, Poliakov Sviatoslav, Baret Guy, Munoz Miranda Alberto

Acta Innovations

|

2020

|

no. 36

31--47

EN

The paper presents the study results of the stability and heat storage capacity of paraffin-in-water phase change suspensions (PCSs) obtained by the homogenization of paraffin and water in the developed rotary hydrodynamic homogenizer. The optimal concentration of components for obtaining stable paraffin-in-water suspensions is found. It is shown that the stable PCSs in the form of pastes, gels, and liquids can be obtained depending on the concentration of water, paraffin, and the surface active agent (SAA) as well as its type. In addition, the scheme of the solar heating system with the heat storage tank where the PCS functions both as the heat transfer fluid and the heat storage media is presented. It is shown that the use of PCS in the domestic solar heating system allowed the heat storage capacity of the storage tank to be increased by 25% as a result of the high fusion heat of paraffin and the high value of the water specific heat capacity. The estimation of the saving rate from applying fluid PCS as a heat storage medium is also presented and discussed.

19

Optymalizacja konstrukcji akumulatora ciepła z materiałem zmiennofazowym

Szulc Piotr, Smykowski Daniel, Redzicki Romuald, Wójs Kazimierz

Rynek Energii

|

2019

|

Nr 4

15--20

PL

Wśród szeregu technologii magazynowania energii cieplnej jednym z obiecujących rozwiązań jest wykorzystanie przemiany fazowej, najczęściej przemiany ciało stałe – ciecz. Entalpia (ciepło utajone) takiego procesu jest znacząco większa niż ciepło jawne. Kluczową przewagą akumulacji ciepła w przemianie fazowej jest możliwość jej zastosowania w różnym zakresie temperatur w zależności od zastosowanego materiału zmiennofazowego. Technologia magazynowania ciepła w przemianie fazowej ma jednak również pewne ograniczenia. Istotną wadą dużej części materiałów zmiennofazowych jest niski współczynnik przewodzenia ciepła, który w przypadku np. soli nieorganicznych jest na poziomie 0,5 – 0,7 W/m·K, a z kolei dla parafin wynosi zaledwie 0,2 W/m·K. Jednym ze sposobów intensyfikacji procesu wymiany ciepła pomiędzy medium dostarczającym ciepło a materiałem PCM jest zastosowanie odpowiedniej konstrukcji akumulatora ciepła, m.in. rur ożebrowanych. Na wymianę ciepła w akumulatorze wpływ ma szereg czynników związanych z jego konstrukcją, m.in. ilość, rozmieszczenie oraz wymiary rur ożebrowanych oraz proporcje gabarytów akumulatora. W artykule przeprowadzono analizę wpływu przedstawionych czynników na parametry cieplno–przepływowe akumulatora ciepła i przedstawiono zoptymalizowany akumulator o pojemności cieplnej 10GJ.

EN

Among large variety of thermal energy storage technologies, one of the promising solutions is to take advantage of the phase change process, usually solid–liquid. The enthalpy (latent heat) of this process is significantly larger comparing to sensible heat. An essential advantage of latent heat storage is the possibility of its application in different temperature range, depending on the phase change material used. This technology is however charged with several drawbacks. An important disadvantage of numerous PCMs is their low thermal conductivity coefficient, which ranges from 0.2 W/m·K in case of paraffins to 0.5-0.7 W/m·K for inorganic salts. One of the solutions to enhance the heat transfer between the heat transfer fluid and the PCM material is to tune the design of the heat storage unit, e.g. to use finned pipes. The heat transfer in a heat storage unit is affected by several factors, i.e. internal design, configuration and size of heat transfer pipes as well as dimensions ratio. In presented paper, the impact of these factors on thermal and flow parameters has been analyzed and an optimized design of a heat storage unit of 10 GJ capacity has been proposed.

20

Application of Nanoparticles in the Process of Phase Change Paraffin in a Chamber

Alizadeh As’ad

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2019

|

Vol. 13, no 3

113--119

EN

In this study, melting of a phase changing material enriched with nanoparticles in a circular ring-rectangular enclosure was investigated and the results were analyzed. At the beginning of the melting process in the absence of a natural displacement, the mechanism of conduction heat transfer around the hot cylinder is the dominant mechanism. Over time, natural displacement gradually appears and deforms the melting boundary above the cylinder. Over time, when the thickness of the liquid phase grows, the thermal resistance increases, this can be verified by reviewing the Nusselt chart. So this phenomenon reduces the rate of melting and temperature changes. The results show that increasing the nanoparticle volume fraction due to increased conductivity and decreasing latent heat causes an increase in the melting rate and the amount of energy absorbed. From the study of various volume fractions, it can be concluded that the use of a higher volume fraction of 3% is more appropriate both in terms of energy and in terms of the melting rate. However, it should be taken into account that if the melting rate exceeds this value, it may cause agglomeration and deposition of nanoparticles and reducing system efficiency.