Fázisváltó anyag kombinálása mennyezethűtési panellel
A fázisváltó anyagok alkalmazása a külföldi gyakorlatban elsősorban az épületgépészetben kezd elterjedni. Hazánkban az irodaházak komfortszintjének kielégítése egyre nagyobb kihívást állít a tervezők elé. Dolgozatunkkal erre szeretnénk egy újfajta megoldást találni. Mivel az irodaházaknál nagy a belső hőterhelés, ezért az épület hűtési költsége rendkívül magas és gyakran még télen is hűtésre van szükség fűtés helyett, ezért egy mennyezethűtési rendszert vizsgáltunk fázisváltó anyaggal kiegészítve. A fázisváltó anyagok (PCM) az energia tárolásával csökkenteni tudják a belső hőingadozásokat, ezért alkalmazásuk főleg tárgyalók esetén előnyös, hiszen ezen helységekben a belső hőterhelés ugrásszerűen változik.
TDK dolgozatunkban irodaházak hűtésére alkalmazható mennyezethűtési panel és fázisváltó anyag együttműködését vizsgáltuk. Mivel a fázisváltó anyagok pontos összetételét és fizikai tulajdonságait az egyes gyártók nem hozzák nyilvánosságra, ezért először a rendelkezésünkre álló anyag főbb tulajdonságait határoztuk meg. Kimértük a PCM sűrűségét, fajhőjét, olvadáshőjét, a fázisváltás hőmérséklettartományát és hővezetési tényezőjét. Munkánk során vizsgáltuk a fázisváltó anyag, a mennyezethűtési panel és a teljes rendszer működését ANSYS szimulációval. CFD szimulációval vizsgáltuk a panel leadott hűtőteljesítményét és megvizsgáltuk ennek növelési lehetőségeit.
Létrehoztunk egy olyan LabView programot, amely kiszámítja az alkalmazott hűtőgép üzemidejét és EER-jét a beállított fázisváltó anyag vastagsága és típusa, a vizsgálandó helyiség térfogata, a belső hőterhelés és a külső hőmérséklet lefutás függvényében. Vizsgáltuk a fázisváltozás folyamatát, a kialakuló hőáramokat, a sugárzás hatását a szoba, az egyes falfelületek és a hűtővíz hőmérsékletét. A szimuláció során meghatároztuk, hogy különböző használatú helyiségek esetén, az energiafelhasználás csökkentése érdekében mekkora olvadás és fagyáspontú fázisváltó anyagot kell beépíteni, mekkora vastagságban és milyen elhelyezéssel. Végül eredményeink validálása érdekében méréseket is végeztünk kisminta törvény alapján. A Tanszék Stokes laborjában felépítettünk egy kicsinyített adiabatikus szobát, melybe beépítettük a mennyezethűtési panelt, a fázisváltó anyagot és egy villanykörte formájában a belső hőterhelést.
Számításaink, modelljeink és méréseink alapján kijelenthetjük, hogy a fázisváltó anyagok valóban alkalmasak az irodaépületek álltal felhasznált energia csökkentésére.
Irodalom:
1. Andrássy Zoltán, Farkas Rita: Fázisváltó anyagok alkalmazása fűtéskorszerűsítésre, TDK dolgozat, 2013
2. M.Ravikumar, Dr. Pss. Srinivasan: Phase change material as a thermal energy material for cooling of building, Journal of Theoretical and Applied Information Technology, pp.: 503-511, 2005-2007
3. Farkas Rita: Fázisváltó anyagok ipari alkalmazásának vizsgálata, Diplomaterv A, 2015
4. Christoph Rathgeber, Laia Miró, Luisa F. Cabeza, Stefan Hiebler: Measurement of enthalpy curves of phase change materials via DSC and T-history:, Thermodinamica Acta, old.: 79-88, 2014, (596)
5. Dr. Gróf Gyula: Hőközlés, Budapest, 1999.
szerzők
-
Andrássy Zoltán
Épületgépészeti és eljárástechnikai gépészmérnök mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc) -
Farkas Rita
Gépészmérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulensek
-
Dr. Szabó János
adjunktus, Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék -
Dr. Szánthó Zoltán
egyetemi docens, Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék
