Влияние теплоаккумулирующей стены с водяным теплообменником на охлаждающую нагрузку в здании. Часть 2*

С.С. Дженблат, silvana.jenblat@gmail.com; д­-р техн. наук О.В. Волкова, v­olga.v@mail.ru

Национальный исследовательский университет ИТМО

В статье представлены результаты математического моделирования и экспериментального исследования влияния теплоаккумулирующей стены с водяным теплообменником на охлаждение зданий. Показано, что применение такой стены уменьшает потребление электроэнергии и улучшает тепловой комфорт в помещении в климатических условиях Латакий в Сирии.

Результаты математического моделирования с помощью программы TRNSYS позволили определить эффективное расположение стены по отношению к солнцу, параметры и режим работы водяного теплообменника.

Для проверки адекватности модели были проведены экспериментальные исследования двух комнат, одна из которых являлась эталонной, а вторая имела теплоаккумулирующую стену с водяным теплообменником, сконструированным в соответствии с полученными в результате моделирования данными. Результаты экспериментальных исследований показали удовлетворительную сходимость с результатами математического моделирования.

Ключевые слова: тепловая энергия, пассивное охлаждение, теплоаккумулирующая стена, водяной теплообменник, программа TRNSYS.

Effect of a heat­accumulating wall with a water heat exchanger on the cooling load of a building. Part 2.

S.S. Jenblat, silvana.jenblat@gmail.com; Dr.Sc. O.V. Volkova, v­olga.v@mail.ru

ITMO National Research University

The paper presents the results of mathematical modeling and experimental research of the effect of a heat­accumulating wall with a water heat exchanger on building cooling. It is shown that the use of such a wall reduces electric power consumption and improves the thermal comfort in the premises under climatic conditions of Latakia in Syria.

The results of mathematical modeling using the TRNSYS program made it possible to define the effective location of the wall towards the sun, as well as the parameters and operation mode of the water heat exchanger.

To verify the adequacy of the model the experimental studies of two rooms were carried out. One of the rooms was a reference and the second had a heat­accumulating wall with a water heat exchanger designed in conformity with the data resulted from the modeling. The experimental results showed a satisfactory convergence with the results of mathematical modeling.

Keywords: heat energy, passive cooling, heat­accumulating wall, water heat exchanger, TRNSYS program.

Список литературы

1. Carli M., Deckee H. Development of a simplified method for sizing Thermo­Active Building Systems (TABS). – Italia: University of Padua, 2014. – 85 p.
2. George R., Namee W., Kasim T. et al. The reference in solar thermal energy and its applications. –Syria: Al baath university, 2009. – 670 p.
3. Glück B., Windisch K. Strahlungsheizung. Theorie und Praxis. – Germany, Karlsruhe: Verlag C. F. Müller, 1982. – 507 p.
4. Ibrahim M., Wurtz E., Biwole P., Achard P. Transferring the south solar energy to the north facade through embedded water pipes // Journal of Energy. 2014. V. 78. P. 834–845.
5. Izquierdo B. et al. A numerical study of external building walls containing phase change materials (PCM) // Journal of Applied Thermal Engineering. 2012. V. 47, P. 73–85.
6. Jin X., Zhang S., XU X., Zhang X. Effects of PCM state on its phase change performance and the thermal performance of building walls // Building and winter of Environment. 2014. V. 81. P. 334–339.
7. Kashif I. et al. Performance evaluation of PV­Trombe wall for sustainable building development //Journal of Procedia CIRP. 2015. V. 26, P. 624–629.
8. Klein S. A. et al. TRNSYS: a transient simulation program/ User Manual. –USA: University of Wisconsim­Madison. 2006, version 16.1.
9. Koschenz M., Lehmann B. EMPA, Abteilung Energiesysteme/Haustechnik, CH­8600 Dübendorf (Switzerland); Stefan Holst, TRANSSOLAR// Energietechnik GmbH, D­70569 Stuttgart (Germany), 2000.
10. Oropeza I., Alberg P. Active and passive cooling methods for dwellings: A review // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2018. V. 82. P. 531–544.
11. Perna et al. Trombe wall management in summer conditions: An experimental study // Journal of Solar Energy. 2012. V. 86. P. 2839 –2851.
12. Shen. J. et al. Numerical study on thermal behavior of classical or composite Trombe solar walls // Journal of Energy and Buildings. 2007. V. 39. P. 962–974.
13. Stevanovic S. Optimization of passive solar design strategies: a review // Renew Sustain Energy Rev. 2013. V. 25. P. 177–196.
14. SUN et al. The applicability of the wall implanted with heat pipes in China // Journal of Energy and Buildings. 2015. V. 104. P. 36–46.
15. Wang R.Z., Xu Z.Y. et al. Advances in Solar Heat and Cooling. 1 edition. – Woodhead Publishing. Series in Energy book (102), 2016. – 596 p.

16. YU et al. A thermo­activated wall for load reduction and supplementary cooling with free to low­cost thermal water // Journal of Energy. 2016. V. 99. P. 250–265.