Publication: Study of a phase change material integrated in a building wall: experiments and modelling
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Publication date
2015-07
Defense date
2015-07-23
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Abstract
This thesis studies the behaviour of a phase change material that has been integrated in a building wall for heat storage and thermal comfort purposes. The phase change material, manufactured as thin, almost squared panels, is tested in a controlled environment under certain thermal conditions. Several layers of panels of this material are embedded on the interior of a wall of a small test wooden room.
The material is first heated and then left to cool down in order to observe its performance before, during and after its phase change. In other words, to observe its transition from solid to liquid and then back to solid. The temperature at every layer is recorded at short intervals for the duration of the experiment and this temperature profile is later plotted against time for a neat analysis of the panels. A finite difference model is developed to predict the material behaviour, and the relevance of the most important model parameters is briefly explained. The model is compared to the experimental data and the fit of the model is discussed.
Results show that the material behaves differently when warming up than when cooling down. The freezing point is slightly lower than the melting one. The model reasonably fits the data although it is better at predicting the warming phase.
Este proyecto estudia el comportamiento de un material de cambio de fase integrado en una pared de un inmueble por razones de almacenamiento de calor y confort térmico. El material de cambio de fase, fabricado en forma de paneles finos casi cuadrados, se prueba en un ambiente controlado bajo ciertas condiciones térmicas. Varias capas de paneles de material se integran en el interior de una pared de una pequeña habitación experimental de madera. El material se calienta primeramente y más tarde se deja enfriar a fin de observar su comportamiento antes, durante y después de su cambio de fase. En otras palabras, a fin de observar su transición de sólido a líquido y viceversa. La temperatura en cada capa se registra cada poco tiempo para después representar este perfil de temperaturas a lo largo del tiempo y poder hacer un análisis ordenado. Se crea un modelo de diferencias finitas para predecir el comportamiento del material, y se comenta brevemente la relevancia de los parámetros más importantes que intervienen en el modelo. El modelo se compara con los datos experimentales y se analiza su validez y ajuste con estos últimos. Los resultados muestran que el material se comporta de manera distinta dependiendo de si éste se está calentando o enfriando. El punto de congelación se sitúa ligeramente por debajo del de fusión. El modelo se ajusta razonablemente a los datos, aunque resulta mejor para predecir la fase de calentamiento.
Este proyecto estudia el comportamiento de un material de cambio de fase integrado en una pared de un inmueble por razones de almacenamiento de calor y confort térmico. El material de cambio de fase, fabricado en forma de paneles finos casi cuadrados, se prueba en un ambiente controlado bajo ciertas condiciones térmicas. Varias capas de paneles de material se integran en el interior de una pared de una pequeña habitación experimental de madera. El material se calienta primeramente y más tarde se deja enfriar a fin de observar su comportamiento antes, durante y después de su cambio de fase. En otras palabras, a fin de observar su transición de sólido a líquido y viceversa. La temperatura en cada capa se registra cada poco tiempo para después representar este perfil de temperaturas a lo largo del tiempo y poder hacer un análisis ordenado. Se crea un modelo de diferencias finitas para predecir el comportamiento del material, y se comenta brevemente la relevancia de los parámetros más importantes que intervienen en el modelo. El modelo se compara con los datos experimentales y se analiza su validez y ajuste con estos últimos. Los resultados muestran que el material se comporta de manera distinta dependiendo de si éste se está calentando o enfriando. El punto de congelación se sitúa ligeramente por debajo del de fusión. El modelo se ajusta razonablemente a los datos, aunque resulta mejor para predecir la fase de calentamiento.
Description
Keywords
Phase Change Material (PCM), Thermal energy storage, Light-weight building, Materiales de construcción, Termotecnia