A concept of a thermal comfort system with energy storage in structure of the building

The manuscript presents concept of system for keeping thermal comfort in low-energy buildings with the use of the energy storage in the structural elements of the building. The system uses both the daily fluctuations of outdoor air temperature as well solar energy, respectively, to remove the heat gains during summer and compensate heat losses during winter. In order to achieve the required heat capacity with the low temperature difference, it is necessary to provide the sufficiently large heat transfer area and an efficient energy storage system. An effective system capable of providing thermal comfort conditions in a building with acceptable cost requires maximizing heat capacity and heat transfer conditions as well as an enlarged heat transfer area. Providing an acceptable payout time also requires the use of typical structural elements of the building as energy reservoirs. Therefore, it was assumed that the accumulation of the energy should be provided by modified gypsum plasterboards used for drywall construction. Ventilated, multichannel wall plates made of gypsum modified by an admixture of the phase change materiał (PCM) with a melting point close to the temperature of thermal comfort in residential buildings provide a large heat capacity and a relatively stable temperature during processes of energy absorption and emission.

Artykuł przedstawia koncepcję systemu utrzymującego komfort cieplny w budynku energooszczędnym wykorzystującego magazynowanie ciepła w strukturze obiektu budowlanego. System wykorzystuje dzienne wahania temperatury i energię słoneczną do usuwania zysków ciepła latem i kompensowania strat zimą. W celu osiągnięcia wymaganej pojemności cieplnej systemu przy niewielkich zmianach temperatury, konieczne jest zapewnienie wystarczającej powierzchni wymiany ciepła i wydajnego systemu magazynowania energii. Efektywny system, umożliwiający uzyskanie komfortu cieplnego przy akceptowalnym okresie zwrotu, wymaga zmaksymalizowania pojemności cieplnej, współczynnika wnikania oraz powierzchni wymiany ciepła. Zapewnienie możliwie krótkiego czasu amortyzacji systemu wymaga również wykorzystania typowych elementów konstrukcji budynku jako magazynów energii. W rozwiązaniu przyjęto, że akumulacja energii jest zapewniona przez zmodyfikowane płyty gipsowe wykorzystywane do suchej zabudowy. Wentylowana, wielokanałowa płyta ścienna wykonana z gipsu zmodyfikowanego przez dodatek materiału zmienno-fazowego (PCM - ang. Phase Change Material) o temperaturze topnienia zbliżonej do temperatury komfortu cieplnego w budynku mieszkalnym, zapewnia wymaganą pojemność cieplną, dużą powierzchnię wymiany ciepła i niewielką różnicę temperatury podczas pochłaniania i oddawania energii.