Affordable Access

Optimering av dubbelspaltigt värmefönster / Optimization of double slotted heat exchange window

Authors
  • Gil Castro, Roberson Manuel André
  • Henriksson, Claes Evald
Publication Date
Jan 01, 2020
Source
DiVA - Academic Archive On-line
Keywords
Language
Swedish
License
Green
External links

Abstract

Utvecklad för att bibehålla termisk komfort och minska exergianvändningen, Free Heat Exchange Window [FHEW] är en fönsterdesign som är tänkt att ersätta konventionella värmesystem i bostäder och kontorsbyggnader. Baserat på dubbelspaltkonceptet kommer fönstret utgöra en värmekälla under kalla vinterdagar och en värmesänka under varmare sommardagar. För att värdera huruvida teknologin kan bibehålla tillräcklig termisk komfort och avgöra dess optimala parameterkonfiguration utifrån byggnadens effektbehov skapas två olika modeller. En grundar sig på en datorsimulering av en lägenhet i COMSOL Multiphysics och den andra är en analytisk metod för beräkning av energibalanser i MATLAB. Resultaten från båda modellerna påvisade att hög inströmningstemperatur och låg inströmningshastighet är att föredra för minimering av effektbehovet. Å andra sidan ger en låg inströmnings temperatur och hög strömningshastighet en upphov till högre termisk komfort. Valet av den isolerande gasen som används i mittersta gas-spalten bedöms ha låg inverkan på prestandan, särskilt för höga strömningshastigheter. En alternativ modell med den isolerande gas-spalten omplacerad närmast utomhuset skulle kunna framföra bättre användning av den isolerande gas-spaltens funktion. Datorsimuleringen jämförs avslutningsvis med en ekvivalent lägenhetsmodell med enkelspaltiga fönster och element som värmekälla. Denna modell kräver lägre effekt, men är samtidigt mindre flexibel och inducerar en lägre termisk komfort. Datorsimuleringen rekommenderas på grund av dess antaganden och i vissa fall orimliga resultat endast som jämförelse med andra liknande modellen, snarare än verkliga data. / Developed to maintain thermal comfort and reduce exergy usage, Free Heat Exchange Window [FHEW] is a modern window design aimed to replace current heat systems in homes and office buildings. Based on the double slot concept, the window can be used as a heat source during cold winter days and heat sink during warmer summer days. To evaluate if the technology is viable to maintain thermal comfort and determine its optimal parameters with respect to energy efficiency, two different models will be made. One is based on computer simulations in COMSOL Multiphysics and one is based on analytical equations in MATLAB. The results from both models proved that a higher inflow temperature and a lower flow rate was prefered to minimize power demand. On the contrary, a lower inflow temperature and a higher flow rate is preferred to achieve the best thermal comfort. The differences between the choice of insulation gas gave unnoticeable deviation for indoor heat exchange for high flow rates. An alternative window model could reposition the insulation gas-gap to be between the whole system and the outdoors environment, instead of having it installed between the flowing air-gaps, for better use of the low thermal conductivity. The computer simulation is finally compared with an equivalent model using regular single slot windows and radiators as heaters. This model requires less energy but is less flexible and induces a less desirable thermal comfort. The computer simulation is due to its assumptions and in some instances implausible results only recommended to be compared to similar models, rather than real data.

Report this publication

Statistics

Seen <100 times