Schlüsselwörter
(Deutsch)
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TP0072;F - Solarwärme u. Wärmespeicherung
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Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Solar Combi-système avec matériau à changement de phase et participation à la Tâche 32 du programme IEA SH&C.
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Publikationen / Ergebnisse
(Englisch)
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The laboratory LESBAT of the HEIG-VD works at the moment on the solar energy storage issue. They found that the use of sodium acetate (Na(CH3COO)*3H2O), a phase change material (PCM), is a good way to optimize solar heating systems.
Actually, the customer uses sodium acetate mixed with expanded graphite (80 à 150 g/l), a chemical product produced by the following company: SGL Carbon located at Meitingen (Deutschland).
The product is not commercially available. A similar product, which uses paraffin instead of sodium acetate is marketed by the company SGL Carbon under the brand name Ecophit. This product has been included in the investigation in order to verify the data.
The goal of this study is to assess if the energy gain resulted from the use of sodium acetate is balanced or not by its embodied energy.
The ecoinvent data v2.0 do not yet investigate sodium acetate and expanded graphite (ecoinvent Centre 2007). Therefore the customer has asked ESU-services to conduct a life cycle inventory analysis of the two materials and to provide some aggregated key indicators for further analysis. The study should investigate sodium acetate with and without expanded graphite.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
ESU-Services Ltd., fair consulting in sustainability
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Jungbluth,Niels
Nguyen,B.
Zugehörige Dokumente
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Publikationen / Ergebnisse
(Französisch)
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Dans le cadre de la prolongation de la Tâche 32 de l'Agence Internationale de l'Energie (AIE), nous avons effectué durant l’année 2007 les travaux suivants :
- Elaboration d'une nouvelle installation solaire combinée pour simulation.
- Optimisation de positionnement des PCM dans la cuve et de température de changement de phase.
- Simulations annuelles avec différents bâtiments, climats et surfaces de capteurs.
- Préparation d'un banc d'essais pour les tests de transfert thermique eau-PCM.
- Article et conférence pour Building&Simulation à Pékin.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Citherlet,S.
Bony,J.
Zugehörige Dokumente
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Schlussbericht
(Deutsch)
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Im Rahmen der Task 32 der Internationalen Energieagentur (IEA) haben wir die Nutzungsmöglichkeiten von Latentwärmespeicher-Material (PCM "Phase Change Material") in einem Solar- Kombisystem untersucht, anhand von Modulen, welche in einem Speicher untergebrachten wurden. Wir wollten das Lagerungspotential latenter Wärme in einem Wasserspeicher einer Solaranlage analysieren, um dadurch die Leistungen zu erhöhen oder das Lagervolumen zu reduzieren. Der vorliegende Bericht beschreibt die verwendete Methodik und die Ergebnisse, welche bei der Analyse des Wärmespeicherungspotentials durch latente Hitze erzielt wurden. Um diese Studie durchzuführen, haben wir folgende Untersuchungen gemacht :
• Entwicklung eines digitalen Modells : Da es kein zuverlässliches numerisches Modell gab, haben wir ein dynamisches Modell entwickelt, um verschiedene PCM-Modulformen zu simulieren. Dieses Modell berücksichtigt die Hysterese, die Unterkühlung sowie die innere Konvektion des PCM’s in flüssiger Phase. Dieses Modell ist auf der Basis eines vorhandenen TRNSYS Type (60) implementiert worden.
• Messmassnahmen im Labor : Um das numerische Modell zu validieren, haben wir verschiedene Konfigurationen und PCM-Typen getestet und die Uebereinstimmung zwischen experimentellen Simulationen und deren Ergebnissen geprüft. Diese Etappe hat sich auf die zeitliche und räumliche Entwicklung der Temperaturverteilung im PCM und im Speicher fokussiert, um so das Modell zu validieren.
• Solar-Kombisystem : Das PCM-Potential wurde durch ein Solar-Kombisystem (Arpège) mit und ohne PCM getestet. Eine Energiebilanz ist mittels einer siebentägigen, ununterbrochenen Benutzung von Arpège unter verschiedenen Bedingungen (Klima und Warmwasserbezug) durchgeführt worden. Nach der Validation des Modells sind ganzjährige Simulationen durchgeführt worden.
• Umweltauswirkungen : Eine Analyse des Lebenszyklusses dieses Solar-Kombisystems, das mit oder ohne PCM kombiniert wurde, ist durchgeführt worden. Diese Analyse berücksichtigt die Materialien der Arpège-Installation, PCM mit Behälter, sowie die benutzte Zusatzenergie.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Citherlet,S.
Bony,J.
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Schlussbericht
(Englisch)
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As part of the task 32 of the International Energy Agency (IEA), we studied the potential of using Phase Change Material (PCM) in a solar combi-system in the form of modules placed in a storage tank. The goal was to analyze the potential of latent heat storage in a water tank of a solar installation, in order to increase the performances or to reduce the storage volume. This report describes the methodology used and the results obtained during the analysis of the heat storage potential by latent heat. The following stages were carried out:
• Development of a simulation model: As a reliable numerical model didn’t exist, we developed a dynamic model to simulate PCM modules of various PCM types and shapes. This simulation model takes into account the hysteresis, the subcooling as well as the internal convection of the PCM in a liquid phase. This model was implemented in an existing TRNSYS Type(60).
• Measurement in laboratory: In order to validate the digital model, we tested various configurations and different types of PCM to check the conformity between experimental simulations and results. This step was focused on the temporal and spatial evolution of the temperature distribution in the PCM and in the storage tank in order to validate the numerical model.
• Solar combi-system: The PCM potential was tested by using a solar combi-system (Arpège) with and without PCM. An energy balance was carried out on the basis of a seven days uninterrupted use of Arpège in various conditions (climates and domestic hot water draw off). Following the validation of the numerical model, annual simulations were made.
• Environmental impacts: A life cycle analysis of this solar combi-system with and without PCM was carried out. This analysis takes into account materials of the Arpège installation, the PCM and its container, as well as auxiliary energy used.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Citherlet,S.
Bony,J.
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Schlussbericht
(Französisch)
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Durant le projet COSY-PCM effectué durant la Tâche 32 de l’Agence internationale de l’énergie (AIE), nous avions analysé le potentiel de stockage d’énergie en utilisant des matériaux à changement de phase (PCM) plongés dans la cuve d’un système solaire combiné (Arpège).
Les résultats obtenus avaient montré que le potentiel d’utilisation des PCM semblait dépendre fortement de la puissance de l’appoint utilisé. Une puissance trop grande ne permet pas aux PCM d’emmagasiner/restituer la chaleur étant donné le mauvais transfert de chaleur dans ce type de matériau, même dans le cas d'un mélange de sodium acétate avec du graphite.
L’objectif de ce projet est de produire des abaques permettant un dimensionnement simple et rapide d'une cuve de stockage d’eau utilisant des matériaux à changements de phase (paraffine et sodium d’acétate avec du graphite), pour différente puissance de soutirage, différent volume de stockage et différents diamètres de module de PCM.
Pour atteindre ce but, nous avons :
• Effectué une campagne de mesures dans une nouvelle cuve de stockage
• Développé un modèle numérique de l’installation étudiée en se basant sur le modèle développé précédemment pour modéliser le comportement des PCM
• Validé le modèle avec les résultats expérimentaux
• Effectué une série de simulations pour obtenir les abaques cherchées.
A la suite des différents tests et simulations, nous avons également complété l’étude sur les impacts environnementaux des différents matériaux utilisés, en étudiant le sodium acétate.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Citherlet,S.
Bony,J.
Morel,J.
Zugehörige Dokumente
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