Energy management in residential building using phase change materials

Other Title(s)

إدارة الطاقة في المباني السكنية باستخدام مواد متغيرة الطور

Dissertant

Hijazin, Mahran Sami Bisharah

Thesis advisor

Abu Tabrah, Talib Kashshash Murtada

University

Mutah University

Faculty

Faculty of Engineering

Department

Electrical Engineering Department

University Country

Jordan

Degree

Master

Degree Date

2020

Arabic Abstract

تهدف هذه الدراسة الى حساب كميه الحرارة المفقودة من المبنى عبر الجدران و الشبابيك و كذلك كميه الحرارة الضائعة في غازات البويلر حيث تدور مشكله هذه الدراسة في تقليل كمية الحرارة المفقودة من المبنى باستخدام مواد متغيرة الطور و كذلك استخلاص الطاقة الضائعة من غازات البويلر و تخزينها باستخدام المواد متغيرة الطور كمخزن حراري-و لتحقيق أهداف هذه الدراسة تم استخدام طريقتين (برمجيه التحليل و معادلات اتزان الطاقة)، و التي تم من خلالها حساب كميه الطاقة المخزنة في المواد متغيرة الطور و كمية الحرارة المنبعثة منها.

و من أهم ما توصلت اليه الدراسة أنه بإضافة طبقه جديده من المواد متغيرة الطور الى جدار المبنى السكني و التي عملت كطبقة عازله للحرارة بسبب انخفاض الموصلية الحرارية لها، أدت الى تقليل الحرارة الضائعة عبر الجدار بنسبة (72%).

تم استخدام المواد متغيرة الطور على طول الواجهة الجنوبية كمخزن للحرارة و ساعدت بإدخال (9.11 كيلوواط) الى داخل المبنى السكني، و الذي يمثل ما نسبته (43%) من المجموع الكلي للحمل الحراري للمنزل.

المواد متغيره الطور تستمر بإدخال الحرارة الى المنزل بعد ان يتم إطفاء البويلر لمده تصل الى (405 دقائق)، و الذي بدوره يقلل الساعات التشغيلية للبويلر و بالتالي تقليل كميه الغازات المنبعثة الى البيئة.

توصلت الدراسة الى ان استخدام شمع البرفان مناسب لاستخدام المنازل و ذلك بسبب خصائصه الفيزيائية و انخفاض سعره، و كذلك الى وجود كميه كبيره من الطاقة موجوده بالغازات و التي يمكن استخلاصها و الاستفادة منها لتدفئة المنزل.

خلصت هذه الدراسة الى مجموعة من التوصيات أهمها استخدام المواد متغيرة الطور في سقف المنازل و الاستمرار في استخدام هذه المواد في كافه المباني السكنية.

English Abstract

This study aimed to calculate the heat losses from the building through walls, windows, and waste energy in boiler flue gases, where the problem of this study is to reduce the heat loss through the building using phase change materials and to extract the waste energy from boiler flue gas and store it in phase change materials as a thermal mass storage.

To achieve the goals of this study, two method (ansys software and energy balance equations) were used to estimate the amount of heat that phase change material can store and release it into the building.

The study revealed a group of results among which by adding a new layer from phase change material to the wall, it behave as a thermal insulation due to low thermal conductivity, and contributed to reduce heat loss through walls by (72%).

In the south side of the building phase change material work as a thermal energy storage, and contributed to reduce heat load by (43%) of the total heat load .

The ansys results show that phase change material is continuing to add heat by convection to the building after turned off the boiler for (405 min) .which means to reduce the operating hours needed for the boiler and reduced harmful gases and fuel consumed.

The study found that the paraffin wax is suitable for use in building applications because of its physical properties and relatively low cost, and there are a significant amount of energy wasted in boiler flue gases, which can be recovery to use as a heating source.

In light of the results revealed, the study suggested a group of recommendations among which to use phase change materials in the ceiling and continuing this approach in applying the energy management in all residential building

Main Subjects

Electronic engineering

Topics

• Dwellings
• Phase transformations
• Energy

No. of Pages

69

Table of Contents

• APA
• MLA
• AMA

Language

English

Data Type

Arab Theses

Record ID

BIM-1343288