The European Union has launched the Energy Performance of Building Directive (EPBD, 2010) which enforces energy limitations to new and existing buildings. Due to environmental concerns and high cost of energy in recent years there has been a keen interest in the building energy efficiency and integration of renewable energy technologies. Phase change materials PCM), useful in terms of thermal energy storage, are being analysed as a potential solution for increasing the energy efficiency in buildings. The ability of PCM to store and release heat in a certain temperature range may, indeed, help stabilizing indoor temperature and a reducing or shifting in peak loads. The aim of this project is to study and analyse the use of PCM technologies in building components and to examine their effect in terms thermal comfort and energy performance. The first part of the work consists of a literature review of PCM technologies, together with the description of advantages in building application, and it is followed by a simulation study on building envelope components integrated with PCM. Two envelope layers have been selected and applied in combination with PCM (gypsum board and insulation layer), in a typical office cubicle, using EnergyPlus as simulation software. On the one hand, the analysis is performed with the goal of understanding the variation of cooling energy needs for Marseille and Paris. On the other hand, internal temperatures are analysed to verify the peak air temperature shift in the reference office cubicle, the decrease of surface temperatures and the consequent improvement of thermal comfort conditions.
L'Unione europea ha lanciato la direttiva sul rendimento energetico nell'edilizia (EPBD, 2010) che applica limitazioni energetiche agli edifici nuovi ed esistenti. A causa di preoccupazioni ambientali e costi elevati di energia negli ultimi anni c'è stato un vivo interesse per l'efficienza energetica dell'edificio e l'integrazione delle tecnologie di energia rinnovabile. I materiali a cambiamento di fase PCM), utili in termini di accumulo di energia termica, vengono analizzati come una potenziale soluzione per aumentare l'efficienza energetica negli edifici. La capacità del PCM di immagazzinare e rilasciare calore in un certo intervallo di temperatura può, infatti, aiutare a stabilizzare la temperatura interna e ridurre o spostare i carichi di punta. Lo scopo di questo progetto è quello di studiare e analizzare l'uso delle tecnologie PCM nella costruzione di componenti e di esaminarne gli effetti in termini di comfort termico e prestazioni energetiche. La prima parte del lavoro consiste in una revisione della letteratura sulle tecnologie PCM, insieme alla descrizione dei vantaggi nell'applicazione dell'edificio, ed è seguita da uno studio di simulazione sui componenti dell'involucro edilizio integrati con PCM. Due strati di buste sono stati selezionati e applicati in combinazione con PCM (cartongesso e strato isolante), in un tipico ufficio, utilizzando EnergyPlus come software di simulazione. Da un lato, l'analisi viene eseguita con l'obiettivo di comprendere la variazione del fabbisogno energetico di raffreddamento per Marsiglia e Parigi. D'altra parte, le temperature interne vengono analizzate per verificare lo spostamento della temperatura dell'aria di punta nella cabina dell'ufficio di riferimento, la diminuzione delle temperature superficiali e il conseguente miglioramento delle condizioni di comfort termico.
Analysis of PCM integrated building envelope components and their effects on occupant comfort and building energy use
2018/2019
Abstract
The European Union has launched the Energy Performance of Building Directive (EPBD, 2010) which enforces energy limitations to new and existing buildings. Due to environmental concerns and high cost of energy in recent years there has been a keen interest in the building energy efficiency and integration of renewable energy technologies. Phase change materials PCM), useful in terms of thermal energy storage, are being analysed as a potential solution for increasing the energy efficiency in buildings. The ability of PCM to store and release heat in a certain temperature range may, indeed, help stabilizing indoor temperature and a reducing or shifting in peak loads. The aim of this project is to study and analyse the use of PCM technologies in building components and to examine their effect in terms thermal comfort and energy performance. The first part of the work consists of a literature review of PCM technologies, together with the description of advantages in building application, and it is followed by a simulation study on building envelope components integrated with PCM. Two envelope layers have been selected and applied in combination with PCM (gypsum board and insulation layer), in a typical office cubicle, using EnergyPlus as simulation software. On the one hand, the analysis is performed with the goal of understanding the variation of cooling energy needs for Marseille and Paris. On the other hand, internal temperatures are analysed to verify the peak air temperature shift in the reference office cubicle, the decrease of surface temperatures and the consequent improvement of thermal comfort conditions.| File | Dimensione | Formato | |
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