| dc.description.abstract | Bruken av vedovner har lange tradisjoner i Norge, både når det gjelder oppvarming og hygge. Moderne hus er gjerne godt isolerte med lite varmetap og siden vedovner typisk har høy varmeavgivelse, kan dette føre til overoppheting av rommet. Nye løsninger bør derfor utvikles for å redusere dette gapet.
Latent varmelagring (LHS) utgjør et interessant konsept for å lagre termisk energi, spesielt i forhold til vedovner som typisk har høy variasjon i varmeavgivelsen under forbrenningsforløpet. Denne studien omhandler et sånt konsept, der hensikten var å teste en kompakt, passiv og pålitelig varmelagringsenhet for vedovner. Konseptet er tenkt plassert på toppen av ovnen og består av en ringformet beholder i rustfritt stål som omkranser pipeløpet. Beholderen er fylt med «høy-tetthets polyetylen» (HDPE) som opptrer som et faseendringsmateriale (PCM), som gir fordel av å utnytte den latente varmen som absorberes under smelting og som senere blir avgitt når materialet størkner. Dermed kan store mengder varme lagres i forhold til lagerets volum, altså med større energitetthet, slik at varmelagringsenhetens vekt blir lavere sammenlignet med tradisjonelle løsninger, som f.eks. ovner med kleberstein. Formålet med den latente varmelagringsenheten er å kunne lagre en betydelig del av ovnens varmeavgivelse, som fører til mer stabil varme til rommet og dermed bedre termisk komfort.
Den største utfordringen med designet var å muliggjøre rask smelting og sakte størkning for et realistisk forbrenningsforløp, og samtidig holde den maksimale temperaturen i PCM-en under degraderingspunktet. Dette er viktig for å unngå forringelse av materialet, som igjen vil påvirke den termiske yteevnen og påliteligheten til LHS-enheten. PCM-en ble fuktet med en termisk olje for å beskytte mot oksidering, som innledende tester påviste at kunne være et problem.
Eksperimentet bestod av en kvart beholder og en varmeplate i kobber der en varmekabel var montert for å etterligne varmeavgivelsen fra toppen av vedovnen. Termofølere ble brukt for å måle temperaturer i ulike lag av PCM-en og varmeplata hadde temperaturkontroll slik at degradering ble unngått. Testriggen var også tilstrekkelig isolert for å oppnå en rimelig varmebalanse.
Hovedtesten bestod av to forskjellige sykluser hvor den første var totalt isolert, mens den andre var uten isolasjon på beholderens sidevegg. Beholder var bare halvfull med PCM på grunn av begrenset tid, men kan likevel anses som en god demonstrasjon av konseptet. Den latente varmen ble utnyttet, siden den gjennomsnittlige temperaturen in PCM-en var godt over smeltepunktet på slutten av varmebelastningen, men det var store temperaturforskjeller innad i materialet. Dette indikerte at det ikke forekom noe frikonveksjon. Den lagrede varmen i PCM-en var 0.4 kWh som vil tilsvare omtrent 3.2 kWh hvis man skalerer testen opp til det endelige konseptet, antatt en lignende utvikling for temperaturen. Dette utgjør ca. halvparten av den varmen som er ønskelig å lagre. Den termiske konduktiviteten til PCM-en ble estimert til å være nærme teoretiske verdier, som igjen støttet antagelsen om kun konduktiv varmeledning.
På grunn av temperaturkontrollen i varmeplata, ble varmebelastningen raskt redusert når settpunktet ble nådd, som igjen førte til at konseptet ikke ble testet for maksimum varmepåkjenning. Forbedring av varmeledningsevnen kan øke lagret varme i PCM-en og et forslag til et nytt design med 8 innvendige radielle finner er inkludert, for fremtidige tester. Alternativt kan andre metoder brukes, som metallisk skum. | |
