Various efforts to combine new high-tech materials with solar system have been progressed nowadays in order to improve the performance of the existing passive solar system. TIM(Transparent Insulation Material) replacing the conventional outer building envelope glazing as well as the wall is good example for this trend. TI integrated wall is a thermal mass wall with a special shaped TIM instead of using typical envelope materials The tested TIM type is a small(diameter 4mm and thickness 50mm) capillary tube of Okalux model and cement brick(density 1500kg/m3). The purpose of this study was to analyze the thermal performance through the actual measurements performed in a test cell. This study was carried out to justify the following issues. 1) the impact of Tl-wall over the temperature variations 2) the impact of mass wall surface absorptance over the transient thermal behavior and 3) the impact of thermal mass wall thickness over the temperature variations. Finally, as results indicated that the peak time of room temperature was shifted about one hour early when absorptance of thermal mass wall changed from 60% to 95% for the 190mm thickness thermal mass wall test case. the temperature difference of both surfaces of thermal mass wall surface showed about $23^{\circ}C$ during a day of March for the 380mm thickness thermal mass wall case. However, the thermal mass wall was over-heated by outside temperature and solar radiation in a day of May the temperature difference of both surfaces of thermal mass wall surface was indicated $10^{\circ}C$ and inside temperature was observed more than average 22C.
A steady-state analysis and a simple dynamic model as simplified methods are developed, and results of energy consumption loads are compared with results obtained using computer to evaluate the analytical solution. Before obtaining simplified model a mathematical model is formulated for the effect of wall mass on the thermal performance of four different houses having various wall construction. This analytical study was motivated by the experimental work of Burch et al. An analytical solution of one-dimensional, linear, partial differential equation for wall temperature profiles and room air temperatures is obtained using the Laplace transform method. Typical Meteorological Year data are processed to yield hourly average monthly values. This study is conducted using weather data from four different locations in the United States: Albuquerque, New mexico; Miami, Florida; Santa Maria, California; and Washington D.C. for both winter and summer conditions. The steady state analysis that does not include the effect of thermal mass can provide an accurate estimate of energy consumption in most cases except for houses #2 and #4 in mild weather areas. This result shows that there is an effect of mass on the thermal performance of heavily constructed house in mild weather conditions. The simple dynamic model is applicable for high cycling rates and accurate values of inside wall temperature and ambient air temperature.
Once a structure fabricated with mass concrete is in a form of wall such as retaining wall, side walls of a concrete caisson and so on, cracks induced by hydration heat have been known to be governed by exterior restraints which are mainly related to the boundary conditions of the structure. However, it is thought that the degree of restraints can be alleviated considerably only if a lift height of concrete placement or a panel size of the wall is selected properly before construction. As a way of minimizing thermal cracking commonly observed in massive wall-typed structure, this study aimed at evaluating effects of geometrical configuration on the temperature rise and thermal stress through parametric study. Evaluation of the effect was also performed for cement types using anti-sulphate cement, blast furnace slag cement and cement blended with two mineral admixture and one ordinary Portland Cement. so called ternary blended cement. As a result of analytical study, it was found that a lift height of concrete placement is the most important factor in controlling thermal cracking in massive wall, and the increase of a lift height is not always positive to the crack occurrence as not expected.
It is necessary to study on thermo-hydro-mechanical effect at rock mass performing project such as radiowaste disposal in deep rock mass. In this study, thermo-hydro-mechanical coupling analysis which is considered interaction and the variation of rock properties induced by temperature increase was performed for the circular shaft when appling temperature of 20$0^{\circ}C$ at the shaft wall. The shaft is diameter of 2 m and under hydrostatic stress of 5 MPa. In the cases, thermal expansion by temperature increase progress from the wall to outward and thermal expansion could induce tensile stress over the tensile strength of rock mass at the wall. When rock properties were given as a function of temperature, thermal expansion increased, tensile stress zone expanded. Lately, water flow is activated by increase of permeability and decrease of viscosity.
A mathematical model is formulated to study the effect of wall mass on the thermal performance of four different houses of different construction. This analytical study was motivated by the experimental work of Burch et al. An analytical solution of one -dimensional, linear, partial differential equation for wall temperature profiles and room air temperatures is obtained using the Laplace transform method. Typical Meteorological Year data are processed to yield hourly average monthly values. These discrete data are then converted to a continuous, time dependent form using a Fast Fourier Transform method. This study is conducted using weather data from four different locations in the United States: Albuquerque, New mexico; Miami, Florida; Santa Maria, California; and Washington D.C. for both winter and summer conditions. A computer code is developed to calculate the wall temperature profile, room air temperature, and energy consumption loads. Three sets of results are calculated one for no auxiliary energy and two for different control mechanism -- an on-off controller and a proportional controller. Comparisons are made for the cases of two controllers. Heavy weight houses with insulation in mild weather areas (such as August in Santa Maria, California) show a high comfort level. Houses using proportional control experience a higher comfort level in comparison to houses using on-off control. The result shows that there is an effect of mass on the thermal performance of a heavily constructed house in mild weather conditions.
합벽, 옹벽, 교량 주탑과 같이 세장한 매스콘크리트 구조물의 경우 온도균열 제어를 위해 저발열 콘크리트 배합의 적용 및 균열유발줄눈의 설치 등이 주로 적용되고 있다. 하지만 이러한 대책이 적용되어도 세장한 매스 구조물들은 내부구속에 비해 외부구속이 크기 때문에 완벽한 균열제어가 불가능하고, 특히 균열이 발생하게 되면 거의 관통을 하기 때문에 온도균열제어를 위한 특별한 관리가 필요하다. 합벽, 옹벽, 교량 주탑과 같이 세장한 매스콘크리트 구조물의 적극적인 온도균열 제어를 위하여 기존의 파이프쿨링 공법을 개선시킨 연직파이프쿨링 공법을 개발하였으며, 현장 우수조/중수조 합벽 콘크리트에 적용이 되었다. 그 결과 합벽의 중심부 최고 온도를 10도 이상 낮츨 수 있는 것으로 나타났으며, 균열은 50% 이상 감소시킬 수 있는 것으로 나타났다.
Four different buildings having various wall construction are analyzed for the effect of wall mass on the thermal performance and inside building air and wall temperature transient and also for calculating the energy consumption load. This analytical study was motivated by the experimental work of Burch et al. An analytical solution of one-dimensional, linear, partial differential equations is obtained using the Laplace transform method, Bromwich and modified Bromwich contour method. A simple dynamic model using steady state analysis as simplified methods is developed and results of energy consumption loads are compared with results obtained using the analytical solution. Typical Meteorological Year data are processed to yield hourly average monthly values. This study is conducted using weather data from two different locations in Korea: Daegu having severe weather in summer and winter and Jeju having mild weather almost all year round. There is a significant wall mass effect on the thermal performance of a building in mild weather condition. Buildings of heavyweight construction with insulation show the highest comfort level in mild weather condition. A proportional controller provides the higher comfort level in comparison with buildings using on-off controller. The steady state analysis gives an accurate estimate of energy load for all types of construction. Finally, it appears that both mass and wall insulation are important factors in the thermal performance of buildings, but their relative merits should be decided in each building by a strict analysis of the building layout, weather conditions and site condition.
Thermal performance of passive solar Trombe wall system which is applied on the south wall of KIER Zero energy Solar House has been monitored for 6 months of heating season. Based upon the long-term measurement results, extensive statistical analysis was conducted to investigate temperature profiler and heat flow pattern in Trombe wall system under actual operating condition. Heat flow characteristics depending on the time variation of day and month was clearly revealed. Heat gain and loss on the inner surface of the Trombe wall was calculated base upon measured temperature data. Those results would be utilized to improve the efficiency of new type solar storage wall system.
The IIS(Internal Insulation System) is applied in most Korean apartment buildings which are the most common type of residential buildings. Consequently, there are many cases in which the layer of insulation is disconnected by the structural components at the wall-slab and wall-wall joints in the envelope. These joints become thermal bridges where the risk of heat loss increases. It is expected that the EIFS(External Insulation and Finish System) is the solution to this problem. In this study, annual heating and cooling loads of apartment buildings with IIS and EIFS were compared using Design Builder program in order to evaluate the thermal storage effect of EIFS where the concrete thermal mass is located inside of the insulation material. As results, the apartment building with EIFS could reduce annual heating and cooling loads by 2.4% and 4.1%, respectively.
An experimental study on post-CHF heat transfer has been performed with a $3\times3$ rod bundle using a vertical steam-water two-phase flow at low flow conditions. The effects of various parameters on the post-CHF heat transfer are investigated and the reasons for the parametric effects are discussed. As the heat transfer regime changes from CHF to post-CHF, the radial wall temperature distribution is changed depending on the pressure and the mass flux conditions. The superheat of the fluid increases considerably with an increase of the wall temperature (or heat flux) and with a decrease of the mass flux. This implies, indirectly, a strong thermal non-equilibrium at high wall temperature and low mass flux conditions. In order to improve the prediction accuracy of the existing post-CHF correlations, it is necessary to perform more experiments, particularly direct measurement of the vapor superheat, and to modify the correlation by considering a strong thermal non-equilibrium at low flow and low pressure conditions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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