24 Nov Assessment of the Effect of Phase Change Material (PCM) Glazing on the Energy Consumption and Indoor Comfort of an Office in a Semiarid Climate
Title | Assessment of the Effect of Phase Change Material (PCM) Glazing on the Energy Consumption and Indoor Comfort of an Office in a Semiarid Climate/ Evaluación del efecto del acristalamiento de material de cambio de fase (PCM) en el consumo de energía y el confort interior de una oficina en un clima semiárido |
| Author | |
| Line(s) | Critical Resources/ Recursos Críticos |
| Year of Publication | 2021 |
| Journal Title | Applied Sciences |
| Keywords | Energy consumption, Consumo energético, Thermal discomfort, Incomodidad térmica, Incomodidad visual, Visual discomfort, PCM glazing |
| Abstract | Office buildings are usually characterized by low thermal inertia, which could cause underperformance in terms of energy consumption. Moreover, the use of large, glazed façades in office buildings can cause thermal and visual discomfort due to high solar heat gains and excessive daylight transmitted into the office space. Phase Change Materials (PCMs) integrated into glazing have arisen as an innovative strategy to increase thermal inertia and improve office buildings’ energy performance and indoor comfort at a low cost. This paper aims to analyze the impact of PCM glazing on buildings’ energy performance and occupants’ thermal and visual comfort. The analysis is performed through a one-year real-scale experiment in two offices in Santiago, Chile, with an east-oriented façade and a window-to-wall ratio (WWR) of 56%. The results are analyzed on two timescales: seasonally and daily. Representative days in each season were selected to carry out the analysis. Regarding the energy consumption of the HVAC system, PCM glazing reduces energy consumption during summer and mid-seasons and significantly reduces the peak loads in summer. A meaningful improvement in thermal comfort is achieved due to the control of the mean radiant temperature for the whole year. Considering visual comfort, there is an improvement in the luminance distribution in winter and mid-season cold conditions. Los edificios de oficinas se suelen caracterizar por una baja inercia térmica, lo que podría provocar un bajo rendimiento en términos de consumo de energía. Además, el uso de grandes fachadas acristaladas en edificios de oficinas puede provocar molestias térmicas y visuales debido a las altas ganancias de calor solar y la excesiva luz natural transmitida al espacio de oficinas. Los materiales de cambio de fase (PCM) integrados en el acristalamiento han surgido como una estrategia innovadora para aumentar la inercia térmica y mejorar el rendimiento energético y el confort interior de los edificios de oficinas a un bajo costo. Este documento tiene como objetivo analizar el impacto del acristalamiento PCM en el rendimiento energético de los edificios y el confort térmico y visual de los ocupantes. El análisis se realiza a través de un experimento a escala real de un año en dos oficinas en Santiago de Chile, con una fachada orientada al este y una relación ventana-pared (WWR) del 56%. Los resultados se analizan en dos escalas de tiempo: estacional y diaria. Se seleccionaron días representativos de cada temporada para realizar el análisis. En cuanto al consumo de energía del sistema HVAC, el acristalamiento PCM reduce el consumo de energía durante el verano y la temporada media y reduce significativamente los picos de carga en verano. Se logra una mejora significativa en el confort térmico gracias al control de la temperatura media radiante durante todo el año. Teniendo en cuenta el confort visual, hay una mejora en la distribución de la luminancia en condiciones de frío invernal y de mitad de temporada. |
| Doi | DOI:10.3390/app11209597 |
| Corresponding Author | Sergio Vera svera@ing.puc.cl |