Onderzoeksgroep
Expertise
Het verminderen van het energiegebruik in gebouwen is essentieel om koolstofneutraliteit te bereiken en de effecten van klimaatverandering te bestrijden. Traditionele energiesystemen in gebouwen, die voornamelijk fossiele brandstoffen zoals aardgas en olie gebruikten voor verwarming, moeten worden vervangen door hernieuwbare energiebronnen. Voor gebouwen worden warmtenetten en warmtepompen typisch gebruikt als vervanging voor fossiele brandstofketels. De koelmiddellen in deze warmtepompen kunnen ook bijdragen aan de opwarming van de aarde en nieuwe fluïda worden momenteel onderzocht en geïntroduceerd. Tweefasige stroming en warmteoverdracht treden op in de verschillende componenten van warmtepompen, maar deze processen zijn nog niet volledig doorgrond. Numerieke CFD-simulaties van deze verschijnselen zijn de laatste jaren haalbaar geworden, wat onze fundamentele kennis drastisch zal verbeteren. Mijn onderzoek richt zich op twee trajecten: numerieke simulaties van complexe (tweefasige) stroming en warmteoverdracht en dynamische modellering van componenten van gebouwenenergiesystemen. In het eerste traject worden 'computational fluid dynamics' (CFD) simulaties gebruikt om de stroming en warmteoverdracht in verschillende componenten zoals warmtewisselaars, leidingen en kanalen te analyseren. Het tweede spoor richt zich op het ontwikkelen van dynamische en nauwkeurige modellen van gebouwenenergiecomponenten zoals thermische energieopslagsystemen, die nodig zijn voor gedetailleerde gebouwenenergiesimulaties, componentdimensionering en regeling.
Modellen en een methodologie voor het ontwerp en de sturing van residentiële warmtenetten met thermische energieopslag
Abstract
Warmtenetten voor gebouwenverwarming zullen geïntegreerde thermische energieopslagsystemen nodig hebben om meer hernieuwbare energie in hun werking te kunnen opnemen. Thermische energieopslagmodellen zijn momenteel niet nauwkeurig genoeg of vereisen te veel rekentijd om ze te kunnen gebruiken voor de optimalisatie van de netwerktopologie van stadsverwarming. De modellen vertonen dezelfde tekortkomingen om de sturing van de warmtenetten te optimaliseren. Dit project heeft als doel om snelle en betrouwbare modellen te ontwikkelen voor thermische energieopslagsystemen en deze te integreren in modellen voor stadsverwarming. Ten tweede heeft het project als doel om een heuristische optimalisatiemethode voor de topologie te ontwikkelen, waarmee snel en betrouwbaar een stadsverwarmingsnetwerk met thermische energieopslag kan worden ontworpen. In een laatste fase zullen de thermische modellen worden gebruikt om controlestrategieën voor stadsverwarmingsnetwerken te definiëren door middel van simulaties in Modelica.Onderzoeker(s)
- Promotor: T'Jollyn Ilya
Onderzoeksgroep(en)
Project type(s)
- Onderzoeksproject
Modellering van energiesystemen en complexe stromingsverschijnselen door CFD-simulatie.
Abstract
Warmtepompen zijn een essentieel onderdeel van duurzame gebouwenergiesystemen. Momenteel worden er nieuwe koelmiddelen geïntroduceerd om de impact van koelmiddellekken op de opwarming van de aarde te verminderen, maar de invloed van deze nieuwe koelmiddelen op de warmteoverdracht in de verdamper is momenteel onmogelijk te voorspellen zonder metingen. Het doel van dit onderzoeksproject is om de warmteoverdracht tijdens bellenkoken te evalueren met behulp van numerieke CFD-simulaties. Dit is recent haalbaar geworden dankzij de vooruitgang in rekenkracht. In dit project zal een numeriek rekenkader worden ontwikkeld om deze simulaties uit te voeren. Met behulp van dit rekenkader zal het effect van nieuwe koelmiddelvloeistofeigenschappen, maar ook van het materiaal en de microgeometrie van het kookoppervlak worden geanalyseerd.Onderzoeker(s)
- Promotor: T'Jollyn Ilya
- Mandaathouder: T'Jollyn Ilya
Onderzoeksgroep(en)
Project type(s)
- Onderzoeksproject
Numerieke simulatie van warmteoverdracht tijdens vrij bellenkoken.
Abstract
Warmtepompen zijn een integraal onderdeel van toekomstige duurzame energiesystemen voor gebouwen en nemen nu al een aanzienlijk deel van de (nieuwbouw)sector in. In de verdamper stroomt een vloeibaar koelmiddel dat verdampt tot een gas. Hoewel warmteoverdracht bij koken al bijna een eeuw lang wordt onderzocht, bestaat er nog geen consensus in de wetenschappelijke gemeenschap over welke (vloeistof)eigenschappen de warmteoverdracht beïnvloeden. Aangezien er nog steeds nieuwe koelmiddelen met een lager aardopwarmingspotentieel worden geïntroduceerd, zijn er testen nodig voor elk nieuw fluïdum om de warmteoverdracht te analyseren. Met behulp van computational fluid dynamics (CFD) simulaties zullen nieuwe inzichten worden verzameld over het gedrag van het kookproces. Het doel van dit onderzoek is om een numeriek kader te ontwikkelen om warmteoverdracht tijdens bellenkoken te simuleren en de invloed van vloeistofeigenschappen en andere randvoorwaarden op de warmteoverdracht te evalueren. Met dit kader kan de warmteoverdracht tijdens bellenkoken van verschillende vloeistoffen met variërende eigenschappen worden voorspeld, evenals de invloed van randvoorwaarden zoals de materiaaleigenschappen en (micro)geometrie van het kookoppervlak. Dit maakt een sneller en verbeterd ontwerp van de verdamper mogelijk, dewelke essentieel zijn voor systemen zoals warmtepompen, koelinstallaties en energieopwekking via organische Rankine cycli.Onderzoeker(s)
- Promotor: T'Jollyn Ilya
- Mandaathouder: Whiting Mitchell
Onderzoeksgroep(en)
Project type(s)
- Onderzoeksproject