System identification off a radiant ceilling panel circuit and its surrounding environmemt

Abstract

The purpose of this work is to present a simple methodology and its results for the identification of a water driven radiant panel system on a typical university laboratory. Several works of numerical investigation have been done by other authors in order to identify the system characteristic parameters, and the thermal model approach presented in this work aims to simplify the response of the indoor climate to the radiant ceiling panels operation. To this end, experimental work was performed which consisted in measuring the indoor variables such as the air, operative and mean radiant temperatures, in response to the input water temperature and the external conditions. Passing on a brief analysis on the thermal comfort and through a power output calculation procedure it was possible to obtain a thermal model that fits the behaviour of the air temperature, based on an energetic balance following a first order system response. It was found that about 32 % of the energy of the radiant panels’ hot water is directly transferred to the air. It was also possible to infer on the level of input energy and it was concluded that there is a tolerable difference between the mathematical model and the real response.

O objetivo do presente trabalho é apresentar uma metodologia simples e seus resultados para a identificação de um sistema de painéis radiantes (com circulação de água) num laboratório típico. Vários trabalhos de investigação numérica têm sido realizados com o propósito de identificar os parâmetros característicos de sistema, e o modelo térmico apresentado neste trabalho pretende simplificar a resposta do clima interior ao funcionamento dos painéis radiantes. Para que tal seja alcançado, foi elaborada uma atividade experimental que consistiu na medição de variáveis internas como a temperatura do ar, a operativa e a temperatura média radiante, em resposta à entrada da temperatura da água e às condições externas. Passando por uma breve análise de conforto térmico e através do cálculo da potência térmica, foi possível adquirir um modelo térmico que é fiel ao comportamento da temperatura do ar, baseado num balanço energético que segue a resposta de um sistema de primeira ordem. Foi constatado que cerca de 32 % da energia da água quente dos painéis radiantes é diretamente transferida para o ar. Foi, também, possível inferir do nível de energia fornecida ao sistema e concluiu-se igualmente que existe uma diferença tolerável entre o modelo matemático e a resposta real.