Techno-economic assessment of a solar–ground source hybrid heat pump for radiant floor conditioning in a PCM-enhanced residential building
Notice bibliographique
Résumé
This study investigates an integrated residential energy system that combines a water-to-water heat pump, a horizontal ground heat exchanger, PCM-enhanced building envelope, solar-thermal collector, and BIPV for radiant floor heating and cooling of a building in Toronto, Canada. The system was modelled in TRNSYS 18, and a parametric analysis was conducted to optimize radiant-floor design parameters, including pipe spacing, mass flow rate, and slab thickness, to maximize thermal effectiveness and comfort. Incorporating PCM within the exterior walls reduced the annual heating and cooling loads by 26.8 % and 11.8 %, respectively, by stabilizing indoor temperature fluctuations. The integrated configuration lowered total electricity consumption by 75 %, from 22.9 MWh/year to 5.6 MWh/year, and decreased CO 2 emissions by 82 %, from 688 kg/year to 124 kg/year, compared with a conventional ground-source heat-pump system. The average coefficient of performance improved from 4.11 to 4.65 in heating mode and from 5.32 to 5.84 in cooling mode. Economic analysis indicated a nine-year payback period due to the significant reduction in operating costs, and the system consistently maintained indoor conditions within the ASHRAE-recommended comfort range (20–24 °C). The results confirm that integrating PCM, ground heat exchanger, and renewable energy sources can substantially enhance energy efficiency and cost-effectiveness, offering a practical solution for achieving low-carbon residential heating and cooling in cold climates.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».