ZEMCH 2019 International Conference Proceedings April.2020 | Page 137

Since  most  of  the  favorable  characteristics  are  found  in  paraffin  waxes,  a  commercial  grade  of 
paraffin wax (RT‐31, Rubitherm, 2016) proposed due to its favorable features such as its availability, 
lower cost, lower corrosion rates, chemical stability and human friendliness compared with other PCM 
such as salt hydrates. The material is also recommended for its congruent melting with no supercooling 
effect.   
2.3. System Designing   
The typical AC duct cooling system consist of supply and return air transfer systems. The supply 
system is designed to distribute the conditioned air to the selected space. The proposed pre‐cooling 
unit will be placed in the duct system as shown in Fig 3.   

Figure 3. The schematic design of the PCM enclosures embedded in air duct. 
The hot air will be supplied to the test chamber with specified velocity while the PCM containers 
will be placed facing the hot air. The hot air will be bumped through the surfaces of the PCM containers 
allowing the heat to transmit to the PCMs. The PCM will work as latent heat storage units cooling the 
surrounding air. 
2.3.1. Experimental Setup 
The experiments conducted in Falaj Hazza Campus, UAE University Al Ain – UAE. The ambient 
temperature of in summer day in Al‐Ain is considered as an input to the test chamber. The experiment 
run for three consecutive days.   
A chamber with dimensions of 45 cm × 90 cm × 20 cm, to mimic the air conditioning duct system 
installed in building. The air duct system was tested subjected to variant air velocities supplied by air 
pump.  A  4‐mm  thick  sheet  of  aluminum  alloy  (1050A)  was  used  to  fabricate  the  metallic  PCM 
containers. Four PCM enclosures (5*300*20 cm3) filled with the solid PCM were embedded vertically 
inside the duct with a gap of 5‐cm between the containers.   
Multiple  calibrated  T‐type  copper‐constantan  thermocouples  were  placed  at  different  positions 
across the air duct system and inside the PCM. The sensors were connected to a data logger (National 
Instruments‐NI,  Compact‐Rio)  to  store  and  retrieve  the  data.  The  PCM  was  filled  as  liquid  in  the 
containers and subsequently cooled until it was completely solidified. The solidified PCM left a 7‐cm 
free space on top of the container which was intended to accommodate volume expansion during the 
PCM melting. The experiments are running in Falaj Hazza Campus, UAE University Al Ain – UAE, 
and the results are under preparation. 
2.3.2. Numerical Model 
A two‐dimensional, finite‐volume, heat transfer model of four PCM enclosures embedded in air 
duct  is  developed.  The  PCM  is  treated  as  incompressible  fluid  since  no  pressure  induced  volume 
changes are expected in the computational domain with melt flow. The model ignores marginal effects 
such as the volume changes in PCM after phase transition, natural convection within melted PCM and 
floating/sinking of solid dendrites within melted PCM caused by buoyancy. 

New Perspective of Phase Change Material Application for Energy Efficient Building
126