ZEMCH 2019 International Conference Proceedings April.2020 | Page 287

1.2.1 Hydronic Radiator (HR) 
Petr  Ovchinnikov  et  al  [5]  made  a  study  that  aims  at  evaluating  practical  application  of  low 
temperature hydronic space heating systems in residential buildings in Russia. M. Jangsten et al [6] 
stated that in order to maintain the competitiveness and improve the environmental performance of 
district heating. In the future, it is essential to transition to lower operating temperatures and suggested 
supply and return temperatures of 50–55 °C and 20–30 °C for low temperature radiators.     
1.2.2. Radiator‐Convector (RC)   
Jonn Are Myhren and Sture Holmberg [7] used a ventilation radiator i.e., a combined ventilation 
and heat emission unit to increase energy efficiency in exhaust‐ventilated buildings with warm water 
heating. They validated the results achieved by Computational Fluid Dynamics on the heat transfer 
from  internal  convection  fins,  and  presented  results  which  showed  the  heat  output  of  ventilation 
radiators may be improved by at least 20% without sacrificing ventilation efficiency or thermal comfort. 
Improved  thermal  efficiency  of  ventilation  radiators  allows  a  lower  supply  water  temperature  and 
energy savings both for heating up and distribution of warm water.     
Adnan Ploskić, and Sture Holmberg [8] showed that the proposed air‐heater was able to lift the 
temperature  of  supply  air  at  10 l/s  from  −15 °C  to  18.7 °C  using  40 °C  water  supply.  In  addition,  a 
thermal  performance  analysis  showed  that  radiator  systems  equipped  with  the  proposed  air‐heater 
could meet a space heat loss of 35.6 W per square meter floor area, using supply water of 40 °C 
Arefeh Hesaraki et al [9] concluded that the mean supply water temperature for floor heating of 
30 °C was close to the ventilation radiator, i.e. 33 °C. The supply water temperature in all measurements 
for conventional radiator was significantly namely, 45 °C. Experimental results indicated that the mean 
indoor temperature was close to the acceptable level of 22 °C in all cases.   
Adnan Ploskić et al [10] found that staggered convector plates was more efficient in preheating the 
incoming outdoor air supply. With this plate design, the evaluated radiator increased the temperature 
of  the  incoming  airflow  of  10 l/s  from  ‐5 °C  to  26 °C  with  water  supply/return  temperatures  of 
45 °C/35 °C. With these water temperatures, the radiator was able to cover a room heat loss of 34 W/m2 
floor area. However, the design of the convector plate alone was found to have a limited impact on the 
heat output from the radiator 
2. Materials and Methods   
2.1 HR and vertical ground heat exchanger.     

Ooi  and  Masa  [11]  showed  by  simulation  that  the  circulation  of  water  in  a  400m‐deep  25mm‐
diameter  U‐tube,  i.e.,  a  vertical  ground  heat  exchanger  (VGHE)  shown  in  Figure  2  (L)  to  hydronic 
radiators on opposite long walls could heat a 60m2 Melbourne, Australia house, energy‐rated to the 
mandatory  6  stars,  to  the  Nationwide  House  Energy  Rating  (NatHERS)  respective  day  and  night 
heating thermostats of 20°C and 15°C.   
Figure 2 (center) shows that this 400m‐depth is derived from the 17°C recorded at 50m depth, and 
a  linear  increase  of  2°C  above  the  annual  average  outdoor  temperature  of  15°C.  The  average 
temperature  surrounding  the  400m  deep  U‐tube  is  then  23°C,  hot  enough  for  the  daytime  heating 
thermostat of 20°C. The heat extracted from the ground in winter can be replenished during summer 
using solar‐heated water, thus this deep ground is a constant temperature store and renewable heat 
source.   
Zero-energy Sustainable Heating and Cooling System Exploration in Cool and Hot Climates
276