ZEMCH 2019 International Conference Proceedings April.2020 | Page 286

1. Introduction 
1.1 Houses use more energy than commercial buildings 
The vertical axes of Figure 1 show the Energy 
Consumption in the US from year 2000. The values 
in the top figure, by the commercial sector, is half of 
that  in  the  bottom  figure,  which  shows  that 
consumed by the residential sector.   
The  plots  with  the  largest  amplitude  are  for 
natural  gas,  which  is  the  main  energy  used  for 
heating,  indicated  by  the  peaks  in  the  winter 
months.  The  plots  with  the  second  largest 
amplitude are for electricity, which. has small peaks 
also  during  the  winter  months  and  a  larger  peak 
during  the  other  half  of  the  year,  i.e.,  during  the 
summer months, which can be indicative of energy 
used for cooling.   
1.1.2 Limitations in the use of hydronic radiators 
(HR) for home cooling 
Figure 1. Energy Consumption in the US. 
Water  cooled  by  radiation  to  the  night‐sky  to  23°C  was  used  for  the  HR  at  the  experimental 
building  in  Kuching,  Malaysia,  Measurements  conducted  in  mid‐2017  showed  that  indoor  relative 
humidity reached 80% and there was condensation on the surface of the HR. Moreover, occupants tend 
to sweat, and this latent metabolic heat cannot be transferred by radiation to the HR. Therefore, besides 
this HR, devices to ventilate and possibly dehumidify would be needed, making the HR inappropriate 
for small dwelling building in hot climates,       
1.1.3 Hydronic systems vs air systems.   
The indoors can be heated or cooled by air or water. Air systems is more conventionally used, but 
to move water requires less energy than to move air. While the specific heat of air is around 993 Jkg‐
1K‐1 that for water is 4200 Jkg‐1K‐1, which is 4.23 times more; and while the density of air, depending 
on temperature and humidity, is around 1.275kg/m3, that for water is 1000kg/m3 or 784 times more. 
The volumetric heat capacity for water is thus about 3320 times that of air. When centralized systems 
are used, the circulation of air requires large ducts and big fans, but to circulate water only small pipes 
and  pumps  are  needed.  Therefore,  this  project  choses  renewable  sources  to  heat  water  for  low 
temperature hydronic radiator (HR) and radiator‐convector.   
1.2 Literature Review 
Qian Wang et al [1]  ishowed that low temperature hydronic can improve the thermal performance 
of five retrofits to an acceptable level. Dietrich Schmidt et al [2] pointed out that currently 12 research 
institutions from 8 countries are participating in the research to use low temperatures in district heating. 
Mats Dahlblom et al [3] evaluated a feedback control method for hydronic heating systems based on 
indoor  temperature  measurements.  Matjaž  Prek  and  Gorazd  Krese  [4]  presented  an  experimental 
validation of an improved heat output regulation concept for multi‐panel radiators and showed that 
the  implementation  of  the  modified  water  flow  arrangement  significantly  improves  the  transient 
response of heating radiators in terms of reduced time. 

275
ZEMCH 2019 International Conference l Seoul, Korea