ZEMCH 2019 International Conference Proceedings April.2020 | Page 289

10000 100.0
5000 50.0
0
1
2
3
4
5
Month
6
7
0.0
8
9
10
11
12
Diffuse Horizontal Solar Radiation Wh/m²
Global Horizontal Solar Radiation Wh/m²
Total Sky Cover %
Opaque Sky Cover %

Figure 3. Average monthly solar radiation and Sky cover for Melbourne. RMY statistics

The above indicates that during winter, which lasts for over half a year, solar radiation is not a 
dependable  heat  renewable  heat  source.  Therefore,  it  is  not  worth  to  invest  in  expensive  evacuated 
tubes and a wood burner will be installed. Nevertheless, an inexpensive flat‐belt type solar collector 
will be tested without and with glazing. 
2.2b Hot water for RC by wood burner. 
Trees grow by absorbing greenhouse gas elements from the environment, thus wood is a store of 
renewable energy. Fruit trees must be pruned yearly, and twigs makes it easier to kindle a wood fire to 
warm  up  the  firebox  for  complete  combustion  of  wood  before  the  combusted  gases  go  through  the 
chimney.  Some  wood  stove  makers  recommend  15  minutes  before  logs  are  burnt,  and  moisture 
indicators are available to check that wood is dry enough. Dampers can be used to ensure intake air 
and flue are just right for non‐polluting exhaust from the chimney. Wood can thus be a clean renewable 
energy source.   
3. Materials and Method 
The building envelope of this building is made of metallic‐clad polystyrene panels that gives this 
building the mandatory 6‐energy stars when rated by a software that satisfies the Nationwide House 
Energy Rating Scheme (NatHERS). It is 200mm thick at the roof (R‐value of 5m2.K/W), 150mm thick (R 
value of 3.75m2.K/W) for the walls and 100mm thick for the floor.   
3.1 The HR‐floor – heat indoors to 15°C by 50m deep vertical ground heat exchanger.   
The  hydronic  floor  of  the  3mW  x  6mL  building  is  13mm  diameter  irrigation  tubing  spaced  at 
100mm  in  45mm  reinforced  concrete  cast  above  the  100mm  thick  metallic‐clad  polystyrene  laid  on 
ground.   
The U‐tube in 50m‐deep VGHE conditions water 15.5±1°C and is circulated to the HR inside the 
concrete floor, Ooi et al (2016) pointed out that, based on VDI 4640 German Guidelines  for Ground 
Coupled Heat Pumps and the soil conditions at the Melbourne building, the power from each VGHE 
would be 2.4 to 2.8KW. The floor area of the conditioned zones in the Melbourne building is 30m2; thus 
one  VGHE  would  give  a  power  of  about  90W/m2,  and  this  is  the  range  of  flux  density  given  by 
www.healthyheating.com (2019). For cooling, Jeong et al’s simulated results shows a maximum total 
load of 57W/m2. Thus, one VGHE should be able to supply enough heat and coldness for the Melbourne 
experimental house. 
Zero-energy Sustainable Heating and Cooling System Exploration in Cool and Hot Climates
278