Pobierz pełny numer IZOLACJI

Pełny numer IZOLACJI 6/2018 [PDF]

możesz pobrać BEZPŁATNIE - po prostu ZAREJESTRUJ konto w portalu

Optymalizacja energetyczna funkcjonowania ściany hybrydowej

Energy-related optimisation of the work of hybrid walls
Optymalizacja energetyczna funkcjonowania ściany hybrydowej
Optymalizacja energetyczna funkcjonowania ściany hybrydowej
Archiwum autorów

Obecnie duży nacisk kładzie się na zmniejszenie zapotrzebowania na energię do celów grzewczych obiektu. Dodatkowo dąży się do pozyskiwania energii z odnawialnych źródeł. Jednym ze sposobów wykorzystania tego typu rozwiązań w budownictwie niskoenergetycznym jest zastosowanie systemów pasywnych, zarówno w zakresie zysków bezpośrednich, jak i pośrednich.

System zysków bezpośrednich jest najprostszym pasywnym systemem grzewczym, wykorzystującym południową powierzchnię przeszkloną do wnikania promieniowania słonecznego do pomieszczenia oraz do ogrzewania powietrza. Wzrost temperatury pomieszczenia jest następstwem wzrostu wartości natężenia promieniowania słonecznego, a co się z tym wiąże, chwilowym przegrzewaniem pomieszczenia. System zysków bezpośrednich jest na ogół uzupełnieniem słonecznych lub konwencjonalnych systemów grzewczych. Najprostszym przykładem systemu zysków bezpośrednich jest szklarnia [1-4].

Sposobem zmniejszania tych wahań z jednoczesną możliwością uzyskania przesunięcia okresu dostarczania energii do pomieszczenia jest odizolowanie od promieniowania słonecznego wnętrza budynku za pomocą układu magazynującego w postaci masywnej ściany. Jednym z takich rozwiązań jest tzw. ściana Trombego, zaliczana do pasywnych pośrednich systemów pozyskiwania energii z promieniowania słonecznego. Wadą tego rozwiązania jest najczęściej okresowe przegrzewanie pomieszczeń.

Jednakże można uzyskać odpowiednie przesunięcie fazowe okresu dostarczania energii przez optymalne dobranie grubości i pojemności cieplnej ściany, uwzględniające lokalne warunki klimatyczne. Podejmuje się także próby modyfikacji struktury takiej ściany poprzez zastosowanie np. izolacji transparentnej lub/oraz cieczowego wymiennika. Modyfikacje te umożliwiają oddanie pozyskanej energii z dłuższym przesunięciem czasowym lub wykorzystanie nadmiaru ciepła do ogrzania wody lub płaszczyznowego ogrzewania ściennego lub podłogowego. Tego typu rozwiązania zaliczane są do systemów hybrydowych [1-4].

W niniejszym artykule autorzy podjęli próbę określenia wpływu sposobu sterowania pracą ściany hybrydowej z izolacją transparentną i cieczowym wymiennikiem ciepła na parametry termiczne układu.

Opis procedury badawczej

Założenia analiz

W niniejszym artykule rozważano poniższe modele sterowania:

  • włącz/wyłącz (ON/OFF) - obieg czynnika jest uzależniony od różnicy temperatur pomiędzy wylotem ze ściany a temperaturą w zbiorniku. Jeśli temperatura w zbiorniku jest niższa od temperatury na wylocie ze ściany pompa obiegowa pracuje. Jeśli układ temperatur ulega odwróceniu, aby chronić zbiornik przed wychładzaniem, pompa się wyłącza,
  • praca ciągła pompy obiegowej,
  • prędkość przepływu cieczy (woda) w wymienniku ciepła, wwater = 0,02 m/s.
Abstrakt

W artykule podjęto próbę określenia możliwości sterowania pracą ściany hybrydowej w sposób ograniczający straty ciepła strefy o regulowanej temperaturze. Przegrodę hybrydową stanowi układ ściany zewnętrznej z izolacją transparentną, wzbogacony o cieczowy wymiennik ciepła. Metoda badawcza przyjęta w pracy to badania numeryczne z wykorzystaniem programu ESP-r. Dane klimatyczne niezbędne do przeprowadzenia obliczeń przyjęto dla miasta Katowice. Prowadzone analizy obejmowały ocenę wpływu sposobu sterowania układem hydraulicznym na parametry termiczne przedmiotowej przegrody.

Energy-related optimisation of the work of hybrid walls

The article attempts to identify the possibility of controlling the work of hybrid walls so as to minimise heat loss of temperature-controlled zones. Hybrid partitions are external wall systems with transparent insulation, equipped with liquid heat exchangers. The research method assumed in the paper is based on numerical modelling using ESP-r software, and with the usage of climate data for the city of Katowice, Poland, as necessary for the calculations. The conducted analyses included the evaluation of the effect of the mode of controlling of the hydraulic system on the thermal parameters of the subject partition.

Metoda badawcza przyjęta w pracy to badania numeryczne z wykorzystaniem programu ESP-r [5]. Obliczenia były prowadzone z godzinowym krokiem czasowym na bazie rzeczywistych danych klimatycznych (Katowice; uśrednione dla lat 1971-2000). Baza klimatyczna [6] została zaimplementowana do programu ESP-r. Analizy obejmowały określenie temperatury powietrza w pomieszczeniu, temperatury cieczy w zbiorniku oraz na wylocie ze ściany hybrydowej, przy założeniu braku ogrzewania w okresie zimowym.

Czytaj też: Docieplanie przegród zewnętrznych od wewnątrz - materiały, technologie i projektowanie >>>

Przedmiot analiz

Przyjęte w pracy rozwiązanie to hybrydowy system ściany zewnętrznej z izolacją transparentną, wyposażony w możliwość odprowadzania nadmiaru energii cieplnej. Konstrukcja systemu hybrydowego jest zbliżona do systemu pasywnego z warstwą akumulacyjną. Na zewnętrznej powierzchni warstwy nośnej jest zamontowany cieczowy wymiennik ciepła wraz z absorberem, na który nałożona zostaje izolacja transparentna. Ciepło pozyskane w układzie poprzez cieczowy wymiennik zostaje doprowadzone do zbiornika akumulującego. Zbiornik ten może zaopatrywać w ciepło instalację ogrzewania płaszczyznowego (ściennego lub podłogowego) bądź instalację ciepłej wody użytkowej.

FOT. 1. Widok izolacji transparentnej o strukturze kapilarnej; fot. archiwa autorów (B. Wilk-Słomka, J. Belok) FOT. 2. Izolacja transparentna o strukturze kapilarnej – przybliżenie; fot. archiwa autorów (B. Wilk-Słomka, J. Belok)
FOT. 1. Widok izolacji transparentnej o strukturze kapilarnej; fot. archiwa autorów  FOT. 2. Izolacja transparentna o strukturze kapilarnej - przybliżenie; fot. archiwa autorów

Przedmiotem analiz jest pomieszczenie o wymiarach w osiach 5,0×3,0×3,0 m i kubaturze wewnętrznej 45,0 m3, z wbudowaną ścianą hybrydową, zorientowaną w kierunku południowym, o powierzchni 15,0 m2. Zamodelowana ściana hybrydowa składa się z warstwy konstrukcyjnej z cegły betonowej prasowanej o grubości 0,25 m, układu absorbera i wymiennika ciepła oraz izolacji transparentnej o strukturze kapilarnej o grubości 0,105 m (FOT. 1 i FOT. 2).

RYS. 1. Schemat analizowanej ściany hybrydowej. Oznaczenia: 1 – izolacja transparentna, 2 – cieczowy wymiennik ciepła, 3 – absorber, 4 – warstwa konstrukcyjna; rys. archiwa autorów (B. Wilk-Słomka, J. Belok)
RYS. 1. Schemat analizowanej ściany hybrydowej. Oznaczenia: 1 - izolacja transparentna, 2 -cieczowy wymiennik ciepła, 3 - absorber, 4 -warstwa konstrukcyjna; rys. archiwa autorów
RYS. 2. Schemat układu hydraulicznego przedmiotowej ściany hybrydowej. Oznaczenia: 1 – pomieszczenie, 2 – ściana hybrydowa, 3 – zbiornik, 4 – pompa, 5 – cieczowy wymiennik ciepła; rys. archiwa autorów (B. Wilk-Słomka, J. Belok)
RYS. 2. Schemat układu hydraulicznego przedmiotowej ściany hybrydowej. Oznaczenia: 1 - pomieszczenie, 2 - ściana hybrydowa, 3 - zbiornik, 4 - pompa, 5 - cieczowy wymiennik ciepła; rys. archiwa autorów
RYS. 3. Model ściany hybrydowej wykonany w programie ESP-r; rys. archiwa autorów (B. Wilk-Słomka, J. Belok)
RYS. 3. Model ściany hybrydowej wykonany w programie ESP-r; rys. archiwa autorów

Powierzchnię izolacji transparentnej przyjęto jako 8,0 m2,

  • wartość współczynnika przepuszczalności całkowitej promieniowania słonecznego dla izolacji transparentnej g = 0,6,
  • opór cieplny R = 0,80 m2·K/W,
  • współczynnik absorpcji promieniowania na powierzchni absorbera αa = 0,90.

Pozostała powierzchnia ściany została ocieplona styropianem o grubości d = 0,15 m, i charakteryzuje się współczynnikiem przenikania ciepła o wartości U = 0,23 W/(m2·K).

Pojemność wodna wymiennika ciepła wynosi 10,0 l.

Jako odbiornik pozyskanej energii cieplnej przyjęto zbiornik o pojemności 110,0 l. Obieg cieczy przebiega w systemie wymuszonym przez pompę. Dla pozostałych przegród ustalono warunki wymiany ciepła jako adiabatyczne.

Na RYS. 1 przedstawiono przedmiotową ścianę hybrydową, natomiast na RYS. 2 układ hydrauliczny całego rozwiązania.

RYS. 3 ilustruje model układu wykonany w programie ESP-r.

DOŁĄCZ DO NEWSLETTERA – kliknij tutaj »
Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 10/2018

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Jak zatrzymać ciepło i ochronić dom przed zimnem?


Komfortowy i energooszczędny dom zapewnia swoim mieszkańcom izolację od gorąca, zimna, hałasu oraz... wysokich rachunków za ogrzewanie i klimatyzację... ZOBACZ »


Poznaj nowoczesne rozwiązania budowlane

Czego użyć do izolacji ścian, a czym ocieplić dach?

Obok wiedzy na temat produktów, równie istotna jest znajomość technologii, którą... czytaj dalej » Niski poziom ochrony cieplnej generuje wysokie koszty utrzymania budynku, stanowiące duże obciążenie budżetu... czytaj dalej »


Zgarnij bony o wartości 100zł. Zobacz jak »

Tłumienie dźwięków uderzeniowych i drgań budynków. Zobacz »

3 kroki do Super CashBack
czytaj dalej »

Zapewnienie dobrej wibroakustyki dla budynku to coraz częściej wyzwanie dla świadomych i wymagających... czytaj dalej »

Czym skutecznie zaizolować fundament?

Zadaniem hydroizolacji jest zablokowanie dostępu wody i wilgoci do wnętrza obiektu budowlanego. Istnieje kilka rodzajów izolacji krystalizujących, a ich znajomość ułatwia zaprojektowanie i wykonanie szczelnej budowli. czytaj dalej »

 


Jak zapewnić trwałość mocowania elewacji?


Wsporniki przejmują ciężar muru i za pomocą zabetonowanych szyn kotwiących lub kotew przekazują go na ścianę nośną... ZOBACZ »


Czego jeszcze nie wiesz o ognioodporności płyt PIR?

Uszczelnianie obiektów inżynieryjnych - jak to robią specjaliści?

W zależności od wymagań izolacyjności, czy odporności ogniowej możemy dobrać odpowiedni rodzaj płyt...
czytaj dalej »

Jak prawidłowo chronić ściany fundamentwe i zapewnić gwarancję żywotności obiektu? czytaj dalej »

Jak wykonać trwałe posadzki?

Jakich technologii oraz materiałów użyć do wykonania podłóg przemysłowych, naprawy betonów lub przeprowadzenia renowacji posadzek?  czytaj dalej »


Dowiedz się więcej o hydroizolacji dachów »

Popularność tego materiału rośnie. Dlaczego?

Dostarczamy innowacyjne systemy hydroizolacji oraz pokryć dachowych, mające na celu zmianę sposobu życia i pracy naszych klientów... czytaj dalej » To nowoczesny materiał termoizolacyjny, który zdobył... czytaj dalej »

Jak mocować elewacje wentylowane?


Jak w realnych warunkach zachowują się różne systemy mocowań elewacji wentylowanych? ZOBACZ »


Fakty i mity na temat szarego styropianu »

Jak zabezpieczyć rury przed stratami ciepła?

Od kilku lat rośnie popyt na styropiany szare. W Niemczech i Szwajcarii większość spr... czytaj dalej » Czym powinieneś kierować się przy wyborze odpowiedniej izolacji rur? czytaj dalej »

Jak zapobiegać problemom z wilgocią budynków?


Poprawny dobór materiałów do wykonania hydroizolacji budynku i prawidłowe ich wbudowanie to podstawowe warunki, których spełnienie pozwoli uniknąć późniejszych problemów z wilgocią... ZOBACZ »


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników portalu Izolacje.com.pl... dowiedz się więcej »
Alpha Dam Alpha Dam
O FIRMIE Alpha Dam Sp. z o.o. produkuje od ponad 10 lat profesjonalne materiały wodochronne i przeciwwilgociowe dla budownictwa.  Do 2008...
10/2019

Aktualny numer:

Izolacje 10/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Konserwacje i renowacje systemów ociepleń
  • - Odporność ogniowa elementów drewnianych
Zobacz szczegóły
Ulga remontowo-modernizacyjna w PIT 2017

Ulga remontowo-modernizacyjna w PIT 2017

W aktualnych przepisach prawa podatkowego nie znajdziemy wielu ulg, które obowiązywały w poprzednich latach. Wśród nich jest ulga remontowo- modernizacyjna. Niektórzy...
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl

.