Energia promieniowania słonecznego a budynek. Matematyczne modelowanie właściwości energetycznych przegrody przezroczystej w aspekcie dynamicznego oddziaływania promieniowania słonecznego

• Autorzy: Pawlak Filip , Górka Andrzej

Identyfikatory

DOI

10.15199/9.2019.10.2

Warianty tytułu

EN

Solar Radiation and the Building. Mathematical Modeling of the Energy Properties of the Transparent Facade Due to the Dynamic Effect of Solar Radiation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Złożoność procesu przepływu ciepła w przegrodach przezroczystych i liczba czynników na niego wpływających powoduje, że bilansowanie cieplne takich przegród należy do najbardziej skomplikowanych zagadnień związanych z analizami energetycznymi w budownictwie. Szczegółowe parametry energetyczne przegród przezroczystych są często nieznane w okresie wstępnych bilansów energetycznych, będących podstawą do wyboru koncepcji projektowanych rozwiązań HVAC w budynkach. Uproszczone bilansowanie cieplne, nieuwzględniające dynamicznego oddziaływania promieniowania słonecznego i zmienności parametrów słonecznych przegród przezroczystych może prowadzić do przyjęcia błędnych założeń w procesie projektowania systemów HVAC. W artykule przedstawiono uproszczoną metodę symulacji cieplnej przegrody przezroczystej z uwzględnieniem zmienności jej parametrów słonecznych i dynamicznego oddziaływania promieniowania słonecznego. Metoda poprawia dokładność symulacji, której podstawą są parametry cieplne przegród przezroczystych: współczynniki "U" oraz "g". Zaprezentowano przykładowe wyniki symulacji.

EN

The complexity of the heat transfer process in the transparent facades and the number of factors affecting this process causes that thermal balancing of transparent facades is one of the most complicated issues related to energy analysis of the building. Detailed energy parameters of transparent facades are in in many cases unknown at the stage of preliminary energy simulations, which are the basis for choosing the concept of HVAC solutions for buildings. Simplified thermal balancing of buildings, without taking into account dynamic impact of solar radiation and the variability of solar parameters of transparent facade may lead to incorrect assumptions in the design of HVAC systems. The paper presents a simplified method of energy simulation of a transparent facade, taking into account the variability of its solar parameters and the dynamic interaction with solar radiation. The method increases the accuracy of simulations based on the basic energy parameters of transparent partitions: "U" and "g" coefficients. Examplary simulation results are presented.

Słowa kluczowe

PL

model numeryczny; promieniowanie słoneczne; słoneczne zyski ciepła; bilans cieplny okna; przepuszczalność energii promieniowania słonecznego przez okna; współczynnik energetyczny "g"

EN

numerical model; solar radiation; solar heat gains; window energy balance; window solar energy transmittance; energy factor "g"

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja
• Rocznik: 2019
• Tom: T. 50, nr 10
• Strony: 373--379
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Pawlak Filip

• Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Politechnika Poznańska, Poznań, Polska

autor

Górka Andrzej

• Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Politechnika Poznańska, Poznań, Polska

Bibliografia

• [1] Arasteh Dariush, Christian Kohler, Brent Griffith. 2009. "Modeling Windows in Energy Plus with Simple Performance Indices", Ernest Orlando Lawrence Berkeley National Laboratory.
• [2] Capperucci Riccardo, Roel Loonen, Jan Hensen, Alexander Rosemann. 2018. “Angle-dependent optical properties of advanced fenestration systems - Finding a right balance between model complexity and prediction error". Building Simulation 11(2018).
• [3] Chwieduk Dorota. 2009. "Bilans cieplny pomieszczenia z uwzględnieniem energii promieniowania słonecznego". Fizyka Budowli w teorii i praktyce. tom IV: 19-22.
• [4] Duffie John, William Beckman. 2013. "Solar Engineering of Thermal Processes". John Wiley & Sons.
• [5] He Huishan, Rufei Wang, Wasilowski Samuelson Holly. 2017. “Improving window selection: a new workflow and tool for architects/ engineers", Materiały konferencyjne Applied To Building Simulation, San Francisco, sierpień 2017.
• [6] Kisilewicz Tomasz. 2013. "Przegrzewanie budynków niskoenergetycznych". Napędy i sterowanie (12): 65-69.
• [7] Liu Mingzhe, Wittchen Kim Bjarne, Heiselberg Per Kvols, Winther Frederik Vildbrad. 2014. “Development and sensitivity study of a simplified and dynamic method for double glazing facade and verified by a full-scale facade element". Energy and Buildings (68): 432-443.
• [8] Minkowycz W.J., E.M. Sparrow, J.Y. Murthy. 2006. "Handbook of numerical heat transfer". John Wiley & Sons.
• [9] Nuncara Antonio, Marino Concettina, Pietrafesa Matilde. 2017. "Thermal comfort in indoor environment: Effect of the solar radiation on the radiant temperature asymmetry". Solar Energy (144): 295-309.
• [10] Pawlak Filip, Andrzej Górka. 2019. "Energia słoneczna a budynek, Modelowanie matematyczne parametrów promieniowania słonecznego docierającego do przegrody przezroczystej", Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja’50 (8):335-339.
• [11] Pełech Aleksander. 2008. "Wentylacja i klimatyzacja - podstawy", Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej.
• [12] Szargut Jan. 1992. "Modelowanie numeryczne pól temperatury". Wydawnictwa Naukowo-Techniczne.
• [13] Szczęśniak Sylwia, Aleksandra Sierota. 2016, "Natężenie promieniowania słonecznego w obliczeniach bilansu ciepła dla pomieszczeń", Interdyscyplinarne Zagadnienia w Inżynierii i Ochronie Środowiska, Tom 8.
• [14] Warner J,L., J.H. Klems, G.O. Kelley. 1995. "A New Method for Predicting the Solar Heat Gain of Complex Fenestration Systems". ASHRAE Solar Heat Gain Project 548 - RP, Final Report.
• [15] PN-EN 410:2011. Szkło w budownictwie - Określanie świetlnych i słonecznych właściwości oszklenia.
• [16] PN-EN 673:2011. Szkło w budownictwie - Określenie współczynnika przenikania ciepła (wartość U) - Metoda obliczeniowa.
• [17] PN-EN ISO 52016-1:2019-09. Energetyczne właściwości użytkowe budynków‒Zapotrzebowanie na energię do ogrzewania i chłodzenia, wewnętrzne temperatury oraz jawne i utajone obciążenia cieplne - Część 1: Procedury obliczania.
• [18] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury i Budownictwa z dnia 14 listopada 2017 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie.
• [19] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury i Rozwoju z dnia 27 lutego 2015 r. w sprawie metodologii wyznaczania charakterystyki energetycznej budynku lub części budynku oraz świadectw charakterystyki energetycznej.
• [20] Rubin M., R. Powles K. von Rottkay. 1999. “Models for the angledependent optical properties of coated glazing materials". Solar Energy Vol. 66, No. 4, 267-276.
• [21] Statystyczne dane klimatyczne do obliczeń energetycznych budynków wg Instytutu Meteorlologii i Gospodarki Wodnej Ministerstwa Inwestycji i Rozwoju: https://www,miir,gov,pl/strony/zadania/budownictwo/ charakterystyka-energetyczna-budynkow/dane-do-obliczen-energetycznych-budynkow-1/ (dostęp 17.12.2018 r.).
• [22] Strona internetowa Saint-Gobain, program on-line do obliczania parametrów energetycznych przeszkleń Calumen: http://calumenlive.com (dostęp 17.12.2018 r.).
• [23] Owczarek Zbigniew. 2009. "Wpływ nachylenia okien i szyb zespolonych na współczynnik przenikania ciepła", Prace instytutu techniki budowlanej - kwartalnik nr 2 (150) 2009.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).