Analiza wpływu konstrukcji przegrody zewnętrznej na zużycie energii na cele grzewcze przez budynek jednorodzinny

• Autorzy: Żukowski M. , Gajda Ł.

Warianty tytułu

EN

A study on influence of an exterior wall structure on heating energy consumption of residential buildings

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Rozpatruje się zagadnienie wpływu konstrukcji przegród zewnętrznych na konsumpcję energii wykorzystywanej do ogrzewania budynków jednorodzinnych. Przedstawiono przegląd wybranych prac naukowych związanych z tematyką artykułu. Autorzy analizują stany termiczne referencyjnego budynku jednorodzinnego, który jest wykonany w różnych technologiach przy założeniu jednakowej wartości oporu cieplnego ścian zewnętrznych. Testowano trzy typy przegród zewnętrznych: Ytong, masywna dwuwarstwowa i szkieletowa drewniana (tzw. technologia kanadyjska). Analizowany obiekt jest budynkiem mieszkalnym wolnostojącym, parterowym z poddaszem użytkowym i podłogą na gruncie o kubaturze 579 m3.W środowisku oprogramowania EnergyPlus, rozwijanego przez Amerykańską Agencję Energii, stworzono trójwymiarowy model budynku uwzględniający pracę systemu grzewczo-wentylacyjnego z odzyskiem ciepła od powietrza usuwanego na zewnątrz. Obiekt podzielono na cztery strefy, które definiowane są jako suma objętości powietrza o stałej zadanej temperaturze oraz przegród otaczających i wypełniających. Symulacje energetyczne zostały wykonane dla okresu od 15 września do 15 kwietnia (5112 godzin) typowego roku meteorologicznego z 10-cio minutowym krokiem czasowym. Obliczenia prze-prowadzono dla czterech lokalizacji na terenie Polski: Kołobrzeg, Kraków, Poznań i Warszawa.

EN

The duty of environmental protection and achieving sustainable development require design of en-ergy efficient buildings. Thermal performance of a building envelope is very important factor in calculations of energy consumption. The main parameter of this characteristic, which refers to the rate of heat flow through the exterior partitions, is a U-value. Another major factor that quite often is neglected by architects is a thermal capacity of the wall components. Its value depends on specific heat and density of material. In the current paper a residential construction systems are described by Index of Thermal Inertia, Heat Capacity (HC) and Thermal Time Constant (TTC). Distribution of thermal mass and insulation in wall play very important role in energy consumption, too. The massive building envelope, floors, ceilings and internal partitions store passive solar gains and reduce internal temperature fluctuations. Due to this time-lag characteristic we can achieve thermal comfort conditions during all the day. The subject investigated in our paper is concerned with the thermal performance of commonly used in Poland residential construction systems. The present study is focused on testing three types of exterior walls. The first one is based on Ytong blocks made of Aerated Autoclaved Concrete (AAC) and the next one is called a two-layer structure that is composed of exterior insulation and clay hollow bricks as the thermal mass. The third type of wall is a wooden frame construction. The testing residential building consists of two stories with a ground floor. The total volume of investigated object is equal to 579 m3. Outside roof insulation is made of mineral wool with average thickness 20 cm. Floor on the ground is insulated by Polystyrol plates with 10 cm thickness. The type of glazing materials used in building construction makes a significant contribution to the annual energy consumption. For this reason, it is decided to select of fenestration system very precisely. It is considered double glazed windows with low-e coatings, wooden frame. Xenon gas-fill is chosen due to the best thermal insulation properties.

Słowa kluczowe

PL

symulacje energetyczne; pojemność cieplna; przegrody zewnętrzne; ogrzewanie pomieszczeń; zyski ciepła od nasłonecznienia; odzysk energii cieplnej

EN

building energy simulations; thermal capacity; exterior walls; space heating; solar heat gain; heat recovery

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2009
• Tom: nr 5
• Strony: 46--52
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Żukowski M.

autor

Gajda Ł.

• Politechnika Białostocka, Katedra Ciepłownictwa

Bibliografia

• [1] ASHRAE – 2005, ASHRAE Handbook - Fundamentals. Atlanta: American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers, Inc., 2005.
• [2] Gregory K., Moghtaderi B., Sugo H., Page A.: Effect of thermal mass on the thermal performance of various Australian residential constructions systems. Energy and Buildings 40 (2008) 459–465.
• [3] Janczarek M.: Energooszczędność eksploatacji obiektów budowlanych w aspekcie zmiennej temperatury atmosferycznej. Rynek Energii 2007, nr1.
• [4] Kossecka E., Kosny J. Influence of insulation configuration on heating and cooling loads in a continuously used building. Energy and Buildings 34 (2002) 321–331
• [5] Lindberg R., Binamu A., Teikari M.: Five-year data of measured weather, energy consumption, and time-dependent temperature variations within different exterior wall structures. Energy and Buildings 36 (2004) 495–501.
• [6] Liu H., Awbi H.B.: Performance of phase change material boards under natural convection. Building and Environment 44 (2009) 1788–1793.
• [7] Lollini, Barozzi, Fasano, Meroni, Zinzi: Optimisation of opaque components of the building envelope. Energy, economic and environmental issues. Building and Environment 41 (2006) 1001–1013.
• [8] Shilei L., Guohui F., Neng Z., Li D.: Experimental study and evaluation of latent heat storage in phase change materials wallboards. Energy and Buildings 39 (2007) 1088–1091.
• [9] Smith M.W., Torcellini P.A., Hayter S.J., Judkoff R.: Thermal Performance Analysis of a High-Mass Residential Building. The American Solar Energy Society (ASES) Forum 2001,Washington DC, April 21-25, 2001.