Glazed building wall as a solar thermal collector

• Autorzy: Kisielewicz T.

Warianty tytułu

PL

Przeszklona ściana jako kolektor energii słonecznej dla budynku

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A good chance to separate thermal and living functions of the building shell appears in indirect passive systems, where absorption and accumulation of the transmitted solar energy takes place close to the wall glazing. A wall of this kind, that transmits, absorbs and accumulates solar energy becomes for a building solar thermal collector. In the whole building scale heating demand reduction, due to this passive solar system may reach 14 %. Some further reduction of heating but also cooling demand will be possible when internal air exchange between distinguished thermal zones is considered. Total amount of the useful solar gains from well designed indirect system (windows) is very close to the gains attainable form large indirect system (collecting and accumulating wall). But a major advantage of the indirect system consists in significantly reduced overheating risk in winter and summer. Unfortunately, comparison of the direct solar system and collecting wall, based on combined energy use and investment costs criterion, indicates application of rationally designed passive direct systems.

PL

Mniej uciążliwym dla użytkowników niż okno, źródłem zysków słonecznych jest masywna przegroda nieprzeźroczysta, od zewnątrz osłonięta zestawem szyb, nazywana przegrodą kolektorowo- akumulacyjną. W artykule sprawdzano jej przydatność w naszym klimacie i poszukiwano rozwiązań gwarantujących najlepsze rezultaty energetyczne. W skrótowy jedynie sposób przedstawiono wyniki analiz, m.in. wykresy, pozwalające na określenie sprawności cieplnej tej przegrody, a w efekcie udziału energii słonecznej w pokrywaniu zapotrzebowania na ogrzewanie. Wykresy tego typu mogą stanowić prostą pomoc we wstępnych analizach projektowych. Uzyskane wyniki obliczeń symulacyjnych przekreślają praktycznie sens stosowania przegrody kolektorowo-akumulacyjnej ze zwykłym oszkleniem i bez izolacji termicznej. Istotną poprawę właściwości tej przegrody można uzyskać dopiero po zastosowaniu izolacyjnych zestawów szybowych. Biorąc pod uwagę łącznie ogrzewanie i przegrzewanie wnętrza, najbardziej korzystną kombinację właściwości mają zestawy szyb o najwyższej izolacyjności termicznej. Wykazane w obliczeniach przy bardzo niekorzystnych założeniach, ograniczone przegrzewanie wnętrza w obiektach prawidłowo zaprojektowanych, może być w praktyce usunięte poprzez intensywniejszą wentylację lub wewnętrzną wymianę ciepła w budynku. Główną zaletą przegród kolektorowo-akumulacyjnych jest ochrona warunków termicznych we wnętrzu, poprzez wygładzanie wahań pozyskiwanego strumienia energii słonecznej. Jednak związane z tym oszczędności eksploatacyjne nie uzasadniają w przekonywujący sposób znacznych różnic inwestycyjnych. Porównanie PKA z oknami, w oparciu o łączne kryteria energetyczne i inwestycyjne, sugeruje, więc raczej stosowanie okien o precyzyjnie dobranej i mniejszej niż przegroda kolektorowa powierzchni, gwarantującej niskie zapotrzebowanie na ogrzewanie i poprawne warunki termiczne w okresie lata. Przegroda kolektorowo-akumulacyjna może stanowić natomiast uzupełnienie czy nawet alternatywę dla obficie przeszklonych wnętrz, zwłaszcza w wysokiej jakości budynkach użyteczności publicznej, handlowych, wystawienniczych itp.

Słowa kluczowe

EN

low energy building; passive solar use; building simulation

PL

energia słoneczna; oszklenie budynku; wykorzystanie energii słonecznej

• Wydawca: Springer ; Wrocław University of Science and Technology
• Czasopismo: Archives of Civil and Mechanical Engineering
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 9, no 1
• Strony: 83--99
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kisielewicz T.

• Cracow University of Technology, ul. Warszawska 24, 33-155 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] Solar Low Energy Houses of IEA Task 13, Solar Heating & Cooling Programme IEA, edited by Robert Hastings, James & James, London, 1995.
• [2] Chwieduk D.: Low energy building-renewable energy (in Polish), General Building, part 2, Building Physics, edited by prof. Piotr Klemm, Arkady, Warsaw, 2005.
• [3] Hastings S.R.: Active and Passive Solar Systems in Very Low Energy Housing, IEA SHC Task 28: ECBCS 38: Sustainable Solar Housing, Copenhagen, 2000.
• [4] Balcomb J.D., Jones R.W., McFarland R.D., Wray W.O.: Passive Solar Heating Analysis - A Design Manual, ASHRAE 1984.
• [5] Polish standard PN-B-02025:2001 Seasonal heating demand calculation of the residential and public use buildings (in Polish).
• [6] European standard EN ISO 13790:2006 Thermal performance of buildings - Calculation of energy use for space heating.
• [7] Athienitis A.K., Santamouris M.: Thermal Analysis and Design of Passive Solar Buildings, James & James Ltd., 2002.
• [8] Laskowski L.: Passive solar buildings, functionality and effectiveness (in Polish), Studies on engineering IPPT PAN, No. 34, Warsaw, 1993.
• [9] Incropera F.P., De Witt D.P.: Fundamentals of Heat and Mass Transfer, V-th edition, John Wiley & Sons, 2002.
• [10] Kisilewicz T.: Computer Simulation in Solar Architecture Design, Architectural Engineering and Design Management, Vol. 3, 2007, pp. 106-123.
• [11] Crawley D.B., Lawrie L.K., Winkelmann F.C. et al.: Energy Plus: creating a newgeneration building energy simulation program, Energy and Buildings, 33/4, 2001.
• [12] Kisilewicz T.: Influence of the dynamic features of the building shell on heating energy demand and thermal comfort (in Polish), Technical Review of the Cracow University of Technology, s. B, No. 14-B/2004.
• [13] Mazria E.: The Passive Solar Energy Book, Rodale Press Emaus, 1979.
• [14] Shurcliff W.A.: New Inventions in Low Cost Solar Heating, 100 Daring Schemes Tried and Untried, Brick House Publ. Comp., Andover MA, 1979.
• [15] Kossecka E.: Chosen aspects of the building walls thermal dynamics (in Polish), Studies on engineering IPPT PAN, No. 45, Warsaw, 1998.
• [16] Kossecka E.: Influence of the building wall structure on its periodic thermal capacity (in Polish), Proceedings of the International Conference Energodom, Kraków, 2006.
• [17] Kisilewicz T.: Energetic and usable aspects of the collector wall (in Polish), Energia i Budynek, Vol. 9, 2007, pp. 63-70.