Thermal analysis of rooms with solar walls

• Autorzy: Wójcicka-Migasiuk D. , Zając A.

Warianty tytułu

PL

Analiza termiczna pomieszczeń zawierających ściany słoneczne

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the numerical analysis of heat transfer through solar walls performed by means of Cedrat software. Climatic conditions for the region have been introduced in several data sets divided in groups for winter, fall and hot summer. The analysis has been performed for different types of buildings and is presented on the example of a small two storey house, South oriented. Winter climatic conditions are established as low insolation densities at low temperatures. The visible temperature difference within the building zones is then high (about 15-20°C). Fall conditions are maintained at 10°C with different insolation values and summer conditions are assumed as hot and at high insolation. The solar wall is then presented in its four roles: heating, insulation, cooling and ventilation. Some part of the numerical analysis has been verified by tests on a physical model of a solar wall and both series of results are presented and compared. The conclusion is partially optimistic for our climate, however shows the need of additional construction elements at substantial cost.

PL

Przedstawiono analizę numeryczną wymiany ciepła zachodzącej przez ściany słoneczne. Analizę wykonano za pomocą oprogramowania Cedrat Flux 2DR. Warunki klimatyczne zostały dobrane dla regionu tak, aby zbadać wymianę ciepła w okresach: mroźnej zimy, przejściowym (wiosenno-jesiennym) oraz w warunkach gorącego lata. Analizę przedstawiono na przykładzie budynku jednopiętrowego, w którym ściana słoneczna jest zwrócona w kierunku południowym. Warunki zimowe rozumiane są jako: natężenie promieniowania słonecznego do 300 W/m2, a temperatura powietrza zewnętrznego pomiędzy -5°C i -20°C. Stwierdzone różnice temperatury pomiędzy poszczególnymi strefami w budynku wynoszą do 20 K. Dla okresu przejściowego przyjmowano temp. 0-10°C i różne natężenia promieniowania, a warunki letnie: powyżej 20°C i 600W/m2. Przedstawiono ścianę słoneczną, która spełnia w różnych okresach rolę grzewczą, izolującą lub chłodząco-wentylującą. Niektóre z wyników analizy numerycznej zostały zweryfikowane poprzez pomiary wykonane na modelu fizycznym, jednakże, w ograniczonym zakresie temperatur, tj. powyżej 22°C. Wyniki przedstawiono. Wnioski z analizy są częściowo optymistyczne dla naszego regionu, jednakże wskazują na potrzebę montowania dodatkowych elementów, które zwiększają koszt konstrukcji.

Słowa kluczowe

EN

Trombe wall; temperature field; heat transfer; transient state; climatic chamber

PL

pomieszczenie; ściana słoneczna; analiza termiczna; wymiana ciepła; fizyka cieplna

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 53, nr 1
• Strony: 161--173
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., il.

Twórcy

autor

Wójcicka-Migasiuk D.

autor

Zając A.

• Lublin University of Technology, Lublin, Poland,

Bibliografia

• 1. J. A. DUFFIE, J. A. BECKMAN, Solar engineering of thermal processes. John Wiley and Sons, New York 1991.
• 2. W. GOGÓL et al., Thermal conversion of solar energy in Polish climate. Expertise [in Polish], KTiS. PAN, W-wa 1993.
• 3. J. MIKOŚ, Ecological buildings [in Polish], Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2000.
• 4. D. GAWIN, The modeling of thermal — humidity phenomena in materials and building elements [in Polish], Zeszyty Naukowe Politechniki Łódzkiej Nr 853, 2000.
• 5. D. HEIM, D. GAWIN, E. KOSSECKA, The influence of climatic data on heat transfer simulation in a single family house [in Polish], XLVII Konferencja Naukowa Komitetu Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN i Komitetu Nauki PZITB, s. 341-355, 2001.
• 6. D. CHWIEDUK, Building forming in the aspect of solar energy availability [in Polish], VII Konferencja Naukowo - Techniczna "Problemy projektowania, realizacji i eksploatacji budynków o niskim zapotrzebowaniu na energię - Energodom 2004", Politechnika Krakowska, s. 313-321, 2004.
• 7. Cedrat 2000, Flux2D Tutorial-thermal, v. 7.50., France.
• 8. D. WÓJCICKA-MIGASIUK Temperature field analysis in passive solar systems, Conference Proceedings ELMECO-4, Nałęczów, Poland, Sept. 2003 — 207-212, 2003.
• 9. L. ZALEWSKI, S. LASSUE, B. DUTHOIT, M. BUTEZ, Study of solar walls — validating a simulation model Building and Environment, 37, l, 109-121, 2002.
• 10. J. KEYIN, LOMAS, The U. K. applicability study: an evaluation of thermal simulation programs J passive solar house design, Building and Environment, 31, 3, 197-206, 1996.
• 11. Recknagel - Sprenger, Heating and air conditioning [Handbook in Polish] EWFE - Gdańsk 1994.
• 12. PN-EN ISO 6946:1999: Polish standard: Thermal resistance and heat transfer coefficients.
• 13. PN-EN ISO 10211-1:1998: Polish standard: Thermal bridges in buildings. Heat flux and surface temperature. General methods of calculations.
• 14. R. DOMAŃSKI et al., Selected problems in thermodynamics in computer algorithms [in Polish], Wydawnictwa Naukowe PWN, Warszawa 2000.