Energia słoneczna a budynek. Modelowanie matematyczne parametrów promieniowania słonecznego padającego na przegrodę przezroczystą

• Autorzy: Pawlak, Filip , Górka, Andrzej

Warianty tytułu

EN

Solar Energy and the Building. Mathematical Modeling of Solar Radiation Parameters Reaching the Transparent Partition

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono metodę symulacji energetycznej dynamicznego oddziaływania promieniowania słonecznego na przegrodę przezroczystą, która jest możliwa do wykorzystania na potrzeby analiz energetycznych w budownictwie. Stosowanie odpowiednich metod obliczeniowych do modelowania energetycznych właściwości promieniowania słonecznego pozwala na lepsze bilansowanie energetyczne budynków ze względu słoneczne zyski ciepła. Prezentowany model obliczeniowy umożliwia określanie chwilowej wzajemnej konfiguracji przestrzennej Słońce – przegroda, wyznaczanie kąta padania promieniowania słonecznego oraz określanie nasłonecznionej powierzchni okna wbudowanego w tę przegrodę. Model wyznacza gęstość strumienia ciepła od promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni przegrody w zależności od jej orientacji i nachylenia, bazując na danych klimatycznych obejmujących jedynie natężenie bezpośredniego i rozproszonego promieniowania słonecznego na powierzchnię horyzontalną. Zaprezentowano wyniki przykładowych symulacji potwierdzających funkcjonalność modelu i możliwość jego implementacji w zastosowaniach inżynierskich.

EN

The article presents a method of solar energy simulation of dynamic interaction of solar radiation on a transparent façade, which is possible to be used for the needs of energy analysis of the buildings. The use of appropriate calculation methods for modeling the energy properties of solar radiation allows better energy balancing of buildings due to solar heat gains. The presented calculation model enables to determine the instantaneous spatial configuration between the Sun and facade, determination of the incidence angle of solar radiation and determination of the sunlit surface of the window embedded in the building partition. The model determines the solar radiation heat flux density reaching the surface of the window, depending on its orientation and slope, based on climatic data covering only the intensity of solar radiation to the horizontal surface. The results of exemplary simulations confirming the functionality of the model and the possibility of its implementation in engineering applications are presented.

Słowa kluczowe

PL

promieniowanie słoneczne; słoneczne zyski ciepła; model izotropowy; bilans energetyczny; symulacja energetyczna budynku; oświetlona powierzchnia okna

EN

solar radiation; solar heat gains; isotropic model; energy balance; building energy simulation; illuminated window area

• Czasopismo: Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja
• Rocznik: 2019
• Tom: T. 50, nr 9
• Strony: 335--339
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., 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] Capperucci Riccardo, Loonen Roel, Hensen Jan, Rosemann Alexander. 2018. “Angle-dependent optical properties of advanced fenestration systems - Finding a right balance between model complexity and prediction error". Building Simulation 11(2018).
• [2] Chwieduk Dorota. 2014. "Solar Energy in Buildings: Thermal Balance for Efficient Heating and Cooling". Elsevier.
• [3] Clarke Joseph. 2001. "Energy simulation in building design". Butterworth- Heinemann.
• [4] Duffie John, Beckman William. 2013. "Solar Engineering of Thermal Processes". John Wiley & Sons.
• [5] Nowicki Jan. 1980. "Promieniowanie słoneczne jako źródło energii". Arkady.
• [6] Pełech Aleksander. 2008. "Wentylacja i klimatyzacja - podstawy". Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej.
• [7] Popovac Mirza. 2010. "Ray Tracing Approach for Solar Radiation Modeling". EuroSun2010. International Solar Energy Society Conference Proceedings.
• [8] Smolec Włodzimierz. 2000. "Fototermiczna konwersja energii słonecznej". Wydawnictwo naukowe PWN.
• [9] Szokolay Steven. 2007. “Solar geometry". PLEA Note 1: Design Tools and Techniques. Passive and Low Energy Architecture International.
• [10] 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.).

Uwagi

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

Identyfikatory

DOI

10.15199/9.2019.3