Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2018

Bilans cieplny w budynku. Jak zmniejszyć zapotrzebowanie na ciepło?

Ciąg dalszy artykułu...

Strumień energii słonecznej
Energia słoneczna przekazywana na Ziemię w postaci promieniowania może być wykorzystana bezpośrednio do ogrzewania, zmagazynowana w formie ciepła lub ulegać konwersji w inne formy energii (wiatr, parowanie, prąd z ogniw fotowoltaicznych, biomasa z procesów fotosyntezy itd.).

Strumień energii promieniowania słonecznego E, padając na przegrodę budowlaną, może (rys. 3):

  • przeniknąć (T) przez nią, co zachodzi, gdy przegroda jest przezroczysta (okno, drzwi, izolacja transparentna),
  • odbić się (R) od niej, gdy jest ona jasna, gładka lub błyszcząca (ściana, elewacja, lustra, szyby),
  • zaabsorbować się (A) w przegrodzie. Ma to miejsce wtedy, gdy przegroda budowlana jest nieprzezroczysta, o barwie czarnej lub ciemnej i fakturze matowej.

W przypadku rzeczywistych przegród budowlanych, które nie są ani idealnie błyszczące lub przezroczyste, ani doskonale czarne, promieniowanie zachowuje się zgodnie z zasadą zachowania energii i opisuje je poniższe równanie (10), co zostało pokazane na rys. 4:

Natomiast gdy podzielimy równanie (10) przez E, to otrzymamy współczynniki właściwe: transmisyjności t = T/E, refleksyjności r = R/E i absorpcyjności a = A/E, które spełniają poniższy warunek:

Na rys. 4 kolorem żółtym zaznaczono strumienie promieniowania w zakresie światła widzialnego, a czerwonym – promieniowanie cieplne, które zostało wygenerowane w wyniku pochłonięcia promieniowania słonecznego w przegrodzie budowlanej. Ta absorpcja promieniowania i jego konwersja w ciepło została zaznaczona czerwonym okręgiem.

Konwersja energii słonecznej w energię cieplną
Jak wspomniano, w wyniku pochłonięcia promieniowania energii słonecznej w przegrodzie budowlanej zachodzi jej konwersja w energię cieplną, która jest przekazywana dalej, zgodnie z jedną z definicji: „ciepło, podobnie jak praca, jest energią w ruchu”. Ten ruch (transport) energii cieplnej może się odbywać zgodnie z trzema mechanizmami wymiany ciepła, którymi są:
  • konwekcja, opisana równaniami (2) i (4), która polega na transporcie energii cieplnej zawartej w będącym w ruchu wymuszonym lub naturalnym medium, którym może być: woda, powietrze, olej, spaliny. Ponieważ w próżni nie ma medium, więc i konwekcja nie zachodzi;
  • przewodzenie, opisane dla przypadku płaskiego przepływu ciepła równaniem (3). Przewodzenie odbywa się poprzez wprowadzenie stykających się ze sobą atomów w ruch i co za tym idzie, przez przekaz energii kinetycznej. Ta reakcja zależy od rozmieszczenia atomów w sieci atomowej, a im większe jest ich uporządkowanie, tym przekaz energii odbywa się szybciej. Przewodzenie zachodzi więc łatwiej w ciałach stałych krystalicznych niż w amorficznych. Ciecze przewodzą ciepło trochę słabiej;
  • promieniowanie termiczne (równania i prawa Plancka, Stefana Boltzmana, Kirchhoffa i Lamberta), które jest przekazem energii w postaci promieniowania o różnej długości fal. Przykładem takiego promieniowania może być promieniowanie podczerwone, które emitują prawie wszystkie ciała. Promieniowanie najlepiej rozchodzi się w gazach i w próżni. Doprowadzone ciepło Q może spowodować
  • wzrost temperatury czynnika od tp do tk lub odwrotnie – gdy ciepło jest odprowadzone (strumień strat ciepła), temperatura ośrodka maleje od tp do tk.

gdzie:
m – masa czynnika [kg],
cp – ciepło właściwe [J/(kg×K)].
Strumienie ciepła doprowadzone do czynników, których temperatury przemian fazowych (topnienia lub wrzenia) pokrywają się z temperaturą strumienia doprowadzanego ciepła, nie powodują wzrostu ich temperatury t = const., gdyż dostarczona energia jest użyta (zmagazynowana) na realizację w nich przemian fazowych.

gdzie:
q – ciepło przemiany fazowej, q = r dla topienia
lub q = l dla wrzenia [J/kg],
m – masa czynnika [kg].

Konwersja energii słonecznej w cieplną w pomieszczeniu budynku
Energia słoneczna E może pełnić podwójną funkcję. Po pierwsze, może docieplać budynek, gdy padające promienie zostaną zaabsorbowane przez elewację lub gdy przejdą do pomieszczeń przez otwory okienne (rys. 5). Po drugie, słońce stanowi źródło naturalnego oświetlenia pomieszczeń.

Energia docierająca z zewnątrz przez elewację Qz,e
Promieniowanie słoneczne padające na powierzchnię elewacji budynku zostaje w części odbite, co na rys. 5 oznaczono jako strumień R1, a reszta tego promieniowania jest pochłonięta (A1), ulegając konwersji w energię cieplną. Nie dotyczy to elewacji nietypowych (materiały transparentne, kafle i cegły szklane, beton z włóknem szklanym itp.), w których może wystąpić jeszcze trzeci strumień przekazu energii – przenikanie (transmisja) T.

Czy i jak energia promieniowania słonecznego, docierająca do elewacji zewnętrznej budynku, zostanie wykorzystana do jego dogrzewania (izolacje transparentne lub izolacje z materiałem PCM), czy niewykorzystana (izolacje tradycyjne, np. styropianowe), zależy głównie od umiejętnego projektu budynku, bo różnice w kosztach nie są duże.

Energia docierająca z zewnątrz przez otwory okienne Qz,o
Energia słoneczna E docierająca do okna rozdziela się na trzy strumienie R2, A2 i T. Do ogrzewania pomieszczenia można zagospodarować tylko dwa z nich, a mianowicie strumień pochłonięty w szybie, który uległ konwersji w ciepło A2, oraz strumień promieniowania, który przeniknął przez szyby T i oświetlił wnętrze pomieszczenia (podłogę i ściany). Strumień ten w wyniku następujących po sobie kolejnych odbić R3, R4, R5, R6 itd. oraz absorpcji A3, A4, A5, A6 itd. zostaje uwięziony w pomieszczeniu i zamienia się w ciepło Qz,o.

gdzie:
Tn – składowa przedostatniego strumienia odbitego, który trafił od wewnątrz pomieszczenia w światło okna Rn–1 i przez nie przeniknął na zewnątrz. Pozostałe jego składowe to Rn, strumień odbity od szyby ponownie w stronę pomieszczenia, i An, zaabsorbowany w szybie.
   15.10.2010

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 



Gdzie produkowane są komponęty do klimatyzacji i wentylacji » Zapoznaj się z nowymi technologiami w systemach ogrzewania podłogowego »
kompotenety do wentylacji ogrzewanie podłogowe
czytam więcej » przeczytam dziś »

 


Naczynie przeponowe – dlaczego jest aż tak ważne? »

projektowanie

 



Czy warto inwestować w wentylację mechaniczną? » Jak bezproblemowo przeprowadzić iniekcję mikropali, kotew i gwoździ gruntowych »
 wentylacja mechaniczna pomoc w projektowaniu
wiem więcej » poznaj go dziś »

 


Czy można dobrze odseparować wodę kanalizacyjną od gruntowej »

innowacyjne projektowanie

 



Poznaj udogodnienia montażowe w produktach ogrzewań podłogowych» Czy ogrzewanie wpływa na nasze zdrowie? »
wentylator dachowy
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Metody klimatyzacji - czy znasz je wszytkie »

klimatyzacja

 


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
12/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 12/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Automatyka kotłów na pelety
  • - Zapotrzebowanie na energię do klimatyzacji
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl