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

Nowe możliwości energooszczędnego budownictwa pasywnego

Zastosowanie termoizolacyjnych materiałów zmiennofazowych
Dom energooszczędny
Dom energooszczędny

W artykule opisano materiały budowlane zawierające substancje podlegające przemianom fazowym (PCM – Phase Change Material). Stała temperatura przemiany fazowej pozwala stabilizować temperaturę nie tylko poszczególnych pomieszczeń, ale również całych budynków, w których materiały te zostały zastosowane.


Dawniej stosowane grube mury o dużej pojemności cieplnej utrzymywały przez cały rok, bez konieczności dogrzewania, stałą temperaturę katedr, zamków i gmachów. W dobie budownictwa szkieletowego i wielkopłytowego, oszczędnie wykorzystującego materiały budowlane, konieczne stało się zastosowanie zimą systemów grzewczych, a latem chłodzących. Pozwalają one znacznie ograniczyć wahania temperatury pomieszczeń, jednak wymagają dużych nakładów finansowych. Koszty ogrzewania, bez względu na zastosowany system grzewczy, stanowią ponad połowę opłat eksploatacyjnych. A nawet niewielka modernizacja istniejących pomieszczeń lub budynków, polegająca na wymianie lub dołożeniu nowych tynków zawierających 50-proc. dodatek materiałów PCM (Phase Change Material) sprawi, że zaczniemy mieszkać jak w solidnym przedwojennym budownictwie.

Warstwa 15 mm takiego tynku to odpowiednik termiczny 120-milimetrowej warstwy cegły lub 90-milimetrowej betonu. Różnica między przegrodą izolacyjną a  akumulującą polega na tym, że izolacja termiczna (styropian, wełna mineralna, szczelina powietrzna itd.) chroni przed stratami ciepła z ogrzanego zimą i klimatyzowanego latem budynku, natomiast ściany akumulacyjne grzeją budynek nocą (zimą) lub chłodzą w ciągu dnia (latem).

Łatwo dostępne tradycyjne i kopalne nośniki energii wyczerpują się, co zmusza do korzystania z jej odnawialnych źródeł, których zasoby są teoretycznie niewyczerpane. Jednym z takich źródeł jest energia słoneczna, której ilość docierająca do powierzchni Ziemi powinna wystarczyć do pokrycia zapotrzebowania na energię wszystkich jej mieszkańców. Wykorzystywanie tej energii nie wiąże się z ingerencją w środowisko naturalne, jednak nie nadaje się ona do bezpośredniego wykorzystania ze względu na okresowość występowania i małą gęstość. Konieczna jest więc konwersja energii słonecznej w inne bardziej użyteczne formy i ich magazynowanie. Najtaniej i najdogodniej magazynuje się energię cieplną i chemiczną, jednak ze względu na niską sprawność konwersji energii słonecznej w chemiczną (w przypadku fotosyntetycznej produkcji biomasy wynoszące poniżej 2%) preferuje się w tym wypadku energię cieplną.

Sposobów magazynowania energii cieplnej jest wiele, jednak w budownictwie przewagę ma metoda polegająca na przechowywaniu jej w ogrzanych elementach budynku (ścianach, stropach, fundamentach). Wielkość zmagazynowanej w ten sposób energii zależy od ilości zużytych materiałów budowlanych, których ze względu na wzrost ich wytrzymałości oraz postęp technologiczny jest w budynku coraz mniej. Prowadzi to do dużych wahań temperatury i obniżania komfortu mieszkańców współczesnego budownictwa. Tematem artykułu jest możliwość poprawy tego komfortu poprzez zastosowanie innej metody magazynowania energii cieplnej w materiałach budowlanych.

Podstawy teoretyczne

System grzejny w postaci kaloryferów zasilanych z sieci ciepłowniczej lub z indywidualnych wytwornic energii (kotły, pompy ciepła) można regulować za pomocą zaworów termostatycznych na kaloryferach, a także na poziomie urządzeń wytwarzających energię. W efekcie wahania temperatury na zewnątrz nie powinny mieć wpływu na zmiany temperatury pomieszczeń. Jednak tak nie jest, gdyż ten sposób regulacji jest w większości przypadków dwupołożeniowy, to znaczy system albo grzeje, albo jest wyłączony, bez możliwości chłodzenia. Powoduje to zwłaszcza w słoneczne dni przegrzewanie pomieszczeń pomimo wyłączonego ogrzewania.

Zatem wewnętrzne strumienie energii z systemu grzejnego nie mają wpływu na wahania temperatury pomieszczeń, a odpowiedzialny jest za nie strumień energii zewnętrznej pochodzący od promieniowania słonecznego. Może on dotrzeć do budynku poprzez nieprzezroczyste przegrody budowlane (ściany, dachy, drzwi) QN oraz przegrody transparentne (okna, loggie, werandy, atria itd.) QT. Strumienie te transportują różne rodzaje energii i różne jej wartości w zależności od zastosowanych materiałów budowlanych, technologii, konfiguracji i usytuowania budynku. Strumienie energii zewnętrznej z nieprzezroczystych przegród budowlanych Jak pokazano na rys. 1, strumienie energii  promieniowania słonecznego E w zależności od miejsca, w którym docierają do budynku (czerwone kółka), ulegają konwersji w różne formy energii. I tak na zewnętrznej nieprzezroczystej elewacji budynku część promieniowania elektromagnetycznego o długości z zakresu światła widzialnego ulega konwersji w energię cieplną, a reszta odbija się RN w postaci promieniowania elektromagnetycznego.

To, jaka część wytworzonej w wyniku absorpcji i konwersji (czarne kółko na rys. 1) energii cieplnej zostanie przekazana przez przewodzenie do budynku QN, a jaka zostanie oddana przez promieniowanie i konwekcyjną wymianę ciepła do otoczenia, zależy od rodzaju zastosowanej termoizolacji lub jej braku. Im lepsza termoizolacja, tym mniejsze przewodzenie strumieni ciepła, zarówno strat ciepła z budynku Qstr, jak i ciepła dopływającego z zewnątrz QN. Dla dobrej izolacji, gdy Qstr › 0 i QN › 0, temperatura w pomieszczeniach powinna być stała.
5. Balcerowiak W., Różnicowa kalorymetria skaningowa, mat. konf. Szkoła Analizy Termicznej, Zakopane 2002.
6. Zielenkiewicz W., Pomiary efektów cieplnych – metody i zastosowania, CUN PAN 2000.
7. http://www.thermalcore.info/ThermalCore.pdf.

   15.04.2011

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 


Konkurs dla małych projektantów! Spraw prezent swojemu dziecku »

wentylacja

 



Obejrzyj film o bezinwazyjnej renowacji rur » Jakich zabezpieczeń wentylacyjnych potrzebujesz »
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Jakie są korzyści z montażu stropów z rekuperacją w salach operacyjnych »

rekuperacja w salioperacyjnej

 



10 pytań o sterowanie ogrzewaniem grzejnikowym » Oszczędzaj nawet do 63% na zużyciu wody »
sterownik do pompy wodnej
czytam więcej » spróbuj już dziś »

 


Czy automatyzacja klimatyzacji musi być droga »

automatyzacja klimatyzacji

 



Poznaj zalety pomp nowej generacji » 5 powodów, dla których warto zainwestować w pompę ciepła »
pompy woda powietrze pompy ciepła
czytam więcej » czytam więcej »

 


Polecamy sprawdzone metody na pomiar spalin w zamkniętym pomieszczeniu »

pomiar spalin

 



Jakie produkty pomogą ci w walce o czyste powietrze » Serwis pompy ciepła bez problemów - jak to zrobić »
program czyste powietrze serwis pompy ciepła
czytam więcej » czytam więcej »

 


Jak działa technologia klimatyzacji bez przeciągów »

wentylacja

 


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
5/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 5/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - OZE w zakładach WOD-KAN
  • - Filtry antysmogowe do central
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