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

Zyski ciepła przez przegrody przezroczyste (cz. 1)

Porównanie modeli obliczeniowych

Obliczanie obciążenia chłodniczego pomieszczenia (obiektu) na etapie projektowania systemu klimatyzacji jest jednym z warunków poprawnego wymiarowania urządzeń klimatyzacyjnych i pomaga oszacować zużycie nośników energii na cele chłodzenia budynków i związane z tym koszty. Zadanie to jest jednak bardzo złożone, gdyż podstawowy składnik tych obliczeń, czyli tzw. zyski ciepła wydzielane w danej chwili do powietrza w pomieszczeniu, zależy od wielu parametrów i czynników związanych ze sposobem użytkowania budynku, a przede wszystkim z chwilowymi lokalnymi warunkami pogodowymi.

Obciążenie chłodnicze to w rozumieniu autora chwilowe zapotrzebowanie wydajności chłodniczej, jaką należy dostarczyć do urządzeń uzdatniających powietrze w pomieszczeniu w celu utrzymania jego stabilnych parametrów termodynamicznych. Natomiast jako zyski ciepła należy rozumieć strumień ciepła przekazywany w danej chwili w sposób jawny i/lub utajony (przekazywanie wilgoci) do powietrza w pomieszczeniu na skutek zjawisk zachodzących wewnątrz pomieszczenia (wynikających z działalności człowieka) oraz wpływu klimatu zewnętrznego.

Jednym z głównych składników zysków ciepła w pomieszczeniu są zyski pochodzące od promieniowania słonecznego. Biorąc pod uwagę cechy strefy klimatycznej, w której leży Polska, oraz typowe dla naszego obszaru konstrukcje budynków (dobrze ocieplone ściany i duże przeszklenia), można stwierdzić, że zagadnieniem wymagającym analizy są przede wszystkim zyski ciepła przez przegrody przezroczyste (okna). Wstępna analiza sposobów ich obliczeń prezentowanych w literaturze [1, 2, 3, 4] wskazuje na duże rozbieżności w wynikach uzyskiwanych dla tego samego obiektu.

Obliczenia te powinny więc zostać zmodyfikowane i zweryfikowane w oparciu o powszechnie dostępne wyniki pomiarów i wieloletnich obserwacji parametrów klimatu (a więc także promieniowania bezpośredniego i rozproszonego), wykonanych w 61 stacjach meteorologicznych na obszarze Polski, zamieszczone na stronach internetowych Ministerstwa Infrastruktury [5].

W opracowaniu zaprezentowano wyniki przeglądu i krytycznej analizy istniejących metod  obliczeń zysków ciepła przez okna, które pokazują,że w pełni teoretyczne modele obliczeń natężenia promieniowania padającego na powierzchnię przegrody budynku generują duże różnice w wartościach natężenia promieniowania rozproszonego i całkowitego w stosunku do opracowanych zgodnie z normami wyników pomiarów i wieloletnich obserwacji meteorologicznych.

W wyniku powyższego powstała koncepcja skutecznego i efektywnego narzędzia obliczeniowego w postaci hybrydowego modelu zysków ciepła przez przegrody przezroczyste. Model ten będzie wykorzystywał jednocześnie rzeczywiste wartości natężenia promieniowania słonecznego padającego na powierzchnie ścian budynku pochodzące z obserwacji meteorologicznych oraz zweryfikowany model teoretyczny przegrody przezroczystej z uwzględnieniem wewnętrznych osłon przeciwsłonecznych i akumulacji promieniowania w konstrukcji budynku.

Rzeczywiste dane meteorologiczne

Typowy rok meteorologiczny dla obliczeń energetycznych ISO został opracowany zgodnie z normą PN EN ISO 15927-4 Hygrothermal performance of buildings – Calculation and presentation of climatic data. Part 4. Data for assessing the annual energy for cooling and heating systems. Roczny ciąg danych pogodowych dla obliczeń energetycznych tworzony jest z 12 miesięcy, wybranych z minimum 10 lat obserwacji meteorologicznych dla danej lokalizacji.

Wybór miesiąca przeprowadza się poprzez wyznaczenie z wielolecia trzech miesięcy, dla których suma statystyk Finkelsteina-Schafera dla natężenia całkowitego promieniowania słonecznego, temperatury termometru suchego i wilgotności względnej jest najmniejsza. Spośród tych trzech miesięcy jako najlepszy wybiera się ten, dla którego odchylenie średniej prędkości wiatru od miesięcznej średniej wieloletniej jest najmniejsze.

Dane z 61 stacji meteorologicznych rozmieszczonych na terytorium RP zostały przetworzone przez zespół pod kierunkiem dr. inż. Piotra Narowskiego z Politechniki Warszawskiej i w wyniku tych prac otrzymano 61 plików z typowymi latami meteorologicznymi według standardu ISO. Spośród udostępnionych w ten sposób danych klimatycznych do przeprowadzonych analiz porównawczych wykorzystano dane w zakresie:

  • natężenia promieniowania słonecznego całkowitego na powierzchnię poziomą,
  • natężenia promieniowania słonecznego bezpośredniego na powierzchnię poziomą,
  • natężenia promieniowania słonecznego rozproszonego na powierzchnię poziomą,
  • natężenia promieniowania słonecznego całkowitego na powierzchnię pionową o orientacjach N, E, S i W.

Jako reprezentatywne wybrano stacje meteorologiczne w Warszawie-Okęciu, Krakowie-Balicach i na Helu. Przedmiotem zainteresowania były „uśrednione doby reprezentujące poszczególne miesiące letnie” (od kwietnia do września). Miesięczną dobę reprezentatywną w zakresie promieniowania słonecznego uzyskiwano poprzez uśrednianie arytmetyczne wartości natężeń promieniowania dla każdej godziny „i” w poszczególnych dniach „j” danego miesiąca zgodnie ze wzorem 1 (rys. 1):

 


gdzie:

 

– uśrednione natężenie promieniowania słonecznego całkowitego o godzinie „i” w miesiącu „M” [W/m2],


Ij,i – natężenie promieniowania słonecznego całkowitego o godzinie „i” w dniu „j” miesiąca „M” [W/m2],

Przykładowe wyniki natężenia promieniowania całkowitego padającego na ścianę zachodnią (orientacja W) dla uśrednionej doby reprezentatywnej w poszczególnych miesiącach letnich dla Warszawy przedstawia rysunek 2.

Pomiary natężenia promieniowania całkowitego dokonywane są za pomocą specjalistycznego urządzenia zwanego piranometrem, natomiast natężenie promieniowania rozproszonego jest mierzone za pomocą takiego samego urządzenia, ale ze specjalną osłoną chroniącą przed promieniowaniem bezpośrednim (tzw. pierścień cienia).Różnica wskazań jest wartością promieniowania bezpośredniego (rys. 3).

Ponieważ „pierścień cienia” przesłania nie tylko czujnik piranometru przed promieniowaniem bezpośrednim, ale również część nieboskłonu, przyjmuje się, że wartości promieniowania rozproszonego uzyskane z takiego pomiaru są nieco zaniżone. Zaskakującym dla autora wynikiem obserwacji powyższych krzywych jest to, że promieniowanie bezpośrednie, które zaczyna padać na ścianę „W” o godzinie 12.00 czasu słonecznego, nie wiąże się z dużym przyrostem natężenia promieniowania całkowitego padającego na tę ścianę.

Może to świadczyć o tym, że promieniowanie rozproszone ma duży udział w promieniowaniu całkowitym padającym na ścianę (co nieco odbiega od stereotypów potwierdzonych przez dostępne modele obliczeniowe zysków ciepła przez przegrody przezroczyste [1, 2, 3, 4]). Potwierdzenie tych wątpliwości uzyskano, analizując przykładowe wyniki rzeczywistych pomiarów natężeń promieniowania słonecznego na powierzchnię poziomą dla kilku wybranych stacji meteorologicznych (rys. 3).

   15.03.2010

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 


Zdradzamy sposób na projektowanie instalacji najwyższej jakości »

projektowanie

 



Z jakiego powodu tworzywa sztuczne zdominowały rynek wod-kan » Jak bez problemowo przeprowadzić iniekcję mikropali, kotew i gwoździ gruntowych »
bezpieczeństwo instalatora pomoc w projektowaniu
czytam więcej » poznaj go dziś »

 


Czy można dobrze odseparować wodę kanalizacyjną od gruntowej »

innowacyjne projektowanie

 



Poznaj bezpieczne systemy do dezynfekcji wody pitnej i basenowej » Jak zabezpieczyć wentylatory dachowe »
czysta woda wentylator dachowy
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Przedłuż certyfikat HVAC bez wychodzenia z firmy »

szkolenia hvac

 



Czy łatwo zainstalować podwieszaną toaletę » Z jakego powodu ta pompa wyprzedza przyszłość »
podwieszana toaleta pompy ciepła
wiem więcej » wiem więcej »

 


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
10/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 10/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Ogrzewanie obiektów przemysłowych
  • - Wentylacja domów jednorodzinnych
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