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

Wykorzystanie materiałów zmiennofazowych do ochrony przed przegrzewaniem budynków energooszczędnych

The use of phase-changing materials to protect against overheating of energy efficient buildings
Jak chronić dom energooszczędny przed przegrzewaniem?
Jak chronić dom energooszczędny przed przegrzewaniem?
Fot. VELUX

Budynki pasywne i prawie zeroenergetyczne staną się niebawem standardem. Wykorzystanie biernych zysków ciepła umożliwia uzyskanie oszczędności przy ogrzewaniu obiektu, ale latem może dochodzić do jego przegrzewania. Materiały zmiennofazowe zmniejszają to ryzyko, akumulując nadmiar ciepła.

Już od dłuższego czasu jesteśmy świadkami intensywnych wysiłków mających na celu przekształcenie budownictwa tradycyjnego w energooszczędne. Wyznacznikiem tych działań jest zdefiniowanie budynku o niemal zerowym zużyciu energii jako modelu, do którego mamy zmierzać na mocy dyrektywy 2010/31/UE i który ma się stać w 2021 r. standardem dla nowo wznoszonych budynków.

Obecnie w Polsce nie istnieje jednolita klasyfikacja budynków w zależności od ich jakości energetycznej [1]. Pojęciem budynku energooszczędnego posługujemy się powszechnie, ale nie zostało one zdefiniowane w żadnym akcie prawnym. W potocznym rozumieniu do tej grupy budynków zalicza się obiekty, w których zastosowano rozwiązania skutkujące niskim zapotrzebowaniem na energię przy jednoczesnym spełnieniu komfortowych warunków higieniczno-sanitarnych.

Przeczytaj koniecznie: Wykorzystanie strategii pasywnych w projektowaniu jednorodzinnych budynków energooszczędnych >>

Jednak nie zostało precyzyjnie określone, o jak niskim zużyciu energii mowa. W literaturze branżowej można się spotkać z różnie sformułowanym wyznacznikiem standardu energooszczędnego, np. zapotrzebowaniem budynku na ciepło poniżej 60 kWh/m2 rok (dla porównania budownictwo tradycyjne zużywa na cele grzewcze 120–180 kWh/m2 rok), lub z ogólnym stwierdzeniem, że budynki energooszczędne to takie, których zapotrzebowanie na ciepło jest niższe, niż to wynika z obowiązujących przepisów.

Wymagania zostały dość jasno sprecyzowane dla budynków pasywnych, ale standard ten nie ma umocowania prawnego (poniżej 120 kWh/m2 rok zużycia energii pierwotnej na wszystkie cele i poniżej 15 kWh/m2 rok energii wynikającej z zapotrzebowania na ogrzewanie). Jest to poziom, do którego można się zbliżyć, stosując jedynie zaawansowane technologie instalacyjne, w tym mechaniczną wentylację z rekuperacją i kolektory słoneczne jako element wspomagający instalację c.w.u.

W odróżnieniu od budynków pasywnych budynki energooszczędne mogą być wyposażane w proste systemy centralnego ogrzewania hydraulicznego oraz wentylację grawitacyjną.

Zarówno w przypadku budynków pasywnych, jak i energooszczędnych preferowane jest obniżanie zapotrzebowania na energię głównie poprzez zastosowanie rozwiązań pasywnych, pozwalających na minimalizację strat ciepła oraz maksymalizację wykorzystania energii pochodzącej z otoczenia [4, 6]. Dlatego już na etapie projektowania niezbędne staje się przestrzeganie szeregu zaleceń.

W zakresie architektonicznym bardzo ważnym czynnikiem jest właściwe usytuowanie budynku na działce, pozwalające na wykorzystanie biernych zysków ciepła od słońca, które mogą pokryć nawet ok. 40% zapotrzebowania na energię. Determinuje to stosowanie dużych przeszkleń na elewacji południowej.

Zamknięta strona północna oraz zwarta konstrukcja obiektu wpływają natomiast na ograniczenie strat ciepła. Należy również uwzględnić ochronę przed przegrzaniem w okresie letnim (wykorzystanie biernych sposobów ograniczenia zysków ciepła, tj. zadaszenia, światłołamacze, żaluzje) z równoczesnym optymalnym wykorzystaniem światła naturalnego.

W przypadku wyrobów budowlanych zaleca się dobór takich materiałów, żeby przegrody zewnętrzne charakteryzowały się wysoką izolacyjnością termiczną – według zaktualizowanego rozporządzenia w sprawie warunków technicznych [22] współczynnik przenikania dla ścian zewnętrznych ma zmierzać do wartości mniejszej niż 0,2 W/m2 K. Sprowadza się to do stosowania materiałów o bardzo niskim współczynniku przewodzenia ciepła (l) oraz używania warstw termoizolacji o dużej grubości.

Stolarka okienna i drzwiowa powinna się również charakteryzować niskimi wartościami współczynnika przenikania ciepła – według wymienionego powyżej rozporządzenia poniżej 0,9 W/m2 K. W zakresie rozwiązań konstrukcyjnych szczególną uwagę przykłada się do dbałości w konstruowaniu detali i połączeń zmierzającej do ograniczenia mostków termicznych oraz zapewnienia szczelności budynku w celu uniknięcia niekontrolowanej infiltracji powietrza.

Zalecenia architektoniczno-konstrukcyjne, których przestrzeganie jest koniecznością warunkującą spełnienie założenia energooszczędności obiektu, napędzają kształtowanie się trendu budowania w systemie szkieletowym z bardzo dużym udziałem lekkiego materiału termoizolacyjnego.

Warto przeczytać: Lokalizacja i orientacja budynku niskoenergetycznego a zapotrzebowanie na energię do ogrzewania i wentylacji >>

Obiekty tego typu mają niewątpliwą zaletę, jaką jest niewielkie przenikanie strumienia ciepła przez przegrody, ale również wady w postaci niskiej masy termicznej. Zastosowanie okien o dużej powierzchni w celu pozyskiwania energii słonecznej i redukcji zapotrzebowania na ogrzewanie zimą skutkuje zmniejszonym zapotrzebowaniem na energię do ogrzewania, ale także zwiększa ryzyko przegrzewania się wnętrza budynku w okresie letnim. Przyczyną jest powstawanie dysproporcji pomiędzy ilością energii docierającej do wnętrza i możliwościami akumulacyjnymi budynku.

Występowanie zbyt wysokiej temperatury wewnątrz pomieszczeń jest szczególnie dotkliwe zarówno ze względu na odczucia ludzi, jak i konieczność stosowania kosztownych i energochłonnych urządzeń klimatyzacyjnych (chłodzenie jest obecnie trzy razy droższe od ogrzewania). W budownictwie energooszczędnym, w którym dąży się do osiągnięcia jak najniższego zapotrzebowania na energię, aspekt pojemności cieplnej nabiera szczególnego znaczenia.

Jednym z biernych sposobów akumulacji energii cieplnej w obiektach budowlanych jest zastosowanie materiałów zmieniających stan skupienia – PCM. W trakcie przemiany fazowej następuje akumulacja bądź oddawanie dużej ilości ciepła, którym towarzyszy niewielka zmiana temperatury danego materiału zmiennofazowego. Wykorzystuje się najczęściej przemianę ciecz–ciało stałe.

Warto przeczytać: Nowe wymagania, jakim powinny odpowiadać budynki >>

Materiały zmiennofazowe, które znalazły zastosowanie w budownictwie, można podzielić na: organiczne (parafiny, kwasy tłuszczowe), nieorganiczne (sole uwodnione) oraz eutektyki, czyli mieszaniny związków z różnych grup. Ze względu na problemy z zachowaniem stabilności chemicznej zastosowanie materiałów nieorganicznych jest mało popularne. Natomiast rozwój technologii mikrokapsułowania materiałów organicznych przyczynił się do ich szerszego stosowania w niskotemperaturowych magazynach ciepła utajonego.

Do głównych parametrów PCM, istotnych przy ich doborze i sposobie wbudowania, należą: zakres temperatury, w którym zachodzi przemiana fazowa, oraz efektywna pojemność cieplna (zależna przede wszystkim od ciepła przemiany fazowej). Istotne są też właściwości związane z przewodnością cieplną i stabilnością materiału podczas powtarzających się cyklicznie przemian.

W przypadku tradycyjnych materiałów budowlanych wartość ciepła właściwego nie przekracza 2 kJ/kg K (tabela 1). Materiały zmiennofazowe charakteryzują się znacznie większą pojemnością cieplną – w danym zakresie temperatury (odpowiadającej przemianie fazowej) może być ona nawet kilkadziesiąt razy większa (rys. 1). Pozwala to zastosować zdecydowanie mniejszą ilość materiału z dodatkiem PCM, który zakumuluje tę samą ilość energii co materiały tradycyjne.

Istnieją różne możliwości integracji PCM z elementami przegród budowlanych. Przykładem mogą być płyty gipsowo-kartonowe czy gips z dodatkiem materiału zmiennofazowego w postaci mikrokapsułek (o średnicach 50–200 mm). Materiały te charakteryzują się stosunkowo niewielką zawartością PCM (np. w przypadku płyt gipsowych maksymalna ilość to 30% udziału wagowego) [18].

Czytaj dalej: Rodzaje i właściwości materiałów zmiennofazowych >>

   30.09.2014

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