Efekty energetyczne stosowania półprzezroczystych fasad zintegrowanych z ogniwami fotowoltaicznymi

Energy effects of using translucent facades integrated with photovoltaic cells
Czas pracy systemu instalacyjnego w analizowanym pomieszczeniu
Czas pracy systemu instalacyjnego w analizowanym pomieszczeniu
rys. Autorzy

Wyniki symulacji zastosowania szklanej fasady z obiegiem powietrza zintegrowanej z instalacją fotowoltaiczną wskazują na możliwość zmniejszania zużycia energii w budynku biurowym zarówno na potrzeby chłodzenia latem, jak i ogrzewania zimną.

Jednym z trendów nowoczesnego budownictwa są duże przeszklone fasady. Są one przedmiotem zainteresowania przede wszystkim architektów, którzy dzięki szerokiej gamie rozwiązań techniczno-technologicznych mogą tworzyć obiekty o nietypowych kształtach oraz wykończeniu. Rozwiązania takie robią szczególne wrażenie w wypadku wieżowców. Duże powierzchnie przeszklonych fasad są źródłem naturalnego oświetlenia, ale także zysków ciepła, które w zimie mogą rekompensować w pewnym stopniu jego straty, natomiast w lecie oddziaływać w sposób niekorzystny, powodując przegrzewanie pomieszczeń. Mogą zatem stanowić element zwiększający koszty eksploatacyjne związane z chłodzeniem pomieszczeń.

Interesującym pomysłem na ograniczenie wad przeszklonych fasad może być ich integracja z ogniwami fotowoltaicznymi. Rozwiązanie takie może istotnie wpływać na parametry środowiska wewnętrznego i komfort użytkowników związany z możliwością regulacji temperatury powietrza w pomieszczeniach czy oświetlenia światłem naturalnym. Ogniwa fotowoltaiczne (PV) są przede wszystkim źródłem „czystej” i odnawialnej energii elektrycznej, która może być zastosowana do zasilania obiektu budowlanego, co pozwala na ograniczenie konsumpcji energii pochodzącej ze źródeł konwencjonalnych [1, 2, 3].

Połączenie ogniw z obiektem budowlanym to przykład rozwiązania nawiązującego do zasady zrównoważonego rozwoju czy budownictwa ekologicznego. Podstawowym elementem technologii BIPV (building integrated photovoltaics) jest moduł fotowoltaiczny, który w celu uzyskania odpowiedniej ilości energii jest łączony w większe struktury – panele, a te w instalacje PV. Wyprodukowana energia jest dostarczana do instalacji w budynku lub do sieci energetycznej poprzez falowniki (zmiana prądu stałego w zmienny) lub może zostać zmagazynowana w akumulatorach.

Najczęściej stosowane moduły PV to rozwiązania oparte na technologiach krzemowych: monokrystaliczne (m-SI) oraz polikrystaliczne (p-SI). Na rynku dostępne są również moduły szkło-szkło oraz laminaty szkło-folia. Najbardziej rozpowszechnione są ogniwa w kolorze ciemnoniebieskim i czarnym, rzadziej zielonym, czerwonym czy złotym. Ta druga grupa ogniw jest droższa i charakteryzuje się niższymi sprawnościami. Występują także rozwiązania w technologiach cienkowarstwowych, w postaci krzemu amorficznego (a-SI, kolor brunatny) lub mieszaniny miedzi, indu, galu i selenu (CIGS, kolor czarny; CdTe, CIS, c-SI). Pomimo niższych sprawności mają one bardziej jednorodną budowę i wykazują mniejszą wrażliwość na wysoką temperaturę niż materiały krystaliczne. Szklane moduły cienkowarstwowe są częściowo przezroczyste (30–50%), gdyż ze wzrostem transparentności maleje sprawność modułu i określane są terminem semitransparentne. Niedawno udało się wyprodukować przezroczysty panel fotowoltaiczny, który pochłania energię i zapewnia oświetlenie światłem naturalnym [1, 2, 3].

Moduły fotowoltaiczne mogą być zastosowane w budynku w miejscu przeszkleń jako zewnętrzne systemy ochrony przeciwsłonecznej, w postaci zadaszeń nad otworami okiennymi i drzwiowymi, żaluzji poziomych czy pionowych. Ponadto do ich montażu można wykorzystać balustrady czy fragmenty elewacji pomiędzy oknami. Moduły PV mogą być rozmieszczone w sposób regularny, można z nich także tworzyć różne wzory. Coraz częściej znajdują zastosowanie jako element fasad wentylowanych. Konstrukcja taka pozwala na sterowanie przepływem powietrza bezpośrednio za modułami fotowoltaicznymi. Daje to możliwość kontrolowania ich temperatury i utrzymywania wysokiej wydajności [1, 2, 3].

W niniejszym artykule autorzy podjęli próbę określenia aspektu energetycznego szklanej fasady zintegrowanej z ogniwami fotowoltaicznymi na przykładzie budynku biurowego. Uzyskane wyniki badań symulacyjnych odnoszą się do dwóch wariantów eksploatacji – z przepływem powietrza w przestrzeni podwójnej fasady i bez niego.

Czytaj też: Budowa i działanie powietrznego kolektora słonecznego w warunkach klimatycznych Polski >>

Opis procedury badawczej

Założenia analiz

Metodą badawczą przyjętą w pracy są badania numeryczne z wykorzystaniem programu ESP-r [4]. Obliczenia prowadzone były z 60-minutowym krokiem czasowym na bazie rzeczywistych danych klimatycznych (Katowice, uśrednionych dla lat 2003–2017). Baza klimatyczna [5] została zaimplementowana do programu ESP-r. Parametry optyczne przeszkleń wykorzystanych do budowy podwójnej fasady zostały wyznaczone w programie Window [6]. Analizy obejmowały określenie zużycia energii na grzanie i chłodzenie pomieszczenia, czasu pracy instalacji chłodzenia i ogrzewania, mocy generowanej przez ogniwa fotowoltaiczne oraz temperatury powietrza w fasadzie. Parametry cieplne i wymagania wentylacyjne przyjęto zgodnie z charakterem obiektu [7]:

  • temperatura powietrza pomieszczeń biurowych i komunikacja pozioma odpowiednio zima/lato: tZ = 20°C, tL = 26°C;
  • temperatura powietrza klatki schodowej: 12°C;
  • ilość powietrza w pomieszczeniach V. = 20 m3/osobę;
  • liczba osób n = 10.

Przedmiot analiz

Przedmiotem pracy jest fasada przezroczysta w budynku biurowym 8-kondygnacyjnym. Obiekt zamodelowano jako układ pięciu stref: dwie klatki schodowe, komunikacja pozioma, toalety oraz strefy pomieszczeń biurowych. Do szczegółowej analizy przyjęto powyższy układ stref na czwartej kondygnacji. W tabeli 1 ze­stawiono współczynniki przenikania ciepła przegród nieprzezroczystych.

---

Literatura

  1. Jastrzębska Grażyna, Ogniwa słoneczne. Budowa, technologia i zastosowanie, WKŁ, Warszawa 2014.
  2. Muszyńska-Łanowy Magdalena, Szklane fasady fotowoltaiczne – energooszczędność i komfort, Cz. 1, „Świat Szkła” 11/2010.
  3. Muszyńska-Łanowy Magdalena, Szklane fasady fotowoltaiczne – energooszczędność i komfort, Cz. 2, „Świat Szkła” 1/2011.
  4. https://www.esru.strath.ac.uk/programs (dostęp: 5.09.2019).
  5. https://openstudio.net (dostęp: 5.09.2019).
  6. https://windows.lbl.gov/software/window (dostęp: 5.09.2019).
  7. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU nr 75/2002, poz. 690, z późn.zm.).

W artykule:

• Opis procedury badawczej
• Wyniki badań i ich analiza

streszczenie

Autorzy podjęli w artykule próbę określenia aspektu energetycznego szklanej fasady zintegrowanej z ogniwami fotowoltaicznymi na przykładzie budynku biurowego 8-kondygnacyjnego. Fasada została zorientowana w kierunku zachodnim. Jako metodę badawczą przyjęto badania numeryczne z wykorzystaniem programów ESP-r oraz Window. Analizy przeprowadzono dla rzeczywistych danych klimatycznych – stacja meteorologiczna Katowice. Rozważania obejmowały określenie zużycia energii na grzanie i chłodzenie, czasu pracy rozpatrywanych systemów instalacyjnych, mocy uzyskiwanej przez ogniwa fotowoltaiczne oraz temperatury powietrza w fasadzie. Rozpatrywano dwa warianty analiz: W0 – bez obiegu powietrza oraz W1 – z obiegiem powietrza. W artykule zaprezentowano wyniki uzyskane dla stycznia i lipca jako miesięcy reprezentatywnych z punktu widzenia celu badań.



abstract

In the article, the authors made an attempt to determine the energy aspect of the glass facade integrated with photovoltaic cells on the example of an 8-storey office building. The façade has been oriented westwards. Numerical tests using the ESP-r and Window programs were adopted as the research method. Analyzes were carried out for real climate data – meteorological station in Katowice. The considerations included determining the energy consumption for heating and cooling, the operating time of the installation systems under consideration, the power obtained by photovoltaic cells and the air temperature in the facade. Two variants of analysis were considered: W0 – without air circulation, W1 – with air circulation. The article presents the results for the months of January and July as representative from the point of view of the research objective.

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[podwójna fasada wentylowana, ogniwa fotowoltaiczne, przestrzeń buforowa, zużycie energii na grzanie i chłodzenie, fotowoltaika, efektywność energetyczna]

Ten artykuł jest PŁATNY. Aby go przeczytać, wykup dostęp.
DOSTĘP ABONAMENTOWY
DOSTĘP SMS
Dostęp za pomocą SMS czasowo zawieszony







Reklamacje usługi prosimy zgłaszać przez formularz reklamacyjny
Masz już abonament - zaloguj się:
:
:
zapomniałem hasła
Nie posiadasz konta - kliknij i załóż »
Nie masz abonamentu - wykup dostęp:
Abonament umożliwia zalogowanym użytkownikom dostęp do wszystkich płatnych treści na naszym portalu.
Dostępne opcje abonamentowe:
Bezpłatny dostęp przy opłaconej prenumeracie (365 dni) - 0,00 zł
Dostęp do treści portalu rynekinstalacyjny.pl przy opłaconej prenumeracie
Bezpłatny dostęp przy opłaconej prenumeracie (730 dni) - 0,00 zł
Dostęp do treści portalu rynekinstalacyjny.pl przy opłaconej prenumeracie
Roczna E- prenumerata PDF - 150,00 zł
wysyłka meilowa miesięczników w pdf+ dostęp online ► ZAMÓW
Dwuletnia E-prenumerata PDF - 275,00 zł
wysyłka meilowa miesięczników w pdf+ dostęp online ► ZAMÓW
Roczna studencka E-prenumerata PDF - 90,00 zł
wysyłka meilowa miesięczników w pdf+ dostęp online ► ZAMÓW
Roczna prenumerata papierowa (10 numerów) + roczny dostęp do portalu - 150,00 zł
wydanie papierowe + dostęp online ► ZAMÓW
Dwuletnia prenumerata papierowa (20 numerów) + dwuletni dostęp do portalu - 275,00 zł
wydanie papierowe + dostęp online► ZAMÓW
Roczna studencka prenumerata papierowa (10 numerów) + roczny dostęp do portalu o portalu - 90,00 zł
wydanie papierowe + dostęp online► ZAMÓW
Prenumerata papierowa + PDF (365) - 188,00 zł
wydanie papierowe + wysyłka meilowa miesięczników w pdf+ dostęp online ► ZAMÓW
Prenumerata papierowa + PDF (730) - 344,00 zł
wydanie papierowe + wysyłka meilowa miesięczników w pdf+ dostęp online ► ZAMÓW
Roczny dostęp on-line (365 dni) - 98,00 zł
Dostęp do wszystkich płatnych treści portalu
Dwuletni dostęp on-line (730 dni) - 180,00 zł
Dostęp do wszystkich płatnych treści portalu
Roczny dostęp on-line dla studentów (365 dni) - 63,00 zł
Dostęp do wszystkich płatnych treści portalu
Dostęp on-line (30 dni) - 18,00 zł
30-dniowy dostęp do wszystkich płatnych treści portalu
Bezpłatny dostęp dla autorów Rynku Instalacyjnego (730 dni) - 0,00 zł
Bezpłatny dostęp dla autorów Rynku Instalacyjnego (730 dni)
Regulamin korzystania z portalu RynekInstalacyjny.pl - zobacz regulamin
Uwagi prosimy zgłaszać na adres:
   12.11.2020

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 


Jak uzyskać do 5000 zł za polecenie instalacji na gaz »

ogrzewanie na gaz


 

Który grzejnik wybrać? Aluminiowy czy stalowy »

grzejniki aluminiowe czy stalowe


 


Zaprojektuj niezawodne instalacje w budynku »

Czy wiesz, jakich błędów unikać przy instalacji? »

zawory antyskażeniowe
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


 Jak zapewnić skuteczny monitoring parametrów środowiskowych w pomieszczeniach medycznych »

izolacje w instalacji


 


Czy bezdotykowy design stanie się standardem? »

Jak zminimalizować stratę energii w układach wentylacyjnych »
armatura bezdotykowa
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Skróć czas montażu i uruchomienia układu mieszającego nawet o 50% »

uklad mieszający projektowanie



Jak zadbać o higienę w miejscach publicznych »

Na której platformie znajdziesz niezbędne narzędzia dla instalatora »
 
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Co zrobić kiedy nie możesz pozbyć się wody z wycieku »

wyciek z rury


 


Jaki wybrać płyn do instalcji w przemyśle spożywczym »

Od czego zacząć, gdy chcesz zabezpieczyć hale przemysłowe przed pożarem »
panele fotowoltaiczne ochrona przed pożarem
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Jak zabezpieczyć dylatację przed pożarem »

dyletacja

 



Do 77% oszczędności na zużyciu energii »

Z poradnika hydraulika - gdzie kupisz sprawdzony sprzęt »

cichy oszczedny klimatyzator hydraulik
jestem na bieżąco » korzystam z wiedzy »

 


Jakich elemntów potrzebujesz do projektu fotowoltaicznego »

alternatywne zrodla energii


 


Które pompy ściekowe mogą być stosowane na dużej głębokości » Upały dają się we znaki! Co lepsze? Centrala wentylacyjna czy rooftop? »
kanalizacja wentylatory
wiem więcej » poznaj dziś »

 


Czy pompa ciepła się opłaca »

alternatywne zrodla energii


 


Poznaj metody na oszczędność wody »

W czym tkwi sedno w projektowaniu instalacji grzewczej »
produkcja studni wodomierzowych
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Co osuszy powierznię do 80 m² »

osuszanie pomieszczeń


 

 


Ekspert Budowlany - zlecenia

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
10/2021

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 10/2021
W miesięczniku m.in.:
  • - Zmiany klimatyczne a ogrzewanie
  • - Rekomendacje dla central basenowych
Zobacz szczegóły

Bezpłatny newsletter

Mamy dla Ciebie prezent 


Wystarczy,

że zapiszesz się na newsletter,
a otrzymasz link do

e-book

" Kotły na biomasę i biopaliwa "

Zapisuję się »

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