We współczesnej architekturze bardzo często spotykamy się z budynkami o wysokim udziale powierzchni przezroczystych w ich zewnętrznej obudowie. W szczególności dotyczy to obiektów użyteczności publicznej, biurowców, ale także coraz częściej budynków jednorodzinnych. Jest to związane przede wszystkim z dużą estetyką takiego rozwiązania. Należy pamiętać, że rosnące wymagania w zakresie efektywności energetycznej budynków narzucają konieczność stosowania rozwiązań energooszczędnych. Z kolei w pogoni za optymalizacją energetyczną nie można zapominać o zachowaniu komfortu termicznego wewnątrz obiektów. Jest to szczególnie trudne w przypadku elewacji przeszklonych. Z dużymi powierzchniami tego typu wiążą się bowiem intensywnie przebiegające procesy wymiany ciepła.
Jednym z najprostszych sposobów rozwiązania tego problemu jest zastosowanie wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła i klimatyzacji. Wadą takiego podejścia jest jednak niepożądane zwiększenie zużycia energii elektrycznej zasilającej systemy HVAC oraz konieczność uwzględnienia rozwiązań instalacyjnych w projekcie architektonicznym. Estetyka obiektu budowlanego i efektywne wykorzystanie przestrzeni skłaniają do redukowania kubatury zajmowanej przez pomieszczenia techniczne i infrastrukturę wyposażenia technicznego, dlatego projektanci skłaniają się coraz częściej ku tzw. zdecentralizowanym systemom wentylacji wykorzystującym fasadę budynku.
Optymalnym rozwiązaniem byłyby fasady współpracujące z systemami ogrzewania i wentylacji w budynku, tworzące układ zapewniający pożądany mikroklimat w pomieszczeniach przy możliwie najniższym zużyciu energii. Dlatego w ostatnich latach w budynkach wysokich o dużych przeszkleniach coraz chętniej stosuje się tzw. fasady podwójne. W rozwiązaniu takim udaje się „pogodzić” trzy istotne aspekty: architektoniczny, użytkowy i energetyczny [1, 2, 3, 4, 5].
Istota podwójnej fasady polega na zestawieniu dwóch szklanych przegród tworzących wolną przestrzeń buforową o szerokości od 10 cm do 2 m. Od strony pomieszczenia stosuje się najczęściej zestawy szybowe o podwójnym oszkleniu, natomiast fasada wykonywana jest ze wzmocnionego pojedynczego szkła. Konstrukcję taką często dodatkowo wyposaża się w systemy regulujące dopływ promieniowania słonecznego do pomieszczeń (rolety, żaluzje) [1, 2, 3, 4, 5]. Na rys. 1 przedstawiono przykładową fasadę podwójną.
 |
| Rys. 1. Przykładowa fasada podwójna |
Opisane powyżej rozwiązanie może zostać zmodyfikowane poprzez wprowadzenie przepływu powietrza przez przestrzeń buforową. Przepływ powietrza może być związany z wentylacją naturalną lub mechaniczną. Dążąc do poprawy efektywności energetycznej podwójnej fasady, zaproponowano modyfikację sposobu przepływu powietrza w przestrzeni buforowej, przekształcając ją w wymiennik ciepła. Rozwiązanie takie nawiązuje do konstrukcji np. krzyżowego wymiennika ciepła stosowanego w systemach wentylacyjnych. Strumień powietrza wywiewanego z budynku, przepływając przez wymiennik, przekazuje energię cieplną strumieniowi powietrza nawiewanego, dzięki czemu do budynku wprowadzone zostaje powietrze o temperaturze wyższej od temperatury powietrza zewnętrznego. Wymiennik krzyżowy tworzą równolegle ułożone kanały, którymi strumienie powietrza zimnego i ciepłego przepływają obok siebie, nie mieszając się [1, 2, 3, 4, 5]. Powyższa zasada działania została zobrazowana na rys. 2.
 |
| Rys. 2. Schemat krzyżowego wymiennika ciepła |
Podobny efekt uzyskano, wprowadzając do konstrukcji podwójnej fasady trzecią przegrodę przezroczystą. Przestrzeń buforowa zostaje dzięki temu rozdzielona na dwie niezależne części, którymi może przepływać powietrze wentylacyjne i zachodzi tym samym możliwość rozdzielenia przepływającego strumienia powietrza na strumień nawiewany i wywiewany z pomieszczenia. W rozwiązaniu tym wytworzony zostaje układ podobny do płytowego wymiennika ciepła stosowanego w wentylacji mechanicznej – schemat działania takiego rozwiązania przedstawia rys. 3. Taka modyfikacja powinna pozwolić na rozszerzenie możliwości w zakresie regulacji przepływu energii do i z budynku. W okresie grzewczym rozwiązanie to powinno zmniejszać straty ciepła przez przenikanie i wentylację, dodatkowo wprowadzając zyski ciepła od nasłonecznienia do ogólnego bilansu energetycznego budynku. W okresie letnim fasada powinna efektywnie chronić pomieszczenia przed zyskami ciepła od nasłonecznienia, równocześnie umożliwiając oświetlenie pomieszczeń światłem naturalnym, oraz zapewnić, jeśli jest to możliwe, chłodzenie pomieszczeń powietrzem zewnętrznym [1, 2, 3, 4, 5].
 |
| Rys. 3. Schemat przepływu powietrza przez szklaną fasadę tworzącą przeciwprądowy wymiennik ciepła |
Autorzy podjęli w artykule próbę określenia aspektu energetycznego szklanej fasady tworzącej przeciwprądowy wymiennik ciepła na przykładzie budynku biurowego.
Czytaj też: Analiza kosztów budowy kanalizacji deszczowej metodą wykopową i bezwykopową >>
---
Literatura
- Bugaj Andrzej, Podwójna fasada – efektywny element systemu wentylacji budynku, „Rynek Instalacyjny” 11/2013, rynekinstalacyjny.pl.
- Bugaj Andrzej, Praktyczne zastosowanie podwójnej fasady w systemie wentylacji budynku, „Rynek Instalacyjny” 12/2013, rynekinstalacyjny.pl.
- Charkowska Anna, Wentylacja fasadowa, „Rynek Instalacyjny” 1-2/2013, rynekinstalacyjny.pl.
- Fasady ze skórą podwójną: wybór odpowiedniego zestawienia szkła dla optymalizacji płynących z ich zastosowania korzyści, https://www.swiat-szkła.pl (dostęp: 15.08.2019).
- Elewacje dwupowłokowe: zaawansowane okrycia budynków. Charakterystyka i wyzwania, https://www.swiat-szkla.pl (dostęp: 15.08.2019).
- 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.).
- https://www.esru.strath.ac.uk/programs (dostęp: 5.09.2019).
- https://openstudio.net (dostęp: 5.09.2019).
- https://windows.lbl.gov/software/window (dostęp: 5.09.2019).
W artykule:
• Opis procedury badawczej
|
streszczenieAutorzy podjęli w artykule próbę określenia aspektu energetycznego szklanej fasady tworzącej przeciwprądowy wymiennik ciepła, na przykładzie ośmiokondygnacyjnego budynku biurowego. Fasada ta jest zorientowana w kierunku zachodnim. Model obliczeniowy analizowanego budynku zbudowano jako układ pięciu stref cieplnych: dwie klatki schodowe, komunikacja pozioma, toalety oraz strefy pomieszczeń biurowych. Do szczegółowej analizy przyjęto strefę pomieszczeń biurowych zlokalizowaną na 4. kondygnacji, złożoną z pięciu pomieszczeń biurowych o wymiarach 4,0×5,0×3,3 m. Jako metodę badawczą przyjęto badania numeryczne z wykorzystaniem programów ESP-r oraz Window. Analizy przeprowadzono dla rzeczywistych danych klimatycznych – stacja meteorologiczna Katowice. Obejmowały one określenie zużycia energii na grzanie i chłodzenie, czasu pracy rozpatrywanych systemów instalacyjnych oraz temperatury powietrza w fasadzie – w strefie zewnętrznej oraz wewnętrznej. Rozpatrywano trzy warianty analiz: W0 – bez obiegu powietrza, W1 – z obiegiem powietrza oraz W2 – z odwróconym obiegiem powietrza w lipcu. W artykule zaprezentowano wyniki dla stycznia i lipca jako miesięcy reprezentatywnych z punktu widzenia celu badań. abstractIn the article, the authors made an attempt to determine the energy aspect of the glass facade forming a countercurrent heat exchanger on the example of an 8-storey office building. The façade has been oriented westwards. The building was modeled as a layout of five zones: 2 staircases, horizontal communication, toilets and office rooms. The above system on 4 floors – 5 office rooms with dimensions of 4.0×5.0×3.3 m was adopted for detailed analysis. Numerical tests using ESP-r and Windows 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 working time of the installation systems under consideration and the air temperature in the facade – external and internal zones. Three analysis variants were considered: W0 – without air circulation, W1 – with air circulation and W2 – with reverse air circulation in July. 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, przestrzeń buforowa, przeciwprądowy wymiennik ciepła, zużycie energii na grzanie i chłodzenie, szklana fasada, przepływ powietrza]
Dostęp do treści elektronicznych portalu rynekinstalacyjny.pl dla prenumeratorów miesięcznika "Rynek Instalacyjny", którzy mają opłaconą roczną prenumeratę papierową.
Dostęp do treści elektronicznych portalu rynekinstalacyjny.pl dla prenumeratorów miesięcznika "Rynek Instalacyjny", którzy mają opłaconą 2-letnią prenumeratę papierową.
Prenumerata + dostęp do treści portalu ► ZAMÓW
Prenumerata + dostęp do treści portalu ► ZAMÓW
dla studentów: prenumerata + dostęp do treści portalu
prenumerata dla studentów : dostęp elektroniczny
30-dniowy dostęp do wszystkich płatnych treści portalu
Roczny dostęp do wszystkich płatnych treści portalu
Dostęp dwuletni do wszystkich treści publikowanych w portalu
