A környezeti energiák passzív hasznosítási lehetősége Szikra Csaba tudományos munkatárs BME Építészmérnöki Kar Épületenergetikai és Épületgépészeti

A környezeti energiák passzív hasznosítási lehetősége Szikra Csaba tudományos munkatárs BME Építészmérnöki Kar Épületenergetikai és Épületgépészeti Tanszék [email protected] 2012.

Forráserősség alakulása A szórt és direkt sugárzás alakulása a fűtési időszakban

Éves jellemzők: globál: 1234 kWh/m²,év szórt: 613 kWh/m²,év szórt hányad: 50%

Jellemzők fűtési idényben (ti=20°C, Δtb=8°C): (okt. közép – ápr. közép) globál: 362 kWh/m²,év (Qtot) szórt: 202 kWh/m²,év szórt hányad: 56% (ti=20°C, Δtb=6°C): (okt. közép – ápr. közép) globál: 196 kWh/m²,év (Qtot) szórt: 114 kWh/m²,év szórt hányad: 58%

Forrás: http://eosweb.larc.nasa.gov – 22 éves átlagértékek alapján, keletei félteke 19°hosszúság (longitude), északi félgömb 47°szélesség (latitude) területe (ország közepe) BME Építészmérnöki kar, Épületenergetikai és Épületgépészeti Tanszék ©Szikra Csaba: A környezeti energiák passzív hasznosítási lehetősége

Direkt energiagyűjtő szerkezetek direkt üvegezés

üvegházzal takart homlokzat, direkt nyereséggel

BME Építészmérnöki kar, Épületenergetikai és Épületgépészeti Tanszék ©Szikra Csaba: A környezeti energiák passzív hasznosítási lehetősége

diffúz üvegezés

bevilágító

Direkt szerkezetek energiamérlege Nyereségáramok - veszteségáramok

 Aü  Qsd  A   g    QTOT A 

g

QTRL  A U  H

  Aü   Qm  A   g     QTOT  U  H    A   Aü   g  g    A

Qsd  A  g   QTOT BME Építészmérnöki kar, Épületenergetikai és Épületgépészeti Tanszék ©Szikra Csaba: A környezeti energiák passzív hasznosítási lehetősége

U

Direkt szerkezetek energiamérlege Normál, kettős üvegezésű 3mm-es síküveg (U=1.6, g=0.78) 400 72000

K, NY 200 72000

É 100 72000

0.78

0.78

0.78

1.6

1.6

1.6

1

1

1

2.1

2.1

2.1

0.8

0.8

0.8

124.8

62.4

115.2

115.2

D Qtot Sugárzás hozama fűtési idényben (kWh/m2,a) H Fűtési hőfokhíd, ti=20°C (h∙K) Kettős, 3mm‐es üvegezett szerkezet teljes g sugárzás átbocsátó képessége(‐) A szerkezet névleges mérete névleges méretére U vonatkozó hőátbocsátási tényező (W/m2K) A A szerkezet névleges mérete (m2) A veszteség‐ és nyereségáramokat kifejező U/g tényező hányadosa Aü/A Traszparens részarány: Atr/Anévl (%)

Qsd Q TRL

g

Az ablakon keresztül érkező hőnyereség fűtési idényben(kWh/m2,a) A névleges felületre vonatkozó hőveszteség fűtési idényben (kWh)

Qm Energiamérleg (kWh)

W/m2K

A ∙g∙(Atr/A)∙Qtot 249.6 A*U*H/1000

115.2

Qsd‐QTRL

134 9.6 ‐53

U


Direkt szerkezetek energiamérlege „High-tech” üvegezés, 3x, (U=0.83, g=0.6) 400 72000

K, NY 200 72000

É 100 72000

0.6

0.6

0.6

0.83

0.83

0.83

1

1

1

1.4

1.4

1.4

0.75

0.75

0.75

A ∙g∙(Atr/A)∙Qtot

180

90

45

A*U*H/1000

59.76

59.76

59.76

Qsd‐QTRL

120 30

‐15

D Qtot Sugárzás hozama fűtési idényben (kWh/m2,a) H Fűtési hőfokhíd, ti=20°C (h∙K) Kettős, 3mm‐es üvegezett szerkezet teljes g sugárzás átbocsátó képessége(‐) A szerkezet névleges mérete névleges méretére U vonatkozó hőátbocsátási tényező (W/m2K) A A szerkezet névleges mérete (m2) A veszteség‐ és nyereségáramokat kifejező U/g tényező hányadosa Aü/A Traszparens részarány: Atr/Anévl (%)

Qsd Q TRL

g

Az ablakon keresztül érkező hőnyereség fűtési idényben(kWh/m2,a) A névleges felületre vonatkozó hőveszteség fűtési idényben (kWh)

Qm Energiamérleg (kWh)

W/m2K

U


Direkt sugárzás hatása a helyiségben

Qsd    AÜ  g  QTOT

– nehéz, ha m ≥ 400 kg/m2; ε=0,75 – könnyű, ha m < 400 kg/m2; ε=0,50 BME Építészmérnöki kar, Épületenergetikai és Épületgépészeti Tanszék ©Szikra Csaba: A környezeti energiák passzív hasznosítási lehetősége

Direkt energiagyűjtő szerkezetek Épülettömeg stratégiák


Indirekt energiagyűjtő szerkezetek tömegfal

üvegházzal takart homlokzat


Trombe féle tömegfal

Barra - Constantini

Tömegfal energiamérlege Nyereségáramok - veszteségáramok

QTRL

Rki

1  A U  H  A  H Rki  Rbe

Rbe

Qsid

 Aü  Rki      Qtot  A  g  a     A  Rki  Rbe 

Qsid

  Aü  Rki        Qtot  A   g  a     A  Rki  Rbe   

Aü  Rki      g   g  a     A  Rki  Rbe 

Qsid  A  g   Qtot BME Építészmérnöki kar, Épületenergetikai és Épületgépészeti Tanszék ©Szikra Csaba: A környezeti energiák passzív hasznosítási lehetősége

Tömegfal energiamérlege

Eredeti kőburkolattal takart homlokzat

Induló értékek

Példa – egyrétegű üvegezés a kőfal előtt (induló adatok) betű‐jel ti H aN Qtot

i

e Ufal Rbe qtr‐fal

belső hőmérséklet (°C): Fűtési hőfokhíd (h°C): Tömegfal abszorpciója (‐) 2

Sugárzás hozama fűtési szezonban (kWh/m )

Belső oldali hőátadás Tégla Vasbeton Kőburkolat Külső oldali hőátadás 2

Falazat hőátbocsátási tényezője (W/m K) Ellenállás a külső falsíktól befelé 2

α λ b R hőát‐ hő‐ vastag‐ ellen‐ bocsátás vezetés ság állás W/m2K W/mK cm m2K/W 8 0,125 0,78 12,0 0,154 1,55 8,0 0,052 0,93 8,0 0,086 24 0,042 2,183

(alfai+tégla+vasbeton+kőburkolat), (m K/W) 2 A kőfal vesztesége fűtési idényben (kWh/m ): Ufal*H/1000


20 72000 0,8 400

0,416 157,15

Tömegfal energiamérlege

üvegezés

Légréteg, árnyékoló

Példa – egyrétegű üvegezés a kőfal előtt (eredmények)

Rle Rá

Levegőréteg egyenértékű ellenállása árnyékoló nélkül A példában nincs árnyékoló az üveg és fal síkja között

Uü

Az ablak katalógus szerinti hőátbocsátása (W/m K)

5,000

gü

Üvegezés teljes sugárzás átbocsátó képessége (csak üveg)

0,870

Aü/An Üvegezett részarány: Aüveg/Anévleges (%) Rü' Az üvegezés ellenállása: Rü'= 1/Uat (W/m2K)

Veszt eség

R arány

Rü

Eredmények

A qsg g' N' qhm

2

Ablak ellenállása a belső oldali hőátadás nélkül Rü=Rü'‐1/8 (m2K/W)

Rki Ellenállás a külső falsíktól kifelé: Rki=Rle+Rá+Rü (m2K/W) Rki/Rbe A kifelé és befelé mutató ellenállások aránya: Rki/Rbe (‐) U qtr

A teljes rendszer hőátbocsátása U=1/(Rbe+Rki) Transzmissziós veszteség: (1*U*H/1000 (kWh/m2))

Fal felületen elnyelt hő: A= Qtot*gü*aN*Aü/An (kWh/m2) Az ellenállások arányában a helyiségbe érkező szoláris hőnyereség: qsg=A*Rki/(Rki+Rbe) (kWh/m2) A sugárzás éves hozamára vetített hőnyereség: qsg/Qtot (kWh/m2) A tömegfal naptényezőhöz hasonló hányadosa: N'=g'/0,87 (‐) A fal hőmérlege fűtési szezonban: qhm=qsg‐qtr (kWh/m2) A sugárzás éves hozamára vetített hőmérleg: qhm/Qtot (kWh/m2)


0,200 0,000

0,900 0,200 0,075

0,275 0,660 1,446 104,12

250,6 99,65 0,25 0,29 ‐4,48 ‐0,011

Direkt és indirekt energiagyűjtő szerkezetek energiahatékonyságának összevetése

Aü   g   g       0,6  A

Aü  Rki       0,3 g   g  a     A  Rki  Rbe 


Direkt és indirekt energiagyűjtő szerkezetek 1. A direkt energiagyűjtő szerkezet hatékonyabb, mint az indirekt 2. Az üvegezett szerkezetek teljes sugárzásátbocsátó képességének mintájára definiálható az energiagyűjtő szerkezetek „teles energiaátbocsátó képessége” 3. Az energiagyűjtő szerkezetek hatékonyságát csökkenti a hőtároló‐képességének növelése 4. Az energiagyűjtő szerkezetek hatékonyságát csökkenti a tömegfal „U” értékének csökkenése 5. Az előbb bemutatott elvekből megállapítható a direkt és az indirekt energiagyűjtő szerkezetek optimális aránya BME Építészmérnöki kar, Épületenergetikai és Épületgépészeti Tanszék ©Szikra Csaba: A környezeti energiák passzív hasznosítási lehetősége

Köszönöm a figyelmet

Szikra Csaba tudományos munkatárs BME Építészmérnöki Kar Épületenergetikai és Épületgépészeti Tanszék [email protected] 2012.

A környezeti energiák passzív hasznosítási lehetősége Szikra Csaba tudományos munkatárs BME Építészmérnöki Kar Épületenergetikai és Épületgépészeti

Recommend Documents