Научная статья на тему 'ТЕПЛОВИЙ РЕЖИМ БУДІВЛІ З ПАСИВНОЮ СИСТЕМОЮ ОПАЛЕННЯ'

ТЕПЛОВИЙ РЕЖИМ БУДІВЛІ З ПАСИВНОЮ СИСТЕМОЮ ОПАЛЕННЯ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
53
33
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
стіна Тромбе / енергопотреба / опалення / охолодження / огороджувальні конструкції будівлі / Trombe wall / energy need / heating / cooling / enclosure structures / стена Тромбе / энергопотребность / отопление / охлаждение / ограждающие конструкции здания

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — О.В. Андронова, В.В. Курак, К.І. Сокол

Одним з найбільших споживачів енергії для багатьох країн світу є житлово-комунальний сектор, тому енергозбереження та використання відновлюваних джерел енергії в даному секторі дозволяють досягти суттєвої економії енергоресурсів в масштабах країни. Реалізація потенціалу енергозбереження ускладнюється великим різноманіттям існуючого житлового фонду, що вимагає індивідуального підходу при вирішенні задач енергозбереження та енергозабезпечення будівель. Корисним для України є досвід Швеції, Фінляндіі, Германії, США у використанні пасивних систем сонячного опалення, які при правильному проектуванні мають ккд до 60% і покривають понад 50% навантаження опалення. Недостатня кількість публікацій щодо ефективності та впровадження таких систем для кліматичних умов України викликала необхідність проведення моделювання теплового режиму будівлі з пасивною системою сонячного опалення для виявлення можливостей покриття енергопотреб. В програмному середовищі MatLab/Simulink створена модель будівлі, яка дозволяє визначити зміни температури огороджувальних конструкцій та внутрішнього повітря при змінних параметрах оточуючого середовища, а саме сонячній радіації, температур зовнішнього повітря та ґрунту. Надходження сонячної радіації на зовнішні огороджувальні конструкції будівлі обчислено для кожної години доби протягом року для кліматичних умов м. Херсона. На основі результатів моделювання визначено амплітуди коливань температури внутрішнього повітря, затримки у надходженні тепла у будівлю, енергопотреби та тривалість періодів опалення й охолодження. Проведено порівняння теплових режимів трьох варіантів одноквартирної будівлі: без пасивної системи сонячного опалення, зі стіною Тромбе та зі стіною Тромбе й ролетами для затінення. Визначено, що застосування стіни Тромбе призводить до зменшення на 76,9% енергопотреби на опалення, однак сприяє значному перегріву приміщення у теплий період року, а, отже, і підвищенню енергопотреби на охолодження в 3,4 рази. Показано, що скоротити енергопотреби як на опалення, так і на охолодження дозволяє впровадження стіни Тромбе із затіненням в літній період ролетами.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THERMAL MODE OF BUILDING WITH A PASSIVE HEATING SYSTEM

One of the largest energy consumers for many countries over the world is the housing and communal sector, so energy saving and the use of renewable energy in this sector make it possible to achieve significant energy savings. The realization of the energy saving potential is complicated by the great diversity of the existing housing stock, which requires an individual approach in solving the problems of energy saving and energy supply of buildings. The experience of Sweden, Finland, Germany and the USA in the use of passive solar heating systems is useful for Ukraine. These systems, when properly designed, have an efficiency of up to 60% and cover more than 50% of the heating load. However, the insufficient number of publications on the efficiency and implementation of passive solar heating systems for the climatic conditions of Ukraine caused the need to simulate the thermal mode of the building with such system to determine the possibility of energy needs covering. A building model has been created using the MatLab/Simulink software. This model allows determining temperatures of enclosure structures and indoor air in connection with variable environmental parameters, such as solar radiation, ambient air and soil temperatures. The solar irradiation to the building's exterior enclosure structures was calculated for each hour of the day during the year for Kherson's climatic conditions. Based on the simulation results, the indoor air temperature oscillations amplitudes, time displacement in heat input to the building, energy needs and duration of heating and cooling periods are determined. The thermal modes of the three residential building variants are compared: without a passive solar heating system, with the Trombe wall and the Trombe wall and shading shutters. It has been determined that using of the Trombe wall reduces heating energy need of 76.9%, but leads to a significant room overheating during the warm period of the year and, consequently, to increasing of cooling energy need by 3.4 times. It is shown that using of the Trombe wall with shading shutters leads to reducing the energy demand for both heating and cooling.

Текст научной работы на тему «ТЕПЛОВИЙ РЕЖИМ БУДІВЛІ З ПАСИВНОЮ СИСТЕМОЮ ОПАЛЕННЯ»

1НЖЕНЕРН1 НАУКИ

УДК 697.7 https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2020.1.1.1

О.В. АНДРОНОВА

Херсонський нацюнальний техшчний унiверситет

ORCID: 0000-0001-9597-8068 В.В. КУРАК

Херсонський нацюнальний техшчний ушверситет

ORCГО: 0000-0002-4303-5671 К.1. СОКОЛ

Приватне шдприемство «СВ1ТОСИЛА»

ORCID: 0000-0001-5155-7202

ТЕПЛОВИЙ РЕЖИМ БУД1ВЛ1 З ПАСИВНОЮ СИСТЕМОЮ ОПАЛЕННЯ

Одним з найбтьших споживачгв енергИ для багатьох крат свту е житлово-комунальний сектор, тому енергозбереження та використання в1дновлюваних джерел енергИ в даному секторI дозволяють досягти суттево'1 економИ енергоресурав в масштабах кра!ни. Реалгзацгя потенцгалу енергозбереження ускладнюеться великим ргзноманттям Iснуючого житлового фонду, що вимагае 1ндив1дуального тдходу при виргшеннг задач енергозбереження та енергозабезпечення будгвель. Корисним для Украти е досвгд ШвецИ] Фтлянди, ГерманИ, США у використанн пасивних систем сонячного опалення, як при правильному проектуванш мають ккд до 60% I покривають понад 50% навантаження опалення. Недостатня юльюсть публгкацт щодо ефективностг та впровадження таких систем для клгматичних умов Украти викликала необхгднгсть проведення моделювання теплового режиму будгвлг з пасивною системою сонячного опалення для виявлення можливостей покриття енергопотреб.

В програмному середовищI МаЛаЬ^Ши1М створена модель будгвлг, яка дозволяе визначити змти температури огороджувальних конструкцш та внутрШнього повтря при змтних параметрах оточуючого середовища, а саме сонячнш радгацИ, температур зовншнього повгтря та Грунту. Надходження сонячно! радгацИ на зовнгшнг огороджувальн1 конструкци будгвлг обчислено для кожно! години доби протягом року для клгматичних умов м. Херсона. На основI результатгв моделювання визначено амплгтуди коливань температури внутрШнього повтря, затримки у надходженн тепла у будгвлю, енергопотреби та тривалгсть перюд1в опалення й охолодження.

Проведено поргвняння теплових режимгв трьох варгантгв одноквартирной будгвлг: без пасивно! системи сонячного опалення, з1 сттою Тромбе та з1 стгною Тромбе й ролетами для затгнення. Визначено, що застосування стгни Тромбе призводить до зменшення на 76,9% енергопотреби на опалення, однак сприяе значному перегргву примщення у теплий перюд року, а, отже, I тдвищенню енергопотреби на охолодження в 3,4 рази. Показано, що скоротити енергопотреби як на опалення, так I на охолодження дозволяе впровадження стти Тромбе 1з заттенням в лгтнш перюд ролетами.

КлючовI слова: стгна Тромбе, енергопотреба, опалення, охолодження, огороджувальн конструкци будгвлг.

Е.В. АНДРОНОВА

Херсонский национальный технический университет

ORCГО: 0000-0001-9597-8068 В.В. КУРАК

Херсонский национальный технический университет

ORCГО: 0000-0002-4303-5671 К.И. СОКОЛ

Частное предприятие «СВЕТОСИЛА»

ORCГО: 0000-0001-5155-7202

ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМ ЗДАНИЯ С ПАССИВНОЙ СИСТЕМОЙ ОТОПЛЕНИЯ

Одним из наибольших потребителей тепловой энергии для многих стран мира является жилищно-коммунальный сектор, поэтому энергосбережение и использование возобновляемых источников энергии в данном секторе позволяют достичь существенной экономии энергоресурсов в

масштабах страны. Реализация потенциала энергосбережения усложняется большим разнообразием существующего жилищного фонда, что требует индивидуального подхода при решении задач энергосбережения и энергообеспечения зданий. Полезным для Украины является опыт Швеции, Финляндии, Германии, США в использовании пассивных систем солнечного отопления, которые при правильном проектировании имеют кпд до 60% и покрывают свыше 50% нагрузки отопления. Недостаточное количество публикаций, касающихся эффективности и внедрения таких систем для климатических условий Украины вызвало необходимость проведения моделирования теплового режима здания с пассивной системой солнечного отопления для выявления возможностей покрытия энергопотребностей.

В программной среде MatLab/Simulink создана модель здания, которая позволяет определять изменения температуры ограждающих конструкций и воздуха внутри здания при переменных параметрах окружающей среды, а именно солнечной радиации, температур наружного воздуха и грунта. Поступление солнечной радиации на внешние ограждающие конструкции здания рассчитаны для каждого часа суток на протяжении года для климатических условий г. Херсон. На основе результатов моделирования определены амплитуды колебаний температуры внутреннего воздуха, задержки в поступлении тепла в здание, энергопотребности та продолжительности периодов отопления и охлаждения.

Проведено сравнение тепловых режимов трех вариантов одноквартирного здания: без пассивной системы солнечного отопления, со стеной Тромбе и со стеной Тромбе и затеняющими роллетами. Выяснено, что использование стены Тромбе приводит к уменьшению на 76,9% энергопотребности отопления, однако способствует значительному перегреву помещения в теплый период года, и, таким образом, к возрастанию энергопотребности охлаждения в 3,4 раза. Показано, что сократить энергопотребности как отопления, так и охлаждения позволяет внедрение стены Тромбе с роллетами, используемыми в теплый период года.

Ключевые слова: стена Тромбе, энергопотребность, отопление, охлаждение, ограждающие конструкции здания.

E.V. ANDRONOVA

Kherson National Technical University

ORCID: 0000-0001-9597-8068 V.V. KURAK

Kherson National Technical University

ORCID: 0000-0002-4303-5671 K.I. SOKOL

Private enterprise «SVITOSILA»

ORCID: 0000-0001-5155-7202 THERMAL MODE OF BUILDING WITH A PASSIVE HEATING SYSTEM

One of the largest energy consumers for many countries over the world is the housing and communal sector, so energy saving and the use of renewable energy in this sector make it possible to achieve significant energy savings. The realization of the energy saving potential is complicated by the great diversity of the existing housing stock, which requires an individual approach in solving the problems of energy saving and energy supply of buildings. The experience of Sweden, Finland, Germany and the USA in the use of passive solar heating systems is useful for Ukraine. These systems, when properly designed, have an efficiency of up to 60% and cover more than 50% of the heating load. However, the insufficient number ofpublications on the efficiency and implementation of passive solar heating systems for the climatic conditions of Ukraine caused the need to simulate the thermal mode of the building with such system to determine the possibility of energy needs covering.

A building model has been created using the MatLab/Simulink software. This model allows determining temperatures of enclosure structures and indoor air in connection with variable environmental parameters, such as solar radiation, ambient air and soil temperatures. The solar irradiation to the building's exterior enclosure structures was calculated for each hour of the day during the year for Kherson's climatic conditions. Based on the simulation results, the indoor air temperature oscillations amplitudes, time displacement in heat input to the building, energy needs and duration of heating and cooling periods are determined.

The thermal modes of the three residential building variants are compared: without a passive solar heating system, with the Trombe wall and the Trombe wall and shading shutters. It has been determined that using of the Trombe wall reduces heating energy need of 76.9%, but leads to a significant room overheating during the warm period of the year and, consequently, to increasing of cooling energy need by 3.4 times. It is shown that using of the Trombe wall with shading shutters leads to reducing the energy demand for both heating and cooling.

Keywords: Trombe wall, energy need, heating, cooling, enclosure structures.

Постановка проблеми

Житлово-комунальне господарство на сьогодш е одним з найбшьших енергоспоживачiв: на забезпечення комфортних умов в примщенш витрачаеться близько 40% вiд загально1' шлькосп первинно1' енергiï [1, 2]. Тому питаниям зниження енергопотреби будiвель та тдвищення ïx енергоефективностi придiляеться пильна увага як на стади експлуатацп iснуючиx будiвель, так i при проектуванш нових.

Одним з напрямшв пвдвищення енергетично1' ефективностi, поширеним у европейських крашах та США, е впровадження пасивних систем опалення. Як показують вимiрювання та моделювання, пасивш системи дозволяють економити ввд 30 до 70% теплово1 енергiï [3-5]. На величину економп суттево впливають вид пасивноï системи опалення, ктматичш данi мiсця розташування будiвлi, ïï об'емно-планувальнi рiшення, рiвень теплозахисту та ш. Така багатофакторнiсть потребуе попереднього визначення конструктивних параметрiв та енергетичних характеристик пасивних систем для конкретних будiвель, що розташованi в певних ктматичних умовах.

Аналiз останшх дослвджень i публiкацiй

У роботах [5, 6] представлено методи оцшки рiчноï ефективностi пасивних систем опалення, що побудоваш на залежностях, отриманих на основi результатiв численних моделювань для мматичних умов США. Для розрахунку помiсячного вироблення енергiï пасивною системою опалення використовуються так вxiднi параметри, як середньомiсячнi значення надходження сонячно1' радiацiï, коефiцiент теплопередачi та теплоемшсть огороджувальних конструкцiй будiвлi. Представленi методи дають оцiнку рiчного вироблення тепла пасивною системою, але не надають шформаци щодо динамiки процесу.

Динашчне моделювання теплового режиму будiвлi дозволяе дослщжувати температурнi процеси всерединi примщення залежно вiд змiн у режимах експлуатацп та зовшшшх клiматичниx факторiв [7, 8]. В роботi [9] на основi моделi будiвлi iз пасивною системою опалення дослвджувався вплив прозоро1' теплоiзоляцiï на енергетичну ефектившсть стiни Тромбе для клiматичниx умов Чехи, однак при моделюваннi не враховувались внутрiшнi теплонадходження та наявнють вiкон у будiвлi. Моделi [2, 10] побудовано для визначення оптимальних конструктивних параметрiв пасивних систем опалення при робот в клiматичниx умовах Сербп та Кiпру. В той же час, в лiтературi не придшено належно1' уваги моделюванню роботи, проектуванню та використанню таких систем для ктматичних умов Украши.

Формулювання мети дослiдження

Метою дано1' роботи е моделювання теплового режиму будiвлi з пасивною системою опалення для мматичних умов твдня Украши.

Викладення основного матерiалу дослiдження

Модель будiвлi, побудовано1' в MatLab/Simulink, складаеться з шдсистем, що описують огороджувальнi конструкци, як1 орiентованi за вiдповiдними сторонами горизонту (рис. 1). Змша параметрiв оточуючого середовища задаеться блоками температури зовшшнього повiтря, температури грунту [11] та блоками розпод^ сонячно1' ращацп. Для проведення симуляцiï теплового режиму будiвлi надходження сонячно1' радiацiï визначалось для кожно1' години кожного дня року за методикою [5] з використанням ктматичних даних [12] для вах орiентацiй огороджувальних конструкцiй:

It = 4 • Rb +--2-+ (Ib + Id)--2--P' Д /(м2 • год)' (1)

де I/, i - погодинш значення прямо1' й розаяно1' складових сонячно1' радiацiï на горизонтально поверxнi, МДж/(м2-год); р - альбедо;

в - кут нахилу приймаючо1' поверxнi до горизонту, град;

Rb - коефiцiент перерахунку прямо1' сонячно1' радiацiï з горизонтально1' поверxнi на нахилену. У подсистемах огороджувальних конструкцш враховано сумарну теплопередачу трансмiсiею та теплообмш випромiнюванням м1ж конструкцiями та оточуючим середовищем, а саме нащвання за рахунок надходження сонячно1' ращацп та радiацiйнi тепловтрати в оточуюче середовище. Стiна Тромбе (рис. 2) складаеться з свилопрозоро1' iзоляцiï (однокамерний склопакет з ПВХ профiлем) та пофарбовано1' у чорний колiр бетонно1' стiни з розташованим м1ж ними повггряним прошарком. Як склопакет, так i бетонну конструкцiю представлено блоками теплопровщносп з розташованою посерединi термальною масою. Враховано теплообмш мiж склопакетом та стшою у повiтряному прошарку трьома паралельними шляхами, що представлено блоками теплопередачi кондуктивнiстю, конвекцiею та випромшюванням. З урахуванням коефiцiенту пропускання свiтлопрозорого покриття перерозподiлено потiк сонячного

випромiнювання м1ж поверхнями бетонно! стiни та засклення. З внутршньо! noBepxHi стiни тепло передаеться до термально! маси внутрiшнiх огороджувальних конструкцiй та повiтря конвекцieю та випромiнюванням.

З урахуванням впливу зовшшшх змiнних факторiв, таких як сонячна радiацiя, температура зовнiшнього повiтря та температура грунту, модель дозволяе отримати температури огороджувальних конструкцiй та повпря всерединi примiщення, на основi яких визначались затримка у часi мiж моментом досягнення максимально! температури поверхнею стши Тромбе та моментом досягнення максимально! температури повiтря всерединi примщення; амплiтуда добових коливань температури всередиш будiвлi та енергопотреби на опалення та охолодження будiвлi.

Рис. 1. Модель будiвлi в MatLab/Simulink

Рис. 2. Модель стши Тромбе

Енергопотреба на опалення будiвлi: Htr

Eh =

3600

де Th - задана температура зони будiвлi для опалення, К; Tin - температура всередиш будiвлi, К;

ti - час, у який температура всередиш будiвлi мае значения Tin, с; Htr - загальний коефiцiент теплопередачi траисмiсiею, Вт/К:

= НВ+ Hg, ВТ/^

(3)

де Нв - безпосереднш узагальнений коефщент теплопередачi трансмгаею до зовнiшнього середовища, Вт/К;.

Нд - стацюнарний коефiцieнт теплопередачi трансмiсieю до грунту.

Н,

Ъ,Вт/к

(4)

де А1 - площа i-го елемента будiвлi, м2;

^ - приведений коефiцieнт теплопередачi i-го елемента оболонки будiвлi, Вт/(м2-К) [11]. Енергопотреба на охолодження будiвлi:

Ег=-

Н*

3600

Тс) • - 11-1),Вт^ год,

(5)

де Тс - задана температура зони будiвлi для охолодження, К.

Визначення теплових режимiв спочатку проводилось для будiвлi без пасивно! системи опалення. Для моделювання обрано двоповерхову будiвлю розмiром 10*6*6 м, що розташована у м. Херсош. Площа пiвденного фасаду становить 60 м2; на пiвденному, схiдному та захвдному фасадах розташовано вiсiмнадцять вшон (4М1-16-4К) загальною площею 34,44 м2. Опори теплопередачi огороджувальних конструкцiй ввдповщають нормативним вимогам. Згiдно результатiв моделювання енергопотреба на опалення становить 6696,48 кВттод, на охолодження 2074,92 кВттод, а питома енергопотреба будiвлi складае 88,1 кВттод/м2, що вiдповiдаe класу енергоефективностi В. Тривалiсть опалювального перюду становить пн =185 дiб, а перюду охолодження пс =122 доби. Без додаткових систем опалення та охолодження влггку температура в будiвлi сягае значень 306 К, а взимку знижуеться до 276 К.

Промодельовано тепловий режим ще! будiвлi з пасивною системою опалення - стшою Тромбе на пiвденному фасада Конструктивнi параметри стiни Тромбе обиралися наступними: товщина повiтряного прошарку 5 см, бетонно! стiни 15 см, свилопрозора iзоляцiя 4М1-8-4М1, площа 60 м2 Результати моделювання представлено в табл.1 та на рис. 3.

Таблиця 1

Параметри Без стiни Тромбе Зi стшою Тромбе Зi стшою Тромбе та ролетами

Ен, кВттод 6696,48 1543,74 1552,11

Ес, кВттод 2074,92 6963,58 320,36

Еь + Ег, кВт-год 8771,40 8507,32 1872,47

пь, дiб 185 110 110

па, дiб 122 203 64

Аналiз даних табл. 1 дозволяе зробити висновок, що використання пасивно! системи дае можливють зменшити витрати енергоресурсiв на опалення на 5152,74 кВттод, але одночасно зб№шуе витрати на охолодження на 4888,66 кВттод, що майже нiвелюе позитивний ефект: загальш енергопотреби будiвлi знижуються лише на 3%.

Моделювання теплового режиму будiвлi зi стiною Тромбе дозволило також визначити таю параметри пасивно! системи опалення, як затримка у чай надходження тепла у будiвлю та амплиуда добових коливань температури внутрiшнього повiтря. Результати для характерних дiб рiзних перiодiв року представлеш на рис. 4 та в табл. 2.

г, 106 с

Рис. 3. Рiчний розподш температур всередиш будiвлi зi стiною Тромбе: 1 - межа увiмкнення кондицшнування; 2 - межа увiмкнення опалення; 3 - температура внутрiшнього повггря; 4 - температура зовшшнього пов^ря

5,72 5,73 5.74 5,75 5,76 5,77 5,78 5,79 5,8 5,81 1,999 2 2,001 2,002 2,003 2,004 2,005 2.006 2,007

10« С (, 10' с

Рис. 4. Затримка у чаС надходження тепла в будiвлю зi стшою Тромбе

в лггнш (а) та зимовий (б) першд: 1 - температура внутршнього повiтря; 2 - температура стши Тромбе; 3 - температура зовшшнього повiтря

Таблиця 2

Температурний режим в причинами_

Сезон Затримка, год:хв Амплиуда, К Середня температура, К

З1 стшою Тромбе

Лггнш 6:58 1,98 313,53

Осшнш 6:28 1,94 303,47

Зимовий 6:39 1,58 285,42

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Весняний 7:14 2,05 297,47

З1 стшою Тромбе та ролетами

Лггнш 9:29 0,49 301,12

Осшнш 7:16 1,15 294,72

Зимовий 6:39 1,58 285,42

Весняний 7:10 1,39 294,06

У будiвлi, яку обладнано стшою Тромбе, затримка надходження тепла у примiщення в середньому становить 6 год 50 хв, а амплиуда коливань 1,9 К, що е вищим за нормоване значения 1,5 К, влику спостерпаеться значний перегрiв примiщения на 20,5 К, а взимку недогрiв на 7,6 К. Для запобпання перерву будiвлi використовуеться затiнения стiни Тромбе ролетами у теплий перюд року. Рiчний розподiл температур усерединi будiвлi з пасивною системою опалення при використанш ролет, показано на рис. 5.

Додаткове використання затшення ролетами призвело до зменшення на 6643,22 кВттод енергопотреб будiвлi на охолодження в порiвняннi з варiантом стiни Тромбе без ролет, а перюд охолодження скоротився на 139 дiб (табл. 1). При цьому енергопотреби на опалення зросли всього на 8,37 кВттод, що пов'язано з меншою кiлькiстю теплово!' енерги, акумульовано!' стiною Тромбе. Як наслвдок, загальнi енергопотреби на опалення та охолодження знизилися в понад 4,5 рази. Крiм того, зменшення в линш перiод надходження сонячно! радiацil на стiну Тромбе завдяки затшенню ролетами призвело до значного зниження перегрiву (на 8 К) та амплиуди коливань температури всерединi примщення, при цьому також збiльшилася часова затримка в надходженш тепла, що пов'язано з меншим температурним напором (табл. 2).

Отже, застосування пасивно!' системи на основi стiни Тромбе з затшенням ролетами в ктматичних умовах м. Херсона дозволяе зменшити енергопотребу будiвлi на опалення на 76,8%, на охолодження - на 84,6%, а загальну енергопотребу - на 78,7%, перюд опалення скорочуеться на 40%, а перюд охолодження майже вдвiчi. Будiвля iз пасивною системою опалення потребуе менших потужностей традицiйних джерел тепла та холоду для забезпечення комфортних умов в примщенш. Питома енергопотреба скорочуеться до 30,6 кВт-год/м2, а клас енергетично!' ефективностi будiвлi шдвищуеться з В до А.

Рис. 5. Рiчний розподш температур всерединi будiвлi зi стiною Тромбе й затшенням ролетами: 1 - межа увiмкнення кондицшнування; 2 - межа увiмкнення опалення;

3 - температура внутршнього повггря; 4 - температура зовнiшнього повггря

Висновки

Моделювання теплового режиму будiвлi в програмному середовищi MatLab/Simulink дозволило визначити температурний режим експлуатаци будiвлi, енергопотреби для опалення, охолодження та клас енергоефективностг

Порiвияния результатiв моделювання теплового режиму будiвлi без пасивно!' системи опалення та зi стшою Тромбе, проведеного для клiматичних умов м. Херсона, показало, що впровадження пасивно!' системи дозволяе скоротити енергопотребу на опалення на 76,9%, але при цьому спостерпаеться попршення температурного режиму у линш перiод: температура внутршнього повiтря зростае з 306 К до 315 К, що викликае необхвдшсть збiльшення потужиостi системи охолодження та

перюду ïï роботи на 81 добу. Сумарна енергопотреба будiвлi при цьому зменшуеться на 3 %. Для зменшення перегрiву будiвлi у теплий перiод року необхвдно застосовувати затiнення пiвденного фасаду ролетами. Це дозволяе знизити температуру внутршнього повiтря влiтку до 301 К, зменшити амплiтуду ïï коливань та навантаження охолодження.

Впровадження стiни Тромбе з затшенням ролетами дае енергетичний виграш 78,7%, скорочуе перiоди опалення та охолодження, пвдвищуе клас енергоефективносп будiвлi. Отже, використання таких систем при реалiзацiï проектiв енергоефективних будiвель в клiматичних умовах пiвдня Украши е доцiльним.

Список використаиоТ л^ератури

1. Saleh Nasser Al-Saadi. Modeling and simulation of PCM-enhanced façade systems. PhD thesis. Boulder, Colorado, 2014. 472 p.

2. Djordjevic A.V., Radosavljevic J.M., Vukadinovic A.V., Malenovic Nikolic J.R., Bogdanovic Protic I.S. Estimation of indoor temperature for a passive solar building with a combined passive solar system. Journal of Energy Engineering, 2017, no.143(4), pp. 04017008-1-10. DOI: 10.1061/(ASCE)EY.1943-7897.0000437.

3. Zhongting Hu, Wei He, Jie Ji, Shengyao Zhang. A review on the application of Trombe wall system in buildings. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2017, vol. 70(C), pp. 976-987. DOI: 10.1016/j.rser.2016.12.003.

4. Gupta N., Tiwari G.N. Review of passive heating/cooling systems of buildings. Energy Science and Engineering, 2016, no. 4(5), pp. 305-333. DOI: 10.1002/ese3.129.

5. Duffie J.A., Beckman W.A. Solar Engineering of Thermal Processes. Hoboken, John Wiley & Sons, Inc., 2013. 910 p.

6. Balcomb J. D., McFarland R.D. A simple empirical method for estimating the performance of a passive solar heated building of the thermal storage wall type. Proc. of 2nd National Passive Solar Conference. Philadelphia, PA, 1978, 13 p. (Preprint copy).

7. Стрижак П.А. Математическое моделирование теплового режима здания с учетом инсоляционных теплопоступлений / П.А. Стрижак, М.Н. Морозов // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. - 2015. - Т. 326, № 8. - С. 36-46.

8. Иссам А. Моделирование тепловых режимов эксплуатации зданий с использованием систем MatLab/ Simulink / А. Иссам // Известия ВУЗов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. - 2009. - № 1. -С. 95-99.

9. Matuska T. A simple Trombe wall: Comparison of different glazings. Proc. of 3rd ISES Congress Eurosan, Copenhagen, 2000, 6 p. (Preprint copy).

10. Ozdenefe M., Atikol U., Rezaei M. Trombe wall size-determination based on economic and thermal comfort viability. Solar Energy, 2018, Vol.174, pp. 359-372. DOI: 10.1016/j.solener.2018.09.033

11. ДСТУ Б А.2.2-12 2015. Енергетична ефектившсть будiвель. Метод розрахунку енергоспоживання при опаленш, охолодженш, вентиляцп, освггленш та гарячому водопостачанш [Чинний ввд 2016-01-01]. Вид. офщ. Кшв: Мшрегюн Украши, 2015. 140 с.

12. Power data access viewer [Electronic resource]. - Access mode: https://power.larc.nasa.gov/data-access-viewer/ (last access: 04.03.20) - Title from the screen.

References

1. Saleh Nasser Al-Saadi. Modeling and simulation of PCM-enhanced façade systems. PhD thesis. Boulder, Colorado, 2014. 472 p.

2. Djordjevic A.V., Radosavljevic J.M., Vukadinovic A.V., Malenovic Nikolic J.R., Bogdanovic Protic I.S. Estimation of indoor temperature for a passive solar building with a combined passive solar system. Journal of Energy Engineering, 2017, no.143(4), pp. 04017008-1-10. DOI: 10.1061/(ASCE)EY.1943-7897.0000437.

3. Zhongting Hu, Wei He, Jie Ji, Shengyao Zhang. A review on the application of Trombe wall system in buildings. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2017, vol. 70(C), pp. 976-987. DOI: 10.1016/j.rser.2016.12.003.

4. Gupta N., Tiwari G.N. Review of passive heating/cooling systems of buildings. Energy Science and Engineering, 2016, no. 4(5), pp. 305-333. DOI: 10.1002/ese3.129.

5. Duffie J.A., Beckman W.A. Solar Engineering of Thermal Processes. Hoboken, John Wiley & Sons, Inc., 2013. 910 p.

6. Balcomb J. D., McFarland R.D. A simple empirical method for estimating the performance of a passive solar heated building of the thermal storage wall type. Proc. of 2nd National Passive Solar Conference. Philadelphia, PA, 1978, 13 p. (Preprint copy).

7. Strizhak P.A., Morozov M.N. Mathematical simulation of building thermal regime including solar gains. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering, 2015, Vol.326, no.8, pp. 36-46.

8. Issam A. Modeling of thermal modes of buildings operation using MatLab / Simulink systems. University news. North-Caucasian region. Technical sciences series, 2009, no.1, pp. 95-99.

9. Matuska T. A simple Trombe wall: Comparison of different glazings. Proc. of 3rd ISES Congress Eurosan, Copenhagen, 2000, 6 p. (Preprint copy).

10. Ozdenefe M., Atikol U., Rezaei M. Trombe wall size-determination based on economic and thermal comfort viability. Solar Energy, 2018, Vol.174, pp. 359-372. DOI: 10.1016/j.solener.2018.09.033

11. DSTU B A.2.2-12 2015. Enerhetychna efektyvnist' budivel'. Metod rozrakhunku enerhospozhyvannya pry opalenni, okholodzhenni, ventylyatsiyi, osvitlenni ta haryachomu vodopostachanni. [State standard of Ukraine B A.2.2-12 2015. Energy efficiency of buildings. Method of calculating energy consumption for heating, cooling, ventilation, lighting and hot water]. Kyiv, Ministry of Regional Development of Ukraine, 2015. 140 p.

12. Power data access viewer. Available at: https://power.larc.nasa.gov/data-access-viewer/ (accessed 04 March 2020).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.