WSPÓŁCZYNNIK TŁUMIENIA AMPLITUDY WAHAŃ TEMPERATURY IZOLACJI TERMICZNEJ MODYFIKOWANEJ MATERIAŁEM FAZOWO ZMIENNYM

Podobne dokumenty
FIZYKA BUDOWLI W TEORII I PRAKTYCE TOM VII, Nr

FIZYKA BUDOWLI W TEORII I PRAKTYCE TOM IX, Nr

MODELOWANIE ROZKŁADU TEMPERATUR W PRZEGRODACH ZEWNĘTRZNYCH WYKONANYCH Z UŻYCIEM LEKKICH KONSTRUKCJI SZKIELETOWYCH

PORÓWNANIE METOD STOSOWANYCH DO OKREŚLANIA DŁUGOŚCI OKRESU OGRZEWCZEGO

Analiza wymiany ciepła w przekroju rury solarnej Heat Pipe w warunkach ustalonych

WYKORZYSTANIE METODY ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH W MODELOWANIU WYMIANY CIEPŁA W PRZEGRODZIE BUDOWLANEJ WYKONANEJ Z PUSTAKÓW STYROPIANOWYCH

UDZIAŁ MATERIAŁU ZMIENNO-FAZOWEGO W PRACY ENERGETYCZNEJ PRZEGRODY KOLEKTOROWO-AKUMULACYJNEJ W PRZEJŚCIOWYCH WARUNKACH KLIMATYCZNYCH

WPŁYW TEMPERATURY W POMIESZCZENIACH POMOCNICZYCH NA BILANS CIEPŁA W BUDYNKACH DLA BYDŁA

ANALIZA PORÓWNAWCZA ZUŻYCIA I KOSZTÓW ENERGII DLA BUDYNKU JEDNORODZINNEGO W SŁUBICACH I FRANKFURCIE NAD ODRĄ

ANALIZA BELKI DREWNIANEJ W POŻARZE

WPŁYW RODZAJU I UKŁADU WARSTW W PRZEGRODZIE NA JEJ DYNAMICZNE CHARAKTERYSTYKI CIEPLNE

NUMERYCZNA ANALIZA ZŁĄCZA PRZEGRODY ZEWNĘTRZNEJ WYKONANEJ W TECHNOLOGII SZKIELETOWEJ DREWNIANEJ I STALOWEJ

WYBRANE PRZYKŁADY ZASTOSOWANIA MATERIAŁÓW PCM W BUDOWNICTWIE

FIZYKA BUDOWLI W TEORII I PRAKTYCE TOM VII, Nr

Właściwości dynamiczne kolektora słonecznego a efektywność instalacji grzewczej

WPŁYW LOKALIZACJI BUDYNKU MIESZKALNEGO NA JEGO PARAMETRY ENERGETYCZNE

ANALIZA WYMIANY CIEPŁA OŻEBROWANEJ PŁYTY GRZEWCZEJ Z OTOCZENIEM

OKREŚLANIE OPTYMALNEGO UDZIAŁU OKIEN W BUDYNKU MIESZKALNYM

ZUŻYCIE ENERGII DO OGRZEWANIA LOKALU W BUDYNKU WIELORODZINNYM. Paweł Michnikowski

KSZTAŁTOWANIE SIĘ WSPÓŁCZYNNIKA EFEKTYWNOŚCI POMPY CIEPŁA PRZY WSPÓŁPRACY Z AKUMULATORAMI CIEPŁA O RÓŻNEJ POJEMNOŚCI

Numeryczne modelowanie mostków cieplnych a projektowe zapotrzebowanie na ciepło w lokalu mieszkalnym

DWUTEOWA BELKA STALOWA W POŻARZE - ANALIZA PRZESTRZENNA PROGRAMAMI FDS ORAZ ANSYS

WPŁYW EKSPLOATACJI PIECÓW GRZEWCZYCH NA ZUŻYCIE CIEPŁA THE INFLUENCE OF OPERATION OF HEATING FURNACES ON HEAT CONSUMPTION

WIELOASPEKTOWY SPOSÓB BADANIA EFEKTYWNOŚCI ŚCIANY ZEWNĘTRZNEJ ZERO- ENERGETYCZNEGO BUDYNKU BIUROWEGO

PROPOZYCJA METODY OKREŚLANIA IZOLACYJNOŚCI CIEPLNEJ OKNA PODWÓJNEGO. 1. Wprowadzenie

Badania właściwości dynamicznych sieci gazowej z wykorzystaniem pakietu SimNet TSGas 3

WPŁYW ZMIENNOŚCI DOSTARCZONEJ MOCY CIEPLNEJ NA TEMPERATURĘ POMIESZCZEŃ OGRZEWANYCH

WPŁYW SZYBKOŚCI STYGNIĘCIA NA WŁASNOŚCI TERMOFIZYCZNE STALIWA W STANIE STAŁYM

BADANIE PRZEGRODY ZAWIERAJĄCEJ MATERIAŁ FAZOWO ZMIENNY W WARUNKACH IN SITU

WPŁYW ROZMIESZCZENIA IZOLACJI CIEPLNEJ W ŚCIANIE ZEWNĘTRZNEJ NA PRACĘ OGRZEWANIA ŚCIENNEGO

OPTYMALIZACJA STEROWANIA MIKROKLIMATEM W PIECZARKARNI

Raport - Ocena parametrów cieplno-wilgotnościowych przegrody budowlanej na podstawie normy PN-EN ISO

ANALIZA PARAMETRÓW LINIOWEGO MOSTKA CIEPLNEGO W WYBRANYM WĘŹLE BUDOWLANYM

WPŁYW GRADIENTU TEMPERATURY NA WSPÓŁCZYNNIK PRZEWODZENIA CIEPŁA

O PEWNYCH ASPEKTACH PROJEKTOWANIA ZEWNĘTRZNYCH PRZEGRÓD PEŁNYCH

ANALIZA NUMERYCZNA PARAMETRÓW CIEPLNO-WILGOTNOŚCIOWYCH ZŁĄCZY ŚCIAN ZEWNĘTRZNYCH Z PŁYTĄ BALKONOWĄ W ŚWIETLE NOWYCH WYMAGAŃ CIEPLNYCH

Tytuł pracy w języku angielskim: Microstructural characterization of Ag/X/Ag (X = Sn, In) joints obtained as the effect of diffusion soledering.

BADANIE WPŁYWU DODATKU ZMIENNOFAZOWEGO NA WŁAŚCIWOŚCI CIEPLNE WYBRANEGO MATERIAŁU BUDOWLANEGO

ROZPRAWA DOKTORSKA. Model obliczeniowy ogrzewań mikroprzewodowych

METODA WYZNACZANIA STRUMIENIA OBJĘTOŚCI POWIETRZA INFILTRUJĄCEGO DO BUDYNKU MIESZKALNEGO PRZY UŻYCIU STOPNIODNI DYNAMICZNYCH

TRANSMITANCJE CIEPLNE DWUWARSTWOWYCH ŚCIAN ZEWNĘTRZNYCH ZRÓŻNICOWANYCH MATERIAŁEM NOŚNYM

WPŁYW PARAMETRÓW OPTYCZNO-ENERGETYCZNYCH OSZKLENIA NA KOMFORT CIEPLNY POMIESZCZEŃ

WYMIANA CIEPŁA W PROCESIE TERMICZNEGO EKSPANDOWANIA NASION PROSA W STRUMIENIU GORĄCEGO POWIETRZA

SPRAWNOŚĆ SOLARNEGO SYSTEMU MAGAZYNUJĄCEGO CIEPŁO W FUNKCJI TEMPERATURY OTOCZENIA

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 12

CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA EFEKTYWNOŚĆ ENERGETYCZNĄ OBUDOWY BALKONU FACTORS INFLUENCING ENERGY-SAVING POTENTIAL OF A GLAZED BALCONY

METODY OKREŚLANIA TEMPERATURY WEWNĘTRZNEJ W BUDYNKACH DLA BYDŁA

EFEKTYWNOŚĆ PRACY POMPY CIEPŁA WSPÓŁPRACUJĄCEJ Z WYMIENNIKAMI GRUNTOWYMI

SIMULATION STUDY OF VIRTUAL MODEL OF CENTRIFUGAL CLUTCH WITH ADJUSTABLE TORQUE POWER TRANSFER IN ASPECT OF HEAT FLOW

KSZTAŁTOWANIE PARAMETRÓW FIZYKALNYCH ZŁĄCZY STROPODACHÓW W ŚWIETLE NOWYCH WYMAGAŃ CIEPLNYCH

WPŁYW POJEMNOŚCI CIEPLNEJ NA BILANS CIEPLNY BUDYNKU INFLUENCE OF THERMAL CAPACITY ON BUILDING HEAT BALANCE

KOMPUTEROWY MODEL UKŁADU STEROWANIA MIKROKLIMATEM W PRZECHOWALNI JABŁEK

Optymalizacja izolacji cieplnej podłogi na gruncie pod dużą halą przemysłową

Dokumenty referencyjne:

Zagadnienia fizyki budowli przy ocieplaniu od wewnątrz

POLE TEMPERATURY SIECI CIEPLNYCH

OCENA PORÓWNAWCZA WYNIKÓW OBLICZEŃ I BADAŃ WSPÓŁCZYNNIKA PRZENIKANIA CIEPŁA OKIEN

BADANIA SYMULACYJNE PROCESU HAMOWANIA SAMOCHODU OSOBOWEGO W PROGRAMIE PC-CRASH

Modelowanie zagadnień cieplnych: analiza porównawcza wyników programów ZSoil i AnsysFluent

Przykładowe rozwiązania ścian dwuwarstwowych z wykorzystaniem asortymentu Xella

WYZNACZANIE WARTOŚCI WYPRACOWANEJ W INWESTYCJACH REALIZOWANYCH PRZEZ PODWYKONAWCÓW

KOMPENDIUM WIEDZY. Opracowanie: BuildDesk Polska CHARAKTERYSTYKA ENERGETYCZNA BUDYNKÓW I ŚWIADECTWA ENERGETYCZNE NOWE PRZEPISY.

NAPRĘŻENIA ŚCISKAJĄCE PRZY 10% ODKSZTAŁCENIU WZGLĘDNYM PRÓBEK NORMOWYCH POBRANYCH Z PŁYT EPS O RÓŻNEJ GRUBOŚCI

WPŁYW DOGRZEWANIA I EKRANÓW CIEPLNYCH NA ZMIANĘ TEMPERATURY PASMA WALCOWANEGO W LINII LPS

Raport -Ocena parametrów cieplno-wilgotnościowych przegrody budowlanej na podstawie normy PN-EN ISO

WYKORZYSTANIE SYSTEMU Mathematica DO ROZWIĄZYWANIA ZAGADNIEŃ PRZEWODZENIA CIEPŁA

Program BEST_RE. Pakiet zawiera następujące skoroszyty: BEST_RE.xls główny skoroszyt symulacji RES_VIEW.xls skoroszyt wizualizacji wyników obliczeń

Katarzyna Jesionek Zastosowanie symulacji dynamiki cieczy oraz ośrodków sprężystych w symulatorach operacji chirurgicznych.

ZASTOSOWANIE PAKIETU FLUX2D DO ANALIZY POLA ELEKTROMAGNETYCZNEGO I TEMPERATURY W NAGRZEWNICY INDUKCYJNEJ DO WSADÓW PŁASKICH

BADANIA IN SITU I SYMULACJE NUMERYCZNE W OCENIE ZACHOWAŃ TERMICZNYCH OBIEKTÓW BUDOWLANYCH

Warszawa, 7 września dr inż. Ryszard Wnuk Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A. rwnuk@kape.gov.pl

Modelowanie przepływu ciepła w przegrodach z instalacjami ciepłej wody użytkowej metodą brzegowych równań całkowych

Numeryczna symulacja rozpływu płynu w węźle

STEROWANIE ADAPTACYJNE WYBRANEJ KLASY PROCESÓW INŻYNIERII ROLNICZEJ

MATEMATYCZNY MODEL PĘTLI HISTEREZY MAGNETYCZNEJ

Cieplno-wilgotnościowe właściwości przegród budowlanych wg normy PN-EN ISO )

KOMFORT TERMICZNY W POMIESZCZENIU ZE ZDECENTRALIZOWANYM, MECHANICZNYM SYSTEMEM DOPROWADZENIA POWIETRZA

Mgr inż. Marta DROSIŃSKA Politechnika Gdańska, Wydział Oceanotechniki i Okrętownictwa

ZASADY KSZTAŁTOWANIA BUDYNKÓW PASYWNYCH

WPŁYW ŚNIEGU NA NATURALNE POLE TEMPERATURY GRUNTU

Projektowanie systemów WKiCh (03)

SPRAWOZDANIE Z BADANIA

Badania porównawcze Aluthermo Quattro oraz wełny mineralnej na symulowanej przestrzeni dachowej

Wpływ czynników atmosferycznych na zmienność zużycia energii elektrycznej Influence of Weather on the Variability of the Electricity Consumption

Podstawy projektowania cieplnego budynków

WPŁYW WILGOTNOŚCI SORPCYJNEJ NA PRZEWODNOŚĆ CIEPLNĄ BETONÓW KOMÓRKOWYCH

PN-EN ISO Cieplne właściwości użytkowe budynków Obliczanie zużycia energii do ogrzewania. Wprowadzenie

METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH

WERYFIKACJA MODELU DYNAMICZNEGO PRZEKŁADNI ZĘBATEJ W RÓŻNYCH WARUNKACH EKSPLOATACYJNYCH

SYMULACJA NUMERYCZNA KRZEPNIĘCIA KIEROWANEGO OCHŁADZALNIKAMI ZEWNĘTRZNYMI I WEWNĘTRZNYMI

Instrukcja Obsługi. Instrukcja do pracy z programem AnTherm Zadanie 1: Dwuwymiarowa analiza

KSZTAŁTOWANIE MIKROKLIMATU W STREFIE PRZEBYWANIA LUDZI W OBIEKTACH SAKRALNYCH

NATĘŻENIE POLA ELEKTRYCZNEGO PRZEWODU LINII NAPOWIETRZNEJ Z UWZGLĘDNIENIEM ZWISU

MODELOWANIE BELKI Z CIECZĄ MAGNETOREOLOGICZNĄ METODĄ ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH

Dziennik Ustaw 31 Poz WYMAGANIA IZOLACYJNOŚCI CIEPLNEJ I INNE WYMAGANIA ZWIĄZANE Z OSZCZĘDNOŚCIĄ ENERGII

SYMULACJA TŁOCZENIA ZAKRYWEK KORONKOWYCH SIMULATION OF CROWN CLOSURES FORMING

Raport -Ocena parametrów cieplno-wilgotnościowych przegrody budowlanej na podstawie normy PN-EN ISO

ANALIZA CZYNNIKÓW WPŁYWAJĄCYCH NA WARTOŚCI TERMICZNYCH ELEMENTÓW MIKROKLIMATU WNĘTRZ

Transkrypt:

CZASOPISMO INŻYNIERII LĄDOWEJ, ŚRODOWISKA I ARCHITEKTURY JOURNAL OF CIVIL ENGINEERING, ENVIRONMENT AND ARCHITECTURE JCEEA, t. XXXIV, z. 64 (2/II/17), kwiecień-czerwiec 217, s. 17-24, DOI: 1.7862/rb.217.77 Anna WIEPRZKOWICZ 1 Dariusz HEIM 2 WSPÓŁCZYNNIK TŁUMIENIA AMPLITUDY WAHAŃ TEMPERATURY IZOLACJI TERMICZNEJ MODYFIKOWANEJ MATERIAŁEM FAZOWO ZMIENNYM Celem artykułu jest wyznaczenie stabilności termicznej komponentu izolacyjnego modyfikowanego warstwą MFZ. Analiza została przeprowadzona w stanie niestacjonarnym na podstawie rozkładu temperatury w przekroju ściany. Zaprezentowane zostały wyniki obliczeń przeprowadzonych dla dwóch wprowadzonych przez autorów, zmodyfikowanych współczynników tłumienia (ZWT i ZWWT), pozwalających w pełni określić efekt zastosowania warstwy MFZ na stabilizację termiczną przegrody zewnętrznej. Współczynniki określono na podstawie analiz symulacyjnych w Polskich warunkach klimatycznych. Porównanie wyników uzyskanych dla przegrody referencyjnej oraz modyfikowanej warstwą MFZ pokazuje różnice w wartościach ZWT od kilku do kilkunastu procent zależności od analizowanego dnia wybranego okresu czasu. Słowa kluczowe: dynamika cieplna, symulacja komputerowa, ściana zewnętrzna, sezon ogrzewczy, budynek zero-energetyczny 1. Wprowadzenie Głównym zadaniem przegród zewnętrznych budynku jest utrzymanie stabilnych warunków cieplnych wewnątrz pomieszczeń, podczas gdy parametry środowiska zewnętrznego zmieniają się w sposób dynamiczny i nieregularny. Podstawowym parametrem determinującym strumień ciepła przenikającego przez warstwę materiału jest współczynnik przewodzenia ciepła, pozwalający określić jej oporność cieplną. Niemniej jednak, nie uwzględnia on bezwładności cieplnej oraz dynamiki reakcji warstwy a tym samym całej przegrody na zmie- 1 Autor do korespondencji / corresponding author: Anna Wieprzkowicz, Politechnika Łódzka, Katedra Inżynierii Środowiska, ul. Wólczańska 213, 9-924 Łódź; tel. 42 631 39 2; anna.wieprzkowicz@p.lodz.pl 2 Dariusz Heim, Politechnika Łódzka, Katedra Inżynierii Środowiska, ul. Wólczańska 213, 9-924 Łódź; tel. 42 631 39 2; dariusz.heim@p.lodz.pl

18 A. Wieprzkowicz, D. Heim niające się warunki brzegowe. Nowo projektowane fasady budynków powinny nie tylko ograniczać straty ciepła ale również w efektywny sposób wykorzystywać zyski ciepła, w ciągu całego roku. Zdolność do magazynowania ciepła i stabilizacji termicznej przegród determinowana jest masą termiczną materiałów, a zatem zdolnością akumulacji ciepła, zarówno jawnego i utajonego. Konieczność uwzględnienia masy termicznej ściany w ocenie jej efektywności energetycznej została zidentyfikowana i opisana w literaturze za pomocą współczynników charakteryzujących rozkład oporności cieplnej i masy termicznej w przegrodach wielowarstwowych [1]. Kolejnym parametrem, pozwalającym ocenić dane rozwiązanie konstrukcyjne z uwzględnieniem zarówno pojemności jak i przewodności cieplnej, jest współczynnik tłumienia temperatury [2]. Wykorzystując ten parametr, możliwe jest określenie wpływu różnych konfiguracji materiałów izolacyjnych i konstrukcyjnych na warunki termiczne wewnątrz budynku [3, 4]. Współczynnik tłumienia jest obliczany jako stosunek dobowych amplitud wahań temperatury wewnętrznej i zewnętrznej. Wartość ta odzwierciedla zdolność przegrody do wytłumiania wpływu zmieniających się warunków środowiska zewnętrznego oraz stabilizacji temperatury przegrody. Wpływ właściwości fizycznych materiałów oraz absorpcyjności promieniowania słonecznego zewnętrznej powierzchni przegrody na wartość współczynnika tłumienia został opisana w literaturze [5, 6]. Wartość współczynnika tłumienia może być wyznaczona dla rzeczywistych warunków klimatycznych [7] lub uśrednionych sinusoidalnych przebiegów zmian temperatury. Ocena dynamicznej charakterystyki cieplnej ścian zewnętrznych modyfikowanych Materiałami Fazowo Zmiennymi (MFZ), ze względu na zmieniające się wraz z temperaturą materiału właściwości cieplne, nie może być przeprowadzona bezpośrednio wykorzystując współczynnik tłumienia [8]. Charakterystyka termiczna MFZ zależy od szybkości akumulacji i oddawania ciepła, stanu skupienia oraz zakresu wahań temperatury. Niemniej jednak, współczynnik tłumienia obliczany w zmodyfikowany sposób był wykorzystywany do oceny efektywności zastosowania MFZ w przegrodach transparentnych [9] oraz pełnych [1]. Celem podjętej pracy jest wyznaczenie stabilności termicznej komponentu izolacyjnego modyfikowanego warstwą MFZ. Analiza została przeprowadzona w układzie niestacjonarnym na podstawie rozkładu temperatury w przekroju ściany oraz efektywności akumulacji ciepła utajonego. Zaprezentowane zostały wyniki obliczeń przeprowadzonych dla dwóch wprowadzonych przez autorów, zmodyfikowanych współczynników tłumienia, pozwalających w pełni opisać efekt zastosowania warstwy MFZ na stabilizację termiczną przegrody zewnętrznej. 2. Opis analizowanego przypadku Przedstawiona analiza dotyczy badania dynamicznej charakterystyki cieplnej ściany zewnętrznej. Dlatego też, model budynku poddany analizie numerycznej został ograniczony do jednej strefy (rys. 1). Założono, że jedna ze ścian,

Współczynnik tłumienia amplitudy wahań... 19 Rys. 1. Schematyczny widok analizowanego pomieszczenia oraz konstrukcji ściany zewnętrznej Fig. 1. Schematic view of analysed room and wall construction zwrócona na zachód, będzie pełnić funkcję ściany zewnętrznej, natomiast pozostałe przegrody przyjęto jako wewnętrzne i założono identyczne warunki brzegowe dla wymiany ciepła po obu stronach przegrody. Aby ograniczyć wpływ przegród wewnętrznych na parametry cieplne pomieszczenia przyjęto ich dodatkową izolację. Analizowana ściana zewnętrzna jest wykonana w konstrukcji lekkiej, z wełny mineralnej oraz warstwy kompozytu zawierającej wosk parafinowy. Właściwości przyjętych do analizy materiałów podano w tabeli 1. Wartości przewodności cieplnej i gęstości, mające największy wpływ na charakterystykę cieplną warstwy, zostały przyjęte na podstawie wyników badań eksperymentalnych. Tabela 1. Właściwości materiałów użyte w symulacji Table 1. Material properties used in simulation Materiał Komponent MFZ Grubość [m] Przewodność cieplna [W/m K] c. stałe ciecz Gęstość [kg/m3] Ciepło właściwe [kj/kg K],4 467 2,16,13 Wełna miner.,2,34 11 75 Celem analizy jest ocena stabilności termicznej ściany zewnętrznej modyfikowanej MFZ, w okresie charakteryzującym się niską temperaturą zewnętrzną i wysokim natężeniem promieniowania słonecznego. MFZ wykazuje zdolność magazynowania ciepła utajonego w określonym zakresie temperatur. Problem doboru materiału odpowiadającego danemu zakresowi zmian warunków środowiska zewnętrznego był przedmiotem wcześniejszych badań autorów [11]. Na tej podstawie, na potrzeby poniższej analizy wybrano materiał wykazujący się najwyższą zdolnością akumulacji ciepła utajonego w zakresie od 7 C do 9 C (rys. 2).

2 A. Wieprzkowicz, D. Heim Symulacje zostały przeprowadzone dla Typowego Roku Meteorologicznego, dla danych klimatycznych miasta Łodzi. W celu przeprowadzenia dokładnej i kompleksowej analizy, przedstawiono wyniki dla wybranego tygodnia zimy, charakteryzującego się znacznymi dobowymi wahaniami temperatury oraz dużym natężeniem promieniowania słonecznego (rys. 3). Rys. 2. Zależność pomiędzy wartością ciepła utajonego w funkcji temperatury oraz odpowiadające jej wartości użyte w modelu teoretycznym Fig. 2. Values of apparent heat capacity used in simulation and corresponding values of modelled latent heat compared to latent heat of real material Rys. 3. Historia zmian temperatury zewnętrznej oraz natężenia promieniowania słonecznego w analizowanym okresie Fig. 3. History of external temperature and solar irradiance during analysed period 3. Metodyka Analiza została wykonana na podstawie wyników symulacji uzyskanych za pomocą programu ESP-r. Dynamiczny model obliczeniowy zaimplementowany w programie został opisany m.in. w pracach [12, 13]. Ilość zakumulowanego ciepła utajonego, w zakresie temperatur przemiany fazowej, została wyznaczona metodą Efektywnej Pojemności Cieplnej (ang. Effective Heat Capacity). Równania różniczkowe przewodzenia ciepła są dyskretyzowane dla każdej skończonej objętości modelowanego pomieszczenia, reprezentowanej przez węzeł o parametrach skupionych. Oznacza to, że dla każdej warstwy przegrody przypisane zostały trzy węzły, z których dwa znajdują się na powierzchniach brzegowych i jeden w środku danej warstwy. W celu zwiększenia dokładności modelu i uzyskanych wyników, warstwa izolacji została podzielona na dwie części. Pozwoliło to na uzyskanie wartości temperatury w siedmiu charakterystycznych punktach w przekroju ściany (x, x 1,, x 6). Efekt akumulacji ciepła utajonego został opisany poprzez zaproponowane przez autorów dwa parametry bazujące na współczynniku tłumienia. Oba z nich

Współczynnik tłumienia amplitudy wahań... 21 obliczane są na podstawie zmieniających się w czasie rozkładów temperatury w przekroju poprzecznym ściany. Na potrzeby analizy porównawczej wprowadzono dodatkowo przypadek referencyjny o identycznej konstrukcji, ale nie wykazujący zdolności akumulacji ciepła utajonego. Pierwszym z wprowadzonych parametrów jest Zmodyfikowany Współczynnik Tłumienia (ZWT), opisujący tłumienie wahań temperatury na zewnętrznej powierzchni ściany. Obliczany jest jako procent zmniejszenia amplitudy temperatury przez warstwę zewnętrzną ściany w stosunku do amplitudy temperatury na powierzchni zewnętrznej: T ( x) T ( x2) ZWT = 1[%] (1) T ( x ) gdzie: ΔT(x i) dobowa amplituda temperatur na danej głębokości przegrody. Wartość podstawowego współczynnika tłumienia obliczana jest na podstawie temperatury zewnętrznej, zakładając pierwszy rodzaj warunków brzegowych. Wartość ZWT obliczana jest biorąc pod uwagę rzeczywiste warunki klimatyczne, w tym również zmienne w czasie natężenie promieniowania słonecznego. Na podstawie wzoru 1, można przyjąć, że im wyższa wartość ZWT, tym wyższą zdolność do stabilizacji temperatury wykazuje analizowana warstwa zewnętrzna ściany. Wartość tego współczynnika obliczono dla każdego dnia analizy, dla przypadku przegrody modyfikowanej MFZ oraz referencyjnego. Drugim współczynnikiem zaproponowanym przez autorów jest Zmodyfikowany Względny Współczynnik Tłumienia (ZWWT), oceniający efekt zastosowanego MFZ w stosunku do efektu uzyskanego w przypadku referencyjnym. Parametr ZWWT został obliczony dla siedmiu charakterystycznych punktów w przekroju poprzecznym przegrody, pozwalając na ocenę efektu tłumienia temperatury na głębokości ściany: ZWWT Tref ( xi ) TMFZ ( xi ) = 1[%], i = T ( x ) ref i {,1,...,6 } (2) 4. Analiza wyników Wartości dwóch zaproponowanych parametrów ZWT i ZWWT wyznaczone zostały na podstawie zmiennych w czasie rozkładów temperatury w przekroju poprzecznym ściany (rys. 4). Na podstawie tak przedstawionych wyników można zauważyć, że zastosowanie warstwy MFZ od strony zewnętrznej przyczynia się: do stabilizacji temperatury powierzchni, utrzymania temperatury w warstwie MFZ w zakresie temperatur przemiany fazowej, zmniejszenia wahań temperatury w warstwie izolacji. Ponadto, zauważyć można że największe różnice pomiędzy wynikami otrzymanymi dla dwóch analizowanych przypadków zostały uzyskane w okresie największego natężenia promieniowania słonecznego. Potwier-

22 A. Wieprzkowicz, D. Heim Temperatura [ C] 25 2 15 1 5 τ1 τ5 τ9 τ13 Temperatura [ C] 25 2 15 1 5 τ1 τ5 τ9 τ13 a) τ17 Czas [h] τ21 x x4 Głębokość b) τ17 Czas [h] τ21 x x4 Głębokość Rys. 4. Rozkład temperatury w przekroju poprzecznym ściany dla przypadku: a) referencyjnego, b) modyfikowanego MFZ Fig. 4. The temperature distribution in the cross section of the wall for case: a) without PCM, b) with PCM dza to konieczność kompleksowego uwzględnienia warunków pogodowych, a nie tylko temperatury zewnętrznej jak w przypadku standardowego współczynnika tłumienia. Uzyskane wartości ZWT pozwalają na ilościowe określenie uzyskanego efektu akumulacji ciepła utajonego. Wyniki przedstawione na rysunku 5 wskazują, że zwiększenie pojemności cieplnej zewnętrznej warstwy przegrody warstwy w której występują duże wahania temperatury pozwala na skuteczne zmniejszenie wpływu intensywnie zmieniających się warunków zewnętrznych na temperaturę przegrody. Wartości ZWT otrzymane dla przypadku referencyjnego zmieniają się w przedziale od 9% do 14%, podczas gdy dla przypadku modyfikowanego MFZ od 17% do 34%. Wyniki przedstawione na rysunku 6 pokazują różnicę pomiędzy występującą amplitudą temperatur dobowych w analizowanych dwóch przypadkach: modyfikowanym MFZ i referencyjnym, na określonej głębokości w ścianie. Można zauważyć, że największy efekt akumulacji ciepła utajonego dla większości dni, analizowanego okresu czasu, występuje w warstwie MFZ. Niemniej jednak, wartości są znaczące również na większych głębokościach ściany, w warstwie izolacji. Potwierdza to tezę, że zastosowanie MFZ na zewnętrznej powierzchni ściany ma wpływ na charakterystykę termiczną całej przegrody.

Współczynnik tłumienia amplitudy wahań... 23 ZWT [%] 4 35 3 25 2 15 1 5 ref. MFZ 1 2 3 4 5 6 7 Dzień Rys. 5. Uzyskane wartości ZWT w analizowanym okresie czasu Fig. 5. Values of ZWT for analysed period of time ZWWT [%] 1 2 3 4 5 6 7 6 5 4 3 2 1 x1 x2 1 x3 2 4x 3 x5 4 x6 5 x7 6 Głębokość Rys. 6. Uzyskane wartości ZWWT w analizowanym okresie czasu Fig. 6. Values of ZWWT for analysed period of time 5. Podsumowanie W artykule zaproponowane zostały dwa współczynniki określające tłumienie amplitudy wahań temperatur przez przegrody modyfikowane warstwą MFZ, uwzględniające kompleksowo warunki klimatu zewnętrznego takie jak: temperatura zewnętrzna, natężenie promieniowania słonecznego, kierunek i prędkość wiatru. Wyznaczenie wartości powyższych parametrów pozwoliło na ilościowe określenie możliwości stabilizacji temperatury przegrody poprzez zastosowanie MFZ. Na podstawie pokazanych wyników można stwierdzić, że wprowadzenie dodatkowej warstwy MFZ przyczynia się do stabilizacji temperatury w zakresie temperatur przemiany fazowej w warstwie MFZ, jak również do zmniejszenia wahań temperatury w całej przegrodzie. Literatura [1] Kossecka E., Kosny J.: Influence of insulation configuration on heating and cooling loads in a continuously used building. Energy and Buildings, vol. 34, 22, pp. 321-331. [2] Asan H., Sancaktar Y.S.: Effects of Wall s thermophysical properties on time lag and decrement factor. Energy and Buildings, vol. 28, 1998, pp. 159-166. [3] Al-Sanea S.A., Zedan M.F., Al-Hussain S.N.: Effect of thermal mass on performance of insulated building walls and the concept of energy savings potential. Applied Energy, vol. 89, 212, pp. 43-442. [4] Mavromatidis L.E., Mankibi M., Michel P., Santamouris M.: Numerical estimation of time lags and decrement factors for wall complexes including Multilayer Thermal Insulation, in two different climatic zones. Applied Energy, vol. 92, 212, pp. 48-491. [5] Asan H.: Numerical computation of time lags and decrement factors for different building materials. Building and Environment, vol. 41, 26, pp. 615-62. [6] Kontoleon K.J., Eumorfopoulou E.A.: The influence of wall orientation and exterior surface solar absorptivity on time lag and decrement factor in the Greek region. Renewable Energy, vol. 33, 28, pp. 1652-1664.

24 A. Wieprzkowicz, D. Heim [7] Larsen S.F., Filippín C., Lesino G.: Thermal behavior of building walls in summer: comparison of available analytical methods and experimental results for a case study. Building Simulation, vol. 2, 29, pp. 3-18. [8] Zhang Y., Lin K., Jiang Y., Zhou G.: Thermal storage and nonlinear heat-transfer characteristics of PCM wallboard. Energy and Buildings, vol. 4, 28, pp. 1771- -1779. [9] Zhong K., Li S., Sun G., Li S., Zhang X.: Simulation study on dynamic heat transfer performance of PCM-filled glass window with different thermophysical parameters of phase change materia. Energy and Buildings, vol. 16, 215, pp. 87-95. [1] Mandilaras I., Stamatiadou M., Katsourinis D., Zannis G., Founti M.: Experimental thermal characterization of a Mediterranean residential building with PCM gypsum board walls. Building and Environment, vol. 61, 213, pp. 93-13. [11] Heim D., Wieprzkowicz A.: Positioning of an isothermal heat storage layer in a building wall exposed to the external environment. Journal of Building Physic Simulation, styczeń 216. [12] Clarke A.J.: Energy Simulation in Building Design, 2nd ed., Butterworth- Heinemann, Oxford 21. [13] Heim D., Clarke J.A.: Numerical modeling and thermal simulation of PCMgypsum composite with ESP-r. Energy and Buildings, vol. 36, 24, pp. 795-85. DECREMENT FACTOR OF THERMAL INSULATION MODIFIED BY PHASE CHANGE MATERIAL S u m m a r y The aim of presented study is to determine the thermal stability of the modified insulation layer by PCM. The analysis was carried out using results obtained by dynamic model of heat transfer based on the temperature distribution in the wall section. The authors proposed two modified decrement factors (MDF and MRDF), which can be used to determine the effect of the PCM layer application to thermal stabilization of the outer layer of external partition. The coefficients was determined based on the results of simulation analysis curried out for Polish climatic conditions. Comparison of the results obtained for the reference and the modified external wall showed the differences in the values of MDF from a few to several percent depending on the analyzed period of time. Keywords: thermal dynamic, computer simulation, externall wall, heating season, zero-energy building Przesłano do redakcji: 29.5.217 r. Przyjęto do druku: 3.6.217 r.