Heat Stability in Exterior Walls in the Summer

Abstract One of the main parameters that determine room climate is the internal temperature therein, which depends on projected external construction of the building. So, first of all, the article analyzes the heat resistance of the external construction of the building which is derived from thermal protection of the building, especially in the summer. Thermal effect on the external construction of the building has been analyzed primarily from the point of impact of solar radiation on the construction in the summer. Parameters that affect the thermal resistance of the external construction of the building during the summer season have been investigated, namely the relationship between the solar radiation absorption coefficient by the material of the external construction of the building and dependence of the temperature fluctuations amplitude on the external construction of the building has been examined. The influence of airflow in July, as an important parameter that affects the heat transfer coefficient of the outer surface of the external construction of the building for summer conditions has been analyzed. Keywords: solar radiation; external construction of the building; heat transfer coefficient; the amplitude of temperature fluctuations; amount of heat

Теоретично-експериментальний аналіз геліозахисту як частини енергоефективного будинку

The use of solar energy as a potential alternative source to ensure the heat supply to energy-efficient houses was explored. We have performed preliminary theoretical analysis of energy indicators for the combined heat supplying system when a solar window is used as part of the enclosure for an energy efficient house. In order to enhance operational effectiveness of the studied plant relative to existing solar collectors and to improve it in the structural aspect, the stratification of a heat carrier in the tank-accumulator of the combined heat supply system with a solar window was calculated.The study of operational efficiency of the experimental setup for using solar energy was carried out under the mode of circulation and gravitational motion of the heat carrier by the intensity of radiation of the solar energy simulator on the system of 600 W/m2 and 900 W/m2. Water was used as a heat carrier.We have analyzed changes in temperature of the heat carrier in the solar collector and in the tank-accumulator of the proposed combined solar heat supply system with a solar window as part of the external enclosure of an energy-efficient house.It was established that the heat carrier temperature under the circulation mode reached 26.5 °C. We have also presented comparative field, laboratory, and theoretical calculations of the average temperature of the heat carrier in the tank-accumulator under the mode of the heat carrier gravitation motion under various conditions.Efficiency of the experimental setup was calculated. The dynamics of change in efficiency of the solar heat supply system with a solar window were described. Efficiency was ≈55 % under the mode of heat carrier circulation for heat energy accumulation in the tank-accumulator, depending on heating duration. Under the mode of gravitational motion of the heat carrier, we calculated efficiency for the design of a solar window only, which was 53 %Исследовано использование солнечной энергии как потенциального альтернативного источника для обеспечения теплоснабжением энергоэффективных домов. Проведен предварительный теоретический анализ энергетических показателей комбинированной системы теплоснабжения за использование гелиоокна как части ограждения энергоэффективного дома. С целью повышения эффективности работы исследуемой установки относительно существующих солнечных коллекторов и улучшения ее в конструктивном аспекте было рассчитано стратификацию теплоносителя в баке-аккумуляторе комбинированной системы теплоснабжения с гелиоокном.Исследование эффективности работы экспериментальной установки в системе для использования солнечной энергии проводились в режиме движения циркуляции и гравитации теплоносителя по интенсивности излучения имитатора солнечной энергии на систему 600 Вт/м2 и 900 Вт/м2. В качестве теплоносителя использовали воду.Проанализировано изменение температуры теплоносителя в солнечном коллекторе и баке-аккумуляторе предложенной комбинированной системы солнечного теплоснабжения с гелиоокном как части внешней защиты энергоэффективного дома.Установлено, что температура теплоносителя в режиме циркуляции достигала 26,5 °С. Кроме этого, приведены сравнительные натурные, лабораторные и теоретические расчеты усредненной температуры теплоносителя в баке-аккумуляторе в режиме движения гравитации теплоносителя при различных условиях.Был рассчитан коэффициент полезного действия экспериментальной установки. Описана динамика изменения коэффициента полезного действия системы солнечного теплоснабжения с гелиоокном. В режиме движения циркуляции теплоносителя по накоплению тепловой энергии в баке-аккумуляторе, в зависимости от времени нагрева, КПД составлял ≈55 %. В режиме движения гравитации теплоносителя был подсчитан коэффициент полезного действия лишь конструкции гелиоокна, который составил 53 %Досліджено використання сонячної енергії як потенційного альтернативного джерела для забезпечення теплопостачанням енергоефективних будинків. Проведено попередній теоретичний аналіз енергетичних показників комбінованої системи теплопостачання за використання геліовікна як частини огородження енергоефективного будинку. З метою підвищення ефективності роботи досліджуваної установки відносно існуючих сонячних колекторів та покращення її в конструктивному аспекті, було розраховано стратифікацію теплоносія в баку-акумуляторі комбінованої системи теплопостачання із геліовікном.Дослідження ефективності роботи експериментальної установки в системі для використання сонячної енергії проводили в режимі руху циркуляції та гравітації теплоносія за інтенсивності випромінювання імітатора сонячної енергії на систему 600 Вт/м2 та 900 Вт/м2. Як теплоносій використовували воду.Проаналізовано зміну температури теплоносія в сонячному колекторі та в баку-акумуляторі запропонованої комбінованої системи сонячного теплопостачання із геліовікном як частини зовнішнього захисту енергоефективного будинку.Встановлено, що температура теплоносія в режимі циркуляції досягала 26,5 °С. Крім цього, наведено порівняльні натурні, лабораторні та теоретичні розрахунки усередненої температури теплоносія в баку-акумуляторі в режимі руху гравітації теплоносія за різних умов.Було розраховано коефіцієнт корисної дії експериментальної установки. Описано динаміку зміни коефіцієнта корисної дії системи сонячного теплопостачання із геліовікном. У режимі руху циркуляції теплоносія за накопиченням теплової енергії в баку-акумуляторі, залежно від часу нагріву, ККД становив ≈55 %. В режимі руху гравітації теплоносія було обраховано коефіцієнт корисної дії лише конструкції геліовікна, що становив 53

Інтенсивність сонячної радіації у місті Львові

The fuel and energy potential of Ukraine is characterized by the scale, multi-component and high value of mineral reserves. Energy saving is one of the main political and economic directions of development in Ukraine. However, in conditions of constant depletion of natural resources, the increase in the cost of oil, changes in climatic conditions due to increased emissions of carbon dioxide, there is an important problem of improving energy efficiency through the use of thermal insulation systems or increasing the use of renewable energy sources.Solar energy is used as an unconventional source of energy. It is also an inexhaustible source of energy for humanity and largely controls theclimate on the planet Earth. For the transformation of solar energy coming to the surface of the planet, special installations have been developed, which are constantly being improved. Thanks to such installations, negative climate change in the future can be stopped. The United Nations considers climate change a priority threat to humanity in the XXI century. Thus, the priority is the development of heat supply and electricity supply from solar energy. The climate change is the important and long-term variation of parameters in the statistical distribution of weather conditions for a long time, so the use of solar energy requires constant updating of data on its volume entering the plane.The paper analyzes the study area of the state of solar radiation, which enters the territory of Ukraine, in particular in the city of Lviv in July.Today there are a number of studies on the level of solar radiation on the territory of Ukraine. In particular, the total solar radiation and the average daily total density of the solar energy flow entering the horizontal plane on the territory of Ukraine under the condition of the clear sky were established [11, 12].In our studies, we obtained data on solar radiation with different points of the world entering the horizontal plane of the solar field in July. The data of solar radiation entering the inclined surface of the solar field, which is set at an angle of 45° relative to the horizon, are analyzed.Паливно-енергетичний потенціал України характеризується масштабністю, багатокомпонентністю й неабиякою цінністю запасів корисних копалин. Енергозбереження є одним із основних політично-економічних напрямків розвитку в Україні. Проте, за умов постійно виснаження запасів природних ресурсів, зростання вартості нафти, зміни кліматичних умов внаслідок збільшення викидів у атмосферу вуглекислого газу виникає важлива проблема підвищення ефективності енергозбереження за рахунок застосування систем теплоізоляції або збільшення обсягів використання відновлюваних джерел енергії.Сонячна енергія використовується як нетрадиційне джерело енергії. Також, є невичерпним джерелом енергії для людства та значною мірою керує кліматом на планеті Земля. Для трансформації сонячної енергії, що надходить на поверхню планети розроблені спеціальні установки, які постійно вдосконалюються. Завдяки подібним установкам негативну зміну клімату в майбутньому можна зупинити. Оскільки, Організація Об'єднаних Націй вважає зміну клімату  пріоритетною загрозою для людства в ХХІ столітті, то пріоритетним є розвиток теплопостачання та електропостачання від сонячної енергії.Зміна клімату – це важливе та довготривале варіювання параметрів в статистичному розподілі погодних умов за тривалий час, тому використання сонячної енергії потребує постійного оновлення даних щодо її обсягу який надходить на площину.В роботі проаналізовано на досліджуваній місцевості стан сонячної радіації, яка надходить на територію України, зокрема в місті Львові у липні місяці.На сьогодні існує ряд досліджень щодо рівня надходження сонячної радіації на територію України. Зокрема, встановлено сумарну сонячну радіацію та середньодобову сумарну густину потоку сонячної енергії, що надходить на горизонтальну площину на територію України за умов ясного неба [11, 12].В наших дослідженнях отримано, дані сонячної радіації за різними румбами світу, що надходить на горизонтальну площину геліополя в липні місяці. Проаналізовано дані надходження сонячної радіації, що надходить на похилу поверхню геліополя, яка встановлена під кутом 45° відносно горизонту

Застосування геліостіни для теплопостачання енергоефективних будівель

This paper analyzes the optimal use of solar energy in the conditions of shortage of traditional energy carriers in the territory of Ukraine. The volume of traditional fuel energy in the long term becomes very small and inaccessible, that is why for current and future generations important is the introduction of new progressive ideas in keeping the energy sector at the appropriate level. Reorganization of the technological structure of industrial and housing-communal sectors of Ukraine for the use of scientific and technical developments will significantly balance the state of consumption of fossil fuels, increasing the share of renewable energy. In the conditions of constant growth of prices for traditional energy sources and the exhaustion of their reserves, it is needed to look for an alternative solution. Such an alternative is the use of renewable energy sources on the territory of Ukraine. In the article is shown the possibility for implementation of solar walls as an alternative solar installation in existing structures and for designing new and improved walls in energy-efficient buildings. In addition, it is proved the importance of the implementation of solar energy on the territory of Ukraine. It was analyzed the results of studies of changes in density of solar energy on the territory of Ukraine.The use of solar installations in energy efficient houses in the territory of Ukraine is the main solution to reduce energy consumption of buildings. The article considers on the possibility of implementing a solar wall as a separate existing design energy-efficient homes and the data of temperature change of the heat carrier of the solar wall, the specific instantaneous heat capacity for the solar collector during the experiment. The possibility of applying the experimental model of the solar wall for the actions on it of adverse factors. After the studying of the effectiveness of solar installation was found that the proposed model of the solar wall is enough effective and can be used in systems of solar heat supply.В праці проаналізовано оптимальне використання сонячної енергії за умов дефіциту традиційних енергоносіїв на території України. Обсяг традиційної-паливної енергетики в перспективі стає досить незначним і недоступним, тому для теперішнього й майбутнього покоління важливим є впровадження нових прогресивних ідей у підтриманні енергетичної сфери на належному рівні. Реорганізація технологічної структури промислового та житлово-комунального секторів України за використання науково-технічних розробок дозволить суттєво збалансувати стан споживання органічного викопного палива, збільшивши частку використання відновлюваних джерел енергії. За умов постійного зростання цін на традиційні енергоносії та вичерпання їхніх запасів необхідно шукати альтернативне рішення. Такою альтернативою є застосування відновлюваних джерел енергії на території України. В статті розглянуто можливість впровадження геліостіни, як альтернативної сонячної установки в існуючі конструкції будівель та для проектування нових удосконалених стін в енергоефективних будівлях. Крім цього, доведено важливість впровадження сонячної енергетики на території України. Проаналізовано результати досліджень зміни густини сонячної енергії на території України. Застосування геліоустановок в енергоефективних будинках на території України є основним рішенням для зменшення енергоспоживання будівлями. В статті, розглянуто можливість впровадження геліостіни, як окремої існуючої конструкції енергоефективного будинку та наведено дані зміни температури теплоносія геліостіни, надходжень кількості питомої миттєвої теплової потужності в часі. Розглянуто можливість застосування експериментальної моделі геліостіни за дії на неї несприятливих факторів. Проведено дослідження ефективності застосування геліоустановки, та встановлено, що запропонована модель геліостіни є достатньо ефективною і може використовуватись в системах сонячного теплопостачання

Solar collectors integrated into transparent facades

Due to the fact that the number of natural disasters in the world has increased in recent years, experts note that climate change is the cause. As a consequence of the nature of the needs to improve the fuel and energy complex in the countries in world. This solution could be solar energy and similar energy sources. The paper presents the classification of energy-efficient houses proposed by international standards and its critical analysis. Emphasis is placed on the problem of improving solar collectors integrated into the construction of buildings. The paper presents the temperature characteristics of an experimental solar collector. For the experimental solar collector combined with the translucent facade of the building, thermal characteristics are set, in particular, such as thermal capacity and thermal efficiency

Experimental determination of the efficiency of the solar collector integrated into the light transparent building facade

One of the most promising energy sources is solar energy, which is confirmed by the growth in the development of renewable energy for European countries. The main goal of research is to design and implement the latest energy systems for passive buildings using renewable energy. In this paper is documented the optimal operation stages of the solar heat supply system were investigated with recommendations for further development of the design and construction of passive buildings in Ukraine South

Energy efficiency of heating systems using solar windows

The era of technological progress provides people with many opportunities to install in a building various systems such as heating, gas supply and ventilation that will help to improve the microclimate and comfort of use of theroom. The environmental and economic side of these systems remain the main issues in selecting the type of installation. The article considers the energy efficiency of a heating system using a solar window. The data describes changes in the solar window heat carrier temperature and the nature of the change in thermal power over time. It was found that the proposed solar window model is quite effective and canbe used in the design of of solar heating systems. The results of the study can be used in the design and choice of location of solar energy installations in Ukraine

Системи сонячного теплопостачання інтегровані у світлопрозорі фасади будівель

This paper deals with the use of solar energy solar installation. Taking into account the fact that the volume of traditional fuel energy is not significant and limited, it is important for the present and future generation to introduce new progressive ideas concerning alternative changes in the fuel energy complex in the prism of environmental education. The issues of energy efficiency of alternative fuels in Ukraine is more acute than in the world. The reasons for this are outdated technologies, the exhaustion of resources, the use of fixed assets for electricity and heat generation, which together with low fuel efficiency leads to significant emissions of harmful substances. The use of solar energy in Ukraine will make it less dependent on fluctuations in fuel prices. It is known that, solar installations are often characterized by complex structures or low utilization of the useful space, require complex electro mechanical systems and guidance mechanisms. Currently, there are a significant number of solar collectors, different design and technical and economic indicators. Environmental friendliness and economic benefits of these systems remain the main issue during installation. The paper describes an analysis of the efficiency of the solar heat supply system with a window solar collector which is containing a metal heat exchanger structure. The paper presents data on changes in the heating temperature of the heat carrier in the window solar collector. Instantaneous specific heat capacity of 0.015 m3 accumulator tank acquires a growing trend and varies from 5 to 563 W/m2 in conditions of constant solar radiation of 900 W/m2. The efficiency of the use of the window solar collector reached 62% under the intensity of radiation 900 W/m2 and with the volume of the accumulator tank V=0,015 m3 in the solar heat supply system.Обсяг традиційної паливної енергії є обмеженим. Тому для теперішнього та майбутнього покоління важливо ввести нові прогресивні ідеї стосовно альтернативних змін у паливно-енергетичному комплексі в призмі екологічної освіти. Питання енергоефективності поновлюваних видів палива в Україні є більш гострими, ніж у світі. Причиною цього є застарілі технології, вичерпання ресурсів, використання основних засобів для виробництва електроенергії та теплоти, що разом із низькою ефективністю використання палива призводить до значного викиду шкідливих речовин. Використання сонячної енергії в Україні зробить її менш залежною від коливань цін на паливо. Відомо, що сонячні установки часто характеризуються складними структурами або низьким використанням корисного простору, вимагають складних електромеханічних систем та механізмів керування. У даний час існує значна кількість сонячних колекторів, які мають різні конструктивні та техніко-економічні показники. Основною проблемою подібних конструкцій є висока вартість. У статті описується аналіз ефективності розробленої авторами системи сонячного теплопостачання з вікнами-геліоколекторами, які містять металевий теплообмінник. У роботі представлені дані про зміни температури нагріву теплоносія у вікні сонячного колектора. Миттєва питома теплоємність накопичувального резервуара 0,015 м3 набуває тенденцію до зростання та коливається від 5 до 563 Вт / м2 в умовах постійного сонячного випромінювання 900 Вт / м2. Ефективність використання вікна сонячного колектора досягала 62 % при інтенсивності випромінювання 900 Вт / м2 і з об'ємом акумуляторного резервуара V = 0,015 м3 в сонячній системі теплопостачання

Theoretical and Experimental Analysis of Solar Enclosure as Part of Energy-efficient House

The use of solar energy as a potential alternative source to ensure the heat supply to energy-efficient houses was explored. We have performed preliminary theoretical analysis of energy indicators for the combined heat supplying system when a solar window is used as part of the enclosure for an energy efficient house. In order to enhance operational effectiveness of the studied plant relative to existing solar collectors and to improve it in the structural aspect, the stratification of a heat carrier in the tank-accumulator of the combined heat supply system with a solar window was calculated.The study of operational efficiency of the experimental setup for using solar energy was carried out under the mode of circulation and gravitational motion of the heat carrier by the intensity of radiation of the solar energy simulator on the system of 600 W/m2 and 900 W/m2. Water was used as a heat carrier.We have analyzed changes in temperature of the heat carrier in the solar collector and in the tank-accumulator of the proposed combined solar heat supply system with a solar window as part of the external enclosure of an energy-efficient house.It was established that the heat carrier temperature under the circulation mode reached 26.5 °C. We have also presented comparative field, laboratory, and theoretical calculations of the average temperature of the heat carrier in the tank-accumulator under the mode of the heat carrier gravitation motion under various conditions.Efficiency of the experimental setup was calculated. The dynamics of change in efficiency of the solar heat supply system with a solar window were described. Efficiency was ≈55 % under the mode of heat carrier circulation for heat energy accumulation in the tank-accumulator, depending on heating duration. Under the mode of gravitational motion of the heat carrier, we calculated efficiency for the design of a solar window only, which was 53