Glazed building wall as a solar thermal collector

A good chance to separate thermal and living functions of the building shell appears in indirect passive systems, where absorption and accumulation of the transmitted solar energy takes place close to the wall glazing. A wall of this kind, that transmits, absorbs and accumulates solar energy becomes for a building solar thermal collector. In the whole building scale heating demand reduction, due to this passive solar system may reach 14 %. Some further reduction of heating but also cooling demand will be possible when internal air exchange between distinguished thermal zones is considered. Total amount of the useful solar gains from well designed indirect system (windows) is very close to the gains attainable form large indirect system (collecting and accumulating wall). But a major advantage of the indirect system consists in significantly reduced overheating risk in winter and summer. Unfortunately, comparison of the direct solar system and collecting wall, based on combined energy use and investment costs criterion, indicates application of rationally designed passive direct systems.

---

Mniej uciążliwym dla użytkowników niż okno, źródłem zysków słonecznych jest masywna przegroda nieprzeźroczysta, od zewnątrz osłonięta zestawem szyb, nazywana przegrodą kolektorowo- akumulacyjną. W artykule sprawdzano jej przydatność w naszym klimacie i poszukiwano rozwiązań gwarantujących najlepsze rezultaty energetyczne. W skrótowy jedynie sposób przedstawiono wyniki analiz, m.in. wykresy, pozwalające na określenie sprawności cieplnej tej przegrody, a w efekcie udziału energii słonecznej w pokrywaniu zapotrzebowania na ogrzewanie. Wykresy tego typu mogą stanowić prostą pomoc we wstępnych analizach projektowych. Uzyskane wyniki obliczeń symulacyjnych przekreślają praktycznie sens stosowania przegrody kolektorowo-akumulacyjnej ze zwykłym oszkleniem i bez izolacji termicznej. Istotną poprawę właściwości tej przegrody można uzyskać dopiero po zastosowaniu izolacyjnych zestawów szybowych. Biorąc pod uwagę łącznie ogrzewanie i przegrzewanie wnętrza, najbardziej korzystną kombinację właściwości mają zestawy szyb o najwyższej izolacyjności termicznej. Wykazane w obliczeniach przy bardzo niekorzystnych założeniach, ograniczone przegrzewanie wnętrza w obiektach prawidłowo zaprojektowanych, może być w praktyce usunięte poprzez intensywniejszą wentylację lub wewnętrzną wymianę ciepła w budynku. Główną zaletą przegród kolektorowo-akumulacyjnych jest ochrona warunków termicznych we wnętrzu, poprzez wygładzanie wahań pozyskiwanego strumienia energii słonecznej. Jednak związane z tym oszczędności eksploatacyjne nie uzasadniają w przekonywujący sposób znacznych różnic inwestycyjnych. Porównanie PKA z oknami, w oparciu o łączne kryteria energetyczne i inwestycyjne, sugeruje, więc raczej stosowanie okien o precyzyjnie dobranej i mniejszej niż przegroda kolektorowa powierzchni, gwarantującej niskie zapotrzebowanie na ogrzewanie i poprawne warunki termiczne w okresie lata. Przegroda kolektorowo-akumulacyjna może stanowić natomiast uzupełnienie czy nawet alternatywę dla obficie przeszklonych wnętrz, zwłaszcza w wysokiej jakości budynkach użyteczności publicznej, handlowych, wystawienniczych itp.