Wpływ zastosowania PCM w próżniowym kolektorze rurowym na charakterystykę energetyczną budynku

W artykule przedstawiono możliwości zwiększenia udziału energii słonecznej i zmniejszenia zapotrzebowania na nieodnawialną energię pierwotną w systemie ogrzewania budynku. Na te potrzeby zastosowano prototypowy próżniowo-rurowy kolektor słoneczny zintegrowany z materiałem zmiennofazowym (ETC/PCM). Jako PCM zastosowano parafinę techniczną o temperaturze topnienia 51,24°C. Wykazano, że najwyższy udział energii słonecznej w systemie ogrzewania budynku uzyskano przy obciążeniu cieplnym wynoszącym 40 W·m-2, a największa powierzchnia apertury ETC/PCM w stosunku do powierzchni grzewczej wynosiła 0,2. Zmniejszenie parametrów systemu grzewczego z 45/35°C do 35/25°C pozwoliło na zwiększenie uzysku ciepła z energii słonecznej w zakresie od 2,71% do 5,44%. Największy wzrost frakcji słonecznej występuje, gdy stosunek powierzchni apertury kolektora słonecznego ETC/PCM do powierzchni ogrzewanego budynku wynosi 0,03-0,07. Podsumowując, uzyskane wyniki wskazują, że proponowane rozwiązanie zmniejsza zapotrzebowanie na nieodnawialną energię pierwotną w koncepcyjnym systemie grzewczym od 6% do 27% w zależności

---

The paper shows the possibility of increasing solar energy and reducing the demand for non-renewable primary energy in the building heating system. To this end, a prototype evacuated tube solar collector integrated with phase change material (ETC/PCM) has been used, with technical grade paraffin with an onset melting point of 51.24°C as the PCM. It was shown that the highest solar energy fraction in the building heating system was obtained with a thermal load of 40 W·m-2, and the highest surface area of the ETC/PCM aperture in relation to the heating surface area was 0.2. Reducing the heating system parameters from 45/35°C to 35/25°C allowed an increase in the solar fraction in the range of 2.71% to 5.44%. The greatest increase in the solar fraction occurs when the ratio of the area of the ETC/PCM solar collector aperture to the area of the heated building is 0.03-0.07. In summary, the results obtained indicate that the proposed solution reduces the non-renewable primary energy demand in the conceptual heating system from 6% to 27%, depending on the thermal load of the building and the aperture area of the ETC/PCM.