THE INFLUENCE OF CONSTRUCTIVE CHARACTERISTICS OF THE TROMBE WALL ON EFFICIENCY OF PASSIVE HEATING SYSTEM

Authors

  • Viktoriia Vasylivna Dubrovska Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Ukraine https://orcid.org/0000-0001-6144-2441
  • Viktor Ivanovych Shkliar Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Ukraine https://orcid.org/0000-0003-4765-0484
  • Olena Volodymyrivna Hubska Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Ukraine https://orcid.org/0000-0002-4576-4974

DOI:

https://doi.org/10.20535/1813-5420.2.2017.111683

Keywords:

passive heating system, Trombe wall, the coefficient of efficiency, solar radiation, energy-saving glass

Abstract

A passive solar heating system with Trombe wall with natural air circulation is considered for a one-storey well-insulated apartment house with an area of 150 m 2 . The heat energy consumption for heating without Trombe wall for the city of Kyiv was 59.7 kWh / (m 2 year), for Odesa - 50.4 kWh / (m 2 year). In EnergyPlus software package, a mathematical modeling of the heating load in the building was performed with changing the geometric characteristics of the Trombe wall (the thickness of the air gap between the glass and heat-absorbing wall, the thickness of the massive wall) for Kyiv and Odesa. Optimum values of the thickness of the air layer between the glass packet and the heat absorbing wall were 0.03-0.04 m for Kyiv, 0.025-0.035 m for Odesa; the thickness of the massive wall, depending on its material, was: made from cellular concrete – 0.35-0,4 m, from bricks – 0.35-0,4 m and claydite concrete – 0.25-0.3 m during minimum thermal load of the building. The influence of the filler (air or argon), the type of glass (conventional, k-glass, і-glass) and the type of a glazing unit (single-chamber or double-chambered windows) on the loss of thermal energy into the environment is considered. It is recommended to use a double-glazed window filled with argon with the energy-saving і-glass – 4M-4M-16Ar-16Ar-I4. The using of the Trombe wall allows to reduce the heating load for Kyiv – 14.7%, for Odessa – 16.3%. Payback period of the passive Trombe wall is amounted to: for heat pump systems – 10 years and 4 months, for a system with electric boiler – 2 years and 10 months in Kyiv; for Odesa – 9 years and 2 years and 8 months, respectively.

Author Biographies

Viktoriia Vasylivna Dubrovska, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

канд. тех. наук, доц

Viktor Ivanovych Shkliar, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

канд. тех. наук, доц.

Olena Volodymyrivna Hubska, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

магістр

References

Psarompas, A. Solar wall energy performance assessment. [Electronic resource] – Access mode: http://www.esru.strath.ac.uk/EandE/theses.htm.

DBN V.2.6-31:2016 Insulation of buildings.

Thermal Storage Wall Design Manual Alex Wilson New Mexico Solar Energy Association, 1979 [Electronic resource] – Access mode: http://www.nmsea.org/lib/ThermalStorageWallDesignManual.pdf

I.I. Pukhovyi, M.S. Khandus, O.O. Khrulenko Solar heating of "wall Trombe-Michel" type with an expanded buffer zone and transparent ceiling without traditional heating system of real building. // Vidnovliuvalna enerhetyka. 2015. – № 1. – p. 32-37.

EnergyPlus Energy Simulation Software. [Electronic resource] – Access mode: http://apps1.eere.energy.gov/ buildings/energyplus/.

Shklyar V.I., Stepanenko O.I., Dubrovska V.V. The effect of the geometry of the ventilation ducts in the Trombe wall on the temperature of the heated room // International Conference “Enerhoeffektyvnost 2014”; Belarus; Mynsk; 14.10.2014. – p. 71-72.

Hubska O.V., Dubrovska V.V., Shklyar V.I. Study of passive heating systems of Trombe-Michel wall. //Enerhetyka. Ekolohiia. Liudyna. Naukovi pratsi NTUU «KPI», IEE. – Kyiv: NTUU «KPI», IEE, 2016. – p. 155 – 162.

Zynher B.Y. Characteristics and examples of constructive solutions for sliding partitions, sliding and swing-out doors, sun curtains and blinds – M.:Stroiizdat,1994. – p. 126.

Сравнение стеклопакетов Comparison of insulating glass units. [Electronic resource] – Access mode: http://www.domashniy-uyut.net/okna/oknastati/harakteristiki-steklopaketov/.

R. A. Amerkhanov, A. V. Bohdan, S. V. Verbytskaia, K. A. Harkavyi Design of power supply systems – M.: Enerhoatomyzdat, 2010. – p. 548.

Dubrovska V.V., Shklyar V.I., Hubska O.V. Techno-economic performance of passive solar heating systems in the cities of Ukraine //Ekonomika pidpryiemstva: suchasni problemy teorii ta praktyky: The fifth International Scientific Conference, 15-16 Sep 2016. – Odesa: Atlant, 2016. – p. 356–357.

Downloads

Issue

No. 2 (2017): POWER ENGINEERING: economics, technique, ecology

Section

ENERGY EFFICIENCY AND ENERGY SAVINGS

License

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  1. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  1. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).