Helioprofile TEPS: Estimation of thermotechnical characteristics of power-active building envelope (walls, roofs)
The general approach to estimation of thermotechnical characteristics (useful thermal power and quotient of usage of sun radiation) of power-active building envelope was in the focus of attention. There was given an example of calculation for power-active building envelope based on helioprofile TEPS...
Saved in:
| Date: | 2006 |
|---|---|
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine
2006
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/298 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | System Research in Energy |
| Download file: |  |
Institution
System Research in Energy| _version_ | 1871103507429326848 |
|---|---|
| author | Strashko V.V. |
| author_facet | Strashko V.V. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Strashko V.V.",
"institution": null
}
] |
| author_sort | Strashko V.V. |
| baseUrl_str | https://systemre.org/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T12:57:36Z |
| description | The general approach to estimation of thermotechnical characteristics (useful thermal power and quotient of usage of sun radiation) of power-active building envelope was in the focus of attention. There was given an example of calculation for power-active building envelope based on helioprofile TEPS. |
| first_indexed | 2026-03-24T02:01:22Z |
| format | Article |
| fulltext |
96 ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №14/2006
Підприємством "Інсолар ЮСВ" (м.Дніпропет-
ровськ) розроблено, а наприкінці 2003 року осво-
єно виробництва та випущено на ринок новий віт-
чизняний продукт – геліопрофіль ТЕПС [1], який
може використовуватися в будівельному та індус-
тріальному напрямах. Геліопрофіль являє собою
основний конструктивний елемент для споруд-
ження енергоактивних огороджувальних конс-
трукцій (ЕАОК), а простіше – стін, покрівель і по-
верхонь об'єктів різноманітного призначення.
Закладені в геліопрофіль ТЕПС функціональні
можливості дозволяють, в поєднанні з відповідно
спроектованою системою енергозабезпечення
об'єкта, утилізувати енергію навколишнього сере-
довища, зокрема сонячне випромінювання і тепло
зовнішнього та викидного повітря, на потреби
технологічного теплозабезпечення, гарячого во-
допостачання, опалення, вентиляції та кондицію-
вання. ЕАОК, які виготовлено з геліопрофілю
ТЕПС, можуть також виконувати функції прис-
троїв для відводу від об'єкта надлишків тепла і
теплоакумулюючої системи [2]. На фото зображе-
но момент монтажу ЕАОК на даху будинку видав-
ництва "Екоінформ" (м. Львів).
Зважаючи на те, що теорія та практика вико-
ристання ЕАОК ще недостатньо досліджені та
обґрунтовані, перед проектувальниками постає
питання оцінки теплотехнічних характеристик
ЕАОК хоча б для деяких, найбільш показових ва-
ріантів їх використання. Задля цього в НДІ Енер-
гетики Дніпропетровського національного уні-
верситету, на замовлення ТОВ "Інсолар ЮСВ",
на спеціально розробленій установці було прове-
дено комплекс лабораторних досліджень геліоп-
рофілю ТЕПС. Обробка результатів досліджень
дозволить розробити необхідний методичний
інструментарій для проектантів.
Разом із тим, для деяких припущень і як пер-
ше осмислення результатів, пропонується мето-
дика попередньої оцінки теплотехнічних харак-
теристик ЕАОК. Такими припущеннями є:
– оціночними параметрами є корисна теплова
потужність ЕАОК і коефіцієнт використання со-
нячної енергії;
– використовується лише рідинний теплоно-
сій (апріорі вважаємо, що сумісне використання
рідинного і повітряного теплоносіїв поліпшує
оціночні параметри);
– оцінка проводиться для миттєвих значень
інтенсивності сонячної радіації на поверхні ЕА-
ОК, температури зовнішнього повітря, темпера-
тур теплоносія на вході та виході з ЕАОК;
– температура всередині об'єкта дорівнює
температурі зовнішнього повітря (так званий
"холодний дах").
Слід зазначити, що запропонована методика
багато в чому базується на аналітичних підходах,
застосовуваних у [1].
Корисна теплова потужність ЕАОК розрахо-
вується відповідно [3] за формулою:
де Q – корисна теплова потужність, Вт; К – кое-
фіцієнт тепловтрат ЕАОК, Вт/(м2·К); F – площа
огороджувальної конструкції, м2; ξ – конструк-
тивний коефіцієнт; tр, tvx, tvuх – відповідно рівно-
ÄÎÑ˲ÄÆÅÍÍß ÒÀ ÎÏÒÈ̲ÇÀÖ²ß ÒÅÕÍÎËÎò×ÍÈÕ ÎÁ’ªÊҲ ² ÑÈÑÒÅÌ
ГЕЛІОПРОФІЛЬ ТЕПС: ОЦІНКА ТЕПЛОТЕХНІЧНИХ ХАРАКТЕРИС-
ТИК ЕНЕРГОАКТИВНИХ ОГОРОДЖУВАЛЬНИХ КОНСТРУКЦІЙ
(СТІН, ПОКРІВЕЛЬ)
УДК 662.987:697.7
В.В. СТРАШКО (Товариство з обмеженою відповідальністю "Інсолар ЮСВ", Дніпропетровськ)
Розглянуто загальний підхід до оцінки теплотехнічних характеристик енергоактивних огороджувальних конструкцій,
зокрема, корисної теплової потужності та коефіцієнта використання сонячного випромінювання. Наведено приклад
розрахунку для енергоактивної огороджувальної конструкції, побудованої з використанням геліопрофілю ТЕПС.
(3)
ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №14/2006 97
важна температура тепло поглинаючої поверхні
геліопрофілю ТЕПС, температур рідинного теп-
лоносія на вході та виході з ЕАОК, 0С.
Значення ξ визначається з графіка на рис. 1
або за формулами, отриманими при обробці ре-
зультатів досліджень.
Коефіцієнт використання сонячної енергії
ЕАОК розраховується відповідно до [3] за фор-
мулою:
де η – коефіцієнт використання сонячної
енергії; Е – інтенсивність сонячної енергії, Вт/м2.
Інтенсивність сонячної радіації визначається
розрахунковим шляхом або вважається приблиз-
ною до [4].
Рівноважна температура теплопоглинаючої
поверхні геліопрофілю ТЕПС для випадку одна-
ковості температур зовнішнього та внутрішнього
повітря розраховується за формулою
де α – коефіцієнт поглинання сонячної радіації
геліопрофілем ТЕПС ; τ – коефіцієнт пропускан-
ня сонячного випромінювання прозорою теплоі-
золяцією; tос – температура навколишнього сере-
довища, 0С.
Значення α и τ приймаються відповідно до
довідкових даних, виходячи з обраних матеріалів
і покриття.
Коефіцієнт теплових втрат ЕАОК розрахову-
ється згідно з формулою:
де Rpti – термічний опір від зовнішньої поверхні
прозорої теплоізоляції до поглинаючої поверхні
геліопрофілю ТЕПС, (м2·К)/Вт; Riz – термічний
опір від поглинаючої поверхні геліопрофілю
ТЕПС до внутрішньої поверхні ЕАОК,
(м2·К)/Вт; Кп – коефіцієнт тепловтрат через тор-
цеві ділянки периметру ЕАОК (елементи каркасу
і т.і.), осереднені до загальної площі її поверхні,
Вт/(м2·К).
Значення Rpti та Riz розраховуються відповід-
но до [5] для визначених проектних рішень щодо
матеріалів та конструкцій. Значення Кп визнача-
ють розрахунком, також виходячи з проектних
рішень щодо матеріалів та конструкцій; при цьо-
му зі збільшенням розмірів ЕАОК його значення
зменшується порівняно з іншими двома складо-
вими.
Приклад розрахунку
1. Поверхня ЕАОК розташована під кутом 450
до горизонту. В конструкції ЕАОК в якості прозо-
рої теплоізоляції використовується сотовий полі-
карбонат товщиною 6 мм. Теплопоглинаюча по-
верхня геліопрофілю ТЕПС пофарбована чор-
ною поліефірною порошковою фарбою. Внутріш-
ня теплоізоляція виконана за типовим рішенням
із використанням теплоізоляційних волоконних
плит. Коефіцієнт тепловтрат через торцеві ділян-
ки периметру ЕАОК вважається таким, що дорів-
нює 20% суми інших тепловтрат. Припускалась
відсутність вітру.
2. Розрахунковий коефіцієнт тепловтрат у
цьому випадку становить:
3. Конструктивний коефіцієнт дорівнює:
ξ = 1 – 0,0173 K = 1 – 0,0137 2,68 = 0,95 (6)
4. Для подальших розрахунків прийнято такі
дані:
– інтенсивність сумарної сонячної радіації,
яка надходить на ЕАОК, Е, (Вт/м2) – 100; 250;
600; 1000;
– температура зовнішнього повітря, toc,(
0С) –
5; 10; 25;
– значення tvx и tvuх теплоносія (вода), (0С) –
(15/55); (15/35); (35/55).
5. Результати розрахунку корисної теплової
потужності ЕАОК наведено на рис. 3
6. Результати розрахунку коефіцієнта вико-
ристання сонячної енергії за різних сполучень
температур теплоносія (tvx/tvuх) наведено на рис. 4
7. Кількість сонячної енергії, яка утилізується
ЕАОК, визначається множенням кількості соняч-
ного випромінювання, що надходить на ЕАОК, на
ÄÎÑ˲ÄÆÅÍÍß ÒÀ ÎÏÒÈ̲ÇÀÖ²ß ÒÅÕÍÎËÎò×ÍÈÕ ÎÁ’ªÊҲ ² ÑÈÑÒÅÌ
Рис. 2. Залежність конструктивного коефіцієнту від
коефіцієнту тепловтрат та кута нахилу ЕАОК
(2)
(3)
(5)
(4)
98 ПРОБЛЕМИ ЗАГАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ • №14/2006
відповідний коефіцієнт використання сонячної
енергії. Кількість сонячного випромінювання
визначається орієнтацією в просторі ЕАОК, геог-
рафічними і кліматичними умовами. Розрахунок
може здійснюватися:
– за однією з відомих методик,
– за СНіП 2.01.01-82. Строительная климато-
логия и геофизика. – М.: Стройиздат, 1986.-136с
[4].
– з використанням програми "Інсоляція – Ук-
раїна" [6].
Зважаючи на перспективність даного напря-
му, постає необхідність розробки теоретичних за-
сад створення і широкомасштабного застосуван-
ня в умовах України систем енергозабезпечення
об'єктів з використанням енергоактивних ого-
роджувальних конструкцій та поновлюваних
джерел енергії, перед усім сонячного випроміню-
вання і тепла навколишнього повітря, для ло-
кального забезпечення споживачів тепловою та
електричною енергією.
При цьому слід вирішити такі основні зав-
дання:
– дослідити особливості комбінування енер-
гоактивних огороджувальних конструкцій, теп-
лових помп, акумулюючих систем різних типів з
метою побудови систем енергозабезпечення з ви-
користанням поновлюваних джерел енергії;
– розробити варіанти схемних рішень та алго-
ритми функціонування таких систем енергозабез-
печення для різних об'єктів з урахуванням їх спе-
цифіки (мало- і багатоповерхових житлових бу-
динків, об'єктів адміністративного та соціально-
культурного призначення, сільськогосподарських,
промислових і комунальних підприємств, медич-
них, рекреаційних, навчальних закладів тощо);
– оцінити ефективність застосування систем
енергозабезпечення об'єктів з використанням
енергоактивних огороджувальних конструкцій
та поновлюваних джерел енергії.
Залучення до вирішення цих питань держав-
них наукових установ і приватних інвесторів доз-
волить Україні отримати власний досвід для під-
кріплення своїх євроінтеграційних сподівань.
ÄÎÑ˲ÄÆÅÍÍß ÒÀ ÎÏÒÈ̲ÇÀÖ²ß ÒÅÕÍÎËÎò×ÍÈÕ ÎÁ’ªÊҲ ² ÑÈÑÒÅÌ
Рис. 3. Залежність конструктивного коефіцієнту від
коефіцієнту тепловтрат та кута нахилу ЕАОК
Рис. 4. Залежність конструктивного коефіцієнту від
коефіцієнту тепловтрат та кута нахилу ЕАОК
1. Пат. 65474А Україна, МКІ F24J2/24, E04D1/24, E04D1/30, E04D13/18, E04E04C2/30, F16S1/12, F28F3/12. Сонячний
колектор / В.В.Страшко (Україна), В.Ю.Подлєпіч (Росія), Д.В.Безнощенко (Україна)/ Заявл. 05.08.2003; Опубл. 15.03.2004;
Бюл. № 3.
2. V. Podlepich, D. Beznoshchenko, V. Strashko, I. Stacenko, A. Denisova. Modern architectural and innovative building solution –
"TEPS" // Proc. International Conference World Sustainable Energy Day 2005. – Wels (Austria), 3 – 5 March, 2005. – C. 275.
3. Теплові розрахунки геліосистем / Сиворакша В.Ю., Марков В.Л., Петров Б.Є. та ін. Моногр. – Д.: Вид-во Дніпропетр. ун-
ту, 2003. – 123 с.
4. СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика. – М.: Стройиздат, 1986.-136с.
5. СНиП І І-3-79. Строительная теплотехника. – М.: Стройиздат, 1986.-32с.
6. "Инсоляция – Украина". Программа для расчёта суммарной солнечной радиации, поступающей на произвольно-ориен-
тированную наклонную поверхность в условиях Украины. /© Страшко В.В. 2004 – 2005
|
| id | systemreorg-article-298 |
| institution | System Research in Energy |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:09:18Z |
| publishDate | 2006 |
| publisher | General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | systemreorg/85/5f8a4e20905ed321a863118916067185.pdf |
| spelling | systemreorg-article-2982026-07-18T12:57:36Z Helioprofile TEPS: Estimation of thermotechnical characteristics of power-active building envelope (walls, roofs) Геліопрофіль ТЕПС: Оцінка теплотехнічних характеристик енергоактивних огороджувальних конструкцій (стін, покрівель) Strashko V.V. arbitrarily oriented surface, power-active building envelope, helioprofile. надходження сонячної енергії, довільно орієнтована поверхня, енергоактивна огороджувальна конструкція, геліопрофіль. The general approach to estimation of thermotechnical characteristics (useful thermal power and quotient of usage of sun radiation) of power-active building envelope was in the focus of attention. There was given an example of calculation for power-active building envelope based on helioprofile TEPS. Розглянуто загальний підхід до оцінки теплотехнічних характеристик (корисної теплової потужності та коефіцієнта використання сонячного випромінювання) енергоактивних огороджувальних конструкцій.Наведено приклад розрахунку для енергоактивної огороджувальної конструкції на базі геліопрофілю ТЕПС. General Energy Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine 2006-12-04 Article Article application/pdf https://systemre.org/index.php/journal/article/view/298 System Research in Energy; No. 2 (14) (2006): The Problems of General Energy; 96-98 Системні дослідження в енергетиці; № 2 (14) (2006): Проблеми загальної енергетики; 96-98 2786-7102 2786-7633 uk https://systemre.org/index.php/journal/article/view/298/246 Copyright (c) 2006 Strashko V.V. https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0 |
| spellingShingle | arbitrarily oriented surface power-active building envelope helioprofile. Strashko V.V. Helioprofile TEPS: Estimation of thermotechnical characteristics of power-active building envelope (walls, roofs) |
| title | Helioprofile TEPS: Estimation of thermotechnical characteristics of power-active building envelope (walls, roofs) |
| title_alt | Геліопрофіль ТЕПС: Оцінка теплотехнічних характеристик енергоактивних огороджувальних конструкцій (стін, покрівель) |
| title_full | Helioprofile TEPS: Estimation of thermotechnical characteristics of power-active building envelope (walls, roofs) |
| title_fullStr | Helioprofile TEPS: Estimation of thermotechnical characteristics of power-active building envelope (walls, roofs) |
| title_full_unstemmed | Helioprofile TEPS: Estimation of thermotechnical characteristics of power-active building envelope (walls, roofs) |
| title_short | Helioprofile TEPS: Estimation of thermotechnical characteristics of power-active building envelope (walls, roofs) |
| title_sort | helioprofile teps: estimation of thermotechnical characteristics of power-active building envelope (walls, roofs) |
| topic | arbitrarily oriented surface power-active building envelope helioprofile. |
| topic_facet | arbitrarily oriented surface power-active building envelope helioprofile. надходження сонячної енергії довільно орієнтована поверхня енергоактивна огороджувальна конструкція геліопрофіль. |
| url | https://systemre.org/index.php/journal/article/view/298 |
| work_keys_str_mv | AT strashkovv helioprofiletepsestimationofthermotechnicalcharacteristicsofpoweractivebuildingenvelopewallsroofs AT strashkovv gelíoprofílʹtepsocínkateplotehníčnihharakteristikenergoaktivnihogorodžuvalʹnihkonstrukcíjstínpokrívelʹ |