Fereastra - Portal de afaceri - revista de specialitate pentru furnizorii de sisteme si producatorii de tamplarie din PVC, Aluminiu si lemn stratificat cu geam termoizolant. Aici gasiti informatii utile despre: ferestre, usi, pereti cortina, termopane, geam termopan, etc.

Dependentele de proiectare si constructie a fatadelor cortina moderne de integrarea unui sistem de racire sustenabil, alimentat cu energie solara, bazat pe adsorbtie inchisa au devenit tot mai stringente intr-o perioada in care confortul se impleteste in mod armonios cu orientarea spre eficienta energetica si intensificarea utilizarii resurselor regenerabile. In cazul unor solutii cum sunt cele mentionate anterior, un adsorbant functional este similar unui colector cu placi plate si serveste atat ca punct de referinta, cat si ca element de pornire pentru imbunatatirile ulterioare, avand capacitatea de a oferi o valoare comparativa ridicata pentru reducerea consumului. Rezultatele cercetarilor recente arata ca sistemul ar putea genera mai mult de 100 W pe metru patrat instalat de fatada adsorbanta, in plus castiguri solare mai mari putand fi obtinute prin imbunatatirea sectiunii geometrice si schimbarea materialelor utilizate. Trebuie retinut insa faptul ca anumite solutii genereaza o diminuare a puterii totale de racire, ceea ce obliga la o anumita flexibilitate in proiectare. 

 

Actualmente, cand lumea este vadit preocupata de efectele negative ale procesului de incalzire globala, se inregistreaza cu o frecventa tot mai mare evenimente de caldura extrema pe Terra, iar in multe parti ale globului temperaturile ating niveluri care pun in pericol chiar viata. Pentru a incetini acest proces, este necesar ca, mai ales in cadrul cladirilor, consumul de resurse sa fie drastic redus in viitor. Economiile de masa termica aferente imobilelor si, implicit, reducerea emisiilor de dioxid de carbon au un impuls vizibil asupra dinamicii termice, care duce, la randul sau, la o incalzire naturala mai rapida a interiorului, aparand riscul de supraincalzire. Este aproape sigur faptul ca in perioada urmatoare nu vor mai putea fi operate cladiri fara sisteme de racire activa. Instalatiile actuale de racire centralizata au o capacitate redusa de modernizare, limita fiind generata de sectiunile transversale mari ale conductelor. Sistemele de aer conditionat descentralizate, alimentate cu energie electrica, nu pot fi utilizate peste tot, din cauza recuperari mici a caldurii, a intensitatii zgomotului si a mentenantei sporite. In total, sistemele de aer conditionat consuma deja aproape 16 % din totalul energiei aferente sectorului constructiilor (aproximativ 1885 TWh, in 2020, conform calculelor IEA). Pentru a nu intensifica schimbarile climatice, aceasta energie de racire trebuie generata intr-un mod neutru din punct de vedere al emisiilor de gaze cu efect de sera. In acest context, a fost dezvoltat la Universitatea Tehnica din Stuttgart un sistem descentralizat de racire cu adsorbtie, alimentat prin energia solara incidenta pe fatada cladirii. 

 

Folosirea energiei continute de radiatia solara nu este doar sustenabila, dar este si o optiune atractiva datorita coexistentei armonioase dintre capacitatea de racire si incarcarea externa avand rolul de scadere a temperaturii. Gratie integrarii in fatada, functia de colectare a energiei solare devine un parametru important de proiectare pentru arhitectura. Exista mai multe concepte diferite de racire solara pentru cladiri. Aceste sisteme sunt clasificate in functie de sursele de energie utilizata, care poate fi de natura electrica, ca in cazul fotovoltaicilor (PV) sau termica (in cazul colectoarelor solare). Energia electrica generata de PV este utilizata pentru racire prin intermediul unitatilor de compresie sau elementelor Peltier. Cele din prima categorie constituie cel mai comun tip de racire cu energie solara. Conform specialistilor, utilizarea directa a surselor de energie termica este impartita in sisteme inchise si deschise, ultimele putand fi folosite si pentru dezumidificare, intrucat functionarea lor se bazeaza pe absorbtia lichidelor sau adsorbtia solida. In ceea ce priveste sistemele inchise, acestea sunt termo-mecanice sau cu functionare pe principiul adsorbtiei solide. Avantajele si dezavantajele individuale ale fiecarei solutii prezentate anterior au fost atent analizate in trecut. Lipsa aplicatiilor in mediul construit a fost cauzata de multe motive. Principala bariera a fost constituita de performanta limitata, estetica necorespunzatoare si complexitatea dezvoltarilor existente. Initial, efortul de cercetare se concentra pe optimizarea energiei, in timp ce integrarea colectoarelor solare termice in fatada era limitata, in mare parte, la partea de constructie. Montarea colectoarelor aplicate pe fatada si nu integrate in aceasta constituie o practica ce mai poate fi identificata si in prezent. Operatiuni de integrare in fatadele de tip montant-traversa a fost realizata in cateva cazuri, dar nu a castigat increderea specialistilor. Din pacate, nici pana in prezent nu a fost abordata in mod sistematic proiectarea si integrarea functionala in ceea ce priveste fatadele solare. De asemenea, influenta dependentei de timp a structurii suprafetei asupra castigurilor solare nu a fost subiect de cercetare in contextul fatadelor cortina. Actualmente insa, noile metode de productie digitala permit producerea de elemente individuale pentru o anumita sarcina solara, fiind asadar justificata investigarea posibilitatilor de executie a unui nou sistem de fatada de racire cu adsorbtie (ACF). 

 

Un aspect important si adesea neglijat este cel legat de integrarea instalatiei din punct de vedere al designului in conceptul cladirii. Estetica unei constructii este de regula multifactoriala si a preocupat arhitectii inca din vremea lui Vitruvius. Aspecte intrinseci precum culoarea, proportiile si textura sunt la fel de importante pentru o "fatada de succes" ca acelea extrinseci, cum ar fi logica, contextul local sau claritatea conceptuala. Datorita dependentelor externe individuale ale celor din urma, analiza legata de sistemele de racire avand ca sursa energia regenerabila ia in calcul doar aspectele intrinseci. Practica a demonstrat ca exista trei componente ale ACF ce trebuie integrate in cladire: adsorbantul, condensatorul si evaporatorul. Atentia cercetarilor curente vizeaza doar prima categorie si, datorita prevalentei fatadelor modulare in constructia cladirilor inalte, se analizeaza integrarea adsorbantului intr-un element de perete cortina. De precizat faptul ca un avantaj major al sistemului descentralizat este acela ca poate fi instalat modular si este independent la defectiunea elementelor individuale. Translatarea problematicii catre structurile modulare de anvelopare readuce in atentie lupta pentru spatiul de pe suprafata acoperisului dusa intre sistemele HVAC, fotovoltaice si elementele ecologice. Conform calculelor, "recoltarea" verticala a energiei termice asigura un castig total de energie cu 30% mai mic fata de cel obtinut prin colectoarele aliniate la orizontala. Pentru orientarea optima, este insa decisiv momentul aportului de energie solara, ce maximizeaza cantitatea de energie solara colectata dimineata, pentru a asigura racirea din timpul dupa-amiezii. In acest caz, o orientare verticala poate garanta castiguri suplimentare de energie solara in comparatie cu un colector inclinat, deoarece zenitul solar este limitat in prima parte a zilei. Datorita raportului favorabil dintre amprenta la sol si metrul patrat de fatada, precum si pentru evitarea umbririi ambientale, cladirile inalte sunt considerare cele mai potrivite pentru instalarea fatadelor ACF. 

 

Dupa evaluarea celor mai mari castiguri energetice posibile, a fost dezvoltat intr-o prima etapa un colector de referinta, care indeplineste caracteristicile mentionate anterior. Absorbtia solara a variantelor de lucru a fost determinata prin simulari succesive, dupa care a urmat incorporarea in element pentru a evalua eficienta intregului sistem. Simularea a inclus data parametrului, amplasamentul, geometria, culoarea, reflexivitatea si transmisivitatea fiecarui material specific folosit pentru colectare, in vederea obtinerii iradierii solare efective optime. Efectele cadrului, ale radiatiei din spate generate de constructie si ale conditiilor de umbrire exterioara nu au fost luate in considerare, deoarece astfel de factori au fost considerati secundari. S-a constatat ca eficienta colectorului este cruciala pentru simularea iradierii intregului sistem si ea depinde puternic de randamentul optic, dat de reflexivitatea si absorbtia materialelor utilizate. Pentru foaia de absorbtie, materialul a fost fixat la o reflexie speculativa de 4%, iar orientarea fatadei a fost aleasa sud-sud-est, azimut -22,5 °. Principiul de functionare se bazeaza pe faptul ca in timpul fazei de regenerare, adsorbantul este incalzit prin iradierea solara, initiind desorbtia apei adsorbite. Imediat ce adsorbantul nu mai este incalzit, ca urmare a repozitionarii soarelui, incepe faza de racire ulterioara. In aceasta etapa, adsorbantul este conectat la evaporator, re-absoarbe continuu vaporii si, prin urmare, scade presiunea din interiorul evaporatorului. In consecinta, evaporarea este indusa in evaporator, rezultand o scadere a temperaturii apei ramase si astfel se asigura puterea necesara de racire pentru a regla temperatura interioara a incaperii/cladirii.

 

Studiul a demonstrat ca manipularea geometrica si a suprafetei materialelor adsorbantului ACF este intotdeauna asociata cu o pierdere a performantei de racire. Astfel, desi modificarea parametrilor suprafetei este posibila, aceasta este intotdeauna supusa unor constrangeri functionale. Schimbarea culorii a fost in general exclusa deoarece acoperirea foarte selectiva permite adsorbantului sa actioneze in mod nealterabil doar la temperaturi foarte ridicate. Tendintele identificare de experti au fost acelea ca, pentru primul strat al sistemului de adsorbtie, transmitanta luminii (care este caracteristica materialului) este vitala si orice structura suplimentara care poate fi folosita pentru modelare asigura reducerea valorii respective, prin umbrire. Pentru stratul al doilea, cercetarea a relevat ca geometria suprafetei poate avea o influenta pozitiva asupra castigului de energie solara. Astfel, orientarile nefavorabile ale fatadei pot fi compensate intr-o anumita masura. De aceea, se poate aprecia ca proiectarea suprafetelor de colectare a energiei este intotdeauna o problema de echilibru intre functie si design.