Przegląd wybranych koncepcji konstrukcji energoaktywnych

Konstrukcja słupowo-wiązarowa

Na rys. 2 pokazano koncepcję hali słupowo-wiązarowej z dwuspadowym przekryciem energoaktywnym [5] o wymiarach: szerokość B = 21 m, długość L = 66 m i wysokość w kalenicy H = 10 m. Ustrojem nośnym konstrukcji jest szkielet składający się z rozmieszczonych co 6 m dwunastu powtarzalnych układów poprzecznych. Mają one postać ram płaskich, zbudowanych z utwierdzonych w fundamencie słupów oraz opartych na nich przegubowo rygli kratowych. W celu stworzenia ustroju geometrycznie niezmiennego w przestrzeni trójwymiarowej układy poprzeczne połączono ze sobą płatwiami i ryglami ściennymi oraz usztywniono stężeniami.

Na połaci dachowej przewidziano poprzeczne i podłużne stężenia cięgnowe typu „X”. W kierunku osi podłużnej hali oraz w ścianach szczytowych przewidziano pionowe stężenia międzysłupowe typu „X”. W miejscu skrajnych słupków wiązara kratowego oraz w kalenicy zastosowano pionowe stężenia międzywiązarowe. Pasy dolne wiązarów stężono przeciwskrętnie belkami, które mogą stanowić elementy nośne konstrukcji absorbera. Przyjęto następujące przekroje prętów: stężenia połaciowe (3) – pręt okrągły, płatwie (4) – IPE, podwieszone co ⅓ rozpiętości prętami okrągłymi (5), pasy górne (6) i dolne (7) – ¹/₂ IPE, słupki i krzyżulce (8, 9) – rura kwadratowa, pionowe stężenia międzywiązarowe (10) – kątownik równoramienny, belka stężająca przeciwskrętnie (11) – IPE, słupy główne (12) – HEB, pionowe stężenia ścienne (13) – pręty okrągłe, rygle (14) i słupy (15) obudowy – ceownik.

Lokalizacja absorberów energii słonecznej

Dla głównych elementów konstrukcji przewidziano klasę stali S355, dla elementów wsporczych obudowy – S235. W obiektach o konstrukcji słupowo-wiązarowej warto rozważyć różne możliwości lokalizacji absorberów energii słonecznej [6]. Na rys. 3a pokazano możliwość rozmieszczenia absorberów w płaszczyźnie odpowiadających sobie krzyżulców sąsiednich wiązarów. Rozwiązanie to jest najbardziej efektywne. Maksymalne napromieniowanie na jednostkę powierzchni występuje wówczas, gdy kąt padania promieni słonecznych jest prostopadły do powierzchni pochłaniającej.

Biorąc pod uwagę maksymalną wartość kąta padania promieni słonecznych, można stwierdzić, że sytuowanie absorberów na całej długości krzyżulców jest nieekonomiczne. Rys. 3b przedstawia przykład energoaktywnego przekrycia hali, w którym w płaszczyźnie pasa dolnego wiązarów zainstalowano płyty absorbera. Takie rozwiązanie jest najbardziej korzystne ze względów wykonawczych i zapewnia największe zyski energetyczne w okresie wiosenno-letnim. W wariancie trzecim absorbery umieszczono w płaszczyźnie pasa dolnego płatwi, co widać na rys. 3c. Takie rozmieszczenie zaleca się stosować w przypadku, gdy ze względów technologicznych przewiduje się ogrzewanie mniejszej objętości powietrza niż potencjalna kubatura całego przekrycia.

Konstrukcja cylindryczna

Na rys. 4 pokazano koncepcję hali widowiskowo-sportowej z energoaktywnym przekryciem łukowym [7] o wymiarach: szerokość B = 36 m, długość L = 66 m, wysokość do wierzchołka obiektu H = 18 m oraz wysokość wiązara trójpasowego a = 3 m. Konstrukcję nośną hali stanowią rozmieszczone co 12 m łukowe trójpasowe dźwigary strukturalne. Są montowane w systemie piramidowo-bocznym z piramidowych elementów wysyłkowych (P) oraz łączących wierzchołki piramid prętów pasów górnych (R). Układ usztywniony jest biegnącym w osi klucza przekrycia stężeniem (S) mającym postać prostego trójpasowego wiązara strukturalnego.

Ogólną stateczność konstrukcji zapewniono poprzez zastosowanie stężeń połaciowych między wiązarami i skratowanie dźwigarów łukowych w płaszczyźnie pasów dolnych. Przyjęto następujące przekroje prętów: pas dolny tworzący podstawę piramidy oraz pas górny wiązara trójpasowego – ceownik gięty na zimno, krzyżulce piramid – rura okrągła ze szwem, płatew – gięty na zimno kształtownik kapeluszowy. Pokrycie dachowe zaproponowano z blachy fałdowej z ociepleniem wełną mineralną. Natomiast energoaktywne dźwigary łukowe od strony południowej wyposażono w przekrycie przezroczyste.

Na rys. 5 przedstawiono przekroje poprzeczne trójpasowych łuków z różnymi wariantami rozmieszczenia absorberów (2) EC. Absorber umieszczony w trójpasowym łuku w sposób pokazany na rys. 5a umożliwia największe zyski cieplne w okresie letnim, a jednocześnie płyta absorbera stanowi stężenie dźwigara łukowego w powierzchni pasa dolnego. Na rys. 5b pokazano schemat rozmieszczenia absorbera, który umożliwia doświetlenie wnętrza obiektu za pomocą świetlika i uzyskanie największych zysków cieplnych w okresie jesieni i wiosny. W schemacie pokazanym na rys. 5c kąt nachylenia absorbera dostosowany jest do promieniowania słonecznego w zimie.

Galeria

Zobacz więcej