Klimatam adaptīvas fasāžu sistēmas risinājums gandrīz nulles enerģijas ēkām: biomimikrijas principu lietojums

Promocijas darba mērķis ir radīt biomimikrijas metodē balstītu, inovatīvu klimatam adaptīvu ēku norobežojošo konstrukciju, kas aktīvi līdzdarbojas konstanta telpu mikroklimata (temperatūras) uzturēšanā, nodrošinot saules enerģijas uzkrāšanu. Darba mērķa sasniegšanai tikai izvirzīti šādi izpētes uzdevumi: 1. Risinājuma izstrādē sekot biomimikrijas metodikai. 2. Apkopot dabā sastopamās termoregulācijas stratēģijas konstantas iekšējās vides temperatūras uzturēšanai. 3. Noteikt piemērotāko dabas stratēģiju ieviešanai saules siltumu uzkrājošu konstrukciju izstrādei. 4. Izstrādāt konceptuālu priekšlikumu klimatam adaptīvu norobežojošo konstrukciju risinājumam Bi-SES (Building Integrated Solar Energy Storage). 5. COMSOL Multiphysics 5.1. vidē veikt izstrādātā Bi-SES risinājuma matemātisko modelēšanu un simulāciju. 6. Izgatavot izstrādātā konceptuālā Bi-SES priekšlikuma prototipu, veikt eksperimentu reālos klimatiskajos apstākļos. 7. Ar eksperimentā iegūtajiem datiem veikt aprēķina modeļa validāciju. 8. Apskatīt izstrādātā klimatam adaptīvā norobežojošo konstrukciju risinājuma iestrādes piemēru ēkā.

Promocijas darbā ietverts ievads un piecas nodaļas. Darba ievadā ir atspoguļota darba aktualitāte un novitāte, ir definēts pētījuma mērķis un uzdevumi, kā arī sniegta informācija par pētījuma metodiku un darba praktisko lietojumu. Pirmajā nodaļā literatūras apskata uzmanības centrā ir zema un gandrīz nulles enerģijas patēriņa ēkas. Sākumā tiek pamatota nepieciešamība projektēt pēc zema un gandrīz nulles ēkas, apskatīti tehnoloģiskie un funkcionālie ierobežojumi, kas apgrūtina izvirzīto līmeņatzīmju sasniegšanu un secināts, ka ir akūta nepieciešamība pēc konceptuāli jauniem risinājumiem ēku norobežojošajām konstrukcijām. Tālāk detalizēti apskatīti divi inovatīvi virzieni jaunu norobežojošo konstrukciju izstrādē – klimatam adaptīvas fasāžu sistēmas un biomimikrijas – un aprakstīti realizētu objektu piemēri. Otrajā nodaļā ir aprakstīta klimatam adaptīvā fasādes sistēmas elementa Bi-SES priekšlikuma izstrāde atbilstoši biomimikrijas metodikai – sākot ar dabas stratēģiju izpēti, piemērotākās dabas stratēģijas izvēli ar daudzkritēriju analīzes metodi, un beidzot ar izvēlētās stratēģijas atdarināšanu inovatīvā norobežojošo konstrukciju risinājumā, kas spēj uzkrāt un atbrīvot saules enerģiju, tādējādi aktīvi piedaloties ēkas enerģijas bilancē, palielinot ēkas enerģijas fleksibilitāti. Trešajā nodaļā veikta klimatam adaptīvā fasādes sistēmas moduļa „Bi-SES” eksperimentālā izpēte. Darbā veikti divi eksperimenti. Pirmais, lai noteiktu izstrādātajai konstrukcijai piemērotāko fāžu pārejas materiālu, otrais, lai salīdzinātu Bi-SES prototipu ar references sienu. Detalizēti aprakstīta eksperimentālā stenda izgatavošana un eksperimenta veikšana, atspoguļota mērījumu veikšanas shēma. Ceturtajā nodaļā aprakstīta klimatam adaptīvā fasādes sistēmas moduļa „Bi-SES” matemātiskā modelēšana un modeļa validācija ar eksperimentā iegūtajiem datiem. Matemātiskā modelēšana veikta COMSOL Multiphysics 5.1 vidē, aprakstīta modeļa izveide un lietotie vienādojumi, izvaddati, simulācijas modeļa validācija un modelēšanas rezultātu analīze. Piektajā nodaļā aprakstīta klimatam adaptīvā fasādes sistēmas moduļa „Bi-SES” integrēšana reālā ēkā.