Thermal efficiency of the thermal storage walls

openaccess, Vol. 634 (6) 2025 / czwartek, 26 czerwca, 2025

Efektywność cieplna przegród kolektorowo-akumulacyjnych

(Open Access)

DOI: 10.15199/33.2025.06.05

citation/cytuj: Starakiewicz A., Miąsik P., Krasoń J. Thermal efficiency of the thermal storage walls. Materiały Budowlane. 2025. Volume 634. Issue 06. Pages 41-55. DOI: 10.15199/33.2025.06.05

The article presents a procedure for calculating the thermal parameters of the thermal storage wall and determining its thermal efficiency. To illustrate the thermal efficiency of the thermal storage wall, seven characteristic material solutions were selected for the accumulation layer, nine types of glazing for the collector, two construction profiles for the collector, and two spacer frames in insulating glass. The equivalent heat transfer coefficient defining the thermal efficiency of the thermal storage walls is the most reliable parameter. The results obtained indicate that there are potential possibilities to construct collector accumulation walls with the value of the equivalent heat transfer coefficient Ur < 0.0 W/(m2K) in any facade orientation in any month of the year.

W artykule przedstawiono procedurę określania parametrów cieplnych ściany kolektorowo‑akumulacyjnej i określania jej efektywności cieplnej. W celu zobrazowania efektywności cieplnej takiej ściany wybrano siedem charakterystycznych rozwiązań materiałowych warstwy akumulacyjnej, dziewięć rodzajów przeszklenia kolektora, dwa profile konstrukcyjne kolektora oraz dwie ramki dystansowe w szybach zespolonych. Równoważny współczynnik przenikania ciepła określający efektywność cieplną ścian kolektorowo‑akumulacyjnych jest najbardziej miarodajnym parametrem. Uzyskane wyniki wskazują, że istnieją potencjalne możliwości konstruowania ścian kolektorowo‑akumulacyjnych o wartości równoważnego współczynnika przenikania ciepła Ur < 0,0 W/(m2K) w przypadku dowolnej orientacji elewacji w każdym miesiącu roku.
thermal storage wall; Trombe wall; energy efficiency; heat flow; passive systems.

ściana kolektorowo‑akumulacyjna; ściana Trombe; efektywność energetyczna; przepływ ciepła; systemy pasywne.
  1. Chwieduk DA. Energetyka słoneczna budynku. Warszawa: Arkady; 2011.
  2.  Sadineni SB, Madala S, Boehm RF. Passive building energy savings: A review of building envelope components. Renew. Sustain. Energy Rev. 2011; https://doi.org/10.1016/j.rser.2011.07.014
  3.  Balcomb J.D. Passive solar design handbook. vol. 2. Los Alamos Scientific Laboratory, USA; 1980.
  4.  Jung HC. Passive solar houses in Korea. Solar World Congress. Perth, 1983.
  5. Hauser G. Passive sonnen energie nutzung durch Fenster, An Banwande und temporare Warmeschutzme Bauhmen. HLH. 1983; 5,6/44.
  6. Hu Z, He W, Ji J, Zhang S. A review on the application of Trombe wall system in buildings. Renew. Sustain. Energy Rev. 2017; https://doi.org/10.1016/j. rser.2016.12.003
  7.  Rabani M, Kalantar V, Rabani, M. Heat transfer analysis of a Trombe wall with a projecting channel design. Energy. 2017; https://doi.org/10.1016/j. energy.2017.06.066
  8. Briga‑Sá A, Boaventura‑Cunha J, Lanzinha JCG, Paiva A. Experimental and analytical approach on the Trombe wall thermal performance parameters characterization. Energy Build. 2017; https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2017.06.018
  9. Krasoń J. Wpływ materiałów zmiennofazowych na efektywność energetyczną modyfikowanych przegród kolektorowo‑akumulacyjnych. Praca doktorska. 2023
  10.  Pourghorban A, Asoodeh H. The impacts of advanced glazing units on annual performance of the Trombe wall systems in cold climates. Sustain. Energy Technol. Assessments. 2022; https://doi.org/10.1016/j.seta.2022.101983
  11.  Błotny J, Nemś M. Analysis of the Impact of the Construction of a Trombe Wall on the Thermal Comfort in a Building Located in Wrocław, Poland. Atmosphere, 2019; https://doi.org/10.3390/atmos10120761
  12.  Wang D, Hu L, Du H, Liu Y, Huang J, Xu Y, Liu J. Classification, experimental assessment, modeling methods and evaluation metrics of Trombe walls. Renew. Sustain. Energy Rev. 2020; https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.109772
  13.  Bernard C, Body Y, Zanoli A. Experimental comparison of latent and sensible heat thermal walls. Sol. Energy. 1985 https://doi.org/10.1016/0038- -092X (85)90021-0
  14. Fang X, Li Y. Numerical simulation and sensitivity analysis of lattice passive solar heating walls. Sol. Energy. 2000; https://doi.org/10.1016/S0038- -092X (00)00014-1.
  15.  PN‑EN ISO 6946:1999, Komponenty budowlane i elementy budynku. Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła. Metoda obliczania
  16. PN‑EN ISO 10077-1:2002, Właściwości cieplne okien, drzwi i żaluzji. Obliczanie współczynnika przenikania ciepła. Część 1: Metoda uproszczona
  17.  Kossecka E, Kośny J, Łoskot K, Prętczyński Z, Starakiewicz A. Wyznaczanie współczynnika przejmowania ciepła przez zaszklenie dla ściany słonecznej. Zeszyty Naukowe Politechniki Częstochowskiej. 1990; 146/3
  18.  Starakiewicz A. „Funkcjonowanie przegród kolektorowo‑akumulacyjnych w polskich warunkach klimatycznych”. Praca doktorska, IPPT PAN 1993.
  19.  Starakiewicz, A.; Miąsik, P.; Krasoń, J.; Babiarz, B. Multi‑Aspect Shaping of the Building’s Heat Balance. Energies 2024, 17, 2702. https://doi. org/10.3390/en17112702
  20. https://www.rubitherm.eu/en/productcategory/organische‑pcm‑rt
dr inż. Aleksander Starakiewicz, Politechnika Rzeszowska, Wydział Budownictwa, Inżynierii Środowiska i Architektury
ORCID: 0000-0002-8340-8401
dr inż. Przemysław Miąsik, Politechnika Rzeszowska, Wydział Budownictwa, Inżynierii Środowiska i Architektury
ORCID: 0000-0001-7203-3803
dr inż. Joanna Krasoń, Politechnika Rzeszowska, Wydział Budownictwa, Inżynierii Środowiska i Architektury
ORCID: 0000-0003-3556-6592

dr inż. Aleksander Starakiewicz, Politechnika Rzeszowska, Wydział Budownictwa, Inżynierii Środowiska i Architektury
ORCID: 0000-0002-8340-8401

Correspondence address: olekstar@prz.edu.pl

Full paper:

DOI: 10.15199/33.2025.06.05

Article in PDF file

Received: 27.01.2025 / Artykuł wpłynął do redakcji: 27.01.2025 r.
Revised: 06.03.2025 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 06.03.2025 r.
Published: 24.06.2025 / Opublikowano: 24.06.2025 r.