ENERGY GENERATION, ELECTRIC ENGINEERING AND ELECTROMECHANICS

Study of the Efficiency of Using Nature-Oriented Technologies in the Process of Energy Modernization of the Buildings

Authors

Yu. L. Kovalenko
O.M. Beketov National University of Urban Economy in Kharkiv ROR
А. P. Polyvyanchuk
Vinnytsia National Technical University ROR
V. Ye. Beketov
O.M. Beketov National University of Urban Economy in Kharkiv ROR
DOI https://doi.org/10.31649/1997-9266-2024-176-5-33-39

Keywords

vertical gardening energy consumption insolation climatic conditions air cooling heat wave

Abstract

The article considers technologies for ensuring comfortable indoor conditions during hot weather and reducing the negative impact of heat waves on human health. It is established that the most common technologies for ensuring comfortable conditions require the use of modern high-tech equipment, significant material resources for the purchase and installation of equipment, and ensuring its operation.

It is proposed to use vertical landscaping with vine-like plants to reduce the intake of excess heat in hot weather, which in the warm season can cover the walls with a dense layer of foliage and protect them from solar radiation.

The exterior envelope of the buildings, which are oriented to the south, east, and west, is to be decorated. The object of research is a red ceramic brick building located in Kharkiv, part of the walls of which are densely covered with the deciduous vine Campsis.

Experimental studies of the temperature of the outer surface of walls of different orientations, with and without vertical landscaping, were conducted on cloudless hot days in July-August 2023.

The algorithm has been developed for calculating the reduction of excess heat in a room during hot weather as a result of the use of vertical landscaping.

To determine the temperature of the outer side of the wall, the equation of energy conservation in the form of a heat balance under the conditions of a quasi-stationary process was applied.

Comparison of the results of experimental studies and calculations confirms the possibility of using this calculation algorithm. The effectiveness of the use of vertical greening is confirmed on the example of the selected research object.

Excessive heat entering a room in a house through a 15 m2 wall facing south during a 7-day "heat wave" under the climatic conditions of Kharkiv decreased by 19.7 kWh, or 2.5 times.

471 172

How to Cite

[1]
“Study of the Efficiency of Using Nature-Oriented Technologies in the Process of Energy Modernization of the Buildings”, Вісник ВПІ, no. 5, pp. 33–39, Oct. 2024, doi: 10.31649/1997-9266-2024-176-5-33-39.

Author Biographies

Yu. L. Kovalenko, O.M. Beketov National University of Urban Economy in Kharkiv

Cand. Sc. (Eng.), Associate Professor, Associate Professor of the Chair of Urban Ecology

А. P. Polyvyanchuk, Vinnytsia National Technical University

Dr. Sc. (Eng.), Professor, Professor of the Chair of Automobile and Transport Management Department

V. Ye. Beketov, O.M. Beketov National University of Urban Economy in Kharkiv

 Cand. Sc. (Eng.), Associate Professor, Associate Professor of the Chair of Urban Ecology

References

Climate Change 2022: Impacts, Adaptation and Vulnerability. [Electronic resource]. Available: https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg2/about/how-to-cite-this-report/ . Accessed: 10.12.2023.
Global Warming of 1.5 ºC. SPECIAL REPORT. [Electronic resource]. Available: https://www.ipcc.ch/sr15/ . Accessed 12.12.2023.
Amruta Nori-Sarma et al., “Advancing our Understanding of Heat Wave Criteria and Associated Health Impacts to Improve Heat Wave Alerts in Developing Country Settings”. Int. J. Environ. Res. Public Health, no. 16(12), pp. 1-13, 2019. https://doi.org/10.3390/ijerph16122089 .
Т. А. Сафранов, Г. П. Катеруша, О. В. Катеруша, і К. Яраї, «Особливості динаміки хвиль тепла в окремих містах України,» Вісник Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна, серія: Геологія. Географія. Екологія, № (55), с. 232-244, 2021. https://doi.org/10.26565/2410-7360-2021-55-17 .
Ю. Човнюк, П. Чередніченко, і А. Москвітіна, «Моделювання та алгоритм розрахунку параметрів системи регулювання мікроклімату приміщення з елементами штучного інтелекту,» Містобудування та територіальне планування, № (79), с. 446-462, 2022. https://doi.org/10.32347/2076-815x.2022.79.446-462 .
О. А. Гокмен, і А. В. Трофименко, «Техніко-економічні аспекти економії палива при кондиціюванні та теплозабезпеченні будівлі,» Вісник соціально-економічних досліджень: зб. наук. праць; Одеський національний економічний університет, № 66 (2), с. 129-137, 2018.
Chiara Mancinelli, “Thermal energy storage as a way to improve transcritical CO2 heat pump performance by means of heat recovery cycles,” Energy Storage and Saving, vol. 2, issue 3, pp. 532-539, 2023. https://doi.org/10.1016/j.enss.2023.06.003 .
Shuxue Xu, Jianhui Niu, and Guoyuan Ma, “Experimental investigation of an air source heat pump with multigroup heat pipe radiators,” Solar Energy, vol. 260, pp. 137-146, August. 2023. https://doi.org/10.1016/j.solener.2023.05.034 .
Shuo Ma et al., “Investigation on the thermal performance and economy of a solar assisted air source heat pump domestic hot water system,” Applied Thermal Engineering, vol. 232, September. 2023. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2023.121007 .
О. І. Кузнєцова, і І. С. Жукінська, «Оцінювання економії енергетичних ресурсів на опалення при проведенні термомодернізації житлового будинку,» Вісник КНУТД, № 5 (90), с. 81-90, 2015.
М. С. Мальований, і А. Жичинська, «Мінімізація енерговитрат на опалення будинків шляхом термомодернізації (на прикладі навчальних корпусів),» Екологічна безпека та збалансоване ресурсовикористання, наук.-техн. журнал, № 2 (14) с. 135-140, 2016.
D. Jermyn, and R. Richman, “A process for developing deep energy retrofit strategies for single-family housing typologies: Three Toronto case studies,” Energy and Buildings, vol. 116, no. 15, pр. 522-534, 2016.
P. Rocha, M. Kaut, and A. S. Siddiqui, “Energy-efficient building retrofits: An assessment of regulatory proposals under uncertainty,” Energy, vol. 101, no. 15, рp. 278-287, 2016.
K. G. Droutsa, S. Kontoyiannidis, E. G .Dascalaki, and C. A. Balaras, “Mapping the energy performance of hellenic residential buildings from EPC (energy performance certificate),” Energy, vol. 98, no. 1, pр. 284-295, 2016.
Nora Spronde et al., “Urban climate and heat stress: how likely is the implementation of adaptation measures in mid-latitude cities? The case of façade greening analyzed with Bayesian networks,” One Ecosystem, 2016. https://doi.org/10.3897/oneeco.1.e9280 .
Marie-Therese Hölscher, “Quantification of cooling effects and water demand of urban facade greenings,” Technische Universität Berlin, Berllin, Germany, 2018.
Jonathan Fox, “The effect of facade design on facade surface temperature and outdoor microclimate,” Australian Graduate School of Urbanism. The University of New South Wales, Australia, 2021.
Alberto Speroni, et al., “Experimental Assessment of the Reflection of Solar Radiation from Façades of Tall Buildings to the Pedestrian Level,” Sustainability, no. 14(10), pp. 5781, 2022. https://doi.org/10.3390/su14105781 .
Л. І. Бойко, Ю. С. Юхименко, Н. М. Данильчук, і О. О. Шульга, «Інтродукція дерев’янистих ліан та перспективи їх використання в озелененні м. Кривий ріг,» Вісник Одеського національного університету. Біологія, № 26 (48), с. 17-28, 2021. https://doi.org/10.18524/2077-1746.2021.1(48).232852 .
T. O. Boiko, O. I. Dementieva, and Y. S. Kotovska, «Оцінювання біолого-екологічних властивостей деревних ліан в умовах міста Херсон,» Науковий вісник НЛТУ України, № 29 (5), с. 31-35, 2019. https://doi.org/10.15421/40290506 .
Pradeep Bansal, “High efficiency novel window air conditioner,” Applied Energy, vol. 156, no. 15, pр. 311-320, October 2015. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2015.07.007 .
ДБН В.2.6-31:2021 Теплова ізоляція будівель. Чинний від 2022-09-01. Вид. Офіц. Київ: Мінрегіон України, 2022.
Г. С. Ратушняк, і К. В. Анохіна, Будівельна теплофізика, практикум. Вінниця, Україна: ВНТУ, 2021. 51 с. https://pdf.lib.vntu.edu.ua/books/IRVC/2021/Ratushnyak_2021_51.pdf .
І. А. Пономарчук, К. В. Колесник, Опалення, навч. посіб. Вінниця, Україна: ВНТУ, 2017. 125 с. [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://pdf.lib.vntu.edu.ua/books/2022/Ponomarchuk_2017_125.pdf .

Most read articles by the same author(s)