This research focuses on investigating and improving technical solutions for utilizing evacuated tube heat collectors and solar concentrators to enhance heat transfer efficiency and adapt solar installations to integrate with existing fuel oil heating systems. The research methodology included the development of a mathematical model to describe heat transfer in evacuated tube heat collectors, the creation of an algorithm to calculate the system’s design parameters, and numerical modeling to assess temperature characteristics, efficiency, and the impact of key factors affecting the system. As a result of the study, the developed mathematical model made it possible to accurately describe the processes of heat transfer and the interaction of solar radiation with evacuated tube heat collectors and solar radiation concentrators, and to identify analytical dependencies linking the design parameters of the system (pipe diameter and module length) with heat engineering characteristics such as the temperature of the heat carrier and the efficiency of heat transfer. During the study, the relationship between the geometric parameters of the system, solar flux, reflection coefficient, and angular inaccuracy was investigated, which helped identify key factors affecting the efficiency of solar energy capture and the temperature distribution within the system. Numerical calculations have shown that increasing the system’s length and adjusting the diameter of the pipes significantly improved the efficiency of solar radiation and affected the coolant’s temperature. The paper also analysed the temperature characteristics, including the effect of the coolant flow rate and its distribution along the length of the tube heat collector. The calculation results showed that to optimize the system, it is necessary to consider the interaction of various parameters, including geometry and radiation characteristics, in order to maximise the efficiency of solar power plants. Additionally, the study confirmed the relationship between the receiver diameter and the concentration number, enabling a more accurate prediction of the system’s efficiency under various operating conditions. Thus, the results obtained can be used to optimize the design of solar thermal systems, improve their efficiency, and accurately calculate design parameters.
PL
W niniejszym artykule skoncentrowano się na analizie i doskonaleniu rozwiązań technicznych dotyczących wykorzystania kolektorów rurowych próżniowych oraz koncentratorów słonecznych w celu zwiększenia efektywności transferu ciepła oraz adaptacji instalacji słonecznych do pracy w istniejących systemach ogrzewania olejem opałowym. Metodologia badawcza obejmowała opracowanie modelu matematycznego opisującego transfer ciepła w kolektorach rurowych próżniowych, stworzenie algorytmu do obliczania parametrów projektowych systemu oraz modelowanie numeryczne służące ocenie charakterystyk temperaturowych, efektywności oraz wpływu kluczowych czynników oddziałujących na system. W wyniku badań przygotowany model matematyczny umożliwił precyzyjne opisanie procesów transferu ciepła oraz interakcji promieniowania słonecznego z kolektorami rurowymi próżniowymi i koncentratorami promieniowania słonecznego oraz identyfikację zależności analitycznych łączących parametry konstrukcyjne systemu (średnicę rur i długość modułu) z właściwościami cieplnymi, takimi jak temperatura nośnika ciepła oraz efektywność transferu ciepła. W trakcie badań zbadano zależności pomiędzy parametrami geometrycznymi systemu, strumieniem słonecznym, współczynnikiem odbicia oraz błędem kątowym, co pozwoliło zidentyfikować kluczowe czynniki wpływające na efektywność pozyskiwania energii słonecznej oraz rozkład temperatur wewnątrz systemu. Obliczenia numeryczne wykazały, że zwiększenie długości systemu oraz dostosowanie średnicy rur znacząco poprawiły efektywność absorpcji promieniowania słonecznego, a także wpłynęły na temperaturę czynnika chłodzącego. W pracy przeanalizowano także charakterystyki temperaturowe, w tym wpływ przepływu czynnika chłodzącego oraz jego rozkładu wzdłuż długości kolektora rurowego. Wyniki obliczeń wskazały, że do optymalizacji systemu konieczne jest uwzględnienie współdziałania różnych parametrów, w tym geometrii oraz właściwości promieniowania, w celu maksymalizacji efektywności instalacji solarnych. Dodatkowo w wyniku badań potwierdzono zależność pomiędzy średnicą odbiornika a liczbą koncentracji, co pozwoliło na dokładniejsze przewidywanie efektywności systemu w różnych warunkach eksploatacyjnych. Tym samym uzyskane wyniki mogą być wykorzystane do optymalizacji konstrukcji systemów solarno-termicznych, poprawy ich efektywności oraz precyzyjnego obliczania parametrów projektowych.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Rozwój technologii opartych na pompach ciepła stanowi fundament transformacji energetycznej budynków w Polsce, w szczególności w sektorze publicznym. Pompy ciepła zapewniają nie tylko bezemisyjne ogrzewanie, ale również umożliwiają, co jest coraz bardziej istotne, chłodzenie, stając się technologią dwufunkcyjną, dopasowaną do zmieniającego się klimatu i wymagań prawnych UE. W artykule przedstawiono koncepcję koszyków technologicznych, które mogą zostać zastosowane w przypadku budynków przyłączonych i nieprzyłączonych do sieci ciepłowniczej.
EN
The development of heat pump-based technologies forms the foundation of the energy transformation of buildings in Poland, particularly in the public sector. Heat pumps not only provide zero-emission heating but also increasingly enable effective cooling, becoming a dual-function technology adapted to the changing climate and evolving EU legal requirements. This article presents the concept of technological baskets that can be applied to buildings both connected and not connected to the district heating network.
Przedmiotem badań była sprężarkowa pompa ciepła solanka/ woda WPC 13 o mocy grzewczej 13,2 kW . Stanowisko badawcze znajdowało się w budynku jednorodzinnym o całkowitej powierzchni 340 m2 [1]. Dolnym źródłem pompy ciepła był zbiornik wody zlokalizowany obok budynku. W artykule poddano ocenie porównawczej koszty wytwarzania ciepła do instalacji centralnego ogrzewania biorąc pod uwagę systemy grzewcze oparte na: sprężarkowej pompie ciepła, kotle gazowym, kotle olejowym oraz kotle zasilanym ekogroszkiem.
EN
The test subject was a WPC 13 compressor brine/water heat pump with a heating capacity of 13.2 kW. The test site was located in a single-family building with a total area of 340 m2 [1]. The heat pump was adapted to cooperate with a low-temperature heat exchanger, which was a water tank located next to the building. In the paper a comparative evaluation of the costs of heat generation for the central heating system has been made, taking into account the heating systems based on: compressor heat pump, gas-fired boiler, oil-fired boiler and eco-pea coalfired boiler.
Piąty artykuł o pompach ciepła w istniejących budynkach jest podsumowaniem wyników wieloletnich badań pracy instalacji prowadzonych w niemieckim Instytucie Fraunhofera ISE. 20-letni monitoring ponad 300 instalacji pozwolił m.in. obalić tezę, że pompy ciepła mogą pracować efektywnie jedynie w systemach grzewczych z ogrzewaniem podłogowym czy ściennym, i potwierdził, że efektywnie współdziałają one z grzejnikami. Zweryfikował także błędne przekonanie, że praca grzałek elektrycznych w okresach szczytowych powoduje wysokie koszty ogrzewania – z badań wynika bowiem, że jest to maks. 3% kosztów ogrzewania.
Czy pompy ciepła nadają się wyłącznie do budynków nowych lub w pełni termomodernizowanych? Choć informacja taka jest często powtarzana, praktyka wskazuje, że nie można uznać jej za wiarygodną. Ponadto to właśnie istniejące budynki przesądzą o osiągnięciu neutralności klimatycznej systemów grzewczych. Nadrzędnym celem w ogrzewnictwie jest obecnie stosowanie rozwiązań niepowodujących emisji dwutlenku węgla. Pompy ciepła, zarówno w rozwiązaniach indywidualnych, jak i sieciowych, są technologią kluczową dla spełnienia tego celu.
W celu zwiększenia efektywności systemu grzewczego (SG), w ostatnim czasie w projektach takich systemów opartych na OŹE zaleca się wykorzystanie tzw. magazynów ciepła (MC). Z magazynowaniem ciepła związane są dwa istotne problemy: jest to konstrukcja wymiennika ciepła, a w przypadku materiałów zmiennofazowych metoda ich kapsułkowania. Ogólnie stosowanie MC jest rozwiązaniem bardzo drogim, i zdaniem Autorki publikacji obecnie nie jest ono opłacalne.
EN
In order to increase the efficiency of heating systems using renewable energies, recently it is recommended to use the so-called heat storage. There are two significant problems with heat storage: it is the design of the heat exchanger, and in the case of phase change materials, the method of their encapsulation. In general, the use of heat storage devices is a very expensive solution, and according to the author of the publication, it is currently not profitable.
Można w Polsce budować domy zeroenergetyczne i tzw. domy bez rachunków – udowadnia to m.in. Polska Organizacja Rozwoju Technologii Pomp Ciepła (PORT PC). W ramach organizowanego przez nią konkursu towarzyszącego akcji „Dom bez rachunków” wyłoniono kilku laureatów, których przedstawiamy poniżej.
Budynki powinny być inteligentne, a systemy grzewcze nisko- i bezemisyjne, korzystające ze źródeł odnawialnych. Mieszkańcy mają otrzymywać informację, na co zużywają energię, z jakich źródeł ona pochodzi, jak ją można zaoszczędzić i czy będzie to dla nich opłacalne. Informacje te dostarczać ma system zarządzania budynkiem, m.in. na podstawie danych z liczników ciepła. Technologia smart metering ma się stać elementem smart home.
W europejskiej strefie klimatycznej stworzenie całorocznych warunków komfortu termicznego wymaga zastosowania systemów grzewczych i klimatyzacyjnych. Ciepło (lub chłód) po wytworzeniu musi zostać oddane w odpowiednim czasie, w odpowiedni sposób oraz w odpowiednim miejscu.
The application of waste heat from exhaust gas of ship’s main engines has become widely practiced as early as in the 1930s. Thus the increase of ship’s overall efficiency was improved. Nowadays all newly built ships of the 400 gross tonnage and above must have specified energy efficiency design index, which is a measure for CO2 emissions of the ship and its impact on the environment. Therefore, the design of waste heat recovery systems requires special attention. The use of these systems is one of the basic ways to reduce CO2 emissions and to improve the ship’s energy efficiency. The paper describes the ship’s heating systems designed for the use of waste heat contained in the exhaust gas of self-ignition engines, in which the heat carriers are respectively water vapor, water or thermal oil. Selected results of comparative exergy analysis of simplified steam, water and oil heating systems have been presented. The results indicate that the oil heating system is comparable to the water system in terms of internal exergy losses. However, larger losses of exergy occur in the case of a steam system. In the steam system, a significant loss is caused by the need to cool the condensate to avoid cavitation in boiler feed pumps. This loss can in many cases cause the negative heat balance of ship during sea voyage while using only the exhaust gas boilers.
Przeanalizowano sposoby zastosowania hybrydowych kolektorów fotowoltaicznych PVT do wytwarzania energii elektrycznej i ciepłej wody użytkowej. Zaprezentowano schematy procesowe instalacji ciepłowniczej dla domu jednorodzinnego wykorzystującej powietrzną pompę ciepła z wymiennikiem zasilanym z wodnych hybrydowych paneli fotowoltaicznych PVT. Opracowano schemat procesowy instalacji grzewczej z udziałem fotowoltaicznej I termicznej pompyciepła PVT-HP zwbudowanym parownikiem pompyciepła orazzespolonej z magazynem ciepła. Zaprezentowano uniwersalne rozwiązanie wykorzystujące możliwość kompleksowego wykorzystania dwuobiegowej fotowoltaicznej I termicznej pompy ciepła w układzie z gruntowym wymiennikiem ciepła w systemie wentylacyjnym.
EN
Methods of using PVT hybrid solar collectors to generate electrical energy and hot tap water were analyzed. The process diagrams of heating installation for a single-family house using an air-to-water heat pump with an interchanger powered by water-based hybrid PVT solar panels were presented. A process diagram of heating installation with the use of a PVT-HP solar thermal / heat pump with a built-in heat pump evaporator, combined with heat storage was developed. A universal solution using the capability of a complex use of a two-speed photovoltaic / thermal heat pump in a system with a ground heat interchanger in a ventilation system was presented.
The grates of floor heater are loads generated by two causes: human weight and shock load from fall dawn elements. In this paper there were presented the strength analyze of grate made of four types of crosswise profiles: three made of aluminum alloy 6060 and one, with rectangular crosswise, made of wood. Load simulation made using testing machine type HT-2402s with system Pontos for photogrammetric measures.
PL
Wytrzymałość elementów wykończeniowych produktów konsumenckich jest bardzo ważnym aspektem technicznoekonomicznym w otaczającym nas świecie. Z jednej strony producenci chcąc zaoszczędzić na kosztach zakupu materiałów, stosują materiały na granicy ich wytrzymałości, z drugiej strony ważny jest element estetyki. Dlatego często zadawane jest pytanie: jak długo można użytkować produkt bez utraty tych cech? Kratki grzejników podłogowych poddawane są obciążeniom wynikającym głównie z dwóch przyczyn: obciążeniom pochodzącym od człowieka oraz obciążeniom udarnościowym od spadających elementów na kratkę. Analizie poddano kratki wykonane z profili o czterech typach przekrojów poprzecznych: trzech wykonanych ze stopu aluminium 6060 oraz czwarty, o przekroju prostokątnym wykonany z drewna. Symulacje obciążeniowe wykonano na maszynie wytrzymałościowej typu HT-2402s z użyciem systemu do pomiarów fotogrametrycznych Pontos.
The paper presents the possibilities of increasing energy efficiency of sacral buildings. Churches in the Zawiercie pastoral district of the Archdiocese of Czestochowa have been used as examples of typical sacral buildings of low energy efficiency. Such structures need to be thermally insulated during their use. Certain possibilities of raising the energy efficiency of churches have been presented. The paper describes different systems: increasingof wall and roof insulation, installation of new windows, and modern heating systems. Installation of a new heating system has been considered the most effective and the easiest to be implemented one.
PL
W pracy przedstawiono możliwości zwiększenia efektywności energetycznej budynków sakralnych. Jako przykład typowych budowli sakralnych o niskiej efektywności energetycznej zostały zaprezentowane kościoły znajdujące się w zawierciańskim okręgu duszpasterskim archidiecezji częstochowskiej. Takie obiekty należałoby poddać termoizolacji w trakcie ich użytkowania. Zostały przedstawione wybrane możliwości zwiększenia energooszczędności budynków kościołów. Przedstawiono różne: zwiększenie izolacyjności ścian i dachu, montaż nowych okien i nowoczesnych systemów grzewczych. Instalacja nowego systemu grzewczego została uznana za najbardziej efektywny, najtańszy i najłatwiejszy do realizacji sposób.
The article discusses experimental set – up to research inductive heating of domestic hot water. The article presents parts which contain test stand include: water tank, measuring, heating and acquisition systems. Each part is described with important parameters. The paper further presents result of research in two setups – with the stirring of water by pump and without the stirring of water.
PL
Artykuł przedstawia stanowisko pomiarowe do badania indukcyjnego podgrzewacza wody użytkowej o pojemności 50 litrów. Szczegółowo opisano elementy stanowiska pomiarowego do automatycznej akwizycji danych wraz z aplikacją zbudowaną w LabView. Omówiono parametry zastosowanych czujników i przetworników. W drugiej części artykułu przedstawiono wyniki badań zebrane na stanowisku badawczym podczas dwóch procesów – z mieszaniem wody w zbiorniku w obiegu zamkniętym i bez mieszania wody, dzięki czemu można było zaobserwować uwarstwienie temperaturowe wody w bojlerze.
Część druga opracowania poświęconego analizie teoretycznej wpływu warunków pracy wymienników gruntowych (pionowych i poziomych) na efektywność energetyczną (współczynnik COP) sprężarkowej pompy ciepła w systemach grzewczych wolnostojących budynków mieszkalnych. Autor formułuje założenia projektowe na przykładzie budynku znajdującego się w Malborku. Do jego charakterystyki cieplnej i dobranej sprężarkowej pompy ciepła wyznacza parametry geometryczne pionowego GWC oraz wielkości niezbędne do doboru pompy obiegu nośnika ciepła. Część pierwsza publikacji poświęcona była wymiennikowi pionowemu („TCHiK”, nr 8/2016, s.291-295), natomiast część druga poświęcona jest wymiennikowi poziomemu.
EN
Part two studies devoted to theoretical analysis of the impact of working conditions ground heat exchangers (vertical and horizontal), energy efficiency (COP) of a compression heat pump for heating detached residential buildings. The author formulates design assumptions on the example of a building located in Malbork. Its thermal characteristics and selected compressor heat pump determines the geometric parameters of vertical ground heat exchanger and the volume necessary to the selection circuit pump heat carrier. The first part was devoted to the publication of exchanger vertical ("TCHiK", No. 8/2016, s.291-295), while the second part is devoted to the exchanger horizontal.
W nowoczesnych, zamkniętych systemach grzewczych kamień i korozja to coraz większy problem. Wzrost ilości wody w obiegu, np. w instalacjach ze zbiornikami buforowymi czy z ogrzewaniem podłogowym, powoduje, że zwiększa się też ilość substancji, których trzeba się z wody pozbywać. Zbagatelizowanie tego problemu może prowadzić do znaczącego skrócenia żywotności urządzeń i armatury.
Warsztat samochodowy, z uwagi na specyfikę wykonywanych tam prac, wymaga szczególnych rozwiązań wentylacyjnych oraz grzewczych, zapewniających odpowiednie warunki pracy. Jednocześnie – ponieważ jest to element przedsięwzięcia biznesowego - koszty wykonania i eksploatacji instalacji są bardzo ważne. W tym zakresie praktyka wskazuje na najkorzystniejsze rozwiązania.
Ciągły rozwój technologii grzewczej wpływa na zmianę jakości i struktury oferty rynkowej producentów z branży. Jednocześnie - rośnie świadomość energetyczna oraz wymagania w zakresie komfortu i estetyki we wszystkich grupach klientów. Dzięki tym zmianom, dziś śmiało można już powiedzieć, że tradycyjne kotłownie, w których instalacje często robiono z tego, co udało się „załatwić”, a plątanina rur przypominała spaghetti na talerzu i to nie jednego rodzaju, w szybkim tempie odchodzą do lamusa.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.