Wpływ wykorzystania parafiny w kolektorze próżniowo-rurowym na uzysk ciepła z energii promieniowania słonecznego w instalacji ciepłej wody użytkowej

• Autorzy: Feliński P. , Sekret R. , Starzec P.

Identyfikatory

DOI

10.15199/9.2018.11.4

Warianty tytułu

EN

Impact of the Use of Paraffin in an Evacuated Tube Collector on the Heat Gain from Solar Energy in a Domestic Hot Water System

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule podjęto próbę określenia wpływu wykorzystania ciepła przemiany fazowej parafiny w próżniowo-rurowym kolektorze słonecznym na parametry pracy instalacji ciepłej wody użytkowej. Wyznaczono temperaturę wody w zasobniku ciepłej wody oraz udział energii promieniowania słonecznego w jej przygotowaniu w ciągu typowego roku meteorologicznego miasta Częstochowy. Zastosowanie metody akumulacji ciepła z wykorzystaniem parafiny (temperatura onset topnienia 51,24 °C) w kolektorze próżniowo-rurowym umożliwiło wieczorem uwalnianie ciepła zmagazynowanego w parafinie, tj. w czasie gdy natężenie promieniowania słonecznego było niewystarczające do bezpośredniego podgrzania wody. W efekcie tego, odnotowano podgrzanie wody w zasobniku w okresie największego zapotrzebowania na ciepłą wodę użytkową we wszystkich charakterystycznych okresach typowego roku meteorologicznego. Wyższa temperatura w zasobniku cieplej wody użytkowej, zasilanym przez kolektor próżniowo-rurowy z parafiną, spowodowała zwiększenie rocznego udziału energii promieniowania słonecznego w instalacji ciepłej wody użytkowej o 20,5%, w porównaniu z klasycznym próżniowo-rurowym kolektorem słonecznym bez parafiny.

EN

The article presents the influence of latent heat of paraffin in an evacuated tube solar collector on the operation parameters of domestic hot water installation. The water temperature in the domestic hot water tank and the share of solar energy in the preparation of domestic hot water were determined during a typical meteorological year for the city of Czestochowa. An application of latent heat storage (paraffin with melting point of 51.24 °C) in the evacuated tube solar collector allowed the delayed release of heat in the evening, when the intensity of solar radiation was insufficient. As a result, there was an increase in the obtained water temperature in the domestic hot water tank during the greatest demand for hot water in all characteristic periods of a typical meteorological year. Higher temperature in the domestic hot water tank supplied by the evacuated tube collector with storage resulted in an increase in the annual solar fraction in the domestic hot water system by 20.5% compared with the reference evacuated tube collector without storage.

Słowa kluczowe

PL

ciepła woda użytkowa; energia promieniowania słonecznego; kolektor próżniowo-rurowy; magazynowanie ciepła; ciepło przemiany fazowej; materiał zmiennofazowy

EN

domestic hot water; solar energy; evacuated tube collector; thermal energy storage; latent heat; PCM

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 49, nr 11
• Strony: 444--449
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Feliński P.

• SUNEX S. A., Racibórz, Polska

autor

Sekret R.

• Zakład Ciepłownictwa, Ogrzewnictwa i Wentylacji, Instytut Inżynierii Środowiska, Politechnika Częstochowska, Częstochowa, Polska

autor

Starzec P.

• Zakład Ciepłownictwa, Ogrzewnictwa i Wentylacji, Instytut Inżynierii Środowiska, Politechnika Częstochowska, Częstochowa, Polska

Bibliografia

• [1] Bales C., P. Gantenbein, D. Jaenig, R. Weber. 2007. “Laboratory prototypes of thermo-chemical and sorption storage units". Report B3-IEA SHC Task 32. International Energy Association.
• [2] Beausoleil-Morrison I., C.A. Cruickshank, P. Pinel, A. Wills. 2011. “A review of available methods for seasonal storage of solar thermal energy in residential applications". Renewable and Sustainable Energy Reviews 15 (2011): 3341-3359.
• [3] Buddhi D., C.R. Chen, A. Sharma, V.V. Tyagi. 2009. “Review on thermal energy storage with phase change materials and applications". Renewable and Sustainable Energy Reviews 13 (2009): 318-345.
• [4] Feliński P., R. Sekret. 2016. “Experimental study of evacuated tube collector/storage system containing paraffin as PCM". Energy 114 (2016): 1063-1072. DOI: 10.1016/j.energy.2016.08.057
• [5] Hassanipour F., A. Papadimitratos, V. Pozdin, S. Sobhansarbandi, A. Zakhidov. 2016 “Evacuated tube solar collectors integrated with phase change materials". Solar Energy 129 (2016): 10-19.
• [6] Hauer A. 2007 “Sorption theory for thermal energy storage. Thermal energy storage for sustainable energy consumption", Netherlands: Springer (2007): 393-408.
• [7] Jordan U., K. Vajen. 2001. “Influence of the DHW Load Profile on the Fractional Energy Savings: A case study of a solar combi-system with TRNSYS simulations". Solar Energy Volume 69 (2001), Supplement 6: 197-208.
• [8] Knight I., N. Kreutzer, M. Manning, H. Ribberink, M. Swinton. 2007. “European and Canadian non-HVAC electric and DHW load profiles for use in simulating the performance of residential cogeneration systems", A Report of Subtask A, Annex 42 of the IEA Energy Conservation in Buildings and Community Systems Programme, 2007
• [9] N’tsoukpoe K.E., Liu H., Le Pierre` S N., Luo L. 2009. “A review on long-term sorption solar energy storage". Renewable and Sustainable Energy Reviews 13 (2009): 2385-2396.
• [10] Regin A.F., J.S. Saini, S.C. Solanki. 2008. “Heat transfer characteristics of thermal energy storage system using PCM capsules: A review", Renewable and Sustainable Energy Reviews 12 (2008): 2438-2458.
• [11] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury i Rozwoju z dnia 27 lutego 2015 r. w sprawie metodologii wyznaczania charakterystyki energetycznej budynku lub części budynku oraz świadectw charakterystyki energetycznej, Dz.U. 2015, Poz. 376.
• [12] Sekret R., M. Turski. 2012. “Research on an adsorption cooling system supplied by solar energy" Energy and Buildings 51 (2012): 15-20.
• [13] ShengXue H. 2016. “Experimental investigation of a domestic solar water heater with solar collector coupled phase-change energy storage". Renewable Energy 86 (2016): 257-261.
• [14] Tian Y., C.Y. Zhao, D. Zhou. 2012. “Review on thermal energy storage with phase change materials (PCMs) in building applications". Applied Energy 92 (2012): 593-605.
• [15] Turski M., R. Sekret. 2016. “Conceptual adsorption system of cooling and heating supplied by solar energy". Chemical and Process Engineering 37 (2) (2016): 293-304. DOI: 10.1515/cpe-2016-0024.
• [16] Typical meteorological years determined in accordance with EN ISO15927 standard. Data base of Ministry of Infrastructure and Buildings. Available online at: http://mib.gov.pl/2-Wskazniki_emisji_ wartosci_opalowe_paliwa.htm
• [17] Wojdyga K. 2009 “An investigation into the heat consumption in a low-energy building". Renewable Energy 34 (2009): 2935-2939.
• [18] Jordan U., S. Furbo. 2005. “Thermal stratification in small solar domestic storage tanks caused by draw-offs". Solar Energy, Volume 78 (2005): 291-300.

Uwagi

Artykuł został przygotowany w ramach badań statutowych Politechniki Częstochowskiej, Wydział Infrastruktury i Środowiska, Zakład Ciepłownictwa, Ogrzewnictwa i Wentylacji, BS/PB-407-302/11 nt.: Energooszczędne i zrównoważone środowiskowo systemy zaopatrzenia budynków w ciepło, chłód i elektryczność.