Indoor thermal energy harvesting for battery-free IoT building applications

• Autorzy: Owczarczak Rafał

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2023.03.23

Warianty tytułu

PL

Zbieranie energii cieplnej w pomieszczeniach do zastosowań IoT w budynkach bez baterii

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents results of the introductory research related to harvesting thermal energy using the cold water pipeline supplying the building as well as scavenging thermal energy from the return path of the central heating installation. Both ambient energy sources are of low quality thus are characterized by a low temperature parameter. Yet, it has been proven that even such low quality waste heat sources can be utilized to power wireless sensors operated in large area building automation systems when the low-energy LoRa communication scheme is put in use.

PL

W artykule przedstawiono wyniki wstępnych badań związanych z pozyskiwaniem energii cieplnej z wykorzystaniem rurociągu zimnej wody zasilającego budynek, a także odzyskiem energii cieplnej z drogi powrotnej instalacji centralnego ogrzewania. Oba źródła energii charakteryzują się niskim parametrem temperatury. Udowodniono jednak, że nawet takie niskoenergetyczne źródła ciepła odpadowego mogą być wykorzystane do zasilania bezprzewodowych czujników pracujących w wielkopowierzchniowych systemach automatyki budynkowej przy zastosowaniu niskoenergetycznego schematu komunikacji LoRa.

Słowa kluczowe

EN

IoT; energy harvesting; smart building; waste heat

PL

IoT; pozyskiwanie energii; inteligentny budynek; ciepło odpadowe

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2023
• Tom: R. 99, nr 3
• Strony: 132--136
• Opis fizyczny: Biblioogr. 16 poz., rys.

Twórcy

autor

Owczarczak Rafał

• Politechnika Wrocławska, Katedra Podstaw Elektrotechniki i Elektrotechnologii, Wyb. Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław
• KMB Grupa Sp. z.o.o. Sp. K., ul. Wołowska 18, 51-116 Wrocław

• https://orcid.org/0000-0002-6562-4856

Bibliografia

• [1] Tzounis, A.; Katsoulas, N.; Bartzanas, T.; Kittas, C. Internet of Things in agriculture, recent advances and future challenges.Biosyst. Eng. 2017, 164, 31–48
• [2] Alavi, A.H.; Jiao, P.; Buttlar, W.G.; Lajnef, N. Internet of Things-enabled smart cities: State-of-the-art and future trends. Meas. J. Int. Meas. Confed. 2018, 129, 589–606.
• [3] Jerome P. Lynch and Kenneth J. Loh A Summary Review of Wireless Sensors and Sensor Networks for Structural Health Monitoring The Shock and Vibration Digest 2006; 38; 91
• [4] Hee Seok Kim, Weishu Liu, Gang Chen, Ching-Wu Chu, and Zhifeng Ren Relationship between thermoelectric figure of merit and energy conversion efficiency, PNAS, 2015, vol. 112, no. 27, pp. 8205–8210, doi:10.1073/pnas.1510231112
• [5] Rafał Owczarczak, Pawel Zylka Harvesting energii jako metoda bezbateryjnego zasilania zdalnych układów czujnikowych w budynkach z systemem zarządzania BMS (Selected issues related to the acquisition of ambient energy in buildings),Przegląd Elektrotechniczny R. 97 no. 7/2021, pp. 120-125, doi:10.15199/48.2021.07.24
• [6] Slawomir Sambor, Jaroslaw Emilianowicz, Rafal OwczarczakZastosowanie sieci LoRaWAN do monitorowania parametrówśrodowiskowych w budynkach wielkopowierzchniowych(Application of LoRaWAN network for monitoring of environmental parameters in large-area buildings), Przegląd Elektrotechniczny, 2022, no. 5
• [7] Sub-G Module Data Sheet, MP Part Number: CMWX1ZZABZ-078 CMWX1ZZABZ-091 Specification Number : BP-ABZ-C, Murata
• [8] Datasheet: TEC1-12710
• [9] Datasheet: WAGO 750-8202
• [10] Claudia Agudelo-Vera et al., Drinking Water Temperature around the Globe: Understanding, Policies, Challenges and Opportunities, Water 2020, 12, 1049; doi:10.3390/w12041049
• [11] Gould, C. A. "Thermoelectric water meter energy harvesting." Journal of Physics: Conference Series. Vol. 1534. No. 1. IOP Publishing, 2020.
• [12] LTC3108 Ultralow Voltage Step-Up Converter and Power Manager, rev. D, 02/2019, Analog Devices
• [13] Datasheet: APATOR, “FROM METERING TO DATA MANAGEMENT”
• [14] EN 442-2:2014, Radiators and convectors – Part 2. Test methods and rating.
• [15] EN 14511-2:2018: Air conditioners, liquid chilling packages and heat pumps with electrically driven compressors for space heating and cooling-Part 2: Test conditions.
• [16] Mikk Maivel, Jarek Kurnitski, Heating system return temperature effect on heat pump performance, 2015, Energy and Buildings, 94, pp. 71-79, doi:10.1016/j.enbuild.2015.02.04

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).