Wykorzystanie wkładów ceramicznych w systemach rekuperacji ciepła

• Autorzy: Grzebielec Andrzej , Szelągowski Adam , Bruzi Krzysztof
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zajęcia dydaktyczne prowadzone są w salach wykładowych zwykle dostosowanych od strony technicznej do prezentowanych treści. Zainstalowane są systemy audiowizualne i nagłaśniające. Niestety w wielu przypadkach sale lekcyjne projektuje się pod kątem klimatyzacji i wentylacji, podobnie jak pomieszczenia biurowe. W efekcie, podczas zajęć, nawet w pomieszczeniach z klimatyzacją, warunki zmieniają się na tyle niekorzystnie, że zarówno nauczyciel, jak i uczniowie odczuwają dyskomfort. W pracy przeanalizowano zmiany temperatury, stężenia CO2, stężenia PM2,5 i wilgotności względnej w pomieszczeniu, w którym zyski ciepła od ludzi i urządzeń oraz zyski wilgoci przekraczają wartości projektowe. W pracy wykorzystano bezkanałowy rekuperator Respireco o pracy cyklicznej. Najpierw sprawdzono właściwości termodynamiczne samego rekuperatora, a następnie przetestowano go w wybranej polskiej szkole podstawowej. Wyniki pokazują, że tego typu rekuperatory są w stanie zapewnić prawidłowe warunki klimatyczne w salach wykładowych. Zastosowanie wentylacji mechanicznej z wykorzystaniem rekuperatora z ceramicznym odzyskiem ciepła spowodowało, że podczas zajęć stężenie CO2 w pomieszczeniu spadło o 50%. Stężenie PM2,5 utrzymywało się na poziomie trzykrotnie niższym niż w pomieszczeniu bez wentylacji mechanicznej. Należy zatem stwierdzić, że zastosowanie wentylacji mechanicznej z rekuperacją nie tylko obniża koszty ogrzewania, ale także znacząco poprawia jakość powietrza.

EN

Classes are conducted in lecture rooms usually technically adapted to the content presented. Audio-visual and sound systems are installed. Unfortunately, in many cases, classrooms are designed for air conditioning and ventilation, just like offices. As a result, during classes, even in air-conditioned rooms, the conditions change so badly that both the teacher and the students feel discomfort. The study analyzed changes in temperature, CO2 concentration, PM2.5 concentration and relative humidity in a room where heat gains from people and devices as well as moisture gains exceed the design values. The work uses a channelless Respireco recuperator with cyclical operation. First, the thermodynamic properties of the recuperator itself were checked, and then it was tested in a selected Polish primary school. The results show that this type of recuperator is able to provide proper climatic conditions in lecture halls. The use of mechanical ventilation with the use of a recuperator with ceramic heat recovery resulted in the reduction of CO2 concentration in the room by 50% during the classes. The concentration of PM2.5 remained three times lower than in the room without mechanical ventilation. Therefore, it should be stated that the use of mechanical ventilation with recuperation not only reduces heating costs, but also significantly improves air quality.

Słowa kluczowe

PL

wentylacja; wentylacja mechaniczna z ceramicznym odzyskiem ciepła; zmiany środowiskowe; zapylenie; stężenie CO2; komfort

EN

ventilation; mechanical ventilation with ceramic heat recovery; environmental changes; dust; CO2 concentration; comfort

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych
• Czasopismo: Szkło i Ceramika
• Rocznik: 2021
• Tom: R. 72, nr 2
• Strony: 32--36
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., tab. wykr.

Twórcy

autor

Grzebielec Andrzej

• Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa, Politechnika Warszawska, Polska

autor

Szelągowski Adam

• Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa, Politechnika Warszawska, Polska

autor

Bruzi Krzysztof

• Stropex Sp. J., Polska

Bibliografia

• [1] Adamski, M. (2008). Longitudinal flow spiral recuperators in building ventilation systems. Energy and Buildings. 40(10), 1883–1888. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2008.04.0088
• [2] Bernstein, J. A., Alexis, N., Barnes, Ch., Bernstein, I. L., Bernstein, J. A., Nel, A., Peden, D., Diaz-Sanchez, D., Tarlo, S. M., & Williams, P. B. (2004). Health effects of air pollution. Journal of Allergy and Clinical Immunology, 114(5), 1116–1123. https://doi. org/10.1016/j.jaci.2004.08.030
• [3] Domańska, D., & Wojtylak, M. (2014). Explorative forecasting of air pollution. Atmospheric Environment, 92, 19–30. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2014.03.041
• [4] European Commitee for Standartization. (2014). Ventilation for buildings – Performance testing of components/products for residential ventilation – Part 8: Performance testing of un-ducted mechanical supply and exhaust ventilation units (Including Heat Recovery) for mechanical Ve. n.d. (EN 13141-8:2014-09).
• [5] Griffiths, M., & Eftekhari, M. (2008). Control of CO2 in a naturally ventilated classroom. Energy and Buildings, 40(4), 556–560. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2007.04.013
• [6] Grzebielec, A., & Rusowicz, A. (2013). Analysis of the use of adsorption processes in trigeneration systems. Archives of Thermodynamics, 34(4), 35–49. https://doi. org/10.2478/aoter-2013-0028
• [7] Grzebielec, A., Rusowicz, A., Jaworski, M., & Laskowski, R. (2015). Possibility of using adsorption refrigeration unit in district heating network. Archives of Thermodynamics, 36(3), 15–24. https://doi.org/10.1515/aoter-2015-0019
• [8] Grzebielec, A., Rusowicz, A., & Ruciński, A. (2014). Analysis of the performance of the rotary heat exchanger in the real ventilation systems. In 9th International Conference Environmental Engineering (9th ICEE) – Selected Papers. Vilnius Gediminas Technical University Press. https://doi.org/10.3846/enviro.2014.259
• [9] Jaworski, M. (2019). Mathematical model of heat transfer in PCM incorporated fabrics subjected to different thermal loads. Applied Thermal Engineering, 150(5), 506– 511. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2019.01.019
• [10] Kajurek, J., Rusowicz, A., Grzebielec, A., Bujalski, W., Futyma, K., & Rudowicz, Z. (2019). Selection of refrigerants for a modified organic rankine cycle. Energy, 168, 1–8. https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.11.024
• [11] KG, ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. (2012). EC centrifugal module – RadiCal.
• [12] Liu, C., Hsu, P. C., Lee, H. W., Ye, M., Zheng, G., Liu, N., Li, W., & Cui, Y. (2015). Transparent air filter for high-efficiency PM2.5 capture. Nature Communications, 6, 6205. https://doi.org/10.1038/ncomms7205
• [13] Lund, H., Möller, B., Mathiesen, B. V., & Dyrelund, A. (2010). The role of district heating in future renewable energy systems. Energy, 35(3), 1381–1390. https://doi.org/10.1016/j.energy.2009.11.023 [14] Namieśnik, J., Górecki, T., Kozdroń-Zabiegała, B., & Łukasiak, J. (1992). Indoor Air Quality (IAQ), pollutants, their sources and concentration levels. Building and Environment, 27(3), 339–356. https://doi.org/10.1016/0360-1323(92)90034-M
• [15] Owczarek, M., & Baryłka, A. (2019). Determining the thermal diffusivity of the material based on the measurement of the temperature profile in the wall. Rynek Energii, 143(4), 63–69.
• [16] Park, J. H., Yoon, K. Y., & Hwang, J. (2011). Removal of submicron particles using a carbon fiber ionizer-assisted medium air filter in a Heating, Ventilation, and Air-Conditioning (HVAC) System. Building and Environment, 46(8), 1699–1708. https://doi. org/10.1016/j.buildenv.2011.02.010
• [17] Pui, D. Y. H., Chen, S.-C., & Zuo, Z. (2014). PM2.5 in China: Measurements, sources, visibility and health effects, and mitigation. Particuology, 13, 1–26. https://doi. org/10.1016/j.partic.2013.11.001
• [18] Rosbach, J. T., Vonk, M., Duijm, F., Van Ginkel, J. T., Gehring, U., & Brunekreef, B. (2013). A ventilation intervention study in classrooms to improve indoor air quality: The FRESH study. Environmental Health: A Global Access Science Source, 12, 110. https://doi.org/10.1186/1476-069X-12-110
• [19] Rusowicz, A., & Ruciński, A. (2011). The mathematical modelling of the absorption refrigeration machines used in energy systems. Environmental Energymental Energy, 802–806.
• [20] Rusowicz, A., Laskowski, R., & Grzebielec, A. (2017). The numerical and experimental study of two passes power plant condenser. Thermal Science, 21(1), 353–362. https://doi.org/10.2298/TSCI150917011R
• [21] Wasilczuk, J. (2019). Threats occurring in the functioning of shelter ventilation installations. Modern Engineering, 2, 55–60.
• [22] Werner, S. (2017). International review of district heating and cooling. Energy, 137, 617–631. https://doi.org/10.1016/j.energy.2017.04.045.
• [23] Gao, X., Yanyi, X., Yunfei, C., Shi, J., Chen, F., Lin, Z., Chen, T., Xia, Y., Shi, W., & Zhao, Z. (2019). Effects of Filtered fresh air ventilation on classroom indoor air and biomarkers in saliva and nasal samples: A randomized crossover intervention study in preschool children. Environmental Research, 179(Part A), 108749. https://doi.org/10.1016/j. envres.2019.108749.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).