Uproszczony model numeryczny gruntowego powietrznego wymiennika ciepła współpracującego z rekuperatorem w systemie wentylacji mechanicznej budynku przedszkolnego

• Autorzy: Bartyzel F. , Wojtas K.

Warianty tytułu

EN

Numerical model of the ground to air heat exchanger working togeteher with counter flow recuperator in the ventilation system of kindergarten

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Stojąc w obliczu wprowadzenia obowiązku stosowania europejskich przepisów dotyczących budynków oraz ich efektywności energetycznej po 2020 roku, czyli konstruowania budynków w standardach „nZEB” (Nearly Zero-Energy Buildings) nieuniknione staje się wymaganie jak najszerszego zastosowania w nich rozwiązań opartych na pozyskaniu energii z odnawialnych jej źródeł. Jednym z nich, coraz powszechniej stosowanym w instalacjach wentylacji mechanicznej budynków jest Gruntowy Powietrzny Wymiennik Ciepła (GPWC). Jest to stosunkowo proste w budowie i działaniu rozwiązanie, w którym powietrze wentylujące przestrzeń budynku jest czerpane z zewnątrz poprzez rurowy wymiennik ciepła zagłębiony w gruncie i dzięki stosunkowo stabilnej jego temperaturze powietrze dopływające do centrali wentylacyjnej jest wstępnie podgrzewane w okresie zimowym i ochładzane w okresie letnim. Dodatkowo, w okresie występowania wysokich temperatur i potrzeby chłodzenia budynków, wykroplenie wilgoci zachodzące w GPWC pozwala na zmniejszenie nakładów energii na chłodzenie i osuszanie powietrza w centrali wentylacyjnej. W artykule przedstawiono koncepcję zastosowania GPWC w budynku użyteczności publicznej (przedszkole), w którym ilość i jakość powietrza wentylacyjnego odgrywają ważną rolę w tworzeniu klimatu wewnętrznego. Zasadniczą część artykułu stanowi opis modelu matematycznego pozwalającego na wyznaczanie parametrów powietrza na wylocie GPWC przy okresowo zmiennych parametrach powietrza zewnętrznego (na wlocie do wymiennika). Jest to pierwszy etap szerzej zakrojonych prac autorów mających na celu kompleksową analizę zarówno jakościową jak i ilościową rozwiązania w opozycji do innych rozwiązań wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła.

EN

Facing implementation of the European legislation concerning EPBD and energy efficiency (EED) directives, which demands, by the year 2020 construction of the so-called nZEB (Nearly Zero-Energy Buildings) force the designers to use new energy-saving technologies in the buildings’ constructions and installations. Particular attention should be paid then onto looking for opportunities of using energy from renewable resources. One of the solutions enabling the acquisition of such energy is ground-coupled heat exchanger. It is relatively simple installation, both in design and operation dedicated for heating (and/or cooling) of the air flowing through it, using the ambient heat stored in the soil. The use of ground-to-air heat exchanger (GEX) allows to stabilize temperature of the outside air supplied to the air handling unit during the season. The paper presents the concept of GEX used in a kindergarten building. An 1-D numerical model allowing simulations of the parameters of the air flowing through the heat exchanger was developed to achieve the energetic performance of the GEX all over the yearly operation. The main goal of presented model was to perform the energetic and economic comparison of the ventilation system equipped with GEX with standard Air Handling Unit equipped with counter flow recuperator supported with electric preheater.

Słowa kluczowe

PL

nZEB; GPWC; energia odnawialna; wymiennik gruntowy

EN

nZEB; GPWC; renewable energy; ground heat exchanger

• Wydawca: Instytut Fizyki Budowli Katarzyna i Piotr Klemm S.C.
• Czasopismo: Fizyka Budowli w Teorii i Praktyce
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 10, nr 1
• Strony: 5--11
• Opis fizyczny: Bibliogr. 3 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Bartyzel F.

• absolwent Instytutu ICiOP WiŚ PK ul. Warszawska 24, 31-155 Kraków

autor

Wojtas K.

• Instytut Inżynierii Cieplnej i Ochrony Powietrza Politechniki Krakowskiej, ul. Warszawska 24, 31-155 Kraków

Bibliografia

• [1] Cucumo M., Cucumo S., Montoro L., Vulcano A. A one-dimensional transient analytical model for earth-to-air heat exchangers, taking into account condensation phenomena and thermal perturbation from the upper free surface as well as around the buried pipes. International Journal of Heat and Mass Transfer 51 (2008) 506-516
• [2] Min Zhong Zhao. Simulation of Earth-to-Air- Heat Exchanger systems. Department of Building, Civil and Environmental Engineering, 2004 Montreal, Canada
• [3] ASHRAE Handbook - Fundamentals 2013

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).