Improving energy efficiency of hot water storage tank by use of obstacles

• Autorzy: Cholewa T.

Warianty tytułu

PL

Wpływ umieszczenia przegród poziomych wewnątrz zbiornika magazynującego na zwiększenie jego efektywności energetycznej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

PL

Sektor gospodarki komunalnej zużywa znaczne ilości energii na cele ogrzewania i przygotowania ciepłej wody użytkowej. Dlatego też ważnym zagadnieniem staje się między innymi właśnie zwiększenie sprawności systemów przygotowania ciepłej wody użytkowej. Dlatego też w tym artykule zaprezentowano wyniki badań eksperymentalnych procesu przygotowania ciepłej wody użytkowej w wodnym zbiorniku magazynującym. Głównym celem badań była ocena wpływu umieszczenia dwóch różnych przegród poziomych wewnątrz zbiornika na zjawisko stratyfikacji termicznej oraz sprawność energetyczną układu przygotowania ciepłej wody użytkowej. Badania były prowadzone w skali półtechnicznej na stanowisku badawczym, które jest zlokalizowane w jednym z laboratoriów Wydziału Inżynierii Środowiska Politechniki Lubelskiej. Głównym elementem stanowiska badawczego był wodny, zaizolowany termicznie zbiornik magazynujący o pojemności 350 dm3, w którym przygotowywana była ciepła woda użytkowa. W dolnej części zbiornika umieszczona jest stalowa wężownica grzewcza (26,92,3 mm) o długości 18 m za pomocą której następował podgrzew magazynowanej wody. Wężownicę grzewczą wewnątrz zbiornika zasilano czynnikiem grzewczym o stałej temperaturze równej 55°C przez 6 godzin podczas każdej z serii pomiarowych. Na wysokości 43 cm (poniżej góry zbiornika) umieszczano w zbiorniku przegrody poziome wykonane ze stali o grubości 0,7 cm. Badane dwie przegrody różniły się między sobą sposobem ukierunkowania przepływu magazynowanej wody wewnątrz zbiornika. Przy zastosowaniu jednej z badanych przegród (przegroda A) przepływ magazynowanej wody wewnątrz zbiornika odbywał się jego środkiem. Natomiast przy zastosowaniu drugiej przegrody (przegroda B) przepływ był możliwy przy ściankach zbiornika. W celu oceny wpływu zastosowania przegród wewnątrz zbiornika na efektywność energetyczną systemu przygotowania ciepłej wody użytkowej wykonano po 3 serii pomiarowe dla każdej z analizowanych dwóch przegród oraz dla zbiornika bez przegrody, w których zmieniano profil rozbioru ciepłej wody użytkowej. Stwierdzono, że zastosowanie przegrody poziomej wewnątrz zbiornika magazynującego prowadzi do zwiększenia temperatury magazynowanej wody, która jest pobierana ze zbiornika w porównaniu do zbiornika bez przegrody. Jest to spowodowane zmniejszeniem oddziaływania napływającej wody zimnej do zbiornika na temperaturę magazynowanej wody w górnych partiach zbiornika. Najwyższe temperatury pobieranej wody osiągnięto dla przegrody z przepływem przy ściankach zbiornika (przegroda B) i były one tym większe w porównaniu do zbiornika bez przegrody im większy był jednorazowy pobór magazynowanej wody. Dlatego też zastosowanie przegród wewnątrz zbiornika pozwala zmniejszyć zużycie energii do podgrzania magazynowanej wody do temperatury wymaganej przez użytkownika (55°C), nawet o 14% i 20% w porównaniu do zbiornik bez przegrody, odpowiednio przy zastosowaniu przegrody A oraz przegrody B.

Słowa kluczowe

PL

umieszczenie przegród; efektywność energetyczna

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2013
• Tom: Tom 15, cz. 1
• Strony: 392--404
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys.

Twórcy

autor

Cholewa T.

• Lublin University of Technology

Bibliografia

• 1. Altuntop N., Arslan M., Ozceyhan V., Kanoglu M.: Effect of obstacles on thermal startification in hot water storage tank, Appl Therm Eng, 25, 2285–2298 (2005).
• 2. Cao Y., Shan S.: Energy Recovery from Sewage Sludge. Rocznik Ochrona Środowiska (Annual Set The Environment Protection), 14, 81–95 (2012).
• 3. Castell A., Medrano M., Sole C., Cabeza L.F.: Dimensionless numbers used to characterize stratification in water tanks for discharging at low flow rates. Renewable Energy, 35, 2192–2199 (2010).
• 4. Cholewa T., Pawłowski A.: Zrównoważone użytkowanie energii w sektorze komunalnym, Rocznik Ochrona Środowiska (Annual Set The Environment Protection), 11, 1165–1177 (2009).
• 5. Cholewa T., Siuta-Olcha A.: Energetyka – dziś i jutro. Monografie Komitetu Inżynierii Środowiska PAN, vol. 67, Komitet Inżynierii Środowiska, Lublin 2010.
• 6. Cristofari, C., Notton, G., Poggi, P., Louche, A.: Influence of the flow rate and the tank stratification degree on the performances of a solar flat-plate collector. International Journal of Thermal Sciences, 42, 455–469 (2003).
• 7. Dasgupta P., Taneja N.: Low Carbon Growth: An Indian Perspective on Sustainability and Technology Transfer. Problems of Sustainable Development, vol. 6, No 1, 65–74 (2011).
• 8. Dąbrowski J., Piecuch T.: Mathematical Description of Combustion Process of Selected Groups of Waste. Rocznik Ochrona Środowiska (Annual Set The Environment Protection), 13, 253–268 (2011).
• 9. Duran J., Golusin M., Ivanovic O.M., Jovanovic L., Andrejevic A.: Renewable Energy and Socio-economic Development in the European Union. Problems of Sustainable Development, vol. 8, No 1, 105–114 (2013).
• 10. Gurtowski S.: Green Economy Idea – Limits, Perspectives, Implications. Problems of Sustainable Development, vol. 6, No 1, 75–82 (2011).
• 11. Han Y.M., Wawng R.Z., Dai Y.J.: Thermal stratification within the water tank. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 13, 1014–1026 (2009).
• 12. Hoedl E.: Europe 2020 Strategy and European Recovery. Problems of Sustainable Development, vol. 6, No 2, 11–18 (2011).
• 13. Jordan U., Vajen K.: Influence of the DHW load profile on the fractional energy savings: a case study of solar combi-system with TRNSYS simulations. Solar Energy, 69, 197–208 (2000).
• 14. Jordan U., Furbo S.: Thermal stratification in small solar domestic storage tanks caused by draw-offs. Solar Energy, 78, 291–300 (2005).
• 15. Mawire A., Taole S.H.: A comparison of experimental thermal stratification parameters for an oil/pebble-bed thermal energy storage (TES) system during charging. Applied Energy, 88, 4766–4778 (2011).
• 16. Pawłowski A., Pawłowski L.: Sustainable development in contemporary civilisation. Part 1: The environment and sustainable development. Problems of Sustainable Development, vol. 3, No 1, 53–65 (2008).
• 17. Pawłowski A.: Sustainable energy as a sine qua non condition for the achievement of sustainable development. Problems of Sustainable Development, vol. 4, No 2, 9–12 (2009).
• 18. Pawłowski L.: Do the Liberal Capitalism and Globalization Enable the Implementation of Sustainable Development Strategy? Problems of Sustainable Development, vol. 7, No 2, 7–13 (2012).
• 19. Shah L., Furbo S.: Entrance effects in solar storage tanks. Solar Energy, 75, 337–348 (2003).
• 20. Shan S., Bi X.: Low Carbon Development of China’s Yangtze River Delta Region. Problems of Sustainable Development, vol. 7, No 2, 33–41 (2012).
• 21. Siuta-Olcha A.: Thermal processes in solar domestic hot-water system, Environment Protection Engineering, No. 1, Vol. 32, 95–101 (2006).
• 22. Siuta-Olcha A.: Application of a probabilistic method for determination of the thermal field in a flat-plate solar collector, Archives of Environmental Protection, vol. 33, no. 4, 67–81 (2007).
• 23. Siuta-Olcha A.: Efektywność energetyczna eksperymentalnej instalacji słonecznej ciepłej wody użytkowej. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej nr 283, Budownictwo i Inżynieria Środowiska z. 59 (2/2012/II), 685–692, 2012a.
• 24. Siuta-Olcha A.: Potencjał energii promieniowania słonecznego w województwie lubelskim. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej nr 283, Budownictwo i Inżynieria Środowiska z. 59 (2/2012/II), 693–698, 2012b.
• 25. Siuta-Olcha A.: Badania eksperymentalne i teoretyczne zasobnika ciepłej wody ze stratyfikacją termiczną. Monografie Komitetu Inżynierii Środowiska PAN, vol. 103, Komitet Inżynierii Środowiska, Lublin 2012c.
• 26. Stefaniak J., Żelazna A., Pawłowski A.: Aspekty środowiskowe zastosowania chłodziarki absorpcyjnej w układach klimatyzacyjnych, Proceedings of ECOpole vol. 6 (1), 395–400 (2012).
• 27. Żelazna A., Pawłowski A.: Korzyści środowiskowe z wykorzystania systemów solarnych na przykładzie budynku jednorodzinnego, Proceedings of ECOpole vol. 5(2), 649–654 (2011).