Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ promieniowania mikrofalowego na stopień eliminacji mikroorganizmów w wierzchniej warstwie gleby

Kiełbasa P., Pikul K., Kurpaska S., Ostafin M., Zagórda M.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2017

|

R. 93, nr 12

107--110

PL

Badania dotyczą wpływu wielkości dawki promieniowania mikrofalowego na stopień eliminacji mikroorganizmów znajdujących się w glebie. W eksperymencie źródło promieniowania mikrofalowego miało częstotliwość 2450 MHz i mocy 800 W, którego oddziaływanie na mikroorganizmy mierzono w profilu glebowym do głębokości 0,01m. Odnotowano wyraźny spadek populacji mikroorganizmów w obszarach oddziaływania promieniowania.

EN

The study deals with the effect of microwave radiation dose on the degree of elimination of microorganisms in the soil. In the experiment the microwave source had a frequency of 2450 MHz and a power of 800 W, which impact on the microorganisms was measured in the soil profile to the depth of 0.01 m. There has been a marked decrease in the population of microorganisms in the areas of radiation exposure.

2

Effect of plastic tunnel equipment on its thermal balance components

Kurpaska S.

Technical Sciences / University of Warmia and Mazury in Olsztyn

|

2016

|

nr 19(4)

313--324

EN

The paper presents results of research conducted in a standard plastic tunnel equipped with thermal screens measuring 144 m2 . During the experiment the thermal screens in the tunnel were either in a folded or unfolded position (both during the radiation weather and at night), whereas vents were closed. Parameters of the ambient climate (the temperature, wind velocity, air humidity and solar radiation intensity) were measured during the experiment, as well as the parameters of the microclimate inside the objects (the temperature and air humidity).Thermal balance including: the change of heat accumulated inside the object, heat gains from the substratum (through radiation and penetration), heat gains from solar radiation and the heat flux loss were formulated for the discussed cases. In result of the analysis the differences of internal temperature were stated for the object with and without thermal screens. It was found that for the identical values of the ambient climate parameters the temperature inside the object without the thermal screen was c.a. 4.0% higher than in the object equipped with the thermal screen. The thermal transmittance value through the object casing was determined and the convert rate of solar radiation to heat causing increase in the internal temperature in the objects both with and without thermal screens.

3

Pro-ecological energy solutions which minimize the use of fossil fuels in the roofed facilities

Kurpaska S.

Agricultural Engineering

|

2016

|

Vol. 20, No. 4

113--125

EN

The paper, based on the materials of the Main Statistical Office, presents a present state of use of renewable energy sources in the Polish power industry. Moreover, based on the available data, the amount of energy used for roofed production was estimated (heat, electric energy). Additionally, the amount of emission to atmosphere of hazardous substances (sulphur oxides, lead oxides, carbon dioxide and carbon oxide, dust and benzo(a) piren) was determined. Based on the available literature, technical solutions, which are analysed in various scientific centres, which aim at decrease of fuel consumption, were presented. A detailed analysis focused on the possibility of substituting fossil fuel with another heat source, effectiveness of energy use, increase of insulation ability of the facility roof and modification of greenhouses structures. From among the available energy sources, problems and its possible use in horticultural production were presented. The following energy sources were analysed: geothermal energy, sun and wind energy, biomass, heat pump; co-generative system (triple co-generative). Also barriers and possibilities of use of own boiler house and heat from central heating grid as energy source were analysed.

PL

W pracy, w oparciu o materiały GUS, przedstawiono aktualny stan wykorzystania odnawialnych źródeł energii w polskiej energetyce. Opierając się również na ogólnodostępnych danych, oszacowano ilość energii wykorzystanej na potrzeby produkcji pod osłonami (ciepło, energia elektryczna). Określono także ilość emisji do atmosfery substancji szkodliwych (tlenki siarki, tlenki ołowiu, dwutlenek i tlenek węgla, pył oraz benzo(a)piren). Na bazie dostępnej literatury przedstawiono rozwiązania techniczne analizowane w różnych ośrodkach naukowych, mające na celu zmniejszenie zużycia paliw. Szczegółową analizę skoncentrowano wokół: możliwości zastępowanie paliwa kopalnego innym źródłem ciepła, efektywności wykorzystania energii, zwiększenia izolacyjności osłony obiektu oraz modyfikacji konstrukcji obiektów szklarniowych. Spośród dostępnych źródeł energii odnawialnej przedstawiono problemy i potencjalne możliwości jej stosowania w produkcji ogrodniczej. Analizie poddano następujące źródła energii: energię geotermalną, energię słońca i wiatru, biomasę, pompę ciepła, układ kogeneracyjny (trójkogeneracjny). Analizie poddano również bariery i możliwości w wykorzystaniu jako źródło energii kotłownię własną oraz ciepło z sieci centralnego ogrzewania.

4

Methodical aspects of determination of parameters which characterize thermal balance of a plastic tunnel

Kurpaska S., Lis W., Vogelgesang J.

Agricultural Engineering

|

2016

|

Vol. 20, No. 3

83--93

EN

The paper presents methodology of measuring the values which characterize the thermal balance in a horticultural facility. Thermal transmittance through a plastic tunnel cover and the ratio of solar radiation energy conversion into heat were analysed in detail. The research was carried out in real time with closed ventilators, where no plants were cultivated during the tests. The utility surface area was 144 m2, the cover was 289 m2 and its volume was 508 m3. Basing on the standard relations, first of all, thermal transmittance through a cover was measured. The ratio was measured with the use of standard criteria equations. Then, a correlation equation, which makes its course dependent on the climate parameters (the wind speed and temperature difference between the interior of the facility and its surroundings), was found. Knowing the course of the ratio in the function of the climate parameters, the value of the ratio of solar radiation conversion into heat stored in the facility was measured. Both parameters (thermal transmittance and solar radiation conversion ratios) were calculated from the thermal balance equaition where the change of the energy stored inside the facility was compared to the heat losses through a cover (for thenual transmittance) and the profit (in case of solar radiation conversion). For the obtained values, using the non-linear estimation procedure (with quasi-Newtom method with maintenance of the correlation coefficient of 0.001) the change of both ratios in the function of easily measured parameters of climate inside and outside the facility was found out. In the investigated conditions, the average value of thermal transmittance through a cover was 5.32 W·m-2·K-1, and the solar radiation conversion into heat was 0.36. The values and their course from the climate parameters inside and outside the facility may be used for controlling the amount of supplied heat and location of ventilators.

PL

W pracy przedstawiono metodykę do wyznaczania wielkości charakteryzujące bilans cieplny w obiekcie ogrodniczym. Szczegółowej analizie poddano współczynnik przenikania ciepła przez transparentną osłonę tunelu foliowego oraz współczynnik konwersji energii promieniowania słonecznego w ciepło. Badania przeprowadzono w rzeczywistym obiekcie przy zamkniętych wietrznikach, w którym podczas badań nie uprawiano roślin. Powierzchnia użytkowa tunelu wynosiła 144 m2, osłony 289 m2, zaś jego pojemność była równa 508 m3. Bazując na standardowych zależnościach w pierwszej kolejności wyznaczono współczynnik przenikania ciepła przez osłonę. Współczynnik wyznaczono korzystając ze standardowych równań kryterialnych. W następnej kolejności znaleziono równanie korelacyjne uzależniające jego przebieg od parametrów klimatu (prędkość wiatru oraz różnica temperatury między wnętrzem obiektu a jego otoczeniem). Dysponując przebiegiem współ-czynnika w funkcji parametrów klimatu, w następnym etapie wyznaczono wartość współczynnika konwersji promieniowania słonecznego w ciepło zmagazynowane w obiekcie. Obydwa parametry (współczynnik przenikania ciepła oraz konwersji promieniowania słonecznego) wyliczono z równania bilansu ciepła, w którym porównano zmianę energii zmagazynowanej wewnątrz obiektu ze stratami ciepła przez osłonę (dla przenikania ciepła) oraz zyskiem (w przypadku konwersji promieniowania słonecznego). Dla uzyskanych wartości, korzystając z procedury estymacji nieliniowej (metodą quasi-Newtona przy zachowanym współczynniku zbieżności 0,001) znaleziono zmienność obydwu współczynników w funkcji łatwo mierzalnych parametrów klimatu wewnątrz i na zewnątrz obiektu. W badanych warunkach, średnia wartość współczynnika przenikania ciepła przez osłonę była równa 5,32 W·m-2·K-1, zaś współczynnika konwersji promieniowania słonecznego w ciepło wyniosła 0,36. Znalezione wartości i ich przebieg od parametrów klimatu wewnątrz i na zewnątrz obiektu można wykorzystać do sterowania ilością dostarczanego ciepła oraz położeniem wietrzników.

5

Analysis of parameters which affect regularity of air flow in perforated pipe

Kurpaska S., Latała H., Baran D.

Agricultural Engineering

|

2016

|

Vol. 20, No. 4

127--135

EN

The paper presents the results of analysis which enable determination of the value of the pressure losses coefficients which occurred during air suction and flow through a perforated pipe. Knowledge on them is indispensable for determination of regularity of air suction along the considered pipe. Exiting the basic energy equation, firstly a local coefficient of pressure losses was determined and then the form of the relation for its determination in the function of independent variables was found out. In the second stage, the value of pressure losses caused by mutual crossing of two streams (axial stream and stream sucked by the side surface of a pipe) was determined. Also, for this coefficient, the form of the correlation equation including power relation between the independent variables was emphasised. The calculated values of the discussed coefficients from determined forms of correlation equations are satisfactorily compliant with the calculated values from the experiments which were carried out.

PL

W pracy przedstawiono wyniki analizy umożliwiającej określenie wartości współczynników strat ciśnienia powstałych podczas zasysania i przepływu powietrza przez przewód perforowany. Ich znajomość jest niezbędna do określenia równomierności zasysania powietrza wzdłuż rozważanego przewodu. Wychodząc z podstawowego równania energii w pierwszej kolejności wyznaczono lokalny współczynnik strat ciśnienia, a następnie znaleziono postać zależności do jego wyliczenia w funkcji zmiennych niezależnych. W drugim etapie, wyznaczono wartość współczynnika strat ciśnienia spowodowanego wzajemnym krzyżowaniem się dwóch strumieni (strumień osiowy oraz zasysany przez pobocznicę przewodu). Również dla tego współczynnika pokreślono postać równania korelacyjnego ujmującego potęgowy związek między zmiennymi niezależnymi. Obliczone wartości rozważanych współczynników z wyznaczonych postaci równań korelacyjnych cechuje zadawalająca zgodność z wartościami obliczonymi z przeprowadzonych eksperymentów.

6

Heat storing effectiveness with the use of a recuperator in the liquid type battery

Kurpaska S., Latała H., Baran D., Konopacki P., Hołownicki R.

Agricultural Engineering

|

2015

|

Vol. 19, No. 3

47--57

EN

The paper presents results of the analysis concerning the process of storing and discharging the liquid type battery. A system comprising a recuperator, a battery tank, a circulating pump and a ventilator, was analysed. Hot air obtained from the perforated conduits system from the laboratory tunnel was pumped through a recuperator. The heat storing system in the analysed battery cooperated strictly with a stone battery and its priority was to charge it. Tests were carried out from June to August. A detailed analysis included measurement cycles covering both the storing process as well as the process of discharging. Based on the obtained results, thermal power of the exchanger was determined as a function of air temperature difference between the flowing air and water stored in the battery and its flow velocity. Furthermore, quantity relations between the efficiency of work of the exchanger and independent variables of the process: air temperature and water stored in the battery, air flow velocity, process duration and the stream of heat transfer fluid which flows through a recuperator, were determined. Non-linear estimation with the use of quasi-Newton method was applied for determination of these relations. Moreover, the amount of the heat stored in the battery and the heat transferred to the inside of the object were defined. A total coefficient of heat supply with this system was introduced in the analysis. Based on the obtained values of the process performance, it was found out that despite favourable ecological effects, such system of heating support cannot be recommended for horticultural practice on account of a low value of the coefficient. Whereas the use of the storing system for heating process water is justified.

PL

W pracy przedstawiono wyniki analizy z zakresu procesu magazynowania i rozładowywania akumulatora cieczowego. Analizowano system składający się z: przeponowego wymiennika ciepła, zbiornika akumulatora, pompy obiegowej oraz wentylatora. Ciepłe powietrze, pozyskiwane systemem przewodów perforowanych z wnętrza tunelu laboratoryjnego, zatłaczano przez przeponowy wymiennik ciepła. System magazynowania ciepła w analizowanym akumulatorze współpracował ściśle z akumulatorem kamiennym z nadanym priorytetem ładowania akumulatora kamiennego. Badania przeprowadzono w okresie czerwiec- sierpień. Do szczegółowej analizy wyszczególniono cykle pomiarowe obejmujące zarówno proces magazynowania jak i rozładowania akumulatora. Na bazie uzyskanych wyników określono moc cieplną wymiennika, jako funkcję różnicy temperatury powietrza między przepływającym powietrzem a wodą zmagazynowaną w akumulatorze oraz jego prędkości przepływu. Wyznaczono także ilościowe zależności między efektywnością pracy wymiennika a zmiennymi niezależnymi procesu: temperatura powietrza oraz zmagazynowanej wody w akumulatorze, prędkość przepływu powietrza, czas trwania procesu oraz strumień czynnika obiegowego przepływającego przez wymiennik przeponowy. Do określenie zależności zastosowano estymację nieliniową z wykorzystaniem metody quasi-Newtona. Określono również ilość zmagazynowanego ciepła w akumulatorze oraz ciepło przekazane do wnętrza obiektu. W analizie wprowadzono całkowity współczynnik sprawności dostarczania ciepła tym systemem. Na podstawie uzyskanych wartości sprawności procesu stwierdzono, że pomimo korzystnych efektów ekologicznych, taki system wspomagania ogrzewania ze względu na niską wartość współczynnika nie można rekomendować do praktyki ogrodniczej. Uzasadnione zaś jest wykorzystanie systemu magazynowania do ogrzewania wody przeznaczonej na cele technologiczne.

7

Energy effects during using the glass with different properties in a heated greenhouse

Kurpaska S.

Technical Sciences / University of Warmia and Mazury in Olsztyn

|

2014

|

nr 17(4)

351--360

EN

The paper presents results of calculations conducted on a change of demand for thermal power in a greenhouse covered with standard garden glass and a low-emission glass. Changes of heat demand were also determined. Changes of the amount of fuel (fine coal size grade) as well as changes in the emission of pollutants to the atmosphere were estimated based on calculations. It was determined that covering a greenhouse with low-emission glass has a positive impact on decreasing heat demand.

8

Analysis of the selected factors impact on the amount of the stored heat and the mass change in the rock-bed storage placed in the laboratory tunnel

Kurpaska S., Latała H., Konopacki P., Hołownicki R.

Agricultural Engineering

|

2014

|

Vol. 18, No. 3

71--83

EN

The paper presents results of analysis of the air flow through the rock - bed storage. Air was collected from the inside of the plastic tunnel and pressed to the segments of the storage with area was 18.7m2 and volume was almost 13.1 m3. The research was carried out from March to October 2013. The cycle of the storage work (charging or discharging) was controlled based on the algorithm, in which a controlling signal was based on the difference in the temperature between the average temperature of the bed and the temperature inside a tunnel. 318 measurement cycles were selected for a detailed analysis. In those cycles, based on the measured parameters of air pressed into and flowing out of the storage, the amount of the stored heat in the storage and the change in the concentration of steam included in air was determined. For the obtained results multiple regression equations, describing a unitary heat stream and mass exchanged during the air flow through the storage, were found. Moreover, the quantity relations between a unitary heat and the mass stream exchanged during the air flow through the storage including two sets of independent variables, were determined. The first one includes: velocity of the pressed air (measured in the air pressing conduit for particular segments), initial temperature of the storage and the pressed heat stream. The second set of independent variables includes: temperature of the pressed air, deficiency of steam pressure inside the facility and the stream of the pressed air. Non-linear estimation with the use of quasi-Newton method was applied for determination of these relations.

PL

W pracy przedstawiono wyniki analizy związanej z przepływem powietrza przez złoże akumulatora kamiennego. Powietrze pozyskiwano z wnętrza tunelu foliowego i tłoczono do segmentów akumulatora o powierzchni 18,7 m2 i objętości blisko 13,1 m3. Badania przeprowadzono w okresie od marca do października 2013 r. Cyklem pracy akumulatora (ładowanie lub rozładowanie) sterowano w oparciu o algorytm, w którym sygnał sterujący opierał się o różnicę temperatury między średnią temperaturą złoża a temperaturą wewnątrz tunelu. Do szczegółowej analizy wyodrębniono 318 cykli pomiarowych, w których na bazie zmierzonych parametrów zatłaczanego i wypływającego z akumulatora powietrza określono ilość zmagazynowanego ciepła w akumulatorze oraz zmianę w koncentracji pary wodnej zawartej w powietrzu. Dla uzyskanych wyników znaleziono równania regresji wielokrotnej opisującej jednostkowy strumień ciepła i masy wymienianej podczas przepływu powietrza przez akumulator. Wyznaczono także ilościowe zależności między jednostkowym strumieniem ciepła i masy wymienianym podczas przepływu powietrza przez akumulator uwzględniających dwie grupy zmiennych niezależnych. W pierwszej grupie wykorzystano: prędkość zatłaczanego powietrza (zmierzoną w przewodzie tłoczącym powietrze do poszczególnych segmentów), temperaturę początkową akumulatora oraz strumienia ciepła zatłaczanego. Druga grupa zmiennych niezależnych obejmuje: temperaturę tłoczonego powietrza, deficyt ciśnienia pary wodnej wewnątrz obiektu oraz strumienia zatłaczanego powietrza. Do określenie tych zależności zastosowano estymację nieliniową z wykorzystaniem metody quasi-Newtona.

9

Zmienność prędkości przepływu powietrza w akumulatorze ciepła o złożu kamiennym w zależności od konstrukcji układu rozprowadzania powietrza

Konopacki P., Sabat R., Hołownicki R., Kurpaska S., Latała H.

Inżynieria Rolnicza

|

2013

|

R. 17, nr 4, t. 1

129--138

PL

Sprawność układu cyrkulacji powietrza w akumulatorze o złożu kamiennym jest jednym z kluczowych czynników warunkujących jego efektywność. Celem pracy było porównanie zmian prędkości przepływu powietrza w eksperymentalnym akumulatorze w zależności od stopnia uszczelnienia samego złoża akumulatora jak i reszty układu cyrkulacji powietrza. Obiektem doświadczalnym były trzy trójsekcyjne akumulatory ciepła, spośród których jeden akumulator był wykonany w trybie uproszczonym, a dwa traktowano jako wzorce instalacji o maksymalnej szczelności. Zmiany prędkości przepływu powietrza mierzonej przy wentylatorze tłoczącym powietrze do akumulatora przyjęto jako miarę efektywności zastosowanych rozwiązań konstrukcyjnych i zastosowanych uszczelnień na kolejnych etapach modyfikacji układu cyrkulacji powietrza. Stwierdzono, że uproszczona konstrukcja akumulatora wykazuje prawie dwukrotnie większy strumień powietrza tłoczonego do akumulatora w porównaniu do akumulatora o maksymalnej szczelności. Efekty wprowadzonych modyfikacji zależą od miejsca ich zastosowania (przed lub za złożem kamiennym) i sekcji akumulatora przez którą jest skierowany przepływ powietrza. Uproszczone uszczelnienia rur przechodzących przez termoizolację oraz połączeń rur w kolektorach rozdzielającym i zbiorczym mogą łącznie spowodować wzrost strumienia powietrza tłoczonego do akumulatora o ok. 28-47%, natomiast uproszczenia w rozłożeniu folii uszczelniającej wokół złoża poszczególnych sekcji akumulatora odpowiadają za ok. 53-72% całkowitego możliwego zakresu zmian strumienia powietrza.

EN

Efficiency of the air circulation system of a rock bed heat accumulator is a key factor for its overall effectiveness. The objective of the paper was to compare the air flows through the complete air circulation system of such accumulator for different solutions of the sealing system. The experimental objects were three 3-sectional rock bed accumulators, of which one was made in a simplified way and then sealing was proceeded in stages, while two others were considered as maximally sealed. The changes of air flow measured near the fan pumping the air into were used as a measure of sealing effectiveness. It has been found that a simplification of sealing in a construction of the rock bed accumulator may result in almost twice higher air flow into the accumulator. The particular effects of simplifications depend on the location (mainly before or after the rock bed) and the location of accumulator’s section (the nearest or the farthest from the fan). The simplifications of sealing of pipe passages through rock bed thermal isolation and pipe connections in air collectors may cause in total about 28-47% of total plausible range of flow changes, while simplifications in arrangement of sealing foil around the rock beds of particular sections of accumulator may result in about 53-72% of total plausible range of flow changes.

10

Zastosowanie termowizji do badań rozkładu temperatury w tunelach foliowych wyposażonych w akumulatory ciepła

Sabat R., Konopacki P., Hołownicki R., Kurpaska S., Latała H.

Inżynieria Rolnicza

|

2013

|

R. 17, nr 3, t. 1

345--354

PL

Celem prowadzonych badań była ocena możliwości zastosowania termowizji jako metody pomiaru temperatury w uprawach pod osłonami. Użyte metody zobrazowań termalnych umożliwiły wykazanie różnic temperatur między badanymi obiektami uprawowymi. Pozwoliły także na szybkie ustalenie gradientu temperatur w tunelach foliowych bez konieczności instalacji dużej liczby czujników temperatury. Dzięki metodom termograficznym było możliwe zaobserwowanie zjawiska konwekcyjnego przenikania ciepła ze złoża kamiennego akumulatora do wnętrza tunelu. Uzyskane wyniki sugerują dużą przydatność technik termograficznych do rejestrowania warunków termicznych, panujących w uprawach pod osłonami.

EN

The objective of this study was to evaluate the possibility of applying thermovision as a method for measuring the temperature of crops under cover. The thermal imaging methods allowed demonstration of temperature differences between the investigated crop objects. They also enabled quick determination of the temperature gradient in plastic tunnels without a need for installation of a large number of standard temperature sensors. Moreover, the thermographic method allowed the observation of the phenomenon of convectional heat transfer from the bed of the stone accumulator into the tunnel. The results suggest that thermography is a very useful technique for recording thermal conditions of crops under cover.

11

Wytyczne konstrukcyjne dla systemu wykorzystującego pompę ciepła na potrzeby ogrzewania obiektu ogrodniczego

Kurpaska S., Latała H.

Inżynieria Rolnicza

|

2013

|

R. 17, nr 3, t. 1

169--178

PL

W pracy omówiono wielkości, które są wykorzystywane przy projektowaniu obiektów ogrodniczych za pomocą pomp ciepła. Na bazie przeprowadzonej analizy określono zakres zmian efektywnego współczynnika przenikania ciepła przez osłonę obiektu, a także wyznaczono równanie regresji, które w podanym zakresie pozwala na wyliczenie jego wartości. Na bazie wcześniej określonego współczynnika efektywności zainstalowanej pompy grzewczej (COP) określono również wymaganą moc grzewczą pompy ciepła. Moc ta uzależniona została zarówno od warunków środowiskowych (wewnątrz i na zewnątrz obiektu), jak i procentowego pokrycia zapotrzebowania na wymaganą moc cieplną przez pompę grzewczą. Określono również wymaganą liczbę odwiertów wykonanych na głębokość 100 m, w których zainstalowane będą gruntowe, pionowe wymienniki ciepła typu 1xU oraz 2xU. Stwierdzono także, że w wyniku zastosowania w opracowanym nomogramie standardowych zależności, które opisują zagadnienia energetyczne w ogrzewanym obiekcie, opracowane zależności posiadają zarówno walory poznawcze, jak i aplikacyjne. Można je zatem stosować we wszystkich obiektach ogrodniczych, w których zastosowano analizowaną osłonę, a poprzez uogólnienie również w takich obiektach, w których znana jest wartość współczynnika przenikania ciepła oraz powierzchnia obiektu.

EN

Sizes which are used at designing garden facilities with the use of heat pumps were discussed in the paper. Based on the analysis which was carried out, the scope of changes of effective coefficient of heat penetration through the facility cover and regression equation, which in a given scope allows calculation of its value, were determined. Based on the previously determined effectiveness of the installed heat pump (COP) also the required heating power of the heat pump was determined. This power depends on both environmental conditions (inside and outside the facility) as well as the percentage satisfaction of demand for the required heat power by the heat pump. The required number of 100 m boreholes, where ground vertical heat exchangers type 1xU and 2xU will be installed was also determined. Moreover, it was found that as a result of the use of standard relations in the developed nomogram, which describe energy issues in the heated facility, the developed relations have both cognitive as well as application values. Therefore, they may be used in all garden facilities, where the analysed cover was used and by generalization in these objects, where the value of heat penetration coefficient and the area of the facility are known.

12

Modelowanie pola temperatury w gruncie z wykorzystaniem arkusza kalkulacyjnego

Sporysz M., Kurpaska S., Molenda K., Szczuka M., Roczkowska-Chmaj S.

Inżynieria Rolnicza

|

2013

|

R. 17, nr 2, t. 1

317--328

PL

Współczesny świat stoi przed wyzwaniem zaspokojenia z jednej strony stale rosnących potrzeb energetycznych, a z drugiej również rosnących potrzeb żywnościowych. Stale poszukuje się nowych, alternatywnych w stosunku do konwencjonalnych źródeł energii. W ostatnim okresie bardzo popularne stały się pompy ciepła pozyskujące energię z wnętrza Ziemi. By móc efektywnie z nich korzystać niezbędne są programy komputerowe symulujące rozkład temperatury w gruncie. Dzięki nim można precyzyjnie określić rozkład temperatury na dowolnej głębokości, a co za tym idzie w sposób optymalny sterować urządzeniami kontrolującymi pracę pomp ciepła, itp. W niniejszej pracy przedstawiono przykład wykorzystania arkusza kalkulacyjnego MS Office z zaimplementowanym w nim języku Visual Basic for Applications VBA) do modelowania pola temperatury w gruncie. Jako cel autorzy postawili sobie prezentację i sprawdzenie przydatności tego rozwiązania do modelowania rozkładu temperatury w gruncie podczas pracy pompy ciepła. Na bazie równań różniczkowych opisujących przewodzenie ciepła w gruncie, dokonano dyskretyzacji dwuwymiarowej płyty płaskiej (model siatki różnicowej), a następnie implementacji w języku VBA. W kolejnym etapie wyniki symulacji numerycznej zestawiono z rzeczywistymi pomiarami temperatury. W konkluzji stwierdzono przydatność arkusza kalkulacyjnego w modelowaniu pola temperatury w gruncie. Narzędzie to jest szczególnie przydatne do celów dydaktycznych.

EN

Modern world faces the challenge of satisfying constantly growing energy demand on one hand and increasing food demands on the other. New ways, alternative to conventional energy sources have been searched for. Heat pumps obtaining energy from the interior of the Earth have become very popular recently. In order to use them effectively, software that simulates temperature distribution in the ground are indispensable. Thanks to them, temperature state on any depth may be precisely determined and consequently controlling devices of heat pumps operation may be controlled optimally, etc. The paper herein presents an example of using the spreadsheet of MS Office with implemented language Visual Basic Application (VBA) for modelling temperature field in the ground. The authors' objective is to present and verify the usability of this solution for modelling the temperature distribution in the ground during the operation of a heat pump. On the basis of differential equation describing heat conduct in the ground, discretization of two-dimensional flat panel (differential net model) was carried out and then implementation in VBA language. Results of numerical simulation were set with real temperature measurements in the next stage. As a conclusion, it was found that spreadsheet is useful in modelling temperature field in the ground. This device is especially useful for teaching purposes.

13

Analiza zagadnień cieplnych w tunelu foliowym podczas dostarczania ciepła z akumulatora kamiennego

Kurpaska S., Latała H., Hołownicki R., Konopacki P., Nowak J.

Inżynieria Rolnicza

|

2013

|

R. 17, nr 3, t. 1

179--189

PL

W pracy przedstawiono wyniki analizy związanej z wyznaczaniem wartości współczynnika przenikania ciepła przez osłonę obiektu oraz zagadnień cieplnych (temperatura, ilość ciepła) przy rozładowywaniu akumulatora kamiennego. Do obliczenia tego współczynnika wykorzystano zależność uwzględniającą zmianę temperatury wewnętrznej jako funkcję zmiennej ilości ciepła przekazywanego do osłony drogą radiacji oraz transferowanego na zewnątrz obiektu drogą przenikania. Bazując na wartości obliczonego współczynnika przenikania ciepła, oszacowano wartość temperatury wewnątrz tunelu foliowego w procesie dostarczania ciepła z akumulatora kamiennego. Dla przyjętych wartości decyzyjnych (temperatura otoczenia równa 8ºC, temperatura początkowa w tunelu na poziomie 15ºC oraz strumień zatłaczanego powietrza równy 500 m3·godz.-1) oraz przyjętego cyklu rozładowania (równego 9 godz.) zakres zmian temperatury wewnętrznej (względem wartości początkowej) mieścił się w granicach od -0,2 do 2,4 K. Wykonano również obliczenia symulacyjne wpływu dostarczonego ciepła z akumulatora, w której jako zmienne uwzględniono temperaturę początkową akumulatora oraz strumień zatłaczanego powietrza na końcowe wartości temperatury akumulatora glebowego. Wyznaczono także ilościowe zależności pomiędzy temperaturą końcową akumulatora a jego temperaturą początkową i strumieniem zatłaczanego powietrza. Do określenie tej zależności zastosowano estymację nieliniową z wykorzystaniem metody quasi-Newtona.

EN

The paper presents results of the analysis related to determination of the value of the coefficient of heat permission through the cover of a facility and thermal issues (temperature, heat amount) at discharging a stone accumulator. For calculation of this coefficient, relation including inside temperature change as a function of variable amount of heat transferred to the cover by radiation and heat transferred outside the facility by permission was used. Basing on the value of the calculated coefficient of heat permission the value of temperature inside the plastic tunnel in the process of supplying heat from a stone accumulator was determined. At the accepted decision values (temperature of surrounding is 8ºC, initial temperature in the tunnel at the level of 15ºC and the stream of pumped air amounting to 500 m3·h-1) and at the accepted cycle of discharge (9 hours), the scope of temperature changes inside (in comparison to the initial value) was within -0.2 to 2.4 K. Moreover, simulation calculations of the impact of the heat supplied from the accumulator, where initial temperature of the accumulator and stream of pumped air were included as variables, on the final values of the soil accumulator temperature, were carried out. Furthermore, quantity relations between final temperature of the accumulator and its room temperature and the stream of pumped air were determined. Non-linear estimation with the use of quasi-Newton method was applied for determination of this relation.

14

Analiza ekonomiczno-ekologiczna stosowania pompy ciepła w ogrzewaniu obiektów ogrodniczych

Kurpaska S.

Inżynieria Rolnicza

|

2013

|

R. 17, nr 3, t. 2

189--197

PL

W pracy przedstawiono wyniki ekonomiczne i ekologiczne stosowania pompy ciepła (o założonej mocy grzewczej na poziomie 9,7 kW) w tunelu foliowym (pokrytym podwójną folią) o zróżnicowanej powierzchni użytkowej. Do analizy ekologicznej (przeliczonej na koszty użytkowania środowiska z tytułu emisji do atmosfery substancji szkodliwych) przyjęto cztery powszechnie wykorzystywane w ogrodnictwie kotły grzewcze różniące się między sobą konstrukcją rusztu oraz możliwością zainstalowania w nich urządzenia odpylającego. W analizie ekonomicznej, przy przyjętych kosztach instalacyjnych związanych z zastosowaniem rozważanej pompy ciepła, wykorzystano powszechnie stosowane w analizie inwestycji dwa parametry (statyczne i dynamiczne), a mianowicie: prosty okres zwrotu oraz bieżącą wartość netto inwestycji (NPV). Dla przyjętych założeń wskazano powierzchnię użytkową obiektu oraz liczbę lat użytkowania, przy których rozpatrywana inwestycja jest konkurencyjna względem innych metod oprocentowania inwestycji alternatywnej.

EN

The paper presents economic and ecological results of using a heat pump (of the assumed heating power at the level of 9.7 kW) in the plastic tunnel (covered with double plastic) of varied usable area. Four heating boilers,commonly used in gardening, differing with the grill structure and possibility of installing a dust removal device were accepted for ecological analysis (calculated into the costs of using environment on account of hazardous substances emission to atmosphere). In the economic analysis, at the accepted installation costs related to the use of the discussed heat pump, two parameters (static and dynamic), that is: simple return period and current net value of the investment (NPV) commonly used in the investment analysis were applied. For the accepted assumptions, usable area of the facility and the number of years of usage, at which, the discussed investment is competitive towards other methods of alternative investment interest, were indicated.

15

Programowalny system doświetlania roślin zbudowany w oparciu o technologię SSL LED

Żupnik M., Grzesiak W., Wojciechowska R., Kurpaska S.

Inżynieria Rolnicza

|

2012

|

R. 16, nr 2, t. 1

361-369

PL

Dynamiczny rozwój technologii SSL LED (Solid-State Lighting LightEmitting Diode) oraz znaczny wzrost cen energii elektrycznej w ostatnich latach spowodowały większe zainteresowanie źródłami światła opartymi o tę technologię. Równocześnie unikalne właściwości diod LED, polegające na możliwości doboru odpowiedniej charakterystyki spektralnej emitowanego światła, stworzyły możliwości wpływania na rozwój roślin przy pomocy odpowiedniego doboru składowych widma. W artykule opisano kompletny system przeznaczony do doświetlania roślin. Omówiono wybrane zagadnienia związane z konstrukcją opraw oświetleniowych oraz z inteligentnym systemem sterowania, umożliwiającym implementację zaawansowanych algorytmów doświetlania, w tym zależności czasowych.

EN

The dynamic development of the SSL LED technology (Solid-State Lighting LightEmitting Diode) and a significant increase in electricity prices in recent years has led to a greater interest in light sources based on this technology. At the same time the unique properties of LEDs which include the selection of an appropriate spectral characteristics of the emitted light opened up tremendous opportunities to influence the development of plants with the proper selection of spectral components. This paper describes a complete system designed for plant lighting. It discusses some issues related to the design of luminaires and an intelligent control system enabling the implementation of advanced lighting algorithms, including advanced timing.

16

Magazynowanie nadwyżki ciepła z tunelu foliowego w akumulatorze ze złożem kamiennym

Kurpaska S., Latała H., Rutkowski K., Hołownicki R., Konopacki P., Nowak J., Treder W.

Inżynieria Rolnicza

|

2012

|

R. 16, nr 2, t. 1

157-167

PL

W pracy w oparciu o dostępną literaturę, scharakteryzowano kierunki badań prowadzonych w różnych ośrodkach naukowych z zakresu ogrzewania szklarni z wykorzystaniem źródeł energii odnawialnej. Dla rozważanego systemu (tunel laboratoryjny wraz z akumulatorem ze złożem kamiennym) przedstawiono zależności wykorzystane do oszacowania ilości energii (magazynowanej w postaci ciepła) z wnętrza tunelu oraz do określenia wielkości akumulatora ciała stałego. W wyniku przeprowadzonych obliczeń stwierdzono, że potencjalna dobowa ilość ciepła do zmagazynowania dla analizowanych wartości warunków zewnętrznych mieściła się w granicach od 0,37 MJ*m-2 do blisko 1,72 MJ*m-2 .(odpowiednio dla dnia pochmurnego oraz dnia słonecznego). Obliczenia przeprowadzono zakładając, że temperatura wewnątrz obiektu nie przekracza 24°C zaś deficyt ciśnienia pary wodnej (jako różnica między aktualnym ciśnieniem a ciśnieniem w stanie nasycenia) będzie równy 4hPa. Dla uzyskanych wyników, w oparciu o największą wartość współczynnika determinacji; znaleziono zależność (określoną estymacją nieliniową metodą quasi Newtona przy zachowanym współczynniku zbieżności 0,001) ujmujące związek między ilością ciepła a temperaturą otoczenia i sumą energii promieniowania słonecznego. Po przeprowadzeniu analizy i badań weryfikacyjnych w warunkach laboratoryjnych, zaproponowano niezbędną powierzchnię i objętość złoża akumulatora.

EN

The work, basing on available literature describes directions of research carried out in different scientific centres concerning heating a greenhouse with renewable energy sources. For the system concerned (a laboratory tunnel along with a rock-bed storage) dependencies used to estimate the amount of energy (stored in the form of heat) from the inside of a tunnel and to determine the size of a solid body storage were presented. As a result of calculations, it was determined that potential daily amount of heat for storing for the analysed values of the external conditions was within limits ranging from 0.37MJ*m-2 to almost 1.72 MJ*m-2 (respectively for a cloudy day and a sunny day). Calculations were carried out assuming that the temperature inside the facility does not exceed 24°C while steam pressure deficiency (as a difference between actual pressure and pressure in a saturation point) will be equal to 4hPa. For the obtained results, on the basis of the highest value of the coefficient of determination a relation was found (determined by non-linear estimation by a quasi-Newton method while maintaining convergence coefficient 0.001) presenting a relation between the heat amount and the temperature of surroundings and the solar radiation energy sum. Upon carrying out an analysis and verification research in laboratory conditions, indispensable area and the volume of the storage bed was suggested.

17

Magazynowanie nadwyżek ciepła w tunelach foliowych - koncepcja kamiennego akumulatora ciepła

Hołownicki R., Konopacki P., Treder W., Nowak J., Kurpaska S., Latała H.

Inżynieria Rolnicza

|

2012

|

R. 16, nr 2, t. 1

79-87

PL

Uprawa warzyw w nieogrzewanych tunelach foliowych jest znaczącym źródłem przychodów dla ponad 40 tys. niewielkich gospodarstw (1-3 ha) w Polsce. W artykule przedstawiono cele i zakres projektu ukierunkowanego na opracowanie kompleksowej technologii magazynowania niewykorzystanych dotąd nadwyżek ciepła dla towarowej produkcji roślin ogrodniczych w tunelach foliowych. Pomimo licznych publikacji z tego zakresu, dostępne wyniki są wycinkowe i dlatego nie nadają się do praktycznego zastosowania. Brak jest danych o potencjalnej dobowej nadwyżce ciepła dla naszej strefy klimatycznej koniecznych do wyznaczenia pojemności akumulatora. Nie jest znany także wpływ układu magazynowania ciepła na modyfikację mikroklimatu w obiekcie i na efekty produkcyjne, w tym zwłaszcza na wielkość i jakość plonu oraz na przyśpieszenie owocowania. Kluczowym składnikiem projektu jest koncepcja konstrukcji akumulatora, którą zastrzeżono w Urzędzie Patentowym. Nowatorskim rozwiązaniem jest segmentowy akumulator z szeregowym ładowaniem ciepłym powietrzem, który charakteryzuje się dużą elastycznością pracy i umożliwia efektywne wykorzystanie nawet niewielkich nadwyżek ciepła. W zależności od potrzeb możliwe jest wykorzystanie 25; 50; 75 lub 100% pojemności całego złoża. W końcowej fazie projektu zostaną określone nadwyżki ciepła i efekty produkcyjne podczas uprawy dwóch gatunków testowych (pomidor, ogórek). Efektem przeprowadzonych badań będą wytyczne konstrukcyjno-eksploatacyjne oparte na całościowej analizie procesu magazynowania ciepła. Przewiduje się, że dzięki zastosowaniu akumulatorów ciepła będzie można uzyskać lepsze efekty produkcyjne bez dodatkowego zużycia energii i emisji szkodliwych substancji powstałych ze spalania tradycyjnych nośników energii.

EN

Growing vegetables in unheated polyethylene tunnel type greenhouses is a significant source of income for more than 40.000 of small farms (1-3 ha) in Poland. The article presents the objectives and the scope of the project aimed on developing a comprehensive technology of surplus heat storage, which was previously wasted in under cover horticulture production. Despite the numerous publications on that subject, the existing results are fragmentary and therefore they are not suitable for the extension purposes. There are no data on potential daily surplus of heat for our climate zone, which are necessary to determine the heat accumulator capacity. There is also no information on the influence of the heat storage system on modification of the microclimate condition inside the plastic tunnel and on production effects, especially on the yield and the quality and bringing forward the harvest. A key component of the project is the concept of the rock-bed heat accumulator, which was submitted to the Polish Patent Office. An innovative solution is the segmentation and serial charging of the heat accumulator with warm air. These concept results in the high working flexibility and allows the efficient use of even a small heat surplus. Depending on the requirements 25, 50, 75 or 100% capacity of the rock-bed can be used. In the final stage of the project, the effects of the use of the heat accumulator in two test species (tomato, cucumber) will be identified. The constructional and operational guidelines will be also evaluated based on a comprehensive process analysis of the heat storage. It is expected that the use of the heat accumulators will increase production results without additional energy consumption and emissions of the conventional fuels combustion products to the environment.

18

Magazynowanie ciepła w akumulatorze kamiennym

Konopacki P., Hołownicki R., Sabat R., Kurpaska S., Latała H.

Inżynieria Rolnicza

|

2012

|

R. 16, nr 2, t. 2

113-121

PL

Celem pracy było określenie efektywności akumulatora akumulator ciepła dodając ze złożem kamiennym, umieszczonego pod tunelem uprawowym o wymiarach 15 x 9 m. W badaniach, przeprowadzonych w dniach 13-19 X 2011r., wykorzystywano jedną z sekcji tego akumulatora o objętości kruszywa 12,69 m3. Przeprowadzono dwie sekwencje ładowania, doładowania następnego dnia i rozładowania najbliższej nocy. Podczas obu sekwencji średnie zmiany temperatury w przeliczeniu na jednostkę czasu były podobne i wyniosły 1,51-1,64 K*h-1 podczas pierwotnego ładowania, 0,99-1,00 K*h-1 podczas doładowywania i 0,48-0,58 K*h-1 podczas rozładowywania. Średnie tempo wymiany ciepła wyniosło 26-28,1 MJ*h-1 podczas pierwotnego ładowania i 8,2-9,9 MJ*h-1 podczas rozładowywania. Średni samoczynny spadek temperatury, między zakończeniem ładowania jednego dnia a rozpoczęciem doładowywania kolejnego dnia, wyniósł 0,21-0,29 K*h-1. Uzyskane wstępne wyniki wskazują na duży potencjał energetyczny powstałej instalacji, ponieważ przy wykorzystaniu tylko jednej sekcji natężenie promieniowania słonecznego w październiku było wystarczające do ogrzanie nocą tunelu o powierzchni 135 m2 o co najmniej 1,5°C.

EN

The aim of the presented study was preliminary evaluation of efficiency of heat storage in the rock-bed accumulator located below a commercial high plastic tunnel 15 x 9 m. The research was carried out between 13th October and 19th October 2011, and only one section of that accumulator containing 12.69 m3 of rock (31.5-63 mm porphyry breakstone) was used. Two sequences of main charging, next day additional charging and very next night discharging were carried out. During both sequences the rates of temperature changes (mean change of temperature per time unit) were similar,and reached 1.51-1.64 K*h-1 during main charging, 0.99-1.00 K*h-1 during additional charging and 0.48-0.58 K*h-1 during the night discharging. The spontaneous overnight decrease of temperature between the end of main charging and the next day beginning of additional charging was 0.21-0.29 K*h-1. The rates of heat exchange reached 26-28.1 MJ*h-1 during main charging, 17-17.4 MJ*h-1 during additional charging and 8.2-9.9 MJ*h-1 during night discharging. These preliminary results indicate high energetic potential of constructed tunnel-accumulator system, as by means of only one accumulator section the cultivated tomato plants were heated during night by at least 1.5°C.

19

Wybrane aspekty współpracy pompy ciepła z gruntowymi wymiennikami ciepła

Latała H., Kurpaska S., Sporysz M.

Inżynieria Rolnicza

|

2011

|

R. 15, nr 6

117-124

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nad efektywnością sprężarkowej pompy ciepła współpracującej z dolnym źródłem ciepła, który stanowiły dwa odwierty z wymiennikami (typu 1xU oraz 2xU) wykonane na głębokość 100 m każdy. Podczas eksperymentów mierzono niezbędne parametry do wyznaczania efektywności pracy pompy ciepła. System odbioru ciepła stanowiły dwa wymienniki typu ciecz-powietrze, które były zainstalowane w doświadczalnym tunelu foliowym. Określono efektywność energetyczną pracy rozważanego systemu w funkcji zmiennych charakteryzujących pracę pompy ciepła.

EN

The study presents results of the research on efficiency of a compression heat pump, which cooperates with a lower heat source, that is two boreholes with exchangers (type 1xU and 2xU) 100 m deep each. Necessary parameters for determining efficiency of a heat pump operation were measured during the experiments. Two heat-air exchangers, which were mounted in an experimental plastic tunnel constituted a system of heat reception. Operation energy efficiency of the said system was determined in the function of variables, which characterize operation of a heat pump.

20

Utilisation of low-temperature heat in agriculture using heat pumps - current state and prospects

Kurpaska S.

Inżynieria Rolnicza

|

2011

|

R. 15, nr 7

65-72

EN

The work presents in a synthetic way available results of the research on utilization of heat pumps in agricultural production. Moreover, on the basis of multiannual average values, the researchers calculated potential possibilities for storing waste heat, which may be reused in a typical tomato-growing greenhouse.

PL

W pracy w sposób syntetyczny przedstawiono dostępne wyniki badań wykorzystujących pompę ciepła w produkcji rolniczej. Opierając się na średnich wieloletnich obliczono również potencjalne możliwości magazynowania ciepła odpadowego, możliwego do powtórnego wykorzystania w typowej szklarni w której uprawiane są pomidory.