Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Model efektywnego systemu ciepłowniczego na bazie energii solarnej

Mirek Justyna, Słomczyńska Klaudia, Mirek Paweł

Instal

|

2022

|

nr 11

19--27

PL

Odchodzenie od spalania paliw węglowych, zwiększenie wykorzystania odnawialnych źródeł energii, a w konsekwencji uzyskanie statusu efektywnego systemu ciepłowniczego - to podstawowe priorytety oraz wyzwania związane z produkcją ciepła systemowego w Polsce. Jednym ze sposobów osiągnięcia przez system ciepłowniczego statusu efektywnego, jest zwiększenie udziału pogodowozależnych odnawialnych źródeł energii. Wykorzystanie tego typu źródeł wpływa dodatkowo na poprawę bezpieczeństwa energetycznego poprzez uniezależnienie od dostaw paliw z zewnętrz oraz stabilizację cen ciepła. W pracy przedstawiono koncepcję systemu ciepłowniczego wykorzystującego energię promieniowania słonecznego, opartego o wielkoformatowe farmy solarne połączone z sezonowym magazynem ciepła oraz farmy fotowoltaiczne, w którym odnawialne źródła energii stanowiły ponad 93% całkowitej energii wprowadzonej do układu. Dodatkowo porównano dwa warianty systemu - różniące się od siebie zastosowaniem instalacji elektrolizy wodoru oraz jednostki kogeneracyjnej z wykorzystaniem silników wodorowych. Obliczenia przeprowadzano w polskich warunkach pogodowych, z wykorzystaniem oprogramowania symulacyjnego TRNSYS 18. Wykazano, że zastosowanie silnika kogeneracyjnego podnosi jednostkowy koszt ciepła o 16,75 zł/GJ bez wyraźnego wpływu na zwiększenie udziału OZE w procesie produkcji energii oraz efektywność energetyczną. W przypadku badanej wielkości instalacji bardziej uzasadniona ekonomicznie jest koncepcja systemu bez ścieżki wodorowej (LCOH = 99,43 zł/GJ).

EN

Moving away from burning coal-based fuels, increasing the use of renewable energy sources, and consequently achieving efficient district heating system status - these are the main priorities and challenges for system heat production in Poland. One way for a district heating system to achieve efficient status is to increase the share of weather-dependent renewable energy sources. The use of such sources additionally improves energy security through independence from external fuel supplies, and stabilizes heat prices. The paper presents a concept of a solar thermal system, based on large-scale solar farms combined with seasonal heat storage, and photovoltaic farms, in which renewable energy sources accounted for more than 93% of the total energy input into the system. In addition, two variants of the system were compared - differing in the use of a hydrogen electrolysis plant, and a cogeneration unit using hydrogen engines. Calculations were carried out under Polish weather conditions, using the TRNSYS 18 simulation software. It was shown that the use of a cogeneration engine raises the unit cost of heat by 16.75 PLN/GJ without a clear impact on increasing the share of RES in the energy production process, and energy efficiency. For the size of the plant under study, the system concept without the hydrogen path (LCOH = PLN 99.43/GJ) is more economically justified.

2

Solar Heating for Pit Thermal Energy Storage – Comparison of Solar Thermal and Photovoltaic Systems in TRNSYS 18

Słomczyńska Klaudia, Mirek Paweł, Panowski Marcin

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2022

|

Vol. 16, no 5

40--51

EN

Solar collectors and photovoltaic panels are devices widely used for heating water for both heating and domestic purposes. Due to the variable nature of solar radiation, it is advisable to include in solar energy-based systems thermal storages that accumulate energy at times of overproduction and discharge it at times of demand. In this paper, we present the results of simulation research to compare the possibility of two different charging systems for a 24000 m3 seasonal pit thermal energy storage (PTES). The first uses electricity generated by photovoltaic panels and converted to heat in an electrode boiler to charge the heat store. The second is utilising a solar collector for this purpose. Based on the simulation calculations carried out in TRNSYS 18, it can be concluded that, from an investment perspective, a system based on solar collectors is more cost-effective. In addition, the installation takes up less space compared to a photovoltaic panel farm.

3

Waste Heat Recovery by Electric Heat Pump from Exhausted Ventilating Air for Domestic Hot Water in Multi-Family Residential Buildings

Cepiński Wojciech, Kowalski Piotr, Szałański Paweł

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2020

|

Tom 22, cz. 2

940--958

EN

The article discusses the possibility of recovering waste heat from the exhaust air from the ventilation system of multi-family residential buildings. A system of waste heat recovery from the extracted air with an electric heat pump was proposed for the preparation of domestic hot water (DHW). The proposed system has been analysed in TRNSYS 17 software for exemplary multi-family residential building. The influence of exhaust air humidity and heat pump outlet temperature on the energy effect was analysed. For the analysed case and the Polish conditions of electricity production, a possible reduction of the final energy amount for DHW preparation (EKW) by 35.1% and primary energy consumption (EPW) by 9.1% was determined in comparison with the use of a gas condensing boiler only. The factors influencing the energy effect of the system for the recovery of waste heat from the exhaust air were indicated. The authors specified directions of further research aimed at determining how to recover available waste heat from the exhaust air with lower energy expenditure and for which installations in the building they should be used.

PL

W artykule podjęto temat możliwości odzyskania ciepła odpadowego z powietrza wywiewanego z systemu wentylacyjnego budynków wielorodzinnych mieszkalnych. Zaproponowano system odzysku ciepła odpadowego z powietrza wywiewanego elektryczną pompą ciepła dla potrzeb przygotowania ciepłej wody. Zaproponowany system przeanalizowano w oprogramowaniu TRNSYS 17 dla przykładowego budynku wielorodzinnego. Przedstawiono wpływ wilgotności względnej powietrza wywiewanego i temperatury zasilania pompy ciepłej na efekt energetyczny. Dla analizowanego przypadku i polskich warunków produkcji energii elektrycznej, wyznaczono możliwe zmniejszenie zapotrzebowania energii końcowej na przygotowanie ciepłej wody użytkowej (EKW) o 35,1% i energii pierwotnej (EPW) o 9,1% w porównaniu z zastosowaniem tylko gazowego kotła kondensacyjnego. Wskazano czynniki wpływające na efekt energetyczny systemu do odzysku ciepła odpadowego z powietrza wywiewanego. Autorzy podali kierunki dalszych badań zmierzających do określenia jak odzyskać dostępne ciepło odpadowe z wywiewu przy mniejszym nakładzie energetycznym i do jakich instalacji w budynku je wykorzystać.

4

Experimental and numerical analysis of a micro scale cogeneration system with 100 kW straw-fired boiler

Sornek Krzysztof, Figaj Rafał Damian, Żołądek Maciej, Filipowicz Mariusz

Journal of Power Technologies

|

2019

|

Vol. 99, nr 2

92--97

EN

Straw-fired batch boilers, due to their simple structure and low operating costs, are an interesting option for heating systems dedicated to use in houses, farms, schools, industrial facilities and other buildings. Commercially available solutions include typical water boilers and air heaters with a thermal oil jacket. The high temperature of thermal oil (180-200_C) mean straw-fired devices can be used as a source of heat for micro scale cogeneration and trigeneration systems. The first part of this paper shows an experimental analysis of a micro scale cogeneration system based on modified Rankine Cycle operation. A 100 kWth straw-fired batch boiler with thermal oil jacket was used as a high temperature heat source. Thermal oil, heated in the boiler, was transferred respectively to the evaporator, superheater and oil/water emergency heat exchanger. The steam generated was conditioned and used to power a 20 hp steam engine. Cooling water, heated in the condenser, was pumped to a 4 m3 water tank connected to two air coolers. Control of the system operation was realized using a dedicated automation system based on the PLC controller. In the second part of this study, a micro scale cogeneration system was developed and modelled in TRNSYS software on the basis of the experimental installation. The dynamic operation conditions in terms of temperatures and powers were analyzed for the main components of the system (boiler, evaporator steam engine, condenser). Moreover, some modifications in the system construction were proposed to improve its performance. The results of the experimental tests were used to identify the main aspects of the considered system—temperature, pressure and power levels in oil, steam and water circuits and operating parameters of the steam engine. Dynamic simulations performed in TRNSYS pointed to the nominal operation scenario for the tested system and showed the great potential for further improvements in the system construction.

5

Experimental and Numerical Analysis of Photovoltaics System Improvements in Urban Area

Żołądek M., Sornek K., Papis K., Figaj R., Filipowicz M.

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2018

|

Vol. 28, no. 4

13--24

EN

Nowadays, photovoltaic systems installed in urban areas have to be an essential part of distributed generation systems, and lead to improve energy efficiency of buildings. The paper describes the operation aspects of the 7,5 kWp photovoltaic installation located on the roof of the didactic building of AGH University of Science and Technology. The significant part of the roof Is occupied by HVAC installation, so the periodic shading is occurring. It makes, that a level of energy generated in the PV system is lower than expected. The first part of the test was focused on the validating model of the installation and determine its impact on the CO2 emissions. Then, modifications in the arrangement of the panels were considered (redirecting of additional light stream). Moreover, an economic and environmental analysis of proposed improvements were conducted.

PL

Obecnie instalacje fotowoltaiczne zainstalowane na obszarach miejskich muszą stanowić istotną część rozproszonych systemów wytwarzania energii i prowadzić do poprawy efektywności energetycznej budynków. Najpopularniejszym sposobem montażu paneli fotowoltaicznych na dachach budynku jest zamontowanie ich pod optymalnym kątem względem słońca. Niestety w wielu miejskich przypadkach niemożliwe jest umieszczenie fotowoltaiki na najlepszej dostępnej pozycji ze względu na efekt cieniowania lub specjalne warunki budowlane. W artykule opisano aspekty eksploatacyjne instalacji fotowoltaicznej o mocy 7,5 kWp zlokalizowanej na dachu budynku dydaktycznego Akademii Górniczo-Hutniczej. Znaczna część dachu jest zajęta przez instalację HVAC, więc występuje okresowe zacienienie. To sprawia, że poziom energii generowanej w systemie PV jest niższy niż oczekiwano. Przedstawiono analizę możliwości zwiększenia wydajności instalacji za pomocą narzędzia Transient System Simulation (TRNSYS). Pierwsza część badania koncentrowała się na walidacji modelu instalacji i określeniu jej wpływu na emisję CO2. Następnie rozważono modyfikacje układu paneli (przekierowanie dodatkowego strumienia świetlnego). Ponadto przeprowadzono analizę ekonomiczną i środowiskową proponowanych ulepszeń.

6

Symulacja pracy systemu klimatyzacyjnego SDEC w różnych rejonach Polski

Kwiecień D., Kowalski P.

Instal

|

2017

|

nr 7/8

37--43

PL

W artykule przedstawiono wyniki symulacji komputerowych pracy systemu klimatyzacyjnego SDEC w modelowym pomieszczeniu zlokalizowanym w pięciu różnych, pod względem klimatu, miejscowościach na terenie kraju: Koszalinie, Krakowie, Lublinie, Suwałkach i we Wrocławiu. Energia promieniowania słonecznego, dzięki której możliwe jest chłodzenie pomieszczenia, jest absorbowana w słonecznych kolektorach cieczowych, magazynowana w dwóch zasobnikach ciepła i wykorzystywana do ogrzewania powietrza regenerującego złoże sorpcyjne obrotowego osuszacza powietrza. Dzięki temu można kształtować mikroklimat wnętrz bez zużywania energii konwencjonalnej i obliczeń komputerowych wykorzystano program TRNSYS. Wyniki modelowania wykazały, że korzystniej jest stosować system SDEC w południowych i centralnych regionach Polski, głównie z uwagi na większy do wykorzystania potencjał energii promieniowania słonecznego.

EN

In the paper present the results of compute simulations of the SDEC system for an air-conditioned space located in five different climate regions in Poland: Koszalin, Kraków, Lublin, Suwałki and Wrocław. The energy of solar radiation that is able to cool the air in the room is absorbed in solar liquid collectors, stored in two cylindrical storage tank and used to heat the air regenerating the desiccant matrix of the rotary dehumidifier. That way it is possible to influence on microclimate of the room without consuming conventional energy. TRNSYS program was used for calculations. The simulation results showed that it is better to use the SDEC system in southern and central regions of Poland, mainly due to the greater use of solar energy potential.

7

Symulacje dynamiczne systemów oze z wykorzystaniem oprogramowania TRNSYS

Sornek K., Filipowicz M.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2017

|

z. 64, nr 4/II

387--394

PL

Prawidłowe planowanie i projektowanie instalacji opartych na wykorzystaniu energii ze źródeł odnawialnych ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia ich prawidłowej i efektywnej pracy. Aktualnie coraz większą popularność zyskują metody symulacji dynamicznych, które uzupełniają lub zastępują stosowane dotąd obliczenia statyczne. W niniejszym artykule przedstawione zostały wyniki symulacji dynamicznych przeprowadzonych z wykorzystaniem oprogramowania TRNSYS (Transient System Simulation Tool). Symulacje wykonane zostały dla dwóch przykładowych instalacji wykorzystujących energię promieniowania słonecznego: instalacji solarnej z kolektorami słonecznymi (fototermicznej) oraz instalacji fotowoltaicznej. Parametry obu systemów dostosowane zostały do typowych budynków jednorodzinnych. Przeprowadzone symulacje pozwoliły na określenie parametrów pracy badanych systemów, w tym ilości wytwarzanego ciepła, ilości generowanej energii elektrycznej, a także stopnia zmienności produkcji energii w rozważanym przedziale czasowym (365 dni) i wybranej lokalizacji (Kraków). Wyniki porównane zostały z wynikami obliczeń statycznych przeprowadzonymi z wykorzystaniem ogólnodostępnych narzędzi do projektowania instalacji solarnych i fotowoltaicznych. Analiza otrzymanych wyników pozwala wnioskować, że wykorzystanie symulacji dynamicznych na etapie projektowania instalacji OZE może istotnie pomóc w eliminacji wielu potencjalnych problemów eksploatacyjnych (w przypadku instalacji wykorzystujących energię promieniowania słonecznego jest to np. niska wydajność, przegrzewanie się elementów systemu itp.), a także zapewnić długotrwałą, bezpieczną eksploatację projektowanych instalacji.

EN

The proper design of renewable energy based systems is really important to provide their efficient and safe operation. Nowadays, more and more popular are dynamic simulations which are characterized by many advantages in comparison to typical, static calculations. During described study, the simulations of solar thermal and photovoltaic installations designed for a typical residential building were conducted in the TRNSYS software. Carried out calculations allowed to determine the heat and power generation in the discussed systems in each case as well as to estimate the efficiency of considered installations. Obtained results were compared with the results from other available tool based on the static calculations. It may be concluded, that using dynamic simulations at the designing stage of renewable energy based systems may help to avoid many exploitation problems (including low efficiency, overheating etc.) and allows to provide safe exploitation of such installations.

8

Ograniczenie ryzyka przegrzewania budynków pasywnych

Firląg Sz.

Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja

|

2013

|

T. 44, nr 3

111-116

PL

W artykule przeanalizowano wpływ elementów zacieniających i schematu pracy systemu wentylacji nawiewno-wywiewnej z odzyskiem ciepła na wskaźniki komfortu cieplnego i temperaturę powietrza wewnętrznego w jednorodzinnym budynku pasywnym. Podstawą analizy były dynamiczne obliczenia symulacyjne wykonane w środowisku programu TRNSYS w danych pogodowych Warszawy. Obliczenia przeprowadzono w trzech seriach w warunkach miesięcy letnich ze szczegółową analizą dwutygodniowego okresu występowania najwyższej temperatury.

EN

The impact is analysed of shadow elements and operating mode of supply/exhaust ventilation system (with heat recovery) on thermal comfort indicators and inner temperature in a single-family passive building. The analysis was based on dynamic simulation calculations carried out according to the TRNSYS program for Warsaw weather forecast data. Three series of calculations were made for summer months with detailed analysis of a fortnight period during appearance of the highest temperature.

9

Wpływ rodzaju systemu ogrzewczego na komfort cieplny i zużycie energii w jednorodzinnych budynkach pasywnych

Firląg S.

Czasopismo Techniczne. Budownictwo

|

2010

|

R. 107, z. 2-B

49-57

PL

Budynki pasywne ze względu na bardzo małe zapotrzebowanie na ciepło mogą być wyposażone w tradycyjny - wodny, grzejnikowy system grzewczy lub też ogrzewanie powietrzne. W artykule przeanalizowano wpływ rodzaju systemu grzewczego na komfort cieplny i zużycie energii w jednorodzinnym budynku pasywnym. Do porównania obydwu systemów grzewczych wykorzystano złożone, wzajemnie ze sobą powiązane modele numeryczne stworzone przy użyciu programu TRNSYS. Obliczenia wykonano dla istniejącego domu pasywnego typu JDL w Hannover Kronsberg (Niemcy).

EN

Passive buildings require very small heating energy demand which is why they can be heated with traditional convective water heating systems or space heating. This paper determines the influence of various heating systems on the thermal comfort and energy demand in a single-family passive building. To compare both heating systems, complex interconnected numerical models were created with the TRNSYS program. The models were based on an existing passive JDL house in Hannover Kronsberg (Germany).