Concentrator photovoltaic (CPV) systems have proven the capability of competing with traditional photovoltaic (PV) systems due to their high efficiency and low area occupancy. Such CPV systems require efficient heat removal auxiliary systems, especially for medium and high optical concentration ratios. Operating a CPV system under a high optical concentration (ratio > 200 X) might require active cooling techniques, which have high operating costs and maintenance. On the other hand, heat pipes (HPs) are widely used in electronic devices for cooling purposes. This work discusses the possibility of operating a CPV system coupled with HPs as a passive cooling technique. Two different HPs with different lengths are used to compare cooling efficiency. Each HP length was tested either in a single or double configuration. Long HPs showed better heat removal compared to a traditional fin-cooling system. CVP cooling with HP systems enhanced the entire electrical output of the cell, mainly at high optical concentration ratios.
Na przykładzie wielorodzinnego budynku mieszkalnego przeanalizowano zastosowanie gruntowej pompy ciepła typu solanka/woda z trzema niskotemperaturowymi systemami instalacyjnymi o różnej temperaturze zasilania. Idea rozwiązania pozwala na ogrzewanie i chłodzenie budynku oraz przygotowanie cieplej wody. Wykazano różnice w liczbie wymaganych sond gruntowych i zużyciu energii elektrycznej w poszczególnych systemach. Efektywność działania pompy ciepła przy typowej całorocznej pracy pozwala osiągnąć SCOP ponad 4 w przypadku dwóch systemów płaszczyznowych.
EN
Residential building was used to analyze the utilization of a ground-source brine/water heat pump with three low-temperature heating systems of different supply temperature. The idea of the solution allows heating and cooling of the building as well as hot water preparation. Differences in the demanded boreholes’ number and electricity consumption for these systems are displayed. The efficiency of the heat pump in typical year-round operation allows to achieve a SCOP value of more than 4 for two radiant systems.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This experiment uses perforated ACP as a cooling medium mounted on the back of a 100 Wp polycrystalline type photovoltaic panel, ACP with a hole diameter of 10 mm as passive cooling, which functions to reduce the temperature of the photovoltaic panel which has increased due to an increase in temperature. Radiation and excess heat from the Sun from 09.00 am to 15.00 pm, which is the peak of solar heat in subtropical areas such as Indonesia. The decrease in the temperature of the PV panels installed using the ACP cooler with a maximum of 9.13C due to the free convection process will cause an increase in the maximum output power of the PV panel of 11.15 W.
PL
W tym eksperymencie zastosowano perforowany ACP jako czynnik chłodzący zamontowany z tyłu panelu fotowoltaicznego typu polikrystalicznego o mocy 100 Wp, ACP o średnicy otworu 10 mm jako chłodzenie pasywne, którego zadaniem jest obniżenie temperatury panelu fotowoltaicznego, która wzrosła ze względu na wzrost temperatury. Promieniowanie i nadmiar ciepła ze Słońca od 09:00 do 15:00, co jest szczytem ciepła słonecznego w obszarach podzwrotnikowych, takich jak Indonezja. Spadek temperatury paneli fotowoltaicznych zainstalowanych przy użyciu chłodnicy ACP o maksymalnie 9,13C w wyniku procesu konwekcji swobodnej spowoduje wzrost maksymalnej mocy wyjściowej panelu fotowoltaicznego o 11,15 W.
One of the most energy-intensive activities for a vehicle is space air conditioning, for either cooling or heating. Considerable energy savings can be achieved if this can be decoupled from the use of fuel or electricity. This study analyzes the opportunities and effectiveness of deploying the concept of passive cooling through the atmospheric window (i.e. the 8– 14 nm wavelength range where the atmosphere is transparent for thermal radiation) for vehicle temperature control. Recent work at our institute has resulted in a skylight (roof window) design for passive cooling of building space. This should be applicable to vehicles as well, using the same materials and design concept. An overall cooling effect is obtained if outgoing (long wavelength greater than 4 nm) thermal radiation is stronger than the incoming (short wavelength less than 4 nm) thermal radiation. Of particular interest is to quantify the passive cooling of a vehicle parked under direct/indirect sunlight equipped with a small skylight, designed based on earlier designs for buildings. The work involved simulations using commercial computational fluid dynamics software implementing (where possible) wavelength-dependency of thermal radiation properties of materials involved. The findings show that by the use of passive cooling, a temperature difference of up to 7–8 K is obtained with an internal gas flow rate of 0.7 cm/s inside the skylight. A passive cooling effect of almost 27 W/m2 is attainable for summer season in Finland. Comparison of results from Ansys Fluent and COMSOL models shows differences up to about 10 W/m2 in the estimations.
Celem pracy było przedstawienie analizy budynku mieszkalnego, przyjmując dwa różne rozwiązania materiałowe przy założeniu standardu NF15. Dla budynku A zastosowano ściany z bloczków keramzytobetonowych HOTBLOK i stropodach balastowy. Do wykonania izolacji przegród wykorzystano keramzyt i płyty XPS. W budynku B ściany wykonano z bloczków Ytong Energo+, zaprojektowano dach zielony, a izolacje przegród wykonano z płyt z pianki poliuretanowej. Dla wszystkich przegród dobrano grubości materiałów tak, aby wykonane obliczenia cieplnowilgotnościowe spełniały wymagania standardu NF15. Dodatkowo wykonano kosztorys ścian zewnętrznych z analizą porównawczą wybranych systemów.
EN
The aim of the study was to analyze the residential building, taking two different material solutions assuming standard NF15. For building A wall of blocks used HOTBLOK and flat roof ballast. For insulation baffles used expanded clay and XPS boards. In building B wall made of concrete blocks YtongEnergo+, designed a green roof, and insulation partitions made of slabs of polyurethane foam. For all partitions chosen material thickness so that the calculations performed hygrothermal meet the requirements of the standard NF15. Additionally, a cost estimate of external walls of the comparative analysis of selected systems.
Over the past 50 years the use of air conditioning in non-domestic buildings has become a norm and an indicator of status. Today the rediscovering of the natural ventilation is a part of rediscovering the buildings’ energy efficiency, or maybe even a part of a wider approach, which is a desire to be closer to nature. The main task of all ventilation systems is to maintain an appropriate indoor air quality and to improve the indoor environment. Natural ventilation systems could do the above using less energy than mechanical systems. However, it requires also the implementation of other passive measures. The most important of them are: the reduction of the harmful air contaminants, the control of heat gains, the exposition of the building’s thermal mass and utilisation of the night cooling. Because of energy efficiency and thermal comfort reasons, in temperate climate ventilation systems have to work according to at least three scenarios: spring/autumn, winter and summer. The thermal comfort parameters in naturally ventilated buildings are usually more variable than in air-conditioned ones, what does not mean that the occupants will experience thermal discomfort. Therefore, thermal comfort in passively ventilated buildings should be evaluated according to the adaptive comfort standard, appropriated for the naturally ventilated buildings. The natural ventilation has its limits and probably not all buildings can be ventilated naturally. From the energy efficiency and thermal comfort reasons, implementing the mixed mode systems is sometimes more feasible. However, the real reason why the full potential of natural ventilation could not be explored is very often the lack of confidence in relying exclusively on it.
In the face of environmental regulations, renewable energy systems are anticipated to become more attractive. Passive buildings may appear promising in terms of energy saving. The aim of the work is an investigation of energy effects of using radiative passive cooling. System analysed here bases on the radiative heat exchange with nocturnal sky. On every exposed surface, beyond the convection mechanism, a radiative heat exchange with the sky takes place. Analysis shows that passive cooling has a potential in cold production, however is sensitive to ambient conditions and that cold supply is inversely proportional to demands. Small value of average heat loss from the radiator makes the system independently unable to fulfil cooling demand, however may become an attractive, eco-friendly supplement to a conventional air-conditioner.
PL
Wobec wymagań środowiskowych systemy wykorzystujące odnawialne źródła energii są coraz częściej stosowane i wdrażane również do rozwiązań budownictwa pasywnego. Celem pracy jest analiza efektów energetycznych wykorzystania pasywnego chłodzenia w budynku mieszkalnym. Podmiotem pracy jest system opierający swoje działanie na promienistej wymianie ciepła z nocnym nieboskłonem. Na powierzchni każdego ciała wyeksponowanej ku niebu, oprócz konwekcyjnej wymiany ciepła, odbywa się również radiacyjna wymiana ciepła z nieboskłonem. Analiza ukazuje potencjał chłodzenia pasywnego tego typu w produkcji chłodu, jednakże wskazuje na silną zależność systemu od warunków otoczenia oraz na fakt, że podaż chłodu jest odwrotnie proporcjonalna do zapotrzebowania. Niskie wartości strumieni strat ciepła z pasywnego radiatora sprawiają, że system nie może stanowić samodzielnego źródła produkcji chłodu, jednak może stać się atrakcyjnym, przyjaznym środowisku dodatkiem do konwencjonalnego układu klimatyzacyjnego.
Kolejna publikacja Autora tym razem poświęcona projektowi koncepcyjnemu systemu ogrzewania z pompą ciepła z uwagi na maksymalizację jego efektywności energetycznej. W części wstępnej sformułowane zostały założenia przyjęte do projektu dla budynku użyteczności publicznej, w tym przypadku żłobka, dla którego przedstawiona została charakterystyka techniczna i cieplna. Zasadniczą część publikacji stanowi projekt koncepcyjny systemu ogrzewania wraz z opisem jego działania w trybie grzania i chłodzenia pasywnego. Zaproponowane rozwiązanie przedstawione zostało w postaci odpowiednich schematów instalacji.
EN
The next paper of this author deals with the problem of energy efficiency of a heat pump in specific heating system configuration. First, the assumptions are made for a public building and its design and thermal properties are presented. The main part of the paper is the design of a heating system for this building with the analysis of heating and passive cooling modes. Drawings and schemes are included.
Pompy ciepła już od kilkunastu lat są znane jako alternatywne źródło pozyskiwania energii cieplnej. Wykorzystywane są przede wszystkim do centralnego ogrzewania, oraz do produkcji ciepłej wody użytkowej. Obok kolektorów słonecznych, są najtańszym i najkorzystniejszym sposobem zaoszczędzenia energii. Nie każdy jednak wie, iż pompy ciepła można wykorzystać także do chłodzenia.[1,5-7] Ciepło nie może samorzutnie przepływać z ciała zimniejszego do cieplejszego. Płynie zawsze z ciała o wyższej temperaturze do ciała o temperaturze niższej(druga zasada termodynamiki). Pompa ciepła odciąga z chłodniejszego otoczenia ciepło, które może być wykorzystane do centralnego ogrzewania lub do instalacji ciepłej wody.[2,3] Dzięki tej wiedzy korzystając z zaworu trój- lub czterodrożnego możemy naprzemiennie korzystać z produkcji ciepła a także i chłodu. Jest wiele rodzajów chłodzenia pompami. Zależy to przede wszystkim od rodzaju pompy, a właściwie rodzaju dolnego źródła, które możemy wykorzystać w dwojaki sposób: jako powierzchnie odbierającą ciepło – lub jako źródło chłodu do zużytkowania. Znając ogólną zasadę działania pompy, możemy wprowadzać nowatorskie technologie, które pozwalają w większym stopniu zredukować koszty eksploatacyjne urządzeń. Dzięki oszczędnemu korzystaniu z prądu możemy przyczynić się do ochrony środowiska.
EN
Heat pumps from more than ten years are known as an alternative source of thermal energy. They are primarily used for central heating and domestic hot water preparation. Next to the solar collectors thay are the cheapest and the easest way to save energy. But heat pump can also be used for cooling. [1,5-7] Heat can spontaneously flow from a colder to a hotter body. Flows from a body with a higher temperature to body with lower temperature is common known as the second law of thermodynamics. The heat pump pulled out of cooler ambient heat which may be used for central heating or for domestic hot water. [2,3] There are many types of cooling pumps. This depends mainly on the type of pump, and actually kind of heat source that can be used in two ways: as a heat receiving surfaces - or as a source of cooling for utilization. Knowing the general principle of operation of the pump, we can introduce innovative technologies that allow more devices to reduce operating costs. Thanks to the economical use of electricity, we can contribute to protecting the environment.
W pracy omówiono zastosowanie gruntowego żwirowego wymiennika ciepła wykorzystywanego w systemach wentylacji z odzyskiem ciepła. Analizie poddano skuteczność pracy w zmiennych warunkach atmosferycznych, obejmujących zimę oraz lato. Zaprezentowano wyniki uzyskanych, dzięki wymiennikowi, temperatur i oceniono odczuwalny komfort po całorocznej eksploatacji.
EN
In this article we present the work of the ground-coupled heat exchanger working in the systems with heat recovery. Efficiency of work under varying weather conditions, including winter and summer were analyzed. We also present the results of the temperature and comfort after a year-long operation.
W pracy przedstawiono wyniki badań pracy pompy ciepła z pionowym gruntowym wymiennikiem ciepła w trybie chłodzenia pasywnego wybranych pomieszczeń budynku mieszkalno-usługowego w okresie letnim 2012 roku. Określono sezonową, oraz dla poszczególnych dni, dobową wartość współczynnika wydajności chłodniczej pompy ciepła. Omówiono wpływ temperatury solanki, czasu pracy pompy ciepła oraz ilości odebranego ciepła w chłodnicy na moc chłodniczą sondy pionowej.
EN
Investigation results dealing with the heat pump operation with a vertical ground heat exchanger in passive cooling mode of selected rooms in a re- sidential-commercial building in 2012 summer season are presented in the paper. The seasonal, and for each day, daily value of heat pump cooling capacity coefficient was specified. Effect of brine temperature, heat pump operation time and amount of heat received in a cooler on vertical probe cooling power is discussed.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono zagadnienia związane z metodami pasywnego (bez dostarczania energii napędowej) wyparnego chłodzenia strumienia powietrza wykorzystywanego następnie do wentylacji /chłodzenia / klimatyzowania pomieszczeń. Niezbędne przepływy strumienia powietrza mogą być indukowane energią kinetyczną wiatru i wspomagane energią promieniowania słonecznego, zaś schładzanie powietrza następuje w procesie jego nawilżania. Metody takie znane są od blisko 2500 lat, jednak rozwój sprężarkowych i absorpcyjnych urządzeń chłodniczych pomniejszył znaczenie pasywnych instalacji klimatyzacyjnych jako mało wydajnych. Obecnie, w następstwie rosnących cen energii i konieczności ochrony środowiska naturalnego, następuje stopniowy powrót do doświadczeń naszych przodków. Poza tradycyjnym chłodzeniem pomieszczeń, instalacje pasywne umożliwiają klimatyzację otwartych przestrzeni urbanistycznych, takich jak: ciągi uliczne, otwarte miejsca zgromadzeń publicznych itp.
EN
This paper discusses issues related to the methods of passive (without providing a driving power) evaporative cooling of air to be utilised for cooling / air-conditioning of living spaces. The necessary air stream flows can be induced by kinetic energy of wind sometimes assisted with a solar energy. Required air cooling is obtained in the process of its moisturizing. The first installations of this type appeared close to 2,500 years ago. Now, according to the growing energy prices and the needs for the protection of the environment, a gradual return to the experience of our ancestors occurs. In addition to the traditional cooling tasks, passive systems allow air conditioning of urban spaces such as: street sequences, open space public meeting places etc.
Analizując historię architektury, można dostrzec przykłady obiektów, w których czynniki naturalne zostały wykorzystane do stworzenia komfortu mikroklimatycznego wewnątrz budynku. Inspirując się architekturą starożytnego Rzymu, zostały wyszczególnione niektóre z pasywnych rozwiązań konstrukcyjno-technologicznych, które mogłyby być zastosowane w dzisiejszej architekturze klimatu śródziemnomorskiego. Przeprowadzając krytyczną analizę nowych technologii i ich zastosowania, opracowano zagadnienia odzwierciedlające, w sposób świadomy, kontekst klimatyczny i środowiskowy Rzymu podczas fazy koncepcyjnej i wstępnego projektowania.
EN
During the entire history of architecture, the forces of nature (sun, wind, water, earth) were used as low-energy systems to reach the indoor hygrothermal comfort. Starting from analysis of Ancient Roman architecture, it has been individuated some constructive solutions, which could be used in contemporary Mediterranean architecture. At the end considering benefits and issues related to the applications of these solutions, it is possible to define a more aware approach during the project concept phase and preliminary design for the city of Rome.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W ostatnim czasie wzrasta w Polsce zainteresowanie pompami ciepła, szczególnie tymi z gruntowym dolnym źródłem ciepła. Powoduje to powstanie nowej możliwości zastosowania jednej, zintegrowanej instalacji do celów centralnego ogrzewania, przygotowania ciepłej wody użytkowej i chłodzenia pomieszczeń. W artykule zawarto wyniki symulacji dynamicznej przeprowadzonej w programie Polysun, dotyczącej określenia i porównania parametrów instalacji grzewczo-chłodzącej z parametrami pracy instalacji grzewczej zastosowanych w niskoenergetycznym domu jednorodzinnym. Symulacja wykazała, że dla domu o niskim zapotrzebowaniu na energię dolne źródło pompy ciepła jest wystarczające do utrzymania odpowiedniej temperatury w budynku w okresie letnim. Dodatkowo wykazano, że wykorzystanie chłodzenia pasywnego pozytywnie wpływa na stan dolnego źródła ciepła w dłuższej perspektywie czasowej. W instalacji grzewczo-chłodzącej, współczynnik sezonowej efektywności pompy ciepła jest wyższy w porównaniu z instalacją służącą tylko na cele grzewcze, szczególnie wyraźnie jest to zauważalne w okresie letnim, gdy następuje zrzut energii z chłodzenia budynku do gruntu, a pompa ciepła przygotowuje wyłącznie ciepłą wodę użytkową.
EN
In recent years a growing interest in heat pumps has been observed, especially in ground source heat pumps. They give possibility to create one, integrated installation to cover demands for domestic hot water, central heating and cooling the buildings. The paper contains results of the dynamic simulation made in Polysun software. The simulation defines and compares the parameters of heating - cooling installation to heating installation. The comparison was made for low-energy house installations. It shows that ground source is sufficient to cover the demand of low-energy house during the summer time. The paper also shows that passive cooling positively affects the ground source in the long term. In the heating - cooling installation the seasonal performance factor of heat pump is higher than seasonal performance factor in the installation working only to cover demand for central heating in the winter time. This is particularly evident in summer when the excess energy of the building is accumulated in the ground source and the heat pumps work only to cover demand for domestic hot water.
Geotermalne pompy ciepła są to urządzenia, które w okresie grzewczym wykorzystują ciepło gruntu jako tzw. źródło dolne do celów centralnego ogrzewania i ciepłej wody użytkowej. W artykule skupiono się jednak na temacie wykorzystania tego urządzenia do chłodzenia pomieszczeń w okresie letnim. Realizacja tego zamierzenia może odbywać się w trybie pasywnym bądź aktywnym. W pierwszym przypadku chłodzenie odbywa się przy bezpośrednim wykorzystaniu chłodu wody lub gruntu. Nie zużywa się przy tym energii na pracę sprężarki. Druga opisana w artykule możliwość to realizacja chłodzenia przy użyciu klimakonwektorów bądź ogrzewania płaszczyznowego. Scharakteryzowano również zintegrowany układ grzewczo-chłodniczy zainstalowany w budynku biurowym, w skład którego wchodzą wymienniki ciepła, pompa ciepła oraz moduł klimatyzacyjny HPAC.
EN
Geothermal heat pumps are devices which use energy from the ground as an upper heat source for central heating and domestic hot water systems during the heating period. The first part of the paper focuses on applying these devices for the cooling of rooms in summertime. Implementation of this technology can be done in two cooling modes: passive or active. In the first case cooling is carried out by the direct use of cold water or soil. In this particular case there is no power consumption by compressor. The second possibility of implementation of cooling can be obtained by fan coil units or underfloor heating systems. The second part of the paper characterizes the integrated heating-cooling system, which is installed in the office building near Białystok. This system consists of heat exchangers, heat pump and air conditioning unit HPAC. System under consideration can operate both in the heating mode and as the passive and active cooling unit. This solution guarantees thermal comfort throughout all the year.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.