Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ zastosowania PCM w próżniowym kolektorze rurowym na charakterystykę energetyczną budynku

Sekret Robert, Feliński Piotr

Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja

|

2024

|

T. 55, nr 3

12--18

PL

W artykule przedstawiono możliwości zwiększenia udziału energii słonecznej i zmniejszenia zapotrzebowania na nieodnawialną energię pierwotną w systemie ogrzewania budynku. Na te potrzeby zastosowano prototypowy próżniowo-rurowy kolektor słoneczny zintegrowany z materiałem zmiennofazowym (ETC/PCM). Jako PCM zastosowano parafinę techniczną o temperaturze topnienia 51,24°C. Wykazano, że najwyższy udział energii słonecznej w systemie ogrzewania budynku uzyskano przy obciążeniu cieplnym wynoszącym 40 W·m-2, a największa powierzchnia apertury ETC/PCM w stosunku do powierzchni grzewczej wynosiła 0,2. Zmniejszenie parametrów systemu grzewczego z 45/35°C do 35/25°C pozwoliło na zwiększenie uzysku ciepła z energii słonecznej w zakresie od 2,71% do 5,44%. Największy wzrost frakcji słonecznej występuje, gdy stosunek powierzchni apertury kolektora słonecznego ETC/PCM do powierzchni ogrzewanego budynku wynosi 0,03-0,07. Podsumowując, uzyskane wyniki wskazują, że proponowane rozwiązanie zmniejsza zapotrzebowanie na nieodnawialną energię pierwotną w koncepcyjnym systemie grzewczym od 6% do 27% w zależności

EN

The paper shows the possibility of increasing solar energy and reducing the demand for non-renewable primary energy in the building heating system. To this end, a prototype evacuated tube solar collector integrated with phase change material (ETC/PCM) has been used, with technical grade paraffin with an onset melting point of 51.24°C as the PCM. It was shown that the highest solar energy fraction in the building heating system was obtained with a thermal load of 40 W·m-2, and the highest surface area of the ETC/PCM aperture in relation to the heating surface area was 0.2. Reducing the heating system parameters from 45/35°C to 35/25°C allowed an increase in the solar fraction in the range of 2.71% to 5.44%. The greatest increase in the solar fraction occurs when the ratio of the area of the ETC/PCM solar collector aperture to the area of the heated building is 0.03-0.07. In summary, the results obtained indicate that the proposed solution reduces the non-renewable primary energy demand in the conceptual heating system from 6% to 27%, depending on the thermal load of the building and the aperture area of the ETC/PCM.

2

Ewolucja sieci ciepłowniczych

Sekret Robert

Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja

|

2022

|

T. 53, nr 3

5--10

PL

W artykule scharakteryzowano dotychczasowe etapy rozwoju technologicznego w ciepłownictwie oraz przedstawiono kluczowe założenia do nowych systemów ciepłowniczych, tzw. systemów czwartej generacji. W artykule odniesiono się również do problematyki obniżania temperatury nośnika ciepła w sieciach ciepłowniczych, czy wykorzystania niskotemperaturowych sieci ciepłowniczych, z punktu widzenia możliwych korzyści, jak również koniecznych do rozwiązania problemów technologicznych. W artykule stwierdzono ponadto, że ewolucja obecnych systemów ciepłowniczych do standardu czwartej generacji pozwala na: zwiększenie udziału odnawialnych źródeł energii i ciepła odpadowego, zwiększenie stabilności cen ciepła oraz wzrostu bezpieczeństwa dostaw ciepła w wyniku wzrostu udziału w procesach konwersji energii lokalnie dostępnych nośników energii pierwotnej. W artykule wskazano, że niskotemperaturowe ciepłownictwo komunalne jest postrzegane jako wschodząca innowacyjna technologia systemowa o dużym potencjale zastąpienia obecnych technologii w tym sektorze.

EN

The paper outlines the characteristics of the stages of technological development of district heating systems to this day and age, highlighting the key concepts that the state-of-the-art fourth-generation district heating systems are based on. It concerns the issues of reducing the temperature in district heating networks, as well as the use of low-temperature district heating networks, showcasing the potential advantages of this solution, in addition to technical challenges to be solved. Upgrading the existing district heating systems to the fourth-generation standard will lead to increasing the number of local renewable energy sources and waste heat recovery systems, which in turn is going to increase the stability of heat prices and improve the safety of heat supply. The paper indicates that low-temperature district heating systems are viewed as an up-and-coming innovative solution with great potential to replace the existing district heating systems.

3

Problematyka obniżania temperatury nośnika ciepła w sieci ciepłowniczej

Sekret Robert

Instal

|

2021

|

nr 2

13--17

PL

W pracy wskazano, że podstawą poprawy efektywności energetycznej sieci i systemów ciepłowniczych są intensywne procesy termomodernizacyjne budynków – obniżanie temperatury nośnika ciepła w wewnętrznych instalacjach grzewczych. Ponadto nowe standardy energetyczne budynków pozwalają na wykorzystanie do celów grzewczych nośnika ciepła z powrotu sieci ciepłowniczych. W artykule wyjaśniono także, że uzyskanie efektów energetycznych, ekologicznych i ekonomicznych usprawnienia sieci ciepłowniczej jest silnie zależne od zarządzania siecią w oparciu o indywidualne potrzeby odbiorców końcowych, dając tym samym warunki do rozwoju inteligentnych sieci/systemów ciepłowniczych.

EN

The paper presents current possibilities of reducing the supply and return temperature of the district heating network. The article also proposes possibilities of technological development in the field of low-temperature district heating systems. The paper indicates that intensive thermal modernization of buildings is the basis for improving the energy efficiency of district heating networks and systems. Thermo-modemization leads to lower temperatures of heating systems in buildings. Moreover, new energy standards of buildings allow buildings to be heated with heat from the return of the district heating networks. The article also explains that obtaining energy, ecological and economic effects of improving the district heating network is strongly dependent on network management based on the specific behavior of end users. This is the starting point for the development of inteligent district heating networks/systems.

4

Magazynowanie chłodu z wykorzystaniem ciepła przemiany fazowej woda-lód

Sekret Robert, Starzec Przemysław

Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja

|

2021

|

T. 52, nr 12

5--11

PL

W artykule przedstawiono badania prototypu akumulatora chłodu wykorzystującego do procesu magazynowania ciepło przemiany fazowej woda-lód. Koncepcja akumulatora chłodu polega na umieszczeniu w walcowym zasobniku o objętości 200 litrów kulistych kapsuł wypełnionych wodą. W badaniach wykorzystano złoża z kapsuł polipropylenowych o średnicach: 80 mm, 70 mm oraz 60 mm. Akumulator chłodu współpracował z pompą ciepła woda-powietrze. Na podstawie uzyskanych wyników badań obliczono: pojemność i moc chłodniczą, sprawność i współczynnik wydajności chłodniczej akumulatora (EER). Stwierdzono, że dla badanego prototypowego akumulatora chłodu maksymalna wartość pojemności chłodniczej wyniesie 17 kWh (85,3 kWh na metr sześcienny złoża). W przypadku EER wartość maksymalna wyniosła 4,93. Maksymalne wartości EER wystąpiły dla akumulatora chłodu z kapsułami o średnicy 70 mm i 80 mm dla strumienia masy mieszanki wodno-glikolowej przepływającej między akumulatorem i pompą ciepła odpowiednio 0,084 kg/s oraz 0,089 kg/s. W trakcie badań nie zaobserwowano istotnych problemów eksploatacyjnych prototypu akumulatora chłodu.

EN

The paper presents the investigation of a prototype cold accumulator using water–ice latent heat for the cold storage process. The concept of the cold accumulator was based on a 200-L-capacity cylindrical storage tank in which spherical capsules filled with water were placed. Beds of polypropylene capsules with diameters of 80 mm, 70 mm, and 60 mm were used in the tests. The cold accumulator operated with a water– air heat pump. Based on the test results, the following parameters were calculated: the cooling capacity, cooling power, energy efficiency of the cold storage, and energy efficiency ratio (EER) of the accumulator. It has been found that, for the prototype cold accumulator under investigation, the maximum values of the cooling capacity (17 kWh or 85.3 kWh per cubic meter of the accumulator) and EER (4.93). The maximum EER values occurred for a cold accumulator with capsules with a diameter of 70mm and 80mm for a mass flow of the water–glycol mixture flowing between the accumulator and the heat pump of 0.084 kg/s and 0.089 kg/s, respectively. During the tests, no significant problems with the operation of the prototype cold accumulator were found.

5

Zakres komfortowych parametrów powietrza dla przebywania człowieka na zewnątrz w okresie lata

Dec Ewelina, Sekret Robert

Instal

|

2020

|

nr 8

7--11

PL

Artykuł prezentuje zakres parametrów powietrza zewnętrznego, które odpowiadają warunkom komfortu cieplnego w okresie letnich upałów na potrzeby projektowania systemów chłodzenia stref zewnętrznych przebywania człowieka. Fale upałów to jedno z zagrożeń, które będzie nasilać się wraz z postępowaniem kryzysu klimatycznego. Stworzenie warunków komfortu cieplnego na otwartej przestrzeni w strefach dłuższego pobytu człowieka przy ekstremalnie wysokich temperaturach powietrza, szczególnie na obszarach miejskich, zaczyna stanowić istotny problem, który nie był brany pod uwagę z punktu widzenia zdrowia człowieka. W przeprowadzonej analizie uwzględniono wskaźnik temperatury efektywnej pozwalający na zmniejszenie zużycia energii na proces chłodzenia powietrza. Otrzymane wyniki zaprezentowano na wykresie Moliera, który dobrze obrazuje zmiany parametrów powietrza, również w przypadku stref zewnętrznych. Do ochładzania przestrzeni poza budynkiem, konieczne jest opracowanie nowych instalacji, innych niż standardowe systemy chłodzenia przeznaczone dla pomieszczeń zamkniętych. Ich kluczowym elementem może być wykorzystanie alternatywnych źródeł energii do produkcji chłodu, np. energii promieniowania słonecznego, czy ciepła odpadowego z miejskich sieci ciepłowniczych.

EN

The aim of the article was to define the scope of parameters of the outside air, which will create conditions of thermal comfort during the summer heatwaves for the purpose of designing cooling systems for external zones of human presence. Heatwaves are one of the threats that will get worse as the climate crisis progresses. The creation of thermal comfort conditions in an open space at extremely high air temperatures, especially in urban areas, is a significant problem that has not yet been developed in scientific materials. The analysis considers the effective temperature (TE) indicator, which will allow to reduce energy consumption for the air-cooling process. The obtained results are presented in the Molière diagram, which illustrates well the changes in air parameters also in the case of external zones. To cool the space outside the building, it is necessary to develop systems other than standard indoor cooling systems. Their key element may be the use of alternative energy sources for the production of cold, e.g. solar radiation energy or waste heat from municipal heat networks.

6

Ocena oddziaływania na środowisko wybranych systemów zaopatrzenia budynków w ciepło na potrzeby zarządzania energią

Sekret Robert

Rynek Energii

|

2019

|

Nr 1

48--55

PL

W artykule zaprezentowano ocenę oddziaływania na środowisko 11 wariantów systemów zaopatrzenia budynku w ciepło do celów grzewczych. Analizę oddziaływania na środowisko przeprowadzono wykorzystując założenia oceny LCA w zakresie kategorii szkód: zdrowie człowieka, jakość ekosystemu i zubożenie zasobów naturalnych. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że technologie wykorzystujące gaz ziemny w systemach zaopatrzenia budynków w ciepło są w stanie znacznie ograniczyć szkodliwe oddziaływanie na środowisko, gdyż charakteryzują się najniższą wartością końcową ekowskaźnika oraz najniższym oddziaływaniem w kategorii szkód na zdrowiu ludzkim. Przykładem takiego systemu jest efektywna sieć ciepłownicza z gazowym kogeneracyjnym źródłem energii. Z punktu widzenia radykalnego obniżenia niskiej emisji z procesów spalania węgla rozwiązaniem interesującym jest efektywna sieci ciepłownicza z węglowym kogeneracyjnym źródłem energii. Stwierdzono również, że znaczącą rolę w systemach zaopatrzenia budynków w ciepło pełnić będą instalacje pomp ciepła wykorzystujące odnawialne źródła energii i źródła ciepła odpadowego. Osiągnięcie jednak akceptowalności środowiskowej tego typu systemów w warunkach krajowych wymaga zdecydowanej intensyfikacji prac nad zwiększeniem udziału odnawialnych źródeł energii w procesach wytwarzania energii elektrycznej w krajowym systemie elektroenergetycznym, jak również w systemach rozproszonych i indywidualnych/prosumenckich.

EN

The article presents the assessment of the environmental impact of 11 variants of building heat supply for heating purposes. An environmental impact analysis was made using the specification for LCA in damage categories encompassing human health, ecosystem quality and natural resources depletion. Based on the obtained results, it was found that technologies using natural gas in systems for supplying buildings with heat are able to significantly reduce the harmful impact on the environment, because they are characterized by the lowest end value of the eco-marker and the lowest impact in the category of damage to human health. An example of such a system is the effective heat distribution network with a gas-based cogeneration energy source. From the point of view of a radical reduction of low emissions from coal combustion processes, an interesting solution is the effective heat distribution network with a coal-based cogeneration energy source. Nevertheless, forecasts about the development of renewable and waste energy source installations in Poland indicate that a significant role in building heat supply systems will be played systems using heat pumps. Achieving the environmental acceptance of heat pumps in Poland's conditions requires a decisive intensification of efforts to increase the share of renewable energy sources in electric energy generation processes in the central electric power system and in local and individual systems.

7

Analiza energetyczno-środowiskowa lokalnego systemu ciepłowniczego wykorzystującego niskotemperaturowe geotermalne źródło energii

Nitkiewicz Anita, Sekret Robert

Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja

|

2019

|

T. 50, nr 3

83--89

PL

W artykule przedstawiono energetyczno-ekologiczną analizę 9 wariantów lokalnego systemu ciepłowniczego współpracującego z niskotemperaturowym geotermalnym źródłem energii. Dla zbiorowości budynków użyteczności publicznej stworzono koncepcję sieci ciepłowniczej, dla której rozważono trzy warianty źródeł ciepła: sprężarkową pompę ciepła, absorpcyjną pompę ciepła oraz jako wariant bazowy kondensacyjny kocioł gazowy. Analizę przeprowadzono dla trzech różnych wartości temperatury zasilania i powrotu sieci tj. 60/50°C, 50/40°C oraz 40/30°C. Określono straty egzergii, zapotrzebowanie na energię pierwotną oraz sprawność egzergetyczną. Analiza ekologiczna obejmowała analizę oddziaływania na środowisko rozpatrywanych źródeł ciepła w całym cyklu życia (analiza LCA). Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono m.in., że najmniejszym oddziaływaniem na środowisko w całym cyklu życia charakteryzuje się sprężarkowa pompa ciepła współpracująca z lokalną siecią ciepłowniczą o temperaturze pracy 50/40°C i 40/30°C. Poprawę sprawności egzergetycznej systemu ze sprężarkową pompą ciepła, jak i zmniejszenie oddziaływania na środowisko w całym cyklu życia można osiągnąć przez zwiększenie sprawności oraz udziału źródeł energii odnawialnej w procesach wytwarzania energii elektrycznej.

EN

The paper presents an energetic and ecological analysis of 9 variants of a local heating system cooperating with a lowtemperature geothermal energy source. For the community of public buildings, the concept of a heating network was created, for which three variants of heat sources were considered: a compressor heat pump, an absorption heat pump and, as a base variant, a condensing gas boiler. The analysis was carried out for three different supply and return temperatures, i.e. 60/50°C, 50/40°C and 40/30°C. Exergy losses, primary energy demand and exergy efficiency were determined. The ecological analysis included an analysis of the environmental impact of the considered heat sources in the life cycle (LCA analysis). On the basis of the obtained results it was stated, among others, that the smallest impact on the environment in the whole life cycle is characterized by a compressor heat pump cooperating with the local heating network with operating temperatures of 50/40°C and 40/30°C. The improvement of the exergy efficiency of the compressor heat pump system as well as the reduction of the environmental impact throughout the life cycle can be achieved by increasing the efficiency and share of renewable energy sources in the electricity generation processes.

8

Analiza eksploatacji lokalnego systemu ciepłowniczego wykorzystującego niskotemperaturowe geotermalne źródło ciepła do chłodzenia i ogrzewania budynków

Nitkiewicz Anna, Sekret Robert

Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja

|

2019

|

T. 50, nr 11

403--407

PL

W artykule przedstawiono analizę możliwości chłodzenia budynków za pomocą lokalnego systemu ciepłowniczego współpracującego z niskotemperaturowym źródłem ciepła o temperaturze 19°C. Stworzono koncepcję sieci ciepłowniczej zasilającej zespół budynków użyteczności publicznej. Na potrzeby analizy przyjęto, że rozwiązania obejmować będą system zaopatrujący budynki zarówno w ciepło, jak i chłód (pokrycie potrzeb w zakresie ogrzewania i chłodzenia budynków przez cały rok). W artykule rozważono dwa warianty źródeł ciepła: sprężarkową oraz absorpcyjną pompę ciepła. Jako wariant bazowy przyjęto system ciepłowniczy z kotłem gazowym. Analizę wykonano w trzech różnych warunkach temperatury zasilania i powrotu sieci tj. 60/50°C, 50/40°C oraz 40/30°C. Na potrzeby analizy energetycznej systemów chłodzenia przyjęto system bezpośredniego chłodzenia wodą geotermalną, w którym założono wykorzystanie wody geotermalnej do chłodzenia budynków w układzie bezpośrednim, przy wykorzystaniu istniejącej sieci ciepłowniczej oraz system chłodzenia aktywnego za pomocą pompy ciepła, w którym założono, że istniejące w systemie ciepłowniczym pompy ciepła (sprężarkowa i absorpcyjna) w okresie letnim pracują w trybie rewersyjnym, produkując wodę chłodzącą o temperaturze 7/12°C. Woda lodowa zasila centralę klimatyzacyjną zlokalizowaną w budynku. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że największe zużycie energii pierwotnej przez system w okresie letnim i zimowym występuje w przypadku układów ze sprężarkową pompą ciepła. Jednostkowy wskaźnik zapotrzebowania na energię pierwotną w układach SPC z wykorzystaniem wody geotermalnej wyniósł 0,497 GJEP/GJg+ch, podczas gdy w systemie z absorpcyjną pompą ciepła wyniósł 0,722 GJEP/GJg+ch, a w układach z kotłem gazowym 1,164 GJEP/GJg+ch. Najmniejszą emisja zanieczyszczeń do atmosfery w ciągu całego roku, charakteryzują się systemy z absorpcyjną pompą ciepła. Również emisja tlenków azotu i ditlenku siarki są w układach z absorpcyjną pompą ciepła dwu- i trzykrotnie mniejsze niż w układach ze SPC.

EN

The paper presents an analysis of the possibility of cooling buildings by means of a local heating system cooperating with a low-temperature heat source with a temperature of 19oC. The concept of a district heating network supplying the complex of public utility buildings was assumed. It was assumed for the purpose of the analysis, that the solutions would include a system supplying buildings with both heat and cold (covering the heating and cooling needs of buildings throughout the year). In the article, two variants of heat sources are considered: compressor and absorption heat pump. The baseline variant is a district heating system with a gas-fired boiler. The analysis was performed in three different conditions of supply and return temperatures, i.e. 60/50oC, 50/40oC and 40/30oC. For the purpose of energy analysis of the cooling systems, a direct geothermal cooling system has been assumed, where geothermal water is used for direct cooling of the buildings by means of existing district heating network and an active cooling system with a heat pump. The system assumes work in a reverse mode in summer season of compressor and absorptive heat pumps that exist in the district heating network, producing cooling water of 7/12°C. The chilled water supplies the air handling unit located in the building. It has been found, basing on the results obtained, that the highest primary energy consumption by the system in summer and winter occur in the case of systems with a compressor heat pump. The unit primary energy demand index in SPC systems using geothermal water was 0,497 GJEP/GJg+ch while in the absorptive heat pump system it was 0,722 GJEP/GJg+ch, and in the gas boiler system was 1,164 GJEP/GJg+ch. The lowest emission of pollutants to the atmosphere during the whole year were observed in systems with absorption heat pumps. Also, the emission of nitrogen oxides and sulphur dioxide were two to three times lower in systems with an absorption heat pump than in systems with SPC.