SYSTEMY KLIMATYZACJI BUDYNKÓW ZASILANE ENERGIĄ PROMIENIOWANIA SŁONECZNEGO

Transkrypt

1 MICHAŁ TURSKI SYSTEMY KLIMATYZACJI BUDYNKÓW ZASILANE ENERGIĄ PROMIENIOWANIA SŁONECZNEGO Promotor: Dr hab. inż. ROBERT SEKRET, Prof. PCz Częstochowa

2 Populacja światowa i zapotrzebowanie na energię Populacja światowa - wskaźnik wzrostu 6 Zapotrzebowanie energii - wskaźnik wzrostu 140 Konwencjonalne źródła energii Efektywność wykorzystania energii Odnawialne źródła energii Energia jest niezbędnym czynnikiem rozwoju ekonomicznego, społecznego i kulturowego ludzkości. Procesy związane z wytwarzaniem, przesyłem, dystrybucją i użytkowaniem różnych postaci energii, z uwagi na swój charakter i skalę, są najbardziej uciążliwymi procesami dla środowiska naturalnego prowadzonymi przez człowieka Celem Unii Europejskiej jest realizacja do 2020 r. hasła: Trzy razy dwadzieścia procent ( 3 x 20% ): 20 procent mniej CO 2, 20 procent więcej energii odnawialnych i 20 procent więcej efektywności energetycznej.

3 Bilans energii pierwotnej w polskim systemie elektroenergetycznym Struktura zapotrzebowania na energię w Polsce wg: BUDYNKÓW SEKTORÓW 28% 12% 75% 30% 40% 13% 0% sprzęt el. went el. CWU CO Budynki Transport Przemysł

4 Zmiany wymagań oraz struktura zużycia energii końcowej w budynkach TYP 1984 NIE 1980 SWE 1995 NIE LOW PAS CO CWU went el. sprzęt el. budynek: TYP - typowy, LOW - niskoenergetyczny, PAS pasywny; normy: NIE niemieckie, SWE - szwedzkie Zmiany wymagań oraz struktura zużycia energii końcowej w budynkach według norm szwedzkich i niemieckich [kwh/m 2 a],

5 TERMOS termomodernizacja budynki pasywne MIKROKLIMAT POMIESZCZEŃ komfort cieplny komfort wilgotnościowy czystość powietrza minimalna wymagana ilość powietrza świeżego konieczność chłodzenia w okresie letnim PROPONOWANE ROZWIĄZANIE Wykorzystanie niekonwencjonalnych źródeł energii w postaci: ciepła odpadowego odnawialnych źródeł energii

6 Wykorzystanie energii promieniowania słonecznego Teoretyczny potencjał energii promieniowania słonecznego 1 MWh/m 2 rok Techniczny potencjał energii promieniowania słonecznego CIEPŁO ELEKTRYCZNOŚĆ CHŁÓD kwh/m 2 rok kwh/m 2 rok?

7 Jednostkowy uzysk promieniowania słonecznego oraz zapotrzebowania na ciepło i chłód w zależności od pory roku Kwiecień D. Kolektory słoneczne w solarnych systemach klimatyzacyjnych materiały konferencyjne marca 2009 Forum Wentylacja, Salon Klimatyzacja 2009, Warszawa

8 Metody wykorzystywania energii promieniowania słonecznego dla potrzeb mikroklimatu pomieszczeń KONWERSJA FOTOWOLTAICZNA ogniwa fotowoltaiczne elektryczność KONWERSJA FOTOTERMICZNA UKŁADY OTWARTE urządzenia z osuszaczem sorpcyjnym wykorzystujące stałe lub płynne sorbenty efekt chłodzenia uzyskiwany jest w wyniku zmiany wilgotności powietrza UKŁADY TERMOMECHANICZNE efekt chłodzenia uzyskuje się dzięki wykorzystaniu energii mechanicznej UKŁADY ZAMKNIĘTE efekt chłodzenia uzyskiwany jest w wyniku przemian termochemicznych URZĄDZENIA ABSORPCYJNE URZĄDZENIA ADSORPCYJNE

9 Zakres zastosowań typowych rozwiązań kolektorów słonecznych w poszczególnych układach chłodzenia (nazewnictwo zgodne z PN-EN ISO 9488, kwiecień 2002 Energia słoneczna terminologia) Kwiecień D. Kolektory słoneczne w solarnych systemach klimatyzacyjnych materiały konferencyjne marca 2009 Forum Wentylacja, Salon Klimatyzacja 2009, Warszawa

10 Schemat stanowiska badawczego

11 Schemat ideowy dwukomorowej chłodziarki adsorpcyjnej Zależność współczynnika wydajności chłodniczej COP urządzeń absorpcyjnych i adsorpcyjnych od temperatury wody grzewczej 1,8 1,6 1,4 Idealny (Carnot) Pojedynczy efekt absorpcji Podwójny efekt absorpcji Adsorpcja 1,2 COP 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0, Temperatura wody grzewczej [ o C] Rubik M. Klimatyzacja solarna możliwości i tendencje rozwoju Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja nr 10/2006 Henning H. M. Solar assisted air conditioning of buildings an overview, Applied Thermal Engineering 27 (2007)

12 Podsumowanie i wnioski w Europie systemy klimatyzacji słonecznej stosowane są głównie w Niemczech i Hiszpanii, przykłady te odnoszą się w większości do instalacji o mocach chłodniczych powyżej 50 kw, istnieje konieczność szukania tego typu rozwiązań spowodowana: termomodernizacjami istniejących budynków, budową nowych budynków o skrajnie niskiej energochłonności, bezpośrednie przenoszenie doświadczeń i wiedzy z układów o dużej mocy na układy małej mocy stwarza znaczne problemy.