Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

Transkrypt

1 Nazwa modułu: Optymalizacja systemów grzewczych i wentylacyjnych Rok akademicki: 2016/2017 Kod: DIS s Punkty ECTS: 5 Wydział: Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska Kierunek: Inżynieria Środowiska Specjalność: - Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: - Język wykładowy: Polski Profil kształcenia: Ogólnoakademicki (A) Semestr: 4 Strona www: Osoba odpowiedzialna: dr hab. inż. Pająk Leszek (pajakl@agh.edu.pl) Osoby prowadzące: dr hab. inż. Pająk Leszek (pajakl@agh.edu.pl) Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń) Wiedza M_W001 posiada podstawy wiedzy z zakresu komfortu cieplnego i jego wpływu na charakterystykę odbiorcy oraz efekty pracy systemów ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji IS1A_W15, IS1A_W13 M_W002 zna poszczególne sposoby wymiany ciepła budynku z otoczeniem wraz ilościową i jakościową oceną ich wpływu charakterystykę obiektu IS1A_W15, IS1A_W13 M_W003 wie jaki jest wpływ charakterystyki budynku na środowisko IS1A_W23, IS1A_W26 M_W004 zna stosowane w technice technologie ciepłownicze, wentylacyjne i klimatyzacyjne oraz komponenty tych instalacji IS1A_W15 M_W005 zna sposoby oceny jakości pracy instalacji grzewczych i klimatyzacyjnych pod kątem oceny technicznej (energetycznej), ekologicznej i ekonomicznej IS1A_W02 M_W008 zna matematyczne podstawy optymalizacji procesów technicznych wraz z zasadami obowiązującymi przy ustalaniu założeń upraszczających IS1A_W15, IS1A_W01, IS1A_W02, IS1A_W13 1 / 7

2 Umiejętności M_U001 potrafi określić zapotrzebowanie na moc i energię zużywaną w celach grzewczych i klimatyzacyjnych dla obiektów o charakterze mieszkalnym i usługowym IS1A_U15, IS1A_U17, IS1A_U14 M_U002 potrafi określić parametry przyłącza w zakresie określenia mocy przyłączeniowej i sezonowego zapotrzebowania na nośnik energii IS1A_U15, IS1A_U18, IS1A_U17 M_U003 potrafi przewidywać efekty wykorzystania energii odpadowej w procesach ogrzewania, klimatyzacji i wentylacji IS1A_U18, IS1A_U17 M_U004 potrafi zaproponować modyfikacje technologii procesów ogrzewania, klimatyzacji i wentylacji zmierzające do ich optymalizacji IS1A_U18, IS1A_U17 Aktywność na zajęciach, Projekt Kompetencje społeczne M_K002 docenia poszanowanie energii i ma świadomość wpływu wybieranych rozwiązań technicznych na zaczerpywania zasobów paliw kopalnych IS1A_K02, IS1A_K04 Aktywność na zajęciach M_K003 posiada wiedzę pozwalającą opiniować proponowane rozwiązania, w świetle innych powszechnie stosowanych w technice rozwiązań IS1A_K05 Aktywność na zajęciach Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć Wykład Ćwiczenia audytoryjne Ćwiczenia laboratoryjne Ćwiczenia projektowe Konwersatori um seminaryjne praktyczne terenowe warsztatowe Inne E-learning Wiedza M_W001 M_W002 M_W003 posiada podstawy wiedzy z zakresu komfortu cieplnego i jego wpływu na charakterystykę odbiorcy oraz efekty pracy systemów ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji zna poszczególne sposoby wymiany ciepła budynku z otoczeniem wraz ilościową i jakościową oceną ich wpływu charakterystykę obiektu wie jaki jest wpływ charakterystyki budynku na środowisko 2 / 7

3 M_W004 M_W005 M_W008 Umiejętności M_U001 M_U002 M_U003 M_U004 zna stosowane w technice technologie ciepłownicze, wentylacyjne i klimatyzacyjne oraz komponenty tych instalacji zna sposoby oceny jakości pracy instalacji grzewczych i klimatyzacyjnych pod kątem oceny technicznej (energetycznej), ekologicznej i ekonomicznej zna matematyczne podstawy optymalizacji procesów technicznych wraz z zasadami obowiązującymi przy ustalaniu założeń upraszczających potrafi określić zapotrzebowanie na moc i energię zużywaną w celach grzewczych i klimatyzacyjnych dla obiektów o charakterze mieszkalnym i usługowym potrafi określić parametry przyłącza w zakresie określenia mocy przyłączeniowej i sezonowego zapotrzebowania na nośnik energii potrafi przewidywać efekty wykorzystania energii odpadowej w procesach ogrzewania, klimatyzacji i wentylacji potrafi zaproponować modyfikacje technologii procesów ogrzewania, klimatyzacji i wentylacji zmierzające do ich optymalizacji Kompetencje społeczne M_K002 M_K003 docenia poszanowanie energii i ma świadomość wpływu wybieranych rozwiązań technicznych na zaczerpywania zasobów paliw kopalnych posiada wiedzę pozwalającą opiniować proponowane rozwiązania, w świetle innych powszechnie stosowanych w technice rozwiązań Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć) 3 / 7

4 Wykład Pojęcie komfortu cieplnego Podstawy z zakresu higieny jako czynniki kreujące kryteria, którym sprostać muszą instalacje ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji (komfort cieplny, jakość powietrza, oddziaływanie budynku na zdrowie człowieka). Elementy fizyki budowli 1. Bilans cieplny budynku, elementy składowe bilansu: zyski i straty energii. Bilans zapotrzebowania na powietrze świeże. 2. Charakterystyka elementów składowych budynku, wprowadzenie definicji i pojęć opisujących budynek (charakterystyka cieplna i wentylacyjna). Charakterystyka odbiorcy (grzewcza, wentylacyjna i klimatyzacyjna) 1. Krzywa uporządkowana zapotrzebowania na moc i parametry nośnika ciepła/chłodu, średnioroczny i sezonowy współczynnik wykorzystania mocy zainstalowanej. 2. Wpływ parametrów opisujących atmosferę na potrzeby cieplne i wentylacyjne. Źródła ogólnie dostępnych danych pogodowych. Zaspokojenia zapotrzebowania na energię cieplną 1. Wymagania stawiane elementom składowym systemu energetycznego: źródło energii system dystrybucji nośnika energii system ogrzewania. Opis i charakterystyka ww. komponentów. 2. Źródła energii: konwencjonalne (paliwa) i odnawialne charakterystyka. Zasady doboru i wymiarowania. 3. Rodzaje systemów dystrybucji energii. Sposoby sterowania mocą dostarczoną. Zasady doboru i wymiarowania. Wprowadzenie do klimatyzacji Omówienie podstawowych zagadnień związanych z klimatyzacją obiektów mieszkalnych i usługowych. Źródła chłodu rodzaje charakterystyka, efektywność pracy. Przygotowanie ciepłej wody użytkowej Wprowadzenie do tematyki związanej z przygotowaniem ciepłej wody użytkowej. Zasady doboru i wymiarowania elementów składowych instalacji. Wentylacja Wprowadzenie do wentylacji budynków: rodzaje wentylacji, elementy składowe instalacji wentylacyjnych, rekuperacja. Zasady doboru i wymiarowania elementów składowych instalacji wentylacyjnej. Techniczne metody poprawy jakości pracy instalacji 1. Recyrkulacja. 2. Rekuperacja. 3. Okresowe obniżenie temperatury i redukcja wymiany powietrza. 4. Strefy zróżnicowanych parametrów roboczych. 5. Akumulacja energii. 6. Elementy pasywne. 7. Sterowanie z priorytetem na zaspokojenie określonych potrzeb. Wprowadzenie podstawowych pojęć z zakresu optymalizacji 1. Matematyczne podstawy procesu optymalizacji. 2. Metody numeryczne optymalizacji. 3. Praktyczna adaptacja optymalizacji w rozwiązaniach technicznych, definicja parametrów istotnych. 4 / 7

5 Ćwiczenia projektowe Ocena zapotrzebowania obiektu na moc i energię 1. Określanie obliczeniowe, przybliżone, zapotrzebowanie na moc maksymalną i wymianę powietrza dla wybranego obiektu na podstawie charakterystyki używanych materiałów, docelowego sposobu użytkowania i lokalnych warunków klimatycznych. 2. Określanie obliczeniowe zapotrzebowanie na energię dla wybranego obiektu. Wybór technologii adekwatnej do dostępnych źródeł energii i potrzeb odbiorcy 1. Wybór technologii adekwatnej dla zaspokojenia potrzeb odbiorcy co do zaspokojenia potrzeb cieplnych i wentylacyjnych. 2. Określanie głównych parametrów projektowych instalacji grzewczej i wentylacyjnej: strumienie czynników roboczych, temperatury robocze. Ilościowa ocena efektywności energetycznej, ekologicznej i ekonomicznej 1. Ustalanie zapotrzebowanie na napędowe nośniki energii, 2. Określanie kosztów funkcjonowania instalacji oraz podstawych wskaźników techniczno-ekonomiczne. 3. Określenie wpływu instalacji na środowsisko w zakresie emisji zanieczyszczeń do powietrza. Określenie efektu adaptacji wybranej metody poprawy efektywności systemu 1. Wprowadzona zostanie wybrana metoda poprawy efektywności pracy systemu ogrzewania i/lub wentylacji. 2. Zakładając zastosowanie ww. modyfikacji systemu określone zostaną nowe parametry i efekty jego pracy. Jakościowa i ilościowa ocena efektywności i opłacalności adaptacji proponowanych rozwiązań 1. Na tle grupy studentów rozwiązujących podobne zagadnienie projektowe przedyskutowane zostaną osiągnięte efekty modyfikacji systemu bazowego (określając wybrane wskaźniki techniczne, ekologiczne i ekonomiczne). 2. Na podstawie dyskusji i przeglądu literatury określone zostaną przybliżone efekty zastosowania poszczególnych metod poprawy efektywności pracy instalacji ogrzewania i wentylacji. Sposób obliczania oceny końcowej Ocenę końcową (OK) modułu oblicza się według wzoru: OK = w1 E + w2 P gdzie: E ocena uzyskana z egzaminu (ustalana jako średnia arytmetyczna z wszystkich ocen otrzymanych na kolejnych terminach egzaminu) P ocena uzyskana z ćwiczeń projektowych (średnia arytmetyczna wszystkich ocen otrzymanych na zajęciach) w1 waga dla oceny z egzaminu, w1=0,4 w2 waga dla oceny z ćwiczeń projektowych, w2=0,6 Wymagania wstępne i dodatkowe Podstawy z zakresu termodynamiki i techniki cieplnej: - moc, praca, energia, entalpia, entropia, egzergia, - gazy wilgotne, wykres i-x (Moliera) dla powietrza wilgotnego, - energia odpadowa i sposoby jej efektywnego odzysku, - wykresy pasmowe rozpływu energii (wykresy Sankey a). Podstawy matematyki i fizyki: - ekstrema funkcji, w tym ekstrema funkcji wielu zmiennych, - analiza wrażliwości, 5 / 7

6 - optymalizacja. Zalecana literatura i pomoce naukowe 1.Pełech A., Szczęśniak S., Wentylacja i klimatyzacja zadania z rozwiązaniami i komentarzem.oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej. Wrocław Lipska B., Projektowanie wentylacji i klimatyzacji podstawy uzdatniania powietrza. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej. Gliwice, Pełech A., Wentylacja i klimatyzacja podstawy. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej. Wrocław Pogorzelski J., Przewodnik po PN-EN ochrony cieplnej budynków. Instytut Techniki Budowlanej. Warszawa Recknagel H., Sprenger E., Schramek E.R.. Kompendium wiedzy: ogrzewnictwo, klimatyzacja, ciepła woda, chłodnictwo. OMNI SCALA, Wrocław, Rubik M., Nowicki J., Chmielowski A., Pykacz S., Furtak L. Centralne ogrzewanie, wentylacja, ciepła i zimna woda oraz instalacje gazowe w budynkach jednorodzinnych Poradnik. Ośrodek Informacji Technika instalacyjna w budownictwie. Warszawa, Krygier K., Klinke T., Sewerynik J. Ogrzewanie, wentylacja, klimatyzacja. WSziP. Warszawa, Norwisz J (red.) Termomodernizacja budynków dla poprawy jakości środowiska. Biblioteka Fundacji Poszanowania Energii. Gliwice, Szarkowski A., Łatowski L., Ciepłownictwo. WNT. Warszawa Zbijowski K. (red.), Świadectwo charakterystyki energetycznej budynku metodyka Krok po roku. Wydawnictwo S+O. Bielsko-Biała Materiały opisujące metodykę sporządzania Świadectw charakterystyki energetycznej budynków (Rozp. Ministra Infrastruktury z , Dz. U. 201 poz. 1240). 12.Ciepłownictwo, ogrzewnictwo, wentylacja miesięcznik naukowo-techniczny. 13.Branżowe portale internetowe (renomowane), przykładowo: a)instalreporter: b)ogrzewnictwo.pl: c)wentylacja.com.pl: 14.Ministerstwo Infrastruktury i Budownictwa Rzeczypospolitej Polskiej. Typowe lata meteorologiczne i statystyczne dane klimatyczne dla obszaru Polski do obliczeń energetycznych budynków: Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu 1.Pająk L., Barbacki A., Ocena zapotrzebowanie na moc grzewczą i temperaturę nośnika dla zimowego utrzymania powierzchni estakady instalacją wodnego topnienia śniegu i odladzania w polskich warunkach klimatycznych. Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja -46/ Pająk L., Bujakowski W., Cena całkowita energii cieplnej z geotermii i siła nabywcza średniego wynagrodzenia w przeliczeniu na możliwość zakupu nośników energii dla wybranych krajów UE. Technika Poszukiwań Geologicznych, Geotermia, Zrównoważony Rozwój nr 1/2015, strony , ISSN X 3.Pajak L., Bujakowski W., The Costs of Obtaining Geothermal Energy in the Municipal Sector in Relation to the Purchasing Power of Money Under Polish Conditions. Proceedings World Geothermal Congress Melbourne, Australia, April 2015, paper no Pająk L., Bujakowski W., Ocena wpływu zmian parametrów eksploatacyjnych oraz efektów ekonomicznych, strony [w Bujakowski W. (red.), Tomaszewska B. (red.), Atlas wykorzystania wód termalnych do skojarzonej produkcji energii elektrycznej i cieplnej w układach binarnych w Polsce (Atlas of the possible use of geothermal waters for combiner production of electricity and heat using binary systems in Poland). Wydawnictwo Jak, Kraków 2014, ISBN , stron 305] 5.Bujakowski W., Barbacki A., Pająk L., Skrzypczak R., Wody geotermalne okolic Jasła oraz możliwość ich zagospodarowania. Technika Poszukiwań Geologicznych, Geotermia, Zrównoważony Rozwój nr 1/2014, strony 27-52, ISSN X 6.Pająk L., Barbacki A., Wykorzystanie pojemności cieplnej dużych systemów dystrybucji energii. IV Konferencja Wytwórców Energii Elektrycznej i Cieplnej września Organizator Stowarzyszenie Techniczne w Skawinie, Elektrownia Skawina, Skawina. strony 49-55, 7.Pająk L., Bujakowski W., Porównanie cen energii cieplnej pochodzącej z instalacji geotermalnych z cenami konwencjonalnych źródeł energii na podstawie taryf rozliczeniowych obowiązujących w 2013 roku. Technika Poszukiwań Geologicznych Geotermia, Zrównoważony Rozwój nr 1/2013. strony 35-45, ISSN X 8.Pająk L., Barbacki A., Ocena możliwości akumulacji ciepła w rozległych systemach przesyłowych 6 / 7

7 współpracujących z hybrydowymi źródłami wykorzystującymi zasoby energii odnawialnej. Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja nr 7 tom 44/2013, strony , ISSN Pająk L., Bujakowski W., Energia geotermalna w systemach binarnych. Przegląd Geologiczny nr 11/ tom 61. strony ISSN Śliwa T., Gonet A., Złotkowski A., Pająk L., Sapińska-Śliwa A, Jezuit Z., Zintegrowany system otworowych wymienników ciepła i kolektorów słonecznych Integrated system of borehole heat exchangers and solar collectors. Monografie Wydawnictw Akademii Górniczo-Hutniczej im. Stanisława Staszica w Krakowie 0474 (Bibliogr. s , Streszcz., Abstr.), Kraków 2012, stron 165, ISBN Pająk L., Kotyza J., Zastosowanie pomp ciepła w systemach geotermalnych, strony [w: Górecki W. (red. nauk.), Atlas zasobów wód i energii geotermalnej Karpat Zachodnich. AGH, Kraków, ISBN , stron 772] 12.Pająk L., Hołojuch G., Ograniczenia i efektywność wykorzystania sprężarkowych pomp ciepła w polskich ciepłowniach geotermalnych (Restrictions on use and effectiveness of compressor heat pumps in geothermal heating plants in Poland). Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego nr 439(1)/2010. strony: , ISSN Pająk L., Optymalizacja kompozycji i harmonogramu pracy hybrydowych źródeł energii, część I. Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja nr 4/2009. strony 13-17, ISSN Pająk L., Optymalizacja kompozycji i harmonogramu pracy hybrydowych źródeł energii, część II. Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja nr 5/2009. strony 14-18, ISSN Pająk L., Wymiana ciepła i masy w całorocznych basenach odkrytych model matematyczny zachodzących procesów, część I. Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja nr 7-8/2008. strony 37-42, ISSN Pająk L., Wymiana ciepła i masy w całorocznych basenach odkrytych model matematyczny zachodzących procesów, część II. Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja nr 9/2008. strony 15-17, ISSN Pająk L., Wybrane zagadnienia dotyczące pozyskania ciepła z pierwotnych nośników biomasy. Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja nr 3/2007. strony 22-27, ISSN Informacje dodatkowe Brak Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS) Forma aktywności studenta Udział w wykładach Udział w ćwiczeniach projektowych Dodatkowe godziny kontaktowe z nauczycielem Samodzielne studiowanie tematyki zajęć lub kolokwium zaliczeniowe Sumaryczne obciążenie pracą studenta Punkty ECTS za moduł Obciążenie studenta 30 godz 30 godz 2 godz 30 godz 36 godz 2 godz 130 godz 5 ECTS 7 / 7