Nazwa modułu: Optymalizacja systemów grzewczych i wentylacyjnych Rok akademicki: 2012/2013 Kod: DIS-1-507-n 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: 5 Strona www: Osoba odpowiedzialna: dr inż. Pająk Leszek (pajakl@agh.edu.pl) Osoby prowadzące: dr 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_W13, IS1A_W15 M_W002 zna poszczególne sposoby wymiany ciepła budynku z otoczeniem wraz ilościową i jakościową oceną ich wpływu charakterystykę obiektu IS1A_W13, IS1A_W15 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 1 / 6
M_W008 zna matematyczne podstawy optymalizacji procesów technicznych wraz z zasadami obowiązującymi przy ustalaniu założeń upraszczających IS1A_W01, IS1A_W02, IS1A_W13, IS1A_W15 Umiejętności M_U001 potrafi określić zapotrzebowanie na moc i energię zużywaną w celach grzewczych i klimatyzacyjnych dla obiektów o charakterze mieszkalnym i usługowym IS1A_U14, IS1A_U15, IS1A_U17 M_U002 potrafi określić parametry przyłącza w zakresie określenia mocy przyłączeniowej i sezonowego zapotrzebowania na nośnik energii IS1A_U15, IS1A_U17, IS1A_U18 M_U003 potrafi przewidywać efekty wykorzystania energii odpadowej w procesach ogrzewania, klimatyzacji i wentylacji IS1A_U17, IS1A_U18 M_U004 potrafi zaproponować modyfikacje technologii procesów ogrzewania, klimatyzacji i wentylacji zmierzające do ich optymalizacji IS1A_U17, IS1A_U18 Aktywność na zajęciach, Projekt 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 M_W004 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 zna stosowane w technice technologie ciepłownicze, wentylacyjne i klimatyzacyjne oraz komponenty tych instalacji 2 / 6
M_W005 M_W008 Umiejętności M_U001 M_U002 M_U003 M_U004 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 Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć) 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. 3 / 6
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. 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, 4 / 6
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 Ocena końcowa będzie ustalana na podstawie: 1. wyniku egzaminu (zakres tematyki obowiązującej na egzaminie będzie się pokrywał z programem wykładów). 2. projektu realizowanego samodzielnie przez Studenta (zakres projektu obejmował będzie zagadnienia zgodnie z przewidywanym programem ćwiczeń projektowych). Na ćwiczeniach projektowych omawiane będą kolejne jego etapy i problemy, na które napotkają Studenci realizując projekt. W trakcie zajęć prowadzący będzie dodatkowo oceniał zaangażowanie i samodzielną pracę poświęconą realizacji poczynionych zamierzeń. Ocena końcowa będzie średnią ważoną z oceny egzaminu z wagą 0,4 i oceny z projektu z wagą 0,6. Do zaliczenia przedmiotu konieczne jest uzyskanie oceny pozytywnej zarówno z egzaminu jak i ćwiczeń projektowych niezależnie od podanego sposobu wyliczania średniej. W przypadku braku pozytywnej oceny z egzaminu lub projektu realizowanego w trakcie ćwiczeń projektowych wystawia się ocenę końcową 2,0 (co jest równoznaczne z brakiem zaliczenia przedmiotu). 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, - optymalizacja. Zalecana literatura i pomoce naukowe 1. Recknagel H., Sprenger E., Schramek E.R.. Kompendium wiedzy: ogrzewnictwo, klimatyzacja, ciepła woda, chłodnictwo. OMNI SCALA, Wrocław, 2008. 2. 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, 2000. 3. Krygier K., Klinke T., Sewerynik J. Ogrzewanie, wentylacja, klimatyzacja. WSziP. Warszawa, 1995. 4. Norwisz J (red.) Termomodernizacja budynków dla poprawy jakości środowiska. Biblioteka Fundacji Poszanowania Energii. Gliwice, 2004. 5. Szarkowski A., Łatowski L., Ciepłownictwo. WNT. Warszawa 2006. 5 / 6
6. Zbijowski K. (red.), Świadectwo charakterystyki energetycznej budynku metodyka Krok po roku. Wydawnictwo S+O. Bielsko-Biała 2008. 7. Materiały opisujące metodykę sporządzania Świadectw charakterystyki energetycznej budynków (Rozp. Ministra Infrastruktury z 6.11.2009, Dz. U. 201 poz. 1240). 8. Ciepłownictwo, ogrzewnictwo, wentylacja miesięcznik naukowo-techniczny. 9. Branżowe portale internetowe (renomowane), przykładowo: a) InstalReporter: http://instalreporter.pl/, b) Ogrzewnictwo.PL: http://www.ogrzewnictwo.pl/, c) Wentylacja.com.pl: http://wentylacja.com.pl/. 10. Ministerstwo Infrastruktury Rzeczypospolitej Polskiej. Typowe lata meteorologiczne i statystyczne dane klimatyczne dla obszaru Polski do obliczeń energetycznych budynków: http://www.mi.gov.pl/2-48203f1e24e2f-1787735-p_1.htm. Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu Nie podano dodatkowych publikacji Informacje dodatkowe Brak Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS) Forma aktywności studenta Udział w wykładach Udział w ćwiczeniach projektowych Samodzielne studiowanie tematyki zajęć lub kolokwium zaliczeniowe Sumaryczne obciążenie pracą studenta Punkty ECTS za moduł Obciążenie studenta 18 godz 18 godz 40 godz 48 godz 2 godz 126 godz 5 ECTS 6 / 6