Seria wydawnicza: Problemy inżynierii mechanicznej, ekoenergetyki i inzynierii środowiska
rok wydania: 2013, wydanie pierwsze
ilość stron:
ISBN: 978-83-63318-02-4
format: 16,4x23,8 cm
Opis
Książka jest pierwszą pozycją naukowo – dydaktyczną (podręcznik akademicki, przewodnik do ćwiczeń laboratoryjnych) w ramach Serii Wydawniczej „Problemy inżynierii mechanicznej, ekoenergetyki i inżynierii środowiska®”, współtworzonej przez ogólnopolskie Stowarzyszenie Naukowo-Techniczne Polska Geotermalna Asocjacja (PGA) z siedzibą w Krakowie, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki Akademii Górniczo-Hutniczej, Katedrą Systemów Energetycznych i Urządzeń Ochrony Środowiska oraz Szkołą Ochrony i Inżynierii Środowiska AGH.
Stanowi ona treść wykładów i zajęć dydaktycznych z przedmiotów „Odnawialne zasoby i źródła energii”, oraz „Technologie ekoenergetyczne” prowadzonych przez Autora od 2000 r. dla studentów kierunków: Mechanika, Energetyka, Budownictwo oraz Ochrona Środowiska w Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. Podręcznik zawiera materiały prezentowane na Studiach Podyplomowych AGH: „Odnawialne zasoby i źródła energii” współfinansowanych okresowo przez Unię Europejską oraz „Audyting energetyczny w budownictwie na potrzeby termomodernizacji oraz certyfikacji energetycznej budynków”. W pracy wykorzystano również materiały pracy inżynierskiej dyplomanta Rafała Brzegowego, 2012, WIMiR, AGH.
Niniejszy podręcznik zawiera aktualne informacje na temat: stanu obecnego i kierunków rozwoju kolektorów słonecznych – coraz szerzej stosowanych w Polsce; nowych źródeł energii wykorzystujących zasoby odnawialne (OZE); podstaw teoretycznych, działania, budowy, zastosowań oraz badań użytkowych kolektorów słonecznych – zgodnie z obowiązującymi przepisami Unii Europejskiej i prawa polskiego.
Celem pracy jest stworzenie podręcznika podstawowego, metodycznego przewodnika dla wykładowców i studentów (wykłady, ćwiczenia, laboratorium, projekty) – z szeroko pojętej tematyki budowy, eksploatacji i badań kolektorów słonecznych, aktualnie produkowanych i dostępnych w Polsce. Został on opracowany dla szkół wyższych różnych dyscyplin (mechanika, energetyka, budownictwo, inżynieria rolnicza, inżynieria środowiska, ekologia), zajmujących się tematyką rozwoju konstrukcji, technologii, badań i wdrożeń systemów, maszyn i urządzeń ekoenergetycznych (kolektory słoneczne, fotoogniwa, elektrownie wiatrowe, elektrownie wodne, pompy ciepła, systemy geotermiczne, biogazownie, systemy biomasy, wytwarzanie biopaliw).
Spis treści
1. WSTĘP / 9
2. CEL OPRACOWANIA / 10
3. STAN OBECNY ORAZ KIERUNKI ROZWOJU KOLEKTORÓW SŁONECZNYCH NA ŚWIECIE, W UE I POLSCE / 12
3.1. Energia słoneczna / 12
3.1.1. Zasoby energii słonecznej w Polsce / 14
3.1.2. Czynniki wpływające na wartość natężenia promieniowania słonecznego / 17
3.2. Rynek kolektorów słonecznych na świecie / 19
3.2.1. Największe rynki kolektorów słonecznych na świecie / 19
3.2.2. Nowe instalacje solarne na świecie / 23
3.3. Rynek kolektorów słonecznych w Unii Europejskiej / 29
3.3.1. Przegląd rynku Unii Europejskiej / 29
3.4. Rynek kolektorów słonecznych w Polsce / 40
3.4.1. Wprowadzenie / 40
3.4.2. Sprzedaż kolektorów słonecznych w Polsce w 2010 roku / 41
3.4.3. Perspektywy rozwoju rynku kolektorów słonecznych / 43
4.PODSTAWY TEORETYCZNE (RETSCREEN®INTERNATIONAL) / 45
4.1. Geneza kolektorów słonecznych / 45
4.1.1. Rynki kolektorów słonecznych / 46
4.1.2. Ciepła woda użytkowa / 46
4.1.3. Baseny / 48
4.2. Kolektory słoneczne / 49
4.2.1. Opis kolektorów słonecznych / 49
4.2.2. Płaskie kolektory słoneczne bez osłony / 50
4.2.3. Płaskie kolektory słoneczne z osłoną przezroczystą / 51
4.2.4. Próżniowe rurowe kolektory słoneczne / 53
4.2.5. Struktura systemu solarnego / 54
4.2.6. Instalacja elementów systemu solarnego / 57
4.3. Terminy i wielkości dotyczące promieniowania / 59
4.3.1. Podstawy energetyki słonecznej / 59
4.3.2. Natężenie promieniowania na pochyloną powierzchnię / 60
4.3.3. Temperatura nieba / 61
4.3.4. Temperatura wody zimnej / 62
4.3.5. Szacunkowe obliczanie obciążenia / 65
4.4. Kolektory słoneczne, obliczenia / 66
4.4.1. Płaskie czy próżniowe kolektory słoneczne / 66
4.4.2. Płaskie kolektory słoneczne bez osłony / 67
4.4.3. Modyfikatory kąta padania / 68
4.4.4. Straty w przewodach i zbiornikach / 68
4.4.5. Straty spowodowane śniegiem i brudem / 69
4.5. Obliczenia i dobór kolektorów słonecznych wraz z instalacjami / 69
4.5.1. Podstawy doboru i obliczeń teoretycznych instalacji solarnych / 69
4.5.2. Sposoby doboru systemu solarnego / 71
4.6. Ciepła woda użytkowa (c.w.u.) metoda f-Chart / 72
4.7. Metoda użyteczności (ang. utilizability) / 77
4.7.1. Zasada metody użyteczności / 77
4.7.2. Współczynnik geometrycznyI78
4.7.3. Bezwymiarowy krytyczny poziom promieniowania / 79
4.7.4. Średnia miesięczna na dzień / 79
4.8. Model systemu grzewczego basenu / 80
4.8.1. Basen a warunki klimatyczne / 81
4.8.2. Bierne zyski słoneczne / 82
4.8.3. Straty parowania / 85
4.8.4. Straty konwekcyjne / 86
4.8.5. Straty promieniowania / 86
4.8.6. Straty w wodzie zmagazynowanej / 87
4.8.7. Straty przewodzenia / 87
4.8.8. Suma nasłonecznienia / 87
4.8.9. Bilans energetyczny systemu / 88
4.9. Pozostałe obliczenia / 89
4.9.1. Sugerowana powierzchnia kolektorów słonecznych / 89
4.9.2. „Pompowanie” energii / 89
4.9.3. Rzeczywista wydajność, efektywność systemu oraz energia słoneczna / 90
4.10. Weryfikacja obliczeń/ 90
4.10.1. Weryfikacja domowego układu podgrzewania wody - w stosunku do modelu godzinowego oraz danych pomiarowych / 90
4.10.2. Weryfikacja układu podgrzewania wody basenowej - w stosunku do modelu godzinowego oraz danych pomiarowych / 94
4.11. Podsumowanie / 98
4.12. Przykład wymiarowania instalacji przez Systemy Solarne z Krakowa / 99
4.12.1. Wymiarowanie powierzchni kolektorów / 99
4.12.2. Wymiarowanie dla instalacji c.w.u. (ciepłej wody użytkowej) / 99
4.12.3. Wymiarowanie dla instalacji wody basenowej / 100
4.12.4. Wymiarowanie dla systemów c.o. (centralne ogrzewanie) / 102
4.12.5. Efektywność pracy kolektorów / 102
4.12.6. Natężenie przepływu czynnika grzewczego w instalacjach solarnych / 103
4.12.7. Kolektory słoneczne w odniesieniu do dużych instalacji / 104
5. BADANIA KOLEKTORÓW SŁONECZNYCH ZGODNIE Z EN I PN / 106
5.1.Normy europejskie i polskie dotyczące kolektorów słonecznych oraz instalacji z nimi związanych / 106
5.1.1. Norma PN-EN 12975-1:2007 oraz PN-EN 12975-2:2007 / 107
5.1.2. Norma PN-EN 12976-1:2007 oraz PN-EN 12976-2: 2007 / 107
5.1.3. PN-EN 12977-1:2007, PN-EN 12977-2:2007 oraz PN-EN 12977-3:2007 / 107
5.2. Kolektory słoneczne jako obiekt badań / 108
5.2.1. Schemat blokowy obiektu badań / 108
5.2.2. Model matematyczny obiektu badań / 109
5.3. Badania eksploatacyjne kolektorów cieczowych / 110
5.3.1. Schemat i opis stanowiska pomiarowego / 111
5.3.2. Wymagane warunki badania / 113
5.3.3. Przebieg badania / 113
5.3.4. Wyznaczenie charakterystyk cieplnych kolektora słonecznego / 114
5.4. Parametry opisujące stan nieustalony kolektora słonecznego / 116
5.5. Badania niezawodności cieczowych kolektorów grzewczych / 117
6. BADANIA KOLEKTORÓW SŁONECZNYCH, PRZYKAD Y ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH / 119
6.1. Dydaktyczne Laboratorium Fizyczne Uniwersytetu Gdańskiego / 119
6.1.1. Zagadnienia do opracowania / 119
6.1.2. Zadania doświadczalne / 119
6.1.3. Zestaw przyrządów / 121
6.2.Wydział Energetyki i Paliw Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie / 122
6.2.1. Wykonanie ćwiczenia / 122
6.2.2. Opracowanie wyników pomiaru / 126
6.3. Instytut Podstawowych Problemów Techniki Polskiej Akademii Nauk w Warszawie / 126
6.3.1. Sporządzenie charakterystyk przepływowych i termicznych / 126
6.3.2. Charakterystyki w funkcji temperatury wody / 127
6.3.3. Charakterystyki w funkcji wydatku / 131
6.4. Badania instalacji solarnych w Laboratorium Odnawialnych Źródeł Energii w Zespole Szkół Elektrycznych nr 1 w Krakowie / 132
6.4.1. Analiza wybranych wyników badań / 132
6.4.2. Symulacyjne programy komputerowe / 139
6.4.3. Bilans energetyczny instalacji solarnej według badań firmy Sonnenkraft (Technika Grzewcza J. Szymczyk, Gliwice) / 140
7.INSTRUKCJA ĆWICZEŃ BADAŃ KOLEKTORÓW SŁONECZNYCHNA STANOWISKU WYDZIAŁU INŻYNIERII MECHANICZNEJI ROBOTYKI AKADEMII GÓRNICZO HUTNICZEJ / 143
7.1. Cel ćwiczenia / 143
7.2. Zakres wymaganych wiadomości /143
7.3. Schemat stanowiska / 144
7.4. Wyznaczenie sprawności teoretycznej kolektorów słonecznych / 147
7.4.1. Wstęp / 147
7.4.2. Przebieg ćwiczenia / 148
7.4.3. Obliczenia / 149
7.4.4. Wyniki pomiarów / 150
7.4.5. Wnioski / 152
7.5. Bilans energetyczny kolektora słonecznego / 152
7.5.1. Wstęp / 152
7.5.2. Przebieg ćwiczenia / 153
7.5.3. Obliczenia / 154
7.5.4. Wyniki pomiarów / 155
7.5.5. Wnioski / 158
7.6. Literatura / 158
8. WNIOSKI / 159
8.1. Wnioski poznawcze / 159
8.2. Wnioski praktyczne / 160
8.3. Proponowane kierunki badań / 160
9. BIBLIOGRAFIA / 161
10. PODSUMOWANIE, STRESZCZENIA / 163
10.1. SUMMARY / 164
10.2. ɊȿɁɘɆȿ / 165
11. ZAŁĄCZNIKI / 166
11.1. Przykłady obliczeniowe według e-platformy RETScreen® / 166
11.1.1. Karta audytu energetycznego budynku przed i po termomodernizacji– według poprzedniej normy / 166
11.1.2. Karta audytu energetycznego budynku przed termodernizacją– według aktualnej normy / 171
11.1.3. Ocena projektu inwestycyjnego (techniczna, ekonomiczna, ekologiczna)z wykorzystaniem e-platformy RETScreen® / 175
11.2. Weryfikacja obliczeĔ wykonanych wedáug e-platformy RETScreen® z wykorzystaniem oprogramowania POLYSUN® / 179
11.3. Karty katalogowe elementów stanowiska WIMiR AGH / 188
Informacje o bezpieczeństwie produktu Informacje o producencie