SYSTEMY KLIMATYZACJI BUDYNKÓW ZASILANE ENERGIĄ PROMIENIOWANIA

SŁONECZNEGO

MICHAŁ TURSKI

1

SŁONECZNEGO

Promotor: Dr hab. in ż. ROBERT SEKRET, Prof. PCz

Częstochowa 2010

Konwencjonalne źródła energii

Efektywność wykorzystania energii

Odnawialne źródła energii

Populacja światowa - wska źnik wzrostu 6 Zapotrzebowanie energii - wska źnik wzrostu 140

Energia jest niezbędnym czynnikiem rozwoju ekonomicznego, społecznego i kulturowego

ludzkości.

Energia jest niezbędnym czynnikiem rozwoju ekonomicznego, społecznego i kulturowego

ludzkości.

Populacja światowa i zapotrzebowanie na energi ę 1850 - 2050

1890 1930 1970 2010 2050 2090

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.

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 CO2, 20 procent więcej energii odnawialnych i 20 procent więcej efektywnościenergetycznej.

Bilans energii pierwotnej w polskim systemie elektr oenergetycznym

40%30%

28%

Budynki Transport Przemysł

Struktura Struktura zapotrzebowania nazapotrzebowania na energię w energię w PolscePolsce wg:wg:

13%0%

12% 75%

sprzęt el. went el. CWU CO

BUDYNKÓWBUDYNKÓW SEKTORÓWSEKTORÓW

150

200

250

300

Zmiany wymaga ń oraz struktura zu życia energii ko ńcowej w budynkach

0

50

100

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/m2a], www.cepheus.de

„TERMOS”� termomodernizacja� budynki pasywne

MIKROKLIMAT POMIESZCZE Ń� komfort cieplny� komfort wilgotnościowy� czystość powietrza

� minimalna wymagana ilość powietrza świeżego� konieczność chłodzenia w okresie letnim

PROPONOWANE ROZWIĄZANIEWykorzystanie niekonwencjonalnych źródeł energii w postaci:� ciepła odpadowego� odnawialnych źródeł energii

okresie letnim

Teoretyczny potencjał energii promieniowania słonecznego

1 MWh/m 2rok

Techniczny potencjał energii

Wykorzystanie energii promieniowania słonecznego

Techniczny potencjał energii promieniowania słonecznego

CIEPŁO ELEKTRYCZNOŚĆ CHŁÓD

500-600 kWh/m 2rok 30-240 kWh/m 2rok ?

Jednostkowy uzysk promieniowania słonecznego oraz zapotrzebowania na ciepło i chłód w zale żności od pory roku

Kwiecień D. „Kolektory słoneczne w solarnych systemach klimatyzacyjnych” – materiały konferencyjne 18-19 marca 2009 Forum Wentylacja, Salon Klimatyzacja 2009, Warszawa

Metody wykorzystywania energii promieniowania słonec znego dla potrzeb mikroklimatu pomieszcze ń

KONWERSJA FOTOWOLTAICZNA� ogniwa fotowoltaiczne� elektryczność

KONWERSJA FOTOTERMICZNA

UKŁADY ZAMKNIĘTE

� efekt chłodzenia uzyskiwanyjest w wyniku przemiantermochemicznych

UKŁADY OTWARTE

� urządzenia z osuszaczemsorpcyjnym wykorzystującestałe lub płynne sorbenty� efekt chłodzenia uzyskiwanyjest w wyniku zmianywilgotności powietrza

UKŁADY TERMOMECHANICZNE� efekt chłodzenia uzyskuje siędzięki wykorzystaniu energiimechanicznej

URZĄDZENIA ABSORPCYJNE

URZĄDZENIA ADSORPCYJNE

Zakres zastosowa ń typowych rozwi ązań kolektorów słonecznych w poszczególnych układach chłodzenia (nazewnictwo zgodne z PN-EN ISO 9488, kwiecie ń 2002 Energia

słoneczna terminologia )

Kwiecień D. „Kolektory słoneczne w solarnych systemach klimatyzacyjnych” – materiały konferencyjne 18-19 marca 2009 Forum Wentylacja, Salon Klimatyzacja 2009, Warszawa

Schemat stanowiska badawczego

Schemat ideowy dwukomorowej chłodziarki adsorpcyjnej

1,2

1,4

1,6

1,8

Idealny (Carnot) Pojedynczy efekt absorpcji Podwójny efekt absorpcji Adsorpcja

Zależność współczynnika wydajno ści chłodniczej COP urz ądzeń absorpcyjnych i

adsorpcyjnych od temperatury wody grzewczej

50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 1500,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

CO

P

Temperatura wody grzewczej [oC]

Rubik M. „Klimatyzacja solarna – możliwości i tendencjerozwoju” Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja nr 10/2006

Henning H. M. „Solar assisted air conditioning of buildings – an overview”, Applied Thermal Engineering 27 (2007)

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.