Czasopismo | CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA | Rocznik 2021 - zeszyt 2

Wspomaganie systemu grzewczego układem solarnym w okresie zimowym

Supporting the Heating System with Solar Collectors in Winter

10.15199/9.2021.2.1

nr katalogowy: 130402
10.15199/9.2021.2.1

Streszczenie

Zapotrzebowanie na energię w budynkach mieszkalnych stanowi znaczną część jej całkowitego zużycia. Szacuje się, że w Polsce dochodzi ono do 40%. Dobrym sposobem na zmniejszenie tego udziału jest szersze wykorzystanie energii słonecznej. Sezonowe różnice między zapotrzebowaniem, którego szczytowe wartości występują zimą, a jej dostępnością latem, sprawiają, że typowe projekty solarne przystosowane są tylko do podgrzewania c.w.u. w okresie dobrego napromieniowania. Pozostałe zapotrzebowanie na ciepło jest zwykle pokrywane przez inne źródło, często zasilane paliwem kopalnym. Jednym z możliwych rozwiązań poprawy tego stanu jest opracowanie możliwie wydajnych systemów do współpracy z magazynami ciepła. Efektem takiego działania jest wzrost wydajności i niezawodności, co bezpośrednio przekłada się na koszty eksploatacyjne oraz mniejsze zanieczyszczenie środowiska, głównie emisji dwutlenku węgla. W niniejszym artykule opisano algorytm ładowania zasobnika wypełnionego materiałem zmiennofazowym przez układ kolektorów słonecznych. Podczas rozładowania magazynu glikol kierowany jest na parowacz pompy ciepła. Wyższa temperatura na dopływie do pompy powoduje wzrost jej współczynnika wydajności grzejnej i mocy. Przykładowe obliczenia przeprowadzono dla dwóch zimowych dni (17 lutego i 14 marca). Otrzymane wyniki wskazują na zasadność budowy takich układów. Pozwala to efektywniej wykorzystać energię słoneczną w okresach jej niskiej dostępności zimą.

Abstract

Energy demand in residential buildings accounts for a significant proportion of final energy consumption. It is estimated that in Poland it reaches 40%. A good way to reduce this share is to use more solar energy. Seasonal differences between the demand, whose peak values occur in winter, and its availability in summer, make typical solar projects suitable only for heating domestic hot water. for a period of good irradiation. The remaining heat demand is usually covered by another source, often by fossil fuel. One of the possible solutions for improvement is the development of possibly efficient systems for cooperation with heat storage. The effect of such action is an increase in efficiency and reliability, which directly translates into operating costs and lower environmental pollution, mainly carbon dioxide emissions. This paper describes the algorithm of loading a container filled with a phase change material by a system of solar collectors. When the storage is discharged, glycol is directed to the heat pump’s evaporator. A higher temperature at the pump inlet causes an increase in its heating efficiency and power factor. Sample calculations were made for two winter days: February 17 and March 14. The obtained results indicate the validity of the construction of such systems. This allows more efficient use of solar energy in periods of its low availability in winter. © 2006-2020 Wydawnictwo SIGMA-NOT Sp. z o.o. All right reserved

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Alva G., Liu L., Huang X., Fang, G. (2017). “Thermal energy storage materials and systems for solar energy applications. Renew. Sustain. Energy Rev. (68): 693-706.
[2] Crespo A., Barreneche C., Ibarra M., Platzer W. (2019). “Latent thermal energy storage for solar process heat applications at medium- high temperatures – A review”. Solar Energy (192): 3-34.
[3] Du K., Calautit J., Wang Z., Wu Y., Liu H. (2018). “A Review of the Applications of Phase Change Materials in Cooling, Heating and Power Generation in Different Temperature Ranges”. Applied Energy (220): 242-273.
[4] Duffie J.A., Beckman W.A. Solar Engineering of Thermal Processes. John Wiley & Sons, 2013.
[5] Fasano M, Bergamasco L, Lombardo A, Zanini M, Chiavazzo E., Asinari P (2019). “Water/Ethanol and 13X Zeolite Pairs for Long- Term Thermal Energy Storage at Ambient Pressure”. Front. Energy Res. (7): 148.
[6] Kalogirou S.A. (2014). Solar Energy Engineering Processes and Systems. Elsevier Inc.
[7] Kampouris K. P., Drosou V., Karytsas C., Karagiorgas M (2020). “Energy storage systems review and case study in the residential sector”. IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 410 (012033). Rys. 10. Charakterystyka pompy ciepła Fig. 10. Characteristics of the heat pump 10 CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA 52/2 (2021)
[8] Mahfuz M.H., Anisur M.R., Kibria M.A., Saidur R., Metselaar I.H.S.C. (2014). “Performance investigation of thermal energy storage system with phase change material (PCM) for solar water heating application”. Int. Commun. Heat Mass Transf. (57): 132-139.
[9] Mahon D., Henshall P., Claudio G., Eames P. (2019). “Feasibility study of MgSO4 + zeolite based composite thermochemical energy stores integrated with vacuum flat plate solar thermal collectors for seasonal thermal energy storage”. Conf. Series: Materials Science and Engineering 556 (012012).
[10] Mao Q., Chen H., Yang Y. (2019). “Energy Storage Performance of a PCM in the Solar Storage Tank”. Journal of Thermal Science 28(2): 195-203.
[11] Mette B., Kerskes H., Drück H. (2012). “Concepts of long-term thermochemical energy storage for solar thermal applications – Selected examples”. Energy Procedia (30): 321-330.
[12] Orzechowski T., Stokowiec K. (2016). “Quasi-stationary phase change heat transfer on a fin”. EPJ Web of Conferences 114 (02086): 1-5.
[13] Orzechowski T., Stokowiec K. 2013. „Wybrane zagadnienia magazynowania ciepła – przegląd stosowanych materiałów”. Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja. 1(44): 3-7.
[14] Pluta Z. Podstawy teoretyczne fototermicznej konwersji energii słonecznej. WPW, 2000.
[15] Pardo P., Deydier A. Anxionnaz-Minvielle Z., Rougé S., Cabassud M., Cognet, P. (2014). “A review on high temperature thermochemical heat energy storage”. Renewable and Sustainable Energy Reviews (32): 591-610.
[16] Reddy Prasad D.M., Senthilkumar R., Govindarajan Lakshmanar, Saravanakumar Krishnan, Naveen Prasad B.S. 2019. “A critical review on thermal energy storage materials and systems for solar applications”. AIMS Energy 7(4): 507-526.
[17] Rubik M. 2011. Pompy ciepła w systemach geotermii niskotemperaturowej. MULTICO Oficyna Wydawnicza.
[18] Sarbu I., Sebarchievici C. 2018. “A Comprehensive Review of Thermal Energy Storage”. Sustainability (10), 191.
[19] Theodore L. Bergman T.L., Lavine A.S., Incropera F.P., Dewitt D.P. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. John Wiley & Sons. 2011.
[20] www.rubitherm.eu
[21] www.stat.gov.pl
[22] Zhao J., Ji Y., Yuan Y., Zhang Z., Lu J. (2018). “Energy-Saving Analysis of Solar Heating System with PCM Storage Tank”. Energies 11(1) 237.

Zeszyt


CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA- e-zeszyt (pdf) 2021-2 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	32.00 zł

Prenumerata

CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Promocja
Nowość

360.00 zł

CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA - papierowa prenumerata roczna	432.00 zł brutto 400.00 zł netto 32.00 zł VAT (stawka VAT 8%)
CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

474.00 zł

CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
CIEPŁOWNICTWO, OGRZEWNICTWO, WENTYLACJA - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	552.00 zł brutto 511.11 zł netto 40.89 zł VAT (stawka VAT 8%)

552.00 zł

Open Access

Zeszyt

2021-2

Twój Koszyk

Zeszyt

Prenumerata

Open Access

Zeszyt

Czasopisma