Uniwersalne kompendium dotyczące nowoczesnego i bardzo ciekawego tematu dotyczącego magazynowania energii uzyskanej z OZE w budownictwie. Jest ona kierowana do osób, które po raz pierwszy się zetkną z tą tematyką, jak i do osób, które mają pewną wiedzę na ten temat. Książka zawiera wiedzę o charakterze naukowym podstawowym, jak i aplikacyjnym. Pokazuje możliwości wykorzystania energii odnawialnych w sposób zintegrowany, przy wzajemnym uzupełnianiu się poszczególnych źródeł, kładąc nacisk na metody magazynowania energii. Publikacja jest kierowana do inżynierów, architektów i specjalistów z zakresu nowoczesnej energetyki i budownictwa, ale także będzie pomocna studentom uczelni technicznych i uniwersyteckich – na kierunkach zw. z ENERGETYKĄ, BUDOWNICTWEM, OCHRONĄ ŚRODOWISKA. Może jednak też pomóc inwestorom budowlanym oraz wszystkim zainteresowanym energetyką odnawialną i magazynowaniem tej energii w skali mikro i małej skali, stosowanej w budownictwie.

1. Magazynowanie energii podstawą rozwoju energetyki odnawialnej – Dorota Chwieduk 13 1.1. Rola magazynowania energii 13 1.2. Oddziaływanie promieniowania słonecznego na Ziemię 15 1.3. Magazynowanie ciepła w systemach energetyki odnawialnej 16 1.4. Magazynowanie energii elektrycznej 20 Literatura 22 2. Podstawowe metody magazynowania ciepła – Maciej Jaworski 24 2.1. Wprowadzenie 24 2.2. Klasyfikacja technologii magazynowania ciepła 25 2.3. Akumulacja ciepła z wykorzystaniem ciepła właściwego czynników roboczych 27 2.3.1. Krótkoterminowa akumulacja ciepła z wykorzystaniem ciepła właściwego 27 2.3.2. Długoterminowa sezonowa akumulacja ciepła z wykorzystaniem ciepła właściwego 30 2.4. Akumulacja ciepła z wykorzystaniem ciepła przemian fazowych 34 2.5. Akumulacja ciepła z wykorzystaniem reakcji chemicznych i procesów sorpcyjnych 38 Literatura 43 3. Długoterminowe magazynowanie ciepła – Dorota Chwieduk 45 3.1. Idea długoterminowego magazynowania ciepła 45 3.2. Podstawowe cechy długoterminowych magazynów ciepła 48 3.3. Gruntowe magazyny ciepła 54 Literatura 59 4. Magazynowanie ciepła przy wykorzystaniu materiałów zmiennofazowych (PCM) – Maciej Jaworski 61 4.1. Wprowadzenie 61 4.2. Materiały zmiennofazowe 64 4.3. Właściwości materiałów zmiennofazowych 69 4.4. Konstrukcje zasobników ciepła z materiałami PCM 73 4.5. Akumulacja ciepła w materiałach PCM zintegrowanych ze strukturą budynku 76 4.5.1. Materiały budowlane z PCM 77 4.5.2. Podłogi ogrzewane materiałami PCM 81 4.5.3. Inne zastosowania materiałów zmiennofazowych w budownictwie 82 Literatura 83 5. Magazynowanie chłodu – Andrzej Grzebielec, Adam Szelągowski 86 5.1. Wprowadzenie 86 5.2. Ogólna idea magazynowania chłodu 88 5.3. Magazynowanie chłodu w instalacjach wodnych bez przemiany fazowej 90 5.4. Magazynowanie chłodu z wykorzystaniem przemiany fazowej czynnika roboczego 92 5.4.1. Magazynowanie lodu w zbiorniku 92 5.4.2. Układy lodu binarnego 94 5.4.3. Instalacje wykorzystujące suchy lód 95 5.4.4. Pozostałe materiały PCM 95 5.5. Magazynowanie z wykorzystaniem układów sorpcyjnych 98 Literatura 99 6. Podstawy pozyskiwania energii słonecznej – Dorota Chwieduk 101 6.1. Widmo promieniowania słonecznego 101 6.2. Dostępność energii promieniowania słonecznego 102 6.3. Podstawowe modele promieniowania słonecznego padającego na dowolnie usytuowaną powierzchnię 106 Literatura 112 7. Bilans cieplny budynku. Pasywne systemy słoneczne – Dorota Chwieduk 113 7.1. Bilans cieplny powietrza w budynku 113 7.2. Przepływ ciepła przez ściany zewnętrzne i magazynowanie ciepła w budynku 116 7.3. Rola pojemności cieplnej przegród w kształtowaniu stanów termicznych budynku 120 7.4. Słoneczne systemy pasywne 122 7.4.1. Klasyfikacja systemów pasywnych 122 7.4.2. Magazynowanie energii w słonecznych systemach pasywnych 125 Literatura 132 8. Słoneczne aktywne systemy grzewcze – Dorota Chwieduk 134 8.1. Zasada funkcjonowania. Podstawowa klasyfikacja 134 8.2. Podstawowe elementy aktywnych systemów słonecznych 143 Literatura 147 9. Magazynowanie ciepła w słonecznych instalacjach grzewczych – Jarosław Bigorajski, Michał Chwieduk 148 9.1. Magazynowanie krótkoterminowe 148 9.1.1. Magazynowanie z wykorzystaniem ciepła właściwego medium magazynującego 150 9.1.2. Magazynowanie ciepła z wykorzystaniem ciepła przemiany fazowej 154 9.1.3. Magazynowanie z wykorzystaniem ciepła odwracalnych reakcji chemicznych 155 9.2. Praktyczna realizacja magazynów krótkoterminowych i ocena ich efektywności 156 Literatura 160 10. Systemy fotowoltaiczne – Bartosz Chwieduk 162 10.1. Podział systemów ze względu na ich moc 162 10.2. Systemy autonomiczne i podłączone do sieci 163 10.3. Moduły fotowoltaiczne 167 10.4. Akumulatory fotowoltaiczne 170 10.5. Inwertery fotowoltaiczne 173 10.6. Wymiarowanie instalacji 177 Literatura 181 11. Systemy PV/T fotowoltaiczno-cieplne – Jarosław Bigorajski 183 11.1. Wprowadzenie 183 11.2. Podstawy teoretyczne działania modułów PV/T fotowoltaiczno-cieplnych 186 11.3. Rodzaje modułów PV/T 191 11.4. Magazynowanie energii 193 11.5. Zastosowania modułów PV/T 195 Literatura 198 12. Słoneczne chłodzenie – Adam Szelągowski 200 12.1. Wprowadzenie 200 12.2. Technologie stosowane w chłodzeniu słonecznym 202 12.3. Elementy systemów chłodzenia słonecznego 203 12.4. Układ chłodniczy i jego systemy napędowe 205 12.4.1. Napędy energią elektryczną z instalacji fotowoltaicznych 205 12.4.2. Systemy termomechaniczne 209 12.4.3. Systemy sorpcyjne 213 12.5. Systemy dystrybucji chłodu 223 12.6. Systemy odprowadzenia ciepła odpadowego 224 12.7. Podstawowe obliczenia/ocena systemu 225 12.8. Podsumowanie 226 Literatura 226 13. Sprężarkowe pompy ciepła – Adam Szelągowski 229 13.1. Wprowadzenie 229 13.2. Historia sprężarkowych pomp ciepła 230 13.3. Zasada działania sprężarkowych pomp ciepła 232 13.3.1. Obieg Carnota 233 13.3.2. Obieg Lindego 235 13.3.3. Zamknięty obieg Braytona 237 13.3.4. Otwarty obieg Braytona 238 13.3.5. Obieg rzeczywisty 239 13.4. Podział sprężarkowych pomp ciepła 240 13.5. Dolne źródła ciepła 241 13.5.1. Powietrze atmosferyczne 242 13.5.2. Grunt 242 13.5.3. Wody gruntowe 243 13.5.4. Ciepło odpadowe 243 13.6. Opłacalność stosowania pomp ciepła 244 13.7. Podsumowanie 244 Literatura 245 14. Sorpcyjne pompy ciepła – Andrzej Grzebielec 246 14.1. Wprowadzenie 246 14.2. Absorpcyjne pompy ciepła 248 14.3. Adsorpcyjne pompy ciepła 253 14.4. Magazynowanie ciepła z wykorzystaniem układów sorpcyjnych 258 Literatura 261 15. Słoneczne systemy hybrydowe – Bartosz Chwieduk 263 15.1. Wprowadzenie 263 15.2. Wykorzystanie instalacji fotowoltaicznej do celów grzewczych 264 15.3. Współpraca systemu fotowoltaicznego i pompy ciepła 265 15.4. Współpraca systemu fotowoltaicznego i siłowni wiatrowych 268 15.5. Współpraca systemu fotowoltaicznego z urządzeniami klimatyzacyjnymi 269 15.6. Współpraca systemu fotowoltaicznego z urządzeniami grzewczymi i klimatyzacyjnymi 272 Literatura 275 16. Magazynowanie ciepła w elementach budynku i systemu ogrzewania – Hanna Jędrzejuk 276 16.1. Wprowadzenie 276 16.2. Struktura systemów ogrzewania w Polsce 279 16.3. Sposoby akumulacji ciepła w systemach ogrzewania 281 16.3.1. Wybór sposobu akumulacji ciepła w systemach ogrzewania 281 16.3.2. Właściwości fizyczne wybranych substancji, materiałów, wyrobów i komponentów budowlanych 283 16.3.3. Podstawowe sposoby działania instalacji grzewczych z wydzielonymi zasobnikami ciepła 283 16.3.4. System ogrzewania jako zasobnik ciepła 287 16.3.5. Konstrukcja budynku jako zasobnik ciepła 290 16.3.6. Uproszczona analiza możliwości akumulacji ciepła w systemie ogrzewania budynku 296 Literatura 303 17. Niekonwencjonalne zintegrowane systemy HVAC – Stefan Żuchowski 305 17.1. Definicja HVAC 305 17.2. Rozwiązania HVAC – stan obecny 305 17.3. Systemy zintegrowane 309 17.4. Niekonwencjonalne zintegrowane systemy HVAC (OWK) 313 17.4.1. System HVAC (OWK) w hotelu z odzyskiem ciepła z agregatu wody lodowej. Magazynowanie energii we wstępnym podgrzewaczu wody 313 17.7.2. Zintegrowany system HVAC (OWK) z ogrzewaniem i chłodzeniem płaszczyznowym. Magazynowanie energii odpadowej w gruncie 316 17.4.3. Zintegrowany system HVAC (OWK) z pompą ciepła w Centrum Jana Pawła II w Krakowie. Magazynowanie energii odpadowej w gruncie 320 17.4.4. Zintegrowany system HVAC z w budynku SPA w Puławach. Magazynowanie energii w zbiornikach buforowych i gruncie 321 17.4.5. Zintegrowany system HVAC z pompą ciepła w budynku jednorodzinnym. Akumulacja energii w zbiorniku buforowym i warstwie gruntu pod płytą fundamentową budynku 324 17.5. Podsumowanie 325 Literatura 326 18. Systemy wieloźródłowe – Stefan Żuchowski, Kamil Różycki 327 18.1. Wprowadzenie 327 18.2. Definicja głównych pojęć 328 18.3. Podział systemów wieloźródłowych 329 18.4. Magazyny energii stosowane w systemach wieloźródłowych 330 18.5. Zbiorniki buforowe czynnika grzewczego 333 18.6. Zbiornik buforowy pełniący funkcję sprzęgła hydraulicznego 334 18.7. Zbiornik buforowy na powrocie z instalacji 337 18.8. Zbiornik buforowy z okresowym przepływem czynnika 338 18.9. Dobór pojemności zbiorników buforowych czynnika grzewczego 340 18.10. Pojemnościowe podgrzewacze ciepłej wody użytkowej 340 18.11. Układy szeregowe podgrzewaczy wody 344 18.12. Określenie wymaganej pojemności dla podgrzewaczy wody 349 18.13. Zbiorniki buforowe wielofunkcyjne 350 18.14. Zbiornik buforowy typu „zbiornik w zbiorniku” 351 18.15. Zbiornik buforowy z wbudowanym przepływowym podgrzewaczem wody w postaci wężownicy 352 18.16. Zbiornik buforowy z przepływowym podgrzewaczem wody wyposażonym w wymiennik ciepła o dużej powierzchni, tzw. modułem świeżej wody 354 18.17. Podsumowanie 355 Literatura 355 19. Wykorzystanie energii słonecznej przy termomodernizacji budynków – Kamil Różycki 357 19.1. Wprowadzenie 357 19.2. Definicja głównych pojęć 357 19.3. Działania termomodernizacyjne 358 19.4. Zastosowanie energii słonecznej podczas termomodernizacji budynku 359 19.4.1. Słoneczne systemy bierne a termomodernizacja budynku 360 19.4.2. Znaczenie oszklenia przy termomodernizacji budynku 361 19.4.3. Słoneczne systemy aktywne a termomodernizacja budynku 363 19.5. Wykorzystanie energii słonecznej przy termomodernizacji budynków w praktyce 365 19.5.1. Termomodernizacja domku jednorodzinnego 365 19.5.2. Termomodernizacja budynku wielorodzinnego 369 19.5.3. Termomodernizacja budynku użyteczności publicznej 372 19.6. Podsumowanie 376 Literatura 377 20. Gruntowe magazyny ciepła – Michał Chwieduk 378 20.1. Właściwości fizyczne czynnika magazynującego 379 20.2. Wymiarowanie gruntowego/skalnego magazynu ciepła 383 20.3. Gruntowe wymienniki ciepła 384 20.4. Proces wymiany ciepła w gruncie 386 20.5. Osiągane efektywności magazynów gruntowych 388 Literatura 389 21. Magazynowanie wodoru, ogniwa paliwowe – Wojciech Bujalski, Marcin Wołowicz 391 21.1. Wprowadzenie 391 21.2. Zasada działania 392 21.3. Podział ogniw paliwowych 394 21.4. Ogniwa SOFC 394 21.5. Ogniwa PEMFC 397 21.6. Magazynowanie wodoru 404 21.7. Podsumowanie 405 Literatura 406 22. Energetyczne wykorzystanie biomasy – Piotr Krawczyk 407 22.1. Definicje biomasy 407 22.2. Charakterystyka drzewnych paliw biomasowych 409 22.2.1. Skład chemiczny biomasy drzewnej 409 22.2.2. Wartość opałowa drewna 410 22.3. Wykorzystanie biomasy do produkcji ciepła w systemach lokalnych 411 22.4. Wykorzystanie biomasy do produkcji ciepła i energii elektrycznej w systemach lokalnych 413 22.4.1. Układy Organic Rankine Cycle (ORC) 414 22.4.2. Układy z kotłem biomasowym i silnikiem parowym 417 22.4.3. Układy z kotłem biomasowym i turbiną parową małej mocy 418 22.4.4. Układy kogeneracyjne ze zgazowarką biomasy i silnikiem spalinowym 419 22.4.5. Układy z silnikiem Stirlinga 420 22.5. Podsumowanie 420 Literatura 421

Koszyk

Energetyka odnawialna w budownictwie