ebook Energetyka odnawialna w budownictwie

Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN

Rok wydania: 2018

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.

Spis treści ebooka Energetyka odnawialna 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