Module also offered within study programmes:
General information:
Annual:
2017/2018
Code:
DIS-1-409-s
Name:
Optymalizacja systemów grzewczych i wentylacyjnych
Faculty of:
Mining Surveying and Environmental Engineering
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Environmental Engineering
Semester:
4
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr hab. inż. Pająk Leszek (pajakl@agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr hab. inż. Pająk Leszek (pajakl@agh.edu.pl)
Module summary

W ramach prowadzonych zajęć student poznaje praktycznie metody optymalizacji stosowane w zagadnieniach związanych z ogrzewaniem i klimatyzacją obiektów kubaturowych.

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence
M_K002 docenia poszanowanie energii i ma świadomość wpływu wybieranych rozwiązań technicznych na zaczerpywania zasobów paliw kopalnych IS1A_K02, IS1A_K04 Activity during classes
M_K003 posiada wiedzę pozwalającą opiniować proponowane rozwiązania, w świetle innych powszechnie stosowanych w technice rozwiązań IS1A_K05 Activity during classes
Skills
M_U001 potrafi określić zapotrzebowanie na moc i energię zużywaną w celach grzewczych i klimatyzacyjnych dla obiektów o charakterze mieszkalnym i usługowym IS1A_U14, IS1A_U15, IS1A_U17 Execution of a project
M_U002 potrafi określić parametry przyłącza w zakresie określenia mocy przyłączeniowej i sezonowego zapotrzebowania na nośnik energii IS1A_U15, IS1A_U17, IS1A_U18 Execution of a project
M_U003 potrafi przewidywać efekty wykorzystania energii odpadowej w procesach ogrzewania, klimatyzacji i wentylacji IS1A_U17, IS1A_U18 Execution of a project
M_U004 potrafi zaproponować modyfikacje technologii procesów ogrzewania, klimatyzacji i wentylacji zmierzające do ich optymalizacji IS1A_U17, IS1A_U18 Activity during classes,
Project
Knowledge
M_W001 posiada podstawy wiedzy z zakresu komfortu cieplnego i jego wpływu na charakterystykę odbiorcy oraz efekty pracy systemów ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji IS1A_W13, IS1A_W15 Examination
M_W002 zna poszczególne sposoby wymiany ciepła budynku z otoczeniem wraz ilościową i jakościową oceną ich wpływu charakterystykę obiektu IS1A_W13, IS1A_W15 Examination
M_W003 wie jaki jest wpływ charakterystyki budynku na środowisko IS1A_W23, IS1A_W26 Examination
M_W004 zna stosowane w technice technologie ciepłownicze, wentylacyjne i klimatyzacyjne oraz komponenty tych instalacji IS1A_W15 Examination
M_W005 zna sposoby oceny jakości pracy instalacji grzewczych i klimatyzacyjnych pod kątem oceny technicznej (energetycznej), ekologicznej i ekonomicznej IS1A_W02 Examination
M_W008 zna matematyczne podstawy optymalizacji procesów technicznych wraz z zasadami obowiązującymi przy ustalaniu założeń upraszczających IS1A_W01, IS1A_W02, IS1A_W13, IS1A_W15 Execution of a project
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Social competence
M_K002 docenia poszanowanie energii i ma świadomość wpływu wybieranych rozwiązań technicznych na zaczerpywania zasobów paliw kopalnych - - - - - - - - - - -
M_K003 posiada wiedzę pozwalającą opiniować proponowane rozwiązania, w świetle innych powszechnie stosowanych w technice rozwiązań - - - - - - - - - - -
Skills
M_U001 potrafi określić zapotrzebowanie na moc i energię zużywaną w celach grzewczych i klimatyzacyjnych dla obiektów o charakterze mieszkalnym i usługowym - - - + - - - - - - -
M_U002 potrafi określić parametry przyłącza w zakresie określenia mocy przyłączeniowej i sezonowego zapotrzebowania na nośnik energii - - - + - - - - - - -
M_U003 potrafi przewidywać efekty wykorzystania energii odpadowej w procesach ogrzewania, klimatyzacji i wentylacji - - - + - - - - - - -
M_U004 potrafi zaproponować modyfikacje technologii procesów ogrzewania, klimatyzacji i wentylacji zmierzające do ich optymalizacji - - - + - - - - - - -
Knowledge
M_W001 posiada podstawy wiedzy z zakresu komfortu cieplnego i jego wpływu na charakterystykę odbiorcy oraz efekty pracy systemów ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji + - - - - - - - - - -
M_W002 zna poszczególne sposoby wymiany ciepła budynku z otoczeniem wraz ilościową i jakościową oceną ich wpływu charakterystykę obiektu + - - - - - - - - - -
M_W003 wie jaki jest wpływ charakterystyki budynku na środowisko + - - - - - - - - - -
M_W004 zna stosowane w technice technologie ciepłownicze, wentylacyjne i klimatyzacyjne oraz komponenty tych instalacji + - - - - - - - - - -
M_W005 zna sposoby oceny jakości pracy instalacji grzewczych i klimatyzacyjnych pod kątem oceny technicznej (energetycznej), ekologicznej i ekonomicznej + - - - - - - - - - -
M_W008 zna matematyczne podstawy optymalizacji procesów technicznych wraz z zasadami obowiązującymi przy ustalaniu założeń upraszczających + - - - - - - - - - -
Module content
Lectures:
  1. Pojęcie komfortu cieplnego

    Podstawy z zakresu higieny jako czynniki kreujące kryteria, którym sprostać muszą instalacje ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji (komfort cieplny, jakość powietrza, oddziaływanie budynku na zdrowie człowieka).

  2. Elementy fizyki budowli

    1. Bilans cieplny budynku, elementy składowe bilansu: zyski i straty energii. Bilans zapotrzebowania na powietrze świeże.
    2. Charakterystyka elementów składowych budynku, wprowadzenie definicji i pojęć opisujących budynek (charakterystyka cieplna i wentylacyjna).

  3. Charakterystyka odbiorcy (grzewcza, wentylacyjna i klimatyzacyjna)

    1. Krzywa uporządkowana zapotrzebowania na moc i parametry nośnika ciepła/chłodu, średnioroczny i sezonowy współczynnik wykorzystania mocy zainstalowanej.
    2. Wpływ parametrów opisujących atmosferę na potrzeby cieplne i wentylacyjne. Źródła ogólnie dostępnych danych pogodowych.

  4. Zaspokojenia zapotrzebowania na energię cieplną

    1. Wymagania stawiane elementom składowym systemu energetycznego: źródło energii – system dystrybucji nośnika energii – system ogrzewania. Opis i charakterystyka ww. komponentów.
    2. Źródła energii: konwencjonalne (paliwa) i odnawialne – charakterystyka. Zasady doboru i wymiarowania.
    3. Rodzaje systemów dystrybucji energii. Sposoby sterowania mocą dostarczoną. Zasady doboru i wymiarowania.

  5. Wprowadzenie do klimatyzacji

    Omówienie podstawowych zagadnień związanych z klimatyzacją obiektów mieszkalnych i usługowych.
    Źródła chłodu – rodzaje charakterystyka, efektywność pracy.

  6. Przygotowanie ciepłej wody użytkowej

    Wprowadzenie do tematyki związanej z przygotowaniem ciepłej wody użytkowej. Zasady doboru i wymiarowania elementów składowych instalacji.

  7. Wentylacja

    Wprowadzenie do wentylacji budynków: rodzaje wentylacji, elementy składowe instalacji wentylacyjnych, rekuperacja. Zasady doboru i wymiarowania elementów składowych instalacji wentylacyjnej.

  8. Techniczne metody poprawy jakości pracy instalacji

    1. Recyrkulacja.
    2. Rekuperacja.
    3. Okresowe obniżenie temperatury i redukcja wymiany powietrza.
    4. Strefy zróżnicowanych parametrów roboczych.
    5. Akumulacja energii.
    6. Elementy pasywne.
    7. Sterowanie z priorytetem na zaspokojenie określonych potrzeb.

  9. Wprowadzenie podstawowych pojęć z zakresu optymalizacji

    1. Matematyczne podstawy procesu optymalizacji.
    2. Metody numeryczne optymalizacji.
    3. Praktyczna adaptacja optymalizacji w rozwiązaniach technicznych, definicja parametrów istotnych.

Project classes:
  1. Ocena zapotrzebowania obiektu na moc i energię

    1. Określanie obliczeniowe, przybliżone, zapotrzebowanie na moc maksymalną i wymianę powietrza dla wybranego obiektu na podstawie charakterystyki używanych materiałów, docelowego sposobu użytkowania i lokalnych warunków klimatycznych.
    2. Określanie obliczeniowe zapotrzebowanie na energię dla wybranego obiektu.

  2. Wybór technologii adekwatnej do dostępnych źródeł energii i potrzeb odbiorcy

    1. Wybór technologii adekwatnej dla zaspokojenia potrzeb odbiorcy co do zaspokojenia potrzeb cieplnych i wentylacyjnych.
    2. Określanie głównych parametrów projektowych instalacji grzewczej i wentylacyjnej: strumienie czynników roboczych, temperatury robocze.

  3. Ilościowa ocena efektywności energetycznej, ekologicznej i ekonomicznej

    1. Ustalanie zapotrzebowanie na napędowe nośniki energii,
    2. Określanie kosztów funkcjonowania instalacji oraz podstawych wskaźników techniczno-ekonomiczne.
    3. Określenie wpływu instalacji na środowsisko w zakresie emisji zanieczyszczeń do powietrza.

  4. Określenie efektu adaptacji wybranej metody poprawy efektywności systemu

    1. Wprowadzona zostanie wybrana metoda poprawy efektywności pracy systemu ogrzewania i/lub wentylacji.
    2. Zakładając zastosowanie ww. modyfikacji systemu określone zostaną nowe parametry i efekty jego pracy.

  5. Jakościowa i ilościowa ocena efektywności i opłacalności adaptacji proponowanych rozwiązań

    1. Na tle grupy studentów rozwiązujących podobne zagadnienie projektowe przedyskutowane zostaną osiągnięte efekty modyfikacji systemu bazowego (określając wybrane wskaźniki techniczne, ekologiczne i ekonomiczne).
    2. Na podstawie dyskusji i przeglądu literatury określone zostaną przybliżone efekty zastosowania poszczególnych metod poprawy efektywności pracy instalacji ogrzewania i wentylacji.

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 130 h
Module ECTS credits 5 ECTS
Participation in lectures 30 h
Participation in project classes 30 h
Contact hours 2 h
Completion of a project 30 h
Realization of independently performed tasks 36 h
Examination or Final test 2 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Ocenę końcową (OK) modułu oblicza się według wzoru:
OK = w1*E + w2*P

gdzie:
E – ocena uzyskana z egzaminu (ustalana jako średnia arytmetyczna z wszystkich ocen otrzymanych na kolejnych terminach egzaminu)
P – ocena uzyskana z ćwiczeń projektowych (średnia arytmetyczna wszystkich ocen otrzymanych na zajęciach)
w1 – waga dla oceny z egzaminu, w1=0,4
w2 – waga dla oceny z ćwiczeń projektowych, w2=0,6

Prerequisites and additional requirements:

Podstawy z zakresu termodynamiki i techniki cieplnej:
- moc, praca, energia, entalpia, entropia, egzergia,
- gazy wilgotne, wykres i-X (Moliera) dla powietrza wilgotnego,
- energia odpadowa i sposoby jej efektywnego odzysku,
- wykresy pasmowe rozpływu energii (wykresy Sankey’a).
Podstawy matematyki i fizyki:
- ekstrema funkcji, w tym ekstrema funkcji wielu zmiennych,
- analiza wrażliwości,
- optymalizacja.

Recommended literature and teaching resources:

1. Pełech A., Szczęśniak S., 2012. Wentylacja i klimatyzacja zadania z rozwiązaniami i komentarzem.Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej. Wrocław 2012
2. Lipska B., 2012. Projektowanie wentylacji i klimatyzacji podstawy uzdatniania powietrza. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej. Gliwice, 2012.
3. Pełech A., 2011. Wentylacja i klimatyzacja – podstawy. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej. Wrocław 2011
4. Pogorzelski J., 2009. Przewodnik po PN-EN ochrony cieplnej budynków. Instytut Techniki Budowlanej. Warszawa 2009
5. Recknagel H., Sprenger E., Schramek E.R.. Kompendium wiedzy: ogrzewnictwo, klimatyzacja, ciepła woda, chłodnictwo. OMNI SCALA, Wrocław, 2008.
6. Rubik M., Nowicki J., Chmielowski A., Pykacz S., Furtak L. Centralne ogrzewanie, wentylacja, ciepła i zimna woda oraz instalacje gazowe w budynkach jednorodzinnych – Poradnik. Ośrodek Informacji “Technika instalacyjna w budownictwie”. Warszawa, 2000.
7. Krygier K., Klinke T., Sewerynik J. Ogrzewanie, wentylacja, klimatyzacja. WSziP. Warszawa, 1995.
8. Norwisz J (red.) Termomodernizacja budynków dla poprawy jakości środowiska. Biblioteka Fundacji Poszanowania Energii. Gliwice, 2004.
9. Szarkowski A., Łatowski L., Ciepłownictwo. WNT. Warszawa 2006.
10. Zbijowski K. (red.), Świadectwo charakterystyki energetycznej budynku – metodyka “Krok po roku”. Wydawnictwo S+O. Bielsko-Biała 2008.
11. Materiały opisujące metodykę sporządzania Świadectw charakterystyki energetycznej budynków (Rozp. Ministra Infrastruktury z 6.11.2009, Dz. U. 201 poz. 1240).
12. Ciepłownictwo, ogrzewnictwo, wentylacja – miesięcznik naukowo-techniczny.
13. Branżowe portale internetowe (renomowane), przykładowo:
a) InstalReporter: http://instalreporter.pl/,
b) Ogrzewnictwo.PL: http://www.ogrzewnictwo.pl/,
c) Wentylacja.com.pl: http://wentylacja.com.pl/.
14. Ministerstwo Infrastruktury i Budownictwa Rzeczypospolitej Polskiej. Typowe lata meteorologiczne i statystyczne dane klimatyczne dla obszaru Polski do obliczeń energetycznych budynków: http://mib.gov.pl/2-Wskazniki_emisji_wartosci_opalowe_paliwa.htm

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

1. Pająk L., Barbacki A., 2015. Ocena zapotrzebowanie na moc grzewczą i temperaturę nośnika dla zimowego utrzymania powierzchni estakady instalacją wodnego topnienia śniegu i odladzania w polskich warunkach klimatycznych. Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja -46/8 2015
2. Pająk L., Bujakowski W., 2015. Cena całkowita energii cieplnej z geotermii i siła nabywcza średniego wynagrodzenia w przeliczeniu na możliwość zakupu nośników energii dla wybranych krajów UE. Technika Poszukiwań Geologicznych, Geotermia, Zrównoważony Rozwój nr 1/2015, strony 123-130, ISSN 0304-520X
3. Pajak L., Bujakowski W., 2015. The Costs of Obtaining Geothermal Energy in the Municipal Sector in Relation to the Purchasing Power of Money Under Polish Conditions. Proceedings World Geothermal Congress 2015. Melbourne, Australia, 19-25 April 2015, paper no 04005
4. Pająk L., Bujakowski W., 2014. Ocena wpływu zmian parametrów eksploatacyjnych oraz efektów ekonomicznych, strony 132-137 [w Bujakowski W. (red.), Tomaszewska B. (red.), 2014. Atlas wykorzystania wód termalnych do skojarzonej produkcji energii elektrycznej i cieplnej w układach binarnych w Polsce (Atlas of the possible use of geothermal waters for combiner production of electricity and heat using binary systems in Poland). Wydawnictwo “Jak”, Kraków 2014, ISBN 978-83-62922-33-8, stron 305]
5. Bujakowski W., Barbacki A., Pająk L., Skrzypczak R., 2014. Wody geotermalne okolic Jasła oraz możliwość ich zagospodarowania. Technika Poszukiwań Geologicznych, Geotermia, Zrównoważony Rozwój nr 1/2014, strony 27-52, ISSN 0304-520X
6. Pająk L., Barbacki A., 2013. Wykorzystanie pojemności cieplnej dużych systemów dystrybucji energii. IV Konferencja Wytwórców Energii Elektrycznej i Cieplnej 25-27 września 2013. Organizator Stowarzyszenie Techniczne w Skawinie, Elektrownia Skawina, Skawina. strony 49-55,
7. Pająk L., Bujakowski W., 2013. Porównanie cen energii cieplnej pochodzącej z instalacji geotermalnych z cenami konwencjonalnych źródeł energii na podstawie taryf rozliczeniowych obowiązujących w 2013 roku. Technika Poszukiwań Geologicznych Geotermia, Zrównoważony Rozwój nr 1/2013. strony 35-45, ISSN 0304-520X
8. Pająk L., Barbacki A., 2013. Ocena możliwości akumulacji ciepła w rozległych systemach przesyłowych współpracujących z hybrydowymi źródłami wykorzystującymi zasoby energii odnawialnej. Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja nr 7 tom 44/2013, strony 267-273, ISSN 9137-3676
9. Pająk L., Bujakowski W., 2013. Energia geotermalna w systemach binarnych. Przegląd Geologiczny nr 11/2 2013 tom 61. strony 699-705. ISSN-00330-2151
10. Śliwa T., Gonet A., Złotkowski A., Pająk L., Sapińska-Śliwa A, Jezuit Z., 2012. Zintegrowany system otworowych wymienników ciepła i kolektorów słonecznych – Integrated system of borehole heat exchangers and solar collectors. Monografie Wydawnictw Akademii Górniczo-Hutniczej im. Stanisława Staszica w Krakowie 0474 (Bibliogr. s. 161–165, Streszcz., Abstr.), Kraków 2012, stron 165, ISBN 978-83-7464-540-9
11. Pająk L., Kotyza J., 2011. Zastosowanie pomp ciepła w systemach geotermalnych, strony 688-691 [w: Górecki W. (red. nauk.), 2011. Atlas zasobów wód i energii geotermalnej Karpat Zachodnich. AGH, Kraków, ISBN 838892721-3, stron 772]
12. Pająk L., Hołojuch G., 2010. Ograniczenia i efektywność wykorzystania sprężarkowych pomp ciepła w polskich ciepłowniach geotermalnych (Restrictions on use and effectiveness of compressor heat pumps in geothermal heating plants in Poland). Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego nr 439(1)/2010. strony: 155-158, ISSN 0867-6143
13. Pająk L., 2009. Optymalizacja kompozycji i harmonogramu pracy hybrydowych źródeł energii, część I. Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja nr 4/2009. strony 13-17, ISSN 0137-36-76
14. Pająk L., 2009. Optymalizacja kompozycji i harmonogramu pracy hybrydowych źródeł energii, część II. Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja nr 5/2009. strony 14-18, ISSN 0137-36-76
15. Pająk L., 2008. Wymiana ciepła i masy w całorocznych basenach odkrytych – model matematyczny zachodzących procesów, część I. Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja nr 7-8/2008. strony 37-42, ISSN 0137-36-76
16. Pająk L., 2008. Wymiana ciepła i masy w całorocznych basenach odkrytych – model matematyczny zachodzących procesów, część II. Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja nr 9/2008. strony 15-17, ISSN 0137-36-76
17. Pająk L., 2007. Wybrane zagadnienia dotyczące pozyskania ciepła z pierwotnych nośników biomasy. Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja nr 3/2007. strony 22-27, ISSN 0137-3676

Additional information:

None