logo
Karta przedmiotu
logo

Systemy solarne i pompy ciepła

Podstawowe informacje o zajęciach

Cykl kształcenia: 2015/2016

Nazwa jednostki prowadzącej studia: Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa

Nazwa kierunku studiów: Mechanika i budowa maszyn

Obszar kształcenia: nauki techniczne

Profil studiów: ogólnoakademicki

Poziom studiów: drugiego stopnia

Forma studiów: stacjonarne

Specjalności na kierunku: Alternatywne źródła i przetwarzanie energii, Komputerowo wspomagane wytwarzanie, Napędy mechaniczne, Organizacja produkcji, Pojazdy samochodowe, Programowanie i automatyzacja obróbki

Tytuł otrzymywany po ukończeniu studiów: magister

Nazwa jednostki prowadzącej zajęcia: Zakład Termodynamiki

Kod zajęć: 4306

Status zajęć: obowiązkowy dla specjalności Alternatywne źródła i przetwarzanie energii

Układ zajęć w planie studiów: sem: 3 / W15 P15 / 3 ECTS / E

Język wykładowy: polski

Imię i nazwisko koordynatora: dr inż. prof. PRz Mariusz Szewczyk

Terminy konsultacji koordynatora: zgodnie z harmonogramem pracy Katedry

Cel kształcenia i wykaz literatury

Główny cel kształcenia: Opanowanie wiedzy na temat procesów energetycznych zachodzących w wybranych technologiach wykorzystujących energię promieniowania słonecznego i energię cieplna otoczenia i konstrukcji urządzeń je realizujących i wybranych ich produkcji, jak również uzyskanie podstawowych umiejętności projektowania i analizowania wybranych etapów i urządzeń realizujących te procesy.

Ogólne informacje o zajęciach: Moduł jest kontynuacją i uszczegółowieniem modułu Energia słoneczna i cieplna biosfery i skupia się na szczegółach technologii których stosowanie ma uzasadnianie ekonomiczne w warunkach Polski.

Wykaz literatury, wymaganej do zaliczenia zajęć
Literatura wykorzystywana podczas zajęć wykładowych
1 Pluta Z. Podstawy teoretyczne fototermicznej konwersji energii słonecznej Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa. 2006
2 Zalewski W. Pompy ciepła sprężarkowe sorpcyjne i termoelektryczne: podstawy teoretyczne i przykłady zastosowań IPPU MASTA, Gdańsk. 2001
3 Rubik M. Pompy ciepła: poradnik Ośr. Inf. „technika instalacyjna w budownictwie”, Warszewa. 1999
4 Klugmann E., Klugmann-Radziszewska E. Alternatywne źródła energii: energetyka fotowoltaiczna Białystok. 1999
5 ed. Luque A., Hegedus S. Handbook of Photovoltaic Science and Engineering J. Wiley & Sons. 2003
Literatura wykorzystywana podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/innych
1 Kostowski E. Promieniowanie cieplne Wyd. Naukowe PWN, Warszawa. 1993
2 Pluta Z. Podstawy teoretyczne fototermicznej konwersji energii słonecznej Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa. 2006
3 Zalewski W. Pompy ciepła sprężarkowe sorpcyjne i termoelektryczne: podstawy teoretyczne i przykłady zastosowań IPPU MASTA, Gdańsk. 2001
4 Klugmann E., Klugmann-Radziszewska E. Alternatywne źródła energii: energetyka fotowoltaiczna Białystok. 1999
5 Materiały techniczne producentów i dystrybutorów urządzeń i aparatury . 2012
6 Rozporządzenia i polskie normy dotyczące kotłowni i instalacji hydraulicznych . 2012
7 Pluta Z. Słoneczne instalacje energetyczne Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa. 2003
Literatura do samodzielnego studiowania
1 Smolec W. Fototermiczna konwersja energii słonecznej Warszawa. 2001

Wymagania wstępne w kategorii wiedzy/umiejętności/kompetencji społecznych

Wymagania formalne: Wpis na semestr trzeci.

Wymagania wstępne w kategorii Wiedzy: Matematyka, Energetyka Słoneczna, Termodynamika, Wymiana ciepła i masy, Urządzenia energetyczne - poziom studiów technicznych pierwszego stopnia.

Wymagania wstępne w kategorii Umiejętności: Umiejętność obliczeń z zakresu termodynamiki, hydrauliki i wymiany ciepła, projektowania prostych układów cieplnych, projektowania prostych układów wykorzystujących OZE.

Wymagania wstępne w kategorii Kompetencji społecznych: Świadomość pozatechnicznych skutków działalności inżynierskiej, uwzględnianie aspektów społecznych, ekologicznych i ochrony środowiska przyrodniczego w rozwiązaniach technicznych; umiejętność określan

Efekty kształcenia dla zajęć

MEK Student, który zaliczył zajęcia Formy zajęć/metody dydaktyczne prowadzące do osiągnięcia danego efektu kształcenia Metody weryfikacji każdego z wymienionych efektów kształcenia Związki z KEK Związki z OEK
01 Posiada podstawową wiedzę na temat metodologii stosowanej w analizie usłonecznienia. wykład, projekt indywidualny prezentacja projektu, egzamin cz. pisemna, egzamin cz. ustna K_W003+
K_W009++
K_W011++
W01+
W02+
W04++
W07++
02 Posiada podstawową wiedzę na temat budowy i technologii produkcji cieczowych kolektorów fototermicznych oraz ich integracji w systemach grzewczych. wykład, projekt indywidualny prezentacja projektu, egzamin cz. pisemna, egzamin cz. ustna K_W003+
K_W009++
K_W010+
K_W011++
W01+
W02+
W04++
W05+
W07++
03 Ma podstawową wiedzę o budowie elementach konstrukcyjnych i analizie termodynamicznej sprężarkowych i sorpcyjnych pomp ciepła. wykład, projekt indywidualny prezentacja projektu,egzamin cz. pisemna, egzamin cz. ustna K_W003+
K_W009++
K_W010+
K_W011++
W01+
W02+
W04++
W05+
W07++
04 Posiada podstawowe informacje o elementach składowych i sposobie pracy samodzielnych i sieciowych systemów fotowoltaicznych wykład, projekt indywidualny prezentacja projektu, egzamin cz. pisemna, egzamin cz. ustna K_W009++
K_W010+
K_W011++
W02+
W04++
W05+
W07++
05 Posiada umiejętności niezbędne do projektowania prostych systemów energetycznych opartych na kolektorach fotowoltaicznych. wykład, projekt indywidualny prezentacja projektu, egzamin cz. ustna K_U001+
K_U003+
K_U014++
U01+
U03++
U09++
U12+
U19++
06 Potrafi dokonać analizy usłonecznienia budowli i urządzeń energetycznych dla nieskomplikowanych przypadków geometrycznych. wykład, projekt indywidualny prezentacja projektu, egzamin cz. ustna K_U001+
K_U003+
K_U014++
U01+
U03++
U09++
U12+
U19++
07 Posiada umiejętności niezbędne do projektowania i optymalizacji rozbudowanych systemów grzewczych pracujących w oparciu o kolektory fototermiczne i pompy ciepła. wykład, projekt indywidualny prezentacja projektu, egzamin cz. ustna K_U001+
K_U003+
K_U014++
K_U015+
U01+
U03++
U09++
U12+
U15+
U19++

Uwaga: W zależności od sytuacji epidemicznej, jeżeli nie będzie możliwości weryfikacji osiągniętych efektów uczenia się określonych w programie studiów w sposób stacjonarny w szczególności zaliczenia i egzaminy kończące określone zajęcia będą mogły się odbywać przy użyciu środków komunikacji elektronicznej (w sposób zdalny).

Treści kształcenia dla zajęć

Sem. TK Treści kształcenia Realizowane na MEK
3 TK01 Analiza usłonecznienia: „prawo do Słońca”, uwarunkowania prawne, czas słoneczny - czas strefowy, droga Słońca po nieboskłonie, deklinacja i kąt godzinny, geometria układu Słońce – absorber, wschód i zachód Słońca dla płaszczyzny pochylonej, wykres pozycji Słońca, tworzenie wykresu pozycji Słońca, samozacienianie i zacienianie przez obiekty zewnętrzne, wykorzystanie wykresu pozycji Słońca do analizy zacieniania, analiza punktowa i powierzchniowa, róża azymutów – wygląd i tworzenie, analiza usłonecznienia dla dni równonocy, określanie kształtu cienia na powierzchni dowolnie usytuowanej, określanie czasu zacieniania i odcieniania obiektów przestrzennych. W01-W03 MEK01 MEK06
3 TK02 Systemy fotowoltaiczne: rodzaje ogniw fotowoltaicznych - materiały i wpływ temperatury na sprawność ogniw, zastosowanie koncentratorów, zastosowania ogniw fotowoltaicznych, elementy pomocnicze układów, łączenie paneli fotowoltaicznych w zespoły, układy zabezpieczające, przetwarzanie i akumulacja produkowanej energii, rodzaje systemów fotowoltaicznych, systemy autonomiczne – zastosowanie i elementy składowe, dobór elementów sytemu, systemy grid connected – rodzaje i budowa, elementy składowe systemów, elektrownie fotowoltaiczne, analiza wpływu ustawienia kolektorów na pracę instalacji, analiza uzysków energetycznych instalacji, analiza efektów ekonomicznych. W04-W07 MEK04 MEK05
3 TK03 Kolektory cieczowe: bilans energetyczny kolektora, transmisja energii w układzie otoczenie-pokrycie-absorber, współczynnik tarnsmisyjno-absorpcyjny dla promieniowania bezpośredniego i rozproszonego, układy konstrukcyjne adsorberów, transport ciepła w absorberze, optymalizacja geometrii i wymiarów adsorbera, współczynnik odprowadzenia ciepła, technologia produkcji absorberów, technologia produkcji kolektorów słonecznych, materiały konstrukcyjne, wpływ konstrukcji i technologii na sprawność kolektora, wpływ parametrów i technologii produkcji kolektora na sprawność, dokumenty normatywne, badania kolektorów. W08-W12 MEK02 MEK07
3 TK04 Pompy ciepła: elementy sprężarkowych i absorpcyjnych pomp ciepła, rzeczywisty obieg termodynamiczny i czynniki robocze sprężarkowych pomp ciepła - analiza i dobór czynników roboczych i parametrów pracy , sorpcyjne pompy ciepła – rzeczywisty obieg termodynamiczny, mieszaniny robocze – określanie właściwości i parametrów pracy pompy, schematy technologiczne i analiza pracy sorpcyjnych układów wielogeneracyjnych, solarne systemy chłodnicze. W13-W15 MEK03 MEK07
3 TK05 Analiza usłonecznienia budynku lub instalacji solarnych: część 1- analiza czasowo - przestrzenna kilku punktów absorberów, przeszklenia budynku przy użyciu wykresu pozycji Słońca, część 2- analiza kształtu cienia oraz faz przesłaniania połaci kolektorów lub otworów okiennych przy użyciu róży azymutów, prezentacja wyników projektu. P01-P04 MEK01 MEK06
3 TK06 Projekt fototowoltaicznego systemy solarnego on grid lub off grid: schemat technologiczny instalacji, dobór urządzeń składowych i ich posadowienie, analiza uzysków energetycznych instalacji, opracowanie schematu technologicznego instalacji, opracowanie wykazu materiałowego instalacji, obliczenia podstawowych parametrów ekonomicznych inwestycji - NPV, SPB, IRR, analiza efektów ekologicznych, prezentacja wyników projektu. P05-P10 MEK04 MEK05
3 TK07 Projekt instalacji grzewczej w budynku użyteczności publicznej produkującej ciepłą wodę oraz ciepło grzewcze na potrzeby centralnego ogrzewania w oparciu o sprężarkową pompę ciepła, kolektory słoneczne i trzecie uzupełniające źródło ciepła wysokotemperaturowego: opracowanie założeń odnośnie zapotrzebowania energetycznego i schematu technologicznego instalacji, obliczenia energetyczne instalacji - wymiarowanie urządzeń generujących i magazynujących ciepło, opracowanie schematu technologicznego instalacji, obliczenia hydrauliczne instalacji, dobór osprzętu, opracowanie wykazu materiałowego instalacji, obliczenia podstawowych parametrów ekonomicznych inwestycji - NPV, SPB, IRR, prezentacja wyników projektu. P11-P15 MEK02 MEK03 MEK07

Nakład pracy studenta

Forma zajęć Praca przed zajęciami Udział w zajęciach Praca po zajęciach
Wykład (sem. 3) Godziny kontaktowe: 15.00 godz./sem.
Uzupełnienie/studiowanie notatek: 5.00 godz./sem.
Studiowanie zalecanej literatury: 5.00 godz./sem.
Projekt/Seminarium (sem. 3) Przygotowanie do zajęć projektowych/seminaryjnych: 5.00 godz./sem.
Godziny kontaktowe: 15.00 godz./sem..
Wykonanie projektu/dokumentacji/raportu: 24.00 godz./sem.
Konsultacje (sem. 3) Przygotowanie do konsultacji: 1.00 godz./sem.
Udział w konsultacjach: 2.00 godz./sem.
Egzamin (sem. 3) Przygotowanie do egzaminu: 15.00 godz./sem.
Egzamin pisemny: 1.00 godz./sem.
Egzamin ustny: 1.00 godz./sem.

Sposób wystawiania ocen składowych zajęć i oceny końcowej

Forma zajęć Sposób wystawiania oceny podsumowującej
Wykład Obecność na wykładach jest nieobowiązkowa ale może być sprawdzana.
Projekt/Seminarium Zaliczenie z zajęć projektowych uzyskuje się po zaliczeniu wszystkich trzech projektów, a zaliczenie każdego z projektów uzyskuje się na podstawie zawartości projektu oraz jego prezentacji. Brak szczegółowej znajomości prezentowanego projektu uniemożliwia skuteczne zaliczenie zajęć projektowych. Projekt zostanie zaliczony przy braku lub błędnym wykonaniu nie więcej niż 3 mniej istotnych elementów, lub 1 istotnego elementu projektu. Ocena końcowa każdego z projektów jest średnią ocen za jakość i zawartość projektu oraz jego prezentację, a ocena końcowa z zajęć projektowych jest średnią z ocen ze wszystkich projektów.
Ocena końcowa Egzamin składa się z dwóch części testowej i ustnej. W trakcie części testowej wypełniany jest test wielokrotnego wyboru. W teście występuje 20 - 40 stwierdzeń/pytań z czterema możliwościami do wyboru z których każda może być prawidłowa łub błędna. Każde ze stwierdzeń/pytań jest oceniane w skali od -1 do 1. Aby zaliczyć te część egzaminu należy uzyskać minimum 40% punktów, a 90% punktów i więcej oznacza ocenę najwyższą. Pomiędzy 55% i 90% punktów stosowana jest skala liniowa. Zaliczenie części testowej upoważnia do przystąpienia do części ustnej w trakcie której sprawdzane jest zrozumienie treści kształcenia modułu. Aby zaliczyć tę część egzaminu należy wykazać się dobrym zrozumieniem co najmniej jednego z maksimum trzech zagadnień. Ocena końcowa jest średnią ważoną wszystkich ocen z wagami odpowiednio: 25% część testowa egzaminu, 25% część ustna egzaminu, 50% projekt.

Przykładowe zadania

Wymagane podczas egzaminu/zaliczenia
(-)

Realizowane podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/projektowych
(-)

Inne
(-)

Czy podczas egzaminu/zaliczenia student ma możliwość korzystania z materiałów pomocniczych : nie

Treści zajęć powiazane są z prowadzonymi badaniami naukowymi: tak

1 M. Szewczyk Wyznaczanie wilgotności powietrza 2024
2 U. Florek; P. Gil; R. Smusz; M. Szewczyk Urządzenie do oczyszczania obiektów ruchomych, zwłaszcza do osuszania lub odladzania oraz sposób sterowania tym urządzeniem 2021
3 R. Gałek; P. Gil; M. Szewczyk; F. Wolańczyk Urządzenia energetyczne: laboratorium 2020
4 U. Florek; P. Gil; R. Smusz; M. Szewczyk Urządzenie do oczyszczania obiektów ruchomych, zwłaszcza do osuszania lub odladzania oraz sposób sterowania tym urządzeniem 2019