logo
Karta przedmiotu
logo

Pompy ciepła i energia geotermalna

Podstawowe informacje o zajęciach

Cykl kształcenia: 2022/2023

Nazwa jednostki prowadzącej studia: Wydział Budownictwa, Inżynierii środowiska i Architektury

Nazwa kierunku studiów: Energetyka

Obszar kształcenia: nauki techniczne

Profil studiów: ogólnoakademicki

Poziom studiów: pierwszego stopnia

Forma studiów: stacjonarne

Specjalności na kierunku: Przedmioty wybieralne

Tytuł otrzymywany po ukończeniu studiów: inżynier

Nazwa jednostki prowadzącej zajęcia: Katedra Infrastruktury i Gospodarki Wodnej

Kod zajęć: 12484

Status zajęć: obowiązkowy dla programu

Układ zajęć w planie studiów: sem: 5 / W30 C15 L15 P15 / 5 ECTS / E

Język wykładowy: polski

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

Terminy konsultacji koordynatora: poniedziałek 14:00 - 15:30 środa od 10:30 do 12:00

semestr 5: dr inż. Beata Piotrowska

semestr 5: dr inż. Kamil Pochwat

semestr 5: dr inż. Sabina Kordana-Obuch

Cel kształcenia i wykaz literatury

Główny cel kształcenia: Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z teoretycznymi i praktycznymi zagadnieniami związanymi z wykorzystaniem energii geotermalnej i energii termicznej otoczenia oraz projektowaniem i zastosowaniem pomp ciepła.

Ogólne informacje o zajęciach: Przedmiot obowiązkowy dla studentów 5 semestru

Inne: Obowiązujące rozporządzenia i normy z zakresu wykorzystania odnawialnych źródeł energii

Wykaz literatury, wymaganej do zaliczenia zajęć
Literatura wykorzystywana podczas zajęć wykładowych
1 Rubik M. Chłodnictwo i pompy ciepła Grupa Medium, Warszawa. 2020
2 Nowak W., Stachel A. A., Borsukiewicz-Gozdur A. Zastosowania odnawialnych źródeł energii Wydaw.Uczel.Politech.Szczec., Szczecin. 2008
3 ed. Ernst Huenges ; aut. Mando G. Blöcher at al. Geothermal energy systems : exploration, development, and utilization WILEY-VCH Verlag, Weinheim. 2010
4 Oszczak Wojciech Ogrzewanie domów z zastosowaniem pomp ciepła Warszawa, WKiŁ. 2021
5 Strzelczyk Franciszek Energetyka geotermalna i pompy ciepła Kielce, Wyd. Politechniki Świętokrzyskiej. 2017
6 Rubik Marian Pompy ciepła w systemach geotermii niskotemperaturowej Warszawa, MULTICO Ofic. Wydaw.. 2011
Literatura wykorzystywana podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/innych
1 Pisarev Vyacheslav Projektowanie instalacji grzewczych z pompami ciepła Rzeszów, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej. 2013
2 Pisarev Vyacheslav Alternatywne źródła energii: instalacje z pompami ciepła: materiały pomocnicze Rzeszów, Wydawnictwo Politechniki Rzeszowskiej. 2012
Literatura do samodzielnego studiowania
1 Zalewski Wojciech Pompy ciepła sprężarkowe, sorpcyjne i termoelektryczne: podstawy teoretyczne: przykłady obliczeniowe Gdańsk, IPPU MASTA. 2001
2 Lewandowski Witold Proekologiczne odnawialne źródła energii Warszawa, Wyd. WNT. 2012
3 Rubik Marian Pompy ciepła: poradnik Warszawa, Ośrodek Informacji "Technika Instalacyjna w Budownictwie". 2006

Wymagania wstępne w kategorii wiedzy/umiejętności/kompetencji społecznych

Wymagania formalne: Rejestracja na piąty semestr studiów

Wymagania wstępne w kategorii Wiedzy: Matematyka, Fizyka, Termodynamika, Mechanika płynów - poziom studiów technicznych pierwszego stopnia; wymiana ciepła - wiedza podstawowa.

Wymagania wstępne w kategorii Umiejętności: Umiejętność obliczeń z zakresu termodynamiki, hydrauliki i wymiany ciepła.

Wymagania wstępne w kategorii Kompetencji społecznych: Świadomość skutków działalności inżynierskiej, uwzględnianie aspektów społecznych i ekologicznych w rozwiązaniach technicznych, świadomość konsekwencji własnych działań i odpowiedzialności za nie.

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 PRK
01 Ma szczegółową wiedzę w zakresie rodzajów pomp ciepła, ich zasady działania, budowy, zastosowań i charakterystyk. wykład egzamin cz. pisemna K_W05++
K_W26+++
P6S_WG
02 Zna kryteria określania parametrów projektowych do obliczeń instalacji pomp ciepła wykład, ćwiczenia, projekty egzamin cz. pisemna, egzamin cz. praktyczna, kolokwium, obrona projektu K_W05++
K_W26++
K_U18++
P6S_UW
P6S_WG
03 Potrafi wykonywać obliczenia prostych instalacji pomp ciepła ćwiczenia, projekty kolokwium, obrona projektu, egzamin cz. praktyczna K_U09++
K_U18++
P6S_UO
P6S_UW
04 Potrafi dokonać pomiaru podstawowych wielkości stosowanych w instalacjach pomp ciepła laboratorium obserwacja wykonawstwa, sprawozdanie K_U09+
K_U18++
P6S_UO
P6S_UW
05 Ma świadomość obszerności zagadnień dotyczących instalacji pomp ciepła, rozwoju technologii oraz wynikającej z nich konieczności samokształcenia wykład, ćwiczenia, laboratorium obserwacja wykonawstwa K_K01++
K_K05++
P6S_KO
P6S_UU
06 Ma usystematyzowaną wiedzę w zakresie systemów pozyskiwania energii geotermalnej. wykład egzamin cz. pisemna K_W05++
K_W26+++
P6S_WG

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
5 TK01 Jakość energii, Energia - anergia - egzergia, pojęcie i rodzaje egzergi, egzergia źródła substancji i egzergia źródła ciepła, bilans egzergii, prawo Gouy'a-Stodoli analiza egzergetyczna i zasady z niej wynikające. W01-W02 MEK01 MEK05
5 TK02 Klasyfikacja i charakterystyka pomp ciepła, zasada działania sprężarkowych pomp ciepła, elementy sprężarkowych pomp ciepła, podstawowy obieg Lindego, teoretyczny i rzeczywisty obieg termodynamiczny, czynniki robocze sprężarkowych pomp ciepła - dobór czynników roboczych i parametrów pracy, dobór parametrów projektowych, bazy danych właściwości czynników roboczych - zawartość i wykorzystywanie, modelowanie obiegu pompy ciepła. W03-W05 MEK01 MEK02 MEK03
5 TK03 Odnawialne dolne źródła energii dla pomp ciepła - koherencja i inne właściwości. Grunt, wody powierzchniowe i gruntowe, powietrze, kolektory/stawy słoneczne itd. jako DZPC: właściwości, rodzaje kolektorów, wymagania instalacyjne i eksploatacyjne. Odpadowe dolne źródła energii dla pomp ciepła: komunalne, przemysłowe itd.: właściwości, systemy odbioru. W06-W08 MEK01 MEK02
5 TK04 Górne źródła energii dla pomp ciepła: charakterystyki odbiorników ciepła, mikrosystemy CWU-CO, systemy grzewcze, instalacje budynkowe, komunalne, przemysłowe i inne. W09-W10 MEK01 MEK02
5 TK05 Charakterystyki pomp ciepła. Sterowanie i regulacja pomp ciepła. Systemy alternatywne, równoległe. Punkty biwalentne. Układy kaskadowe. W11-W12 MEK01 MEK02
5 TK06 Układy instalacji z pompami ciepła. GHP i systemy trigeneracyjne, Układy mono i biwalentne, układy wieloźródłowe i wielodbiornikowe. Układy dwu i wielorurowe. Błędy popełniane przy projektowaniu instalacji ze sprężarkowymi pompami ciepła. W13-W15 MEK01 MEK02 MEK05
5 TK07 Absorpcyjne pompy ciepła: obieg termodynamiczny, układy sorpcyjne; właściwości, zakresy stosowania, COP, obieg z regeneracją, źródła napędowe, elementy sorpcyjnych pomp ciepła: warniki, absorbery, zawory dławiące, wymienniki regeneracyjne. Charakterystyka energetyczno-ekonomiczna pomp ciepła. W16-W17 MEK01
5 TK08 Przechłodzenie i przegrzew czynnika roboczego pomp ciepła, wymienniki regeneracyjne, wielostopniowe i kaskadowe obiegi pomp ciepła, układy jednoczynnikowe i wieloczynnikowe, ziębica i skraplaczo-parownik w obiegu - wady i zalety. Elementy sprężarkowych pomp ciepła: sprężarki, zawory dławiące, skraplacze, parowniki, ziębice. W18-W20 MEK01 MEK02 MEK03
5 TK09 Komputerowe wspomaganie projektowania instalacji z pompą ciepła. Graficzne obrazowanie instalacji z pompami ciepła. Zasady opracowania dokumentacji dotyczącej realizacji projektu instalacji z pompą ciepła.Odbiory instalacji z pompami ciepła. W21-W22 MEK01 MEK02
5 TK10 Energia geotermalna: mechanizm generacji, gradient geotermalny, natura i rodzaje źródeł geotermalnych, baseny hydrotermalne, możliwości wykorzystania ciepła geotermalnego, geotermia na świecie, europejskie i polskie zasoby geotermalne, polskie instalacje geotermalne. W23-W24 MEK06
5 TK11 Sposoby pozyskiwania energii geotermalnej, organizacja odbioru ciepła, instalacje jedno i wielotworowe, charakterystyka nośnika ciepła, wymagania materiałowe, wymienniki geotermalne, elektrownie i ciepłownie geotermalne. W25-W26 MEK06
5 TK12 Ciepłownie geotermalne - podstawowe schematy technologiczne, wpływ parametrów zasobu geotermalnego i górnego źródła, zastosowanie absorpcyjnych i sprężarkowych pomp ciepła, przykłady realizacji. W27-W28 MEK01 MEK05 MEK06
5 TK13 Elektrownie geotermalne - podstawowe schematy technologiczne, wpływ parametrów zasobu geotermalnego, podstawowy obieg Rankine'a, układy otwarte i zamknięte, obiegi ORC, sprawność wytwarzania - wpływ parametrów termodynamicznych i czynnika roboczego. W29-W30 MEK06
5 TK14 Obliczenia instalacji z pompami ciepła. Obliczenia lewo i prawobieżnych obiegów parowych. C1-C15 MEK02 MEK03 MEK05
5 TK15 1. Sprężarkowa i absorpcyjna pompa ciepła w instalacji wieloźródłowego systemu elektroenergetycznego. Analiza schematu instalacji. 2. Bilans energetyczny sprężarkowej pompy ciepła, wskaźnik COP dla różnych temperatur górnego i dolnego źródła. 3. Wskaźniki efektywności pracy sprężarkowej pompy ciepła w skali roku na podstawie wyników pomiarów ciągłych. 4. Wskaźniki efektywności pracy absorpcyjnej pompy ciepła w skali roku na podstawie wyników pomiarów ciągłych. 5. Modelowanie górnego źródła pompy ciepła w systemie Revit. L1-L15 MEK02 MEK04 MEK05
5 TK16 Projekt instalacji z pompą ciepła P1-P15 MEK02 MEK03 MEK05

Nakład pracy studenta

Forma zajęć Praca przed zajęciami Udział w zajęciach Praca po zajęciach
Wykład (sem. 5) Godziny kontaktowe: 30.00 godz./sem.
Uzupełnienie/studiowanie notatek: 7.00 godz./sem.
Studiowanie zalecanej literatury: 7.00 godz./sem.
Ćwiczenia/Lektorat (sem. 5) Przygotowanie do ćwiczeń: 5.00 godz./sem.
Przygotowanie do kolokwium: 5.00 godz./sem.
Godziny kontaktowe: 15.00 godz./sem.
Dokończenia/studiowanie zadań: 5.00 godz./sem.
Laboratorium (sem. 5) Przygotowanie do laboratorium: 2.00 godz./sem.
Godziny kontaktowe: 15.00 godz./sem.
Dokończenia/wykonanie sprawozdania: 2.00 godz./sem.
Projekt/Seminarium (sem. 5) Przygotowanie do zajęć projektowych/seminaryjnych: 2.00 godz./sem.
Godziny kontaktowe: 15.00 godz./sem..
Wykonanie projektu/dokumentacji/raportu: 15.00 godz./sem.
Przygotowanie do prezentacji: 2.00 godz./sem.
Konsultacje (sem. 5) Przygotowanie do konsultacji: 1.00 godz./sem.
Udział w konsultacjach: 2.00 godz./sem.
Egzamin (sem. 5) Przygotowanie do egzaminu: 12.00 godz./sem.
Egzamin pisemny: 3.00 godz./sem.

Sposób wystawiania ocen składowych zajęć i oceny końcowej

Forma zajęć Sposób wystawiania oceny podsumowującej
Wykład Obecność na wykładach jest obowiązkowa i może być sprawdzana.
Ćwiczenia/Lektorat Obecność na ćwiczeniach jest obowiązkowa. Nieusprawiedliwiona nieobecność będzie stanowić podstawę obniżenia końcowej oceny z ćwiczeń. Zajęcia ćwiczeniowe przeznaczone są na realizację MEK03 i MEK05 oraz sprawdzenie stopnia jego osiągnięcia. Do ćwiczeń student jest zobowiązany przygotować się z materiału według wskazań prowadzącego. Podczas zajęć ćwiczeniowych studenci są proszeni o rozwiązywanie problemów przy tablicy - przygotowanie i sposób rozwiązywania zagadnień podlega ocenie. We wskazanym przez prowadzącego zajęcia terminie przeprowadzone zostanie kolokwium, w trakcie których należy rozwiązać zadania, obejmujące zagadnienia ćwiczone na wcześniejszych zajęciach. Kryteria oceny kolokwium oraz kryteria oceny osiągniecia efektu MEK03 prowadzący zajęcia ćwiczeniowe omawia na pierwszych zajęciach. Zaliczenie ćwiczeń wymaga osiągnięcia minimum zakładanych efektów MEK03 i oceniane jest na podstawie średniej ważonej z ocen uzyskanych w trakcie zajęć ćwiczeniowych lub poprzez ocenę sumarycznej ilości punktów uzyskanych w trakcie zajęć ćwiczeniowych.
Laboratorium Obecność na laboratoriach jest obowiązkowa. W przypadku nieobecności obowiązuje odrobienie zaległego ćwiczenia laboratoryjnego z inną grupą. Wykonanie ćwiczenia jest poprzedzane kontrolą stopnia opanowania wiadomości teoretycznych, przypadających na dane ćwiczenie. Do ćwiczeń laboratoryjnych student jest zobowiązany przygotować się z materiału, którego zakres odpowiada treści kształcenia zdefiniowanych przez prowadzącego ćwiczenia laboratoryjne na poprzedzających zajęciach. Przygotowanie do ćwiczeń może być sprawdzone przed ćwiczeniem w formie ustnego odpytywania sprawdzającego realizację efektów kształcenia MEK04, MEK01 i MEK05. Rażąca niewiedza może skutkować niedopuszczeniem do realizacji ćwiczenia. Z każdego ćwiczenia student zobowiązany jest sporządzić sprawozdanie którego zakres określa prowadzący po wykonaniu ćwiczenia. Sprawozdanie zostanie przyjęte, jeżeli będzie poprawne pod względem formalnym, a jego zawartość merytoryczna zostanie przedstawiona w zadowalający sposób. Sprawozdanie jest oceniane pod kątem oceny realizacji modułowego efektu kształcenia MEK04. Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych nastąpi po realizacji wszystkich ćwiczeń i oddaniu wszystkich sprawozdań. Ocena końcowa z zaliczenia zajęć laboratoryjnych jest średnią z wszystkich ocen uzyskanych w trakcie semestru.
Projekt/Seminarium Zaliczenie zajęć projektowych uzyskuje się na podstawie zawartości projektu oraz jego prezentacji. Zawartości projektu oceniana jest pod kątem realizacje efektów kształcenia MEK02 i MEK04, a jego prezentacja również pod katem realizacji efektu kształcenia MEK05. Brak szczegółowej znajomości prezentowanego projektu uniemożliwia jego skuteczne zaliczenie. Projekt zostanie zaliczony przy braku lub błędnym wykonaniu nie więcej niż 3 mniej istotnych elementów, lub 1 istotnego elementu z zakresu efektów kształcenia MEK02, MEK04 i MEK05. Ocena końcowa jest średnią ocen za jakość projektu, zawartość projektu oraz jego prezentację. Jeśli realizowane jest kilka projektów konieczne jest uzyskanie oceny pozytywnej z każdego projektu, a ocena końcowa jest średnią z ocen wszystkich projektów.
Ocena końcowa Egzamin składa z części teoretycznej a w koniecznych przypadkach również ustnej. W trakcie części teoretycznej student pisemnie odpowiada na cztery pytania, po trzy z zakresu modułowych efektów kształcenia MEK01 oraz jedno z MEK06. Odpowiedź na każde pytanie oceniane jest w skali od 0 do 5 punktów. Aby zaliczyć tę część egzaminu należy uzyskać minimum 8 punktów, a 18 i więcej punktów oznacza ocenę najwyższą. Pomiędzy 12 i 17 punktów stosowana jest skala liniowa. Zaliczenie części teoretycznej upoważnia do przystąpienia do części ustnej w trakcie której sprawdzane jest zrozumienie treści kształcenia modułu. Jest ona realizowana w przypadku gdy osiągnięcie przez studenta efektów kształcenia MEK01 do MEK06 jest wątpliwe lub gdy student kwestionuje uzyskaną ocenę. Ocena końcowa jest średnią ważoną wszystkich ocen z wagami odpowiednio: 40% część teoretyczna egzaminu, 30% ćwiczenia, 20% projekty i 10% laboratorium. Zaliczenie egzaminu w terminie poprawkowym obniża ocenę końcową o co najmniej pół stopnia.

Przykładowe zadania

Wymagane podczas egzaminu/zaliczenia
(-)

Realizowane podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/projektowych
(-)

Inne
(-)

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

Dostępne materiały : W trakcie rachunkowej części egzaminu student ma prawo do posiadania własnoręcznie przygotowanych materiałów pomocniczych formatu A4 oraz wykresów i tablic pary wodnej i czynników chłodniczych.

Treści zajęć powiazane są z prowadzonymi badaniami naukowymi: tak

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