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 3 semestru specjalności SE&HP.

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

Wykaz literatury, wymaganej do zaliczenia zajęć

Literatura wykorzystywana podczas zajęć wykładowych

1	D.B.A. Macmichael	Heat Pumps	Elsevier Science.	2013
2	Ioan Sarbu, Calin Sebarchievici	Ground-Source Heat Pumps: Fundamentals, Experiments and Applications	Academic Press.	2015
3	Ibrahim Dincer, Murat Ozturk	Geothermal Energy Systems	Elsevier Science.	2021
4	Harsh K. Gupta, Sukanta Roy	Geothermal Energy: An Alternative Resource for the 21st Century	Elsevier Science.	2006
5	Keith E. Herold, Reinhard Radermacher, Sanford A. Klein	Absorption Chillers and Heat Pumps	CRC Press.	2016

Literatura wykorzystywana podczas zajęć ćwiczeniowych/laboratoryjnych/innych

1	F. A. Holland, F. A. Watson, S. Devotta	Thermodynamic Design Data for Heat Pump Systems: A Comprehensive Data Base and Design Manual	Elsevier Science.	2013
2	Hans Ludwig Von Cube, Fritz Steimle	Heat Pump Technology	Elsevier Science.	2013
3	F. Porges	Handbook of Heating, Ventilating and Air Conditioning	Elsevier Science.	2013

Literatura do samodzielnego studiowania

1	G H Hundy	Refrigeration, Air Conditioning and Heat Pumps	Elsevier Science.	2016
2	Donal B. Lloyd	Geo Power: Stay Warm, Keep Cool and Save Money with Geothermal Heating & Cooling	PixyJack Press.	2016

Wymagania wstępne w kategorii wiedzy/umiejętności/kompetencji społecznych

Wymagania formalne: Rejestracja na trzeci semestr studiów

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

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 oraz usystematyzowaną wiedzę w zakresie systemów pozyskiwania energii geotermalnej.	wykład	egzamin cz. pisemna	K_W01+ K_W03++ K_W04+ K_W05+++ K_W09++ K_U01+	P7S_UK P7S_WG P7S_WK
02	Zna kryteria określania parametrów projektowych do obliczeń instalacji pomp ciepła i potrafi wykonywać obliczenia pomp ciepła i ich instalacji oraz podstawowe obliczenia instalacji geotermalnych.	wykład, ćwiczenia, projekty	egzamin cz. pisemna, egzamin cz. praktyczna, kolokwium, obrona projektu	K_W05+++ K_W09+ K_U01+ K_U02+ K_U05++ K_U06+ K_U09++	P7S_UK P7S_UU P7S_UW P7S_WG
03	Potrafi dokonać pomiaru podstawowych wielkości stosowanych w instalacjach pomp ciepła	laboratorium	obserwacja wykonawstwa, sprawozdanie	K_U01+ K_U03+ K_U04+ K_U08++ K_U09+	P7S_UK P7S_UO P7S_UU P7S_UW
04	Ma świadomość obszerności zagadnień dotyczących instalacji pomp ciepła, rozwoju technologii oraz wynikającej z nich konieczności samokształcenia	wykład, ćwiczenia, laboratorium	obserwacja wykonawstwa	K_W04+ K_U01+ K_U05++ K_U09++	P7S_UK P7S_UU P7S_UW P7S_WG P7S_WK

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	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-W03	MEK01 MEK04
3	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.	W04-W07	MEK01 MEK02
3	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.	W08-W13	MEK01 MEK02
3	TK04	Górne źródła energii dla pomp ciepła: charakterystyki odbiorników ciepła, mikrosystemy CWU-CO, systemy grzewcze, instalacje budynkowe, komunalne, przemysłowe i inne.	W13-W14	MEK01 MEK02
3	TK05	Charakterystyki pomp ciepła. Sterowanie i regulacja pomp ciepła. Systemy alternatywne, równoległe. Punkty biwalentne. Układy kaskadowe.	W15-W17	MEK01 MEK02
3	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.	W18-W20	MEK01 MEK02 MEK04
3	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.	W21-W23	MEK01
3	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.	W24-W27	MEK01 MEK02
3	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.	W28-W31	MEK01 MEK02
3	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.	W32-W36	MEK01
3	TK11	Sposoby pozyskiwania energii geotermalnej, organizacja odbioru ciepła, instalacje jedno i wielotworowe, charakterystyka nośnika ciepła, wymagania materiałowe, wymienniki geotermalne, elektrownie i ciepłownie geotermalne.	W37-W39
3	TK12	Ciepłownie geotermalne - podstawowe schematy technologiczne, wpływ parametrów zasobu geotermalnego i górnego źródła, zastosowanie absorpcyjnych i sprężarkowych pomp ciepła, przykłady realizacji.	W40-W42	MEK01 MEK04
3	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.	W43-W45	MEK01
3	TK14	Obliczenia lewo i prawobieżnych obiegów parowych. Obliczenia energetyczne i hydrauliczne instalacji z pompami ciepła.	C1-C15	MEK02 MEK04
3	TK15	1. Przegląd instalacji wieloźródłowego systemu elektroenergetycznego w Laboratorium Energii Słonecznej i Energii Cieplnej Otoczenia. 2. Zależność współczynnika efektywności oraz sprawności pracy pompy ciepła od parametrów dolnego i górnego źródła ciepła. 3. Analiza eksperymentalna obiegu sprężarkowej pompy ciepła. 4. COP i emisje sprężarkowej pompy ciepła w skali jednego miesiąca w sezonie grzewczym. 5. Pomiar właściwości cieplnych gruntu. 6. Efektywność modułu termoelektrycznej pompy ciepła.	L1-L15	MEK03 MEK04
3	TK16	Projekt wielożródłowej i wieloodbiornikowej instalacji z pompą ciepła	P1-P15	MEK02 MEK04

Nakład pracy studenta

Forma zajęć	Praca przed zajęciami	Udział w zajęciach	Praca po zajęciach
Wykład (sem. 3)		Godziny kontaktowe: 45.00 godz./sem.	Uzupełnienie/studiowanie notatek: 7.00 godz./sem. Studiowanie zalecanej literatury: 7.00 godz./sem.
Ćwiczenia/Lektorat (sem. 3)	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. 3)	Przygotowanie do laboratorium: 2.00 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 15.00 godz./sem.	Dokończenia/wykonanie sprawozdania: 6.00 godz./sem.
Projekt/Seminarium (sem. 3)	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. 3)	Przygotowanie do konsultacji: 1.00 godz./sem.	Udział w konsultacjach: 1.00 godz./sem.
Egzamin (sem. 3)	Przygotowanie do egzaminu: 12.00 godz./sem.	Egzamin pisemny: 3.00 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 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 MEK02 i MEK04 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 MEK02 prowadzący zajęcia ćwiczeniowe omawia na pierwszych zajęciach. Zaliczenie ćwiczeń wymaga osiągnięcia minimum zakładanych efektów MEK02 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 kilkuminutowego sprawdzianu (od 1 do 10 pytań opisowych lub testowych) lub ustnego odpytywania sprawdzających realizacje efektów kształcenia MEK03, MEK01 i MEK04. Zaliczenie sprawdzianu wymaga uzyskania minimum 40% punktów. Ocenę maksymalną uzyskać można od minimum 85% punktów, a pomiędzy 55% i 85% punktów stosowana jest skala liniowa. Rażąca niewiedza może skutkować niedopuszczeniem do ćwiczenia. Każdy sprawdzian musi być zaliczony, a każde laboratorium odrobione. Z każdego ćwiczenia student zobowiązany jest sporządzić sprawozdanie służące do oceny realizacji modułowego efektu kształcenia MEK03, 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 i możne skorygować punktację ze sprawdzianu. Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych nastąpi po zaliczeniu wszystkich sprawdzianów 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. 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, MEK01 i MEK04. 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 testowej, rachunkowej a w koniecznych przypadkach również ustnej. W trakcie części testowej ocena osiągnięcia efektu kształcenia MEK01 jest dokonywana na podstawie wyników testu jednokrotnego wyboru w którym występuje 100 stwierdzeń/pytań z których każde oceniane jest na 0 lub 1 punkt. Aby zaliczyć test należy uzyskać minimum 35 % ponad średnią statystyczną (test jest symetryczny więc 50 punktów jest możliwe do uzyskania przy całkowicie przypadkowym wypełnianiu testu) co oznacza 68 punktów a 90 i więcej punktów oznacza ocenę najwyższą. Pomiędzy 75 i 90 punktami stosowana jest skala liniowa. W trakcie części rachunkowej ocenia się osiągnięcie efektu kształcenia MEK01. Studenci rozwiązują jedno problemowe zadanie oceniane w skali od 0 do 20 punktów. Aby zaliczyć część rachunkową egzaminu należy uzyskać minimum 8 punktów, aby uzyskać ocenę maksymalną minimum 17 punktów, a pomiędzy 10 i 17 punktami stosowana jest skala liniowa. Zaliczenie części testowej i rachunkowej upoważnia do przystąpienia do części ustnej która jest obowiązkowa w przypadku gdy osiągnięcie przez studenta efektów kształcenia MEK01 - MEK02 jest wątpliwe lub gdy student kwestionuje uzyskaną ocenę. Ocena końcowa jest średnią ważoną wszystkich ocen z wagami odpowiednio: 20% część testowa egzaminu, 20% część rachunkowa egzaminu, 20% projekt, 20% ćwiczenia i 20% 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 : nie

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
4	M. Szewczyk	Analiza niepewności pomiarowej	2018
5	M. Szewczyk	Wyznaczanie wilgotności powietrza	2018
6	R. Gałek; P. Gil; M. Szewczyk; F. Wolańczyk	Efficiency of micro combined heat and power unit in real conditions	2018
7	R. Gałek; P. Gil; P. Strzelczyk; M. Szewczyk	Measurement of solar radiation properties and thermal energy of the atmosphere in Rzeszow	2018