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	.	2014
6		Rozporządzenia i polskie normy dotyczące kotłowni i instalacji hydraulicznych	.	2014
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 PRK
01	Posiada podstawową wiedzę na temat metodologii stosowanej w analizie usłonecznienia.	wykład, projekt indywidualny	prezentacja projektu, egzamin cz. pisemna, egzamin cz. ustna	K_W03+ K_W09++ K_W11++	P7S_WG
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_W03+ K_W09++ K_W10+ K_W11++	P7S_WG
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_W03+ K_W09++ K_W10+ K_W11++	P7S_WG
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_W09++ K_W10+ K_W11++	P7S_WG
05	Posiada umiejętności niezbędne do projektowania prostych systemów energetycznych opartych na kolektorach fotowoltaicznych.	wykład, projekt indywidualny	prezentacja projektu, egzamin cz. ustna	K_U01+ K_U03+ K_U14++	P7S_UW
06	Potrafi dokonać analizy usłonecznienia budowli i urządzeń energetycznych dla nieskomplikowanych przypadków geometrycznych.	wykład, projekt indywidualny	prezentacja projektu, egzamin cz. ustna	K_U01+ K_U03+ K_U14++	P7S_UW
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_U01+ K_U03+ K_U14++ K_U15+	P7S_UW 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	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.	W07-W10	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.	W11-W12	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.	C01-C04	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.	P01-P04	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.	P05-P08	MEK02 MEK03 MEK07

Nakład pracy studenta

Forma zajęć	Praca przed zajęciami	Udział w zajęciach	Praca po zajęciach
Wykład (sem. 3)		Godziny kontaktowe: 12.00 godz./sem.	Uzupełnienie/studiowanie notatek: 5.00 godz./sem. Studiowanie zalecanej literatury: 8.00 godz./sem.
Ćwiczenia/Lektorat (sem. 3)		Godziny kontaktowe: 4.00 godz./sem.	Dokończenia/studiowanie zadań: 4.00 godz./sem.
Projekt/Seminarium (sem. 3)	Przygotowanie do zajęć projektowych/seminaryjnych: 5.00 godz./sem.	Godziny kontaktowe: 8.00 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.
Ćwiczenia/Lektorat	Do ćwiczeń student jest zobowiązany przygotować się z materiału, którego zakres określa TK przyporządkowana do ćwiczenia. Zaliczenie z zajęć projektowych uzyskuje się po przedstawieniu ukończonych zadań rozpoczętego w trakcie zajęć.
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, 10% ćwiczenia i 40% 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	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