U ovom
broju:
Parametarska analiza i
termodinamičke granice
sistema za kogeneraciju
i trigeneraciju u kojima
se uz geotermalnu
energiju koristi i
sunčeva energija
Ugodnost koju pružaju
vazdušni sistemi i
sistemi sa rashladnim
zračećim panelima
Ušteda energije
i vode kondenzatom
iz klimatizacione komore
u toplim i vlažnim
predelima
Naučno-stručni časopis za
klimatizaciju, grejanje i hlađenje
Broj 3. Septembar 2012. Godina 41
Fotografija
na I strani korica:
Instalacija za pripremu
hladne vode sa
twin-turbo bezuljnim
rashladnim kompresorima.
Objekat – Telekomunikacioni
centar u Beogradu,
koji je izvelo beogradsko
preduzeće FilterFRIGO
Broj 3. Septembar 2012. Godina 41
No 3. September 2012. Vol. 41
9
UVODNIK
11
90 dana kgh
27
(90 days of HVAC&R)
OZONSKE STRANE
33
Parametarska analiza i termodinamičke
granice sistema za kogeneraciju i
trigeneraciju u kojima se uz geotermalnu
energiju koristi i sunčeva energija
NOVOSTI IZ FIRMI
SUIZDAVAČA “KGH“
(News from the Companies
– Co‑publishers of “KGH“)
101
Trox, Beograd
101
Daikin, Beograd
103
Grundfos, Beograd
MARIJA TODOROVIĆ, DUŠAN LIČINA
104
Oventrop, Beograd
Ugodnost koju pružaju vazdušni sistemi i
sistemi sa rashladnim zračećim panelima
108
Dravidis, Beograd
(The Comfort Provided By All Air Systems And Radiant
Panel Cooling Systems)
110
Danfos, Beograd
BRANISLAV BANJAC
112
Herz, Beograd
Ušteda energije i vode kondenzatom
iz klimatizacione komore u toplim
i vlažnim predelima
DUŠAN LIČINA, CHANDRA SEKHAR
117
MARKO MILETIĆ, DRAGAN CVETKOVIĆ, JASMINA SKERLIĆ,
DANIJELA NIKOLIĆ, MILORAD BOJIĆ
Biogas kao perspektivna alternativa
u sistemima za snabdevanje
prirodnim gasom
(Biogas as Promising Alternative in Natural Gas
Distribution Systems)
V. VASIĆ, G. D. ZUPANČIČ, F. KOKALJ
Energija vode – od vodenice potočare
do hidrocentrale
(Energy of Water – From Water Mill to Power Plant)
NENAD MILORADOVIĆ
STANDARDI U GREJANJU,
HLAĐENJU I KLIMATIZACIJI
(Standards in HVAC&R)
117
Optimizacija toplotne izolacije
radi uštede energije
(Optimization Of Thermal Insulation For Energy Savings)
85
99
Menerga, Beograd
(Energy And Water Conservation From Air Handling Unit
Condensate In Hot And Humid Climates)
75
GLEN DIMPLEX
99
(Features)
(Parametric Analysis and Thermodynamic Limits of Solar
Assisted Geothermal Co- and Tri-generation Systems)
67
Korišćenje novog potencijala
za uštedu energije
(Use of New Potential for Energy Savings)
(Ozone Pages)
TEMATSKI ČLANCI
57
93
(Editorial)
33
45
sadržaj
contents
REHVA-in plan rada radne grupe
Energetsko renoviranje
(REHVA Task Force – Energy Refurbishments)
125
131
131
„KGH“ ZA STUDENTE
(„KGH“ for Students)
KGH – nekada
(HVAC&R in Earlier Times)
Prirodno hlađenje
(Natural Cooling)
135
NOVI PROIZVODI
152
INDEKS OGLAŠIVAČA
(New Products)
(Advertisers Index)
„КГХ“ – водећи часопис
националног значаја
Реч
главног и
одговорног
Реч
уредника
главног и
одговорног
уредника
Часоис „КГХ“ основан је ре више о 40 оина са циљем а информише и осиче омаћу сручну
и научну јавнос на исраживања, исиивања, роизвоњу и највиши сеен ројековања
енереских осројења и сисема који се корисе за снабевање енеријом рађевинских објекаа,
зараво оних који обезбеђују рејање, хлађење, климаизацију и венилацију као и олу воу у
објекима. Било је о време каа је ово оље ехнике оживело изузену ексанзију која и анас
раје јер су се у међувремену у свеу сално ојављивали нови услови и захеви, али и нове
алаке у ројековању, исиивању и исраживању, као и нове ехнолоије у роизвоњи, који су
оварали нове моућноси и оносили велике изазове. Наравно и зв. енереска криза са оребом
очувања живоних услова наменула је рању енерески ефикасних зраа али и сисема и
аараа који се корисе у њима, уз оријенацију на обновљиве изворе енерије, смањење емисија
уљен-иоксиа и на сва осала унаређења која се оносе на зрае и сисеме у њима.
Часоис „КГХ“ је увек имао зааак не само а раи ша се у међунароној сручној и научној
јавноси осиже и а о оме обавешава своје чиаоце, већ а омаћој ракси намеће нове
зааке и суерише нова решења. И зао, без обзира на ефиниције раи сврсавања часоиса
у разне каеорије, ласило „КГХ“ је увек било воећи омаћи часоис у свом омену ехнике.
А и ефиниција рема равилнику наше Минисарсва науке је баш аква: „воећи часоис
национално значаја, научни часоис омаће изавача, који је најуицајнији у својој научној
исцилини“. И о је заиса ако, а је у најновојој каеоризацији исрављена решка рехоно
разврсавања часоиса који се изају у нашој земљи.
У равилницима о каеоризацији часоиса у свеу а и ко нас, рвенсвено су мероавни циаи
који се евиенирају у ризнаим изањима у свеу, који рае улавном међунароне часоисе
међу којима оминирају они шамани на енлеском језику. Часоис „КГХ“ се шама на срском
језику са асракима раова на енлеском, са чланцима ауора
не само из омаће среине, већ из цело свеа.
Каа је реч о циаима, који сиурно нису јеино мерило значаја оређено чланка оносно часоиса
у коме је објављен, реба овући а би руи криеријуми имали мноо више неосаака. Каа је
у иању часоис „КГХ“, веома чесо се уицај неко раа не јавља као навеена референца у неком
руом објављеном рау, али се значајно оразио на неко омаће осварење, било а се раи о новом
роизвоу наше инусрије или извееном осројењу, јер су реоруке или резулаи исиивања
неко ермоехничко сисема ракично римењени, на ример у рорачунима или консрукцији,
баш како је о овај часоис објавио – било а оиче о омаће или срано ауора. Ти „циаи“
се не моу наћи у часоисима јер се налазе ре свеа у извођачким ројекима и маа се не вие, они
су у римењеним сисемима, ројекима о којим се извое, у разним елабораима које осеују и
корисе инусрија, ројеканске куће, минисарсва,
аенције и р. А о је рави циљ и овра значаја објављено раа.
И зао је комисија која је реложила каеоризацију часоиса „КГХ“ овај уицај реознала и
часоис сврсала амо е му је месо – у облас енереике,
руарсва и енереске ефикасноси.
Др Бранислав Тооровић
BI­BLID 0350–1426 (206) 41:3 p. 57–63
Ušteda
energije i vode kondenzatom
iz klimatizacione komore
u toplim i vlažnim predelima
DUŠAN LIČINA i CHANDRA SEKHAR, Department of Building,
School of Design and Environment, National University of
Singapore, 4 Architecture Drive, Singapore 117566, Singapore.
e‑mail: [email protected]
Energy and water
conservation from air
handling unit condensate
in hot and humid climates
Ovaj rad istražuje potencijal za uštedu energije
i vode u toplim i vlažnim klimatskim predelima,
pri čemu se koristi kondenzat sakupljen iz velikih
klimatizacionih komora (KK) snabdevenih 100%
spoljnim vazduhom za prethlađivanje spoljnog
vazduha u drugoj KK i naknadno za nadomeštanje
potrebe za vodom rashladne kule. U takvim
klimatskim uslovima, latentna toplota je dovoljno
velika tokom godine da proizvede značajnu količinu
kondenzata, koji se uobičajeno odvodi iz KK i
odbacuje.
This study investigates the potential for
energy and water sustainability in hot and
humid climates by utilizing the condensate
captured from large dedicated air handling
units (AHUs) for pre‑cooling outdoor
air in another AHU and subsequently
offsetting cooling tower water needs.
In such climates, latent load is large
enough throughout the year to produce a
substantial amount of condensate, which is
typically drained away from all the AHUs.
U ovoj studiji, kondenzat je sakupljen iz nekoliko
KK i usmeren ka prethladnjaku druge KK,
nazvanom komora sa prethlađivanjem (KSP) koja
prethlađuje topao i vlažan spoljni vazduh. Uporedno,
rashladne kule zahtevaju znatne količine vode za
nadomeštanje karakterističnih gubitaka. Kondenzat,
uključujući i onaj prikupljen iz KSP, nakon
prethlađivanja u KSP usmereva se ka rashladnoj
kuli, što značajno smanjuje potrošnju vode i
poboljšava njene hemijske karakteristike.
Ustanovljeno je da je proizvodnja kondenzata
dovoljno velika da načini prethlađivanje isplativim
sa energetkom uštedom od približno 10% i
mogućnošću za nadomeštanje vodenih potreba
rashladne kule od preko 50%
Ključne reči: ušteda energije i vode; topli i vlažni predeli;
eksploatacija kondenzata; klimatizaciona
komora; rashladna kula
In this study, condensate is collected
from several AHUs and directed through
another coil that pre‑cools the warm and
humid outdoor air which is supplying
another AHU, called the condensate
assisted pre‑cooling (CAP) AHU. During
the same time, the cooling towers require
considerable amounts of make‑up water to
replace water losses occurring on a regular
basis. The condensate, including that from
the main cooling coil of the CAP AHU, is
first supplied to the pre‑cooling coil of the
CAP AHU and is then routed through the
cooling tower, which significantly reduces
potable water usage and improves cooling
tower water chemistry.
It is found that condensate production
is large enough to make pre‑cooling
cost‑beneficial with energy savings of
approximately 10% and the ability to offset
cooling tower water demand in excess of
50%
Key words: e
nergy and water
conservation; hot and
humid climate; condensate
recovery; air handling unit;
cooling tower
57
3 • 2012
kgh
BI­BLID 0350–1426 (206) 41:3 p. 93–94
KORIŠĆENJE
NOVOG POTENCIJALA ZA UŠTEDU ENERGIJE
GLEN DIMPLEX, Kulmbah, SR Nemačka
Termalno kupatilo u lečilištu Bad Lobenštajn (SR
Nemačka) radi od 2002. godine. Posle osam godina
počelo je korišćenje novih potencijala za uštedu energije
– zahvaljujući tehničkom razvoju i napretku, posebno u
toplotnim pumpama i u povraćaju toplote. Kao toplotni
izvor koristi se toplota vode od povratnog ispiranja filtara
i toplota izlaznog vazduha iz ventilacionog postrojenja.
Vraćena toplota pokreće dve toplotne pumpe voda–
voda, koje uz višu efikasnost obezbeđuju zagrevanje
do potrebne temperature u banjskim bazenima. Na taj
način štedi se oko 170.000 m3 prirodnog gasa godišnje,
dok je emisija CO2 istovremeno smanjena za 150.000
kg. Od 2011. godine teku pripreme za povraćaj toplote iz
izlaznih gasova grejanja na gasovito gorivo
Ključne reči: otpadna toplota; toplotna pumpa; grejanje bazena;
izlazni gasovi; povišenje energetske efikasnosti
U ponorima i zonama poremećaja Tiringerskog pobrđa bogatog škriljcima, cirkuliše u podzemlju Bad Lobenštajna termalna voda, koja se izvlači kroz bušotinu duboku oko 1800
metara. Voda izlazi sa temperaturom od oko 21 oC i posebno je pogodna za tretman mišićnog sistema i sistema
srčane cirkulacije. Međutim, za pogon termalnog kupatila ove prirodne temperature su suviše niske, zbog čega je
2002. godine, prilikom otvaranja novog kupatila, ugrađeno
gasno grejanje. Ono je služilo ne samo za grejanje objekata, već i za zagrevanje vode u terapeutskim kadama i bazenima. Voda za kupanje u termama „Ardesia“, nazvanim
tako po italijanskoj reči za škriljce, dostiže od 32 oC u velikom unutrašnjem bazenu, do 37 oC u toplim kadama i đakuzi kadama.
Energy‑contracting po meri
„Potrošnja gasa predstavljala je daleko najveći deo naših
troškova“, objasnila je direktorka termi „Ardesia“. „Da bi firma i dalje mogla ekonomično da posluje, prvo je trebalo
pozabaviti se sniženjem troškova za energiju, uz prihvatljivu investiciju.“ Za ovaj zadatak rukovodeći tim je potražio odgovarajućeg partnera, koji s jedne strane poseduje
USE OF NEW POTENTIAL
FOR ENERGY SAVINGS
Thermal bath in sanatorium Bad Lobenstein
(Germany) began its work in the year
2002. After eight years the use of new
potential for energy savings began –
thanks to technological development and
progress, especially with heat pumps
and heat recovery. The water from filters
back flushing and exhaust air from the
ventilation system are used as the heat
source. Recovered heat runs two heat
pumps water–water, providing the heating
up to required temperature in the pools.
In this way the savings in natural gas are
about 170.000 m3 per year, while CO2
emissions are reduced by 150,000 kg in the
same time. From the year 2011 there are
preparations for the heat recovery from the
exhaust gases from gas boiler.
Key words: w
aste heat; heat pump;
pools heating; exhaust
gases; increase in
energy efficiency
visok nivo tehničkog know‑how‑a za jedno inovativno i održivo rešenje, nudeći istovremeno sigurnost i pouzdanost u
budućnosti. Firma „E.ON Thüringer Energie“ razvila je konačno jedan koncept koji ne samo da je tehnički specijalno prilagođen potrebama termi, već je povezan sa jednim
ubedljivim poslovnim modelom: kupac‑korisnik iznajmljuje postrojenje i finansira troškove najma iz svojih značajnih
ušteda u potrošnji gasa.
„Mi smo u prošlosti već analizirali različite banje“ navodi Ingo Müller, energetski ekspert firme „E.ON Thueringer
Energie“. „Time smo stekli osnovna iskustva sa energetskim tokovima i znali smo da se upravo kod termalnih banja ne traže standardna, šablonska rešenja, već promišljeni
koncepti za razvoj individualnih potencijala za uštedu energije.“ Na taj način moguće je u termama „Ardesia“ iskoristiti
do sada nekorišćenu otpadnu toplotu iz različitih izvora i uz
pomoć dve toplotne pumpe učiniti je korisno upotrebljivom.
Povraćaj toplote iz dva toplotna izvora
Prvi toplotni izvor je voda od povratnog ispiranja filtarskog
postrojenja. Odatle dolazi 30 m3 do 70 m3 dnevno, koja se
93
3 • 2012
kgh
BI­BLID 0350–1426 (206) 41:3 p. 33–40
Parametarska
analiza i termodinamičke granice
sistema za kogeneraciju i trigeneraciju
u kojima se uz geotermalnu energiju
koristi i sunčeva energija
MARIJA TODOROVIĆ, Beograd, Koste Racina 6; Akademija
inženjerskih nauka Srbije, Beograd; prof. istraživanja – Centre
for Healthy Sustainable Buildings, Kyung Hee University, Korea;
stalni gostujući prof. Southeast University, Nanjing, China;
DUŠAN LIČINA, Department of Building, School of Design and
Environment, National University of Singapore, Singapore.
E-mail: [email protected]
U ovom radu je prikazana studija tehničke
izvodljivosti efikasnog i isplativog korišćenja
geotermalnih voda relativno niske temperature
za kogeneraciju i trigeneraciju električne energije
i toplote za grejanje i/ili hlađenje pomoću
apsorpcionog hlađenja. Usled globalnog zagrevanja,
sve više raste potreba za hlađenjem, naročito za
klimatizacijom zgrada. U srednjoj i jugoistočnoj
Evropi, kao i u mnogim drugim regionima sveta
koji su bogati niskotemperaturnim geotermalnim
vodama < 100 °C, sve je veće zanimanje državnih,
javnih i privatnih investitora za finansiranje izgradnje
energetskih postrojenja koja bi mogla da koriste
ove vode na efikasan i isplativ način. Pored toga,
trenutno nepovratno iscrpljivanje fosilnih goriva
i ugrožavanje životne sredine, povećava značaj
istraživanja i razvoja u cilju pronalaženja novih
tehnologija koje koriste niskoeksergetske izvore za
proizvodnju energije sa većom vrednošću eksergije.
Poznato je da Kalinin termodinamički ciklus može
da pretvori relativno niskotemperaturnu energiju,
pri relativno maloj temperaturnoj razlici u odnosu
na okruženje, u mehaničku energiju, a zatim u
električnu energiju, tako što kao radni fluid koristi
mešavinu koja se sastoji od najmanje dve različite
komponente (voda i amonijak). Odnos između ovih
komponenata varira u različitim delovima sistema,
PARAMETRIC ANALYSIS AND
THERMODYNAMIC LIMITS OF
SOLAR ASSISTED GEOTHERMAL
CO- AND TRI-GENERATION
SYSTEMS
This paper presents a study on the technical
feasibility of efficient/cost-effective use
of relatively low temperature geothermal
waters for co– and tri-generation of
electricity and heat for heating and/or
cooling by absorption refrigeration for
building integration. As a result of global
warming a need for cooling, particularly
air-conditioning of buildings is in extreme
growth. In Central and South‑eastern
Europe, as well as in many other regions in
the world rich in low temperature geothermal
waters <100 °C (<212 °F), there is a
growing interest of governmental, public and
private investors in funding the construction
of energy plants which could utilize these
waters in an efficient and cost effective
way. In addition, current irreversibility of
fossil energies/environmental exhaustion
increases the importance of R&D search
for new technologies of low-exergy sources
utilization for higher-exergetic energy
production. It is well known that Kalina
thermodynamic cycle can convert relatively
low temperature energy, at relatively
low temperature difference towards
environment, to mechanical power and
further to electricity using as a working fluid
mixture comprised of at least two different
components (water and ammonia). The
ratio between these components is varied
in different parts of the system to increase
thermodynamic reversibility and therefore
increase overall thermodynamic efficiency.
The Kalina cycle thermodynamic efficiency
can be much closer to the Carnot cycle
33
3 • 2012
kgh
kako bi se povećala termodinamička povrativost i,
stoga, povećala ukupna termodinamička efikasnost.
Termodinamička efikasnost Kalininog ciklusa može
biti znatno bliža efikasnosti Karnoovog ciklusa nego
Rankinovog ciklusa (pri istoj temperaturi toplotnog
izvora i toplotnog ponora). Međutim, njegova vrednost
pri temperaturi toplotnog izvora ispod i oko 100 °C
isuviše je niska za većinu snabdevača komercijalnih
postrojenja/opreme, i oni je obično ne uzimaju u obzir
kao finansijski isplativu opciju. Minimalna granica
temperature usled finansijskih ograničenja je obično
110–120 °C. To je bio razlog za istraživanje tehničkih
mogućnosti za proširenje upotrebe niskotemperaturne
geotermalne vode u Kalininom ciklusu za
kogeneraciju i trigeneraciju na osnovu kombinovane
upotrebe – hibridizacije geotermalne vode i sunčeve
ili drugog obnovljivog izvora energije. Izvršena je
parametarska analiza i određivanje relevantnih
termodinamičkih granica odgovarajućih sistema,
obuhvatajući merodavne parametre koji uključuju
izvor hlađenja i lokalne klimatske uslove, kao i druga
energetska opterećenja pored potreba za KGH
Ključne reči: geotermalna energija; kogeneracija; Kalinin
ciklus; hibridizacija; eksergetska efikasnost
Uvod
Trenutna nepovratnost iscrpljivanja izvora fosilnih goriva i
uticaj njihovog korišćenja na globalno zagrevanje povećava značaj traganja za novim tehnologijama koje za cilj imaju
povećanje vrednosti eksergije raspoloživih niskoeksergetskih obnovljivih izvora energije (OIE). Naime, eksergija je
mera kvaliteta energije i sa stanovišta termodinamike, ne
postoji "energetska" kriza, već eksergetska kriza. Zbog
toga su izuzetno važni istraživanje i razvoj upotrebe niskoeksergetskih izvora za proizvodnju energije sa većom eksergijom, kao što je električna energija. Električna energija
je energija sa najvećom eksergijom, jer se može koristiti ili pretvarati u sve ostale oblike energije. Moderno društvo sve više zavisi od električne energije i ne postoji realna
mogućnost da se potrošnja električne energije u budućnosti smanji. Postepena robotizacija, kompjuterizacija društva, kao i prevoza (direktno u električnom kolu ili indirektno
kroz sintetička goriva: vodonik, metan i metanol) biće sve
više predmet pažnje sa porastom njihove upotrebe. Proizvodnja električne energije iz obnovljivih izvora predstavlja
jedini način da se obezbedi dugoročno stabilna proizvodnja
električne energije po stalnim cenama, da bismo se približili održivom društvu.
Niskotemperaturni geotermalni fluidi <100 °C su dostupni i
koriste se uglavnom za grejanje i za balneološke potrebe.
U isto vreme, kao posledica globalnog zagrevanja, u celom svetu ekstremno brzo raste potreba za hlađenjem, posebno za klimatizacijom zgrada, i odgovarajuća potreba za
električnom energijom. Na primer, nedavno je našu pažnju
privukao vrlo zanimljiv projekat u vezi sa geotermalnom vodom u banji Bardonovo u Slovačkoj. Aqua Tethys je banja
koja treba da se sagradi na vrhu ostatka Tetijskog (Tetijinog) mora. Do 22 miliona stare vode praistorijskog mora
sada se može doći preko tri nedavno napravljene bušotine.
kgh 3 • 2012
34
efficiency than the Rankine cycle (with
the reference to the same temperatures
of heat source and heat sink). However,
its value at the heat source temperatures
below and about 100 °C is too low for the
most of the commercial plant/equipment
suppliers and they normally do not
consider it financially viable option.
The minimum temperature limit due to
financial restrictions is usually set at
110–120 °C (230–248 °F). That was the
reason to explore technical possibilities
to expand the low-temperature Kalina
cycle’s geo-water utilization for co- and
tri-generation based on the co-utilization
– hybridization of geothermal with solar
or other renewable energy sources
(RES). Parametric analysis and the
determination of relevant thermodynamic
limits of corresponding systems have
been conducted, encompassing relevant
parameters including the cooling source
and local – site climate conditions,
beside the HVAC and other energy loads
demands
Key words: g
eothermal energy;
cogeneration; Kalina
cycle; hybridization;
exergetic efficiency
Voda temperature 82 °C (100 litara u sekundi) stiže na površinu preko 2 bušotine za ekstrakciju sa dubine od 1800
m, a treća bušotina vraća filtriranu vodu. Geotermalni kapacitet vode proizvodi dovoljno toplotne energije za sve vodne
objekte, za celokupno naselje banje i za druge potrebe.
Međutim, pored grejanja u različite svrhe, koje se može zadovoljiti raspoloživim snabdevanjem geotermalne energije,
banja Aqua Tethys ima veliku potrebu za električnom energijom za hlađenje, klimatizaciju, osvetljenje i rad mnogih
drugih tehničkih sistema. Da bi se zadovoljile obe potrebe
– grejanje i klimatizacija, raspoloživa toplotna energija dovoljno visoke temperature iz geotermalnih izvora može se
pomoću postrojenja za kombinovanu porizvodnju toplotne i
električne energije ili postrojenja za kogeneraciju pretvoriti
u električnu energiju i toplotu. Toplota se može tokom zime
koristiti za grejanje, a tokom leta za hlađenje preko apsorpcionog rashladnog sistema, što u tom slučaju predstavlja
takozvanu trigeneraciju.
Sledeći primer, u Srbiji više od 60 hidrogeotermalnih sistema, sa temperaturom ispod i oko 100 °C, predstavlja veliki
potencijal (najviši nivo temperature u širom regionu). Procenjene rezerve energije ovih georesursa iznose oko 800
MWt. U ovom trenutku, u Vranjskoj Banji, koja ima najviši
nivo temperature od oko 100 °C (rangiran na trećem mestu među najtoplijim u Evropi), može da se planira daljinsko
grejanje (uključujući sanitarnu vodu i bazene za plivanje) i
klimatizaciju primenom apsorpcionih rashladnih sistema u
nekim od podstanica daljinskog grejanja, i primenom rashladnih uređaja sa kompresijom pare koji se napajaju iz
mreže električne energije u drugim podstanicama (za vreme grejne sezone ovi uređaji bi se takođe mogli koristiti u
režimu rada toplotnih pumpi).
Slični primeri kao ovi u srednjoj i jugoistočnoj Evropi mogu
se naći u mnogim drugim regionima sveta bogatim nisko-
BI­BLID 0350–1426 (206) 41:3 p. 67–70
OPTIMIZACIJA
TOPLOTNE IZOLACIJE RADI UŠTEDE ENERGIJE
MARKO MILETIĆ, DRAGAN CVETKOVIĆ, JASMINA SKERLIĆ,
DANIJELA NIKOLIĆ, MILORAD BOJIĆ, Fakultet inženjerskih
nauka Univerziteta u Kragujevcu, Kragujevac
OPTIMIZATION OF THERMAL
INSULATION FOR ENERGY
SAVINGS
Zbog današnje ekološke situacije, ušteda energije
i smanjenje emisije CO2 postali su glavni pokretači
savremenog naučnog istraživanja. Za zgrade koje
zahtevaju i grejanje i hlađenje, jedno od rešenja je
da se optimizira njihova toplotna izolacija i da se time
poboljša energetska efikasnost i smanje potrebe za
energijom. U ovom radu, za stambenu kuću u Srbiji
ispitana je optimizacija toplotne izolacije primenom
softvera EnergyPlus i direktne Huk-Dživsove metode.
Ispitivana zgrada ima dva sprata i četiri toplotne
zone. Za grejanje kuće koristi se električna energija
a za hlađenje se koriste pojedinačni klima-uređaji za
postizanje toplotne ugodnosti u prostorijama. Takođe
je uzeta u obzir energija sadržana u toplotnoj izolaciji.
Simulacija je izvršena tokom čitavog veka trajanja
kuće. Rezultati pokazuju optimalnu debljinu toplotne
izolacije, koja kao rezultat daje minimalnu potrošnju
energije i maksimalno smanjenje emisije CO2
Due to the current environmental situation,
saving energy and reducing CO2 emission
have become the leading drive in modern
science research. For buildings that require
heating and cooling, one of the solutions
is to optimize their thermal insulation
and thus improve energy efficiency and
reduce energy needs. In this paper, for a
residential house in Serbia, an optimization
of thermal insulation is investigated by using
EnergyPlus software and Hooke-Jeeves
direct search method. The investigated
house is two-storey high with four thermal
zones. The house is heated by electrical
energy and cooled by the unitary air
conditioners to achieve the thermal comfort
in rooms. The embodied energy of thermal
insulation is also taken into account. The
simulation is done during the entire life
of the house. The results show optimal
thickness of thermal insulation that yield
the minimum energy consumption and
maximum reduction of CO emissions
Ključne reči: energetska efikasnost; toplotna izolacija;
Huk-Dživsova optimizacija, emisija CO2;
EnergyPlus
1. Uvod
Trenutna ekološka situacija podrazumeva sve više istraživanja u oblasti energetske efikasnosti i uštede energije
usled smanjenog potencijala goriva iz neobnovljivih (konvencionalnih) izvora energije i povećane emisije CO2 koja
stvara efekat staklene bašte. Zbog toga vlade pojedinih zemalja i Evropska unija finansiraju nove projekte za poboljšanje korišćenja energije, povećanje proizvodnje energije iz
obnovljivih izvora i smanjenje emisije gasova staklene bašte [1]. Jedan od takvih projekata finansira Ministarstvo za
nauku i tehnološki razvoj Republike Srbije, a usmeren je na
stvaranje kuće nulte – neto energetske potrošnje. Istraživanje o ugrađenoj energiji i emisiji ugljenika postalo je popularno i već postoji dosta radova koji se bave tom temom.
Key words: e
nergy efficiency; thermal
insulation; Hooke-Jeeves
optimization; CO2 emissions;
EnergyPlus
Jedna od glavnih kategorija istraživanja jeste debljina izolacije. Tokom mnogih istraživanja, vek trajanja kuće predstavlja važan faktor, budući da on menja sve ostale faktore.
Papadopoulos je uporedio izolacione materijala i prikazao
njihove karakteristike. [2]. Monahan i Powell su govorili o
ugrađenoj energiji i energetskoj analizi tokom veka trajanja
kuće i ona je obuhvatala sve materijale od kojih je kuća sagrađena, pri čemu je jedan deo rada posvećen istraživanju
izolacije [3]. I Wang, Huang i Heng su razmatrali toplotnu
izolaciju spoljašnjih zidova i izbor najadekvatnijih zidova [4].
Yu i Kang [5], Upton [6], Thormark [7] i Gustavson [8] takođe su se bavili materijalima, energijom ugrađenom u njih
i emisijom gasova staklene bašte tokom njihovog životnog
ciklusa. Milutiené je istraživao ugrađenu energiju u projektu
67
3 • 2012
kgh
BI­BLID 0350–1426 (206) 41:3 p. 85–89
ENERGIJA
VODE – OD VODENICE POTOČARE
DO HIDROCENTRALE
NENAD MILORADOVIĆ, dipl. inž. maš.,
JKP „Beogradske elektrane“, Savski nasip 11, 11070 Beograd,
[email protected]
ENERGY OF WATER – FROM
WATER MILL TO POWER
PLANT
Voda nije samo jedan od važnih uslova života,
već je i izvor energije. Njena mehanička energija
kroćena je od davnina, jer su u upotrebi bile vodenice
za mlevenje žita. Sa druge strane, vodopadi su
sadržavali mnogo više energije, te su vodopadi
na Nijagari opčinili mladog Nikolu Teslu, i tamo
je sagrađena prva hidrocentrala. Toplotni efekti
isparavanja vode i evaporativno hlađenje korišćeni
su za ostvarivanje komfora u antičkim sistemima
klimatizacije, onima koji nisu koristili električnu
energiju. Energija vode ogleda se i u geotermalnoj
energiji, energiji morskih talasa, plime i oseke, i
u toplotnoj energiji okeana. Voda, kao jedna od
najrasprostranjenijih materija u prirodi može biti osnov
za rešavanje energetskih problema čovečanstva
Water is not only one of the preconditions for
life, but also an important source of energy. Its
mechanical power has been harnessed since
the ancient times, when the water mills were
used for grain grinding.
On the other hand, waterfalls had much
more energy and that is why Niagara Falls
enchanted the young Nikola Tesla and why the
first hydroelectric power plant was constructed
there. The thermal effects of water evaporation
and evaporative cooling were used for
achieving and providing comfort in the ancient
air‑conditioning systems, those which did not
use the electric power. Water power is present
in geothermal power, sea wave power, tidal
power and in ocean thermal energy.
Water, as one of the most prevailing
substances in nature, may be the foundation
for solving energy problems of the mankind
Key words: w
ater; energy; water mill;
hydroelectric power plant
Ključne reči: voda; energija; vodenica; hidrocentrala
Uvod
Prva vodena kola
Voda nije samo jedan od neophodnih uslova života, već je i
izvor energije. Ona, kao jedna od najrasprostranjenijih ma‑
terija u prirodi, može biti osnov za rešavanje energetskih
problema čovečanstva.
Ne zna se tačno kada su nastale prve vodenice. Pretpo‑
stavlja se da su stari Grci izumeli vodeno kolo. Filo Vizan‑
tijski, poznat i kao Filo Mehanikus, bio je autor Mehanike
sintaksis, gde u poglavlju o pneumatici daje opis prvog vo‑
denog kola u istoriji. On je živeo u III veku pre nove ere
(280–220. pre n.e.), a poznat je i po najstarijoj listi sedam
svetskih čuda [9]. Kasnije na scenu stupaju Rimljani. Naj‑
verovatnije su oni prvi pustili u operativni rad mlinove koje
su pogonili vodeni tokovi. Rimski inženjer i arhitekta Vitru‑
vije (oko 80. pre n.e. – oko 15. n.e.) na prelasku iz stare
u novu eru daje prvi tehnički opis vodenih mlinova [10]. U
svojim knjigama o arhitekturi ostavio je opis mlinskog me‑
hanizma sa vertikalnim vodenim kolom sa zupčanicima.
Rimski mlinovi su imali kamenove od bazalta, te je bilo po‑
trebno imati veliko kamenorezačko umeće za obradu takvih
kamenova. Iako ne tako brzo kako bi se moglo očekivati,
primena vodenica proširila se u sledećim vekovima po ce‑
Primena energije vode ogleda se u iskorišćavanju njene
mehaničke snage za proizvodnju električne energije (male
i velike hidroelektrane, iskorišćavanje energije morskih ta‑
lasa, kao i plime i oseke), ali i njene toplotne energije (geo‑
termalna energija i toplotna energija okeana).
Evaporativno hlađenje koristi isparavanje vode radi sniža‑
vanja temperature vazduha i primenjuje se u nekim sistemi‑
ma klimatizacije. Sastojci vode su vodonik i kiseonik, te se
ona može koristiti kao osnov za izgradnju gorivih ćelija.
Zbog toga treba obratiti pažnju na energetske aspekte
vode, jer je ona dostupna i jeftina.
85
3 • 2012
kgh
BI­BLID 0350–1426 (206) 41:3 p. 75–80
BIOGAS
KAO PERSPEKTIVNA ALTERNATIVA
U SISTEMIMA ZA SNABDEVANJE
PRIRODNIM GASOM
V. VASIĆ, Mašinski fakultet, Maribor, G. D. ZUPANČIČ, Inštitut
za zaštitu životne sredine i senzore, d.o.o., Maribor, F. KOKALJ,
Mašinski fakultet, Maribor, Republika Slovenija
BIOGAS AS PROMISING
ALTERNATIVE IN NATURAL GAS
DISTRIBUTION SYSTEMS
Distribucija prirodnog gasa mora da ispuni veliki broj
kompleksnih zadataka u pogledu kvaliteta i pouzdanosti
snabdevanja različitih krajnjih korisnika. Sve je
prisutniji trend korišćenja obnovljivih izvora energija,
kao što je biogas iz različitih izvora – poljoprivrednih,
industrijskih i komunalnih. Obim proizvodnje biogasa
postigao je već takav nivo da je moguće upotrebiti
biogas umesto prirodnog gasa za snabdevanje manjih
naselja sa zatvorenim tipom distribucionih mreža,
ili injektirati prečišćeni biogas u postojeće mreže za
snabdevanje prirodnim gasom. Predstavljeno je iskustvo
iz različitih zemalja EU u pogledu tehničkog i pravnog
okvira potrebnog da bi se odvijalo takvo snabdevanja
energentima – prirodnim gasom i biogasom.
Snabdevanje biogasom u zatvorenim sistemima za
distribuciji ili njegovo ubacivanje odnosno injektiranje u
postojeće sisteme za distribuciju prirodnog gasa otvara
veoma širok spektar mogućnosti primene i korišćenja
biomase, koji ne zavisi od lokacije i koji primenu i
proizvodnju biogasa čini ekonomski još isplatljivijom.
Razmatrana su pojedina tehnička rešenja za ubacivanje
biogasa u sisteme snabdevanja i korišćenje u pogledu
proizvodnje biogasa, kontrole kvaliteta i skladištenja za
pokrivanje manjih vršnih opterećenja
The natural gas distribution has to fulfill
multiple and very complex tasks in terms of
quality and reliability of supply for various
end‑customers. The emerging trends
nowadays are renewable resources, like
biogas from various sources – agriculture,
industry and municipality. The biogas
production in some countries and local
communities reaches such extend that it
is possible to supply small communities
with closed distribution grid or even to
inject some upgraded biogas into the
existing natural gas distribution grid. In the
paper is presented the experience from
the various EU countries in terms of the
technical and legal framework, which has
to be established to conduct such supply.
The biogas supply in the closed distribution
grids or its injection into the natural
gas grid opens very broad spectrum of
production and consumption applications,
which are independent from location and
makes it even more economically feasible.
Discussed are some possible technical
solutions for biogas injection and utilization
in terms of biogas – production, quality
control and storage to cover small peak
demands
Ključne reči: biogas; kontrola kvaliteta; metodologija
upravljanja; distributivne mreže; obnovljivi
izvori energije; sistemi distribucije prirodnog
gasa
Uvod
Obnovljivi i alternativni izvori energije postali su deo ener‑
getske politike skoro svih zemalja u Evropi. To se čini sa ci‑
Key words: b
iogas; grid code; natural
gas distribution grid; quality
control; renewable energy
sources
ljem postizanja veće energetske nezavisnosti, ali i u vezi sa
zaštitom životne sredine. Evropska energetska politika pod‑
staknuta je potrebom da se minimizira isloženost nestabil‑
nim cenama fosilnih goriva; potrebom da se umanji emisija
75
3 • 2012
kgh
Download

Parametarska analiza i termodinamičke granice sistema za