témavezető: Szánthó Zoltán
helyszín (magyar oldal): BME Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék helyszín rövidítés: EPGET
A kutatási téma leírása:
a.) Előzmények:
A Tanszéken a témában korában több TDK dolgozat is elkészült, illetve a Stokes Laborban a téma kutatására mérőállás létesült.
b.) A kutatás célja:
A kutatás során a fázisváltó anyagok (PCM) hőenergiatároló tulajdonságait és alkalmazási lehetőségeinek vizsgálatára kerül sor. Ez a látens hőt felhasználó energiatárolási mód abban különbözik a manapság használatos szenzibilis hőtárolástól, hogy a PCM csekély hőmérsékletváltozás mellet képes eltárolni és igény esetén felszabadítani a hőt. A fázisváltó anyag az energiát az anyag olvadáshőjének felhasználásával 5-7-szer nagyobb energiasűrűséggel képes tárolni, mint a hagyományos tárolók, mely kisebb tároló térfogatot eredményez. A munka célja egy olyan energiatároló kidolgozása, ami kiválthatja a gyakorlatban használt vizes tárolókat. Fontos a fázisváltó anyagok anyagtulajdonságainak precíz meghatározása, mivel ezek pontatlansága kihatással van az alkalmazások modellezésének pontosságára is. Az energiatároló vizsgálatánál a legnagyobb nehézséget a fázisváltó anyagok alacsony hővezetési tényezője jelenti, amely lelassítja a hőcsere során lejátszódó folyamatokat, de ezt különféle konstrukciós megoldásokkal ellensúlyozni lehet.
c.) Az elvégzendő feladatok, azon főbb elemei, időigénye:
- Irodalomkutatás: A hazai és nemzetközi szakirodalom áttekintése, összegzése. 1 félév
- Piackutatás: a piacon kapható fázisváltó anyagok tulajdonságainak megismerése és mérési megoldások kidolgozása. ½ félév
- Hiszterézis modell kidolgozása.. ½ félév
- Hőátadási tényező mérése és modellezése fázisváltozás esetén, az anyag belsejében a szilárd és folyékony fázis között, illetve a folyadék fázis és fal között. 1 félév
- Hőenergiatároló teljesítményalapú modelljének kidolgozása és validálása mérések segítségével; a modell geometria-függetlenítésének vizsgálata. ½ félév
- Energiatároló méretezése, kiválasztása, rendszerbe illesztése és mérések kivitelezése. ½ félév
- Energiatároló modellezése CFD szoftver segítségével és méréses validálás. 1 félév
- Fűtési rendszer modelljének kidolgozása, modellezés EnergyPlus szoftverrel. ½ félév félév
- Az energiatároló optimalizálása (hőátadó felület, teljesítmény viszonyok). ½ félév
- Mérési eredmények feldolgozása statisztikai eszközökkel és az eddigi modellek eredményeinek összehasonlítása. ½ félév
- A tároló költségeinek elemzése, gazdasági-műszaki (ár-érték) optimalizáció. ½ félév
- Az új tudományos eredmények kidolgozása értekezés formájában. 1 félév
d.) A szükséges berendezések: a Tanszéken rendelkezésre állnak.
e.) Várható tudományos eredmények:
A tároló rendszerbe illesztésével és üzemeltetési feltételeinek optimalizálásával az eddigieknél hatékonyabb hőenergia tárolási megoldások kerülnek kidolgozásra. Az új tudományos eredmények analitikus eljárással, mérésekkel és dinalikus szimulációval alátámasztásra kerülnek. Az eredményeket az ipar is hasznosíthatja.
f.) Irodalom:
1. Botzheim J, Csík Á, Csoknyai T, Talamon A, Balázs J, Retek M: Application of Evolutionary Algorithms for Energy Efficient Building Design; In: Gery G Yen, Yongchuan Zhang (szerk.) Fourth International Workshop on Advanced Computational Intelligence (IWACI2011). Konferencia helye, ideje: Suzhou, Kína, 2011.11.19-2011.11.23. Paper CD. 6 p.
2. Csoknyai, T., Zöld, A.: Épületenergetika. TERC Kiadó, Budapest, 2013.
3. Horváth Miklós , Hrabovszky-Horváth Sára, Csoknyai Tamás:
Parametric Analysis of Solar Hot Water Production in “Commi-block” Buildings
Energy (IYCE), 2015 5th International Youth Conference, Pisa, Olaszország, 2015.05.27-2015.05.30. New York: IEEE, 2015 (ISBN:978-1-4673-7171-1)
előírt nyelvtudás: magyar ajánlott nyelvtudás (magyar oldal): angol felvehető hallgatók száma: 1