Title
Energetsko-eksergetska optimizacija veličina fotonaponskih panela i solarnih kolektora kod kuća neto-nulte potrošnje energije
Creator
Nikolić, Danijela M., 1971-
Copyright date
2015
Object Links
Select license
Autorstvo-Nekomercijalno-Bez prerade 3.0 Srbija (CC BY-NC-ND 3.0)
License description
Dozvoljavate samo preuzimanje i distribuciju dela, ako/dok se pravilno naznačava ime autora, bez ikakvih promena dela i bez prava komercijalnog korišćenja dela. Ova licenca je najstroža CC licenca. Osnovni opis Licence: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/rs/deed.sr_LATN. Sadržaj ugovora u celini: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/rs/legalcode.sr-Latn
Language
Serbian
Cobiss-ID
Inventory ID
D-2851
Theses Type
Doktorska disertacija
description
Datum odbrane: 10.09.2015.
Other responsibilities
mentor
Bojić, Milorad. 1951-
član komisije
Lukić, Nebojša, 1964-
član komisije
Milovanović, Dobrica, 1954-
član komisije
Radulović, Jasna, 1960-
član komisije
Šušteršič, Vanja, 1967-
Academic Expertise
Tehničko-tehnološke nauke
University
Univerzitet u Kragujevcu
Faculty
Fakultet inženjerskih nauka
Alternative title
Energy and exergy optimization of photovoltaic and solar collectors area at zero-net energy building
Publisher
Kragujevac : [D. M. Nikolić],
Format
PDF/A (XI, 184 lista)
description
Umnoženo za odbranu.
Univerzitet u Kragujevcu, Fakultet inženjerskih nauka, 20151009, dr inženjerskih nauka.
Rezime ; Abstract.
Bibliografija: listovi 179-184.
Abstract (sr)
U modernom svetu danas, značajan udeo u ukupnoj potrošnji energije se odnosi na zgrade, pa su zato istraživanja i razvoj metoda za poboljšanje energetske efikasnosti zgrada veoma važne. Radikalni pristup za smanjenje potrošnje energije u zgradama je koncept zgrada neto-nulte energetske potrošnje (NNEP) i koncept zgrada neto-pozitivne energetske potrošnje (NPEP). Takođe i obnovljiva energija ima značajan uticaj na smanjenje ukupne energetske potrošnje i pozitivan uticaj na životnu sredinu, pa su od krucijalnog značaja istraživanja i razvoj primene obnovljivih izvora energije.
U ovoj tezi istraživana je srpska kuća koja je na krovu imala sistem fotonaponskih panela i sistem solarnih kolektora. Solarna fotonaponska tehnologija je atraktivno i, po životnu sredinu, čisto rešenje za generisanje električne energije. Generisana električna energija može da se troši u zgradi ili da se kao višak prodaje elektro-distributivnoj mreži. U zgradi električna energija može da se troši za grejanje, osvetljenje, rad električnih aparata i za grejanje sanitarne vode. Solarnim kolektorima se generiše toplotna energija koja se koristi umesto električne energije za grejanje sanitarne vode.
Razmatrana je zgrada sa tri različita sistema grejanja: električnim grejanjem, daljinskim grejanjem i sopstvenim centralnim sistemom grejanja sa gasnim kotlom. Rađena je energetska i eksergetska optimizacija (uključujući pri tome i ugrađenu energiju i ugrađenu eksergiju) čiji je glavni cilj određivanje optimalne veličine površina fotonaponskih panela i solarnih kolekora instliranih na krovu zgrade. Sa optimalnim vrednostima ovih površina, potrošnja primarne energije se može značajno smanjiti
Analizirane su zgrade sa različitom debljinom izolacije, različitom potrošnjom električne energije, različitom potrošnjom tople vode, različitom dužinom životnog veka fotonaponskih sistema i solarnih kolektora, različitim vrstama fotonaponskih panela i njihovom različitom ćelijskom efikasnošću, u cilju postizanja koncepta zgrada neto-nulte energetske potrošnje i zgrada neto-pozitivne energetske potrošnje. Prikazana je i ekonomska optimizacija kojom su dobijeni rezultati veličina fotonponskih panela i solarnih kolektora pri kojima se ostvaruje maksimalna vrednost finansijske dobiti. Na kraju, razmatran je uticaj instaliranih sistema za generisanje energije na životnu sredinu.
Zgrade su simulirane u okruženju softvera EnergyPlus, Open Studio dodatak za Google SketchUp je korišćen za dizajniranje zgrade, Hooke-Jeeves algoritam za optimizaciju, a GenOpt softver za izvršnu kontrolu softvera pri optimizaciji.
Dobijeni rezultati su dali optimalne vrednosti veličina fotonaponskih panela i solarnih kolektora, pri kojima se ostvaruje najveća ušteda primarne energije. Na taj način se može dostići koncept zgrada NNEP i NPEP.
Abstract (en)
In the modern world today, the significant part of the total energy consumption is related to the building, so research and development of methods for improving energy efficiency in buildings are very important. Nowadays, a radical approach for the mitigation of the energy demand is the concept of the zero-net energy building (ZNEB) and positive-net energy building (PNEB). Also, Also, the renewable energy has a significant impact on reducing overall energy consumption and positive impact on the environment, so the research and development of renewable energy resources and the use of renewable energy is essential.
In this thesis it is investigated the Serbian residential building with photovoltaic panels and solar collectors on the roof. Solar photovoltaic (PV) technologies are an attractive option for clean and renewable electricity generation. The generated electricity either may be consumed by the building or may be fed-in the electricity grid. The building uses electricity for space heating system, lighting, electric equipment and for domestic hot water heating. The solar collector generates thermal energy for domestic hot water heating.
The building with three different space heating system is analyzed: electrical space heating, district heating and central heating system with gas boiler. Energy and exergy optimization (including embodied energy and embodied exergy) was performed with the major aim to determine the optimal area of the PV array and solar collector area on the roof. With the optimal PV and solar collector areas, primary energy consumption may be minimized.
The residential buildings with variable thermal insulation thickness, variable electricity consumption for electric equipment and lighting, variable hot water consumption, variable life cycle, variable types of PV panels and variable PV cell efficiency are investigated in order to achieve zero-net energy building (ZNEB) or positive-net energy building (PNEB). Also, economic optimization was performed to maximize the financial profit. At the end of the investigation, the environmental aspects of applied systems (PV and solar collectors) are analyzed.
The buildings are simulated in EnergyPlus environment. Open Studio plug-in in Google SketchUp was used for buildings design, Hooke-Jeeves algorithm for optimization and GENOPT software for software execution control.
The obtained results gave the optimal size of PV array and solar collectors system, for which the maximum of values of primary energy savings can be obtained. With these optimal sizes, the concept ZNEB and PNEB can be achieved.
Authors Key words
KNNE; Fotonaponski paneli; Solarni kolektori; Energija; Eksergija; Simulacija; Optimizacija
Authors Key words
ZNEB; Photovoltaic; Solar collector; Energy; Exergy; Simulation; Optimization
Classification
697.7:728.3(043.3)
Subject
Solarne kuće - Energetska efikasnost
Type
monograph
manuscript text - theses
Text
Abstract (sr)
U modernom svetu danas, značajan udeo u ukupnoj potrošnji energije se odnosi na zgrade, pa su zato istraživanja i razvoj metoda za poboljšanje energetske efikasnosti zgrada veoma važne. Radikalni pristup za smanjenje potrošnje energije u zgradama je koncept zgrada neto-nulte energetske potrošnje (NNEP) i koncept zgrada neto-pozitivne energetske potrošnje (NPEP). Takođe i obnovljiva energija ima značajan uticaj na smanjenje ukupne energetske potrošnje i pozitivan uticaj na životnu sredinu, pa su od krucijalnog značaja istraživanja i razvoj primene obnovljivih izvora energije.
U ovoj tezi istraživana je srpska kuća koja je na krovu imala sistem fotonaponskih panela i sistem solarnih kolektora. Solarna fotonaponska tehnologija je atraktivno i, po životnu sredinu, čisto rešenje za generisanje električne energije. Generisana električna energija može da se troši u zgradi ili da se kao višak prodaje elektro-distributivnoj mreži. U zgradi električna energija može da se troši za grejanje, osvetljenje, rad električnih aparata i za grejanje sanitarne vode. Solarnim kolektorima se generiše toplotna energija koja se koristi umesto električne energije za grejanje sanitarne vode.
Razmatrana je zgrada sa tri različita sistema grejanja: električnim grejanjem, daljinskim grejanjem i sopstvenim centralnim sistemom grejanja sa gasnim kotlom. Rađena je energetska i eksergetska optimizacija (uključujući pri tome i ugrađenu energiju i ugrađenu eksergiju) čiji je glavni cilj određivanje optimalne veličine površina fotonaponskih panela i solarnih kolekora instliranih na krovu zgrade. Sa optimalnim vrednostima ovih površina, potrošnja primarne energije se može značajno smanjiti
Analizirane su zgrade sa različitom debljinom izolacije, različitom potrošnjom električne energije, različitom potrošnjom tople vode, različitom dužinom životnog veka fotonaponskih sistema i solarnih kolektora, različitim vrstama fotonaponskih panela i njihovom različitom ćelijskom efikasnošću, u cilju postizanja koncepta zgrada neto-nulte energetske potrošnje i zgrada neto-pozitivne energetske potrošnje. Prikazana je i ekonomska optimizacija kojom su dobijeni rezultati veličina fotonponskih panela i solarnih kolektora pri kojima se ostvaruje maksimalna vrednost finansijske dobiti. Na kraju, razmatran je uticaj instaliranih sistema za generisanje energije na životnu sredinu.
Zgrade su simulirane u okruženju softvera EnergyPlus, Open Studio dodatak za Google SketchUp je korišćen za dizajniranje zgrade, Hooke-Jeeves algoritam za optimizaciju, a GenOpt softver za izvršnu kontrolu softvera pri optimizaciji.
Dobijeni rezultati su dali optimalne vrednosti veličina fotonaponskih panela i solarnih kolektora, pri kojima se ostvaruje najveća ušteda primarne energije. Na taj način se može dostići koncept zgrada NNEP i NPEP.
“Data exchange” service offers individual users metadata transfer in several different formats. Citation formats are offered for transfers in texts as for the transfer into internet pages. Citation formats include permanent links that guarantee access to cited sources. For use are commonly structured metadata schemes : Dublin Core xml and ETUB-MS xml, local adaptation of international ETD-MS scheme intended for use in academic documents.