Projekti / Programi
01. januar 2015
- 31. december 2021
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.13.00 |
Tehnika |
Procesno strojništvo |
|
| 2.03.00 |
Tehnika |
Energetika |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T200 |
Tehnološke vede |
Termično inženirstvo, uporabna termodinamika |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.03 |
Tehniške in tehnološke vede |
Mehanika |
Prenos toplote, prenos snovi, vrenje, toplotne diode, toplotna stikala, energetska oskrba, obnovljivi viri energije, hranilniki toplote, ovoj stavbe, merilniki pretoka, merilna negotovost
Raziskovalci (53)
Organizacije (1)
Povzetek
Programska skupina v naslednjem raziskovalnem obdobju napoveduje raziskave in razvoj sistemov za energetsko oskrbo in rabo energije za ogrevanje, hlajenje in klimatizacijo ter procesno tehniko. Poseben poudarek dajemo izrabi obnovljivih virov energije in učinkovite rabe energije. Cilj raziskav je dvig energetske učinkovitosti in ekonomske uspešnosti sistemov za oskrbo in rabo energije.
V programski skupini se zavedamo, da so nam potrebne temeljne raziskave prenosa toplote in snovi na mikro in makro nivoju. Zato bomo del raziskav posvetili naprednim mehanizmom prenosa in transporta toplote. Raziskali in razvili bomo toplotne diode in toplotna stikala, ki omogočajo načine prenosa ali transport toplote tako, da lahko s pomočjo njih manipuliramo smer in intenzivnost toplotnega toka. Nadaljevali bomo raziskave vrenja, ki je eden od najbolj učinkovitih tehnično izvedljivih oblik prenosa toplote s fazno spremembo. Preučevali bomo tokovne nestabilnosti v prenosnikih toplote z mikrokanali. Zaradi diverzifikacije energetskih virov in uvedbe obnovljivih virov energije v daljinsko energetiko, bomo nadaljevali z eksergo-ekonomsko optimizacijo omrežij ter sistemov v celotni verigi energetske oskrbe. Nadaljevali bomo v minulem obdobju začete raziskave in razvoj alternativnih tehnologij hlajenja s poudarkom na magnetokaloričnem in elektrokaloričnem hlajenju v smeri razvoja učinkovitih naprav za realne aplikacije konvencionalnih tehnologij hlajenja. Poudarek bo na generatorjih električnega in magnetnega polja s toplotnimi diodami in stikali ter inovativnih struktur elektro- in magnetokaloričnih materialov. Za zmanjšanje rabe energije v stavbah se bomo posvetili raziskavam toplotnega odziva mest s selektivnimi in naravnimi gradniki. Raziskave bodo osnova za oblikovanje smernic za načrtovanje predelov mest, ki bodo prilagojeni napovedanim podnebnim spremembam. To bo vključevalo tudi razvoj tehnologij in metod modeliranja sistemov naravnega ogrevanja in hlajenja stavb s sončno energijo z večnamensko integracijo v ovoj stavbe. Poudarek bo tudi na analizi vpliva latentnih in drugih hladilnih obremenitev stavbe na rabo električne energije, in na toplotno ugodje v stavbah. Zaradi nihanja obnovljivih virov energije je potrebna uporaba shranjevalnikov energije. Raziskave na tem področju bodo usmerjene v zanesljive in cenovno dostopne tehnologije shranjevanja obnovljivih virov, vključno z optimizacijo in avtomatizacijo celotnega sistema za oskrbo stavbe. Zavedamo se, da nam le eksperimentalno delo da prave odgovore na kakovost raziskav. Zato bomo tudi v naslednjem obdobju posvečali veliko pozornost, v minulem obdobju že začetim raziskavam dinamičnim vgradnim vplivom merilnikov pretoka. Nadgrajen in optimiziran bo merilni sistem za vrednotenje vpliva tokovnih pulzacij na merilno negotovost merilnika pretoka. Del raziskav na področju meroslovja bo namenjen tudi izboljšanju že akreditiranih meroslovnih zmogljivosti merjenja pretoka plinov s premikajočim batom.
Pomen za razvoj znanosti
V programski skupini se močno zavedamo, da je področja učinkovite rabe energije, ekologije in optimizacije energetskih procesov postajajo vse bolj osnovnega pomena za trajnostni razvoj svetovnega gospodarstva. Raziskave na strateških področjih, kamor spada tudi oskrba človeštva z energijo, so v svetu velikega pomena. Program raziskav za naslednje obdobje smo zasnovali tako, da bomo dosegli znanstvene rezultate, ki lahko z implementacijo v prakso pomembno vplivajo na zmanjšanje rabe primarne energije in ustrezno zmanjšanje emisij.
Posebno pozornost bomo posvetili raziskavam in posledično razvoju novih hladilnih, grelnih in procesnih tehnologij, ki delujejo z naravnimi delovnimi substancami in so lahko gnane tudi z odpadnimi toplotami. Na področju magnetokaloričnega in elektrokaloričnega hlajenja, so praktično vsi uspešni rezultati raziskav učinkovitosti aktivnih regeneratorjev izjemnega pomena za razvoj znanosti na področju prenosa toplote in snovi v magnetnem električnem polju, ker so se tovrstne raziskave začele šele pred nekaj leti in je baza znanja relativno skromna. Raziskave na področju razvoja sistemov naravnega ogrevanja in hlajenja bodo omogočile več-kriterijsko optimizacijo na osnovi smernic skoraj nič energijskih stavb (nZEB). Raziskave fiziološkega odziva ranljivih skupin bodo omogočile oblikovanje povezanih kriterijev za zagotavljanje zdravega bivalnega okolja, v katerem bivajo ranljive skupine populacije. Prav tako bodo raziskave na področju toplotnega odziva mest prispevale k vodilom zasnove in obnove urbanih območij s ciljem ustvariti manj obremenilno zunanje okolje in zmanjšati rabo energije v stavbah, kar je nujna podlaga za znanstveni pristop pri oblikovanju mestnih četrti.
Z definicijo faktorjev, ki vplivajo na napoved stroškov/koristi integriranih energetskih sistemov s shranjevanjem energije bomo vpeljali temeljne kriterije za vrednotenje povezanega energetskega sistema s stavbo. Razvoj metodologij za določitev ekonomskih in okoljskih koristi integriranih sistemov s shranjevanjem energije za različne klimatske razmere nam bo dal temelje za optimalno termo-ekonomsko načrtovanje stavb prihodnosti. Izjemnega pomena za povečanje možnosti izrabe obnovljivih virov energije bodo rezultati raziskav shranjevanja toplote.
Poleg ostalega lahko eksplicitno napovemo prispevek k razvoju znanosti:
· s popisom prenosa toplote in snovi v magnetnem in električnem polju;
· z razvojem naprednega merilnega sistema za nestacionarno temperaturno 3D polje v submikronskem območju;
· z rezultati raziskav termohidravličnih lastnosti mikrokanalnih prenosnikov toplote z izboljšano toplotno karakteristiko in z zmanjšano tokovno nestabilnostjo
· z analitičnim popisom nestacionarnega temperaturnega polja ob spremenljivi temperaturi okolice in konvektivnega robnega pogoja v trodimenzionalnih enostavnih geometrijskih telesih s pomočjo Greenovih funkcij, ki je ključno za popis hitrosti temperaturnih sprememb in s tem npr. določitve rekristalizacijskih struktur kovinskih zlitin s pomočjo TTT diagramov.
· z razvojem eksergo ekonomskega modela optimizacije sistemov daljinskega ogrevanja in hlajenja
· z raziskavo, razvojem in implementacijo toplotnih diod in toplotnih stikal;
· z razvojem nove metode za izračun temperaturnega presežka, korelacije med kakovostjo notranjega okolja in optimalno rabo energije;
· z razvojem naprednih tehnologij hranilnikov toplote s fazno spremenljivimi snovmi ter z njihovo optimizacijo in avtomatizacijo;
· z raziskavo in razvojem merilnih sistemov za raziskave vplivov pulzirajočih tokov enofaznih tekočin;
· z raziskavami in razvojem več parametričnih modelov toplotnega odziva gradnikov mest s funkcijo blaženja mikro klimatskih razmer.
Glede na številne mednarodne povezave in sodelovanje v številnih mednarodnih projektih praktično vseh članov programske skupine, smo prepričani, da imajo opisane raziskave širok pomen
Pomen za razvoj Slovenije
Programska skupina je ves čas svojih raziskav usmerjena predvsem v doseganje strateških ciljev razvoja inovativnega na znanju temelječega gospodarstva, ki zmanjšuje rabo energije in emisije CO2 ter tako prispeva k večji konkurenčnosti in trajnostnemu razvoju Slovenije. Rezultati naših dosedanjih raziskav so dokazano pomembno vplivali tudi na zanesljivo in kakovostno energijsko oskrbo. Tudi napovedani raziskovalni program je nedvomno usmerjen k tem ciljem. Zaradi družbeno-ekonomske in tudi kulturne povezanosti z evropskim prostorom, se mora Slovenija tudi na področju oskrbe in učinkovite rabe energije prilagajati evropskim zavezam. Zato smo vsebino našega raziskovalnega programa zasnovali tako, da sovpada s smernicami znanstvenega in tehnološkega razvoja Evropske unije na področju procesnega strojništva in energetike.
Predlagane aktivnosti programa so usmerjene v razvoj naprednih tehnologij prenosa toplote in snovi, ki so v gospodarstvu temelj našega trajnostnega razvoja in družbene odgovornosti na energetsko procesnem segmentu globalnega trga. Razvoj novih energetsko procesnih produktov z visoko dodano vrednostjo in s kakovostnimi energetsko učinkovitimi ter okolju prijaznimi rešitvami predstavlja enega izmed ključnih postulatov družbeno-ekonomskega in kulturnega razvoja Slovenije.
Empirični rezultati raziskav toplotnega odziva gradnikov mesta bodo preneseni v proces urbanističnega in arhitekturnega načrtovanja in obnove mestnih sosesk. Razvite bodo tehnologije in vzpostavljen proces prenosa tehnologij za izkoriščanje sončne energije v slovensko industrijo. Podane bodo smernice za oblikovanje bivalnega okolja ranljivih skupin, s katerimi bodo nadgrajene obstoječe inženirske prakse načrtovanja z namenom povečanja kakovosti bivanja. V pedagoški proces in inženirsko prakso bodo prenesene metode multidisciplinarnega vrednotenja energijskih značilnosti stavb, ki bodo omogočile bolj kakovostno in ekonomično načrtovanje ter rezultirale v zasnovi in gradnji trajnostnih stavb. Za uporabnike stavb bodo razviti algoritmi, ki bodo povečali kompetentnost za holističen pristop k optimalnemu obratovanju hladilnih postrojenj in prezračevanja v KGH sistemih, ki so neposredno vezana na električno omrežje. Z razvojem visoko učinkovitih tehnologij shranjevanja toplote za slovensko industrijo, se bo lahko povečala njihova konkurenčnost pri ponudbi celovitih rešitev oskrbe stavb z obnovljivimi viri energije. Učinkoviti sistemi ogrevanja in hlajenja imajo vsekakor pomembne učinke na ekonomski, trajnostni in družbeni razvoj Slovenije.
Za kakovostno proizvodnjo v slovenskih podjetjih je ključnega pomena zagotavljanje merilne sledljivosti ter validacije procesne merilne opreme. Zato je pomembno naše razvojno-raziskovalno in izobraževalno sodelovanje s slovenskim gospodarstvom na različnih področjih merjenja temeljnih procesnih veličin stanja ter posebej pretoka enofaznih tekočin.
Razvoj in implementacija magnetokaloričnega ali elektrokaloričnega hladilnika lahko pomeni tehnološki preboj Slovenije med nekaj najbolj razvitih držav v svetu. Z razvojem tovrstne tehnologije lahko omogočimo slovenskim podjetjem razvoj novih, visokoučinkovitih produktov visoke dodane vrednosti na globalnem trgu. Uvedba tovrstnih tehnologij lahko posredno pomaga tudi pri znižanju rabe energije ter znižanju negativnih vplivov obstoječih hladiv na okolico. Razviti in optimizirani sistemi daljinskega hlajenja bodo omogočili urejeno oskrbo stavb s hladilno energijo in zmanjšali uporabo nekakovostne in energetsko potratnih klimatskih naprav, ki kazijo številne stavbe. Z razvojem daljinskega hlajenja v podobnem obsegu in na način kot je to poznano pri daljinskem ogrevanju, to postane dostopno širši množici uporabnikov zaradi znižanja cene na enoto hladilne moči, kar izboljša delovne in bivalne pogoje. Oskrba s hladilno energijo, tako postane zanesljiva in neodvisna od obratovalnih nezanesljivosti cenene, neučinkovite ter slabo vzdrževane opreme, razpršene med upor
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2015,
vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2015,
vmesno poročilo
