Twórcy symulatora promieni słonecznych
Opublikowano: 22 marca 2016

Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej jest najstarszą i największą instytucją edukacyjną w Polsce oferującą wyższe wykształcenie z zakresu lotnictwa i energetyki.

Początki MEiL sięgają roku 1926, kiedy to powstał Instytut Aerodynamiczny. Przed II Wojną Światową ów instytut stworzył doświadczalne i teoretyczne podstawy dla późniejszych osiągnięć polskiego przemysłu lotniczego. Polscy inżynierowie mieli wówczas do dyspozycji 10 tuneli aerodynamicznych, a badania prowadzone w Instytucie Aerodynamicznym tworzyły zaplecze projektów i słynnych konstrukcji polskich samolotów uznawanych za nieustępujące najlepszym konstrukcjom światowym.

Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa powstał jesienią 1960 roku z połączenia Wydziału Mechaniczno-Konstrukcyjnego i Wydziału Lotniczego. Celem tej fuzji było stworzenie jednostki oferującej pełne wykształcenie na potrzeby jednej z ważniejszych wówczas gałęzi przemysłu – przemysłu lotniczego.

Obecnie Wydział składa się z dwóch Instytutów: Instytutu Techniki Cieplnej (ITC) oraz Instytutu Techniki Lotniczej i Mechaniki Stosowanej (ITLiMS). ITLiMS założony w 1975 roku, przejął rolę dawnego Instytutu Aerodynamicznego. Zakres jego działalności naukowej i badawczej obejmuje aerodynamikę, systemy lotnicze, mechanikę, projektowanie maszyn, budowę i eksploatację samolotów i śmigłowców, teorię maszyn i robotów, problemy wytrzymałości materiałów i inżynierię materiałowa, a także biomechanikę, zagadnienia bezpieczeństwa maszyn i urządzeń i inne pokrewne dziedziny.

Siedem katedr związanych z termodynamiką i energetyką oraz jeden zakład Polskiej Akademii Nauk utworzyło w 1961 roku Instytut Techniki Cieplnej. Do najważniejszych kierunków jego działalności naukowo-badawczej należą m.in. chłodnictwo i klimatyzacja, gospodarka energetyczna, inżynieria jądrowa, badania procesów spalania i wybuchów, wymiana ciepła, źródła i przetwarzanie energii, oraz fizyka plazmy.

O Instytucie

Spektrum problematyki badawczej i dydaktyki Instytutu Techniki Cieplnej Wydziału Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej jest bardzo szerokie.

Do najważniejszych kierunków działalności naukowo-badawczej należą badania nowych technologii energetyki konwencjonalnej i niekonwencjonalnej, w tym odnawialnej, gospodarki energetycznej, metod konwersji i akumulacji energii, wymiany ciepła, chłodnictwa i klimatyzacji, a także silników lotniczych i rakietowych oraz procesów spalania i wybuchów.

W Instytucie prowadzone są również badania eksperymentalne i symulacyjne procesów zachodzących w układach chłodniczych, klimatyzacyjnych i pompach ciepła. Nowatorskie prace dotyczą prototypowego unikalnego w skali europejskiej urządzenia chłodniczego termoakustycznego (fale akustyczne wykorzystywane są do chłodzenia). Prowadzone są badania urządzeń sorpcyjnych, w tym adsorpcyjnych o małych mocach chłodniczych (dokładnie 2 kW), a także termoelektrycznych generatorów prądu, w których wykorzystywane jest ciepło odpadowe z procesów technologicznych lub z odnawialnych źródeł energii. Oferta edukacyjna poza standardową formą dydaktyczną obejmuje szkolenia dotyczące branży chłodniczej i klimatyzacyjnej, ze szczególnym naciskiem na zagadnienia wykorzystywania syntetycznych czynników chłodniczych.

W Laboratorium Słonecznym

Na początku lat 80. XX wieku w Instytucie Techniki Cieplnej Wydziału Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej został zbudowany pierwszy w kraju i pierwszy w Europie symulator promieniowania słonecznego.

Symulator działa do tej pory i stanowi trzon Laboratorium Słonecznego. Służy on zarówno do badań testowych charakterystyk cieplnych i przepływowych słonecznych kolektorów grzewczych, jak i do zajęć laboratoryjnych. Wykorzystywany jest także w pracach eksperymentalnych badań naukowych nowych materiałów stosowanych w energetyce i budownictwie, np. różnych struktur materiałów budowlanych z wbudowanymi materiałami zmiennofazowymi (tzw. PCM – Phase Change Materials).

Obecnie Laboratorium Słoneczne, dzięki współpracy z instalacyjną firmą grzewczą, posiada także słoneczną instalację ciepłej wody użytkowej. Organizowana jest budowa kolejnej części laboratorium, która będzie stanowić zintegrowany wieloźródłowy system energetyczny. Instytut posiada także Laboratorium Zrównoważonych Systemów Energetycznych w części południowej Politechniki Warszawskiej na ul. Bytnara.

Zagadnienia modelowania, symulacji funkcjonowania oraz wydajności zintegrowanych niekonwencjonalnych systemów energetycznych wykorzystujących odnawialne źródła energii mikro i małej skali są tematem prac badawczych prowadzonych w instytucie, w konsekwencji projektów, publikacji i ekspertyz.

Inteligentne miasta

Realizowane prace z zakresu funkcjonowania zintegrowanych wieloźródłowych systemów energetycznych, wykorzystania energii odnawialnych w budynkach doprowadziły do rozwinięcia nowej tematyki badawczej dotyczącej energetyki w inteligentnych miastach.

Instytut jest głównym europejskim i jedynym polskim partnerem programu badawczego UE dotyczącego inteligentnych miast, EERA JP Smart Cities (European Energy Research Associations Joint Program Smart Cities), do którego należą wiodące europejskie instytuty energetyczne i jednostki akademickie. Prowadzone są prace ukierunkowane na realizację wspólnych europejskich projektów badawczych i demonstracyjnych dotyczących energetyki w inteligentnych miastach. W Instytucie wspólnie z krajowymi przedsiębiorstwami energetycznymi tworzony jest sekretariat Smart Cities, który ma organizować realizację krajowych projektów badawczo-demonstracyjnych Inteligentnych Miast.

Problematyka wykorzystania wspomnianych wcześniej materiałów zmiennofazowych PCM w układach magazynujących ciepło i poprawiających efektywność działania urządzeń poprzez stabilizację temperatury ich pracy, od dawna jest tematem rozważań naukowych i prac eksperymentalnych prowadzonych w Instytucie.

Już w drugiej połowie lat 80. XX wieku prowadzone były pierwsze prace badawcze zasobników ciepła wyposażonych w cylindryczne lub kuliste elementy z materiałami zmiennofazowymi. Badano stosowanie materiałów o różnej temperaturze przemiany fazowej umieszczonych na różnych wysokościach zasobników ciepła w celu poprawy efektu uwarstwienia ciepła, w nich występującego. Materiały zmiennofazowe, dzięki dużej pojemności cieplnej, znajdują także zastosowania w innych, niż akumulacja ciepła, dziedzinach – w ITC prowadzone są badania (w tym eksperymentalne) dotyczące wykorzystania tych materiałów m.in. w układach chłodzenia elementów elektronicznych, czy też zwiększenia efektywności generatorów termoelektrycznych.

Zagadnienia energetyki budynku i energetyki odnawialnej znalazły odzwierciedlenie w ofercie Instytutu dotyczącej studiów podyplomowych: „Budownictwo Energooszczędnego, Certyfikacja Energetyczna, Audyt Energetyczny, Termomodernizacja Budynków” i „Nowoczesna Energetyka odnawialna”.

prof. nadzw. dr hab. inż. Dorota Chwieduk

wicedyrektor Instytutu Techniki Cieplnej MEiL PW