Etapa 3 - Urmărirea în timp a performanțelor fațadelor inteligente și testarea unui model experimental de microreţea

Rezultatele obținute în etapa a 3-a a proiectului complex au fost atinse în toate proiectele componente, indicatorii fiind atinși pentru fiecare activitate în parte, în conformitate cu planul de lucru adaptat la perioada de finanțare.

În cadrul proiectului component 1 au fost realizate calibrări ale modelelor de material pentru caracterizarea comportării mecanice. Astfel, într-un prim pas au fost realizate încercări de oboseală pe epruvete din spumă poliuretanică solicitate la cicluri sinusoidale de încărcare, demonstrând faptul că rezistența la oboseală este obținută pentru spuma cu densitate mai mică (145 kg/m3). Un alt studiu al etapei la constituit estimarea tenacității la rupere a materialelor celulare prin determinarea unor modele micromecanice, corelate cu o interpretare statistică a rezultatelor experimentale. Acestea au demonstrat faptul că tenacitatea la rupere a spumelor de tip PUR poate fi considerată o caracteristică de material nedepinzând de tipul epruvetelor și al încercărilor, iar influența principală asupra tenacității la rupere o are densitatea materialului celular. Studiile au fost completate de simularea comportării la impact a plăcilor din polistiren, prin intermediul analizelor cu element finit. Calibrarea modelului numeric pe baza rezultatelor obținute experimental confirmă valabilitatea unor astfel de studii si certifică valabilitatea rezultatelor parametrizate.

Activitățile proiectului component 2 au fost axate pe utilizarea materialelor utilizate pentru degradarea substanțelor poluante din aer și absorbția redusă/reflexia radiației UV-VIS-IR. Într-o primă fază, analiza comparativă a materialelor izolatoare din punct de vedere termic, cu aplicație la fațadele solare, a permis identificarea materialelor optime pentru realizarea termosistemelor pentru clădirile pe structură metalică. Analizele experimentale efectuate au constat în simularea unor condiţii specifice pentru probele de sticlǎ celularǎ comercialǎ tratate cu straturile de acoperire prin expunerea la radiaţie solară simulatǎ de tip ORIEL SOL-2A. Astfel au fost determinate performanţelor termice atât pentru probele neacoperite, cât și pentru fiecare strat de vopsea aplicat. În plus, au fost analizate morfologia prin microscopie laser 3D şi proprietǎţile optice prin reflectanţa spectralǎ şi valorile RGB ale suprafeţelor. Rezultatele au demonstrat faptul că temperatura monitorizată în cele 5 regiuni scade pe măsură ce radiația solară traverseazǎ probele expuse: pentru sticla celulară la suprafața superioară temperatura atinsă este de 78-80°C și 39-42°C la interior iar pentru proba P4_WO3 valorile atinse sunt de 76-81°C la exterior respectiv 36-37°C la interior. Analiza reflectanței pe sticla celulară nevopsită respectiv vopsită a demonstrat că activitatea fotocatalitică se intensifică odată cu creșterea suprafeței iradiate iar utilizarea TiO2 a dus la rezultate mai bune față de utilizarea de WO3.

Proiectului component 3 a analizat testarea generatorului electric al microturbinei eoliene care urmează să fie integrat în sistemul ”smart grid” al modulului Experimentarium. Astfel, pentru această aplicație s-au realizat analize pentru utilizarea unui generator sincron cu excitație electromagnetică cuplat la o turbină cu ax vertical care funcționează la turații cuprinse între 60-200 rpm, prin utilizarea unui multiplicator de turație cu raport de amplificare de 1/10 care să permită funcționarea generatorului într-o gamă superioară de turații de până la 2000 rpm. Testele au fost realizate într-un stand care antrenează generatorul cu turație variabilă. O altă activitate a proiectului s-a concentrat pe implementarea și testarea rețelei de distribuție a energiei electrice prin integrarea Convertorul de interfațare al rețelelor de DC (24V/350V) din rețeaua micro-grid, respectiv Implementarea reţelei de distribuţie a energiei în c.c. Aceasta este compusa din două reţele de curent continuu. O rețea de tensiune înaltă (350V DC) și o rețea de tensiune scăzută (24 V DC) care convertește energia solară în energie electrică prin intermediul unui convertor, respectiv stocarea energiei în baterii. Sistemul se bazează pe o rețea de distribuție a energie în curent continuu respectiv pe monitorizarea și controlul fluxului de energie electrică printr-un sistem SCADA, bazată pe sistemul ”smart grid” descentralizat.

În paralel, pentru monitorizarea caracteristicilor climatice ale fațadelor au fost instalați 53 de senzori de temperatură, 14 senzori de umiditate și 3 senzori de CO2. Sistemul de achiziție al datelor la distanță se bazează pe o stație de măsurare, compusă din 12 relee inteligente și interfața SCADA.

Activitățile Proiectului component 4 au fost axate pe trei direcții principale:

  • Implementarea unor materiale care permit absorbția și degradarea substanțelor poluante din Acest studiu s-a concretizat pe compararea rezultatelor numerice respectiv a celor experimentale obținute pentru colectoarele solare sticla si perforații de 50x50 mm. Studiul s-a bazat pe o analiză numerică comparativă realizată pe cele două configurații de colectoare solare cu sticla, cu distanta dintre sticla si placa absorbanta de 30mm respectiv de 50mm Astfel s-a demonstrat faptul că pentru configurația cu placă absorbantă de 30mm se obțin rezultate optime din punctul de vedere al pierderilor convective dar și o eficiență sporită a colectorului solar. De asemenea, un debit de aer de 150 m3/h m2 este considerat optim pentru colectorul solar vitrat cu placă perforată cu goluri de 50x50mm și distanță de 30mm între sticlă și placa absorbantă;
  • Monitorizarea datelor pentru optimizarea confortului interior pentru modulul Experimentarium. Prin instalarea senzorilor de temperatură, umiditate și CO2 se urmărește monitorizarea condițiilor interioare ale modulului Experimentarium. Datele obținute în perioada august – noiembrie 2020 permit interpretarea parțială a condițiilor de confort interior și exterior, afectarea acestora de factori externi și interni. Deși activitatea este în desfășurare, se pot trage concluzii asupra comportării fațadelor și a transferului termic prin pereții fațadelor.
  • Analize de impact asupra mediului. Folosind un program specializat (Gabi) și modele pe ciclu de viață au fost realizate în paralel analize de impact asupra mediului de tip LCA (Life-Cycle Assessment) pe diferite sisteme de fațade respectiv pe fundații prefabricate, similare celor utilizate la modulul EXPERIMENTARIUM. Pentru realizarea modelelor s-a considerat atât faza de construcție cât și faza de Sfârșit al Ciclului de Viață, pe baza unor scenarii de debarasare. În cazul sistemelor de fațade, rezultatele analizelor demonstrează că, toate sistemele de fațade prezintă scoruri asemănătoare, atât pentru stadiul de producție, cât pentru cel de sfârșit al ciclului de viață. Totuși, rezultatele diferă de la faza de producție respectiv pentru analizele LCA pentru soluțiile analizate, datorită posibilității reutilizării și recuperării energiei anumite materiale componente ale sistemelor. În cazul fundațiilor prefabricate, analizele arată că deși în faza de producție impactul fundației prefabricate este net superior fundației turnate in-situ, valori mari ale impactului sunt recuperate la sfârșitul ciclului de viață prin refolosirea fundației prefabricate.

Proiectul component 1

Rezumat proiect component

 

Rezultate estimate

Rezultatele obținute pe activități

PROIECTUL COMPONENT 1

Act 3.1

Denumire Activitate:

Identificarea mecanismelor de cedare folosind termografia și corelare digitala a imaginilor

 

Act 3.2

Denumire Activitate:

Determinarea unor modele micromecanice de material pentru predicția proprietăților mecanice ale materialelor celulare

 

Act 3.3

Denumire Activitate:

Calibrarea unor modele de material pentru simularea numerică a comportării structurilor tip sandwich

 

Raport PC1_Etapa 3.pdf (fișier atasat)

Proiectul component 2

Rezumat proiect component

 

Rezultate estimate

Rezultatele obținute pe activități

PROIECTUL COMPONENT 2

Act 3.4

Denumire Activitate:

Testarea „in door” și „out door” a materialelor cu proprietăți fotocatalitice și absorbție redusă/reflexie a radiației UV-VIS-IR depuse pe diverse suporturi

 

Raport PC2_Etapa 3.pdf (fișier atasat)

Proiectul component 3

Rezumat proiect component

 

Rezultate estimate

Rezultatele obținute pe activități

PROIECTUL COMPONENT 3

Act 3.5

Denumire Activitate:

Implementarea și testarea unui model experimental de microreţea cu distribuție a energiei în curent continuu

 

Raport PC3_Etapa 3.pdf (fișier atasat)

Proiectul component 4

Rezumat proiect component

 

Rezultate estimate

Rezultatele obținute pe activități

PROIECTUL COMPONENT 4

Act 3.6

Denumire Activitate:

Monitorizarea datelor EXPERIMENTARIUM

 

Act 3.7

Denumire Activitate:

Evaluarea și interpretarea performanțelor tehnico-economice. Analize LCA si LCC

 

Act 3.8

Denumire Activitate:

Recomandări tehnice și concluzii. Diseminarea rezultatelor

 

Raport PC4_Etapa 3.pdf (fișier atasat)

 

Articole în jurnale indexate ISI

  1. Linul, L. Marșavina, C. Valean, R. Banica. Static and dynamic mode I fracture toughness of rigid PUR foams under room and cryogenic temperatures. Engineering Fracture Mechanics. Vol. 225, 106274, 2020 (IF = 3.426).
  2. Marsavina, E. Linul. Fracture toughness of rigid polymeric foams: A review. Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures. Vol. 43, Issue11, 2483-2514, 2020 (IF = 3.031).
  3. Pugna, R. Negrea, E. Linul, L. Marsavina. Is fracture toughness of PUR foams a material property? A statistical approach. Materials, 13(21), 4868, 2020. (IF = 3.057).
  4. A. Șerban, R. Negru, H. Filipescu, L. Marsavina. Investigations on the influence of the triaxial state of stress on the failure of polyurethane rigid foams. Continuum Mechanics and Thermodynamics, 2020 (IF = 2.139).
  5. Vilau, M.C. Dudescu. Investigation of Mechanical Behaviour of Expanded Polystyrene Under Compressive and Bending Loadings. Materiale Plastice. 57 (2), 199-207, 2020 (IF = 1.517).
  6. Bogdan-Ovidiu Taranu, Madalina-Gabriela Ivanovici, Paula Svera, Paulina Vlazan, Paula Sfirloaga, MariaPoienar. Ni11□(HPO3)8(OH)6 multifunctional materials: Electrodes for oxygen evolution reaction and potential visible-light active photocatalysts. Journal of Alloys and Compounds, 848, 156595, 2020 (IF = 4.65).
  7. A. Chihaia, I. Vasile, G. Cîrciumaru, S. Nicolaie, E. Tudor C. Dumitru. Improving the energy conversion efficiency for hydrokinetic turbines using MPPT controller. Special Issue: Resilient and Sustainable Distributed Energy Systems. MDPI Applied Sciences, 10(21), 7560, 2020 (IF = 2.474).
  8. S. Bejan, C. Teodosiu, C.V. Croitoru, T. Catalina, I.Nastase. Experimental investigation of transpired solar collectors with/without phase change materials, Solar Energy (in evaluare), 2020.

Articole în jurnale indexate BDI

  1. Vilau, M.C. Dudescu. Impact behaviour of expanded polystirene by experimental and numerical methods. Acta Technica Napocensis, 2020 (in evaluare).
  2. Adrian Liviu Ciutina, Raluca Ioana Buzatu, Daniel-Mihai Muntean, Daniel-Viorel Ungureanu. Sisteme moderne de fațade metalice: analize termice și de impact asupra mediului. Revista Construcțiilor, Anul XVI, nr. 166, ianuarie-februarie 2020, 36-43.

Conferinţe internaţionale şi naţionale

  1. Ivanovici, P. Vlazan, S.D. Novaconi, F.S. Rus. Degradation of Rhodamine B by glass foam coated with WO3 and TiO2 under simulated solar radiation. AIP Conf. Proc., Vol. 2218, No. 1, 030013, 2020. (indexat ISI, IF = 0.4).
  2. Florina-Stefania Rus, Stefan Novaconi, Madalina Ivanovici, Paulina Vlazan. Developing new ecological material with applications in construction industry and pollution reduction. Proceedings of the 26th International Symposium on Analytical and Environmental Problems - ISAEP 2020, 23-24 November 2020, Szeged, Hungary, ISBN 978-963-306-771-0, pp. 43-46 (lecture and lecture proceedings).
  3. Madalina Ivanovici, Florina-Stefania Rus, Stefan Novaconi, Paulina Vlazan, Paula Ianasi. Photodegradation of rhodamine b by wo3/glass foam visible-light third generation photocatalyst. ISAEP (26th International Symposium on Analytical and Environmental Problems - ISAEP 2020, 23-24 November 2020, Szeged, Hungary, ISBN 978-963-306-771-0, pp.165-168 (poster and poster proceedings).
  4. Cîrciumaru; R.Chihaia; D. Ovezea; I. Chirita; S. Nicolaie; A. El-Leathey; A. Nedelcu. Experimental Study on Performance of Small-Scale Wind Turbine Rotors. 7th International Conference on Energy Efficiency and Agricultural Engineering (EE&AE), Bulgaria, 12-14.11.2020 (în curs de indexare ISI).
  5. C. Szekely, M. Sabău, A. M. Iuoraș, M. Bojan and P. Teodosescu. Overall performance analysis of a resonant driver with different LED output stages. 2020 International Symposium on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion (SPEEDAM), Sorrento, Italy, 2020 (în curs de indexare ISI).
  6. M. Iuoras, N. C. Szekely, L. D. Vitan, M. Bojan, P. Teodosescu. AC home appliances retrofitting for DC microgrids. 2020 12th International Conference on Electronics, Computers and Artificial Intelligence (ECAI), Bucharest, Romania, 2020 (în curs de indexare ISI).
  7. Hulea, M. Gireada, D. Vitan, O. Cornea, N. Muntean. An Improved Bidirectional Hybrid Switched Inductor Converter. 22nd European Conference on Power Electronics and Applications (EPE ’20 ECCE Europe), 2020. (în curs de indexare ISI).
  8. D. Vitan, D. Hulea, O. Cornea, N. Muntean, M. A. Iuoras, N. Hinov. Low Cost Implementation of a Wind Turbine Emulator. IEEE International Conference on Environment and Electrical Engineering and 2020 (EEEIC / I CPS Europe), 2020 (în curs de indexare ISI).
  9. Cătălin Teodosiu, Cătălin Sima, Cristiana Croitoru, Florin Bode - Analysis of velocity and temperature fields inside an air solar collector – A numerical approach. EENVIRO 2020, 21 - 23 October 2020, Bucharest, Online Conference (în curs de indexare ISI).
  10. Cătălin Sima, Cătălin Teodosiu, Cristiana Croitoru, Florin Bode - Experimental study of heat transfer inside a real scale innovative air solar collector, EENVIRO 2020, 21 - 23 October 2020, Bucharest, Online Conference (în curs de indexare ISI).
  11. Buzatu, D. Muntean, V. Ungureanu, A. Ciutina, M. Gireadă, D. Vitan. Holistic energy efficient design approach to sustainable building using monitored energy management system, EENVIRO 2020, Bucharest, 21 - 23 October 2020, online conference (în curs de indexare ISI).
  12. Ciutina, M. Mirea, A. Ciopec, V. Ungureanu, R. Buzatu, R. Morovan. Behaviour of wedge foundations under axial compression, EENVIRO 2020, Bucharest, 21 - 23 October 2020, online conference (în curs de indexare ISI).
  13. Buzatu, D. Muntean, A. Ciutina, V. Ungureanu: Thermal Performance and Energy Efficiency of Lightweight Steel Buildings: A Case-Study. The 5th World Multidisciplinary Civil Engineering-Architecture-Urban Planning Symposium WMCAUS 2020, 15-19 June 2020 – Prague (Czech Republic), online conference (în curs de indexare ISI).
  14. Charles Berville, Abraham Tetang Fokone, Catalin-Ionut Sima, Cristiana-Verona Croitoru: Mesh independency study for an unglazed transpired solar collector. The 5th World Multidisciplinary Civil Engineering-Architecture-Urban Planning Symposium WMCAUS 2020, 15-19 June 2020 – Prague (Czech Republic), online conference (în curs de indexare ISI).
  15. Catalin Sima, Catalin Teodosiu, Charles Berville: Mesh independency study for a solar glazed transpired collector. Proceedings of the International Conference Building Services And Energy Efficiency - BSEE2020, Iași, Romania, July 2-3, 2020, pp. 60–68, https://doi.org/10.2478/9788395720413-006.
  16. Martin Adrian Daniel, Lucian Nicolae Tutelea, Ion Boldea: Twin Induction Machines Artificial Loading Without Mechanical Coupling. Proceedings of the 2020 International Conference on Electrical Machines (ICEM), 23-26 August, 2020, Gothenburg, Sweden, Sweden, Electronic ISBN: 978-1-7281-9945-0, DOI: 1109/ICEM49940.2020.9270782.

De asemenea, în cadrul conferinței internaționale https://www.eenviro.ro/wp-content/uploads/2020/11/Program-EENVIRO-2020-v10.pdf, cu tema “Sustainable Solutions for Energy and Environment”, în 21 - 23 octombrie la Bucureşti a fost organizată o sesiune specială (workshop) dedicată proiectului, intitulată Environment / CIA_CLIM Project, în cadrul căreia au fost prezentate 6 lucrări de cercetare.

Tot în cadrul acestei etape a fost transmisă către Oficiul de Stat pentru Invenții și Mărci (OSIM), în data de 22.07.2020, cererea de Model de Utilitate cu titlul Instalație pentru monitorizarea de la distanță a coroziunii în sol a construcțiilor metalice acoperite și neacoperite cu zinc.