Αναζήτηση

Πλοήγηση

• Κοινότητες
• Συγγραφείς
• Έτος
• Τίτλοι
• Θέματα

Ο Χώρος μου

• Είσοδος

Ψηφιακό μοντέλο μελέτης λειτουργίας αντλίας θερμότητας για θέρμανση εσωτερικού χώρου με αξιοποίηση της απορριπτόμενης θερμότητας φωτοβολταϊκού πάνελ

Nikoloudakis Nikolaos

Πλήρης Εγγραφή

---

Περίληψη

Στην εποχή που διανύουμε η όλο και αυξανόμενη ανάγκη για κάλυψη των αναγκών θέρμανσης (και ψύξης), στους εσωτερικούς χώρους, προϋποθέτει την αύξηση της παραγόμενης ενέργειας. Το περιβαλλοντικό αποτύπωμα παραγωγής της ενέργειας (εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας φυσικού αερίου/πετρελαίου) είναι πολύ υψηλό, γεγονός που εντείνει το πρόβλημα της κλιματικής και ενεργειακής κρίσης. Στο σημείο αυτό είναι σημαντική η εύρεση τρόπων εξοικονόμησης ενέργειας, όπως και η βελτίωση συστημάτων που θα έχουν μεγαλύτερη απόδοση, δηλαδή θα χρειάζονται λιγότερη ενέργεια για την λειτουργία τους και θα μπορούν να καλύψουν ικανοποιητικά τις ανάγκες αυτές. Ένα σύστημα που μπορεί βοηθήσει στο θέμα αυτό είναι η αντλία θερμότητας.Στην παρούσα διπλωματική εργασία έγινε θεωρητική μελέτη για λειτουργία αντλίας θερμότητας η οποία χρησιμοποιεί το φωτοβολταϊκό πάνελ ως άμεση πηγή θερμότητας για τον ατμοποιητή του συστήματος. Στο πίσω μέρος του πάνελ προσαρμόζεται μια απορροφητική πλάκα χαλκού όπου πάνω της προσκολλάται το σύστημα σωληνώσεων όπου γίνεται η κυκλοφορία του ρευστού. Το ρευστό που χρησιμοποιείται είναι το ψυκτικό R134-A, το οποίο απορροφά άμεσα θερμότητα από το πάνελ για να αλλάξει φάση και να μετατραπεί σε ατμό. Τα φωτοβολταϊκά πάνελ ορίστηκαν ως μονοκρυσταλλικού τύπου τα οποία έχουν συνολική επιφάνεια 4 m2 και απόδοση μετατροπής σε ηλεκτρική ενέργεια ίση με 0,15 (15%). Για την πραγματοποίηση της μελέτης πάρθηκαν μετεωρολογικά δεδομένα για το έτος 2016 στην περιοχή του Πολυτεχνείου Κρήτης. Από τα δεδομένα αυτά χρησιμοποιήθηκαν τα δεδομένα θερμοκρασίας περιβάλλοντος και ηλιακής ακτινοβολίας. Έπειτα υπολογίστηκαν οι απώλειες θερμότητας για εσωτερικό χώρο διαστάσεων 4 x 4 x 3 (Μ-Π-Υ) για τις οποίες η αντλία θερμότητας έπρεπε να καλύψει τις απώλειες αυτές.Η λειτουργία του συστήματος της αντλίας θερμότητας βασίστηκε στον ψυκτικό κύκλο συμπίεσης ατμού, με σταθερές πιέσεις ατμοποίησης και συμπύκνωσης. Έπειτα έγινε χρήση του θεωρητικού μοντέλου και του κώδικα σε γλώσσα προγραμματισμού python για τον υπολογισμό των θερμοδυναμικών τιμών, όπου υπολογίστηκε ο συντελεστής απόδοσης (COP) της αντλίας θερμότητας, το έργο εισόδου του συμπιεστή (Wc), η θερμότητα που απορρίφθηκε στον εσωτερικό χώρο (Qcond) όπως και οι θερμοκρασίες εξόδου από το πάνελ (Τ1) και θερμοκρασία συμπύκνωσης (Τ3).Οι απώλειες του εσωτερικού χώρου για τις ώρες λειτουργίας της αντλίας θερμότητας ήταν ίσες με 3,74 kWh. Η αντλία θερμότητας λειτούργησε μεταξύ των πιέσεων P1 και P2 στα 1,639 kPa και 6 kPa, έχοντας θερμοκρασία Τ1 ίση με -15⁰C και θερμοκρασία Τ3 ίση με 21,5⁰C. Σε αυτό το εύρος πιέσεων η αντλία θερμότητας παρήγαγε και απέρριψε στον εσωτερικό χώρο 2,79 kWh θερμότητας, καλύπτοντας το 75% των αναγκών θέρμανσης. Επίσης ο συντελεστής απόδοσης της αντλίας υπολογίστηκε θεωρητικά στο 6,9. Η κατανάλωση ενέργειας του συστήματος της αντλίας θερμότητας ήταν ίση με 0,42 kWh ενώ τα φ/β πάνελ παρήγαγαν 0,87 kWh ηλεκτρικής ενέργειας, άρα τα πάνελ μπορούν να καλύψουν τις ανάγκες για ενέργειας της αντλίας. Σε αντιστοιχία με ένα κοινό σύστημα αντλίας θερμότητας των 12000 btu το οποίο θα κατανάλωνε 2,68 kWh ηλεκτρικής ενέργειας για να παράξει την ίδια ποσότητα θερμότητας, το θεωρητικό μοντέλο χρησιμοποίησε μόνο το 15% της ηλεκτρικής ενέργειας του κλιματιστικού. Τέλος η απόδοση παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας των φ/β πάνελ, λόγω ψύξης από την αντλία θερμότητας, αυξήθηκε στο 25,8% ενώ για το σενάριο λειτουργίας χωρίς τον ατμοποιητή της αντλίας θερμότητας η απόδοση προέκυψε ίση με 19,4%.

Διαθέσιμα αρχεία

Υπηρεσίες