Συστήματα Ψύξης με Ηλιακή Ενέργεια

Abstract

Τα τελευταία χρόνια οι ανθρωπογενείς δραστηριότητες έχουν αυξήσει σημαντικά τις συγκεντρώσεις των αερίων των κατώτερων στρωμάτων της ατμόσφαιρας με αποτέλεσμα την αύξηση της απορροφούμενης ακτινοβολίας και την επακόλουθη θερμοκρασιακή μεταβολή. Η μείωση εκπομπής των αερίων του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα αποτελεί τη βάση της επίλυσης του προβλήματος. Απαιτείται ανάπτυξη τεχνολογιών που θα βασίζονται λιγότερο ή και θα είναι ανεξάρτητα από καύσιμα υλικά. Οι ανανεώσιμες μορφές ενέργειας (ηλιακή, αιολική, γεωθερμική) μπορούν να βοηθήσουν στην κατεύθυνση αυτή. Οι επιπτώσεις από το φαινόμενο του θερμοκηπίου δεν περιορίζονται στα σύνορα κρατών, αλλά αποτελούν παγκόσμια προβλήματα και απαιτείται διεθνής συνεργασία και χάραξη κοινής πολιτικής από όλα τα κράτη. Τα τελευταία χρόνια η επιστημονική έρευνα έχει αποδείξει, ότι την κύρια ευθύνη για τη μείωση του στρατοσφαιρικού όζοντος φέρουν τα ανθρωπογενή χημικά. Οι χημικές ενώσεις που καταστρέφουν το όζον περιέχουν διάφορους συνδυασμούς χλωρίου, φθορίου, βρώμιου, άνθρακα και υδρογόνου, που ονομάζονται αλογονάνθρακες. Οι χημικές ενώσεις που περιέχουν μόνο άνθρακα, χλώριο και φθόριο ονομάζονται χλωροφθοράνθρακες (CFCs). Τα CFCs, ο τεραχλωράνθρακας και το μεθυλοχλωροφόρμιο είναι από τους πιο σημαντικούς ανθρωπογενείς καταστροφείς του όζοντος που χρησιμοποιούνται κυρίως στα ψυκτικά και κλιματιστικά μηχανήματα. Συνεπώς καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι η ηλιακή ενέργεια αποτελεί μια σημαντική ελπίδα του ανθρώπου για την κάλυψη των διογκούμενων ενεργειακών του αναγκών χωρίς να σπαταλά τα πεπερασμένα ενεργειακά αποθέματα του πλανήτη και να επιβαρύνει με ρυπογόνες ουσίες το περιβάλλον. Η χρήση ηλιακών ενεργειακών συστημάτων είναι ένας από τους πιο επιτυχημένους τρόπους να χειριζόμαστε τις ανάγκες πολυάριθμων καταναλωτών σε ψύξη. Στην εργασία αυτή περιγράφεται μια έρευνα για την προοπτική εφαρμογής συστημάτων ψύξης με ηλιακή ενέργεια σε κτιριακές μονάδες. Οι πλέον διαδεδομένες μέθοδοι ηλιακής ψύξης είναι οι εξής: ψύξη με απορρόφηση, ψύξη με προσρόφηση και ψύξη με συστήματα αποξηραντικού μέσου. Στα πλαίσια αυτά η προτεινόμενη πτυχιακή εργασία αναλύει τα χαρακτηριστικά και τις δυνατότητες μίας εγκατάστασης που η βασική της λειτουργία στηρίζεται στα συστήματα αποξηραντικού μέσου. Τα συστήματα αποξηραντικού μέσου αποτελούν τεχνολογία αφύγρανσης και ψύξης που ενεργοποιείται με θερμότητα. Με τις πρόσφατες εξελίξεις σε αυτή την τεχνολογία, τα συστήματα αποξήρανσης μπορούν τώρα να επιτύχουν κύριο συντελεστή απόδοσης (COP) μεταξύ 1,3 και 1,5, με δυνατότητα να ανέβει στο 1,7 ή και ψηλότερα. Εξελίσσεται σε μια από τις σημαντικότερες εναλλακτικές στα συμβατικά συστήματα ψύξης. Ένας αφυγραντήρας αποξηραντικού μέσου σε συνδυασμό με ψύκτες εξάτμισης μπορούν να μειώσουν σημαντικά το λειτουργικό κόστος κλιματισμού εφόσον η ενέργεια που απαιτείται για τη λειτουργία ενός συστήματος ψύξης αποξηραντικού μέσου είναι μικρή και η πηγή αυτής της απαιτούμενης ενέργειας (ηλιακή, απορριπτόμενη θερμότητα, φυσικό αέριο) μπορεί να ποικίλει. Ένα τέτοιου τύπου σύστημα ψύξης αποξηραντικού μέσου με ένα εφεδρικό σύστημα συμπίεσης ατμών, προσομοιώνεται και η απόδοση του συστήματος αξιολογείται για τη μελέτη της πιθανότητας υλοποίησής του. Αυτή η μελέτη περιγράφει τους σχετικούς ψυχρομετρικούς υπολογισμούς και αναλύσεις της ζώνης κλιματισμού που απαιτούνται για την προσομοίωση της απόδοσης μετάβασης του συστήματος. Τα αποτελέσματα των σεναρίων αυτών καθώς και τα συμπεράσματα που προέκυψαν από την επεξεργασία τους παρουσιάζονται στην εργασία αυτή. Για το λόγο αυτό χρησιμοποιήθηκε και εξελίχθηκε υφιστάμενος υπολογιστικός κώδικας, με σκοπό να μελετηθεί η συμπεριφορά κατάλληλων συνδυασμών.