Βελτιστοποίηση και δυναμική προσομοίωση ηλιακού συστήματος ψύξης με απορρόφηση

Συμεού, Χριστόφορος; Symeou, Christoforos

dc.contributor.author	Συμεού, Χριστόφορος	el
dc.contributor.author	Symeou, Christoforos	en
dc.date.accessioned	2016-11-04T09:33:37Z
dc.date.available	2016-11-04T09:33:37Z
dc.date.issued	2016-11-04
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/43975
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.13741
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Ηλιακή ψύξη	el
dc.subject	Απορρόφηση	el
dc.subject	Εξεργειακή αναλύση	el
dc.subject	Δυναμική προσομοίωση	el
dc.subject	Ηλιακοί συλλέκτες κενού	el
dc.subject	Solar cooling	en
dc.subject	Absorption chiller	en
dc.subject	Exergetic analysis	en
dc.subject	Dynamic simulation	en
dc.subject	Evacuated tube collectors	en
dc.title	Βελτιστοποίηση και δυναμική προσομοίωση ηλιακού συστήματος ψύξης με απορρόφηση	el
dc.title	Optimization and dynamic simulation of a solar absorption chiller	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Θέρμανση-ψύξη-κλιματισμός	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/e28f7158e6b5a7ea8a761c16a60839b122429a60
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-10-13
heal.abstract	Οι αρνητικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις από την καύση των ορυκτών καυσίμων, όπως η αύξηση της μέσης θερμοκρασίας του πλανήτη και τα ακραία καιρικά φαινόμενα, ανάγκασαν την ερευνητική και πολιτική κοινότητα να εξετάσει σοβαρά τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Τα τελευταία χρόνια, παρατηρείται μια ξαφνική ζήτηση στην αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας για διάφορες εφαρμογές, κυρίως για τη θέρμανση νερού, για τη παραγωγή ενέργειας και για την παραγωγή ψύξης. Η εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας σε εφαρμογές ψύξης αυξάνεται συνεχώς, εξαιτίας της προόδου στο σχεδιασμό των επιμέρους συστημάτων και των βελτιωμένων αποδόσεων, ενώ παράλληλα έχει αποκτηθεί σημαντική εμπειρία από τις διάφορες εφαρμογές. Τα συστήματα που χρησιμοποιούν την ηλιακή ακτινοβολία για την παραγωγή ψύξης, έχουν το μεγάλο πλεονέκτημα ότι η ζήτηση για κλιματισμό ταυτίζεται κατά ένα μεγάλο μέρος με την διαθεσιμότητα της ηλιακής ακτινοβολίας. Στην παρούσα διπλωματική εργασία, μελετάται ένα ηλιακό σύστημα ψύξης των 100 kW για τις κλιματικές συνθήκες της Αθήνας. Το σύστημα αυτό αποτελείται από ηλιακούς συλλέκτες με σωλήνες κενού, ένα δοχείο αποθήκευσης του πεπιεσμένου νερού και έναν μονοβάθμιο ψύκτη απορρόφησης που λειτουργεί με εργαζόμενο μέσο LiBr – H2O. Η προσομοίωση του συστήματος έγινε με πρόγραμμα που γράφτηκε στη γλώσσα προγραμματισμού FORTRAN και είναι δυναμική για όλη την ημέρα. Πραγματοποιείται ενεργειακή, εξεργειακή και οικονομική ανάλυση με κύριο στόχο το σχεδιασμό ενός βιώσιμου συστήματος. Για την βελτιστοποίηση του συστήματος εξετάζονται δύο παράμετροι, ο όγκος του δοχείου αποθήκευσης και η επιφάνεια των ηλιακών συλλεκτών. Εξετάζονται το δοχείο αποθήκευσης με όγκο από 6 m3 έως 16 m3 και η συλλεκτική επιφάνεια από 150 m2 έως 600 m2. Από την ενεργειακή και εξεργειακή ανάλυση όλων των συνδυασμών, προκύπτει για κάθε δοχείο αποθήκευσης η βέλτιστη συλλεκτική επιφάνεια, με βασικό κριτήριο την μεγιστοποίηση του ημερήσιου εξεργειακού βαθμού απόδοσης του συστήματος. Το κριτήριο αυτό οδηγεί σε καλή σχεδίαση ελαχιστοποιώντας τη γένεση της εντροπίας στις μεταβολές. Για τον προσδιορισμό του βέλτιστου συστήματος, γίνεται μια οικονομική αξιολόγηση των επιλεγμένων περιπτώσεων. Για την αξιολόγηση αυτή, λαμβάνεται υπόψη όλη η θερινή περίοδος, από τον Μάιο μέχρι τον Σεπτέμβριο. Στην συνέχεια, μελετάται ένα ηλιακό σύστημα ψύξης, παραλλαγή του πρώτου. Η βασική διαφορά τους έγκειται στο γεγονός ότι υπάρχει μια επιπλέον πηγή θερμότητας, που επιλέγεται να είναι η καύση βιομάζας. Στόχος αυτής της δυναμικής προσομοίωσης, είναι ο προσδιορισμός του βέλτιστου συνδυασμού τριών παραμέτρων του συστήματος, ο όγκος του δοχείου αποθήκευσης νερού, η επιφάνεια των ηλιακών συλλεκτών και η θερμοκρασία εισόδου στον αναγεννητή. Εξετάζονται το δοχείο αποθήκευσης με όγκο από 3 m3 έως 9 m3, η συλλεκτική επιφάνεια από 280 m2 έως 400 m2, καθώς και η θερμοκρασία εισόδου στον αναγεννητή από 105 °C έως 120 °C. Πραγματοποιείται ενεργειακή, εξεργειακή και οικονομική ανάλυση για όλες τις περιπτώσεις. Η βελτιστοποίηση του συστήματος σε αυτό το μοντέλο, γίνεται με βασικό κριτήριο την οικονομική βιωσιμότητα του. Το επιλεγμένο σύστημα θα πρέπει να ελαχιστοποιεί την χρήση της βιομάζας στο λέβητα, αλλά ταυτόχρονα να είναι και οικονομικά βιώσιμο, με δεδομένο ότι οι ηλιακοί συλλέκτες με σωλήνες κενού είναι μια ακριβή τεχνολογία.	el
heal.abstract	The negative environmental effects, such as the global warming and the extreme weather-related events (droughts, floods and heat waves), which arise from the combustion of fossil fuels, have forced the research and policy society to seriously consider the employment of renewable energy sources. In recent years a particular interest in utilization of solar energy has been shown. Current applications which accommodate the utilization of solar energy, consist of heating systems, electricity production systems and cooling systems. Advanced and optimized technologies and systems have been developed which had made the exploitation and utilization of solar energy very attractive. It is worth mentioning that cooling systems, which utilize solar energy are favored since the demand of cooling co-exist, in some extent, with the availability of solar radiation. In this thesis, a solar cooling system of 100 kW is investigated for Athens climate. The developed cooling system includes evacuated tube collectors, a storage tank and a single stage absorption chiller which operates with LiBr-H¬2¬O working pair. The simulation of the cooling is performed in dynamic conditions during the day and the simulation tool is a program written in Fortran language. The analysis is based on energetic, exergetic and financial criteria in order to be multilateral and to lead to a sustainable cooling system. The main parameters which have been tuned in optimising the system are the storage tank volume, as well as the collecting area. In regard to the volume of the storage tank a range between 6 m3 and 16 m3 has been tested and in regard to collecting area a range between 150 m2 and 600 m2 has been tested. During the optimisation process, for every storage tank volume the optimum collecting area has been found in order to maximize the daily exergetic efficiency of the system, therefore to construct a well system with low irreversibilities. Once the optimum cases have been found, an economic analysis has been performed for each case in order to obtain the system with the higher financial indexes. The evaluated system is considered to operate during all the summer period between May and September. In addition to the described cooling system, an alternate cooling system has been also designed which has incorporated an additional heat source. Biomass has been selected to be used as a clean energy source. The main objective of this dynamic simulation, is to determine the optimum combination between three parameters which are the volume of the storage tank, the collecting area and the inlet generator temperature. In regard to the volume of the storage tank, the collecting area and the inlet generator temperature a range between 3 m3 and 9 m3, 280 m2 and 400 m2, 105 °C and 120 °C respectively has been tested. An energetic, exergetic and economic analysis is performed for all the cases. The economic viability has been considered as the main criterion for the selection of the optimum system. The main goal is to select a system which achieves low usage of biomass in the boiler and on the same time ensure the economic viability of the system, considering that solar panels use is an expensive technology.	en
heal.advisorName	Τζιβανίδης, Χρήστος	el
heal.committeeMemberName	Ρογδάκης, Εμμανουήλ	el
heal.committeeMemberName	Κορωνάκη, Ειρήνη	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Θερμότητας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	148 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true