Υπολογιστική προσομοίωση και σχεδιασμός καινοτόμου συστήματος με βέλτιστο συνδυασμό ανανεώσιμων πηγών ενέργειας για την κάλυψη αναγκών θέρμανσης, ψύξης και ζεστού νερού σε κτίρια

Μεραμβελιωτάκης, Γεώργιος; Meramveliotakis, Georgios

dc.contributor.author	Μεραμβελιωτάκης, Γεώργιος	el
dc.contributor.author	Meramveliotakis, Georgios	en
dc.date.accessioned	2020-10-05T09:21:38Z
dc.date.available	2020-10-05T09:21:38Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/51273
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.18971
dc.rights	Default license	en
dc.subject	Αντλίες θερμότητας	el
dc.subject	Υβριδικοί φωτοβολταϊκοί-θερμικοί συλλέκτες	el
dc.subject	Ενεργειακή κάλυψη κτιρίων	el
dc.subject	Γεωθερμικοί εναλλάκτες	el
dc.subject	Προσομοίωση ενεργειακών συστημάτων	el
dc.subject	Dual-source heat pumps	en
dc.subject	PVT collectors	en
dc.subject	Buildings	en
dc.subject	Geothermal heat exchanger	en
dc.subject	Simulation of energy systems	en
dc.title	Υπολογιστική προσομοίωση και σχεδιασμός καινοτόμου συστήματος με βέλτιστο συνδυασμό ανανεώσιμων πηγών ενέργειας για την κάλυψη αναγκών θέρμανσης, ψύξης και ζεστού νερού σε κτίρια	el
dc.title	Simulation and design of an innovative system with optimal combination of renewable energy sources to cover heating, cooling and domestic hot water demand in buildings	en
dc.contributor.department	Εργαστήριο ατμοκινητήρων και λεβήτων	el
heal.type	Bachelorthesis	en
heal.classification	Ενεργειακά συστήματα	el
heal.classification	Εφαρμοσμένη θερμοδυναμική	el
heal.classification	Μηχανολογία	el
heal.access	free	en
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-07-23	en
heal.abstract	Τις τελευταίες δεκαετίες εξαιτίας της ταχείας ανάπτυξης της ανθρώπινης δραστηριότητας οι ενεργειακές απαιτήσεις των κοινωνιών συνεχώς αυξάνονται. Η μείωση των αποθεμάτων ορυκτών καυσίμων σε συνδυασμό με προβλήματα ρύπανσης και υποβάθμισης τόσο του περιβάλλοντος όσο και της ποιότητας ζωής αναδεικνύουν τη χρήση ανανεώσιμων πηγών πιο επίκαιρη από ποτέ. Καθώς ο τριτογενής κτιριακός τομέας καταλαμβάνει ένα πολύ σημαντικό τμήμα της γενικότερης ενεργειακής κατανάλωσης, καινοτόμες λύσεις συνδυασμού ανανεώσιμων πηγών αποτελούν το μέλλον για την ικανοποίηση των ενεργειακών απαιτήσεων. Προς την κατεύθυνση αυτή, η σύζευξη φωτοβολταϊκών-θερμικών (PVT) συλλεκτών και αντλίας θερμότητας αποτελεί μια σύγχρονη εναλλακτική η οποία αντικαθιστά τη χρήση παραδοσιακών μέσων, όπως ο λέβητας πετρελαίου. Στην παρούσα εργασία, γίνεται σχεδιασμός και υπολογιστική προσομοίωση ενός καινοτόμου συστήματος συνδυασμού διβάθμιας αντλίας θερμότητας πολλαπλών πηγών με PVT συλλέκτες για την κάλυψη των αναγκών θέρμανσης, ζεστού νερού και ψύξης ενός μικρού συγκροτήματος κατοικιών στην περιοχή της Αθήνας. Η επιλογή της αντλίας θερμότητας προκύπτει μετά από κατάλληλη σύγκριση πληθώρας πιθανών διατάξεων οι οποίες μοντελοποιούνται θερμοδυναμικά στο EES (Engineering Equation Solver). Η τελική επιλογή βελτιστοποιείται ως προς διάφορες παραμέτρους και διαστασιολογείται σύμφωνα με τις απαιτήσεις της εγκατάστασης. Η θερμότητα που παράγεται από τους PVT συλλέκτες αποδίδεται είτε απευθείας στην κατανάλωση είτε αποθηκεύεται σε αντίστοιχο δοχείο υποβοήθησης της αντλίας θερμότητας. Συνεπώς, ολόκληρη η ηλιακή ενέργεια αξιοποιείται κατάλληλα αυξάνοντας την απόδοση του συστήματος καθ’ όλη την ημερήσια λειτουργία. Μάλιστα, ο τρόπος αξιοποίηση της ηλιακής ακτινοβολίας όπως επίσης και η επιλογή της διαθέσιμης πηγής (νερό ή αέρας) για τον ατμοποιητή της αντλίας θερμότητας αποτελούν παράγοντες βελτιστοποίησης κατά την προσομοίωση. Η ίδια συνδεσμολογία χρησιμοποιείται και στη θερινή λειτουργία, ικανοποιώντας ανάγκες ψύξης, με την αντλία θερμότητας να αντιστρέφει τον κύκλο της. Η παραπάνω διάταξη αναπτύσσεται περεταίρω μέσω της εισαγωγής κατάλληλου γεωθερμικού εναλλάκτη προσθέτοντας έτσι μια επιπλέον ανανεώσιμη πηγή στο σύστημα και αναβαθμίζοντας την απόδοση του. Στόχος της εγκατάστασης αποτελεί η 100% κάλυψη όλων των θερμικών αναγκών με βέλτιστο συνδυασμό ανανεώσιμων πόρων και ελαχιστοποίηση της ηλεκτρικής κατανάλωσης.	el
heal.abstract	In recent years, due to the rapid development of human activities, energy demand and consumption has been increasing steadily. Reduction of fossil fuel reserves combined with environmental pollution highlights the significance of this problem and makes renewable energy sources more important than ever. As the consumption of tertiary building sector occupies a very important part of the overall energy demand, systems that combine renewable sources are among the most promising solutions for this issue. In this respect, coupling of Photovoltaic-thermal (PVT) collectors with a heat pump configuration is a modern alternative that replaces traditional heating means such as oil boilers. In this diploma thesis, an innovative renewable-energy based system is designed and examined for covering heating, cooling and domestic hot water demand in a small complex of apartments located in Athens, Greece. This system follows an alternative configuration of a dual stage multisource (air and water) heat pump combined with PVT collectors. The selection of heat pump arrangement results after comparing a big variety of possible configurations witch are thermodynamically modeled in EES (Engineering Equation Solver). The final choice of heat pump is optimized as far as some parameters are concerned and is dimensioned according to the requirements of the installation. The energy produced by the collectors can be either used directly for covering thermal needs or stored in a buffer tank for supplying the heat pump with low temperature heat. By doing so, all solar radiation is exploitable and the heat pump operates with an elevated performance for a longer period during the day. Moreover, the way that solar heat is exploited by the system as well as the selection of input source (water or air) in heat pump’s evaporator are optimization objectives during the computational simulation. The same configuration is also used in summer, when cooling is required by reversing heat pump’s cycle. This system is further developed by introducing a suitable geothermal heat exchanger, which adds an additional renewable energy source, increasing significantly the installation’s performance. Finally, the aim of this examined system is to meet 100% of all thermal needs with an optimal combination of renewable sources and minimizing electricity consumption.	en
heal.advisorName	Καρέλλας, Σωτήριος
heal.advisorName	Karellas, Sotirios
heal.committeeMemberName	Κακαράς, Εμμανουήλ	el
heal.committeeMemberName	Καρέλλας, Σωτήριος	el
heal.committeeMemberName	Χουντάλας, Δημήτριος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Θερμότητας. Εργαστήριο Ατμοκινητήρων και Λεβήτων	el
heal.academicPublisherID	ntua	en
heal.numberOfPages	192 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false	en