Παραμετρική ανάλυση συστήματος τριπαραγωγής σε κτήρια με χρήση του οργανικού ψυκτικού μέσου R410

Abstract

Τα συστήματα παραγωγής ψύξης θέρμανσης έχουν επιδείξει σημαντική πρόοδο και δυναμική, ως διεσπαρμένες πηγές ενέργειας, για τη βελτίωση της ενεργειακής αποδοτικότητας και για την ικανοποίηση πολλαπλών ενεργειακών απαιτήσεων σε κτίρια. Στην παρούσα διπλωματική παρουσιάζεται ένα τροποποιημένο σύστημα τριπαραγωγής με χρήση οργανικό ψυκτικού μέσου. Το σύστημα έχει ως κύρια πηγή ενέργειας επίπεδους ηλιακούς συλλέκτες, ενώ όταν η ηλιακή ενέργεια δεν επαρκεί υπάρχει βοηθητικός λέβητας φυσικού αερίου για να συμπληρώνει την απαιτούμενη θερμότητα για το σύστημα. Το σύστημα είναι τροποποιημένο όσον αφορά τη χρησιμοποίηση διβάθμιου στροβίλου, για την επίτευξη μεγαλύτερης παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και εκμετάλλευσης μεγαλύτερου λόγου πίεσης. Επίσης στη θέση του συμπιεστή έχει επιλεγεί εγχυτήρας, ο οποίος συμμετέχει στη λειτουργία παραγωγής ψύξης. Τέλος, το εργαζόμενο μέσο που επιλέχθηκε είναι το R410a (μίγμα διφθορομεθανίου και πενταφθοροαιθανίου). Εξετάστηκε η επίδραση βασικών θερμοδυναμικών παραμέτρων, όπως η θερμοκρασία συμπύκνωσης, η θερμοκρασία εισόδου στο διβάθμιο στρόβιλο, η πίεση εισόδου στο διβάθμιο στρόβιλο και τέλος η θερμοκρασία εξόδου του νερού από τους ηλιακούς συλλέκτες, δηλαδή η προσδιδόμενη θερμότητα στο σύστημα. Το σύστημα τριπαραγωγής έχει χωριστεί σε τρεις βασικές λειτουργίες με βάση την εποχικότητα ζήτησης των φορτίων και των παραγώγων του. Έτσι υπάρχει λειτουργία χειμώνα, όπου παράγονται θέρμανση και ηλεκτρική ενέργεια, λειτουργία καλοκαιριού, όπου παράγονται ψύξη και ηλεκτρική ενέργεια και λειτουργία φθινοπώρου και άνοιξης που παράγεται μόνο ηλεκτρική ενέργεια. Η μοντελοποίηση και η παραμετρική ανάλυση της εγκατάστασης έγιναν με το υπολογιστικό πρόγραμμα MATHCAD

Building cooling heating power (BCHP) systems as a kind of distributed energy resource have shown a great potential in improving energy efficiency and meeting multiple energy demands in buildings. In this thesis, we present a BCHP system driven by solar energy with flat-plate solar collectors. A modified trigeneration system with a two stage turbine and use of an organic refrigerant called R410a (a mixture of difluoromethane and pentafluoroethane) is introduced. Based on mathematical models and the program MATHCAD, we have investigated the influences of some key thermodynamic parameters, namely condensation temperature, turbine inlet temperature, turbine inlet pressure and the solar collectors’ outlet temperature of water on the system performance. Also the trigeneration system was divided into three main operation modes based on seasonal demand of loads and energy derivatives. So there is winter mode, which produces heat and electricity, summer mode, which produces cooling and electricity and autumn - spring mode, when only electricity is produced.