Θεωρητική Διερεύνηση Λειτουργίας Ηλιακού Συστήματος Ζεστού Νερού Χρήσης, υποβοηθούμενου από Αντλία Θερμότητας

Abstract

Τη σημερινή εποχή οι ενεργειακές απαιτήσεις των ανθρώπων έχουν οδηγήσει σε μία καθημερινότητα ενεργειακά και περιβαλλοντικά μη βιώσιμη. Είναι λοιπόν επιτακτική ανάγκη η αποφυγή χρήσης ορυκτών πόρων και στροφή προς την ανανεώσιμη ενέργεια για την κάλυψη αυτών των αναγκών και σαν συνέπεια πρόληψη του προβλήματος. Το 2018 η κατανάλωση στην Ευρωπαϊκή Ένωση για τον κτηριακό τομέα είχε φτάσει περίπου το 40% της συνολικής πρωτογενούς ενέργειας. Ο κτιριακός τομέας ενδείκνυται για την χρήση συστημάτων που εκμεταλλεύονται ανανεώσιμες πηγές ενέργειας οι οποίες είναι ανεξάντλητες και φιλικές προς το περιβάλλον. Ο τρόπος που αυτά τα συστήματα παρέχουν θέρμανση, ψύξη ή ζεστό νερό χρήσης μπορεί να βελτιωθεί και να γίνει αποδοτικότερος. Στην παρούσα διπλωματική εργασία γίνεται εμβάθυνση στα συστήματα που τροφοδοτούν τις κατοικίες με ζεστό νερό χρήσης και πως αυτά αποδίδουν. Συγκεκριμένα γίνεται διερεύνηση για το πώς ένα σύστημα ηλιακής θέρμανσης ζεστού νερού χρήσης, υποβοηθούμενο από αντλία θερμότητας μπορεί να αποδώσει στην περιοχή της Αττικής για την κάλυψη των αναγκών κατοικίας. Αρχικά γίνεται βιβλιογραφική μελέτη για διατάξεις που σκοπό έχουν την κάλυψη τέτοιων αναγκών. Στη συνέχεια γίνεται εισαγωγή στην ηλιακή ενέργεια και πως μπορεί να εκμεταλλευτεί με την χρήση των ηλιακών συλλεκτών και παρουσιάζονται τα είδη των συλλεκτών και ο τρόπος λειτουργίας τους. Ακολουθεί ανάλυση της λειτουργίας των αντλιών θερμότητας, του θερμοδυναμικού τους κύκλου αλλά και παράθεση των διαθέσιμων ειδών αυτών. Για την διαδικασία της διερεύνησης επιλέχθηκε η μεμονωμένη μελέτη των ηλιακών συλλεκτών και των αντλιών θερμότητας για την θέρμανση ζεστού νερού χρήσης και εν συνεχεία ο συνδυασμός των δυο σε μία ενιαία διάταξη. Προέκυψαν έτσι τα εξής σενάρια προσομοίωσης:  Σενάριο θέρμανσης ζεστού νερού χρήσης με την χρήση ηλιακών συλλεκτών.  Σενάριο θέρμανσης ζεστού νερού χρήσης με την χρήση αντλιών θερμότητας.  Σενάριο διερεύνησης ηλιακού συστήματος θέρμανσης ζεστού νερού χρήσης υποβοηθούμενο από αντλία θερμότητας. Γίνεται αναλυτική παρουσίαση των αποτελεσμάτων και κατόπιν παρατίθενται τα συμπεράσματα της εργασίας, στα οποία γίνεται αξιολόγηση των σεναρίων και πως συγκρίνονται μεταξύ τους. Τέλος, προτείνονται μελλοντικά θέματα διερεύνησης για την περαιτέρω εξέλιξη των παραπάνω μοντέλων.