Η χρήση νανοσωματιδίων για τη μεταφορά θερμότητας στο σύστημα τηλεθέρμανσης της Δυτικής Μακεδονίας

Abstract

Τα συστήματα τηλεθέρμανσης, ένα βιώσιμο και αποτελεσματικό μέσο παροχής θερμότητας σε κτίρια και κοινότητες, τα τελευταία χρόνια έχουν κερδίσει δημοτικότητα στη Βόρεια Ευρώπη. Διανέμοντας θερμότητα από μια κεντρική πηγή μέσω υπόγειων σωλήνων, τα συστήματα αυτά αντιμετωπίζουν αποτελεσματικά την υψηλή πυκνότητα πληθυσμού και τα ψυχρά κλίματα. Ωστόσο, η απώλεια ενέργειας και το αυξημένο κόστος λόγω της κακής απόδοσης μεταφοράς θερμότητας περιορίζουν τις δυνατότητές τους. Πρόσφατες έρευνες προτείνουν νανοσωματίδια ως ρευστά μεταφοράς θερμότητας (Heat Transfer Fluids - HFT) για τη βελτίωση της απόδοσης της μεταφοράς θερμότητας στα συστήματα τηλεθέρμανσης. Τα νανοσωματίδια, με διάμετρο μικρότερη από 100 νανόμετρα, παρουσιάζουν βελτιωμένες ιδιότητες μεταφοράς θερμότητας λόγω του υψηλού λόγου επιφάνειας προς όγκο. Μπορούν επίσης να μειώσουν το μέγεθος του θερμικού οριακού στρώματος, ενισχύοντας έτσι τον συντελεστή μεταφοράς θερμότητας. Αν και τα πιθανά οφέλη των νανοσωματιδίων ως HTF σε συστήματα τηλεθέρμανσης είναι πολλά υποσχόμενα, η έρευνα στον τομέα αυτό είναι περιορισμένη και εστιάζεται κυρίως σε μονοφασικά συστήματα μεταφοράς θερμότητας. Η παρούσα διατριβή αποσκοπεί στη διερεύνηση της χρήσης νανοσωματιδίων ως HTF σε συστήματα τηλεθέρμανσης, αξιολογώντας τη δυνητική βελτίωση της απόδοσης μεταφοράς θερμότητας. Η έρευνα θα επικεντρωθεί σε τρεις στόχους: εξέταση της επίδρασης της συγκέντρωσης των νανοσωματιδίων στους συντελεστές μεταφοράς θερμότητας, διερεύνηση της επίδρασης των νανοσωματιδίων στην πτώση πίεσης και αξιολόγηση των πιθανών βελτιώσεων στην απόδοση της μεταφοράς θερμότητας. Η υπόθεση υποδηλώνει ότι η χρήση νανοσωματιδίων ως HTF θα βελτίωνε σημαντικά την απόδοση της μεταφοράς θερμότητας σε συστήματα τηλεθέρμανσης. Συνδυάζοντας αριθμητικές προσομοιώσεις και πειραματικές μετρήσεις από την υπάρχουσα βιβλιογραφία, η παρούσα έρευνα επιδιώκει να παράσχει γνώσεις σχετικά με τη συμπεριφορά των νανοσωματιδίων σε συστήματα τηλεθέρμανσης και να αναπτύξει κατευθυντήριες γραμμές για τη βέλτιστη χρήση τους. Η διατριβή είναι δομημένη σε κεφάλαια που παρουσιάζουν τα συστήματα τηλεθέρμανσης και τα νανοσωματίδια, κάνουν ανασκόπηση της υπάρχουσας βιβλιογραφίας, περιγράφουν τα υλικά και τις μεθόδους που χρησιμοποιήθηκαν στην έρευνα, παρουσιάζουν τα αποτελέσματα και συζητούν τις επιπτώσεις, τις προκλήσεις και τις μελλοντικές κατευθύνσεις της έρευνας. Τελικά, η εργασία αυτή έχει ως στόχο να συμβάλει σε πιθανές τεχνολογικές εξελίξεις στα συστήματα τηλεθέρμανσης, ιδίως στη Δυτική Μακεδονία.