Ενεργειακή αξιολόγηση ηλιοβοηθούμενης αντλίας θερμότητας με φωτοβολταϊκούς/ θερμικούς (PVT) συλλέκτες για κατοικίες στην Ελλάδα

Abstract

Η παρούσα διπλωματική έχει ως στόχο την ενεργειακή αξιολόγηση ηλιοβοηθούμενης αντλίας θερμότητας (Α.Θ.) η οποία τροφοδοτείται απο θερμικούς/φωτοβολταΐκούς συλλέκτες (PVT’s) για την κάλυψη αναγκών θέρμανσης σε μικρά οικογενειακά κτήρια, 100 m2. Η αξιολόγηση της ηλιοβοηθούμενης Α.Θ διεξάγεται για την Ελλάδα και συγκεκριμένα για τις δυο μεγαλύτερες πόλεις, την Αθήνα και την Θεσσαλονίκη. Για την επίτευξη των στόχων της εργασία, η ηλιοβοηθούμενη Α.Θ καθώς και το κτήριο μοντελοποιήθηκαν μαθηματικά στο TRNSYS και παραμετρικές αναλύσεις σε ετήσια βάση διεξήχθησαν. Οι παραμετρικές αναλύσεις είχαν ως στόχο να εξάγουν συμπεράσματα σχετικά με το μέγεθος της συστοιχίας των PVTs και της δεξαμενής αποθήκευσης της ηλιακής ενέργειας. Όλες οι εξομοιώσεις εκτελέστηκαν με ωριαίο βήμα καθώς και με την χρήση των διαθέσιμων μετεωρολογικών δεδομένα από το Meteonorm. Για την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων έγινε χρήση πέντε ενεργειακών δεικτών με σημαντικότερο από αυτούς να είναι το ποσοστό κάλυψης της ηλεκτρικής ενέργειας από τα PVTs, Renewable Power Fraction. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι συνδυασμοί που περιέχουν τα λιγότερα PVT και την μεγαλύτερη σε όγκο ηλιακή δεξαμενή αποδίδουν βέλτιστα όσον αφορά την ειδική παραγωγικότητα τους, ενώ οι συνδυασμοί με τα περισσότερα PVT αποδίδουν βέλτιστα στον δείκτη SPF. Πιο συγκεκριμένα οι 4 συλλέκτες με τις δεξαμενές του 1.5 m3 απέδωσαν μέγιστη ειδική θερμική παραγωγικότητα, των 195.53 kWh∙m-2, και μέγιστη ειδική ηλεκτρική παραγωγικότητα, των 280.56 kWh∙m-2. Παράλληλα οι συνδυασμοί που περιείχαν 24 συλλέκτες παρουσίασαν μέγιστο COP στο 4.97, μέγιστο SPF στο 2.63 και μέγιστο RPF στο 12.86, δείχνοντας ότι το σύστημα είναι αυτοσυντηρούμενο και ότι μπορεί να καλύψει ακόμα και τις ηλεκτρικές ανάγκες της οικίας.