Προσομοίωση και ενεργειακή αξιολόγηση γεωθερμικής αντλίας θερμότητας για θέρμανση και ψύξη σε κτίριο κατοικίας σε κλιματικές ζώνες της Ελλάδας

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασίας πραγματοποιείται ενεργειακή αξιολόγηση μέσω μοντελοποίησης και προσομοίωσης μίας διώροφης μονοκατοικίας στις κλιματικές ζώνες Α΄, Β΄, Γ΄ και Δ΄, η οποία διαθέτει ως σύστημα θέρμανσης και ψύξης γεωθερμική αντλία θερμότητας. Αρχικά, γίνεται επεξήγηση των εισαγωγικών εννοιών όπως η αρχή λειτουργίας αντλιών θερμότητας και τα μέρη από τα οποία αποτελούνται. Περιγράφονται οι κατηγορίες των αντλιών θερμότητας και οι πηγές θερμότητας. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στην αβαθή γεωθερμία και στους τύπους των γεωθερμικών αντλιών θερμότητας. Αναφέρονται τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα του κάθε συστήματος, όπως και συμπεράσματα και αποτελέσματα από συγκριτικές μελέτες αντλιών θερμότητας που έχουν γίνει ανά τον κόσμο. Στη συνέχεια περιγράφονται οι χρήσεις και οι σκοποί των λογισμικών που χρησιμοποιήθηκαν στην διπλωματική. Τα λογισμικά αυτά είναι το EnergyPlus, SketchUp, OpenStudio και το DesignBuilder. Έπειτα γίνεται η μοντελοποίηση του κτιριακού κελύφους της κάθε ζώνης. Αρχικά, δημιουργείται η γεωμετρία και τα δομικά στοιχεία, καθώς και εισάγονται τα απαραίτητα μετεωρολογικά αρχεία, με τα καιρικά δεδομένα που οφείλονται στις κλιματικές συνθήκες της κάθε ζώνης. Ακολούθως εισάγονται τα φορτία του κτιρίου λόγω ατόμων, φυσικού αερισμού και αθέμιτης διείσδυσης αέρα από χαραμάδες με τα αντίστοιχα χρονοδιαγράμματα (προφίλ χρήσης). Μετά την ολοκλήρωση της μοντελοποίησης πραγματοποιείται προσομοίωση των κτιριακών κελυφών ώστε να προσδιορισθούν οι απαιτήσεις σε θέρμανση και ψύξη για το καθένα. Βάσει των αποτελεσμάτων, επιλέγεται η αντλία θερμότητας και ο γεωεναλλάκτης των κτιρίων. Τα κτιριακά κελύφη μαζί με τις εκάστοτε αντλίες θερμότητας προσομοιώνονται και εξάγονται ενεργειακά αποτελέσματα. Τα αποτελέσματα αυτά συγκρίνονται ανά κλιματική ζώνη.