Υβριδικό σύστημα αβαθούς γεωθερμίας με ψυκτικό πύργο κλειστού κυκλώματος

Σχετικά έγγραφα
Αντλίες θερμότητας πολλαπλών πηγών (αέρας, γη, ύδατα) συνδυασμένης παραγωγής θέρμανσης / ψύξης Εκδήλωση ελληνικού παραρτήματος ASHRAE

Γεωθερμία Εξοικονόμηση Ενέργειας

Παρουσίαση του συστήµατος γεωθερµικών αντλιών του ηµαρχείου Πυλαίας

Θέρμανση θερμοκηπίων με τη χρήση αβαθούς γεωθερμίας γεωθερμικές αντλίες θερμότητας

ΔΡΑΣΗ ΕΘΝΙΚΗΣ ΕΜΒΕΛΕΙΑΣ. «ΣΥΝΕΡΓΑΣΙΑ 2009» ΠΡΑΞΗ Ι:«Συνεργατικά έργα μικρής και μεσαίας κλίμακας»

ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΑΝΑΒΑΘΜΙΣΗ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΩΝ ΠΗΓΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΟ ΚΤΙΡΙΟ ΤΗΣ ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΑΣ ΚΕΝΤΡΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ

Εξοικονόμηση ενέργειας με εκμετάλλευση ομαλής γεωθερμίας στην πολυτεχνειούπολη ζωγράφου

Επιλεγμένερ ευαπμογέρ Γεωθεπμικών Αντλιών Θεπμότηταρ

ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗΣ ΔΙΑΤΡΙΒΗΣ

Επιλεγμένες εφαρμογές Γεωθερμικών Αντλιών Θερμότητας

Γεωθερμία. ογές εγκαταστάσεων στην πράξη 18/1/2013. Σαββανής Παναγιώτης, Μηχανολόγος Μηχανικός ΤΕ

ΗλιακοίΣυλλέκτες. Γιάννης Κατσίγιαννης

ΘΕΩΡΗΤΙΚΟΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΑΠΟΔΟΣΗΣ ΑΝΑΚΛΑΣΤΙΚΩΝ ΥΛΙΚΩΝ

New Technologies on Normal Geothermal Energy Applications (in Smart-Social Energy Networks )

Ετήσια απόδοση συστημάτων θέρμανσης

Γεωθερμικές Αντλίες Θερμότητας Εφαρμογές του ΚΑΠΕ στην Ελλάδα

Νέες ενεργειακές τεχνολογίες για κτίρια

Εφαρμογές Γεωθερμικών Συστημάτων σε κτήρια σχεδόν μηδενικών εκπομπών CO2

Ετήσια απόδοση συστημάτων θέρμανσης

ΜΟΝΑΔΑ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΣΛΙΑ ΘΕΡΜΟΣΗΣΑ ΣΗ ΕΔΡΑΗ Β. ΡΑΜΟΤΣΑΚΗ

Γεωθερμικές Αντλίες Θερμότητας στον κτιριακό τομέα

Αντίστροφη Μέτρηση για Κατοικίες Χαμηλού Άνθρακα Κτίρια Σχεδόν Μηδενικής Κατανάλωσης Ενέργειας. Γιώργος Κούρρης 18 η Φεβρουαρίου

Συστήματα και Νομοθετικό Πλαίσιο Γεωθερμικών Εγκαταστάσεων Κλιματισμού

ΑΝΑΘΕΩΡΗΣΗ T.O.Τ.Ε.Ε : ΟΔΗΓΙΕΣ ΚΑΙ ΕΝΤΥΠΑ ΕΚΘΕΣΕΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΩΝ ΕΠΙΘΕΩΡΗΣΕΩΝ ΚΤΗΡΙΩΝ, ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΥ

Τ Ε Χ Ν Ο Λ Ο Γ Ι Α Κ Λ Ι Μ Α Τ Ι Σ Μ Ο Υ ( Ε ) - Φ Ο Ρ Τ Ι Α 1


ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΠΑΝ/ΜΙΟΥ ΠΑΤΡΑΣ

4ο Εργαστήριο: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ

Επίδραση του συνδυασμού μόνωσης και υαλοπινάκων στη μεταβατική κατανάλωση ενέργειας των κτιρίων

Μετρήσεις επιλεγμένων εφαρμογών Γεωθερμικών Αντλιών Θερμότητας (Μέρος 1 ο )

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΑΠΟ ΤΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΑΒΑΘΟΥΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΑΣ ΤΟΥ ΝΕΟΥ ΔΗΜΑΡΧΕΙΟΥ ΠΥΛΑΙΑΣ ΚΑΤΑ ΤΑ ΕΤΗ

ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΑΝΑΒΑΘΜΙΣΗ ΠΟΛΥΚΑΤΟΙΚΙΩΝ ΜΕ ΕΠΕΜΒΑΣΕΙΣ ΣΤΑ ΗΛΕΚΤΡΟΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΚΑ

ΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΣ Ενότητα 11

Συστήματα Ηλιοθερμίας Ημερίδα ΠΣΔΜ-Η 4 Ιουλίου 2014

ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΑΝΑΒΑΘΜΙΣΗ ΤΟΥ ΔΗΜΟΤΙΚΟΥ ΚΑΤΑΣΤΗΜΑΤΟΣ ΟΔΟΥ ΦΑΡΜΑΚΙΔΟΥ ΔΗΜΟΥ ΧΑΛΚΙΔΕΩΝ

ΘΕΜΑΤΑ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΜΑΘΗΜΑ: «ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΨΥΞΗΣ» ΕΠΑΛ

Επιλεγµένες εφαρµογές Γεωθερµικών Αντλιών Θερµότητας

ΟΔΗΓΟΣ ΧΡΗΣΗΣ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ TRNSYS για ΗΘΣ

Σωτήρης Κατσιμίχας, Δρ. Μηχανολόγος Μηχανικός Γενικός Γραμματεύς Ένωσης Ελληνικών Επιχειρήσεων Θέρμανσης και Ενέργειας

Ενότητα 2: Τεχνικές πτυχές και διαδικασίες εγκατάστασης συστημάτων αβαθούς γεθερμίας

ΑΝΤΛΙΕΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΕΝΔΟΔΑΠΕΔΙΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗ: ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΣΕ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ ΚΤΙΡΙΩΝ ΚΑΤΟΙΚΙΩΝ

ΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΣ Ενότητα 5

ΣΤΑΘΕΡΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΠΟΥ ΣΑΣ ΚΑΝΕΙ ΝΑ ΝΙΩΘΕΤΕ ΠΙΟ ΑΝΕΤΑ ΣΤΟ ΧΩΡΟ ΣΑΣ

ΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΣ Ενότητα 2

Solar Combi & Solar Combi plus

GEO POWER, Ημερίδα 16 Ο ΕΘΝΙΚΟ Γεωθερμίας ΣΥΝΕΔΡΙΟ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ, «ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ 2011»

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ - ΝΟΜΟΙ

ΔΙΑΡΚΗΣ ΤΕΧΝΙΚΗ ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗ Εφαρμογές Αβαθούς Γεωθερμίας Με Χρήση Γεωθερμικών Αντλιών Θερμότητας (ΓΑΘ)

Στην έκθεση θα παρουσιαστούν τα σημαντικά οφέλη των εναλλακτικών και πιο οικονομικών μορφών θέρμανσης.

ΔΡΑΣΗ ΕΘΝΙΚΗΣ ΕΜΒΕΛΕΙΑΣ. «ΣΥΝΕΡΓΑΣΙΑ 2009» ΠΡΑΞΗ Ι:«Συνεργατικά έργα μικρής και μεσαίας κλίμακας»

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΥΣΚΕΥΩΝ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ. 1η ενότητα

Τεχνική Ενημέρωση ΣΥΓΚΡΙΣΗ ENEΡΓΕΙΑΚΗΣ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΨΥΚΤΩΝ με LG ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ VRF. LG Business Solutions

Εξοικονόμηση ενέργειας σε Δημοτικά Κολυμβητήρια. Δημήτρης Αλ. Κατσαπρακάκης ΑιολικήΓηΑ.Ε.

Αναθεώρηση Κανονισμού Ενεργειακής Απόδοσης Κτηρίων (ΚΕΝΑΚ)

ΤO ΜΕΓΙΣΤΟ ΦΟΡΤΙΟ ΚΑΤΑΚΟΡΥΦΟΥ ΓΕΩΕΝΑΛΛΑΚΤΗ ΩΣ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΤΟΥ ΕΔΑΦΟΥΣ

Βασικές Διεργασίες Μηχανικής Τροφίμων

Η παρούσα κατάσταση των γεωθερμικών αντλιών θερμότητας στην Ελλάδα και τον Κόσμο Αρχές λειτουργίας

Σύγχρονες τάσεις αντιμετώπισης κλιματισμού και παραγωγής Ζ.Ν.Χ. στον ξενοδοχειακό τομέα. Βαγγέλης Λαγός Μηχ. Μηχανικός Υπευθ.

Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (Α.Π.Ε.)

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 11. Ενδεικτικό Έντυπο Ενεργειακής Επιθεώρησης Εγκατάστασης Κλιματισμού

ΔΡΑΣΗ ΕΘΝΙΚΗΣ ΕΜΒΕΛΕΙΑΣ. «ΣΥΝΕΡΓΑΣΙΑ 2009» ΠΡΑΞΗ Ι:«Συνεργατικά έργα μικρής και μεσαίας κλίμακας»

Θερμοδυναμικά ηλιακά συστήματα σχεδιασμός και προσδιορισμός απόδοσης

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ

Κ.Εν.Α.Κ. Διευκρινίσεις εφαρμογής σε Ενεργειακές Επιθεωρήσεις (& Μελέτες) Δημήτρης Μαντάς, μηχανολόγος μηχανικός Ε.Μ.Π., M.Sc.

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΠΟΥ ΕΠΙΤΥΓΧΑΝΕΤΑΙ ΣΕ ΚΑΤΟΙΚΙΕΣ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ N-THERMON 9mm ΤΗΣ ΕΤΑΙΡΕΙΑΣ NEOTEX AEBE.

Κεφάλαιο 13. Logatherm- Αντλίες θερμότητας. Αντλίες Θερμότητας αέρα - νερού WPL Σελ Γεωθερμικές Αντλίες Θερμότητας νερού -νερού WPS Σελ.

Γεωθερμικές Αντλίες Θερμότητας Τεχνολογία και παραδείγματα εφαρμογών

Ηλιακά Θερμικά Συστήματα Στον Ξενοδοχειακό τομέα. Δημήτριος Χασάπης Μηχανικός Τεχνολογίας Α.Π.Ε. ΚΑΠΕ Τομέας Θερμικών Ηλιακών Συστημάτων

Τεχνολογίες θερμάνσεως. Απόστολος Ευθυμιάδης Δρ. Μηχανικός, Διπλ. Μηχ/γος-Ηλ/γος Μηχανικός Μέλος Δ.Σ. ΠΣΔΜΗ

Επικεφαλής στο Τμήμα Κατασκευών Data Centers της Cosmote & Ενεργειακός επιθεωρητής

ΟΔΗΓΟΣ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΕΡΓΩΝ ΣΥΜΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΣΜΟΥ ΚΑΙ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΩΣ ΠΡΟΣ ΤΗΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΑΠΟΔΟΤΙΚΟΤΗΤΑ

Γεωθερμική ενέργεια και Τοπική Αυτοδιοίκηση Το παράδειγμα του γεωθερμικού πεδίου Αρίστηνου-Αλεξανδρούπολης

ΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΣ Ενότητα 10

Το smart cascade και η λειτουργία του

Κατευθύνσεις και εργαλεία για την ενεργειακή αναβάθμιση κτιρίων

ΥΛΙΚΑ ΓΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ

3 Μετάδοση Θερμότητας με Φυσική Μεταφορά και με Ακτινοβολία

Ψυκτικές Μηχανές 21/10/2012. Υποπλοίαρχος (Μ) Α.Δένδης ΠΝ 1. Ψυκτικές Μηχανές (6.2) Ψυκτικές Μηχανές (6.2) Ψυκτικές Μηχανές (6.2)

ΟΔΗΓΙΕΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΑΚΤΙΚΗ ΑΣΚΗΣΗ

Γεωθερμικές αντλίες θερμότητας και βιομάζα

Air Source Heat Pumps

Συστήματα διαχείρισης για εξοικονόμηση ενέργειας στα κτίρια

Βασικές Διεργασίες Μηχανικής Τροφίμων

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΥ & ΒΑΘΜΟΙ ΑΠΟΔΟΣΗΣ

Αυτόνομο σύστημα τηλε- κλιματισμού από Γεωθερμία Χαμηλής Ενθαλπίας (ΓΧΕ)

ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΖΕΣΤΟΥ ΝΕΡΟΥ ΧΡΗΣΗΣ ΜΕ ΑΝΤΛΙΑ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΞΕΝΟΔΟΧΕΙΑΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ: «ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΩ» ΠΡΑΞΗ: «ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΠΑΤΩΝ»

ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΑΠΟΔΟΣΗ ΚΤΗΡΙΩΝ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΟΔΗΓΙΕΣ (Τ.Ο.Τ.Ε.Ε.)

Συστήματα διαχείρισης ενέργειας με ηλιακή υποβοήθηση για θέρμανση & ζεστό νερό χρήσης, με τη χρήση δοχείων διαστρωμάτωσης

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑ (7 Ο ΕΞΑΜΗΝΟ)

V Περιεχόμενα Πρόλογος ΧΙΙΙ Κεφάλαιο 1 Πηγές και Μορφές Ενέργειας 1 Κεφάλαιο 2 Ηλιακό Δυναμικό 15

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΔΙΑΤΜΗΜΑΤΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΥΠΟΓΕΙΩΝ ΕΡΓΩΝ»

Τιμοκατάλογος Αντλίας Θερμότητας Νερού χρήσης

Χρήση Γεωθερμίας και ΓΑΘ στην γεωργία - Η περίπτωση της Νιγρίτας

αναθεώρηση Κ.Εν.Α.Κ. και Τεχνικής Οδηγίας Τ.Ε.Ε

SOLAR ENERGY SOLUTIONS. Εξοικονόµηση ενέργειας Ανανεώσιµες πηγές

Θέρµανση Ψύξη ΚλιµατισµόςΙΙ

Είδη Συλλεκτών. 1.1 Συλλέκτες χωρίς κάλυμμα

ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΕΣ ΑΝΤΛΙΕΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ REACH

Η συμβολή των ΑΠΕ στη βιώσιμη ανάπτυξη και λειτουργία του Δημοκρίτειου Πανεπιστήμιου Θράκης - Δημιουργία μιας αειφόρου Κοινότητας

Transcript:

Υβριδικό σύστημα αβαθούς γεωθερμίας με ψυκτικό πύργο κλειστού κυκλώματος Ζωή Σαγιά α, Κωνσταντίνος Ρακόπουλος α α Τομέας Θερμότητας, Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Ηρώων Πολυτεχνείου 9, Ζωγράφου, 15780, Ελλάδα Περίληψη Εξετάζεται ένα υβριδικό σύστημα αβαθούς γεωθερμίας με. Η μελέτη περίπτωσης είναι ένα γυάλινο κτήριο γραφείων στην Αθήνα. Μια νέα στρατηγική ελέγχου του υβριδικού συστήματος αναπτύσσεται, ώστε να ελαχιστοποιηθεί η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας κατά τη διάρκεια της περιόδου που απαιτείται αποκλειστικά ψύξη των χώρων του κτηρίου. Η προσομοίωση επιτυγχάνεται με το λογισμικό RNSYS 17 και η βελτιστοποίηση της λειτουργίας του συστήματος γίνεται με το εργαλείο RNOP 17, ώστε να ελαχιστοποιηθεί το μήκος των γεωεναλλακτών για δεδομένη ισχύ των αντλιών θερμότητας. Οι Στρατηγικές Ελέγχου που εφαρμόζονται στην παρούσα προσομοίωση καθορίζουν πότε ο ψυκτικός πύργος κλειστού κυκλώματος θα είναι σε λειτουργία και πότε όχι. Τρεις διαφορετικές στρατηγικές εξετάζονται. Σύμφωνα με την πρώτη, ο ψυκτικός πύργος λειτουργεί όταν η θερμοκρασία εξόδου του ρευστού (νερού) από τις αντλίες θερμότητας υπερβαίνει κατά 10 o C τη θερμοκρασία υγρής σφαίρας του αέρα περιβάλλοντος. Σύμφωνα με τη δεύτερη, ο ψυκτικός πύργος λειτουργεί όταν η θερμοκρασία του νερού που εξέρχεται από τους γεωεναλλάκτες είναι μεγαλύτερη των 28 o C. Σύμφωνα με τη Στρατηγική Ελέγχου 3, ο ψυκτικός πύργος τίθεται σε λειτουργία όταν η θερμοκρασία του νερού που εξέρχεται από τις αντλίες θερμότητας είναι μεγαλύτερη των 32 o C. Οι παραπάνω τιμές ελέγχου κάθε στρατηγικής κανονικοποιούνται ως προς τη θερμοκρασία του νερού που εξέρχεται από το θερμή πλευρά του εναλλάκτη θερμότητας ο οποίος παρεμβάλλεται μεταξύ του κυκλώματος των γεωεναλλακτών και του κυκλώματος του ψυκτικού πύργου. Οι νέες αυτές τιμές ορίζουν τρεις νέες Στρατηγικές Ελέγχου οι οποίες επιτυγχάνουν επιπρόσθετη βελτιστοποίηση του συστήματος. 2015 Πολυτεχνειακά Νέα Λέξεις κλειδιά: γεωθερμικό σύστημα, ψυκτικός πύργος, έλεγχος Αριθμός DOI: 1

1. Εισαγωγή Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών Υβριδικό σύστημα αβαθούς γεωθερμίας με Στην παρούσα εργασία εξετάζεται ένα υβριδικό σύστημα αβαθούς γεωθερμίας με ψυκτικό πύργο κλειστού κυκλώματος, το οποίο εγκαθίσταται για να καλύψει τις ενεργειακές ανάγκες πενταόροφου, γυάλινου κτηρίου γραφείων. Οι υαλοπίνακες είναι τύπου Ar, 4/16/4 με συντελεστή = g = 0. 589 2 θερμοπερατότητας u 1.4W / m K και συντελεστή ηλιακού θερμικού κέρδους. Η συνολική ψυχόμενη επιφάνεια είναι 1000 m 2. Το κτήριο βρίσκεται στην Αθήνα και τα κλιματικά δεδομένα για τον υπολογισμό της ενεργειακής του κατανάλωσης προέρχονται από το Meteonorm 6.1 [1]. Αυτή η κατανάλωση προσδιορίζεται με χρήση του RNSYS 16.1 [2], ενώ η μοντελοποίηση γίνεται με βάση τη νέα ελληνική νομοθεσία για τα κτήρια [3], που εφαρμόζεται από τον Ιανουάριο του 2011. Οι υπολογισμοί έδειξαν ότι τα ετήσια ψυκτικά φορτία είναι πολύ υψηλότερα από αυτά της θέρμανσης, γεγονός που οδηγεί σε σύστημα στο οποίο πρωτεύει η ψυκτική λειτουργία [4]. Η ετήσια κατανάλωση ενέργειας του κτηρίου για ψύξη ανέρχεται σε 105.79 kwh/m 2. Μια νέα στρατηγική ελέγχου του υβριδικού συστήματος αναπτύσσεται, ώστε να ελαχιστοποιηθεί η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας κατά τη διάρκεια της περιόδου που απαιτείται αποκλειστικά ψύξη των χώρων του. 2. Περιγραφή μοντελοποίησης κτηρίου και υβριδικού γεωθερμικού συστήματος Με δεδομένητη δυνατότητα να αναβαθμίσουμε το RNSYS 16.1 σε ΤRNSYS 17 [5, 6], όλοι οι υπολογισμοί πραγματοποιούνται στο αναβαθμισμένο περιβάλλον. Ωστόσο, για τη μείωση του απαιτούμενου υπολογιστικού χρόνου δημιουργούνται δύο tpf αρχεία. Το πρώτο υπολογίζει τα φορτία του κτηρίου ενώ, το δεύτερο προσομοιώνει τη λειτουργία του υβριδικού συστήματος αβαθούς γεωθερμίας, λαμβάνοντας ως δεδομένα τα αποτελέσματα του πρώτου. Η συνολική ζήτηση για ψύξη την περίοδο μελέτης ανέρχεται σε 74 kwh/m 2 και αποτελεί το 70% της ετήσιας ενεργειακής κατανάλωσης για ψύξη του κτηρίου. Το ψυκτικό φορτίο σχεδιασμού είναι 70.3 kw. Στο Σχ. 1 απεικονίζεται η μοντελοποίηση του υβριδικού γεωθερμικού συστήματος. Το σύστημα χωρίζεται σε τρία επιμέρους κυκλώματα, τα οποία παρουσιάζονται με διαφορετικό χρώμα: το κύκλωμα των γεωεναλλακτών, που συνδέεται με τις αντλίες θερμότητας με μπλε, το κύκλωμα του εναλλάκτη θερμότητας, που παρεμβάλλεται ανάμεσα στο κύκλωμα των γεωεναλλακτών και αυτό του ψυκτικού πύργου, με πράσινο και το κύκλωμα του ψυκτικού πύργου με ανοιχτό γαλάζιο. 2

Το υβριδικό σύστημα σχεδιάζεται, ώστε να καλύπτει το μέγιστο ψυκτικό φορτίο κατά την περίοδο της αποκλειστικής ψύξης, δηλαδή από Ιούνιο έως και Σεπτέμβριο. Οι δύο αντλίες θερμότητας και ο ψυκτικός πύργος αποτελούν δεδομένα στην παρούσα μοντελοποίηση και έχουν επιλεγεί, ώστε να καλύπτουν την ψυκτική ζήτηση με συντελεστή ασφαλείας 20%. Το σύστημα διανομής της ψύξης δεν εξετάζεται. Με χρήση του ΤRNOP 17 [7] το σύστημα βελτιστοποιείται. Θεωρούνται ως παράμετροι η θερμοκρασία εξόδου του θερμού ρευστού του εναλλάκτη θερμότητας, η παροχή του νερού ψυκτικού πύργου και η επιθυμητή θερμοκρασία εξόδου του νερού από τον πύργο, με σκοπό την ελαχιστοποίηση του απαιτούμενου μήκους των γεωεναλλακτών. Ο Πίνακας 1 συνοψίζει τις κύριες παραμέτρους του βέλτιστου υβριδικού συστήματος στο οποίο θα εφαρμοσθούν οι στρατηγικές ελέγχου. 3

Σχ. 1. Προσομοίωση υβριδικού συστήματος αβαθούς γεωθερμίας με με χρήση του RNSYS 17. 4

Πίνακας 1. Κύριες παράμετροι του βέλτιστου υβριδικού συστήματος στο οποίο θα εφαρμοσθούν οι στρατηγικές ελέγχου Παράμετρος Τιμή Αριθμός γεωτρήσεων 15 Βάθος γεωεναλλάκτη Απόσταση γεωτρήσεων Ακτίνα γεώτρησης Παροχή αναφοράς γεωεναλλακτών Εσωτερική διάμετρος του σωλήναu Εξωτερική διάμετρος του σωλήναu 130 m 4.5 m 0.055 m 1032 kg/h 0.0218 m 0.0267 m Βάθος κάτω από την επιφάνεια του εδάφους όπου βρίσκεται ο κεντρικός αγωγός τροφοδοσίας των γεωεναλλακτών Όγκος θερμικής αποθήκευσης 34,164 m 3 1 m Θερμική αγωγιμότητα εδάφους Ογκομετρική θερμοχωρητικότητα εδάφους Αδιατάρακτη θερμοκρασία εδάφους Θερμική αγωγιμότητα ρευστοκονιάματος Θερμική αγωγιμότητα σωλήνα Ειδική θερμότητα του νερού τροφοδοσίας/ ζήτησης 2.420 W/m K 2343 kj/m 3 K 17 o C 1.51 W/m K 0.4 W/m K 4.19 kj/ kg K Πυκνότητα του νερού τροφοδοσίας/ ζήτησης 1000 kg/m 3 Παροχή φορτίου Εκτιμώμενη ψυκτική ισχύς ανά αντλία θερμότητας Εκτιμώμενη κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας ανά αντλία θερμότητας Εκτιμώμενη παροχή τροφοδοσίας/ ζήτησης ανά αντλία θερμότητας 15,480 kg/h 43kW 8.98 kw 4.3 L/s Ολικός βαθμός απόδοσης των αντλιών κυκλοφορίας 0.6 Βαθμός απόδοσης του κινητήρα των αντλιών κυκλοφορίας 0.9 Αποτελεσματικότητα του εναλλάκτη θερμότητας 0.65 Θερμοκρασία σχεδιασμού του νερού που εισέρχεται στον ψυκτικό πύργο Θερμοκρασία σχεδιασμού του νερού που εξέρχεται από τον ψυκτικό πύργο 35 o C 29.44 o C 5

Παροχή σχεδιασμού νερού του ψυκτικού πύργου Θερμοκρασία σχεδιασμού του αέρα περιβάλλοντος του ψυκτικού πύργου Θερμοκρασία σχεδιασμού υγρής σφαίρας ψυκτικού πύργου Παροχή σχεδιασμού αέρα του ψυκτικού πύργου Πίεση του αέρα του ψυκτικού πύργου σε συνθήκες σχεδιασμού Εκτιμώμενη ισχύς του ανεμιστήρα του ψυκτικού πύργου Περίοδος προσομοίωσης 7494 kg/h 35 o C 25.56 o C 14,334 kg/h 1 atm 2.24 kw 15 έτη 3. Στρατηγικές ελέγχου Οι στρατηγικές ελέγχου που εφαρμόζονται στην παρούσα προσομοίωση καθορίζουν πότε ο ψυκτικός πύργος κλειστού κυκλώματος θα είναι σε λειτουργία και πότε όχι. Αυτός ο πύργος χρησιμοποιείται για να ψύξει ένα ρευστό, στη συγκεκριμένη περίπτωση νερό, εξατμίζοντας νερό ακριβώς γύρω από τις σωληνώσεις που το περιέχουν. Το θερμό αυτό νερό είναι πλήρως απομονωμένο από το νερό που ψεκάζεται και εξατμίζεται στο ρεύμα αέρα προκειμένου να προσφέρει την επιθυμητή ψύξη. Τρεις διαφορετικές στρατηγικές ελέγχου εξετάζονται, με σκοπό να ελαχιστοποιήσουν την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας του συστήματος κατά την περίοδο της αποκλειστικής ψύξης. Η συνολική κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας του υβριδικού συστήματος ορίζεται ως το άθροισμα πέντε όρων: της ηλεκτρικής ενέργειας που καταναλώνουν οι αντλίες θερμότητας, της ηλεκτρικής ενέργειας που καταναλώνουν οι αντλίες κυκλοφορίας του ρευστού (τρεις τιμές στην παρούσα προσομοίωση, μια ισοδύναμη για κάθε κύκλωμα) και την ηλεκτρική ενέργεια του ανεμιστήρα του ψυκτικού πύργου. Εκτός από τις στρατηγικές ελέγχου, δύο άλλες ρυθμίσεις εφαρμόζονται στο κύκλωμα για να πετύχουν τον θερμοκρασιακό έλεγχο του κυκλώματος και τον έλεγχο των παροχών. Η πρώτη είναι ένα άνω όριο της θερμοκρασίας εξόδου του θερμού ρεύματος του εναλλάκτη θερμότητας προς τους γεωεναλλάκτες: o, set = C. (1) HEX 38 6

Η δεύτερη είναι μια επιθυμητή θερμοκρασία του νερού που εξέρχεται από τον ψυκτικό πύργο και επιστρέφει στο κύκλωμα και την οποία ο πύργος προσπαθεί να επιτύχει: o, set = C. (2) C 28 Σύμφωνα με τη Στρατηγική Ελέγχου 1, ο ψυκτικός πύργος τίθεται σε λειτουργία όταν η διαφορά μεταξύ της θερμοκρασίας του νερού που εξέρχεται από τις αντλίες θερμότητας και της θερμοκρασίας υγρής σφαίρας του αέρα περιβάλλοντος υπερβαίνει μια ορισμένη τιμή: o Δ = C. (3) 1 source, wetbulb > 10 Σύμφωνα με τη Στρατηγική Ελέγχου 2, ο ψυκτικός πύργος τίθεται σε λειτουργία όταν η θερμοκρασία του νερού που εξέρχεται από τους γεωεναλλάκτες είναι μεγαλύτερη από μια συγκεκριμένη τιμή: o, > C. (4) GHE 28 Σύμφωνα με τη Στρατηγική Ελέγχου 3, ο ψυκτικός πύργος τίθεται σε λειτουργία όταν η θερμοκρασία του νερού που εξέρχεται από τις αντλίες θερμότητας είναι μεγαλύτερη από μια συγκεκριμένη τιμή: o, > C. (5) source 32 Κάθε μια από τις παραπάνω στρατηγικές ελέγχου κανονικοποιείται ως προς τη θερμοκρασία του νερού που εξέρχεται από το θερμό ρεύμα του εναλλάκτη θερμότητας HEX, hot,. Τα νέα όρια τιμών ελέγχου ορίζουν τρεις Νέες Στρατηγικές. Οι Εξισώσεις (3) έως (5) μετατρέπονται αντίστοιχα σε: Δ HEX, hot, 1 source, wetbulb = > HEX, hot, 0.3 (6) GHE, HEX, hot, > 1.3 (7) 7

source, HEX, hot, > 1.3 (8) 4. Κύρια αποτελέσματα και συμπεράσματα Από τις Στρατηγικές Ελέγχου που εξετάσθηκαν οι 1 και 3 δίνουν πολύ κοντινά αποτελέσματα, με τη Στρατηγική Ελέγχου 1 να δίνει τη μικρότερη κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας από τις τρεις. Για να επιβεβαιωθεί αυτό το συμπέρασμα, αξίζει να αναφερθεί ότι και σε προηγούμενες έρευνες στις οποίες εξετάστηκε αυτή η στρατηγική μαζί με άλλες έδωσε τα καλύτερα αποτελέσματα [8, 9]. Στο Σχ. 2 παρουσιάζεται η ολική κατανάλωση της ηλεκτρικής ενέργειας κατά την περίοδο αποκλειστικής ψύξης για ένα χρόνο λειτουργίας του υβριδικού γεωθερμικού συστήματος. Η συντεταγμένη του x άξονα «Βέλτιστο Στρατηγικής» αναφέρεται στο σενάριο σύμφωνα με το o οποίοτο μήκος του γεωεναλλάκτη=130 m, C, set = 28 C και m& C, set = 3000kg / h,ενώη συντεταγμένη «Βέλτιστο Νέας Στρατηγικής» αναφέρεται στο ίδιο σενάριο στο οποίο εφαρμόζονται οι Νέες Στρατηγικές Ελέγχου. Η Νέα Στρατηγική Ελέγχου 1 δίνει με διαφορά τη μικρότερη κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας από όλες τις εξεταζόμενες. Η τιμή αυτή είναι περίπου 28895 kw το χρόνο. Όλες οι Νέες Στρατηγικές Ελέγχου εμφανίζουν καλύτερα αποτελέσματα, δηλαδή μικρότερη κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας σε σχέση με τις αρχικές. Το εύρος διακύμανσης των εξεταζόμενων τιμών ηλεκτρικής ενέργειας είναι μικρό και αυτό είναι λογικό, αφού αναφέρονται σε ένα ήδη βελτιστοποιημένο σύστημα. Το Σχ. 3 δείχνει την κατανομή της κατανάλωσης της ηλεκτρικής ενέργειας για το βέλτιστο υβριδικό γεωθερμικό σύστημα που δημιουργείται και στο οποίο εφαρμόζονται η Στρατηγική Ελέγχου 1 και η Νέα Στρατηγική Ελέγχου 1 για την περίοδο αποκλειστικής ψύξης. Η κατανάλωση της ηλεκτρικής ενέργειας από τις αντλίες θερμότητας είναι η μεγαλύτερη από όλες και στα δύο διαγράμματα, ενώ η μείωση της ηλεκτρικής ενέργειας που δαπανούν οι κυκλοφορητές στο δεύτερο διάγραμμα είναι ενδεικτική της βελτίωσης της κυκλοφορίας των ρευστών στο κύκλωμα. Στο Σχ. 4 απεικονίζονται οι συνθήκες λειτουργίας του βέλτιστου συστήματος κατά τη διάρκεια μιας πολύ θερμής εβδομάδας του Αυγούστου. H θερμοκρασιακή διαφορά μεταξύ του νερού που εισέρχεται και εξέρχεται από το γεωεναλλάκτη είναι περίπου 2 o C υψηλότερη από αυτή που αναπτύσσεται στο κύκλωμα ζήτησης των αντλιών θερμότητας. Η θερμοκρασιακή διαφορά του νερού που εισέρχεται και εξέρχεται από τον ψυκτικό 8

πύργο κλειστού κυκλώματος είναι κατά μέσο όρο 6.5 o C, ενώ η θερμοκρασία εξόδου του θερμού ρεύματος του εναλλάκτη θερμότητας δεν καταφέρνει να διατηρηθεί κάτω από το όριο των 38 o C τις τελευταίες εργάσιμες ημέρες της εβδομάδας. Παρά το γεγονός ότι σημαντικές παράμετροι, όπως η ψυκτική ικανότητα των αντλιών θερμότητας και του ψυκτικού πύργου έχουν θεωρηθεί δεδομένες, η μέθοδος βελτιστοποίησης που προτάθηκε μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καθοδήγηση σε μελλοντικές προσπάθειες ελέγχου και διαστασιολόγησης υβριδικών συστημάτων αυτής της κατηγορίας. 9

ψυκτικό πύργο κλειστού κυκλώματος Σχ. 2. Συνολική ετήσια κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας για την περίοδο της αποκλειστικής ψύξης. 10

ψυκτικό πύργο κλειστού κυκλώματος (α) (β) Σχ. 3. Κατανομή της συνολικής κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας του υβριδικού γεωθερμικού συστήματος για ένα χρόνο κατά την περίοδο της αποκλειστικής ψύξης, το οποίο ελέγχεται απότη Στρατηγική 1 (α), τη Νέα Στρατηγική 1 (β). 11

ψυκτικό πύργο κλειστού κυκλώματος Σχ. 4. Κατανομή θερμοκρασιών στο υβριδικό σύστημα στο οποίο εφαρμόζεται η Νέα Στρατηγική Ελέγχου 1 για μία εβδομάδα λειτουργίας τον Αύγουστο. 12

ψυκτικό πύργο κλειστού κυκλώματος 5. Ορολογία θερμοκρασία ( o C) Δείκτες C GHE HEX in, load, source set wetbulb ψυκτικός πύργος γεωεναλλάκτης εναλλάκτης θερμότητας είσοδος, έξοδος πλευρά ζήτησης, τροφοδοσίας αντλιών θερμότητας σημείο ρύθμισης ελέγχου υγρή σφαίρα 6. Βιβλιογραφία [1] Μeteonorm Software, v.6.1, 2010. [2] RNSYS Software, v.16.1, 2007. [3] Προεδρικό Διάταγμα 100/2010. «Ενεργειακοί Επιθεωρητές Κτιρίων, Λεβήτων και Εγκατατάσεων Θέρμανσης και Εγκαταστάσεων Κλιματισμού» (ΦΕΚ 177/Α/6.10.2010), 2010. [4] Chou, S.K.; Wong, Y.W.; Chang, W.L.; Yap, C. Efficient energy performance of large commercial buildings in tropical climates. Energy Conversion & Management, 1994, 35(9), 751 763. [5] RNSYS Software, v.17, 2010. [6] ESS Library, 2010. [7] RNOP 17, 2010 [8] Yavuzturg, C.; Spitler, J.D. Comparative study to investigate operating and control strategies for Hybrid Ground Source Heat Pump Systems using a short time step simulation model. ASHRAE ransactions, 2000, 106(2), 192 209. [9] hermal Energy Systems Specialists. Hybrid Geothermal Heat Pumps at Fort Polk, Louisiana, Final Report to Oak Ridge National Laboratory, 2005 13