Συντάχθηκε 24-10-2016 13:10
από Georgia Poniridou
Email συντάκτη: tponiridou<στο>tuc.gr
Ενημερώθηκε:
-
Ιδιότητα: υπάλληλος ΜΗΠΕΡ.
ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ
ΑΝΑΚΟΙΝΩΣΗ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗΣ ΔΙΑΤΡΙΒΗΣ
Όνοματεπώνυμο Μεταπτυχιακού Φοιτητή: Λιλλή Αικατερίνη
Α.Μ.: 2014057365
Ημερομηνία Παρουσίασης: 27 Οκτωβρίου 2016
Ώρα: 11:30
Αίθουσα: Κ2Α3
Θέμα ΜΔΕ «Ανάλυση συστήματος εναλλάκτη εδάφους – αέρα στα κτίρια του Πολυτεχνείου Κρήτης»
Επιβλέπων: Δ. Κολοκοτσα
Τριμελής Εξεταστική Επιτροπή:
1 Δ. Κολοκοτσα
2 Ν. Νικολαιδης
3 Θ. Τσούτσος
Περίληψη:
Στα πλαίσια της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής πραγματοποιήθηκε η ανάλυση ενός συστήματος γεωθερμίας. Το σύστημα αυτό αποτελεί έναν earth to air heat exchanger (εναλλάκτης θερμότητας εδάφους/αέρα) για το οποίο χρησιμοποιήθηκαν ως αγωγοί μεταφοράς θερμότητας τα υπόγεια περάσματα του Πολυτεχνείου Κρήτης. Η επιλογή της συγκεκριμένης τεχνολογίας στηρίχθηκε στη ύπαρξη δύο σημαντικών παραγόντων, στη συνεχή δίχως διακυμάνσεις παροχή ενέργειας καθ’ όλη τη διάρκεια του έτους και στις υφιστάμενες εγκαταστάσεις του Πολυτεχνείου (υπόγεια περάσματα που συνδέουν τα κτίρια μεταξύ τους), γεγονός το οποίο εξασφάλισε μικρό κόστος επένδυσης. Με σκοπό την ορθότερη και πιο ολοκληρωμένη κατανόηση της εργασίας, στο κεφάλαιο 2 αναφέρονται βασικοί ορισμοί της γεωθερμίας και ιστορικά στοιχεία, ενώ επίσης περιγράφονται παρόμοια συστήματα και ο τρόπος λειτουργίας αυτών.
Τα λογισμικά που χρησιμοποιήθηκαν στα πλαίσια της εργασίας για την μοντελοποίηση του εξεταζόμενου συστήματος είναι το EnergyPlus και το Google SketchUp. Στο Κεφάλαιο 3 παραθέτονται αναλυτικά στοιχεία για τη γεωμετρία και τα ενεργειακά χαρακτηριστικά του κτιρίου Κ3 του Πολυτεχνείου Κρήτης που μοντελοποιήθηκε, αλλά και για τον τρόπο εισαγωγής των παραμέτρων της μοντελοποίησης στο λογισμικό. Μετά την μοντελοποίηση του κτιρίου, δημιουργήθηκε ένα εικονικό μοντέλο γεωθερμίας, στο οποίο δόθηκαν ως δεδομένα εισόδου τα χαρακτηριστικά των υφιστάμενων υπόγειων αγωγών με σκοπό να υπολογιστούν οι μέσες μηνιαίες θερμοκρασίες του αέρα μετά τη διέλευσή του από τον αγωγό. Στη συνέχεια οι θερμοκρασίες αυτές δόθηκαν ως δεδομένα εισόδου στον εξωτερικό εναλλάκτη της αντλίας θερμότητας (VRF) με σκοπό να υπολογιστούν τα ενεργειακά κέρδη. Η διαδικασία αυτή πραγματοποιήθηκε μέσω τροποποίησης του κώδικα του λογισμικού. Ο ακριβής τρόπος μοντελοποίησης περιγράφεται επίσης στο Κεφάλαιο 3.
Στη συνέχεια κρίθηκε απαραίτητο να εξεταστούν οι διαφοροποιήσεις των εξαγόμενων αποτελεσμάτων (μέσες μηνιαίες θερμοκρασίες αέρα στους υπόγειους χώρους) μέσω παραμετρικών αναλύσεων. Οι παράμετροι που εξετάστηκαν είναι το μήκος των αγωγών, το υλικό τους, το βάθος τοποθέτησής τους, οι εδαφικές συνθήκες σε συνδυασμό με την κλιματική ζώνη εφαρμογής του συστήματος και τέλος ο ρυθμός παροχής του αέρα μέσα στους αγωγούς. Τα εξαγόμενα αποτελέσματα αυτής της ανάλυσης περιγράφονται αναλυτικά στο Κεφάλαιο 4.
Όπως προέκυψε από την ανάλυση η εφαρμογή του υπό μελέτη συστήματος προτείνεται λόγω του σημαντικού ενεργειακού κέρδους. Το βάθος εγκατάστασης των αγωγών μεταφοράς θερμότητας καθώς επίσης και οι εδαφικές συνθήκες αποτελούν τους δύο καθοριστικότερους παράγοντες τροποποίησης της θερμοκρασίας του αέρα που διέρχεται από τους αγωγούς και γι αυτό η συνεισφορά τους στο ενεργειακό κέρδος είναι σημαντική. Συγκεντρωτικά τα συμπεράσματα, τα οποία προέκυψαν, παρουσιάζονται στο Κεφάλαιο 5.
Τhis master thesis presents the analysis of a geothermal system. This system is an earth to air heat exchanger in which were used the underground TUC passages as heat transfer pipes. The choice of this technology was based on the existence of two important factors; the continuous without fluctuations power supply throughout the year and the existing Polytechnic facilities (underground passages that connect the buildings). The latter secured a small investment costs. The Chapter 2 gives basic definitions of geothermal and historical data, while it describes similar systems and their function.
The software used in this context of modeling the system is the EnergyPlus and Google SketchUp. In Chapter 3 are given details of the geometry and the energy performance of the K3 TUC building. In addition, it describes how to enter the parameters of the modeling software. We created a virtual model of geothermal energy, in which were given as input the characteristics of the existing underground pipelines. Via this modeling we calculated the mean monthly temperatures of the air after passing the drain. These temperature data were given as input in the external heat exchanger of the heat pump (VRF) to calculate the energy gains. This procedure was performed by the modification of the internal software code. The exact modeling procedure is described in Chapter 3.
We examined the differences of the exported results (average monthly air temperatures in underground areas) via parametric analysis. The parameters considered were the length of the pipes, their hardware, their installation depth, the soil conditions in combination with the climate system application zone and the end of the air supply rate in the conduits. The exported results of this analysis are described in detail in Chapter 4.
As a result of this analysis, the application of the system under study is proposed due to its significant energy gain. The installation depth of the heat transfer pipes as well as the soil conditions, are the two decisive air temperature modifying agents passing through the ducts and therefore their contribution to the energy gain is important. Aggregated results have been generated are presented in Chapter 5.
