Προσομοίωση λειτουργίας επίπεδου ηλιακού θερμικού συλλέκτη με ενσωμάτωση σε κτίριο
Loading...
Date
2026-06-30
Authors
Κελλάμης Γιαννόπουλος, Δημήτριος
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως αντικείμενο τη μελέτη ενός ηλιακού θερμικού συλλέκτη ενσωματωμένου σε κατακόρυφη κτιριακή πρόσοψη στο πλαίσιο των Building Integrated Solar Thermal Systems (BISTS). Αρχικά πραγματοποιείται βιβλιογραφική ανασκόπηση σχετικά με τον ρόλο των ηλιακών θερμικών συστημάτων στον κτιριακό τομέα, τη μετάβαση από τα πρόσθετα στα ενσωματωμένα ηλιακά συστήματα, τις βασικές κατηγορίες BISTS, τις εφαρμογές τους και τις σύγχρονες τεχνολογικές εξελίξεις. Στη συνέχεια παρουσιάζεται η υπό μελέτη διάταξη η οποία αποτελείται από γυάλινο κάλυμμα, διάκενο αέρα, απορροφητική πλάκα με σωληνώσεις ρευστού, θερμομόνωση και στρώσεις τοιχοποιίας ώστε να προσεγγίζεται η ενσωμάτωσή της στο κτιριακό κέλυφος. Για την προσομοίωση χρησιμοποιούνται ωριαία δεδομένα από το PVGIS για την Αθήνα και τη Θεσσαλονίκη τα οποία περιλαμβάνουν την ηλιακή ακτινοβολία στο επίπεδο του συλλέκτη, τη θερμοκρασία περιβάλλοντος και την ταχύτητα ανέμου. Το βασικό υπολογιστικό μοντέλο αναπτύσσεται στο MATLAB και βασίζεται σε ισοδύναμο ενεργειακό ισοζύγιο συλλέκτη. Μέσω αυτού υπολογίζονται, μεταξύ άλλων, η θερμοκρασία εξόδου του ρευστού, η ωφέλιμη θερμική ισχύς, η θερμική απόδοση και η μηνιαία/ετήσια ωφέλιμη θερμική ενέργεια, λαμβάνοντας υπόψη τις θερμικές απώλειες, τους συντελεστές F′ και FR, καθώς και τον διορθωτικό συντελεστή γωνίας πρόσπτωσης Kθ. Επιπλέον αναπτύσσεται το αντίστοιχο μοντέλο στο Simulink όπου το σύστημα αναπαρίσταται ως θερμικό δίκτυο, με στόχο τη μελέτη της θερμικής απόκρισης και τον υπολογισμό της θερμοκρασίας εξόδου. Τέλος πραγματοποιούνται παραμετρικές αναλύσεις ως προς την παροχή μάζας, τη μόνωση, την απόσταση σωλήνων, τον προσανατολισμό και τη θερμοκρασία εισόδου. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η θερμοκρασία εξόδου και η παραγόμενη ωφέλιμη ενέργεια μεταβάλλονται ανάλογα με τις κλιματικές συνθήκες, τη θέση εγκατάστασης και τις λειτουργικές παραμέτρους του συστήματος. Η σύγκριση Αθήνας και Θεσσαλονίκης ανέδειξε διαφορές στη μηνιαία ενεργειακή παραγωγή, ενώ οι παραμετρικές αναλύσεις έδειξαν τον ρόλο της παροχής, της μόνωσης και του προσανατολισμού στη συνολική απόδοση. Παρατηρείται συγχρόνως ότι οι μεταβολές αυτές δεν επηρεάζουν μόνο τις μέγιστες τιμές αλλά και τη χρονική κατανομή της ημερήσιας λειτουργίας. Συνολικά η διάταξη παρουσιάζει ενδιαφέρον για εφαρμογές σε κτιριακές όψεις καθώς αξιοποιεί διαθέσιμες κατακόρυφες επιφάνειες και εκτός από την θερμομονωτική λειτουργία μπορεί να συμβάλει στην παραγωγή θερμικής ενέργειας στο κτίριο.
Description
Keywords
Ηλιακοί θερμικοί συλλέκτες ενσωματωμένοι σε κτίριο, Κτιριακή πρόσοψη, Θερμομόνωση, Παραγωγή θερμότητας, Θερμοκρασία εξόδου ρευστού