Αξιοποίηση και βελτιστοποίση της χρήσης ηλιακών συστημάτων στα κτίρια

Abstract

Our society faces a great number of problems which are related with the global warming, the fossil fuel depletion and the electricity price increase. The use of renewable and alternative energy sources, as solar energy, is vital for achieving the sustainability in the future. Especially for the building sector which is responsible for th 40% of the worldwide energy consumption, the use of solar energy can be the only sustainable choice from energetic and financial point of view.The objective of this dissertation is the analysis of various solar systems for building applications. Various collector types (concentrated and no concentrated) are analyzed and be optimized. Moreover, many heating, cooling and electricity production technologies coupled with solar collectors are investigated in this dissertation. Absorption chillers, ORC, heat pumps and other technologies are investigated in the present work.

Η συνεχής αύξηση της τιμής του ηλεκτρικού ρεύματος, η εξάντληση των ορυκτών πόρων και τα περιβαλλοντικά προβλήματα λόγω της υπερβολικής εκπομπής ρύπων είναι παράγοντες που επιτάσσουν τη στροφή προς τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Η ηλιακή ενέργεια είναι μία από αυτές τις πηγές ενέργειας η οποία αφθονεί στην Ελλάδα. Το χαμηλό κόστος επένδυσης για την αξιοποίηση της ηλιακής θερμικής ενέργειας, καθώς και η δυνατότητα χρησιμοποίησης της σε μεγάλο εύρος εφαρμογών (από παραγωγή ζεστού νερού έως και παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος), την καθιστούν πυλώνα της στροφής προς τις εναλλακτικές μορφές ενέργειας. Έτσι λοιπόν, η παρούσα διδακτορική διατριβή, συμβαδίζοντας με τις σύγχρονες απαιτήσεις και τάσεις στο τομέα της ενέργειας, πραγματεύεται την αξιοποίηση της ηλιακής θερμικής ενέργειας σε διάφορες εφαρμογές με επίκεντρο τις κτιριακές ανάγκες.Πιο συγκεκριμένα, η παρούσα εργασία εξετάζει τη χρήση και τη βελτιστοποίηση των ηλιακών συστημάτων στα κτίρια με στόχο τη μεγιστοποίηση του θερμικού βαθμού απόδοσης των συλλεκτών και την ελαχιστοποίηση της ενεργειακής κατανάλωσης. Εξετάζονται επίπεδοι και συγκεντρωτικοί συλλέκτες για διάφορες συνθήκες λειτουργίας έτσι ώστε τα αποτελέσματα να μπορούν να επεκταθούν σε μεγάλο εύρος εφαρμογών. Συστήματα θέρμανσης, ψύξης, παραγωγής ζεστού νερού χρήσης αλλά και ηλεκτροπαραγωγής εξετάζονται έτσι ώστε η ανάλυση να καλύπτει όλες τις πιθανές πτυχές αξιοποίησης της ηλιακής ενέργειας στο κτιριακό τομέα.