Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας αποτέλεσε η μελέτη της ανάπτυξης συστημάτων οικιακής μικρό-συμπαραγωγής ή μικρό-τριπαραγωγής. Συστήματα τέτοιου είδους αποτελούν σημαντική καινοτομία στο κλάδο της θέρμανσης και ψύξης ενός σπιτιού, ενός ξενοδοχείου, ενός νοσοκομείου ή και μίας μικρής βιομηχανίας καθώς δίνουν την δυνατότητα της αποδοτικότερης ενεργειακής κάλυψης φέρνοντας τις κοινωνίες ένα βήμα πιο κοντά στην αειφόρο ανάπτυξη.
Για τους λόγους αυτούς αναπτύχθηκαν, παρουσιάστηκαν και μελετήθηκαν ως προς τον τρόπο λειτουργίας και την οικονομική βιωσιμότητα τους τρία σενάρια μικρό-συμπαραγωγής/τριπαραγωγής, τα οποία είναι εγκατεστημένα στο υπόγειο τριώροφης πολυκατοικίας στην περιοχή της Αττικής και είναι συνδεδεμένα με το εθνικό δίκτυο. Με τη βοήθεια μιας βάσης ενεργειακών δεδομένων στο Excel προσδιορίστηκαν για κάθε ώρα του έτους οι ανάγκες της πολυκατοικίας σε θέρμανση και ψύξη. Σε όλα τα σενάρια το χειμώνα οι ανάγκες για την θέρμανση των χώρων και του ΖΝΧ καλύπτονται από μια συμπαραγωγική μονάδα που είναι ΜΕΚ, ότι αδυνατεί να καλύψει η ΜΕΚ καλύπτεται από ένα λέβητα αιχμής. Στο πρώτο και στο τρίτο σενάριο οι περισσότερες ψυκτικές ανάγκες καλύπτονται από τις καινοτόμες τεχνολογίες ψύξης, τον ψύκτη προσρόφησης και απορρόφησης, αντίστοιχα. Ενώ στο δεύτερο σενάριο χρησιμοποιείται αντλία θερμότητας, η οποία τροφοδοτείται με ηλεκτρική ενέργεια από το δίκτυο. Σε όλα τα σενάρια η συμπαραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια πουλιέται στο δίκτυο σε τιμή που ορίζεται από τη νομοθεσία και υπολογίζεται.
Στο κεφάλαιο 1 παρουσιάζονται και ορίζονται βασικές έννοιες που χρησιμοποιούνται στην εκπόνηση της διπλωματικής εργασίας καθώς και μερικά βασικά στοιχεία και εφαρμογές τους. Στο κεφάλαιο 2 παρουσιάζονται αναλυτικά τα τρία εξεταζόμενα σενάρια συμπαραγωγής και αναλύονται με διαγράμματα ροής και λειτουργίας τόσο για την χειμερινή όσο και για την καλοκαιρινή περίοδο. Στο κεφάλαιο 3 παρουσιάζεται η οικονομική ανάλυση των τριών σεναρίων και παρουσιάζονται κάποιες αναλύσεις ευαισθησίας για την διεξαγωγή χρήσιμων συμπερασμάτων στην προσπάθεια μελέτης και κατανόησης αυτών των συστημάτων μίκρο-συμπαραγωγής. Τέλος στο κεφάλαιο 4, παρουσιάζονται τα συμπεράσματα της διπλωματικής εργασίας καθώς και προτάσεις για μελλοντική μελέτη.
Στόχος της εργασίας είναι ο υπολογισμός της οικονομικής απόδοσης τέτοιων συστημάτων και μέσω σύγκρισης με συμβατικά συστήματα ψύξης και θέρμανσης, η εκτίμηση της προοπτικής ενσωμάτωσής τους στον οικιακό τομέα. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το σενάριο λειτουργίας με τον ψύκτη απορρόφησης είναι το πιο οικονομικά βιώσιμο για αυτήν την εφαρμογή με έντοκη περίοδο αποπληρωμής περίπου τα 10 έτη, ενώ στη συνέχεια έπονται αυτό με τον ψύκτη προσρόφησης και την αντλία θερμότητας με έντοκη περίοδο αποπληρωμής περίπου 20 και 25 χρόνια αντίστοιχα.
(EL)
The purpose of this diploma thesis is to study the development and the usage of micro combined heat and power (CHP)/ combined cooling heat and power (CCHP) technologies in the residential sector. Micro-CHP/CCHP systems represent
a great innovation in the heating and cooling sector of househol
ds, hotels, hospitals or even small industries, since they enable a
more efficient coverage of energy demands, bringing communities one step closer to sustainable development. For this reason, an innovative system like that assumed to be installed in a multi-family block in Athens. In this diploma thesis, three micro CHP/CCHP systems scenarios for residential buildings,
have been evaluated and analyzed as far as their economical aspect. These systems were assumed to be installed in the basement of a multi-family block and connected to the grid.
With the aid of an energy data base and by using Excel, the annual heating and cooling demands of the building were determined. In every scenario, the winter, the heat for space and water is produced by an internal combustion engine and a natural ga
s boiler. On the other hand, during summer, the heat produced by the internal combustion engine combined with innovative cooling technologies and used for cooling loads. An adsorption and an absorption chiller are used to the first and third scenarios, respectively. The second scenario use a heat pump for cooling loads. The electricity, that simultaneously produced by the internal combustion engine, is sell every moment to the grid. In the first chapter, the definitions of CHP/CCHP systems are provided, while there is also a great analysis regarding their advantages and disadvantages. Lastly there is a brief description on the ways these systems can be applied. In the second chapter, the three micro CHP/CCHP systems scenarios are analyzed thoroughly, and their flow charts are presented. The third chapter
includes the economic evaluation of every scenario as well as a
sensitivity analysis in order to establish accurate findings for every scenario respectively. Through these evaluation and analysis
some useful results and conclusions about the three scenarios are pointed. Lastly, the last chapter summarizes the conclusions and provides ideas for future research topics regarding this topic.
The purpose of this study is to determine economic efficiency of the investigated system and through comparison with the
conventional heating and cooling systems, the evaluation of
whether they could be integrated in the residential sector. The results show that the scenario with the absorption chiller is the most profitable investment because it has a discount payback period of almost 10 years, in contrast to scenario with the adsorption chiller and the heat pump, which has discount payback periods of almost 20 and 25 years, respectively.
(EN)
