Πειραματική και υπολογιστική μελέτη ψυκτικής εγκατάστασης σουπερμάρκετ - Συγγούνας, Ευάγγελος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Θερμότητας. Εργαστήριο Ψύξης και Κλιματισμού, 2017)
Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας, είναι η πειραματική και υπολογιστική μελέτη της ψυκτικής εγκατάστασης ενός σουπερμάρκετ. Η ανάλυση αυτή, υλοποιείται χρησιμοποιώντας μετρήσεις πραγματικού χρόνου από την εγκατάσταση, καθώς και με χρήση κώδικα που αναπτύχθηκε στο λογισμικό EES (Engineering Equation Solver). Πιο συγκεκριμένα, αναπτύσσεται υπολογιστικό μοντέλο για την ανάλυση των επιμέρους ψυκτικών κυκλωμάτων μέσης (MT) και χαμηλής θερμοκρασίας (LT). Μέσω του μοντέλου αυτού, υπολογίζονται οι ηλεκτρικές καταναλώσεις των κυκλωμάτων, προκειμένου να προσδιοριστούν στη συνέχεια μέθοδοι εξοικονόμησης ενέργειας στην εγκατάσταση. Για το σκοπό αυτό, ελέγχεται αρχικά η ακρίβεια του υπολογιστικού μοντέλου, μέσω σύγκρισης των αποτελεσμάτων του με τις αντίστοιχες πειραματικές μετρήσεις, εμφανίζοντας μέγιστη απόκλιση της τάξης του 3%. Ακολούθως, αναπτύσσεται μοντέλο πρόβλεψης του ψυκτικού φορτίου σε κάθε κύκλωμα, με μοναδική παράμετρο την εξωτερική θερμοκρασία περιβάλλοντος. Συνεπώς, με χρήση των βασικών θερμοδυναμικών εξισώσεων του ψυκτικού κύκλου, υπολογίζονται οι μηνιαίες ηλεκτρικές καταναλώσεις των κυκλωμάτων MT και LT, οι οποίες ανταποκρίνονται στις πραγματικές, σημειώνοντας μέγιστες αποκλίσεις, κατά 5.3% στο κύκλωμα MT και κατά 4.1% στο κύκλωμα LT. Οι υπολογισμοί αυτοί δίνουν τη δυνατότητα για γρήγορη και αξιόπιστη μελέτη της ετήσιας απόδοσης του εξεταζόμενου συστήματος. Επιπλέον, διερευνώνται οι ήδη υλοποιημένες ενέργειες εξοικονόμησης ηλεκτρικής κατανάλωσης, σημαντικότερη των οποίων είναι η ρύθμιση της πίεσης συμπύκνωσης σε χαμηλότερα επίπεδα. Το σύνολο των ενεργειών εξοικονόμησης, επιφέρουν 16.8% αύξηση του συντελεστή συμπεριφοράς COP και 12.78% μείωση της καταναλισκόμενης ισχύος του κυκλώματος MT, ενώ στο κύκλωμα LT σημειώνεται 23% αύξηση και 29.55% μείωση στα αντίστοιχα μεγέθη. Από τη διερεύνηση προέκυψε, ότι η εξοικονόμηση ηλεκτρικής ισχύος στο κύκλωμα LT, οφείλεται κατά 23% στην αύξηση του COP και κατά 77% στη μείωση του ψυκτικού φορτίου του κυκλώματος. Αντίθετα, για το κύκλωμα MT, προέκυψε μικρότερη εξάρτηση από τη μεταβολή των σημείων λειτουργίας των συμπυκνωτών, λόγω της ύπαρξης συστήματος ελέγχου inverter σε αυτό. Ωστόσο, παρατηρήθηκε μεγάλη εξάρτηση από τη δραστηριότητα ανοίγματος των θυρίδων των ψυγείων, κατά τις ημέρες λειτουργίας του καταστήματος, η οποία αυξάνει κατά 24% το ψυκτικό φορτίο του κυκλώματος MT. Τέλος, εξετάζονται εναλλακτικά ψυκτικά μέσα, για την αντικατάσταση του υπάρχοντος R-404a. Συγκεκριμένα, υπολογίζονται σε επίπεδο έτους, οι μηνιαίες ηλεκτρικές καταναλώσεις και το μηνιαίο κόστος λειτουργίας κάθε κυκλώματος, για την περίπτωση χρήσης κάθε εξεταζόμενου ψυκτικού μέσου και γίνεται σύγκριση με τα αντίστοιχα μεγέθη του υπάρχοντος ψυκτικού. Το ψυκτικό μέσο R-134a εμφανίζει ενεργειακή και οικονομική βελτίωση έως 8%, ενώ ψυκτικά μέσα τα οποία απαιτούν ελάχιστες μετατροπές στον υπάρχον εξοπλισμό για απευθείας χρησιμοποίησή τους, όπως το R-410a και το R-507a σημειώνουν εξοικονόμηση ενέργειας της τάξεως του 1%.