Please use this identifier to cite or link to this item:
Title: Building integration of solar thermal systems
Other Titles: Ενσωμάτωση ηλιακού θερμικού συλλέκτη στο κέλυφος ενός κτιρίου
Authors: Κυριάκου, Κωνσταντίνος Αβραάμ 
Keywords: Solar Thermal Systems;Solar Energy
Advisor: Παπαδοπούλου, Παναγιώτα
Issue Date: 2014
Department: Department of Mechanical Engineering and Materials Science and Engineering
Abstract: The purpose of this study is the presentation of one, as much as possible, complete picture regarding the building integration of solar thermal collectors. The aim of this study is the avoidance of the classic solar thermal systems which are usually installed on the roof of buildings creating aesthetic problems to the general figure of the building and are replaced by the building integrated ones. Initially, a literature review is undertaken which includes other similar applications and a report on the historical evolution of solar energy. An introduction to the theory of solar energy and of solar thermal collectors is also carried out. Subsequently, the ideas concerning the integration of solar thermal collectors on the building envelope are presented. After the selection of the best idea, the flat plate collector is designed including a listing of all its characteristics. The technology of structural materials is then presented. The properties of the structural materials and more analytically those of insulating materials, which are very important in their use and strength for this specific application, are presented. Consequently, the estimation of the U-value is carried out for various types of walls and roof constructions. Subsequently, the thermal analysis of the flat plate collector with all necessary equations used for the performance evaluation of the collector as well as the other important parameters of the system are presented in detail. This is followed by the simulation of the solar thermal system and the basic steps followed for the construction of the experimental unit for a thermosiphonic hot water system are presented. Subsequently, a study of the solar irradiance is carried out by using “TRNSYS” software. Particularly, the deviation for various orientations of the solar collector is presented graphically. This is important in view of the fact the collector is installed vertically, which is not the best orientation. The experimental procedure to record the various temperatures and the values of the solar radiation falling on the collector surface is presented. Based on these measurements the system performance was estimated (55%) as well as the inlet water temperature and useful energy collected. Furthermore, a second experiment was carried out under stagnation conditions for the measurement of the maximum temperatures the system attains which may create fire issues. It was proved that this is not the case as the temperatures were lower than 100oC. Finally, the conclusions obtained from this work are reported together with a listing of the perspectives of these ideas for future applications and for the correct exploitation of the produced heat.
Description: Αντικείμενο της παρούσας πτυχιακής εργασίας είναι η παρουσίαση μιας όσο το δυνατόν ολοκληρωμένης εικόνας σχετικά με την ενσωμάτωση ηλιακών θερμικών συλλεκτών στο κέλυφος ενός κτιρίου. Η παρούσα πτυχιακή εργασία στοχεύει στην αποφυγή των κλασικών ηλιακών συλλεκτών στην οροφή ενός κτιρίου που είναι αντιαισθητικοί στη γενική εικόνα του κτιρίου, οι οποίοι αντικαθιστούνται με συλλέκτες ενσωματωμένους στο κέλυφος του κτιρίου. Στην αρχή γίνεται μια βιβλιογραφική ανασκόπηση σχετικά με άλλες παρόμοιες εφαρμογές και μια ιστορική αναδρομή στην ηλιακή ενέργεια. Επίσης, γίνεται και μια εισαγωγή στη θεωρία της ηλιακής ενέργειας και των ηλιακών συλλεκτών. Στη συνέχεια, παρουσιάζονται οι ιδέες για την ενσωμάτωση του ηλιακού θερμικού συλλέκτη στο κέλυφος του κτιρίου. Μετά την επιλογή της κατάλληλης ιδέας, αναλύεται ο επίπεδος συλλέκτης και όλα τα χαρακτηριστικά του. Ακολούθως, γίνεται αναφορά στην τεχνολογία των δομικών υλικών. Παρουσιάζονται οι ιδιότητες των δομικών υλικών και πιο αναλυτικά για τα μονωτικά υλικά που είναι σημαντική η ύπαρξη τους και η αντοχή τους στην συγκεκριμένη εφαρμογή. Έπειτα, υπολογίζεται ο συντελεστής θερμοπερατότητας για διάφορες περιπτώσεις για τοίχο και οροφή. Η θερμική ανάλυση του επίπεδου συλλέκτη και όλες οι απαραίτητες εξισώσεις για τον υπολογισμό της απόδοσης του συλλέκτη και των άλλων σημαντικών παραμέτρων στο ενεργειακό σύστημα παρουσιάζονται λεπτομερώς. Στη συνέχεια, παρουσιάζεται η προσομοίωση του ηλιακού θερμικού συλλέκτη και παρουσιάζονται τα βήματα για την συμπλήρωση της πειραματικής κατασκευής για θερμοσιφωνικό σύστημα παραγωγής ζεστού νερού. Ακολουθεί η μελέτη γύρω από την ηλιακή ακτινοβολία με τη χρήση του λογισμικού "TRNSYS". Συγκεκριμένα παρουσιάζεται γραφικά η ποσοστιαία απόκλιση για διάφορους προσανατολισμούς του ηλιακού συλλέκτη. Αυτό είναι σημαντικό ενόψει του ότι ο συλλέκτης τοποθετείται κατακόρυφα. Στην συνέχεια, δίνεται η πειραματική διαδικασία για την καταγραφή των θερμοκρασιών και των τιμών της προσπίπτουσας ακτινοβολίας. Με βάση αυτές τις μετρήσεις υπολογίστηκε η απόδοση του συστήματος (55%), η θερμότητα εισόδου και η ωφέλιμη ενέργεια που παίρνουμε από το σύστημα. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε και δεύτερο πείραμα με στάσιμη τη ροή στο συλλέκτη για την καταγραφή των μέγιστων θερμοκρασιών που παίρνει το σύστημα και που δυνατόν να δημιουργούν πρόβλημα πυρασφάλειας. Όπως αποδείχθηκε αυτό δεν είναι πρόβλημα, αφού οι θερμοκρασίες ήταν χαμηλότερες από 100°C. Στο τέλος καταγράφονται τα συμπεράσματα που προκύπτουν από την εργασία αυτή και οι προοπτικές χρήσης της ιδέας αυτής όσον αφορά τις μελλοντικές εφαρμογές για τη σωστή εκμετάλλευση της παραγόμενης θερμότητας.
Rights: Απαγορεύεται η δημοσίευση ή αναπαραγωγή, ηλεκτρονική ή άλλη χωρίς τη γραπτή συγκατάθεση του δημιουργού και κατόχου των πνευματικών δικαιωμάτων.
Type: Bachelors Thesis
Affiliation: Cyprus University of Technology 
Appears in Collections:Πτυχιακές Εργασίες/ Bachelor's Degree Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat
CK & PP ABSTRACT.pdfAbstract181.3 kBAdobe PDFView/Open
ΠΕΡΙΛΗΨΗ.pdfΠερίληψη100.1 kBAdobe PDFView/Open
CORE Recommender
Show full item record

Page view(s) 20

Last Week
Last month
checked on Aug 4, 2021

Download(s) 20

checked on Aug 4, 2021

Google ScholarTM


Items in KTISIS are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.