title: Σχεδιασμός, κατασκευή και μελέτη λειτουργίας πειραματικής διάταξης αντλίας θερμότητας
title: Design, construction and operation study of experimental device of heat pump
Creators: name: Κρυφος Διονυσιος
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2022

description: Οι περιβαλλοντικές ανησυχίες που έχει δημιουργήσει η κλιματική αλλαγή, καθώς επίσης και η ενεργειακή κρίση που διανύουμε αυτήν την περίοδο έχουν στρέψει το ενδιαφέρον του ενεργειακού τομέα προς τη χρήση τεχνολογιών με μικρό περιβαλλοντικό αποτύπωμα και υψηλή λειτουργική απόδοση. Μια τέτοια πολλά υποσχόμενη τεχνολογία, είναι αυτή των αντλιών θερμότητας. 
Με αφορμή τα παραπάνω, αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας αποτέλεσε η κατασκευή μίας πλήρως λειτουργικής διάταξης αντλίας θερμότητας νερού – νερού, ως πρακτική εφαρμογή της θεωρίας στην οποία βασίζεται η λειτουργία των αντλιών θερμότητας.
Πιο συγκεκριμένα η λειτουργία της διάταξης αυτής, βασίζεται στην αρχή λειτουργίας του ψυκτικού κύκλου συμπίεσης ατμών, ενώ ο σχεδιασμός και η κατασκευή της έγινε, με τέτοιο τρόπο, ώστε να έχει τη δυνατότητα παροχής μετρήσεων μεγεθών όπως θερμοκρασία (νερού, ψυκτικού μέσου), παροχής (νερού), πίεσης (ψυκτικού μέσου) καθώς επίσης και διαφόρων ηλεκτρικών μεγεθών, για τη διενέργεια πειραμάτων. Τα δεδομένα των πειραματικών μετρήσεων αναλύθηκαν και επεξεργάστηκαν ώστε να προσδιοριστούν οι λειτουργικές δυνατότητες της διάταξης.
Η παρούσα διπλωματική εργασία δομείται ως εξής:
Αρχικά, στο 1ο κεφάλαιο της εργασίας γίνεται σύντομη ιστορική αναδρομή στην εξέλιξη της τεχνολογίας των αντλιών θερμότητας, αλλά και μια γενικότερη περιγραφή των διαφόρων τύπων και εφαρμογών των συστημάτων αντλιών θερμότητας, καθώς επίσης και της παρουσίας τους στην παγκόσμια αγορά.
Στο 2ο κεφάλαιο παρατίθεται το απαραίτητο για την εκπόνηση της εργασίας θεωρητικό υπόβαθρο, με έμφαση στον ψυκτικό κύκλο συμπίεσης ατμών.
Στη συνέχεια, στο 3ο κεφάλαιο γίνεται λεπτομερής περιγραφή του σχεδιασμού, της διαδικασίας κατασκευής, αλλά και της πειραματικής λειτουργίας της διάταξης.
Τέλος, στο 4ο κεφάλαιο γίνεται η παρουσίαση των αποτελεσμάτων που προέκυψαν από την ανάλυση και επεξεργασία των πειραματικών δεδομένων, η οποία πραγματοποιήθηκε με τη χρήση του προγράμματος MS excel και ενός κώδικα που αναπτύχθηκε σε γλώσσα προγραμματισμού Python. Με βάση τα αποτελέσματα προσδιορίστηκε ο συντελεστής απόδοσης και ο δείκτης ενεργειακής απόδοσης της πειραματικής διάταξης αντλίας θερμότητας νερού – νερού. Ο συντελεστής απόδοσης παρουσιάζει τιμές από 3 έως 4, ενώ ο δείκτης ενεργειακής απόδοσης παρουσιάζει τιμές από 2.5 έως 3.

description: Environmental concerns caused by climate change, as well as the current energy crisis, have focused the energy sector's interest on the use of technologies with a low environmental footprint and high operational efficiency. One of these promising technologies is the heat pump.
With this in mind, the subject of this thesis was the construction of a fully functional water-to-water heat pump system as a practical application of the theory on which heat pump operation is based.
More specifically, the operation of this device is based on the principle of operation of the vapor compression refrigeration cycle, where it was designed and built to be able to provide measurements of quantities such as temperature (water, refrigerant), supply (water), pressure (refrigerant), and various electrical quantities for conducting experiments. The data from the experimental measurements were analyzed and processed to determine the functionality of the device.
This thesis is organized as follows:
First, in the 1st chapter of the work, a brief historical review of the development of heat pump technology is given, but also a more general description of the different types and applications of heat pump systems and their presence in the world market.
In the 2nd chapter, the theoretical background necessary for the elaboration of the thesis is given, focusing on the vapor compression refrigeration cycle.
In the 3rd chapter, the design, the manufacturing process, but also the experimental operation of the device is described in detail.
Finally, in the 4th chapter, the results of the analysis and processing of the experimental data are presented, which were carried out using the program MS Excel and a code developed in the Python programming language. Based on the results, the coefficient of performance and energy efficiency ratio of the experimental water-to-water heat pump system were determined. The coefficient of performance shows values from 3 to 4, while the energy efficiency ratio shows values from 2.5 to 3.