Search

Magistro baigiamajame darbe atliktas hibridinės sistemos, sudarytos iš saulės elektrinės ir šilumos siurblio, tyrimas. Šiame tyrime buvo nagrinėjamas hibridinės sistemos įrenginių parinkimas, jų veikimo principai ir esminiai parametrai. Sudaryta energijos poreikių nustatymo metodika ir atlikta ekonominė analizė. Didžiausią įtaką saulės elektrinės ir šilumos siurblio galios parinkimui turi elektros ir šiluminės energijos poreikių kitimas. Nagrinėjamam objektui energijos poreikiai priklauso nuo: pastato energetinio naudingumo klasės bei šildomo pastato tūrio. Taikant skirtingus saulės modulius, kurių nominalios galios nuvertėjimo charakteristika kasmet keičiasi, tiriamajam pastatui buvo nustatytas optimalus variantas. Pritaikius diskonto normą buvo apskaičiuoti atsiperkamumo parametrai ir įvertinta kokia įtaka turi elektros kainos kitimas minėtiems parametrams., In the final thesis was performed the research of a hybrid system consisting of a solar power plant and a heat pump. This study examined the selection of hybrid system equipment, their operating principles and essential parameters. A methodology for determining energy needs has been developed and economic analysis has been performed. The change of electricity and heat energy needs has the greatest impact on the choice of solar power plant and heat pump power. The energy needs of the building under investigation depend on: the energy efficiency class of the building and the volume of the heated building. Using different solar modules, whose rated power depreciation characteristics change every year, the most optimal option was found for the building under investigation. After applying the discount rate, the payback parameters were calculated and the impact of the change in the electricity price on the above parameters was estimated

Baigiamajame magistro projekte tiriama šilumos siurblio sistema su tiesioginio išgarinimo šilumokaičiu, esančiu vandens talpoje. Projekto tikslas ištirti ar tokia sistema gali dirbti efektyviau šaltomis žiemos dienomis, nei standartinis oras – vanduo ir gruntas - vanduo šilumos siurbliai. Eksperimentinė sistema suprojektuojama, tada sumontuota ir žiemos metu rinkta informacija apie jos darbą. Apžvelgiami rezultatai, palyginama su standartinių šilumos siurblių darbo sąnaudomis. Atliekama aeroterminio ir geoterminio šilumos siurblių palyginamoji analizė. Darbe atlikta literatūros analizė apie tiesioginio išgarinimo sistemas, aprašyti aspektai nuo kurių priklauso sistemų efektyvumas ir jų tobulinimo kryptys. Pagal gautus rezultatus nustatyta, kad sistema dirba neefektyviai, reikalingi patobulinimai. Pasiūlytas sistemos tobulinimo variantas., In this final masters thesis, a research on experimental direct exchange system with evaporator placed in water tank is performed. The goal of this project is to research if this new system model could work with better efficiency than standart air to water or ground to water heat pumps in cold winter days. Experimental system is desingned, installed and information about this system efficiency is gathered during winter. Results are analyzed and compared to regular heat pumps working costs. A comparison analysis on aerothermal and geothermal heat pumps is performed. In this project analysis of literature is performed on direct exchange systems, aspects of efficiency and directions for improvement is described. The results show that the system is ineffective and requires improvements. Suggested improvement option.

Šiais laikais daugėjant mažai energijos vartojantiems pastatams, dažniausiai reikalingas ne aukštos temperatūros šilumnešis. Statant vis aukštesnės energetinio efektyvumo klasės pastatus, esamos termofikacinio vandens vamzdynų sistemos tampa nenašiomis ir per didelėmis. Šiai problemai spręsti jau daugelis užsienio valstybių pradėjo vystyti žemesnės temperatūros šilumos tinklus, kuriems esant užtikrinami naujų vartotojų poreikiai. Vienas aktualiausių ir energetiškai didelį potencialą turinčių energijos gamybos technologijų šiems žema–temperatūriniams šilumos tinklams yra sezoninis saulės energijos akumuliavimas didelio tūrio požeminėse talpyklose. Plečiantis naujų pastatų kvartalams ir ieškant atsinaujinančios energijos gamybos plėtros galimybių Lietuvoje, šiame baigiamajame magistro darbe buvo pasirinktas Kauno rajone esantis miestelis – Akademija. Joje projektuojama novatoriška didelio tūrio sezoninė požeminė akumuliacinė talpykla integruota su saulės kolektoriais ir regeneracinio šilumos siurblio sistema bei taipogi atliekama energetinė ir ekonominė šio projekto analizė. Suprojektuota 170000m3 daniško tipo akumuliacinė vandens talpykla. Ant akumuliacinės saugyklos stogo, 22500 m2 plote suprojektuotas plokščiųjų saulės kolektorių laukas, kurių pagalba iš saulės energijos per 275 dienas būtų išgaunama 9980,4 MWh šilumos energijos (įskaitant šilumos nuostolius), kuri būtų naudojama akumuliacinės talpyklos vandens šildymui. Iš saulės kolektorių pašildyto grįžtančio vandens temperatūra būtų 70 ºC. Naudojantis „ANSYS“ energijos modeliavimo programa sumodeliuotas akumuliacinės talpyklos temperatūros, greičio ir slėgio pasiskirstymas 2D pjūvyje, kuris vizuališkai parodė vykstančius viduje energijos virsmus. Iš apskaičiuotų rezultatų gavome, kad be paramos saulės akumuliacinė jėgainė neatsipirktų, tačiau pasinaudojus 50% ES lėšomis bei APVA fondų paramomis, investicijos atsipirktų per 10metų. Įrengiant saulės kolektorių jėgainę ant akumuliacinės talpyklos, šilumos energijos pardavimo kaina su ES fondų parama būtų: 32,02 Eur/MWh, kuri leistų šiandieninėmis rinkos sąlygomis konkuruoti su kitais šilumos gamintojais. Akumuliacinei sistemai pasirenkamas regeneracinis pramoninis šilumos siurblys, naudojantis amoniaką, kaip darbo agentą. Jis užtikrintų energijos poreikį gruodžio – vasario mėnesiais, kas sudarytų vidutiniškai 91 dieną ir pagamintų 2074,8 MWh šilumos energijos. Šilumos energiją gaminant šilumos siurbliu, energijos kaina vartotojams būtų 29 Eur/MWh, o sistemos atsipirkimas būtų per 9 metus , jei 50% investicijų padengtų ES lėšos. Iš viso sezoninėje akumuliacinėje talpykloje per metus būtų pagaminta 12055 MWh šilumos energijos, tai leistų užtikrinti dalį Akademijos miestelio šilumos poreikių, esant išplėtotiems žema–temperatūriniams tinklams., Nowadays, increasing the low energy buildings, mostly is recommend to use for them a low temperature district heating water. The development of new buildings of higher energy efficiency class affects the existing district heating water pipeline systems which become inefficient and oversized. To solve this problem, many foreign countries have already begun to develop low temperature heat networks that could meet the needs of new consumers. One of the most relevant energy production technology for these low temperature heat networks is the seasonal accumulation of solar energy in high volume underground storage. With the increasing number of new buildings and the prospects for renewable energy development in Lithuania, the Academy, which is located in Kaunas, was selected for this final master's thesis. The innovative high volume seasonal underground storage tank was designed with integrated solar heating plant and the regenerative heat pump system, and implemented energy and economic analysis of this project. In this project was modeled 170000m3 of volume Danish type accumulation storage (PTES). On the lid of the storage tank, was designed a field of flat solar collectors in the area of 22500 m2. During the 275 days from solar energy, would be generating 9980.4 MWh of heat energy (including heat loss), which would be used to heat the storage tank water. The temperature of the return water heated from solar collectors would be 70 ºC. With “ANSYS” energy simulation program for the accumulation storage was modeled the temperature, velocity and pressure distributions in the 2D section. We calculated that without the support, the solar heating plant would not have a payback period, but with 50% of EU or APVA funds, the investment would have a payback in 10 years. The sale price of heat energy with EU funds for the installed solar heating plant on a storage tank would be: 32,02 Eur/MWh, which would allow according today's market conditions to compete with other heat producers. In this accumulation system, a regenerative industrial heat pump was used with ammonia as a working agent. This heat pump plant would ensure the energy demand between december and february - 91 days and produce 2074.8 MWh of heat energy. The sale price of energy for consumers from a heat pump plant would be 29 Eur/MWh, and the system's payback would be 9 years if 50% of the investment would be covered by EU funds. A total 12055 MWh of thermal energy would be produced per year in a seasonal accumulation storage, which would allow to provide part of the heat demand of the Academy town with developed low temperature networks.

Baigiamajame magistro darbe suprojektuotos šildymo bei vėdinimo sistemos mažai energijos naudojančiam gyvenamajam namui. Šilumos šaltinis – šilumos siurblys gruntas-vanduo. Šilumos siurblys įrengiamas techninėje patalpoje. Nuo šilumos siurblio suprojektuoti vamzdynai į du grindinio šildymo kolektorius, kurie įrengiami pirmame ir antrame aukšte sienoje. Iš kolektorių grindinio šildymo vamzdynai suprojektuoti visose patalpose. Grindinio šildymo sistema projektuojama su termostatais temperatūros reguliavimui skirtingose patalpose. WC patalpose įrengiami elektriniai rankšluosčių džiovintuvai. Vėdinimo sistema suprojektuota mechaninė. Parinktas vėdinimo įrenginys su rotaciniu rekuperatoriumi. Vėdinimo įrenginys statomas techninėje patalpoje. Iš vėdinimo įrenginio oras tiekiamas į svetainę, darbo kambarį, techninę patalpą bei miegamuosius. Oras ištraukiamas iš WC patalpų, virtuvės, techninės patalpos. Projektuojama natūralaus vėdinimo sistema garaže. Oras ištraukiamas pro natūralaus oro ištraukimo šachtą, oro pritekėjimas per garažo vartus. Šildymo ir vėdinimo sistemoms suskaičiuota sąmata., In Master‘s final work heating and air-ventilation systems are designed for a low energy building. Heat source – heat pump ground-water. The heat pump is located in a technical room. There are pipelines from the heat pump, which are constructed in two floor-heating manifolds, which are designed in the wall of the first and the second floor of the house. Floor-heating pipelines from manifolds are designed in all rooms. The system of floor-heating is designed by using thermostats to regulate temperature in different facilities. In the bathroom, electric dryers for towels are installed. Ventilation system is designed as mechanical. Ventilation installation with a rotary exchanger is chosen. Ventilation installation is located in a technical room. From the ventilation installation the air is provided in the living room, work room, technical room and bedrooms. The air is extracted from bathrooms, kitchen, technical room. The natural ventilation system is designed in the garage. Ventilation installation extracte air per air shaft. Air supply in garage room carried out during gates. Heating and ventilation systems have an outlay calculated.

Magistro baigiamajame darbe atlikta skirtingų tipų šilumos siurblių analizė. Atlikti skirtingų šilumos siurblių modeliavimo rezultatai su programa Polysun, bei modeliavimo metu gautų rezultatų palyginimas. Daugiabučiam namui apskaičiuoti šilumos nuostoliai. Suprojektuotos šildymo ir vėdinimo sistemos. Pagal gautus modeliavimo duomenis ir ekonominį vertinimą parinktas šilumos siurblys „oras – vanduo“, nustatyta sistemų įrengimo kaina, šilumos siurblyje gaminamos šiluminės energijos kaina., The dissertation examines different types of heat pumps in the master thesis. Perform different heat pump simulation results with the program Polysun and comparing the results obtained during modeling. Heat losses calculated for the multifamily building. Designed heating and ventilation systems. The heat pump \"air-water\" was selected according to the modeling data and economic evaluation, established systems installation price, the cost of heat energy generated in the heat pump.

Baigiamajame magistro projekte nagrinėjamas tipinio daugiabučio iki 1995 metų modernizacijos darbai. Pasirinktam pastatui atliekamas energijos vartojimo auditas prieš ir po renovacijos. Analizuojami gauti rezultatai ir pagal juos pasirenkama papildoma energijos taupymo priemonė. Šiuo atveju pasirenkamas ištraukiamo oro šilumos siurblys oras / vanduo, kuris naudos iš patalpų šalinamą orą per vėdinimo šachtas. Pagaminta energija bus naudojama karštam vandeniu ruošti., In the final master project is examined a typical apartment building which was built until 1995 modernization work .For this building energy consumption audit is performed before and after renovation. The results are analyzed and then additional energy saving tool is chosen. In this case, the heat pump is selected which will benefit from the exhaust air through the ventilation shaft. The generated energy will be used to make hot water.

Šiomis dienomis norint paversti centrinio šildymo sistemas patraukliomis būtina energiją naudoti efektyviai. Tai galima pasiekti tik atnaujinant senas, neefektyvias esamų daugiabučių namų šildymo sistemas. Šiame baigiamajame magistro darbe įvertinamas gyvenamo namo energetinis poreikis ir analizuojami jo altervatyvūs energijos aprūpinimo būdai, tokie kaip saulės kolektoriai ir šilumos siurbliai, kurie būtų tinkami palaikyti reikiamus vidaus patalpų temperatūros parametrus, bei tenkinti gyventojų lūkesčius Išnagrinėjamas šių įrenginių veikimas, jų termodinaminė analizė bei privalumai. Atiliekamas ekonominis ir technologinis sistemos veikimo įvertinimas. Apibendrinus teorines žinias ir gautus skaičiavimų rezultatus, pateikiamos išvados ir pasiūlymai., In these days saving days to convert the heating systems must be attractive to use energy efficiently. This can only be achieved by updating the old, inefficient existing apartment building heating systems. In this final master work I mesurable house apartment building energy demand and analize the alternative power supply techniques such as solar collectors and heat pumps which are suitable for maintaining the required indoor temperature settings, and could realize wishes of the people.I explore the performance of the units, the thermodynamic analysis and advantages of this. At the end of work I make economic and technological system performance evaluation. Summarizing the theoretical knowledge and the obtained results, I place conclusions and recommendations.

Lietuva po Ignalinos atominės elektrinės sustabdymo, energetinio saugumo atžvilgiu žengė žingsnį atgal. Ne tik spaudimas iš Europos sąjungos didinti AEI panaudojimą, bet ir padidėjusi priklausomybė nuo elektros energijos bei gamtinių dujų importo, atitinkamas institucijas privertė ieškoti greito sprendimo. Intuityvi išeitis norint spręsti abi problemas buvo kogeneracijos skatinimas ir plėtra. Lietuva pakankamai greitai įsisavino ištobulėjusias biokuro deginimo technologijas. Iš pradžių biokuras buvo naudojamas vandens šildymui ir garo tiekimui technologiniams procesams. Tačiau netrukus pasaulinė praktika jį naudoti elektros gamybai kogeneracinėse jėgainėse įsišaknijo ir Lietuvoje. Dabar tokios jėgainės energijos gamybos savikaina yra labai konkurencinga, tad norint įsitraukti į rinką reikia ieškoti efektyvumo didinimo galimybių. Darbe nagrinėjami du skirtingi šilumos siurblio integravimo į įprastinę biokuro kogeneracinę jėgainę būdai. Viename šilumos siurblys naudojamas transformuoti visai vandens garo ciklo atliekinei šilumai, kitame – papildomam dūmų po kondensacinio ekonomaizerio atvėsinimui ir didesniam slaptosios garavimo šilumos išnaudojimui. Atlikti detalūs termodinaminiai bei ekonominiai skaičiavimai parodė, kad pirmasis variantas dėl itin galingo kompresoriaus ir didelio elektros energijos suvartojimo sumažina kasmetinį pelną. Tačiau kur kas kuklesnis šilumos kiekis yra dūmuose už ekonomaizerio. Šilumos siurblys skirtas jiems atvėsinti ir įsisavinti besikondensuojančių vandens garų šilumai yra daug kartų mažesnės galios. Taip yra dėl didelio transformacijos koeficiento (COP=9.899), kuris įmanomas turint mažą temperatūrų skirtumą tarp žemo potencialo šilumos šaltinio ir šilumos siurblio kondensatoriaus kondensacijos temperatūros. Toks kompresorinis šilumos siurblys nereikalauja didelių investicinių kaštų ir kasmetinį pelną padidina 246 tūkst. € arba 13,5 %., After shutting down the Ignalina atomic power plant, Lithuania have received a huge blow to it‘s national energetic safety. Not only pressure from The European Union, but risen electricity and natural gas import dependency has forced Lithuania to search for a quick solution. Intuitive way to solve both of the problems was combined heat and power promotion and development. Lithuania was very quick to master the sophisticated biofuel burning technologies. At the beginning biofuel was used for water heating and steam supply to various technological processes. Not long after, international experience using biofuel for cogeneration has rooted down in Lithuania too. Nowadays these plants energy production prime cost is particularly cheap. To hop into the market it is necessary to find effectiveness increasing capabilities. In this study two different ways of heat pump integration into a regular biofuel CHP are examined. First one is based on full waste heat energy transformation of water steam cycle, second – additional flue gas cooling after the economizer and greater latent heat recovery. Detailed termodinamic and economic calculations have shown that because of very high compressor power and it‘s electricity consumption the first version heat pump actually lessens annual profit. A lot less heat quantity is in the flue gas after the economizer. Heat pump designed to cool them down and gather condensing water vapour heat is many times less powerful. This is because of high coefficient of performance (COP=9.899), which is only possible when having low temperature difference between low grade heat pool and heat pump condensator condensing temperature. This kind of heat pump does not require high investment costs and increases annual profit by 264 thousand € or 13,5 %.

Magistro baigiamajame projekte atlikta šilumos siurblių gruntas / vanduo ir oras / vanduo analizė. Remiantis gamintojų duomenimis nustatytas naudingojo veikimo koeficientas COP bei ištirtas sezoninis naudingumo koeficientas pagal duomenis gautus iš realiai veikiančių sistemų. Pasitelkiant modeliavimo programą „Polysun“ ir atlikus ekonominius skaičiavimus nustatyta, kad projektuojamame pastate geriausią būtų įrengti oras / vanduo šilumos siurblių sistemą. Naujai projektuojamam pastatui atliekami šilumos nuostolių skaičiavimai, projektuojama grindinio šildymo ir rekuperacinė vėdinimo sistema. „Polysun“ programos pagalba parenkamas šilumos siurblys oras /vanduo. Įvertinimas energijos poreikis pastato šildymui, apskaičiuojamas šilumos siurblio sistemos atsipirkimo laikas, bei šilumos siurblio pagamintos 1kWh kaina., Master's thesis analyzes heat pumps „soil / water“ and „air / water. From manufacturers data coefficient of performance is defined. On the basis with data from working systems seasonal coefficent is set. Through modeling program „Polysun“ and economical reasearch it is calculated that the best system to apply for projected bulding is air / water. For new projected building calculations of heats loses were made and floor heating designed. Through modeling program „Polysun“ heat pump air /water is selected. Heat amount for new building is evaluated, payback time for heat pump air / water system is calculated. 1kWh price is estimated, which is produced by heat pump air / water.

Magistro baigiamajame darbe yra apžvelgti tyrimai. Atlikta analizė ir palygintos atsinaujinančių energijos išteklių karšto vandens ruošimo poreikiams tenkinti. Apibendrintos išvados ir priimtas sprendimas pastato karšto vandens ruošimo sistemos projektavimui. Daugiabučiam pastatui atlikti šilumos nuostolių skaičiavimai, paskaičiuota ir suprojektuota šildymo sistema. Atsižvelgus į tiriamosios dalies išvadas, priimta jog pastatui karštas vanduo bus ruošiamas su polikristaliniais saulės elementais. Šilumą gamins šilumos siurblys oras-vanduo. Pagal atliktus paskaičiavimus gauta pastatui reikalinga šildymo galia 30,44 kW., Master's thesis is to review studies of different systems for use in residental buildings for heating. The analysis and comparison of renewable energy for hot water needs. Summarizes the findings and judgment of the hot water system design. Calculations of heat loses for multifamily residental building were carried and heating system was designed. In view of the findings of the test portion, it was decided that the building hot water will be prepared using polycrystalline solar cells. The required amount for heating for residental building will be carried out with the heat pump air to water. According to calculations required power for heating the building is required 30,44 kW.

Magistro baigiamajame darbe yra apžvelgti tyrimai skirtingų šildymo sistemų panaudojimo viešosios paskirties pastatų pildymui. Atlikta analizė ir palygintos atsinaujinančių išteklių šildymo sistemos, projektuojamo pastato šildymo poreikiams tenkinti. Apibendrintos išvados ir priimtas sprendimas pastato šildymo sistemos projektavimui. Elektrėnų teritorijos kultūros centro pastatui atlikti šilumos nuostolių skaičiavimai, paskaičiuota ir suprojektuota šildymo sistema. Atsižvelgus į tiriamosios dalies išvadas, priimta jog pastatui šilumą gamins šilumos siurblys vanduo-vanduo. Pagal atliktus paskaičiavimus gauta pastatui reikalinga šildymo galia 60,11 kW., Master's thesis is to review studies of different heating systems for use in public buildings for heating. The analysis and comparison of renewable heating systems, projected building heating needs. Summarizes the findings and judgment of the heating system design. Calculations of heat loses for cultural center in Elektrenai territory were carried and designed heating system was designed. In view of the findings of the test portion, it was decided that the required amount for heating the building will be carried out with the heat pump water to water. According to calculations required power for heating the building is required 60,11 kW.

Vilniuje rekonstruojama gyvenamojo namo šildymo, vėdinimo ir oro kondicionavimo sistemos. Įvertinami namo šiluminiai nuostoliai. Nustačius šiuos parametrus ruošiamas namo energetinių sistemų rekonstrukcijos projektas parenkant šilumos siurblį patalpų šildymui ir vėsinimui. Darbo tikslas – apskaičiuoti šilumos nuostolius per atitvaras. Pagal gautus rezultatus parinkti tinkamo galingumo šilumos siurblį ir nustatyti jo naudingumo koeficiantą su skirtingais šaldymo agentais ir skirtingais šilumos šaltiniais . Pagal skaičiavimo rezultatus parenkamas tinkamo galingumo šilumos siurblys, kuris užtikrina komfortines sąlygas patalpose. Nustatomas jo naudingumo koeficiento priklausomybė nuo skirtingų šaldymo agentų, šilumos šaltinių ir nuo skirtingų šiliumos siurblio sistemų., In Vilnius reconstructed residential building's heating , ventilation and air conditioning systems. Thermal loses of given house are being evaluated. This configuration is prepared home energy system reconstruction project by selecting a heat pump for heating and cooling. Purpose of this work is to calculate the heat loss through the walls. According to the results select the appropriate capacity heat pump and determine the efficiency of different refrigerants and different heat sources. According to the calculation results of the selection of the appropriate capacity heat pump, which provides a comfortable indoor conditions . It determines the efficiency dependence on different refrigerants , heat sources and from different šiliumos pump systems .

Magistro baigiamojo darbo tikslas išsiaiškinti šilumos siurblio panaudojimo galimybes pramonės technologijoje, panaudijimo galimybes biokuro katilinėje, įvertinti efektyvumą. Baigiamajame darbe aprašoma biokuro katilinė, jos veikla bei įrenginiai ir techniniai duomenys. Taip pat pateikiama medžiaga apie šilumos siurblius ir šilumos siurblio rūšis pramonės technologijoje. Šiame darbe analizuojami įvairūs kompresorinio šilumos siurblio integracijos variantai. Atliekama dvipakopių ciklų analizė ir efektyvumo nustatymo skaičiavimai. Gauti rezultatai išanalizuoti ir padarytos išvados dėl šilumos siurblio efektyvumo. Darbe išsamiai aprašyta šilumos siurblio integracija biokuro katilinėje, nustatyta, kad padidina katilinės darbo efektyvumą. Atliktas ekonominis skaičiavimas, įvertinant biokuro katilinės darbo režimus ( naudojamą galią)., The main purpose of this master thesis is to figure out possible uses for a heat pump in industry processes and bio-fuel consuming boiler rooms and to calculate the efficiency of such implementations. This work also covers the principals of the boiler room itself, the processes and equipment used in heat generation and technical parameters of these aspects. Multiple types of heat pumps used in such technological processes were taken into consideration. The master thesis analyzes a wide range of compression-based heat pump integration scenarios. Analysis of two-staged cycles was carried out to determine the efficiency of such cycle types. The results generated by the analysis were analyzed to provide insights about possible efficiency of the covered heat-pumps. A conclusion was drawn that a successful integration of a heat-pump in the work cycles of a bio-fuel based boiler rooms would increase the efficiency of heat generation process. In addition to that, an economical calculation was carried out to analyse various modes of operation of boiler rooms and the power they consume while in operation.

Magistro baigiamajame darbe lyginami keturi butai, turintys skirtingus šilumos šaltinius šildymo ir buitinio karšto vandens poreikiams tenkinti. Numatomi šilumos šaltiniai: šilumos tinklai su saulės kolektorių sistema buitiniam karštam vandeniui ruošti, dujinio kuro katilas, fotovoltiniai elementai, šilumos siurblys imantis energiją iš oro. Darbe nustatoma kaip šilumos šaltiniai įtakoja pastato energinio naudingumo klasę. Suprojektuojamos visi keturi tipai šildymo ir buitinio karšto vandens ruošimo sistemų. Apskaičiuota visų sistemų įrengimo sąmatinė vertė. Atsižvelgiant pastate naudojamus energetinius poreikius bei naudojamą kuro rūšį, įvertintas kiekvienos sistemos įrengimo atsiperkamumas., The Master’s thesis is a comparison of four apartments with different heat sources for heating and domestic hot water needs. Supposed sources of heat: heat networks with solar heating system for domestic hot water needs, gas boiler, photovoltaic cells, heat pump which takes energy from air. The work predicts how heat source influences the building’s energy performance class. All four types of heating and domestic systems are designed. Total estimated value of systems installment is estimated. Each system installation payback is evaluated, in view of the building used for energy needs and the type of fuel used.

Baigiamajame darbe atliekama kombinuoto ciklo jėgainės aušintuvės atliekinės šilumos panaudojimo termofikacinio vandens pašildymui galimybių studija. Darbe išnagrinėti dabartiniai šilumos poreikiai, atliktas kitų galimų projektų vertinimas, atlikta šilumos siurblio termodinaminio ciklo analizė, palyginti esamos sistemos šildymo tiekimo kaštai su siūlomos sistemos šildymo kaštais. Apžvelgtos dujų ir elektros kainų tendencijos, išnagrinėti siūlomos sistemos privalumai ir trūkumai., The final year masters project is based on the feasibility study of the recovery of waste heat from the cooling system of a combined cycle power plant for the purpose of heating up district heating water. The project analyses current needs for heating, evaluates alternative project options, carries out the analysis of the heat pump thermodynamic cycle and compares the operational costs of the existing and proposed systems. The importance of the proposed system is evaluated, according to the cost forecasts of heat and electricity.

Magistrantūros baigiamąjį darbą sudaro 67 puslapiai. Darbe yra 5 lentelės, 34 paveikslai, 2 priedai. Darbui panaudoti 22 literatūros šaltiniai. Pagrindinis darbo tikslas – sukurti kombinuotą saulės kolektoriaus ir šilumos siurblio sistemos valdymo modelį atsižvelgiant į šilumos siurblio ir saulės kolektorių kontūro parametrus. Šiam tikslui pasiekti buvo iškelti uždaviniai: 1. Išnagrinėti techninėje literatūroje pateiktus tipinius saulės kolektorių ir šilumos siurblių veikimo principus, pagrindines charakteristikas ir matematinius modelius. 2. Išstudijuoti skirtumus tarp skirtingų šilumos siurblio valdymo galimybių: kai galia yra nereguliuojama ir kai galia yra reguliuojama. 3. Sukurti ir patikrinti programos algoritmą, kuris parinks šilumos siurblio kompresoriaus parametrus bei optimaliausią valdymo režimą. Darbe atlikta esamų saulės kolektorių ir šilumos siurblių tipų, jų veikimo principų ir konstrukcijų analizė. Pateikti statistikos duomenis apie saulės šiluminės energijos potencialą Lietuvoje. Magistriniame darbe aprašomi metodai, kurie padeda parinkinėjant optimizavimo kriterijus, sprendžiant optimalaus valdymo uždavinius ir problemas. Nurodomi saulės kolektoriaus, šilumos siurblio dalių: garintuvo ir kondensatoriaus, bei akumuliacinės talpos šilumos balanso lygčių sudarymo principai ir išvestos balanso lygtys. Pateikiama pagrindinio algoritmo schema, pagal kurią buvo ieškomas optimalus šilumos siurblio kompresoriaus galingumas, jo darbo režimai skirtingomis aplinkos sąlygomis. Patikrintas algoritmo teisingumas įvedant žinomų sistemų parametrus. Šio tyrimo rezultatus galima pritaikyti optimalus valdymo uždavinių sprendime, kai reikia parinkinėti kombinuotos sistemos elementus ir suderinti jų darbą., First of all, the volume of this Master Thesis is 67 pages. It is composed of 5 tables and 34 images and 2 attachments. This thesis was written based on 22 sources of reference. The main objective of this thesis was to develop and investigate the control system method for combined Heat pump and evacuated-tube solar collectors system. In order to achieve the above mentioned objective the following tasks were created: 1. To analyse the typical operating principles of solar collectors and heat pumps, as well as their main characteristics and mathematical models. 2. To study the differences among different heat pump operating options: when power is controlled and uncontrolled. 3. To create and test program algorithm which would select best parameters and the most suitable optimal control mode for the heat pump compressor. The thesis investigated the existing types of solar collectors and combined heat pumps, their operating principles and constructions. Also, statistical data regarding the potential of solar thermal energy use in Lithuania was provided. This Master thesis includes descriptions of methods which are applicable during the process of choosing optimization criteria, as well as, for solving various tasks and problems related to optimal control. Also provided are derived equations and principles of writing energy balance equations for evacuated-tube solar collector, boiler and heat pump parts, such as evaporator and condenser. Additionally provided is the main algorithm scheme, which was used to determine the optimal heat pump compressor capacity and its operating modes in different environmental conditions. Finally, the effectiveness and accuracy of the created algorithm was tested by entering settings that are used for existing systems. Summarizing, it can be stated that the results of this thesis research are applicable for solving optimal control tasks when elements for combined system need to be selected and their working principles need to be mutually adjusted.

Baigiamajame magistro darbe nagrinėjamas pastato aprūpinimas šiluma šilumos siurbliu vertikaliuoju grunto kolektoriumi. Pagrindinės darbe sprendžiamos problemos yra susijusios su ilgalaikiu šilumos siurblio eksploatavimu. Šilumos siurblio kintamasis šiame tiriamajame darbe priimamas gruntinis šilumokaitis. Todėl, gruntinis šilumokaitis turės didelę įtaką, nes nuo jame esančios temperatūros priklausys šilumos siurblio darbo efektyvumas. Pirmoje darbo dalyje pateikiama informacija, kuri susijusi su šilumos siurbliais: šilumos siurblių panaudojimo būdai, tipai. Tyrimo rezultatų dalyje pateikiama gruntinių šilumokaičių modeliavimo analizė. Tiriami trijų skirtingų tipų vertikalūs gruntiniai šilumokaičiai. Tiriamojo darbo rezultatas: šilumnešio vidutinės mėnesinės temperatūros 25 metų laikotarpiui. Pagal šias gautas temperatūras nustatomas vidutinis mėnesinis efektyvumo koeficientas. Pagal gautus efektyvumo koeficientus apskaičiuojamas reikalingas elektros energijos poreikis ir atliekama ekonominė analizė, The main problems that are solved in this thesis are tailored with heat pumps longtime efficiency. The borehole heat exchanger in this final master was selected as a variable of a heat pump system. Therefore, ground heat exchanger will have a significant impact, because it will depend on the temperature of the heat pump efficiency. First part of this thesis represents information that relates to the heat pump: heat pumps uses, types. The practical part of the thesis contains analysis of the simulation for sail heat exchangers. The simulations of three different heat exchangers types are made. Research work result: show heat carrier’s mean monthly temperatures during time period of 25 years. Using these temperatures the heat pump’s mean monthly temperatures during time period of 25 years. Using coefficients of performance the calculation of electric power demand and economic analysis is made

Darbe lyginamos dvi pagrindinės sistemos: vieno namo sistema su geoterminiu šildymu, saulės kolektoriais, saulės moduliais ir keliais energijos kaupimo būdais, lyginama su penkių identiškų namų sistema su centralizuotu geoterminio šildymo siurbliu ir centralizuota saulės elektrine ir keliais energijos kaupimo būdais.Vieno namo sistemai paskaičiuotas geoterminio šildymo siurblys 8,7kW galingumo, o penkių namų sistemai 41,03kW galigumo šilumos siurblys. Penkių namų sistemos privalumas, kad siurblio kaina tik tris kartus didesnė nei vieno namo sistemos. Sistemoje saulės elektrinė paskaičiuota dviem būdais tiesiogiai pagal realius duomenis ir pagal teorinius. Vieno namo sistemai naudojama 5,39kW saulės elektrinė, o 5 namų sistemai 26,46kW saulės elektrinė Darbe nagrinėjamas energetikos sistemos trūkumas- energijos kaupimas. Pateikiama keletas būdų kaupti energiją, naudojami šprasti gilaus iškrovimo ciklo akumuliatoriai, lyginami su naujais ličio-jonų, taip pat neatmetama galimybė elektrą akumulioti tinkle. Paskaičiuoti įvairių sistemų atsipirkimo laikotarpiai. Vidutinis vieno namo sistemos atsipirkimo laikotarpis apie 17 metų, o 5 namų sistemos apie 13 metų., Two main systems are compared in this work: the system of one residential house with geothermal heating, solar collectors, solar modules and several methods of energy storage, is compared with the system of five identical residential houses with centralized geothermal heat pump, centralized solar power station and several methods of energy storage. 8,7 kW geothermal heat pump is calculated for the system of one residential house and 41,03 kW heat pump – for the system of five residential houses. The advantage of the system of residential dwelling houses is in the fact that the price of heat pump is only three times bigger than the price of a heat pump for the system of one residential house. The solar power station in the system is calculated in two ways: directly according to the real data and theoretical data. 5,39 kW solar power station is used in the system of one residential house and 26,46 kW solar power station – in the system of five residential houses. The disadvantage of energy system – energy storage (accumulation) is also analysed in the work. Several ways how to store energy is given in the work: there are used conventional deep cycle discharge accumulators, they are compared with lithium-ion accumulators, but the possibility to accumulate electricity in the network is not excluded. Payback periods of different systems are also calculated. The average payback period of the system of one residential house is about 17 years, and the payback period of the system of five residential houses – about 13 years.

Darbe apžvelgiau šilumos siurblių, saulės kolektorių ir rekuperatorių technologijų taikymą šildymo sistemoms. Įvertinau pasirinkto individualaus namo šilumos nuostolius ir sudariau šilumos poreikių balansą. Parinkta geoterminio šildymo sistema su vertikaliu šilumos kolektoriumi. Nustatytas reikalingas gręžinio ilgis, kuris aprūpina šildymo sistemą reikalinga energija. Karšto vandens ruošimui suprojektuota saulės kolektorių sistema. Pasirinkta priverstinio vėdinimo sistema su rekuperatoriumi, kurio šilumos susigrąžinimo koficientas siekia 85 %., The paper describes the heat pumps, solar collector and heat recovery ventilation technologies for heating systems. Estimate individual house heat loss and made a heat demand balance for heating system. Selected geothermal heating system with vertical heat exchanger . Set the necessary borehole length, which supplies the heating energy demand. For hot water demand designed solar collector system. Selected forced air ventilation system with heat recovery system, the heat recovery ratio is 85 %.

Baigiamajame magistro darbe nagrinėjamos grunto ir atliekinės pastato šilumos panaudojimo galimybės mažaenergiame pastate, Vilniaus mieste, Lietuvoje. Suskaičiuoti keturi pastato energijos balansų variantai, naudojant ”CASAnova” kompiuterinę skaičiavimo programą, su skirtingais atitvarų šilumos perdavimo koeficientais. Pastate taikomos dvi energijos taupymo priemonės. Pirmoji yra gruntinis šilumokaitis naudojamas šviežio oro pirminiam pašildymui mechaninio vėdinimo sistemoje, kurio skaičiavimai atliekami ”GAEA” programa. Antroji yra nuotekų šilumos atgavimo šilumokaitis, naudojamas į pastatą tiekiamo šalto vandens pirminiam pašildymui, atgaunant dalį šilumos iš duše susidariusių nuotekų. Pastatui reikiamas metinis šilumos ir vėsos energijos kiekis gaminamas šilumos siurbliu su vertikaliu gręžiniu grunte, kurio skaičiavimams naudojama ”EED” programa. Gręžinių gyliai yra suskaičiuoti kiekvienam pastato energijos balansų variantui. Atlikti ekonominiai skaičiavimai rodo gruntinio ir nuotekų šilumos atgavimo šilumokaičių įdiegimo pastate ekonominę naudą. Pateikti rezultatai rodo kiekvieno varianto energijos poreikius ir gręžinio grunte gylį priklausomai nuo pastato varianto atitvarų šiluminių savybių bei taikomų energijos taupymo sprendimų. Darbą sudaro 9 dalys: įvadas, 6 skyriai, išvados ir pasiūlymai, literatūros sąrašas. Darbo apimtis – 64 psl. teksto, 41 paveikslai, 14 lentelės, 31 bibliografinis šaltinis. The final master thesis presents technical analysis of low-energy residential building in Vilnius, Lithuania. Building has low temperature floor heating, mechanical ventilation with heat recovery unit and hot water preparation with buffer tank systems. Using “CASAnova” software is calculated fourth energy balances of building according fourth different heat transfer coefficients of the walls. All heating and cooling energy demand of a building is generated from the ground. It is made by using a heat pump with single borehole. A calculation of borehole sizing is made with “EED” software. Two energy saving technologies are analysed for a building. The first idea is to reduce heat energy consumption of hot water preparation. There is calculated benefit of waste water heat recovery heat exchanger which function is to pre-heat hot water using waste water from the shower. Second idea is to reduce heat energy consumption for fresh air heating in air handling unit. There is calculated benefit of earth-to-air heat exchanger using “GAEA” software. Final result of all calculations shows influence of heat transfer coefficient and energy saving technologies to building annual energy balance and depth of borehole. Economic benefit of using energy saving technologies is calculated. Structure: introduction, 6 chapters, conclusions and suggestions, references. Thesis consists of 64 p. of text, 41 figures, 14 tables and 31 bibliographical entries.

Baigiamajame magistro darbe nagrinėjamas pastato, aprūpinimas šiluma šilumos siurbliu su šiluminiais poliais. Yra apžvelgtos esamos giliosios bei sekliosios geoterminės energijos panaudojimo panaudojimo galimybės Lietuvoje. Aprašytos prielaidos ir supaprastinimai šiluminių polių skaičiavimui, aprašytos skaičiavimo metodikos. Atlikti šiluminių polių skaičiavimai, naudojantis penkiomis metodikomis. Aprašytas pasirinktas pastatas, apskaičiuoti atitvarų šiluminiai rodikliai, nustatyta pastatui reikalinga šiluminė galia. Naudojantis „Design builder“ modeliavimo programa sukurtas pastato modelis ir apskaičiuoti pastato šilumos bei vėsos poreikiai metų laikotarpiu. Pagal nustatytus poreikius modeliavimo programa „EED“ sumodeliuoti šildymo vėsinimo ciklai dvidešimt penkeriems metams į priekį. Sistema palyginta su baziniu šilumos šaltiniu. Išnagrinėjus gautus rezultatus pateikiamos rekomendacijos bei baigiamojo darbo išvados. Darbą sudaro 11 dalių: įvadas, geoterminės energijos panaudojimo galimybės Lietuvoje, šilumos siurblių tipai, šiluminių polių skaičiavimo metodikos bei skaičiavimai, nagrinėjamo pastato aprašymas, pastato šiluminės galios skaičiavimas, pastato šilumos/vėsos poreikių modeliavimas „Design builder“ programa, šiluminių polių skaičiavimas „EED“ programa, nagrinėjamos sistemos palyginimas su baziniu šilumos šaltiniu, rekomendacijos, išvados ir literatūros sąrašas. Darbo apimtis 68 p. teksto be priedų, 49 iliustr., 16 lent., 29 literatūros šaltiniai. The final master thesis presents analysis of heat supply to the building using a heat pump with energy piles. There is an overview of shallow and deep geothermal energy utilization current possibilities in Lithuania. The assumptions and simplifications of the calculation for the energy piles are described as well as the calculation methodology. Calculations of the energy piles are performed, using five methods. The chosen building is described, thermal performance of partitions are calculated and the building heating capacity is calculated. . Using the "Design Builder" building simulation program a model was generated and the calculations of annual heating and cooling demand are performed. According to the demand of building using simulation program "EED" heating /cooling cycles are calculated of twenty-five years ahead. The system was compared with the basic heat source. After analyzing all results conclusions are given. Thesis consists of 11 parts: introduction, overview of geothermal energy resources usage posibilities in Lithuania, types of heat pumps, calculation methods and calculations of energy piles, description of the building data, calculation of building heating system power, simulation of heat /cooling demand of the building with "Design Builder" program, calculation of energy piles with "EED" modeling program, Comparison of the system with the basic source of heat, recommendations, conclusions and references, Volume of the thesis 68 p. of the text... [to full text]

Pagrindinės šiame darbe sprendžiamos problemos yra susijusios su efektyviu ilgalaikiu šilumos siurblių eksploatavimu. Šilumos siurblio sistemos kintamuoju priimamas gruntinis šilumokaitis. Tai reiškia, kad šilumos siurblio efektyvumas priklausys nuo šilumnešio temperatūros gruntiniame šilumokaityje. Pirmoje darbo dalyje pateikiama informacija apie geoterminę energiją bei jos naudojimo būdus. Apibrėžiama seklioji geoterminė energija. Pateikiamos šilumos siurblių šilumokaičių schemos. Praktinėje darbo dalyje pateikiama gruntinių šilumokaičių modeliavimo metodų analizė bei pasirenkamas metodas tolimesniam modeliavimui. Modeliuojami trijų skirtingų tipų vertikalūs gruntiniai šilumokaičiai. Modeliavimo rezultatas: šilumnešio vidutinės mėnesinės temperatūros 25 metų laikotarpiui. Pagal temperatūras nustatomas šilumos siurblio vidutinis mėnesinis efektyvumo koeficientas. Naudojant efektyvumo koeficientus apskaičiuojamas elektros energijos poreikis. Atliekama ekonominė analizė. Analizės rezultatai parodė, kad efektyviausias vertikalus gruntinis šilumokaitis, prie darbe priimtų modeliavimo sąlygų, yra viengubas gruntinis šilumokaitis su dviem U-formos vamzdžiais. The main problems that are solved in this thesis are tailored with heat pumps longtime efficiency. The borehole heat exchanger was selected as a variable of a heat pump system. This means that efficiency of the heat pump depends from the temperature of heat carrier inside soil heat exchanger. First part of this thesis represents information about geothermal energy and ways of using it. Definition about shallow geothermal energy is made. The examples of heat pump heat exchangers are given. The practical part of the thesis contains analysis of the simulation models for soil heat exchangers. According to this analysis, selection of the simulation tool is made for further modeling. The simulations of three different heat exchangers types are made. Modeling results show heat carrier’s mean monthly temperatures during time period of 25 years. Using these temperatures the heat pump’s mean monthly coefficient of performance is defined. Using coefficients of performance the calculation of electric power demand is made. Economic analysis is made. The analysis results showed that the most efficient vertical borehole heat exchanger is one heat exchanger with two U-pipes, in terms of conditions that had been used in this thesis.