Το εργαστήριο μας παρέχει μαθήματα στη Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου. Τα μέλη ΔΕΠ του εργαστηρίου συμμετέχουν στην εκπαιδευτική διαδικασία πολλών προπτυχιακών και μεταπτυχιακών μαθημάτων είτε ως συντονιστές, είτε επικουρικά.
Πληροφορίες μαθήματος: Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών, Προπτυχιακό, 8ο Εξάμηνο
Διδάσκοντες: Καθηγητής Χρήστος Τζιβανίδης, Επίκουρος Καθηγητής Κωνσταντίνος Μπραϊμάκης, ΕΔΙΠ Δρ. Γεώργιος Ζαννής
Το μάθημα καλύπτει σε βάθος τους κύκλους ψύξης και τις σύγχρονες τεχνολογίες παραγωγής ψύξης. Αρχικά εξετάζεται ο κύκλος ψύξης μηχανικής συμπίεσης, με αναλυτική θερμοδυναμική ανάλυση των μονοβάθμιων, διβάθμιων, πολυβάθμιων και κλιμακωτών κύκλων. Παρουσιάζονται οι συμπιεστές κύκλων μηχανικής συμπίεσης, οι κατηγορίες τους και τα βασικά τεχνικά χαρακτηριστικά, καθώς και τα χρησιμοποιούμενα ψυκτικά ρευστά. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στη λειτουργία των κύκλων ψύξης μηχανικής συμπίεσης σε συνθήκες μερικού φορτίου. Στη συνέχεια αναλύονται οι κύκλοι ψύξης με απορρόφηση, με έμφαση στα συστήματα βρωμιούχου λιθίου–νερού και αμμωνίας–νερού, καθώς και στη θερμοδυναμική ανάλυση της λειτουργίας τους. Παρουσιάζονται επίσης οι κύκλοι ψύξης με προσρόφηση, οι βασικές αρχές λειτουργίας τους, τα τεχνικά χαρακτηριστικά και οι εφαρμογές τους. Τέλος, εξετάζονται συστήματα κρυογονικής ψύξης και υγροποίησης αερίων, με ανάλυση των κύκλων Hampson–Linde, Kapitza, Claude και Precooled Linde, καθώς και η αντίστοιχη θερμοδυναμική τους ανάλυση.
Πληροφορίες μαθήματος: Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών, Προπτυχιακό, 8ο Εξάμηνο
Διδάσκοντες: Καθηγητής Χρήστος Τζιβανίδης, Επίκουρος Καθηγητής Κωνσταντίνος Μπραϊμάκης, ΕΔΙΠ Δρ. Γεώργιος Ζαννής
Το μάθημα πραγματεύεται τα φαινόμενα μεταφοράς λόγω μοριακής κίνησης, με έμφαση στη στρωτή και την τυρβώδη ροή. Παρουσιάζονται οι βασικοί τύποι μερικών διαφορικών εξισώσεων που περιγράφουν τα φαινόμενα μεταφοράς, συγκεκριμένα οι εξισώσεις υπερβολικού, παραβολικού και ελλειπτικού τύπου. Αναλύονται μέθοδοι μεταβολών για τη μελέτη μόνιμων και μεταβατικών φαινομένων μεταφοράς, με παρουσίαση της ασθενούς διατύπωσης, των συναρτησιακών, της μεθόδου Ritz και των μεθόδων σταθμισμένων υπολοίπων. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στη μέθοδο των πεπερασμένων διαφορών, συμπεριλαμβανομένης της διακριτοποίησης, καθώς και στην ανάλυση μόνιμων και μεταβατικών προβλημάτων διάχυσης και μεταφοράς με διάχυση και συναγωγή. Επιπλέον, παρουσιάζεται η μέθοδος των πεπερασμένων στοιχείων, τόσο μέσω της φυσικής ή άμεσης διατύπωσης όσο και μέσω της διατύπωσης που βασίζεται στις μεθόδους μεταβολών, για μόνιμα και μεταβατικά φαινόμενα μεταφοράς. Εξετάζεται επίσης η μέθοδος των οριακών στοιχείων. Επιπλέον, αναλύονται θέματα σφαλμάτων, σύγκλισης και ευστάθειας των αριθμητικών μεθόδων, ενώ γίνεται παρουσίαση ενδεικτικών υπολογιστικών προγραμμάτων για κάθε μέθοδο. Τέλος, οι φοιτητές αποκτούν πρακτική εμπειρία στον σχεδιασμό και την υπολογιστική προσομοίωση εναλλακτών θερμότητας, συμπεριλαμβανομένων εναλλακτών διπλού σωλήνα, πλακοειδών εναλλακτών θερμότητας και εναλλακτών κελύφους-σωλήνων, εφαρμόζοντας θεωρητικές μεθόδους σε πρακτικά προβλήματα μεταφοράς θερμότητας
Πληροφορίες μαθήματος: Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών, Προπτυχιακό, 8ο Εξάμηνο
Διδάσκοντες: Επίκουρος Καθηγητής Κ. Μπραϊμάκης, ΕΔΙΠ Δρ. Δημήτριος Κατσουρίνης
Το κύριο αντικείμενο του μαθήματος είναι η εισαγωγή και η πρακτική εκμάθηση του λογισμικού προσομοίωσης θερμικών και χημικών διεργασιών Aspen Plus, μέσω εφαρμογών που υλοποιούνται στο εργαστήριο υπολογιστών της Σχολής. Οι φοιτητές εξοικειώνονται με τη μοντελοποίηση, την ανάλυση και την αξιολόγηση σύνθετων ενεργειακών και χημικών συστημάτων.
Στο πλαίσιο του μαθήματος μελετώνται κύκλοι ισχύος, ψυκτικοί κύκλοι και αντλίες θερμότητας μηχανικής συμπίεσης, καθώς και διεργασίες καύσης και αεριοποίησης αέριων και στερεών καυσίμων. Επιπλέον, εξετάζονται εφαρμογές κρυογονικής ψύξης και υγροποίησης αερίων, ανάκτησης απορριπτόμενης θερμότητας, καθώς και κύκλοι παραγωγής ισχύος όπως ο κύκλος Rankine, οι αεριοστρόβιλοι και οι μονάδες συνδυασμένου κύκλου. Το μάθημα καλύπτει επίσης διεργασίες παραγωγής συνθετικών καυσίμων και υδρογόνου, καθώς και τον σχεδιασμό και την ανάλυση στηλών διαχωρισμού και απόσταξης.
Πληροφορίες μαθήματος: Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών, Προπτυχιακό, 9ο Εξάμηνο
Διδάσκοντες: Καθηγητής Χρήστος Τζιβανίδης, Επίκουρος Καθηγητής Κωνσταντίνος Μπραϊμάκης, ΕΔΙΠ Δρ. Γεώργιος Ζαννής
Το μάθημα παρέχει εισαγωγή στις βασικές αρχές της ηλιακής ενέργειας και της αξιοποίησής της για θερμικές και ηλεκτρικές εφαρμογές. Αρχικά παρουσιάζονται τα χαρακτηριστικά της ηλιακής ακτινοβολίας και το ηλιακό δυναμικό, καθώς και μέθοδοι υπολογισμού της προσπίπτουσας ακτινοβολίας τόσο εκτός ατμόσφαιρας όσο και στην επιφάνεια του εδάφους. Ακολουθεί αναλυτική παρουσίαση των επίπεδων ηλιακών συλλεκτών, με έμφαση στα γεωμετρικά και κατασκευαστικά τους χαρακτηριστικά, τη θερμική ανάλυση και την αξιολόγηση της απόδοσής τους. Παρουσιάζονται επίσης οι συγκεντρωτικοί ηλιακοί συλλέκτες, τα βασικά είδη τους, οι αρχές λειτουργίας τους, καθώς και η θερμική τους ανάλυση και απόδοση. Στο πλαίσιο του μαθήματος εξετάζεται η τεχνο-οικονομική βελτιστοποίηση ηλιοθερμικών συστημάτων, με αναφορά στις αρχές σχεδιασμού και τη δυναμική προσομοίωση τέτοιων συστημάτων. Αναλύεται ο υπολογισμός του μεσοσταθμικού κόστους παραγωγής ηλιακής θέρμανσης και η εφαρμογή της μεθόδου των καμπυλών f. Επιπλέον, παρουσιάζονται τα φωτοβολταϊκά συστήματα, τα γεωμετρικά και κατασκευαστικά χαρακτηριστικά τους, καθώς και η ενεργειακή ανάλυση και η αξιολόγηση της απόδοσής τους. Τέλος, αναλύονται οι μέθοδοι θερμικής αποθήκευσης σε ηλιοθερμικά συστήματα, συμπεριλαμβανομένης της αισθητής, λανθάνουσας και θερμοχημικής αποθήκευσης θερμότητας.
Πληροφορίες μαθήματος: Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών, Προπτυχιακό, 9ο Εξάμηνο
Διδάσκοντες: Καθηγητής Χρήστος Τζιβανίδης, Επίκουρος Καθηγητής Κωνσταντίνος Μπραϊμάκης, ΕΔΙΠ Δρ. Γεώργιος Ζαννής
Το μάθημα καλύπτει μεθοδολογίες υπολογισμού ψυκτικών φορτίων, με έμφαση στη μεθοδολογία Cooling Load Temperature Difference/Cooling Load Factor (CLTD/CLF) και στη μεθοδολογία Radiant Time Series (RTS). Αναλύονται βασικές έννοιες της ψυχρομετρίας, όπως ο ψυχρομετρικός χάρτης, οι διεργασίες κλιματισμού χώρων, η ύγρανση και η αφύγρανση του αέρα, καθώς και οι μεταβολές των καταστάσεων στον ψυχρομετρικό χάρτη. Εξετάζονται τα συστήματα κλιματισμού κτιρίων, με αντικείμενο τη διαστασιολόγηση δικτύων αεραγωγών κλιματισμού και τον σχεδιασμό μηχανικού αερισμού. Τέλος, παρουσιάζονται προηγμένα συστήματα κλιματισμού, όπως οι κεντρικές κλιματιστικές μονάδες, τα συστήματα μεταβλητής παροχής ρευστού και οι μονάδες κλιματισμού μεγάλης κλίμακας για κτιριακές εγκαταστάσεις.
Πληροφορίες μαθήματος: Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών, Προπτυχιακό, 9ο Εξάμηνο
Διδάσκοντες: Καθηγητής Χρήστος Τζιβανίδης, Επίκουρος Καθηγητής Κωνσταντίνος Μπραϊμάκης, ΕΔΙΠ Δρ. Γεώργιος Ζαννής
Το μάθημα εστιάζει στις αρχές σχεδιασμού παθητικών κτιρίων, με έμφαση στον θερμικό φάκελο, τη θερμομόνωση, τα κουφώματα, τις θερμογέφυρες και την αεροστεγανότητα. Αναλύονται συστήματα μηχανικού αερισμού με ανάκτηση θερμότητας, καθώς και αρχές βιοκλιματικού σχεδιασμού, με στόχο την επίτευξη θερμικής άνεσης με ελάχιστες μηχανολογικές εγκαταστάσεις. Παρουσιάζονται επίσης πραγματικά έργα παθητικών κτιρίων και αποτελέσματα παρακολούθησης (monitoring) της ενεργειακής τους απόδοσης. Παρέχεται εισαγωγή στο λογισμικό PHPP (Passive House Planning Package), με παρουσίαση της δομής του και των βασικών λειτουργιών του για τον ενεργειακό σχεδιασμό παθητικών κτιρίων. Εξετάζεται η μέθοδος των πεπερασμένων διαφορών για την ανάλυση της μόνιμης και μη μόνιμης μεταφοράς θερμότητας στο κτιριακό κέλυφος. Το μάθημα καλύπτει επίσης τα βασικά μηχανολογικά συστήματα κτιριακών εγκαταστάσεων, όπως ηλιοθερμικά συστήματα, αντλίες θερμότητας, συστήματα κλιματισμού και φωτοβολταϊκά συστήματα, καθώς και τον σχεδιασμό κατασκευαστικών λεπτομερειών. Τέλος, παρουσιάζονται καινοτόμες τεχνολογίες κελύφους, όπως θερμοχρωμικές και ψυχρές βαφές, καθώς και υλικά αλλαγής φάσης (Phase Change Materials – PCMs). Γίνεται επίσης αναφορά σε προηγμένες τεχνολογίες στην κατασκευή κτιρίων, όπως η προκατασκευή στην ανακαίνιση, η αποθήκευση ενέργειας και η συνεργασία των κτιρίων με το ηλεκτρικό δίκτυο.
Πληροφορίες μαθήματος: Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών, Προπτυχιακό, 9ο Εξάμηνο
Διδάσκοντες: Καθηγητής Σωτήριος Καρέλλας, Επίκουρος Καθηγητής Κωνσταντίνος Μπραϊμάκης, ΕΔΙΠ Ανδρέας Νικόγλου
Το μάθημα παρέχει μια ολοκληρωμένη επισκόπηση των τεχνολογιών αποθήκευσης ενέργειας και των εφαρμογών τους. Καλύπτει μηχανικές λύσεις, όπως τα αντλησιοταμιευτικά συστήματα, την αποθήκευση συμπιεσμένου αέρα, την αποθήκευση υγρού αέρα και τους σφονδύλους αδράνειας, καθώς και ηλεκτροχημικές τεχνολογίες, όπως οι κλασικές μπαταρίες και οι μπαταρίες ροής. Επιπλέον, εξετάζονται οι ηλεκτρικές μέθοδοι αποθήκευσης, όπως τα υπεραγώγιμα συστήματα και οι υπερπυκνωτές, καθώς και οι χημικές μορφές αποθήκευσης, περιλαμβάνοντας την αποθήκευση υδρογόνου, το πράσινο υδρογόνο και τις τεχνολογίες Power-to-X. Το μάθημα καλύπτει επίσης τη θερμική αποθήκευση ενέργειας, τόσο με αισθητή και λανθάνουσα θερμότητα όσο και με θερμοχημικές διεργασίες, και τις εφαρμογές της, όπως τεχνολογίες Power-to-heat, αντλίες θερμότητας υψηλής θερμοκρασίας και δίκτυα τηλεθέρμανσης. Τέλος, οι φοιτητές θα εξοικειωθούν με την τεχνοοικονομική ανάλυση συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας και φωτοβολταϊκών συστημάτων, είτε ως αυτόνομα συστήματα είτε συνδεδεμένα με το δίκτυο, τόσο για οικιακή όσο και για βιομηχανική χρήση, καθώς και με τη βελτιστοποίηση στρατηγικών εκφόρτισης.
Πληροφορίες μαθήματος: ΔΠΜΣ «Παραγωγή και Διαχείριση Ενέργειας», Εαρινό εξάμηνο
Διδάσκοντες: Καθηγητής Χρήστος Τζιβανίδης, Επίκουρος Καθηγητής Κωνσταντίνος Μπραϊμάκης, ΕΔΙΠ Δρ. Γεώργιος Ζαννής
Το μάθημα παρέχει εισαγωγή στις βασικές αρχές της ηλιακής ενέργειας και της αξιοποίησής της για θερμικές και ηλεκτρικές εφαρμογές. Αρχικά παρουσιάζονται τα χαρακτηριστικά της ηλιακής ακτινοβολίας και το ηλιακό δυναμικό, καθώς και μέθοδοι υπολογισμού της προσπίπτουσας ακτινοβολίας τόσο εκτός ατμόσφαιρας όσο και στην επιφάνεια του εδάφους. Ακολουθεί αναλυτική παρουσίαση των επίπεδων ηλιακών συλλεκτών, με έμφαση στα γεωμετρικά και κατασκευαστικά τους χαρακτηριστικά, τη θερμική ανάλυση και την αξιολόγηση της απόδοσής τους. Παρουσιάζονται επίσης οι συγκεντρωτικοί ηλιακοί συλλέκτες, τα βασικά είδη τους, οι αρχές λειτουργίας τους, καθώς και η θερμική τους ανάλυση και απόδοση. Στο πλαίσιο του μαθήματος εξετάζεται η τεχνο-οικονομική βελτιστοποίηση ηλιοθερμικών συστημάτων, με αναφορά στις αρχές σχεδιασμού και τη δυναμική προσομοίωση τέτοιων συστημάτων. Περιλαμβάνεται ο υπολογισμός του μεσοσταθμικού κόστους παραγωγής ηλιακής θέρμανσης και η εφαρμογή της μεθόδου των καμπυλών f.
Το εργαστήριο μας προσφέρει πληθώρα θεμάτων διπλωματικών και πτυχιακών εργασιών για προπτυχιακούς και μεταπτυχιακούς φοιτητές της Σχολής Μηχανολόγων Μηχανικών και του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου.
Τα προτεινόμενα θέματα διπλωματικών εργασιών καλύπτουν ένα ευρύ φάσμα των ερευνητικών ενδιαφερόντων που σχετίζονται με τα συστήματα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, τις τεχνικές ενεργειακής αναβάθμισης κτιρίων, τα συστήματα αποθήκευσης και τα συστήματα παραγωγής ενέργειας. Μέσω της διπλωματικής τους εργασίας, οι φοιτητές έχουν την ευκαιρία να ασχοληθούν με πραγματικά ερευνητικά προβλήματα, να εργαστούν με σύγχρονα πειραματικά και αριθμητικά εργαλεία και να συμβάλουν στις τρέχουσες ερευνητικές δραστηριότητες του εργαστηρίου.
Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τα διαθέσιμα θέματα διπλωματικών, επικοινωνήστε με τους καθηγητές του εργαστηρίου.
