Creșterea eficienței energetice a vitrinelor frigorifice comerciale prin utilizarea tehnologiilor de recuperare a căldurii și a energiei solare

Abstract

Scopul lucrării: Cercetarea și dezvoltarea unei soluții tehnice integrate pentru optimizarea consumului de energie în sectorul retailului alimentar, prin transformarea sistemelor frigorifice în unități hibride capabile să recupereze energia termică reziduală și să utilizeze energia regenerabilă fotovoltaică pentru minimizarea amprentei de carbon și a costurilor operaționale. Obiectivele lucrării: Evaluarea termodinamică a potențialului de recuperare a căldurii de la gazele refulate în sistemele de refrigerare comercială cu compresiune mecanică. Modelarea unui sistem hibrid care integrează producția de energie fotovoltaică cu sarcina variabilă a centralelor frigorifice, adaptat condițiilor climatice din Republica Moldova. Analiza transferului termic și proiectarea interfeței de integrare între circuitul frigorific și sistemele HVAC (încălzire și apă caldă menajeră) ale clădirii. Implementarea strategiilor de management inteligent (algoritmi de control, invertere, IoT) pentru maximizarea autoconsumului de energie solară și optimizarea COP-ului (Coefficient of Performance). Validarea economică și ecologică a soluției propuse prin calcularea indicatorilor de performanță financiară (ROI, NPV) și a reducerii emisiilor de gaze cu efect de seră. Structura tezei: Teza cuprinde introducere, șase capitole, concluzii și recomandări, bibliografie (cu peste 40 de titluri) și anexe, fiind structurată după cum urmează: Capitolul 1: Contextul actual al consumului de energie în retail și analiza tehnologiilor frigorifice moderne. Capitolul 2: Fundamentele teoretice ale recuperării căldurii și dinamica fluidelor frigorifice în procesul de transfer termic. Capitolul 3: Proiectarea tehnică a circuitelor de recuperare și integrarea cu infrastructura HVAC. Capitolul 4: Analiza sistemelor fotovoltaice și corelația lor cu sarcina termică a vitrinelor frigorifice. Capitolul 5. Automatizarea și managementul inteligent al fluxurilor energetice prin sisteme de tip BMS. Capitolul 6: Studiu de caz aplicativ, calcule economice detaliate și analiza impactului ecologic.

Purpose of the work: Research and development of an integrated technical solution for optimizing energy consumption in the food retail sector, by transforming refrigeration systems into hybrid units capable of recovering residual thermal energy and using renewable photovoltaic energy to minimize the carbon footprint and operational costs. Objectives of the work: Thermodynamic evaluation of the potential for heat recovery from exhaust gases in commercial refrigeration systems with mechanical compression. Modeling of a hybrid system that integrates photovoltaic energy production with the variable load of refrigeration plants, adapted to the climatic conditions of the Republic of Moldova. Heat transfer analysis and design of the integration interface between the refrigeration circuit and the HVAC (heating and domestic hot water) systems of the building. Implementation of smart management strategies (control algorithms, inverters, IoT) to maximize solar energy self-consumption and optimize COP (Coefficient of Performance). Economic and ecological validation of the proposed solution by calculating financial performance indicators (ROI, NPV) and greenhouse gas emissions reduction. Thesis structure: The thesis includes an introduction, six chapters, conclusions and recommendations, bibliography (with over 40 titles) and annexes, being structured as follows: Chapter 1: Current context of energy consumption in retail and analysis of modern refrigeration technologies. Chapter 2: Theoretical foundations of heat recovery and dynamics of refrigerant fluids in the heat transfer process. Chapter 3: Technical design of recovery circuits and integration with HVAC infrastructure. Chapter 4: Analysis of photovoltaic systems and their correlation with the thermal load of refrigerated display cases. Chapter 5: Automation and intelligent management of energy flows through BMS systems. Chapter 6: Applicative case study, detailed economic calculations and ecological impact analysis.