Güneş enerjisi kaynaklı kombine ısıtma ve soğutma sistemi tasarımı ve prototip üretimi

Abstract

Son yıllarda özellikle fosil kökenli enerji kaynaklarının hızla tükenmeye doğrugitmesi nedeniyle, güneş enerjisi gibi alternatif enerji kaynaklarının kullanımıönem kazanmıştır. Güneş enerjisinin birçok uygulama alanı bulunmaktadır.Absorpsiyonlu soğutma ve ısıtma sistemleri önemli güneş enerjisiuygulamalarıdır. Bu uygulamalarda, özellikle hem ısıtma (kış aylarında) hem desoğutma (yaz aylarında) yapılması durumunda, sistem son derece ekonomikolmaktadır. Bu sistemlerde çeşitli kaynaklardan elde edilen termal enerjidoğrudan soğutma ile ısıtma amacıyla kullanılabilmektedir. Absorpsiyonlusistemle soğutma ile ısıtma elektrik enerjisinin kullanıldığı buhar sıkıştırmalısistemlere daha ekonomiktir. Sunulan bu tez çalışmasında, küresel ısınmayasebebiyet vermeyecek bir çalışma akışkanı kullanılmak, amonyak–su karışımınısoğutucu akışkan olarak kullanan güneş enerjisnin absorpsiyonlu sistemlesoğutma ve ısıtma yapabilen bir sisteme ait prototipin tasarım ve imalatıyapılarak sistem deneysel olarak incelenmiştir. Bu sistemde, güneş enerjisindenyararlanmak amacıyla, elektrik jeneratörü yerine, soğutucu akışkan olarakkullanılan amonyak ısıtılması güneş kolektörü kullanılmıştır. Tasarım ve imalatıyapılan absorpsiyonlu soğutma ve ısıtma sistemi üzerinde, bu çalışmakapsamında, dış ortam sıcaklığı, kollektörde dolaşan akışkanın giriş ve çıkışsıcaklıkları, buharlaştırıcının ve ısıtılmak/soğutulmak istenilen (şartlandırılan)odanın sıcaklığı ölçülerek, sistemin ısıtma COPh ve soğutma COPc değerleribelirlenmiştir. Ağustos 2016-Nisan 2017 zaman aralığında ortalama 80 deneyyapılmıştır. Sistemin soğutma performansını görmek için, 1–31 Ağustos 2016tarihleri arasın, ısıtma performansının görmek için de 1–31 Mart 2017 tarihleriarasında kadar deneyler yapılmıştır. Elde eilen deneysel sonuçlara göre, COPdeğeri ve odanın sıcaklığı belirlenmiştir. Absorpsiyonlu soğutma ve ısıtma(kombine) sistemin, ısıtma ve soğutma amacıyla çalıştırılması durumunda,şartlandırılan odanın sıcaklığı, Kollektörde dolaşan su sıcaklığının zamanlaarttığı gözlemlenmiştir. Jeneratör sıcaklığı, soğutma ihtiyacının olduğu yazaylarında 88 °C, ısıtma ihtiyacının olduğu kış aylarında ise 62 °C olarak ölçülmüştür. Sistemin COP değeri, soğutma sistemi için COPc = 5,28 ve ısıtmasistemi için ise COPh = 3,85 olarak bulunmuştur.

In recent years, the use of alternative energy sources such as solar energy hasgained importance, especially as fossil-based energy resources are rapidlymoving towards extinction. There are many application areas of solar energy.Absorption cooling and heating systems are important solar energyapplications. In these applications, the system is extremely economical,especially if both heating (winter months) and cooling (summer months) aredone. In these systems, the thermal energy obtained from various sources canbe used for direct cooling and heating purposes. Absorption with cooling andHeating system is more economical than vapor compression systems in whichelectric energy is used. In this thesis, the system has been experimentallyinvestigated by designing and manufacturing a prototype of a system capable ofcooling and heating, the solar energy using the ammonia-water mixture as therefrigerant, in order to use a working fluid that can not cause global warming. Inthis system, in order to utilize solar energy, solar collector is used to heatammonia used as refrigerant instead of electricity generator. In this study, COPhfor heating and COPc for cooling values of the system were determined bymeasuring the outdoor temperature, in collecter the inlet and outlettemperatures of the circulating fluid, the temperature of the evaporator and theroom to be heated/cooled, respectively, on the designed and manufacturedabsorption cooling and heating system. An average of 80 experiments wereconducted between August 2016 and April 2017. Experiments were conductedbetween 1-31 August 2016 to see the cooling performance of the system andbetween 1-31 March 2017 to see the heating performance. According to theexperimental results obtained, the COP value and the temperature of the roomwere determined. The absorption heating-cooling system is operated forheating and cooling, It has been observed that the temperature of the watercirculating in the collector increases with time. The generator temperature ismeasured as 88 °C in the summer and 62 °C in the winter months when theneed for cooling is required. The COP value of the system was found to be COPc =5,28 for the cooling system and COPh = 3,85 for the heating system.