Karaçavuş, BerrinCan, Ahmet2014-11-282014-11-282006https://hdl.handle.net/20.500.14551/1400Doktora TeziBu çalışmada, Edirne iklim şartlarında, hacim ısıtması ve kullanım amaçlı sıcak su temini için güneş enerjisinin mevsimlik depolandığı bir ısıtma sistemi tasarlanarak kurulmuş ve deneysel çalışmalar yapılmıştır. Mevsimlik güneş enerjisi depolamalı ısıtma sistemi, ısı toplama ve ısı depolama ünitesi olmak üzere iki bölümden oluşmaktadır. Isı toplama ünitesi, güneş enerjisi toplayıcılarından oluşmaktadır. Isı depolama ünitesi, silindirik güneş enerjisi deposu ve etrafındaki kum hacminden oluşmaktadır. Silindirik ısı depolama ünitesi yeraltına yerleştirilmiştir. Mevsimlik depolama dönemi içinde ısı toplama ünitesinden ısı depolama ünitesine aktarılan enerjinin bir bölümü kullanım amaçlı sıcak su ile çekilmiş geri kalan kısmı ise ısı depolama ünitesi ve civarında depolanmıştır. Deneyler esnasında yapılan ölçümler üç grupta toplanmaktadır. Birinci grup ölçümler ısı toplama ünitesi ile ilgili ölçümlerdir. İkinci grup ölçümler, yatay birim yüzeye gelen anlık global güneş ışınımı, dış hava sıcaklığı, rüzgâr hızı değerleri ile ilgili ölçümlerdir. Üçüncü grup ölçümler ise silindirik ısı depolama ünitesi ve çevresindeki toprak sıcaklık değerleri ile ilgilidir. Ölçüm değerleri, Temmuz 2005- Mayıs 2006 arasında, bilgisayar bağlantılı bir kaydedici ile saatlik olarak alınmıştır. Saatlik sıcaklık ölçüm sonuçları yardımı ile yeraltında bulunan silindirik ısı depolama ünitesi ve çevresindeki aylık ortalama sıcaklık dağılımları belirlenmiştir. QuickField Transient Thermal yazılımı kullanılarak belirlenen teorik sıcaklık dağılımları ile deneysel sıcaklık dağılımları mukayese edilmiştir. Isı toplama ünitesi ve ısı depolama ünitesi için enerji ve ekserji analizi yapılmıştır. Isı toplama ünitesinin enerji ve ekserji etkenliğinin aylara göre değişimi belirlenmiştir. Isı depolama ünitesine, ısı taşıyıcı akışkan ile aktarılan aylık toplam enerji değerleri hesaplanmıştır. Isı depolama ünitesinden hacim ısıtması ve kullanım amaçlı sıcak su ile çekilen aylık toplam enerjiler belirlenmiştir. Hacim ısıtması ve kullanım amaçlı sıcak su ile enerji çekilmesi durumunda, topraktan sağlanan toplam enerji kazancının aylara göre değişimi belirlenmiştir. Isı depolama ünitesinin enerji ve ekserji etkenliğinin aylara göre değişimi hesaplanmıştır. Kurulan ısıtma sisteminde, enerji etkenliğini etkileyen etmenler incelenmiştir. Edirne ilinde kurulan, mevsimlik güneş enerjisi depolamalı ısıtma sisteminin ekonomik analizi, P1 -P2 yöntemi kullanılarak yapılmıştır. Kurulan ısıtma sisteminde, Temmuz 2005-Mayıs 2006 ölçüm sonuçları ve hesaplanan değerler yardımı ile ısıtma sisteminden aylık faydalanma oranları ve yıllık faydalanma oranı belirlenmiştir. Mevsimlik güneş enerjisi depolamalı ısıtma sistemi için optimum toplayıcı alanı hesaplanmıştır. Deneysel sonuçlar ile Edirne ili için, güneş enerjisinin depolanabileceği, depolanan enerjiden kullanım amaçlı sıcak su teminin yanı sıra hacim ısıtmasında da verimli şekilde faydalanılabileceği tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Güneş Enerjisi, Mevsimlik Enerji Depolama, Sıcaklık Dağılımı, Enerji ve Ekserji Analizi, Ekonomik Analiz, Faydalanma Oranı.AbstractIn this research a heating system which is designed to store solar energy seasonally, set up in order to heat buildings and to supply hot water for houses according to the weather conditions in Edirne and an experimental study is carried out. The heating system with seasonal solar energy storage has two units; namely, heat collecting unit and heat storage unit. The heat collecting unit consists of the collectors of solar energy. The heat storage unit consists of a cylindrical solar energy tank and the sand around. The cylindrical solar energy tank is located under the ground. In the period of seasonal storage some of the energy transferred from the collecting unit to the heat storage unit is taken out by the water for usage and the rest of the energy is stored in and around the heat storage unit. The measurements taken during the experiments are put into three groups. The first group measurements are related with the heat collecting unit. The second ones are related with the instant global solar radiation coming to unit horizontal surface area, exterior weather temperature and the values of the wind velocity. The third and last ones are related with those of the cylindrical heat storage unit and the earth temperature values around it. The measurement values are recorded hourly between July 2005 and May 2006 by use of a recorder connected to a computer. By the help of hourly temperature measurement results, the monthly average temperature distributions are determined in and around the cylindrical heat storage unit. The theoretical temperature distributions determined by using Quick Field Transient Thermal are compared with experimental temperature distributions. The energy analysis and the exergy analysis are applied to the heat collecting unit and the heat storage unit. The changes of the efficiencies of the energy and the exergy of the heat collecting unit are determined according to the months. Total monthly energy values transferred by fluid carrying heat to the heat storage unit are calculated. Total monthly energies spent for the heating building and supplying hot water from heat storage unit are determined. Im the case of heating building and supplying hot water, the variation of total energy saving, provided from the ground are determined with respect to the months. The monthly changes of energy and exergy efficiencies of the heat storage unit are calculated. The factors affecting energy efficiency are evaluated in the system set up. The economic analysis of the heating system with seasonal solar energy storage is performed by using the P1-P2 methods. By using the measurements taken between July 2005-May 2006 and the calculated values, the monthly and yearly solar fractions of heating system are determined in the heating system set up. The optimum collector area for the heating system with seasonal solar energy storage is calculated. In conclusion, it is found that the solar energy can be stored and the energy stored can be used efficiently in heating the building and providing the hot water in Edirne as a result of the experimental research. Keywords: Solar Energy, Seasonal Energy Storage, Temperature Distribution, Energy and Exergy Analysis, Economic Analysis, Solar Fraction.trinfo:eu-repo/semantics/openAccessGüneş EnerjisiMevsimlik Enerji DepolamaSıcaklık DağılımıEnerji ve Ekserji AnaliziEkonomik AnalizFaydalanma OranıSolar EnergySeasonal Energy StorageTemperature DistributionEnergy and Exergy AnalysisSolar FractionDoctoral Thesis183883