Güneş enerjisi destekli soğurmalı soğutma sisteminin enerji ve ekserji analizi: bir otel işletmesi uygulaması
Energy and exergy analysis of a solar-assisted absorption cooling system: A case study for a hotel facility
- Tez No: 1005238
- Danışmanlar: PROF. DR. LÜTFULLAH KUDDUSİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Güneş enerjisi, soğurmalı soğutma, H₂O–LiBr çevrimi, enerji analizi, ekserji analizi, düzlemsel güneş toplayıcıları, ekonomik değerlendirme, Solar energy, absorption cooling, H₂O–LiBr cycle, energy analysis, exergy analysis, flat-plate solar collectors, economic evaluation
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Haliç Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Artan enerji talebi, fosil yakıt bağımlılığının yol açtığı çevresel etkiler ve elektrik fiyatlarındaki oynaklık, iklimlendirme alanında yenilenebilir kaynak temelli çözümleri stratejik bir gereklilik hâline getirmiştir. Yaz mevsiminin uzun ve sıcak seyrettiği Akdeniz kuşağında turizm tesisleri, pik saatlerde şebeke yükünü belirgin biçimde artıran ve işletme giderlerini yukarı taşıyan bir soğutma talebi üretmektedir. Bu bağlamda ısıl enerjiyle tahrik edilen soğurmalı (absorbsiyonlu) çevrimler, düşük dereceli ısıyı işe koşabilmeleri, elektrik tüketimine duyarlılığı azaltmaları ve uygun tasarım altında çevresel göstergeleri iyileştirmeleri nedeniyle dikkate değer bir seçenektir. Su–Lityum Bromür (H₂O–LiBr) akışkan çifti kullanan tek etkili çevrimler, görece düşük sürücü sıcaklığı gereksinimleri sayesinde düzlemsel güneş toplayıcılarıyla eşleştirmeye elverişlidir; ancak buhar sıkıştırmalı sistemlere kıyasla daha düşük soğutma etki katsayısıyla (SEK) çalışmaları, tasarımı ve işletme optimizasyonunu kritik kılar. Bu tez, Antalya koşullarında iki katlı bir otel için güneş enerjisi destekli tek etkili H₂O–LiBr soğurmalı soğutma sisteminin ısıl ve ekonomik bakımdan bütüncül değerlendirmesini amaçlamaktadır. Çalışmanın özgün katkısı, yerel iklim verisi ve bina kullanım özelliklerinden hareketle soğutma yükünün saatlik temelde belirlenmesi; çevrimin birinci ve ikinci yasa (enerji–ekserji) yaklaşımlarıyla modellenmesi; güneş toplayıcısı seçimi ve alan boyutlandırmasının yapılması ve nihayet eşdeğer hizmet düzeyine sahip tipik bir buhar sıkıştırmalı (VRF) çözümle ekonomik karşılaştırmanın tek bir çerçevede birleştirilmesidir. Tasarım koşullarında tesisin soğutma gereksinimi 111,13 kW olarak belirlenmiş; düzlemsel tip Solimpeks ANSG-2510 toplayıcıları tercih edilerek yaz dönemi yük profilini karşılayacak biçimde 246 adet toplayıcıdan oluşan bir saha öngörülmüştür. Karşılaştırmalı ekonomik değerlendirme, varsayıma dayalı aylık nakit akışı altında basit geri ödeme yöntemine göre yaklaşık 3,6 yıllık bir geri dönüş süresine işaret etmektedir. Yöntem basitçe dört aşamadan oluşur: İlk olarak, her oda için soğutma yükü; dış elemanlardan iletim, pencerelerden güneş kazancı, içsel yükler ve hava sızıntıları dikkate alınarak hesaplanır. İkinci olarak, tek etkili H₂O–LiBr çevrimi; kaynatıcı, soğurucu, yoğuşturucu, buharlaştırıcı ve çözelti ısı değiştiricisi için kütle–enerji–ekserji dengeleriyle modellenir. Üçüncü adımda, güneş toplayıcısı–kaynatıcı etkileşimi verim parametreleriyle değerlendirilir ve gerekli toplayıcı alanı belirlenir. Son olarak, yatırım ve işletme kalemleri üzerinden ekonomik karşılaştırma yapılır. Bu akış, kayıpların nerede yoğunlaştığını ve toplayıcı boyutu ile çevrim ayarlarının performans ve maliyete etkisini açık biçimde gösterir.
Özet (Çeviri)
Rising energy demand, the environmental impacts of dependence on fossil fuels, and volatility in electricity prices have made renewable resource–based solutions a strategic necessity in HVAC. In the Mediterranean belt—where summers are long and hot—tourism facilities generate cooling loads that markedly increase grid demand during peak hours and drive up operating costs. In this context, thermally driven absorption cycles are a noteworthy option because they can utilize low-grade heat, reduce sensitivity to electricity consumption, and—under appropriate design—improve environmental indicators. Single-effect cycles employing the water–lithium bromide (H₂O–LiBr) working pair are well suited to coupling with flat-plate solar collectors thanks to their relatively low driving-temperature requirement; however, their lower coefficient of performance (COP) compared with vapor-compression systems makes design and operational optimization critical. This thesis aims to provide an integrated thermal and economic assessment of a single-effect H₂O–LiBr solar-assisted absorption cooling system for a two-story hotel under Antalya conditions. Its original contribution is to (i) determine the cooling load on an hourly basis using local climate data and building use characteristics; (ii) model the cycle with first and second law (energy–exergy) approaches; (iii) select the solar collector technology and size the collector field; and (iv) perform an economic comparison with a typical vapor-compression (VRF) solution delivering an equivalent service level—all within a single framework. Under the design conditions, the facility's cooling requirement was found to be 111.13 kW; flat-plate Solimpeks ANSG-2510 collectors were selected, and a field of 246 collectors was projected to meet the summer load profile. The comparative economic evaluation, based on an assumed monthly cash flow, indicates a simple payback period of approximately 3.6 years. The methodology consists of four straightforward steps. First, the room-by-room cooling load is calculated by accounting for conduction through exterior elements, solar gains through glazing, internal loads, and air infiltration. Second, the single-effect H₂O–LiBr cycle is modeled via mass–energy–exergy balances for the generator, absorber, condenser, evaporator, and solution heat exchanger. Third, the solar-collector–generator interaction is evaluated using efficiency parameters, and the required collector area is determined. Finally, an economic comparison is carried out using capital and operating cost items. This workflow clarifies where losses concentrate and shows how collector sizing and cycle settings affect both performance and cost.
Benzer Tezler
- Parabolik oluklu güneş kollektörü destekli çift etkili absorbsiyonlu soğutma sisteminin termodinamik analizi
Thermodynamic analysis of a parabolic trough solar collector supported double effect absorption refrigeration system
HAKAN BALDAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiMersin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATİH ÜNAL
- Irak'ta bulunan bir toplu konut projesi için solar enerji destekli trijenerasyon sistem tasarım ve analizi
Determination of Iraq solar energy for design and analysis of a trigeneration system for a typical building
PAYMAN MOHAMMED HAKEEM HAKEEM
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. TANSEL KOYUN
- Güneş enerjisi destekli soğutma sistemlerinin enerji ve ekserji analizi
Energy and exergy analysis of solar energy based cooling systems
ÜMRAN ÇEVRİMLİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Fizik ve Fizik MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT ÖZTÜRK
- Exergy analysis of solar assisted absorption heat pump for floor heating system
Döşemeden ısıtma sistemleri için güneş destekli soğurmalı ısı pompasının ekserji analizi
ÖZGÜR GÖKMEN SARI
Yüksek Lisans
İngilizce
2004
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEMİL YAMALI
- Güneş enerjisi destekli absorpsiyonlu soğutma çevriminin incelenmesi
Investigation of solar powered absorption cooling system
NİYAZİ OĞUZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiAkdeniz ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET ÇAĞLAR