Digital control of a hot water supply system using solar energy
Başlık çevirisi mevcut değil.
- Tez No: 19330
- Danışmanlar: PROF.DR. M. KEMAL SARIOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 1991
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 49
Özet
ÖZET : GÜNEŞ ENERJÎSÎNDEN SICAK SU ELDE EDEN BÎR SiSTEMiN MlKROtŞLEMCl ÎLE KONTROLÜ Bu çalışmada Alternatif Akım motorunun değişken gerilim / değişken frekans prensibi ile mikroişlemci ve EPROM kullanılarak hız kontrolü yapılmış ve bu metod güneş enerjisinden belli sıcaklıklarda sıcak su elde edilmesinde ve sıcak suyun depolandığı tanka gelen suyun debisinin kontrolünde başarıyla uygulanmıştır. ENERJi Enerji günümüzde vazgeçemeyeceğimiz gereksinimlerimizden en önemlisi olmaya devam etmektedir. Sanayileşme, kentleşme ve sosyal refah isteklerinin artması enerjinin ve onun değişik yollardan üretiminin sürekli olarak gündemde kalmasına sebep olmaktadır. insanlığın gelecekteki mutluluğu enerjinin değişik kaynaklardan, güvenilir ve çevreye en az zarar verecek biçimde, artan miktarlarda, uzun süre sağlanmasına bağlı olduğu açıktır. Artık, günümüzde kişi başına enerji tüketimi, bir ülkenin gelişmişlik düzeyinin ve refahının belli başlı göstergelerinden biri olmaktadır. insanoğlunun kullandığı enerjinin kaynakları çağlar boyunca önemli değişmeler göstermiştir. Önceleri odunun kimyasal enerjisi daha sonraları ise suyun potansiyel enerjisi, rüzgardaki kinetik enerji ve güneşin ışıma enerjisi insanların gereksinimlerini karşılamıştır. 1800 ve 1900'lü yıllarda kullanılan enerji kaynaklan kömür, petrol ve doğalgaz gibi fosil kökenli yakıtlar olmuştur. 1940'lı yılların ortalarından itibaren nükleer enerji potansiyel bir kaynak olarak kullanılmaya başlanmıştır. Yeni nükleer enerji teknolojilerinin artan bir hızla fosil enerji teknolojilerinin yerini alacağı ve 2000 'li yıllarda dünya enerji gereksiniminin büyük bir bölümünün nükleer teknoloji ile sağlanabileceği beklenmiştir. ix1970 yılı ve sonralarında ( en sonuncusu körfez savaşında ) yaşanan petrol krizleri, diğer yandan da yeni nükleer teknolojilerde beklenen gelişmelerin gerçekleşmemesi, son meydana gelen“Three Mile Island ”ve“ Çernobil”nükleer santral kazaları sanayileşmiş ve gelişmekte olan ülkeleri yeni enerji kaynakları bulmaya yönlendirmiştir. Yenilenebilir birincil enerji kaynakları olarak güneş, hidrolik, rüzgar, dalga, fotosentez, bıyogaz, gelgit ve jeotermal enerji büyük bir potansiyel göstermektedir. Türkiye açısından hidrolik, jeotermal, güneş ve rüzgar enerjileri teknik ve ekonomik potansiyel gösteren yenilenebilir enerji kaynaklandır. Rüzgar ve güneş enerjilerinin günümüzde dünyada ve ülkemizde ekonomik olduğu kesinleşmiş uygulama alanları elektrik şebekesinin mevcut olmadığı bölge ve kırsal kesimlerde : haberleşme, aydınlatma, sulama, iletişim, sağlık, eğitim ve koruma sistemlerinin elektrik enerjisi ihtiyacının karşılanmasıdır. Bu tür uygulamalarda rüzgar ve güneş enerji sistemleri ayrı ayrı kullanılabilecekleri gibi bileşik bir sistem içersinde beraberce de kullanılabilir. Bu kaynaklardan şu anda ülkemizde en az kullanılan güneş enerjisi tezimizin konusunu oluşturmaktadır. Güneş-ısı enerjisi dönüşüm sistemlerinin, fosil kökenli yakıtların yerine kullanılarak ülke ekonomisine büyük katkılarda bulunabileceği bir gerçektir. xGÜNEŞ ENERJiSi Işıma enerjisinden üç tür sistem yardımıyla yararlanmak mümkündür. Isı enerjisi elde etmek amacıyla, güneş toplayıcıları ve güneş enerjisi yoğunlaştırıcı sistemler kullanılmaktadır. Işıma enerjisinden gelecekte yaygın bir yararlanma konusunda potansiyel gösteren uygulamalar şunlardır: Binaların ısıtılması ( ışıma - ısı enerjisi dönüşümü ) Sıcak su elde edilmesi ( ışıma - ısı ) Büyük ölçekli elektrik enerjisi üretimi ( ışıma - ısı - mekanik - elektrik ) Küçük ölçekli elektrik enerjisi üretimi ( Fotovoltaik hücreler ile ışıma - elektrik enerjisi dönüşümü ) Güneş enerjisi güneşten gelen elektromanyetik ışınım olarak tanımlanır.Teorik olarak güneş enerjisi, uygun yüzeyler tarafından emilerek ısı enerjisine dönüştürülebilir. Güneş ışınımı genel olarak üç ayrı grupta incelenir : 1) Foton demetinin hiçbir engelle karşılaşmadan, doğrudan geldiği“direk ışınım”2) Foton demetinin bir engele ( bulut vs. ) çarptıktan sonra,yön değiştirerek geldiği“yaygın ışınım”3) Foton demetinin bir engelden yansıyarak geldiği“yansıyan ışınım”Bu üç ışınımın toplamına“toplam ışınım ”adı verilir. Güneş enerjisi teknolojik olarak iki yöntemle toplanmaktadır. Bunlar : xi1) fotovoltaik 2) ısıl toplama yöntemleri dir.Fotovoltaik toplama yönteminde, güneş pilleri yardımı ile doğrudan doğruya elektrik enerjisi üretilmektedir.Isısal toplama yönteminde ise, güneş kollektörlerinden yararlanılmaktadır. Kollektörler, düz yüzeyli ve odaklı olarak ikiye ayrılmaktadır. 100°C 'y® kadarki sıcaklıkların sağlanmasında düz yüzeyli kollektörler kullanılmaktadır. Düz yüzeyli kollektörler hem direk, hem de yaygın ışınımdan yararlanabilmektedirler. Düz yüzeyli kollektörler, su ısıtmalı yada hava ısıtmalı olarak yapılabilmektedir. 100°C 'nin üzerindeki sıcaklıkların elde edilmesinde odaklı kollektörler kullanılmaktadır.Bunlar direk ışınımı merkezlendirmeye yaramakta, yaygın ışınımı değerlendirememektedir. Bu tez çalışmasında kurulan düzenekte yukarıda anlatılan iki tip kollektör de ( düz yüzeyli ve odaklı ) rahatlıkla kullanılabilir. AÇ MOTORLARIN MÎKROlŞLEMCÎ ÎLE KONTROLÜ Mikroişlemciler genel amaçlı bir konrol, işlem ve hesaplama yapabilmek için gerekli olan aritmetik, lojik, kontrol ünitelerinden oluşmuş bir tümleşik devredir. Bir program kontrolü altında aritmetik ve lojik işlemler yaparlar. Bellek ve giriş/çıkış üniteleri için kontrol sinyalleri üretirler. Mikroişlemciler, bir program ile yürütülen bir donanım sistemine sahip olduklarından, bu program vasıtası ile çeşitli sistemleri, sürekli zamanda bir günlük, bir yıllık veya istenen süre kadar çalıştırıp kontrol edebilirler. Mikroişlemciyi çalıştıran program istenirse ihtiyaç ve şartlara göre kolayca tasarlanıp güncellenebilir. Bu da mikroişlemci kullanılan sistemlere esneklik sağlar. Bazı durumlarda hiçbir donanım (H/W) değişiklik gerekmeden sadece yazılım (SAV) değişikliği ile başka sistemlere adaptasyon mümkündür. Hatta bu amaca yönelik olarak standart boyut ve özelliklerde mikroişlemcili kartlar tasarlanıp ticari amaçlarla kullanılabilmektedir. xiiMikroişlemci ile asenkron motor kontrolünde ; istenen hız değerine göre güç elektroniği elemanları için düzenli darbeler (pulses ) üretilir. Aynı zamanda istenilen hız değerinde sistemin kararlı çalışması sağlanır. Konrol edilen eleman bir sistem içinde kullanılıyor ise mikroişlemci programı, sistemden gelen verileri de değerlendirir. Sistem için bilgi ve kontrol verilerini hazırlar. Motor hız kontrolünde mikroişlemcinin sağladığı yararlar aşağıdaki maddeler ile özetlenebilir : 1 ) Gerilim, akım, hız ve moment parametrelerinin sezilmesi ve kontrolü çok hassastır. 2) Ölçülen sistem değerlerinin kontrol için uygun bir biçime sokulması kolaylıkla yapılabilir. 3) Akım, hız ve ivme sınırlaması veya istenilen sınırlarda yapılması mümkündür. 4) Kalkış ve duruşlar, fren programlanabilir. 5) Şebeke gerilimi ile eşzamanlama (synchronization) yapılabilir. 6) Güç elektroniği elemanları için uygun zaman aralıklarında ve sırada tetikleme darbelerinin üretilmesi. 7) Kontrol algoritmasının gerçekleştirilmesi. 8) Kararlılık ve geçici rejimlerin cevaplarının istenilen düzeye getirilmesi. 9) Gecikmelerin sezilmesi ve denetlenebilmesi. 10) Hatalı çalışma durumlarının sezilmesi, nedenlerin otomotik bulunması ve önlemlerinin alınması. xııı11) Sistem performansının raporlanması. 12) Sistemlerin uzaktan kontrolü 13) Sistem parametrelerinin S/W ile değiştirilebilmesi ve böylece esneklik sağlanması. Bu tez çalışmasında Güneş enerjisinden faydalanarak evlerde, motellerde, tatil sitelerinde ekonomik ve pratik sıcak su elde etmek için bir düzenek kurulmuş, güneş enerjisinden optimum yararlanabilmek için mikroişlemci kontrollü AC motor hız kontrol devresi sisteme ilave edilerek sistem performansı gözlenmiştir. Bu çalışmayı ileride yapılacak güneş enerjili su ısıtıcısı sistemlerine katkılar ve yeni fikirler getirmesi dileğiyle sunuyorum. xıv
Özet (Çeviri)
SUMMARY in this thesis work, realization of höt water collection from solar energy was performed and the flow of water was controlled by varying the speed of AÇ motor using microcontroller. Solar energy is a source of unlimited energy which can be easily converted to the type of energies used in the world. We can use it as an electrical energy source by using PV cells and then converting to electricity. We can also use it as a heat energy source by using solar collectors. The simplest solar water heater systems use the flat-plate sun collectors for use in general purposes that require low water temperature. The water stored at 60 - 70 °C and can be used in showers, washers and similar applications at homes and hotels. The optimum use of these type of sun collector systems can be realized very economically by just putting a control circuit to the systems. With this control circuit ; water level control, the flow of water, data updates for different climates can be implemented easily. in our study, an AÇ motor, a motor-pump and an electronic/digital control circuit are used. Water level and temperature of höt water storage tank and the speed of AÇ motor are controlled by a SAV (i.e flow of water adjusted according to energy of sun coming to collector surface ) and applied to höt water supply system succesfully. viii
Benzer Tezler
- Güneş pili sistemleri için tasarlanmış şebekeye bağlı eviricinin gerçeklenmesi
Validation of grid connected inverter designed for solar cell
ABDURRAHMAN BEŞİKÇİ
Yüksek Lisans
Türkçe
1999
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. R. NEJAT TUNCAY
- Güneş enerjili kendinden pompalı sıcak su sisteminin analiz ve simülasyonu
Analysis and simulation of a two phase self pumping solar water heater
TUNCAY GÜVEN
- Doğal dolaşımlı, kendinden depolu güneş toplayıcısının ısıl analizi
The Thermal analysis of a novel built-in-stroge solar water heater
İ.NECMİ KAPTAN
- Gemi kargo tanklarında doğal taşınımla olan ısı geçişinin sayısal ve deneysel olarak incelenmesi
Numerical and experimental investigation of natural convection heat transfer in ship cargo tanks
KORAY ŞAHİN
Doktora
Türkçe
2022
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELMA ERGİN