Experimental and numerical investigation of system performance of latent heat storage unit integrated with solar assisted heat pump
Güneş enerjili ısı pompasına entegre gizli ısı depolama ünitesinin sistem performansının deneysel ve sayısal incelenmesi
- Tez No: 895069
- Danışmanlar: PROF. DR. MÜSLÜM ARICI, DR. MUSTAFA SEÇİLMİŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Makine Mühendisliği, Energy, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Kocaeli Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 221
Özet
Bu tez çalışmasında, bir ısıl enerji depolama (IED) ünitesinin güneş enerjisi destekli bir ısı pompasının buharlaştırıcı tarafına (Sistem-1), hava kaynaklı bir ısı pompasının ise yoğuşturucu tarafına entegrasyonu (Sistem-2) iki sistemin farklı koşullardaki davranışlarını belirlemek adına ayrı ayrı incelenmiştir. Birinci sistemde, IED ısı pompası için bir ısı kaynağı olarak kullanılarak sistemin çalışma süresinin artırılması ve pik enerji tüketiminin azaltılması hedeflenmiştir. İkinci sistemde ise IED'nin ısı pompasından aldığı ısıyı depolaması ve sonrasında pik zamanlarda bu enerjiyi kullanarak pik enerji yüklerini kaydırması ve esneklik sağlaması amaçlanmıştır. İki farklı sistemin ısıl davranışları, faz değiştiren malzeme (FDM) kullanımının etkisi dikkate alınarak bir dizi deneylerle belirlenmiştir. Sonrasında her bir sistem için birer matematik model geliştirilerek farklı şartlar ve farklı FDM kullanımları dikkate alınarak değerlendirmeler yapılmıştır. Deneyler sonucunda Sistem-1 kapsamında FDM kullanımının özellikle düşük ısıl depolama sıcaklıklarında toplam ısıtma süresini %30,6'ya kadar artırdığı gözlenmiş ancak yüksek depolama sıcaklıklarında ters etki yarattığı görülmüştür. Sistem-2'de ise FDM kullanımının ısı pompası performansını ve enerji esnekliğini olumlu etkilediği görülürken depolanan ısının deşarjı sırasında FDM'nin katılaşma sürecini tamamlayamadığı için ısıtma süresinde düşüş tespit edilmiştir. Matematik model üzerinde yapılan sayısal incelemeler FDM'nin enerji depolama ve enerji esnekliğini iyileştirme hususunda ciddi bir potansiyele sahip olduğunu ortaya koymuştur. Ancak bu potansiyelin söz konusu sistemler için değerlendirilebilmesi için mutlaka FDM içerisindeki ısı transferinin iyileştirilerek etkin ısıl iletkenliğin artırılması gerekmektedir.
Özet (Çeviri)
In this thesis work, integration of a thermal energy storage (TES) unit to the evaporator of a solar-assisted heat pump (SAHP) and condenser to an air-source heat pump (ASHP) were investigated, separately, in order to evaluate thermal behavior of the TES unit and heat pump (HP) performance from various aspects. In the first system (System-1), the TES unit was utilized as a heat source for the HP to attain longer operation times and peak clipping potential. In the second system (System-2), the TES unit was used as a heat sink for the HP to be able to use the stored thermal energy during on-peak times and attain load shifting. Thermal behavior and system performance were evaluated by the experiments for both systems considering phase change material (PCM) utilization. Regarding the experimental data, two different mathematical models were established for each system, and the thermal behavior and system performances were investigated for different PCMs in various conditions. As a result, it was found in the experiments that integration of PCM to the System-1 significantly enhanced total heating time by 30.6% at low storage temperatures, while it showed an adverse effect at high storage temperatures. In System-2, inclusion of PCM attained a higher HP performance and load shifting, however, using PCM resulted in lower discharging time, due to incomplete solidification. By elaborating the thermal performance of the systems numerically, it was concluded that using PCM brings a remarkable potential to energy efficiency and flexibility as well as heating time extension; however, their effective thermal conductivity must be improved to benefit these materials for enhanced energy efficiency, energy storage capacity and energy flexibility in heat pump systems.
Benzer Tezler
- Experimental and numerical investigation of cold thermal energy storage systems
Soğuk enerji depolama sistemlerinin deneysel ve sayısal incelenmesi
MEHMET AKİF EZAN
Doktora
İngilizce
2011
Makine MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYTUNÇ EREK
- Ev tipi ürünlere entegre ısı pompalı atmosferik su jeneratörü tasarımı
Household appliance integrated heat pump atmospheric water generator design
SERKAN SOLMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SERTAÇ ÇADIRCI
- Experimental and numerical investigation of a heat recovery ventilation unit with phase change material for building facades
Bina cepheleri için faz değişim malzemeli bir ısı geri kazanım ünitesinin deneysel ve sayısal incelenmesi
TUĞÇE PEKDOĞAN
Doktora
İngilizce
2021
Mimarlıkİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAHSİN BAŞARAN
DOÇ. DR. AYÇA TOKUÇ
- Faz değiştiren malzemeyle pasif soğutmanın incelenmesi
Investigation of passive cooling with phase change material
ERHAN AKYOL
Doktora
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiTrakya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OKTAY HACIHAFIZOĞLU
- Güneş enerjisi ile koşullandırılan havanın güneş enerji destekli ısı pompası için kullanımının matematiksel ve deneysel incelenmesi
Mathematical and experimental investigation of the use of solar conditioned air for solar assisted heat pump
KUTBAY SEZEN
Doktora
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiAkdeniz ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AFŞİN GÜNGÖR