Güneş enerjisi kaynaklı kombine ısıtma ve soğutma sistemi tasarımı ve prototip üretimi
Design and analysis and prototyping of the combined heating and cooling system with the solar energy
Yazar: SADEEQ BAKR TAJULDEEN ALOMARI
Danışman: PROF. DR. OSMAN İPEK
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Son yıllarda özellikle fosil kökenli enerji kaynaklarının hızla tükenmeye doğru
gitmesi nedeniyle, güneş enerjisi gibi alternatif enerji kaynaklarının kullanımı
önem kazanmıştır. Güneş enerjisinin birçok uygulama alanı bulunmaktadır.
Absorpsiyonlu soğutma ve ısıtma sistemleri önemli güneş enerjisi
uygulamalarıdır. Bu uygulamalarda, özellikle hem ısıtma (kış aylarında) hem de
soğutma (yaz aylarında) yapılması durumunda, sistem son derece ekonomik
olmaktadır. Bu sistemlerde çeşitli kaynaklardan elde edilen termal enerji
doğrudan soğutma ile ısıtma amacıyla kullanılabilmektedir. Absorpsiyonlu
sistemle soğutma ile ısıtma elektrik enerjisinin kullanıldığı buhar sıkıştırmalı
sistemlere daha ekonomiktir. Sunulan bu tez çalışmasında, küresel ısınmaya
sebebiyet vermeyecek bir çalışma akışkanı kullanılmak, amonyak–su karışımını
soğutucu akışkan olarak kullanan güneş enerjisnin absorpsiyonlu sistemle
soğutma ve ısıtma yapabilen bir sisteme ait prototipin tasarım ve imalatı
yapılarak sistem deneysel olarak incelenmiştir. Bu sistemde, güneş enerjisinden
yararlanmak amacıyla, elektrik jeneratörü yerine, soğutucu akışkan olarak
kullanılan amonyak ısıtılması güneş kolektörü kullanılmıştır. Tasarım ve imalatı
yapılan absorpsiyonlu soğutma ve ısıtma sistemi üzerinde, bu çalışma
kapsamında, dış ortam sıcaklığı, kollektörde dolaşan akışkanın giriş ve çıkış
sıcaklıkları, buharlaştırıcının ve ısıtılmak/soğutulmak istenilen (şartlandırılan)
odanın sıcaklığı ölçülerek, sistemin ısıtma COPh ve soğutma COPc değerleri
belirlenmiştir. Ağustos 2016-Nisan 2017 zaman aralığında ortalama 80 deney
yapılmıştır. Sistemin soğutma performansını görmek için, 1–31 Ağustos 2016
tarihleri arasın, ısıtma performansının görmek için de 1–31 Mart 2017 tarihleri
arasında kadar deneyler yapılmıştır. Elde eilen deneysel sonuçlara göre, COP
değeri ve odanın sıcaklığı belirlenmiştir. Absorpsiyonlu soğutma ve ısıtma
(kombine) sistemin, ısıtma ve soğutma amacıyla çalıştırılması durumunda,
şartlandırılan odanın sıcaklığı, Kollektörde dolaşan su sıcaklığının zamanla
arttığı gözlemlenmiştir. Jeneratör sıcaklığı, soğutma ihtiyacının olduğu yaz
aylarında 88 °C, ısıtma ihtiyacının olduğu kış aylarında ise 62 °C olarak ölçülmüştür. Sistemin COP değeri, soğutma sistemi için COPc = 5,28 ve ısıtma
sistemi için ise COPh = 3,85 olarak bulunmuştur.

Abstract:
In recent years, the use of alternative energy sources such as solar energy has
gained importance, especially as fossil-based energy resources are rapidly
moving towards extinction. There are many application areas of solar energy.
Absorption cooling and heating systems are important solar energy
applications. In these applications, the system is extremely economical,
especially if both heating (winter months) and cooling (summer months) are
done. In these systems, the thermal energy obtained from various sources can
be used for direct cooling and heating purposes. Absorption with cooling and
Heating system is more economical than vapor compression systems in which
electric energy is used. In this thesis, the system has been experimentally
investigated by designing and manufacturing a prototype of a system capable of
cooling and heating, the solar energy using the ammonia-water mixture as the
refrigerant, in order to use a working fluid that can not cause global warming. In
this system, in order to utilize solar energy, solar collector is used to heat
ammonia used as refrigerant instead of electricity generator. In this study, COPh
for heating and COPc for cooling values of the system were determined by
measuring the outdoor temperature, in collecter the inlet and outlet
temperatures of the circulating fluid, the temperature of the evaporator and the
room to be heated/cooled, respectively, on the designed and manufactured
absorption cooling and heating system. An average of 80 experiments were
conducted between August 2016 and April 2017. Experiments were conducted
between 1-31 August 2016 to see the cooling performance of the system and
between 1-31 March 2017 to see the heating performance. According to the
experimental results obtained, the COP value and the temperature of the room
were determined. The absorption heating-cooling system is operated for
heating and cooling, It has been observed that the temperature of the water
circulating in the collector increases with time. The generator temperature is
measured as 88 °C in the summer and 62 °C in the winter months when the
need 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.