Faz değiştiren malzeme kullanımının sıcak su tanklarının performansına etkisi
The effetc of using phase change material on the performance of hot water tanks
Yazar: SERKAN BÜYÜKYILDIZ
Danışman: PROF. DR. NECDET ALTUNTOP
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Isı Tekniği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Endüstrileşme ve teknolojik gelişim, küresel nüfus artışı, yaşam standartlarındaki iyileşme ve konfor düzeyindeki artış insanlığın enerji ihtiyacını oldukça arttırmıştır. Enerji kaynaklarının azalması, enerjiye ulaşmadaki güçlüklerin artması ve çevresel sorunlar enerji verimliliği, yenilenebilir kaynakların daha yaygın kullanımı ve enerjinin depolaması gibi konuların ön plana çıkmasına neden olmuştur.
Sıcak su hazırlama tankları evsel ve endüstriyel olarak yaygın şekilde kullanımı olan cihazlardır. Evsel ve ticari kullanımda sıcak su temini enerji ihtiyacının ciddi bir oranını oluşturduğundan bu konuda sağlanacak iyileştirmeler önem kazanmış, konu ile ilgili çalışmaların sayısı hayli artmıştır.
 Düşey serpantinli bir sıcak su hazırlama tankında faz değiştiren malzeme kullanımının etkilerini incelemek üzere deneysel bir çalışma yapılmıştır. Faz değiştiren malzeme olarak parafin tercih edilmiş, farklı boyutlarda parafin tüplerinin kullanılması durumunda tank performansının ne yönde etkilendiği incelenmiştir.
Çalışma sonunda bu konuda yapılan diğer çalışmalara paralel yönde sonuçlara ulaşılmıştır. FDM kullanımının enerji depolama kapasitesini ve sıcaklık tabakalaşmasını olumlu yönde etkilediği tespit edilmiştir. Optimum hacimde parafin tüpü kullanıldığı durumda aynı süre içinde %37 oranında daha fazla ısıl enerji depolayabilmek ve %8,5 oranında daha fazla sıcak su temin etmenin mümkün olduğu görülmüştür.
Anahtar Kelimeler: Enerji verimliliği, enerji depolama, sıcak su tankı, faz değiştiren malzeme, sıcaklık tabakalaşması

Abstract:
Industrialization and technological development, global population growth, improvement in living standards and increase in comfort levels have significantly increased humanity's energy needs. Subjects such as energy efficiency, renewable energy resources and energy storage became more important and popular because of decrease in energy resources, difficulties in accessing energy and environmental problems.
Hot water preparation tanks are units which are widely used in domestic and industrial areas. Hot water supply constitutes a significant portion of energy consumption in domestic and commercial use. For this reason, the number of studies on this subject has increased significantly.
An experimental study was conducted to examine the effects of using phase change material on a vertical coil hot water preparation tank. Paraf¬fin was chosen as phase change material. The study investigated how the tank's performance was affected when paraffin tubes of different sizes were used in hot water tanks.
At the end of the study, results parallel to other studies were reached. It was determined that the use of PCM positively impacted both the energy storage capacity and temperature stratification. It has been observed that when the optimum volume of paraffin tube is used, it is possible to store 37% more thermal energy and provide 8.5% more hot water in the same period of time.
Keywords: Energy efficiency, energy storage, hot water tank, phase change material, temperature stratification