Faz değiştiren madde içeren bina güney duvarının deneysel olarak incelenmesi
An experimental investigation of the south wall of building integrated with phase change material
Yazar: ASLIHAN KURNUÇ ÇIRAKMAN
Danışman: DOÇ. DR. YUSUF ALİ KARA
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Faz değişimi = Phase change ; Pasif sistemler = Passive systems ; Pasif ısıtma sistemi = Passive heating system ; Trombe duvar = Trombe wall ; Yapı malzemeleri = Building materials

Özet:
Bu çalışmada, güneş enerjisini gizli ısı şeklinde depolayan yeni nesil bir Trombe duvarı tasarlanarak, duvarın yıllık performansı deneysel olarak incelenmiştir. Bu amaçla bir deney odası yapılarak, odanın güney duvarı Faz Değiştiren Madde (FDM) içeren Trombe duvarı (veya kısaca FDM duvar) şeklinde tasarlanmıştır. FDM duvarın yapısı, içerden dışarıya doğru, yalıtım, tuğla, FDM katılmış sıva, hava boşluğu ve özel tasarlanmış şeffaf yalıtım ünitesinden oluşmaktadır. Duvarın ısıl ve optik performansını deneysel olarak incelemek için bir yıl boyunca ışınım şiddeti, sıcaklık, dolaşım hava debisi, elektrik tüketimi gibi parametreler ölçülerek bir veri toplama sistemi vasıtasıyla kaydedilmiştir. Deneysel verilerin analizi sonucunda, faz değişim maddesi için uygun ergime sıcaklığı belirlenmiş, duvardan sağlanan faydalı ısıl enerjinin odanın ısıtma yükünü karşılama oranı, duvarın genel verimi, şeffaf yalıtım malzemesinin optik verimi gibi performans parametrelerinin günlük ve aylık değişimi analiz edilmiştir.FDM duvarın sağladığı faydalı enerjinin, duvarın arkasında yer alan test odasının ısıtma ihtiyacını karşılama oranı 2008 yılının Ekim, Kasım, Aralık aylarında sırasıyla %70,4, %40,8 ve %14,2, 2009 yılının Ocak, Şubat ve Mart aylarında sırasıyla %9,4, %11,3, %4,3 olarak belirlenmiştir. GR35 FDM içeren duvarın genel verimi, GR41 FDM duvarın genel veriminden daha büyük olmuştur. Buradan, faz değişim sıcaklığı arttıkça genel verimin düştüğü sonucuna varılmıştır. Şeffaf yalıtım ünitesinin ışınım geçirme oranının kış aylarında 0,45-0,55 aralığında, yaz aylarında ise 0,18-0,2 aralığında değiştiği tespit edilmiştir.

Abstract:
This study, the annual performance of a new generation Trombe wall in which solar energy is stored as latent heat is experimentally investigated. For this purpose, a test room is built and the south wall of a test room is designed as Trombe wall having Phase Change Material (i.e., PCM wall). The PCM wall made of, from inside to outside, insulation, brick, plaster in which encapsulated PCM is buried, air gap and novel designed Transparent Insulation Material (TIM). Data such as solar radiation, temperature, flow rate of circulation air, electric consumption are measured and recorded via data acquisition system to analyses the thermal and optical performance of the PCM wall. After analyzing the experimental data, proper melting temperature for the PCM is determined, the diurnal, monthly and annual variation of the performance parameters such as, the ratio of the solar energy benefit to heat load of the room, overall efficiency of the wall, solar transmittance of the TIM are analyzed.The ratio of energy benefit of PCM wall to heat load of test room is determined as 70,4%, 40,8%, and 14,2% for October, November and December of the year 2008, respectively and 9,4%, 11,3% and 4,3% for January, February and March of the year 2009, respectively. The overall efficiency of the GR35 PCM wall is higher than that of GR41 PCM wall. It is concluded that higher melting temperature of PCM results in lower overall efficiency. It is determined that solar transmittance of TIM varies between 0,45 to 0,55 in the winter season and 0,18 to 0,2 in summer season.