Zorlanmış dolaşımlı güneş enerjili su ısıtma sisteminin ısıl performansının ısıtma sezonu boyunca incelenmesi
Investigation of the thermal performance of a forced circulation solar water heating system during the heating season
Yazar: SEDA YÜKSEL
Danışman: DOÇ. DR. GÖKHAN ARSLAN
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Güneş enerjisi = Solar energy ; Isıtma = Heating ; Kollektörler = Collectors ; Mersin = Mersin ; Zorlanmış taşınım = Forced convection

Özet:
Bu tez çalışmasında, anlık ısıtıcı içermeyen zorlanmış dolaşımlı güneş enerjili su ısıtma sisteminin simülasyon modelinin oluşturulması amaçlanmıştır. EnergyPlus® programı kullanılarak oluşturulan model ile sistemin özellikle ısıtma sezonunda ısıl performansı ve buna etki eden parametreler incelenmiştir. Çalışma güneş enerjili su ısıtma sisteminin yoğun bir şekilde kullanıldığı Mersin ili için yapılmıştır. Mersin ili için ısıtma derece gün değerlerine göre ısıtma sezonu Ocak, Şubat, Mart, Kasım ve Aralık aylarıdır. Sezon içerisinde açık gökyüzü ve günlük en düşük sıcaklık değerine sahip olan gün tasarım günü olarak seçilmiştir. İhtiyaç duyulan suyun sıcaklığı 40°C alınmıştır ve ASHRAE standartlarına göre tipik bir ailenin saatlik ortalama sıcak su kullanım profili kullanılmıştır. Toplam 5.34 m2 kolektör yüzey alanın sahip sistemde 250 L hacminde su tankı yer almaktadır. En iyi sonuçlar siyah krom soğurucu kaplamaya sahip kolektör ile elde edilmiştir. Bu sistem herhangi bir yardımcı ısıtıcı gerektirmeksizin, tasarım gününde 40°C sıcaklığındaki sıcak su ihtiyacını %55 oranında karşılamıştır. Sezon boyunca ise Ocak ayında %18.7, Şubat ayında %20.42, Mart ayında %37.6, Kasım ayında %31.2 ve Aralık ayında ise %20.5 oranında sıcak su ihtiyacı karşılanmıştır. Sistemin ısıl performansını etkileyen en önemli faktörler şebeke suyu sıcaklığı, güneşli gün sayısı ve su tankından çevreye olan ısı kaybı olarak tespit edilmiştir.

Abstract:
In this thesis, it is aimed to create a simulation model of a forced circulation solar water heating system without instantaneous water heater. With the model created using the EnergyPlus® program, the thermal performance of the system and the parameters affecting it, especially in the heating season, were examined. The study was carried out for the province of Mersin, where the solar water heating system is used intensively. For Mersin province, the heating season is January, February, March, November and December, according to the heating degree-day values. The day with clear sky condition and the lowest daily temperature value during the season was chosen as the design day. The set point temperature of the hot water needed was taken as 40°C and the hourly average hot water usage profile of a typical family according to ASHRAE standards was used. There is a 250 L water tank in the system, which has a total collector surface area of 5.34 m2. The best results were obtained with the collector with black chrome absorber coating. This system met 55% of the hot water demand at 40°C on the design day, without the need for any auxiliary heater. During the season, 18.7% of hot water needs were met in January, 20.42% in February, 37.6% in March, 31.2% in November and 20.5% in December. The most important factors affecting the thermal performance of the system were determined as the mains water temperature, the number of sunny days and the heat loss from the water tank to the environment.