Mikrokapsüllenmiş faz değiştiren maddelerde termal enerji depolama ile binalarda enerji tasarrufu
Energy conservation in buildings using thermal energy storage in microencapsulated phase change materials
Yazar: YELİZ KONUKLU
Danışman: PROF. DR. HALİME Ö. PAKSOY
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Enerji üretimi ve kullanımında yabancı kaynaklara bağımlılık ve çevre üzerindeki olumsuz etkiler enerji verimliliği ve tasarrufu konularını öne çıkarmıştır. Isıtma ve soğutma uygulamalarının verimliliğinin arttırılmasında faz değiştiren maddelerde (Phase changing materials-PCM) termal enerji depolamadan yararlanılmaktadır. PCM'lerin yüksek hacimsel depolama ve izotermal davranışları tercih edilmelerindeki en önemli nedenlerdir. PCM kullanımında en uygun erime noktası, termal özellik ve kapsülleme yöntemi bileşimini bulmak gerekmektedir. PCM mikrokapsüllenmesindeki esas hedef, maddenin kapsül içinde hapsolarak faz değişiminin kapsül içinde gerçekleşmesidir. Böylece, PCM'in kullanımı kolaylaşırken ısı transferi açısından daha elverişli bir ortam oluşmaktadır. Bu çalışmada mikrokapsüllenmiş faz değiştiren maddeler, Adana ilindeki bir test odasının ısıtma soğutma yükünü azaltmak amacı ile kullanılmıştır. Yapılan analizler, bina içerisinde kullanılan faz değiştiren maddelerin erime noktası ve ergime ısısının termal enerji depolama özelliği ile enerji tasarrufuna katkıda bulunduğunu göstermektedir. Boş test odası ile karşılaştırıldığında, mikrokapsüllenmiş PCM'lerin yazın soğutma yüküne %5-10; kışın ısıtma yükünde % 10-20 arası katkı sağladığı belirlenmiştir. Yapılan çalışma sonuçlarının farklı yerlerde uygulama yapılmasına gerek kalmadan kullanılabilmesi için, Design Expert programı yardımı ile simülasyon çalışmaları yapılmış ve bir model geliştirilmiştir. Simülasyon sonuçları deney sonuçları ile uyum içinde olup modelin benzer uygulamalar için kullanılabileceğine karar verilmiştir.

Abstract:
Dependence on foreign energy resources for energy production and consumption and adverse environmental effects have made energy efficiency and conservation more important than ever. Many heating and cooling applications benefit from using thermal energy storage in phase change materials (PCM). Isothermal nature and high volumetric capacity of PCM?s make them favourable. Challenge in PCM utilization is finding the optimum combination of appropriate melting point, thermal properties and encapsulation technique. For PCM microencapsulation the ultimate aim is not only to make PCM easier and safer to handle but also improve its thermal properties. In this study, thermal energy storage in microencapsulated PCMs was used to decrease heating and cooling load of a test building in Adana, Turkey. The results of application of microencapsulated PCMs with building elements showed that the melting temperature and latent heat of microencapsulated PCMs can be used for latent heat storage in buildings to save energy cost and electric power. Compared with an ordinary room, it was found that usage of Microencapsulated PCM in building applications has reduced the energy consumption by 5-10% compared to a conventional climate control solution during summer and 10-20% during winter. In order not to do other applications in different areas simulations were done with Design Expert Program and a model was devoloped. Simulations were in good agreement with experimental results and it's decided that devoloped model can be used for similar applications.