Faz değiştiren maddelerde termal enerji depolamasının kullanımıyla buzdolaplarında enerji verimliliğinin arttırılması
Increasing energy efficiency of refrigerators by using thermal energy storage in phase change materials
Yazar: SELMA YILMAZ BAYLAN
Danışman: PROF. DR. HALİME ÖMÜR PAKSOY
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Termal enerji depolama sistemleri, yenilenebilir ve atık ısı kaynaklarının mevcut olduğu zamanlarda enerjinin depolanarak, kaynakların kesintiye uğradığı zamanlarda kullanılmasına olanak vermektedir. Isıtma ve soğutma uygulamalarında verimliliğinin arttırılarak enerji tüketiminin azaltılmasında faz değiştiren maddelerde (FDM) termal enerji depolamasından yararlanılır. 
Bu çalışmada amaç, buzdolabında faz değiştiren maddeler (FDM) geliştirilmesiyle enerji verimliliğinin arttırılması, durma/çalışma sürelerinin optimizasyonu, sıcaklık salınımının azaltılmasıyla donmuş gıda kalitesinin arttırılması ve elektrik kesintisi durumunda gıdaların daha uzun süre korunmasıdır. Buzdolaplarında genellikle kullanım amaçlarına uygun olarak, biri (-18)-(-25)°C, diğeri (+3)-(+8)°C sıcaklık aralığında çalışan iki bölme bulunmaktadır. Bu sıcaklıklara uygun FDM'ler hazırlanmıştır. Bu FDM'lerin termal özellikleri belirlenerek buzdolabında termal enerji depolama (TED) deneyleri yapılmıştır. FDM'lere kap olarak kullanılan metaller için korozyon testleri yapılmış, en uygun metal seçilmiştir. Buzdolabında FDM uygulaması ile %9,4 enerji tasarrufu sağlanmıştır. Kompresörün durma süresi uzatılarak kompresör ömrü uzamış, elektrik kesintisinde kabin içi sıcaklıkta 2,6 °C fark elde edilmiştir. Son olarak  buzdolaplarında FDM kullanımı ile sağlanacak ekonomik ve çevresel yararlar hesaplanmıştır.

Abstract:
Thermal energy storage systems enable utilization of renewable energy resources and waste heat by storing energy produced when these resources are available. Thermal energy storage in phase change materials (PCM) is used to increase energy efficiency in heating and cooling applications. 
Improving energy efficiency of refrigerators by using thermal energy storage in phase change materials, the objectives of this project are: Optimization of on-off durations in refrigerators, decreasing energy consumption of the refrigerator by increased system performance with the effect of PCM, increasing frozen food quality by decreasing temperature swings,protecting food for a longer period in case of a power cut. Genarally there are two compartments depending on their purpose of usage  in the refrigerators; one working at a temperature interval of (-18)-(-25) °C, and the other at (+2)-(+8) °C. PCMs were prepared suitable for refrigerator temperature range. Thermal properties of these PCMs were determined and thermal energy storage (TED) experiments were performed in the refrigerator. Corrosion tests have been carried out for metallic sample container–PCMs pair, and the most compatible metal-solution pairs were chosen. Applications of the PCMs in refrigerator 9,4% energy saving have been provided. Compressor life is extended by increasing time of off durations of compressor,comparing in a 2,6°C difference in the temperature inside the cabin during the power cut. Finally, the economic and environmental benefits to be achieved by using PCM in refrigerators have been calculated.