Türkiye'de mevsimlik yer altı depolu merkezi ısıtma sistemlerinin ısıl ve ekonomik analizi
Thermal and economical analysis of central solar heating systems with underground seasonal storage in Turkey
Yazar: AYNUR UÇAR
Danışman: DOÇ.DR. MUSTAFA İNALLI
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2005
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
ÖZET Doktora Tezi TÜRKİYE'DE MEVSİMLİK YERALTI DEPOLU MERKEZİ ISITMA SİSTEMLERİNİN ISIL VE EKONOMİK ANALİZİ Aynur UÇAR Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makina Mühendisliği Anabilim Dalı 2005, Sayfa:171 Bu çalışmada, mevsimlik yeraltı depolu güneş katkılı konut ısıtma sistemlerinin 'uzun süreli' performansı incelenmiştir. Silindirik, prizmatik ve trapez tipi depoların kullanıldığı önerilen sistemde, ısıl ve ekonomik performanslar incelenmiş ve biribirleriyle karşılaştırılmıştır. Bu tür bir ısıtma sisteminin analizinde toprak icerindeki sıcaklık dağılımı problemi, sonlu elemanlar metodu ve ANSYS genel amaçlı paket programı kullanılarak çözülmüştür. Elde edilen su ve toprak sıcaklıklarından faydalanılarak sistemin yıllık güneş katkısı ve kazancı hesaplanmış ve grafikler halinde gösterilmiştir. Ayrıca, bu tür ısıtma sistemine İkinci Kamın analizi uygulanmış ve sistemdeki her bir elemanın ekseni kayıpları hesaplanmıştır. Bu sistem için 'enerji ekonomisi açısından ekserji kayıplarını içeren bağıntılar tanımlanarak, önerilen ısıtma sistemi için bir ekserji-ekonomik metot geliştirilmiştir. Ayrıca, kollektör alam ve depo hacminin ekonomik olarak en uygun boyutları termo-ekonomik optimizasyon yöntemi kullanılarak bulunmuştur. Teorik analizlerde, trapez depolu sistemde yıllık güneş katkısı, silindirik ve prizmatik depolu sistemlere göre daha yüksek olarak tespit edilmiş olup, dolayısıyla bu tür sistemlerin kazancı, diğer depolu sistemlere göre daha yüksek olarak hesaplanmıştır. Isıl ve ekonomik analiz sonuçlan, bu tür ısıtma sistemlerinin ülkemizin bütün bölgeleri için alternatif bir ısıtma sistemi olabileceğini göstermiştir. Anahtar Kelimeler: güneş enerjisi, konut ısıtma, mevsimlik depolama, ekonomik analiz, ekserji analizi, ekserji-ekonomik. XIX

Abstract:
ABSTRACT PhD Thesis THERMAL AND ECONOMICAL ANALYSIS OF CENTRAL SOLAR HEATING SYSTEMS WITH UNDERGROUND SEASONAL STORAGE IN TURKEY Aynur UÇAR Fırat University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Mechanical Engineering 2005, Page:171 In this study, the long-term performance of a solar assisted house heating system with underground seasonal storage is investigated. Three types of underground storage are chosen: trapeze, cylindrical and prism. The thermal and economical performances of these three types of storage are compared with each other. In the analysis of the solar heating systems, the transient temperature distribution problem in the ground is solved by using a finite element analysis and ANSYS software. By using water and ground temperatures obtained from simulation, the annual solar fractions and savings of system are calculated and the results are presented in the graphical form. The exergy losses in the system are evaluated by applying a general exergy balance over each of the components of the solar heating system. An exergoeconomic method which combined the exergy losses with economic relations is developed for analysis of solar heating systems. Further, the economically optimal dimensions of collector area and storage volume are determined by using the thermo-economical optimization analysis. The simulation results have shown that the annual solar fractions of a trapeze tank system are higher than that of the cylindrical tank system. Therefore, saving of trapeze lank system is higher, compared with the other two tank systems. It is observed from the present results that the central solar heating systems with the seasonal storage in all regions of Turkey are promising both technologically and economically. Keywords: Solar energy, house heating, seasonal storage, economical analysis, exergy analysis, exergo-eceonomic. XX