Güneş kollektörlerinde enerji verimliliğini artırmak için faz değiştiren malzemelerin kullanımının araştırılması
Investigation of using of phase change materials to increase energy efficency in solar collectors
Yazar: MİKAİL KURTOĞLU
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MERYEM TERHAN
Gümüşhane Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Enerji verimliliği = Energy efficiency ; Faz değişimi = Phase change ; Güneş enerjisi = Solar energy ; Güneş kolektörleri = Solar collectors ; Güneş toplayıcıları = Solar collectors ; Isı depolama = Heat storage

Özet:
Güneş enerjisi, kesintili bir enerji kaynağı olduğu için periyodik olarak depolanması gereklidir. Güneş enerjisinden elde edilen en başlıca enerji termal enerjidir. Güneş enerjisinden faydalanmamızı sağlayan güneş kollektörleri, termal enerjiyi depolayarak sıcak su gereksinimini karşılamaktadır. Güneş kollektörleri, Güneş kaynaklı çalıştığı için güneşin batması ile kısıtlanan bir durum söz konusu olmaktadır.    
Çeşitli termal enerji depolama yöntemlerinden olan gizli ısı depolama, küçük sıcaklık değişimi ve hacmine göre yüksek depolama yoğunluğu sebebi ile en iyi yöntemlerdendir. Bu tez kapsamında faz değiştiren malzeme olarak yüksek termal enerji depolama kabiliyetine sahip olan RT31 ve RT35 kullanılmıştır. 
Tez çalışmasında, gizli ısı depolayan faz değiştiren malzeme entegre edilmiş düzlemsel güneş kollektörü, üç farklı konfigürasyonda Gaziantep, Ankara ve Trabzon illeri için anlık verimler ile FDM'nin sarj ve deşarj süreleri hesaplanmıştır. Uygulanan konfigürasyonlarda 1 cm, 2 cm ve 3 cm kalınlıklarında kullanılan faz değiştiren malzeme akışkan borusu ve yalıtım malzemesi arasına konulmuştur. 
Araştırma sonuçlarına göre güneş kollektörlerinde faz değiştiren malzemelerin kalınlık, malzeme tipi ve erime sıcaklığına bağlı olarak kollektör verimlerinin değiştiği görülmektedir. Kollektör verimleri, faz değiştiren malzemenin sarj süresi boyunca düşerken, deşarj süresi boyunca artmaktadır. RT31-1 cm konfigürasyonu, her üç il içinde uygun performansta olduğu ve depolanan gizli ısının gün batımından sonra da devam ettiği görülmektedir. Belli erime sıcaklıklarında kullanılan FDM'nin kalınlığının artmasının, tüm aylar için uygun olmadığı ve en yüksek verim değerlerine RT35-3cm konfigürasyonu için Gaziantep ilinde temmuz ayında ulaşılmıştır.

Abstract:
Since solar energy is an intermittient energy source, it must be stored peridically. The main energy obtained from solar energy is thermal energy. Solar collectors, which enable us to benefit from solar energy, store thermal energy and meet the need for hot water. Since the solar colloctors work from the sun, there is a situation that is limited by the setting of the sun.
Latent heat storage, which is one of the various thermal energy storage methods, is one of the best methods due to small temperature change and high storage density according to its volume. In this thesis, RT31 and RT35, which have high thermal energy storage capability, were used as phase change materials.
In the thesis study, the instantaneous efficiencies and the charging and discharging times of the PCM fort he provinces of Gaziantep, Ankara and Trabzon in three different configurations were calculated. İn the applied configurations, the phase change material used in 1 cm, 2 cm and 3 cm thicknesses was placed between the fluid pipe and the insulation material.
According to the results of the research, it is seen that the collector efficiency of the phase change materials in solar collectors cganges depending on the thickness, material type and melting temperature. Collector effiencies decrease during the charging time of the phase-change material and increase during the the discharge time. It is seen that the RT31-1 cm configuration performs appropriately in all three provinces and the stored latent heat continues after sunset. The thickness of the PCM used at certain melting temperatures is not suitable for all months and the highest yield values were reached in july in Gaziantep fort the RT31-3 cm configuration.