Experimental ınvestigation of a solar-assisted heat pump system employing photovoltaic thermal (PV/T) collector
Fotovoltaik termal (FV/T) kollektörlü güneş enerjili bir ısı pompası sisteminin deneysel olarak araştırılması
Yazar: ŞEYMA NUR DURGUN
Danışman: PROF. DR. MEHMET ESEN
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Isı Tekniği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Küresel enerji krizi ve fosil yakıtların tüketiminden kaynaklanan çevre kirliliği alternatif enerji
kaynaklarını araştırmayı ve enerji verimli sistemler geliştirmeyi zorunlu kılmaktadır. Güneş enerjisi çevre dostu,
tükenmez, ekonomik ve erişilebilir olan yenilenebilir alternatif enerji kaynaklarından biridir. Isı pompalarının bir
ısı kaynağı olarak güneş enerjisini kullanan sistemler daha verimlidir. Isı pompalarını güneş kollektörleri ile
birleştirmek için üç yöntem vardır: güneş enerjisi destekli ısı pompaları, fotovoltaik destekli ısı pompaları ve
fotovoltaik/termal (PV/T) destekli ısı pompaları. İlk iki yönteme kıyasla PV/T kollektörlerin ısı pompası ile
birleşimi özellikle umut vericidir. Çünkü PV/T kollektörler fotovoltaik panelleri ve bir güneş enerjili kollektörü
tek bir kollektör içinde birleştirerek hem elektriksel hem de ısıl enerjiyi eş zamanlı üretebilmektedir. Bu birleşik
sistemi kullanarak, ısı pompası buharlaşma sıcaklığındaki artış ve PV/T panel çalışma sıcaklığındaki düşüşten
dolayı ısı pompası performansı ve PV/T verimi arttırılabilmektedir. Ayrıca güneş kollektörü tarafından üretilen
elektrik enerjisi kompresörleri ve pompaları tahrik için kullanılabilmektedir. PV/T destekli güneş enerjili ısı
pompası sistemleri PV/T kollektördeki çalışma akışkanına göre sınıflandırılabilmektedir: sıvı soğutmalı
kollektör, hava soğutmalı kollektör ve soğutucu akışkan soğutmalı kollektör.
Bu çalışmada, hacim ısıtması için sıvı soğutmalı PV/T destekli bir ısı pompası deneysel olarak
incelenmektedir. Elde edilen sonuçlara göre, PV/T sistem kontrol yöntemlerinin her biri için önemli
parametrelerin PV/T sistem enerji kazancı, toplam enerji tüketimi, ortalama ısı pompası performans katsayısı ve
toplam sistem performansı üzerindeki etkileri sunulmuştur.

Anahtar Kelimeler: PV/T destekli güneş enerjili ısı pompası, PV/T güneş kollektörü, Performans, Kontrol
yöntemi

Abstract:
The global energy crisis and environmental pollution caused by the consumption of fossil fuels make it
necessary to seek alternative energy resources and develop energy-efficient systems. Solar energy is one of the
renewable alternative energy resources which is environment-friendly, limitless, economical, and attainable.
Systems using solar energy as a heat resource of heat pumps are more efficient. There are three methods for
coupling heat pumps with solar collectors: solar thermal assisted heat pumps, photovoltaic powered heat pumps,
and photovoltaic/thermal (PV/T) assisted heat pumps. Compared to the former two methods, the combination of
PV/T collectors with heat pump is particularly promising since PV/T collectors combine photovoltaic panels and
a solar thermal collector into a single integrated collector, and are capable of producing both electrical and
thermal energy simultaneously. By using this combination, the heat pump performance and the PV/T efficiency
can be improved due to the increase in the evaporating temperature of the heat pump and the decrease in the
PV/T panel operating temperature. In addition, the electrical energy generated by the solar collector can be used
to drive the compressors and pumps. PV/T assisted solar heat pump systems can be classified according to the
typical working fluid in the PV/T collector as: liquid-cooled collector, air-cooled collector, and refrigerant-
cooled collector.
In this study, a liquid-cooled PV/T assisted heat pump for space heating is experimentally investigated.
Based on the results, the effects of the key parameters for each of the PV/T system control methods on the PV/T
system energy gain, overall energy consumption, average heat pump coefficient of performance (COP), and the
overall system performance were presented.

Keywords: PV/T assisted solar heat pump, PV/T solar collector, Performance, Control method.