Farklı tasarımlara sahip düzlemsel kollektörlerin farklı enerji sistemlerinde kullanımın incelenmesi ve optimizasyonu

Konut ısıtma, soğutma ve güç gereksinimleri, enerji yönetimi açısından temel öneme sahiptir. Artan enerji talebi, yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımını giderek daha önemli hale getirmiştir. Yenilenebilir enerji kaynaklarının ve atık ısının birlikte kullanımı, konut binalarının enerji performansını optimize etmek adına oldukça verimli bir alternatif olarak değerlendirilmektedir. Bu hibrit yaklaşım, hem enerji arz güvenliğinin sağlanmasına katkıda bulunmakta hem de karbon ayak izini azaltarak sürdürülebilirlik hedeflerine ulaşılmasına destek olmaktadır. Çalışmada, düşük güneş ışınımı koşullarında çalışabilen güneş enerjisi destekli ısıtma, soğutma ve elektrik üretim sistemleri incelenmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında güneş enerjisi destekli tekli soğutma (GDAS) sistemi, ikinci aşamasında hibrit ısıtma ve soğuma (GDHIS) sistemi, son aşamasında hibrit ısıtma, soğutma ve güç üretim (GDHISG) sistemi tasarlanmıştır. Sistemin güneş enerjisi tarafında farklı tipte güneş toplayıcıları kullanılmıştır. Yaz mevsiminde soğutma ihtiyacı, tek kademeli absorbsiyonlu soğutma sistemi ile karşılanırken, kış mevsiminde ısıtma ihtiyacı güneş enerjisi destekli doğal gazlı kombi ile sağlanmıştır. Ayrıca, kombi ve soğutma sistemlerinden elde edilen atık ısı, termoelektrik jeneratörler (TEG) kullanılarak güç üretiminde değerlendirilmiştir. TEG'ler faz değişim malzemesi ile doldurulmuş bir ısı değiştirici üzerine yerleştirilmiştir. İncelenen sistemlerde Net Bugünkü Değer analizi sonucunda en yüksek NBD'ye sahip tasarımlar vakum tüplü kollektöre (ETC) sahip sistemlerdir. ETC'li tasarımlarda NBD değeri GDAS için 6726.13 US$, GDHIS için 3941.49 US$ ve GDHISG için 29.84 US$ olarak hesaplanmıştır. ETC'li tasarımlar için ekserji verimi; GDAS için %2.39, GDHIS için %4 ve GDHISG için %4.93 olarak belirlenmiştir. ETC kullanan GDHIS sisteminde 209.77 m3 doğalgaz tasarrufu sağlanmıştır. TEG'de yıllık toplam 138. 53 kW'lık elektrik üretimi tespit edilmiştir. Tasarlanan sistemlerin optimal noktalarında linyit yakıt bazında GDAS sistemi için 15890.2 kg, GDHIS için 16005.6 kg ve GDHISG için 17696.82 CO₂ emisyon tasarrufu sağlayacağı hesaplanmıştır.