Fotovoltaik termal (PVT) panel ve hava kaynaklı ısı pompası bütünleşik sisteminin termodinamik analizi

Isıtma-soğutma ihtiyacını karşılamak ve elektrik üretmek amacıyla kullanılabilecek bir PVT (fotovoltaik termal) ve ısı pompası bütünleşik sisteminin enerjetik analizi yapılmıştır. Öngörülen sistemde sabit ve/veya değişken devirde çalışabilen hermetik scroll kompresörlü hava kaynaklı R404A soğutucu akışkanlı bir ısı pompasının kullanıldığı düşünülmüş ve sistemin çözüm algoritmaları EES'ye (Engineering Equation Solver) aktarılarak parametrik analizler yapılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, ışınım miktarı ve panel alanının artması, çevre sıcaklığının ise azalması durumunda üretilen elektrik gücünün lineer olarak arttığı belirlenmiştir. PVT-Evaporatör entegrasyonu yapılarak panelin soğutucu akışkanla soğutulması durumunda elektriksel veriminin arttığı tespit edilmiştir. Sabit devirde çalışan kompresörlü ve PVT'li bir bütünleşik sistemde ışınım veya panel alanının artması veya çevre sıcaklığının azalması durumunda kondenser sıcaklığı ve kompresör gücü düşmekte ve COPIP yükselmektedir. Değişken devirde çalışan kompresörlü ve PVT'li bir bütünleşik sistemde ışınım ve alan artışı ile kompresör devir sayısı artmakta COPIP ise kompresörde tüketilen güç ve kondenser kapasitesindeki artışa bağlı olarak ilk başta hızla artmakta belirli bir değerden sonra ise artış oranı yavaşlamaktadır. Değişken devirli kompresörlü sistemde çevre sıcaklığı 0 oC ve kondenser sıcaklığı 55 oC iken, PVT'li ısı pompasının ısıtma performans katsayısı, PVT'siz sisteme göre %27,87 daha yüksektir. Sabit veya değişken devirde çalışan kompresörlü ve 1,65 x9 m2 panel alanlı bütünleşik bir sistemin Antalya iline kurulması durumunda öğle saatlerinde üretilen elektriğin, ısıtma sezonu boyunca (Ekim-Mart) kompresör tüketim gücünü karşılayacağı belirlenmiştir. Ancak, sabit devirli bütünleşik sistemde kondenser sıcaklığının öğle saatlerinde 25 oC'ye kadar düşeceği, değişken devirli sistemde ise devir sayısı ayarlanarak kondenser sıcaklığının 55 oC'de sabit tutulabileceği ve ısıtmanın daha konforlu yapılabileceği tespit edilmiştir. Antalya ili için ısıtma sezonunda değişken devirli kompresörlü bütünleşik sistemin COPIP'unun PVT'siz sisteme göre ortalama %34,55 daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Antalya ili için soğutma sezonunda (Nisan-Eylül), kondenser sıcaklığı 45 oC iken, sabit devirli bütünleşik sistemde 09.45-14.45 saatleri arasında, değişken devirli bütünleşik sistemde ise 08.45-16.45 saatleri arasında elektrik üretimi kompresör tüketim gücünü karşılayabileceği tespit edilmiştir.