Numerical investigation of solar assisted thermal energy storage systems

Güneş enerjisinin düzensiz doğal yapısından ve enerjinin anlık arz ve talep dengesindeki uyumsuzlukları nedeniyle bir binanın ısıtılması gibi güneş enerjisi uygulamalarında güneş enerjisi verimli veya devamlı bir şekilde kullanılamayabilmektedir. Yaygın bir yaklaşım olarak, mevcut güneş enerjisini bol olduğunda depolamak ve daha sonra güneş destekli uygulamaları sürdürülebilir bir şekilde çalıştırmak için kullanmak mümkündür. Isıl enerji depolama (IED) uygulamaları güneş enerjisinin sürdürülebilirliğini sağlamak için can alıcı çözümler sunar. Bu tez çalışması, dolgulu yataklı duyulur ve gizli ısı IED tanklarının performans indikatörlerinin çeşitli çalışma ve dizayn parametreleri için sayısal olarak değerlendirilmesine odaklanmaktadır. Düz plakalı güneş kolektörü, IED tankı ve ısı pompası içeren zamana bağlı matematiksel model IED sistemlerinin ısı transferi olgularını değişken gerçek hava koşulları altında İzmir ili, Türkiye için ısıtma ihtiyacının oluştuğu aylarda elde edebilme amacıyla geliştirilmiştir. Kapsamlı bir inceleme gerçekleştirebilmek için IED tanklarının sadece ısı transferi karakteristikleri değil ayrıca ikinci yasa yönü de incelenmiştir. Isıtma sezonu ayları (Kasım, Aralık, Ocak, Şubat) için entegre IED sistemlerinin optimum dizayn parametreleri ve çalışma koşulları önerilmiştir. Sonuç olarak ısı transferi akışkanının kütlesel debisinin artması ve depolama malzemesi çapının azalması ile birlikte sistem indikatörlerinde iyileşme gözlemlenmiştir. Ayrıca, karşılaştırmalı sonuçlar göstermiştir ki ısı pompasına entegre edilmiş iyi tasarlanmış bir IED tankı sayesinde hava kaynaklı ısı pompası ile karşılaştırıldığında %48 daha yüksek COP değeri ve %30 daha az enerji tüketimi elde edilebildiği ortaya konulmuştur.