Performance analysis of an air solar collector with extended heat transfer surface area with plate fin geometry

Günümüzde enerji tüketiminin büyük bir kısmı kömür, petrolden ve doğalgazdan sağlanmaktadır. Bunlar sera gazı seviyesinde artış, küresel ısınma ve çevre kirliliği gibi birçok probleme sebep olmaktadır. Daha fazla ülkenin karbondioksit emisyonlarını azaltma taahhütlerini yerine getirebilmeleri için, yenilenebilir enerji payının dünyanın enerji arzının çoğunu oluşturacak şekilde artırılması gerekmektedir. Bu yakıtlara alternatif olarak güneş enerjisinin büyük bir potansiyeli bulunmaktadır. Yeryüzüne gelen bir saatlik güneş radyasyonu, tam bir yıl boyunca küresel enerji ihtiyacını karşılamaya yetecek kadar bir enerji sağlar. Türkiye güneş enerjisinden sıcak su elde eden güneş kolektörlerini yoğun bir şekilde kullanmaktadır. Ancak mekan ısıtmada kullanım çok sınırlıdır. Havalı güneş kollektörleri güneşten gelen ışınlar ile içinden geçen havayı ısıtan bir çeşit ısı değiştiricidir. Bu sistemlerde havaya olan ısı transfer hızı sıvıya oranlara daha düşük olduğundan bu eksikliği ortadan kaldırmak için ısı transfer yüzey alanının artırılması gerekmektedir. Yapılacak tezde öncelikli olarak havalı güneş kollektör tasarımı yapılacak ve hava akışını sağlayabilecek şekilde dizayn optimize edilecektir. Yüzey alanının artırılması için bir radyatör kullanılacaktır. Bu radyatör hava akışını engellemeyecek şekilde lazer ile veya su jeti ile uygun boyutlarda kesilecek ve güneş kollektör tasarımına uygun hale getirilecektir. Elde edilen sistemin tasarımı yapılıp daha önce belirlenmiş olan havalı güneş kollektör geometrisine adapte edilecektir. Elde edilen radyatör geometriler kollektörün hava akışı boyunca belirli bölgelerine yerleştirilecektir. Elde edilen yüzey alanı artırılmış havalı güneş kollektörünün CFD analizi yapılacaktır. Bu analizlerde radyatörün yerleştirilme açısı, radyatör sayısı gibi birçok parametrenin sistem performansı üzerindeki etkisi incelenecektir. Tasarlanan havalı güneş kollektörünün üretimi yapılacaktır. Gerekli malzemeler tedarik edilip sistem oluşturulacaktır. Hava akışı bir fan yardımı ile yapılacaktır. Sistem çeşitli hava koşullarında, çeşitli radyatör konum, açı ve sayılarında test edilecektir. Ayrıca kollektör yüzey siyah boya ve seçici yüzey boyası ile kaplanarak bu kaplamaların etkisi ayrıca incelenecektir. Son olarak sistem optimizasyonu yapılıp radyatör geometri ile yüzey alanı genişletilmiş havalı güneş kollektörü ekonomik yönden incelenecektir. Tasarlanan yüzey alanı genişletilmiş havalı güneş kollektörü ile düşük maliyetli ve daha verimli bir sistem üretilmesi amaçlanmaktadır. Böylece bireysel kullanıma uygun hale gelecektir. Güneş enerjisinin evsel veya mekansal ısıtma amacıyla kullanılması sağlanacaktır. Güneş enerjisinin yeterli olduğu yerde yakıt maliyetini ortadan kaldıracak yetersiz olduğu yerde ise yakıt maliyetinin azalmasına katkıda bulunacaktır.