Klima santralleri ve kullanım suyu ısıtıcıları için güneş kaynaklı bir hava ısıtıcısı sistem tasarımı

Tez çalışmasında temsili bir binada kullanılan bir güneş enerjili hava ısıtıcı (SAH) sistemi için boyutlandırma optimizasyonu yapılmıştır. Bu çalışma beş farklı yöntemi içermektedir: bina enerji modellemesi (BEM), hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD), deney tasarımı (DOE), yanıt yüzey yöntemi (RSM) ve çok amaçlı genetik algoritma (MOGA). BEM üç amaç için kullanılır: optimum panel alanının belirlenmesi, iklim-sistem uygunluğunun analizi ve yaz-kış modu için SAH'ın incelenmesi. Birinci bölümde, SAH panelinin belirli bir boyutun üzerinde büyütülmesinin önemli bir fayda sağlamadığı ortaya konmuş ve bu bulgudan hareketle optimal panel alanı belirlenmiştir. Tezin ikinci bölümünde, Köppen iklim kuşağı sistemine göre seçilen dünyanın altı farklı bölgesi için SAH sisteminden elde edilen enerjiyi hesaplamak için saatlik hesaplamalar daha da genişletilmiştir. Binaya entegre SAH sistemlerinin kullanımının, güneş ışınımının fazla olduğu ve iklimin soğuk olduğu bölgelerde daha uygun olduğu hesaplanmıştır. Tezin üçüncü bölümünde, SAH sisteminin kullanım sıcak suyu ve klima santrali ısıtması için kullanılmasına olanak sağlayan sistem tasarımı incelenmiştir. Sonuçlar, sistemin bu tasarımla geleneksel panellere göre daha verimli kullanılabileceğini ortaya koymaktadır. Tezin son bölümünde, üç panel parametresinin boyutlandırma optimizasyonu için CFD, DOE, RSM ve MOGA yöntemlerinin bir kombinasyonu kullanılmıştır: panel derinliği, oluk derinliği ve yan giriş çapı. Elde edilen sonuçlara göre, panel verimi üzerinde en etkili parametre oluk derinliği olup, düz yüzeylere göre verim artışına neden olmaktadır. İkinci etkili parametre, azaldıkça hava hızının ve türbülansın artmasına neden olan panel derinliğidir. Hızdaki artış olumsuz etkilerken, türbülans verimlilik için olumlu bir faktör olarak hareket eder. Bu nedenle, optimum panel derinliği boyutu bu faktörler dikkate alınarak hesaplanır. Yan giriş çapı daha az etkiye sahiptir ve türbülans ve panel alanı etkileri dikkate alınarak bu parametrenin optimum boyutu belirlenir. Birleşik parametre grafikleri RSM ile üretilir ve boyutlandırma optimizasyonu MOGA ile yapılır.