İklimlendirme Amaçlı Güneş Enerjisi Destekli Bir Absorpsiyonlu Soğutma Sisteminin Simülasyonu



Benzer belgeler
Güneş Enerjili Su Isıtma Sisteminin Deneysel İncelenmesi

SOLAR ASSISTED ABSORPTION APPLICATIONS FOR HEATING AND COOLING

İzmir İlindeki Elli Yataklı Bir Otel İçin Güneş Enerjisi Destekli Isıtma ve Absorbsiyonlu Soğutma Siseminin Teorik İncelenmesi

NOT: Toplam 5 soru çözünüz, sınav süresi 90 dakikadır. SORULAR VE ÇÖZÜMLER

SOĞUTMA ÇEVRİMLERİ 1

TERMODİNAMİK SINAV HAZIRLIK SORULARI BÖLÜM 4

GÜNEŞ ENERJİLİ NH 3 -H 2 O ABSORPSİYONLU SOĞUTMA SİSTEMİNİN İZMİR İLİ İÇİN İNCELENMESİ

İKLİMLENDİRME DENEYİ FÖYÜ

HAVA SOĞUTMALI BİR SOĞUTMA GURUBUNDA SOĞUTMA KAPASİTESİ VE ETKİNLİĞİNİN DIŞ SICAKLIKLARLA DEĞİŞİMİ

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY - 5 PSİKROMETRİK İŞLEMLERDE ENERJİ VE KÜTLE DENGESİ

NOT: Toplam 5 soru çözünüz, sınav süresi 90 dakikadır. SORULAR VE ÇÖZÜMLER

ISI POMPASI DENEY FÖYÜ

SORULAR VE ÇÖZÜMLER. Adı- Soyadı : Fakülte No :

ANTALYA İLİNDEKİ BİR OTEL BİNASI İÇİN GÜNEŞ ENERJİSİ DESTEKLİ ISITMA VE ABSORBSİYONLU SOĞUTMA SİSTEMİNİN TEORİK İNCELENMESİ

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 4 Sayı: 3 sh Ekim 2002

Çeşitli Eğimlerdeki Yüzeylere Gelen Güneş Işınımı Şiddetinin Doğu ve Güneydoğu Anadolu Bölgelerindeki Bazı Đller Đçin Analizi

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 5 Sayı: 2 sh Mayıs 2003

HR. Ü. Müh. Fak. Makina Mühendisliği Bölümü Termodinamik II Final Sınavı (22/05/2017) Adı ve Soyadı: No: İmza:

2. Teori Hesaplamalarla ilgili prensipler ve kanunlar Isı Transfer ve Termodinamik derslerinde verilmiştir. İlgili konular gözden geçirilmelidir.

Şekil-1 Yeryüzünde bir düzleme gelen güneş ışınım çeşitleri

Kayseri İlindeki Elli Yataklı Bir Otel Binası İçin Güneş Enerjisi Destekli Sıcak ve Su Isıtma Uygulaması

Abs tract: Key Words: Berrin KARAÇAVUŞ

Şekil 2.1 İki kademeli soğutma sistemine ait şematik diyagram

ISI POMPASI DENEY FÖYÜ

Bölüm 5 KONTROL HACİMLERİ İÇİN KÜTLE VE ENERJİ ÇÖZÜMLEMESİ. Bölüm 5: Kontrol Hacimleri için Kütle ve Enerji Çözümlemesi

EŞANJÖR (ISI DEĞİŞTİRİCİSİ) DENEYİ FÖYÜ

BÜYÜK KAPASİTELİ SOĞUTMA SİSTEMLERİNDE KOJENERASYON KULLANIMININ DEĞERLENDİRİLMESİ

KMB405 Kimya Mühendisliği Laboratuvarı II. Isı Pompası Deneyi. Bursa Teknik Üniversitesi DBMMF Kimya Mühendisliği Bölümü 1

Dr. Murat Çakan. İTÜ Makina Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü BUSİAD Enerji Uzmanlık Grubu 17 Nisan 2018, BURSA

YAYINIMLI SOĞURMALI SOĞUTMA SİSTEMİNİN DENEYSEL İNCELENMESİ VE SOĞUTMA VERİMİ ANALİZİ

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ENERJİ LABORATUARI

ABSORPSİYONLU SOĞUTMA SİSTEMLERİNDE KULLANILAN EŞANJÖRLERİN SİSTEMİN PERFORMANSINA ETKİSİ

Doç. Dr. Serhan Küçüka Dokuz Eylül Üniversitesi Makina Mühendisliği Bölümü

AMONYAK/SU İLE ÇALIŞAN ABSORBSİYONLU SOĞUTMA SİSTEMLERİNDE ISI DEĞİŞTİRİCİLERİN PERFORMANSA ETKİSİ

ENERJİ DEPOLAMALI LiCl-H 2 O ÇİFTİYLE ÇALIŞAN ABSORPSİYONLU SOĞUTMA SİSTEMİNİN PERFORMANS ANALİZİ

OREN303 ENERJİ YÖNETİMİ KERESTE KURUTMADA ENERJİ ANALİZİ/SÜREÇ YÖNETİMİ

AKDENİZ BÖLGESİ İÇİN ISITMA VE SOĞUTMA DERECE- SAAT DEĞERLERİNİN ANALİZİ

Abs tract: Key Words: Bilsay PASTAKKAYA Mustafa Kemal İŞMAN Mehmet Özgün KORUKÇU Recep YAMANKARADENİZ

SANTRALLERİ SICAK SULU ISITMA DENGELENMESİ. üçüka Dokuz Eylül Üniversitesi Makina Müh. M

Dış Ortam Sıcaklığının Soğutma Durumunda Çalışan Isı Pompası Performansına Etkisinin Deneysel Olarak İncelenmesi

Jeotermal Enerjili Çift Etkili Lityum Bromür - Su Akışkanlı Absorpsiyonlu Soğutma Sisteminin Ekserji Analizi

Makale. ile ihtiyacın eşitlendiği kapasite modülasyon yöntemleri ile ilgili çeşitli çalışmalar gerçekleştirilmiştir

YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

T.C. GAZİ ÜNİVERSİTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ AKIŞKANLAR LABORATUVARI BUHAR TÜRBİNİ DENEYİ FÖYÜ

Buhar çevrimlerinde akışkan olarak ucuzluğu, her yerde kolaylıkla bulunabilmesi ve buharlaşma entalpisinin yüksek olması nedeniyle su alınmaktadır.

T.C. GAZİ ÜNİVERSİTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

BAZI İLLER İÇİN GÜNEŞ IŞINIM ŞİDDETİ, GÜNEŞLENME SÜRESİ VE BERRAKLIK İNDEKSİNİN YENİ ÖLÇÜMLER IŞIĞINDA ANALİZİ

Akışkanların Dinamiği

DEÜ Makina Mühendisliği Bölümü MAK 4097

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

GEMĐLERDE KULLANILAN VAKUM EVAPORATÖRLERĐNDE OPTĐMUM ISI TRANSFER ALANININ BELĐRLENMESĐ

GÜNEŞ ENERJİLİ YÜZME HAVUZU ISITMA SİSTEMLERİ İÇİN KOLLEKTÖR ISI YÜKÜNÜN TEORİK OLARAK BELİRLENMESİ

TOPRAK KAYNAKLI BİR ISI POMPASININ FARKLI SOĞUTUCU AKIŞKANLAR İÇİN TERMODİNAMİK ANALİZİ

ISI DEĞİŞTİRİCİLERİN TASARIMI [1-4]

Bir Kimyasal Üretim Tesisinde Absorbsiyonlu Soğutucu ile Atık Isı Geri Kazanımı

Proses Tekniği TELAFİ DERSİ

T.C. İNÖNÜ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

MAK104 TEKNİK FİZİK UYGULAMALAR

R-712 SOĞUTMA LABORATUAR ÜNİTESİ DENEY FÖYLERİ

BUHAR SIKIŞTIRMALI SOĞUTMA SİSTEMLERİ İÇİN SOĞUTUCU AKIŞKAN SEÇİMİ

JEOTERMAL ENERJİ İLE HACİM SOĞUTMA

f = =

ADIYAMAN ÜNİVERSİTESİ

1. HAFTA Giriş ve Temel Kavramlar

Akışkanların Dinamiği

BUHARLI VE BİRLEŞİK GÜÇ ÇEVRİMLERİ

YOĞUŞMA DENEYİ. Arş. Gör. Emre MANDEV

ABSORPSİYONLU VE ADSORPSİYONLU İKLİMLENDİRME SİSTEMLERİ PERFORMANS DEĞERLENDİRMESİ

Çukurova Bölgesinde Isıtma/Soğutma İçin Bina Yönlerinin Belirlenmesi

1. Aşağıda verilen fiziksel büyüklüklerin dönüşümünde? işareti yerine gelecek sayıyı bulunuz.

VIESMANN VITOSOL 222-T Heatpipe prensipli vakum borulu kolektör Güneş enerjisi ile kullanma suyu ısıtması için boyler ile

ISI DEĞİŞTİRİCİLERLE İLGİLİ ÖRNEK SORU VE ÇÖZÜMLERİ

Sürekli Rejimde İletim Çok Boyutlu 77. Giriş 1. Sürekli Rejimde İletim Bir Boyutlu 27. Geçici Rejim Isı İletimi 139

Dr. Fatih AY. Tel: ayfatih@nigde.edu.tr

PLAKALI ISI EŞANJÖRÜ SEÇĐMĐ: [1)YÜZME HAVUZLARININ ISITILMASINDA ÇAĞDAŞ ÇÖZÜM. Semih Ferit Emekli

Soru No Puan Program Çıktısı 3, ,8 3,10 1,10

Gözetmenlere soru sorulmayacaktır. Eksik veya hatalı verildiği düşünülen değerler için mantıklı tahminler yapabilirsiniz.

HR. Ü. Müh. Fak. Makina Mühendisliği Bölümü Termodinamik II Final Sınavı (15/06/2015) Adı ve Soyadı: No: İmza:

Abs tract: Key Words: Elif ŞAHİN Erkan DİKMEN Arzu ŞENCAN ŞAHİN

Doğu Çamur Accepted: October ISSN : dogucamur@gmail.com Karabuk-Turkey

İZMİR İLİ İÇİN GÜNEŞ ENERJİSİ KAYNAKLI ABSORBSİYONLU ISI POMPASI SİSTEMİ İLE ISITMA-SOĞUTMA UYGULAMASININ SAYISAL ANALİZİ

TABİİ DOLAŞIMLI, ENDİREKT ISITMALI PRİZMATİK TİP KOLLEKTÖRLÜ GÜNEŞ ENERJİSİ SİSTEMLERİNİN DENEYSEL İNCELENMESİ

GÜNEŞ ENERJİSİ KAYNAKLI ABSORBSİYONLU ISI POMPASI SİSTEMİNİN FARKLI DERECE-GÜN BÖLGELERİ İÇİN ISITMA-SOĞUTMA PERFORMANSININ İNCELENMESİ

DENEY FÖYLERİ DENEYSAN EĞİTİM CİHAZLARI SANAYİ VE TİCARET LTD. ŞTİ.

Teknoloji Fakültesi, Karabük Üniversitesi, TR-78050, Karabük, Türkiye Muş Sultan Alparslan Teknik ve Endüstri Meslek Lisesi, Muş, Türkiye.

SOĞUK DEPOLAR İÇİN R-404A ALTERNATİF SOĞUTUCU AKIŞKANLI BUHAR ŞIKIŞTIRMALI SOĞUTMA SİSTEM ELEMAN KAPASİTELERİNİN BİLGİSAYAR PROGRAMIYLA BELİRLENMESİ

TERMODİNAMİK II BUHARLI GÜÇ ÇEVRİMLERİ. Dr. Nezaket PARLAK. Sakarya Üniversitesi Makine Müh. Böl. D Esentepe Kampüsü Serdivan-SAKARYA

Buzdolabı Uygulamasında Kullanılan Absorbsiyonlu Soğutma Sisteminin Termodinamik Analizi

BUHAR SIKIŞTIRMALI-ABSORBSİYONLU ÇİFT KADEMELİ SOĞUTMA ÇEVRİMİ VE ALTERNATİF ÇEVRİMLERLE KARŞILAŞTIRILMASI

BİR OTELİN SICAK SU İHTİYACININ SUDAN SUYA ISI POMPASIYLA DESTEKLENMESİ VE SİSTEMİN TERMOEKONOMİK ANALİZİ

KOYULAŞTIRMA VE KOYULAŞTIRMA TESİSLERİ (BUHARLAŞTIRICILAR) PROF. DR. AHMET ÇOLAK PROF. DR. MUSA AYIK

NOT: Toplam 5 soru çözünüz, sınav süresi 90 dakikadır. SORULAR VE ÇÖZÜMLER

GÜNEŞ ENERJİSİ İLE SU ISITILMASI

BİNA DIŞ YÜZEYLERİNİN GÜNEŞ IŞINIMINI YUTMA ORANLARININ ISI AKISI AÇISINDAN ARAŞTIRILMASI

HAVA-HAVA ISI POMPASININ TEORİK VE DENEYSEL İNCELENMESİ

E = U + KE + KP = (kj) U = iç enerji, KE = kinetik enerji, KP = potansiyel enerji, m = kütle, V = hız, g = yerçekimi ivmesi, z = yükseklik

Akışkanlı Isı Pompası Sistemlerinin Mahal Isıtma Amaçlı Kullanımı

AİLE TİPİ BİR GÜNEŞ ENERJİSİ DESTEKLİ ISI POMPALI SU ISITICISI SİSTEMİNİN TASARIMI

ÇİFT KADEMELİ SOĞUTMA ÇEVRİMLERİNDE ENERJİ VERİMLİLİĞİ

Abs tract: Key Words: Bilsay PASTAKKAYA Kürşat ÜNLÜ Recep YAMANKARADENİZ ÖZET

Transkript:

İklimlendirme Amaçlı Güneş Enerjisi Destekli Bir Absorsiyonlu Soğutma Sisteminin Simülasyonu Mahmut DAŞKIN, İshak Gökhan AKSOY * İnönü Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, 44280, Malatya *gaksoy@inonu.edu.tr Özet Bu çalışmada, güneş enerjisi destekli absorsiyonlu soğutma sistemi kullanılarak İnönü Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi ek binasının soğutulması ve iklimlendirilmesi incelenmiştir. HAP (saatlik analiz rogramı) kullanılarak binanın soğutma yükü hesalanmıştır. Soğutma yükü ihtiyacını karşılayacak güneş enerjisi destekli Li-Br ve su akışkan çiftli absorsiyonlu soğutma sisteminin simülasyonu yaılarak uygun sistem modellenmesi yaılmıştır. Simülasyon hesabında, kollektör yüzey alanı, birim kollektör yüzeyi başına sıcak su tank hacmi değişken arametre olarak düşünülerek, güneş enerjisi sıcak su tank sıcaklığının saatlik değişimi hesalanmış ve yardımcı enerji kullanım miktarı belirlenmiştir. Kollektör eğim açısı, güneşten maksimum miktarda faydalanacak şekilde bulunmuştur. Değişken arametrelere bağlı olarak, aylara göre güneşten faydalanma oranları hesalanmıştır. Anahtar Kelimeler: Güneş Enerjisi, Li-Br/H 2 O Akışkanlı Absorsiyonlu Soğutma, Carrier HAP Programı Simulation of a Solar Assisted Absortion Cooling System for Air- Conditioning Puroses Abstract In this study, it was investigated to cool and air conditioning the new outbuilding of Engineering Faculty, Inonu University by using a solar assisted absortion cooling system. HAP (Hourly Analysis Program) was used to calculate the cooling load of the building. Simulation of the solar assisted absortion refrigeration system working with Li-Br and water fluid air was erformed to require the cooling load and an aroriate system design was done. In simulations, collector surface area, solar hot water tank volume er collector surface area are considered as variable arameters, hourly variation of the solar hot water tank temerature was calculated and the amount of required auxiliary heat source was determined. Collector sloe angle was calculated to get maximum solar radiation received on the solar collector. In addition, fracture of non-urchased energy (FNP) was calculated for each month according to variable arameters. Keywords: Solar Energy, Li-Br/H 2 O Absortion Cooling, Carrier HAP Software 52

. Giriş Ülkemiz enerji ihtiyacının yaklaşık yüzde yetmişini dış ülkelerden karşılamaktadır. Bu sorun bizi ucuz, tükenmeyen ve çevreye zararı olmayan doğal enerji kaynaklarına yöneltmektedir. Ülkemizin güneş kemeri adı da verilen güneş alanı içerisinde yer alması kuşkusuz akıllara güneş enerjisini getirmektedir. Güneş enerjisi yenilenebilen enerji kaynakları içerisinde, dünyamıza ve diğer gezegenlere çok büyük bir enerji sağladığı için, en fazla üzerinde çalışılan enerji kaynağıdır. Fosil yakıt rezervlerindeki azalmalar nedeniyle alternatif enerji kaynağı olan güneş enerjisinden faydalanmak daha da önem kazanmıştır []. Çoğunlukla ısıtma uygulamalarında kullanılan güneş enerjisi, son yıllarda enerji maliyetlerinin artmasıyla, soğutma uygulamalarında da kullanılmaktadır. Yaz aylarında artan soğutma ihtiyacı ve buna aralel olarak güneş ışınlarından olan faydalanma oranının yüksek olması güneş enerjisi ile soğutma tekniklerini öne çıkarmaktadır. Güneş enerjisi ile soğutmada amaçlanan, soğutma için harcanan enerji miktarını ve buna bağlı olarak oluşabilecek yükleri ve CO 2 salınımını azaltmaktır. Sayadi vd. [2], 0 kw soğutma yükü olan bir ev için, güneş destekli bir absorsiyonlu soğutma sisteminin kullanılabilirliği ve ekonomik erformansını TRNSYS ve EES rogramları kullanarak incelemişlerdir. Tek etkili su-lityum bromür akışkan çiftli absorsiyonlu soğutma sistemi ile enerji ihtiyacının % 87 sinin m 3 ısı deolama tanklı 30 m 2 yüzey alana sahi vakum tülü kollektörlerle karşılanabileceğini göstermişlerdir. Kent vd. [3], güneş enerjisi destekli ısıtma ve absorsiyonlu soğutma uygulamasıyla Antalya ilindeki elli yataklı bir otelin yaz ve kış şartlarında iklimlendirilmesi ve sıcak su ihtiyacının karşılanması incelemiştir. Florides vd. [4], lityum bromür-su akışkan çiftli tek etkili bir absorsiyonlu soğutma sisteminin karakteristiğini ve erformansını analiz etmiştir. Bilgisayar rogramı yazarak elde ettikleri sayısal değerleri deneysel değerler ile karşılaştırmışlardır. Krichhoff vd. [5], bir ticari binanın ısıtma ve soğutma ihtiyaçlarını karşılamak için öncelikli olarak güneş enerjisinin kullanımı teknolojisini değerlendirmiştir. Sistem çalışmalarında sıcak su üretimi için vakum borulu güneş kollektörleri kullanılmıştır. Florides vd. [6], TRNSYS simülasyon rogramını kullanarak, Nicosia, Kıbrıs iklim aremetrelerine bağlı olarak, kullanım alanı 96 m 2 olan bir ev için güneş destekli absorsiyonlu soğutma sisteminin modellenmesini ve simülasyonunu yamışlardır. Otimize ettikleri sistemde, 30 o eğimli 5 m 2 alana sahi bileşik arabolik kollektör ve 600 litre sıcak su tank hacmi belirlemişlerdir. Ayrıca, sistemin ekonomik analizini yamışlardır. H.Vidal vd. [7], ana amacı güneş enerjisi ve buna yardımcı olarak doğal gaz ile desteklenen bir absorsiyonlu sistemin saatlik olarak 53

simülasyonuna olanak sağlayan bir bilgisayar modeli geliştirmiştir. Güneş enerjisi destekli soğutma sisteminin otimizasyon rosesinin sonucu, 0 m 2 lik alana, 33 o lik eğime sahi düzlemsel güneş kollektörü ve 7 m 3 kaasiteli deolama tankı ile yıllık % 70 oranla güneşten yararlanma sağlamışlardır. Atmaca vd. [8], LiBr su akışkan çiftiyle çalışan, tek kademeli, güneş enerjisi kaynaklı absorsiyonlu soğutma sistemini simülasyonunu yamıştır. Yaılan rogramla bu sistemde güneş enerjisinin kullanılabilirliği araştırılmış ve kollektör tii ile deo hacminin değişimi ile güneşten yararlanma oranının değişimi incelenmiştir. Bu çalışmada, İnönü Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi ek binası için, Malatya ili iklim şartlarında Carrier HAP rogramı kullanılarak bu örnek binaya ait yıllık soğutma yükü hesalanmıştır. Daha sonra hesalanan soğutma yüküne göre absorsiyonlu soğutma sistemi modellenmiştir. Kollektör yüzey alanı, birim kollektör yüzeyi başına sıcak su tank hacmi değişken arametre olarak düşünülerek, güneş enerjisi sıcak su tank sıcaklığının saatlik değişimi hesalanmış ve yardımcı enerji kullanım miktarı belirlenmiştir. 2. Su-Lityum Bromür Absorsiyonlu Soğutma Çevrimi Su-lityum bromür absorsiyonlu soğutma çevriminin şematik resmi Şekil- de verilmiştir. Çevrimde soğutucu akışkan olarak su, soğurucu akışkan olarak da lityum bromür kullanılmaktadır. Absorsiyonlu soğutma sistemini klasik buhar sıkıştırmalı soğutma sistemi ile karşılaştırıldığında komresörün yerini soğurucu, oma, ısı değiştirici, genleşme valfi ve jeneratör almaktadır. Buharlaştırıcıdan soğurucuya giren su buharı, jeneratörden gelen tuz bakımından zengin su-lityum bromür çözeltisi tarafından soğurularak tuz bakımından zayıf su-lityum bromür çözeltisini oluşturur. Bu işlem sırasında ısı açığa çıktığından, soğurucunun soğutulması gerekir. Daha sonra çözelti ısı değiştiriciden geçirilerek jeneratöre (ısıtıcı) omalanır ve burada dış kaynaktan alınan ısı ile çözelti ısıtılır. Isıtıcıda buharlaşan su buharı yoğuşturucuya gönderilir, geri kalan zengin çözelti tekrar ısı değiştirici ve genleşme vanasından geçirilerek soğurucuya geri gönderilerek çevrim tamamlanır. 54

Q ç Yoğuşturucu 7 Jeneratör Yrd. ısıtıcı Q g Sıcak su tankı Güneş enerjisi Genleşme Valfi 8 4 3 Isı Değiştirici 9 0 5 6 P 2 W Q e Q a Buharlaştırıcı Soğurucu Şekil. Su-Lityum Bromür Absorsiyonlu Soğutma Çevrimi 3. Absorsiyonlu Soğutma Çevriminin Termodinamik Analizi Soğutma sistemini oluşturan her bir eleman aşağıda verilen kabuller altında modellenerek, kütlenin korunumu ve enerji dengesi yazılmıştır. Kabuller: -Kararlı rejim ve daimi akış 2-Her bir bileşendeki kinetik ve otansiyel enerji değişimleri ihmal edilecek 3- Sürtünmeden dolayı basınç düşümü yok 4- Isı değiştirici ve genleşme vanaları adyabatik, oma izentroik 5-, 4 ve 8 noktalarında akışkan doymuş sıvı 6-0 noktasında akışkan doymuş buhar Yoğuşturucu (Kondenser): m & = & () 7 m 8 c 7 ( h m ) Q & = m& (2) 7 8 55

Soğutucu Genleşme Valfi: m & = & (3) 8 m 9 h 2 = h 3 (4) Buharlaştırıcı (Evaoratör): m & = & (5) 9 m 0 e ( h ) Q & = m& h (6) e doy 0 ( T ) e 9 P = P (7) Soğurucu Soğurucu (Absorber): m & 0 + m& 6 = m& ve x & m& = x& 6m& 6 (8) Q & a = m& h + m& h m& h (9) 0 0 Çözelti Poması: m 2 6 6 m & = & (0) ( h h ) = m v ( P P ) W& = m& & () Çözelti Isı Değiştiricisi: & 2 = m& 3 ve m 4 m& 5 m 2 2 & = (2) m & + & & + & (3) 2h2 m4h4 = m3h3 m5h5 Jeneratör: x Q & & = & ve m & 3 = m& 7 + m& 4 (4) 3m3 x4m4 g = m& h + m& h m& h (5) 7 7 Çözelti Genleşme Valfi: 5 m 6 4 4 3 3 m & = & (6) h 5 = h 6 (7) Soğutma Tesir Katsayısı, COP: COP eldeedilmek istenen harcanan Q& Q& + W& e e = = (8) g Q& Q& q Analizi yaılan soğutma sisteminde, soğutma kaasitesi, zayıf ve kuvvetli çözelti derişimleri, jeneratör sıcaklığı, buharlaştırıcı sıcaklığı, ısı değiştirici etkinlikleri kabul edilmiştir []. Ayrıca, T 5 T 6 ve T 8 T 9 T e eşit kabul edilebilir. 56

4. Güneş Enerji Sisteminin Isıl Analizi Soğutma sisteminin jeneratörü için gerekli olan ısı enerjisi Şekil-2 de şematik resmi verilen güneş enerjisi sistemi ile sağlanmıştır. Güneş enerji sistemi düzlemsel kollektörlü olu, sıcak su tankı ve yardımcı ısıtıcı kaynağından oluşmaktadır. Sıcak su tankında güneşten sağlanan enerji jeneratör içindeki akışkanı gerekli olan sıcaklık seviyesine getiremediğinde yardımcı ısı kaynağı devreye girmektedir. Sistemin modellenmesinde kullanılan denklemler aşağıda verilmiştir. Güneş Enerjisi Sıcak su tankı Yrd. ısıtıcı Soğutma sistemi Jeneratör Şekil 2. Güneş enerjisi kollektörü, sıcak su tankı ve jeneratör bağlantı şeması. Şekil-2 de gösterilen güneş enerjisi sıcak su tankı tam karışımlı olduğu kabul edilerek enerji dengesi aşağıda verilen bağıntılar ile tanımlanmıştır [,9]. Sıcak Su Tankı Enerji Dengesi: + Ts Ts ( mc ) = Q& u Q& kayı Q& tnk T t t + s = Ts + t ( ) [ Q& ] u Q& kayı Q& tnk mc t (20) (2) burada, T s + : t zaman eriyodu sonunda tank sıcaklığını ( o C), t : t zaman eriyodu. (s), m : tank içindeki su kütlesi (kg), c : suyun özgül enerjisi (kj/kg o C), & : güneş kollektöründen sağlanan faydalı enerjiyi (W), Q& kay : tanktan çevreye olan ısı kaybını ve Q& tnk : tanktan birim zamanda çekilen enerji miktarını ifade etmektedir. Q u 57

Güneş kollektöründen sağlanan faydalı enerji: u R c [( ) I U ( T T )] Q & = F A τα (22) e T s çev burada, Tçev : çevre sıcaklığı, : F kollektör ısı kazanç faktörü, ( ) : çarımı, IT : eğik kolektör birim yüzeyine gelen ışınım (W/m 2 ) R τα e etkin yutma-geçirme Sıcak su tankından çevreye olan ısı kaybı ve tanktan çekilen enerji miktarı: ( UA) (T T ) Q & = (23) kay tnk s çev Q tnk ( mc ) (T T ) = & (24) su s g burada, m& : suyun kütlesel debisi (kg/s), c : suyun özgül ısısı (kj/kg o C), T : suyun çıkış sıcaklığı ( o C) ve Tg : su dönüş sıcaklığı ( o C). s Yardımcı Isıtıcı Enerji Dengesi: yar ( mc )( T T ) Q & = & (25) ref s burada, Tref : Referans jeneratör sıcaklığı ( o C) Güneşten yararlanma oranı: Güneşten sağlanan (satın alınmayan) enerjinin jeneratör tolam ısı yüküne oranı güneşten yararlanma oranı (FNP) olarak tanımlanır. Q& yar FNP = (26) Q& g Sıcak su deolama tankı, dıştan ısı yalıtımlı silindirik deo olarak kabul edilmiştir. Tank hacmi, kollektör birim alanı başına tank hacmi ile tolam kollektör alanının çarımına eşittir. Birim kollektör alanı başına tank hacmi 50-200 L/m 2 arasında olabilmektedir [0]. Modellemede tank yüksekliği 2.5 m kabul edilerek farklı V tank /A c ve A c,to değerleri için su tank hacmi ve tolam tank yüzey alanı hesalamış ve simülasyon hesaları yaılmıştır. 58

5. Soğutma Yükü Simülasyonundaki Girdiler Ve Kabuller Tolam kullanım alanı 6500 m 2 olan Mühendislik Fakültesi ek binası, zemin kat dahil olmak üzere tolamda 4 kattan oluşmaktadır. Diğer katların mimarisi birinci kat ile aynı olacak şekilde tasarlanmıştır. Kat yüksekliği 4 m dir. Binada; çalışma ofisleri, derslikler, tolantı salonları, kantin ve koridor gibi ortak kullanım alanları mevcuttur. Binada iklimlendirilen 49 adet mahallin tolam kullanım alanı 00 m 2 olu, mahallerin yönü, mahal kat bilgileri ve kullanım saat bilgileri Carrier HAP rogramına girdi olarak tanımlanmıştır. Ayrıca, 08:00-7:00 arası binada ersonel olduğu, 08:00-22:00 arası binada öğrenci olduğu kabul edilmiştir. Binadaki ofis odalarında ortalama 4 kişi olduğu, elektrikli cihazların gücü yaklaşık 0.8 W/m 2 olduğu ve aydınlatma gücünün de 32.3 W/m 2 olduğu kabul edilmiştir. Binada bulunan CAD/CAM laboratuvarı yaklaşık 50 öğrenci kaasiteli olduğu, bilgisayarların tolam gücünün 5000 W, aydınlatma gücünün 32.3 W/m 2 olduğu kabul edilmiştir. Tolantı odası, bölüm başkanı odaları, sekreter gibi odalar diğer ofis odaları gibi kabul edilmiş, sadece insan sayısı farklı alınmıştır. Carrier HAP rogramından elde edilen soğutma yüklerinin Mayıs, Haziran, Temmuz, Ağustos ve Eylül ayları için saat 6:00 ve 9:00 arası değişimi Şekil-3 de gösterilmiştir. Şekil 3. Saatlik soğutma yükünün aylara göre değişimi Soğutma yükü hesabında iç ortam sıcakları 24 o C olarak tanımlanmıştır. Şekil-3 e göre en fazla soğutma yükü Temmuz ayı, en düşük soğutma yükü ise Mayıs ayında olmaktadır. 59

6. Su-Ltbr Absorsiyonlu Soğutma Sistemi Analiz Sonuçları Absorsiyonlu soğutma sisteminin modellenmesi Microsoft Excel de makro rogramlar yazılarak yaılmıştır. Carrier HAP rogramında hesalanan aylık ortalama saatlik soğutma yükü değerleri (Q e ) girilerek, soğutma sisteminin oma gücü (W ), soğurucudan birim zamanda çekilen enerji (Q a ), jeneratöre birim zamanda verilen enerji (Q g ), yoğuşturucudan birim zamanda dışarıya atılan enerji (Q c ) ve sistemin etkinlik katsayısı (COP) hesalanmıştır. Soğutma sistemi modellerken Tablo- de verilen tasarım arametreleri kabul edilmiştir. Modellemede kullanılan akışkanlarla ilgili termodinamik bağıntılar [] nolu referansta verilmiştir. Tablo. LiBr Soğutma sistemi tasarım arametreleri [] Parametre Sembol Kabul Edilen Değerler Soğutma kaasitesi Q e HAP Programından saatlik soğutma yükleri Buharlaştırıcı sıcaklığı T 0 6 o C Jeneratör T 4 75 o C Zayıf çözeltinin kütle kesri x 55 % LiBr Güçlü çözeltinin kütle kesri x 4 60 % LiBr Çözeltinin ısı değiştiricisinden çıkış sıcaklığı T 3 55 o C Jeneratörden su buharı çıkış sıcaklığı T 7 70 o C Örnek olarak, Mayıs ayı için, saat 0:00 daki saatlik soğutma yükü Q e =46.8 kw için elde edilen sonuçlar Tablo-2 de gösterilmiştir. Tablo-2 Termodinamik analiz sonuçları, soğutma yükü Q e =46.8 kw Ref. # T( o C) P (kpa) m& (kg/s) h(kj/kg) x (%) Akışkan Fazı 34.9 0.935 0.23355 83.06 55-2 34.9 4.825 0.23355 83.06 55-3 55 4.825 0.23355 24.68 55 Sıkıştırılmış sıvı 4 75 4.825 0.23725 83.23 60-5 5.5 4.825 0.23725 37.83 60-6 44.5 0.935 0.23725 37.83 60-7 70 4.825 0.0943 265.23 0 Kızgın Buhar 8 32.2 4.825 0.0943 35.0 0 Doymuş Sıvı 9 6 0.935 0.0943 35.0 0-0 6 0.935 0.0943 25.89 0 Doymuş Buhar Q & e (kw) W & Q & a (kw) Q & g (kw) Q & c (kw) COP 46.8 0.56 58.90 60.9 48.9 0.758 60

Şekil-4 de soğutma sisteminin aylara göre günlük tolam soğurucu, jeneratör ve yoğuşturucu ısıl yükler verilmiştir. Isı yüklerin temmuz ve ağustos aylarında yüksek diğer aylarda daha düşük olduğu görülmektedir. Jeneratöre verilmesi gerekli enerji, soğurucudan ve yoğuşturucudan çekilmesi gerekli enerjilere göre daha yüksek olmaktadır. Isıl Yükler (kw) 300 200 00 000 900 800 700 Qa Qg Qc 600 500 Mayıs Haziran Temmuz Ağustos Eylül Aylar Şekil-4 Günlük tolam soğurucu ( Q & ), jeneratör ( Q & ) ve yoğuşturucu ( Q & ) ısıl yükleri a g c 7. Eğik Kollektör Yüzeyine Gelen Aylık Ortalama Günlük Güneş Işınımı Eğik kollektör yüzeyine gelen saatlik tolam güneş ışınımı Microsoft Excel de makro rogramlar yazılarak hesalanmıştır. Hesalamalarda Malatya için enlem açısı 38.35 o, kollektör yüzey azimut açısı 0 o, yerin yansıtma oranı 0.2 alınmış ve Malatya Meteoroloji Genel Müdürlüğünden alınan yatay düzleme gelen aylık ortalama günlük tolam ışınım değerlerinden, eğik yüzeye gelen saatlik tolam ışınım değerleri direkt ve yayılı ışınım bileşenleri bulunarak belirlenmiştir. Kollektör eğim açısı tolam 5 aylık soğutma eriyodunda birim kolektör yüzey alanına gelen tolam güneş ışınımı maksimum olacak şekilde otimize edilerek hesalanmış ve ortalama β=4 o alınmıştır. Hesalar sonucu eğik kollektör yüzeyine gelen saatlik tolam güneş ışınımının aylara göre değişimi Şekil-5 de verilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, maksimum ışınım Temmuz ayında, minimum ışınım Eylül ayında olmaktadır. 6

Şekil 5. Eğik kollektör yüzeyine gelen aylık ortalama günlük güneş ışınımının saatlik değişimi 8. Aylara Göre Güneş Enerjisinden Faydalanma ve Yardımcı Isı Kaynağı Kullanımı Soğutma sisteminde jeneratör için gerekli olan ısı enerjisi düzlemsel kollektörler ile sağlanmıştır. Yaılan modellemede düzlemsel güneş kollektörü erformans arametreleri olan ve kollektör test deneyleri ile belirlenen ısı kazanç faktörü ile efektif yutma geçirme çarımı F R.(τα) e =0.75, ve ısı kazanç faktörü ile kollektör tolam ısı kayı katsayısı çarımı, F R U= 3.2 W/m 2 K kabul edilerek güneş enerjisinden faydalanma oranı ve yardımcı ısı kaynağı için gerekli olan enerji ihtiyacı hesalanmıştır. Ayrıca, sıcak su deo hacmi için 50 ile 200 L arasında alınması önerilmektedir [9]. Yaılan çalışmada deo hacmi m 2 kollektör yüzey alanı başına 70, 20 ve 70 L deo hacmi ile simülasyonlar yaılmıştır. Şekil 7 de verilen grafiğe göre, kollektör yüzey alanı arttıkça güneşten yararlanma oranı artmakta, ek enerji kullanım miktarı azalmaktadır. Benzer şekilde sabit kollektör yüzey alanı için, birim kollektör alanı başına sıcak su tankı hacmi arttırıldığında (V tank /A c ) güneşten yararlanma oranı artmakta, ek enerji kullanımı azalmaktadır. Ayrıca, ısı kazanç faktörü ile kollektör tolam ısı kayı katsayısı çarımı, F t.u arttığı zaman güneşten yararlanma oranı azalmakta, ek enerji kullanımı artmaktadır. 62

q yrd (MJ/h) 3000 2500 2000 500 000 500 0 20 L/m2 0 70 L/m2 0 0 50 00 50 200 250 Kollektör Yüzey Alan, A c (m 2 ) 80 70 60 50 40 30 20 70 L/m2 FNP (%) Şekil 7. Farklı kollektör alanları ve farklı tank hacimleri için yardımcı ısı kaynağı kullanım ve güneşten yararlanma oranları 9. Sonuç Güneş enerjisi destekli absorsiyonlu soğutma sistemlerinde, sistemin çalıştığı tüm süre göz önünde bulundurulduğu zaman, kuşkusuz sistemin bütün ihtiyacını güneşten sağlamak imkânsızdır. Güneşten yararlanma oranları %50 ve üzeri olan sistemler verimli sistem olarak kabul edilebilir. Çalışmamızda, güneşten yararlanma oranları, değişken arametrelere bağlı olarak ortalama %40-%80 aralığında değişmektedir. Ancak seçilen kolektör tii düzlemsel kolektör olduğu için bu oranın artması için çok fazla kolektör alanına ihtiyaç duyulmaktadır. Şekil 7 den de açıkça görüldüğü gibi, kolektör alanının artması güneşten faydalanma oranını arttırmakta ve buna bağlı olarak da yardımcı ısı kaynağına olan ihtiyacı azaltmaktadır. Farklı kolektör tileri (arabolik kolektörler gibi) için bu oran daha fazla arttırılabilir. Semboller A kollektörün alanı [m 2 ] c m& Q & W & P kütlesel debi [kg/s] ısıl güç [W] birim zamandaki oma işi [W] basınç [kpa] T sıcaklık [ o C] c özgül ısı [kj/kg o C] 63

t x v COP F R zaman eriyodu [s] derişiklik özgül hacim [m 3 /kg] soğutma tesir katsayısı kollektör ısı kazanç faktörü I T eğik kolektör birim yüzeyine gelen ışınım [W/m 2 ] τα kollektör yutma-geçirme çarımı FNP HAP h güneşten yararlanma oranı Hourly Analysis Program entali [kj/kg] U kollektör tolam ısı kayı katsayısı [W/m 2 o C] Alt İndisler a absorber doy doyma noktası oma çev çevre e buharlaştırıcı g jeneratör c yoğuşturucu ref referans tnk tank u faydalı KAYNAKLAR [] Daşkın, M., 203, İklimlendirme Amaçlı Güneş Enerjisi Destekli Bir Absorsiyonlu Soğutma Sisteminin Modellenmesi ve Analizi, Yüksek Lisans Tezi İnönü Üniversitesi, Malatya. [2] Sayadi, Z., El May, S., Bourouis, M., Bellag, A., 200, Technical and economic analysis of a solar-assisted air-conditioning system, Thermal Issues in Emerging Technologies, ThETA 3, Cairo, Egyt, Dec.9-22. [3] Kent, E.F., Katan N., 2009, Güneş enerjisi destekli ısıtma ve absorbsiyonlu soğutma uygulaması, 5. Uluslararası İleri Teknolojiler Semozyumu (IATS 09), 3-5 Mayıs, Karabük, Türkiye. 64

[4] Florides, G.A., Kalogirou, S.A., Tassou, S.A, Wrobel, L.C., 2003, Desing and construction of a LiBr-water absortion machine, Energy Conversion and Management, 44 (5), 2483-2508. [5] Kirchhoff, J., Kensek, K.M., Woll, E., Schiler, M., Noble, D., 200, A year-round thermal comfort strategy using a hybrid solar absortion chiller and hydronic heating scheme, American Solar Energy Society. [6] Florides, G.A., Kalogirou, S.A., Tassou, S.A, Wrobel, L.C., 2002, Modelling and simulation of an absortion solar cooling system for Cyrus, Solar Energy, 72 (), 43-5. [7] H.Vidal, R. Escobar, S. Colle, 2009, Simulation and otimization of a solar driven air conditioning system for a house in chile, Proceeding of the ISES Solar World Congress: Renewable Energy Shaing Our Future. [8] Atmaca, İ., Yiğit, A., 200, Güneş enerjisi kaynaklı absorsiyonlu soğutma sisteminin simülasyonu, DEÜ Mühendislik Fakültesi, Fen ve Mühendislik Dergisi, 4 (3), 25-36. [9] Duffie J.A., Beckman W.A., 2006, Solar Engineering of Thermal Processes, John Wiley and Sons, Hoboken, New Jersey. 65