Güneş enerjisi ile çalışan açık çevrimli absorbsiyonlu model bir soğutucunun iklimlendirme amaçlı geliştirilmesi
Küçük Resim Yok
Tarih
1995
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Ege Üniversitesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/closedAccess
Özet
ÖZET Güneş enerjisi çok geniş uygulama potansiyeline sahip olmasından dolayı alternatif enerji kaynağı olarak oldukça dikkat çekmektedir. Çevresel kontrol ve enerji ekonomisi sözkonusu olduğunda güneş enerjisinin bu gereksinimi karşılayacak fonksiyonlara sahip olduğu görülür.Dünya çerçevesinde konuya yaklaşıldığında binaların ısıtılması ve soğutulması ile ilgili olarak güneş enerjisinin kullanımındaki tek amaç konvensiyonel enerji kaynaklarını korumaktır.Konvensiyonel sistemlerde enerji tüketiminin yüksekliğine karşılık bir çok güneş enerjili sistem ekonomik üretim sınırlarına ulaşıp ticari olarak üretimleri gerçekleştirilmektedir. Güneş enerjisinin uygun alanlarda kullanılmaları ile enerji ekonomisi sağlanabileceği, sanayici ve tüketici acısından güneş enerjisi kullanımının çeşitliliğine ve çevre korumasına katkıda bulunacağı açıktır. Güneş enerjili sistemler sadece ısıtma veya soğutma amaçlı kullanılmak yerine bu işlemlerin birleştirilmesi ile daha ekonomik duruma ulaşırlar. Güneş enerjisi hem iklimlendirme/serinletme hem de gıdaların korunması uygulamalarında yeterli soğutma üretebilecek durumdadır. Belli iklim periyodlarında yoğun gelen güneş ışınlarından yararlanılarak insanların ısıl konfor arayışları da karşılanabilir. Güneş enerjisi ile soğutma etkisi yaratan değişik yöntemler vardır. Sıvı neni alıcılar ile çalışan absorpsiyon çevrimli sistemler, katı nem alıcılar kullanan adsorpsiyon çevrimli, güneş enerjili Rankin motoru ile buhar sıkıştırmalı çevrim,tbtovoitaik panellerden aldığı elektrik ile çalışan kompresörlerin bulunduğu buhar sıkıştırması çevrim ve geceleyin pasif soğutma bu yöntemlere örnektir. Güneş enerjili absorpsiyonlu iklimlendirrne/soğutma sistemleri mekanik sıkıştırmalı sistemlere göre elektrik enerjisi gereksinimi açısından avantajlı durumdadır. Absorpsiyonlu sistemler akışkanın aktığı ortama göre açık ve kapalı olmak üzere sürekli veya kesikli çalışma biçimlerine sahiptir.Kesikli soğutma iki ayn çalışma biçimini içerir: Regeneıasyon ve soğutma.Bilinde generator ve absorber birleştirilirken diğerinde kondenser ve evaporator birleştirilir.Bu, kesikli enerji kaynağı olan güneş enerjisi için uygun bit soğutmadır. Absorpsiyonlu sistemlerde soğutkan-nem alıcı karışımı olarak H?0-NH3, LiBr-H-O, CaCb-rkO.trietüen glikol-su vs.kullanılabilir.Bu karışımlar birbiri ile yüksek kimyasal ilgiye sahiptir. Sistem dizaynında karışımının seçimi dikkatli yapılmalıdır. Sıvı nem alıcıların katılara oranla tasarımda esneklik sağlamak açısından avantajları vardır. Nem alıcılarda istenilen bazı özellikler şunlardır: Toksik olmaması,yanıcı olmamasi-kokusuz olması,ısıl ve kimyasal kararlı olmasukorosif olmamasücolay bulunulurluk ve düşük maliyetli olmak. Kapak absorpsiyonlu soğutma çevrimi ısı değiştiricileri tarafından birleştirilen iki ayn işlem dalım gerektirir: Bunlar soğutma işlemi ve ısı transferi dahdn.Açık çevrimli absorpsiyonlu soğutma çevriminde ise bu dallar birleştirilir.Açık çevrimde kapalı çevrimdeki kondenser elimine edilir. 95Yıl boyu kullanım özelliğine sahip.etkinlik ve ekonomik açıdan çekici olan güneş enerjisi,açık çevrimli soğutma uygulamalarında geniş potansiyele sahiptir.Açık evaporatif ve açık regenerasyon soğutma işlemi obnak üzere iki değişik uygulama şekli vardır.Güneş enerjili açık evaporatif iklimlendinne işlemi nem abna-nemlendirme esasına davamı.Dış veya iç ortamdan içeriye alman hava katı ya da sıvı nem alıcıdan geçirilerek nemi alımı- ve duyulur ısı değişimi ile ve de evaporatif olarak soğutulur. Kullanılan güneş enerjili kollefetör konstrüksiyonunun basitliği, geliştirilebilecek termodinamik verimlilik ve kullanım kolaylığı nedenleri ile açık çevrimli absorpsiyonlu sistemler tercih nedeni olurlar.Absorpsiyonlu bu metod düzlemsel kollekiörlerin düşük sıcaklıklardaki kullanırlırlığı nedeni ile termodinamik açıdan soğutma makinasının en uygunudur. Açık regenerasyon soğutmanın temel elemanları : güneş koilektörü / regeneratör, absoıbeı ve evaporatördür.Bu soğutma evaporatörde bir dış kaynaktan soğutkanın buharlaştırılması ile olur. Bu çalışmada güneş enerjili açık evaporatif tip serinletme sistemi tasatınu yapılmıştır. Sistem;güneş enerjili havalı kollelelör,fegeneralör,absolber,evaporatif soğutucu, pompa ve tanlardan oluşmaktadır. Ege Üniversitesi Güneş Enerjisi Enstitüsünde ildin ilendirme amaçlı kurulan açık evaporatif tip serinletme sisteminde CaCl.;-H2O ikili karışımı kunanıbnıştır.ÇözeHi konsantrasyonu %4<) olarak belirlenmiştir.Sistemde yapılan deneyler ile tüm çalışma noktalannda sıcaklık ölçümleri alınmış, regeneıaiör etkinliği, absorber kapasitesi ve sistem soğutma kapasitesi araştırılmıştır.Güneş ışınımı, çevre sıcaîdığı ve nemi,rüzgar hızı, çözelti konsantrasyonu ve sıcaklığı deney sonuçlarını etkileyecek parametreler arasında sayılabihir.Bu sistemde yapılacak küçük değişiklikler ile iyileştirilmiş verim sonuçlan almak mümkündür. Sistemde absoıbere giren ortam lıavasmın nemi aumr, böylece havanın mutlak nemi azalırken kuru termometre sıcaklığı kullanılan soğutkan- nem alıcı kaıışunuun özelliğine göre anaı veya bu deneylerde olduğu gibi sabit oiabiîir.Evaporatif soğutucu Imvanın mutlak nemini anııııkaı kunı teımomeüe sıcaklığını düşürür. Bu işlemin adyabatik olarak gerçekleştiği kabul edilir.Buradan sonra hava direkt olmak soğutulacak ortama gönderilebilir. Bu nem alma-nemlemdirme prosesi yaz aylarında etkili biı seıinîetıne fonksiyonunun yanında kış aylarında hacim ısıtma amaçlı kullanılabilir.2 4 saat mümkün olmayan güneş enerjisi sebebi ile güneş enerjili sistemlerde görülen bu dezavantaj, açık çevrimli sistemlerdeki raktr ve zengin çözelti depolama ile giderilebilir. Sistem daha kompakt hale getirilebilir. Sistemde kullanılan Cel-Dek yapı ile olumlu sonuçlar elde edilirken,ileri çalışmalar için daha tarkh yapıların incelenmesi ve ekonomikliliğinin denenmesinde yarar vardır. İklimlendirme/serinletme uygulamalarında güneş enerjisinin kullanılabilirliği çok açıktır. Çevresel kaygılar düşünüldüğünde temiz enerji kaynağı olarak adlandırabileceğimiz güneş enerjisi bu alandaki uygulamalar için geliştirilmeye uygun durumdadır. 96
SUMMARY Silice the solar energy has a great potential of use and applications, it appears attractive as an alternative energy source. ît' s clear that solar energy is capable to meet the needs of environmental control and the energy savings. The purpose of using of solar energy in space heating and cooling is to save conventional energy sources. The system operated solar energy has economic limits of production and are commercially available by comparing the liigh energy use in conventional S5'stems.lt's possible to liave energy saving and environmental control with using of solar energy in suitable applications. 3f the solar cooling of buildings is combined with solar heating then the combined sola cooling and heating system can become economics to produce enough cooling capacity. The solar energy lias the potential both for air conditioning/cooling and refrigeration for food stuffs.The need of thermal comfort of human can be met by solar energy in certain climate period». There arc some ways of providing cold using solar energy such as ; the absorption cycle with liquid absorbents. the adsorption cycle with solid adsorbents.the vapor compression cycle working a soiar powered Rankine engine,and with compressor driven by electricity from fotovoltaic panels and nocturnal passive cooling. The solar absorption air conditioning/coohng S5'stems has some advantage of electrical energy needs by the compare with mechaıücal compression systems. Absorption systems can run either by open or closed type.They can also be intermittent 01 continuous cycle prosesses.The intermittent system lias two types of opeıation:Regeneıation mode and the refrigeration mode. While the generator and absorber are combined., the condenser and the evaporator are combined. The cooling effect is produced discontinuously and is suitable for intermittent souttes of energy like solar eneigy.Some of the refrigerant-absorbent working materials are H2O-NH3, LiBr- H;0. CaCla-HxOjtrietilen glycol-water. The refrigerant- absorbent lias high chemical interest with each other.The working solution should be selected earetully when designing a system. Liquid desiccants have some advantages over solid desiccants.Liquid desiccant systems do not require complex dehumidifier geometries and energy is stored in the form of chemical rather than thermal energy.They also offer greater design flexibility tlian solid systems.The desiccants should be thermally and chemically stable^ıon4oxic,non-flanımable,cKİourless,non-corosive5îow cost,and readfy available. Closed cj'cle absorption systems lias two prosess loops that are cooling prosess and the heat transfer loops. In the open cycle absorption cooling systems, these prosess loops are being combined. Also the condenser is eliminated in open cycie.These systems Ivave an increasing importance. The solar energy which is attractive for year round usage for peribimance and economical cold produsing m open cycle cooling applications.Open cycle absorption 97cooling system have two options :Oııe is open evaporative cooling process and il\e other is open regeneration absorption cooling cycle. The open evaporative absorption cooling cycle is based on the principle of dehuınidirying-hunûdifyiııg.The system takes the air in,either from outside or from the building, dehumidify it by absorbing the moisture in a desiccant,cool it by exchange of sensible heat and then evaporatvvely cool it to the desired state.The system has high potential h\ the field of unconventional refrigeration /cooling/air conditioning because of the following features: Simplicity of the collectors, improved thermodynamic performance and improved adaptability to solar energy. The regeneration absorption cooling process contains these components mainly; solar collector /regenerator,absorber and evaporator.Condenser is eliminated in this type of cooling process. The poor solution flows over the tegenerator surface.thereby loosing refrigerant to the ambient air freely. In this study, the open cycle solar absorption air conditioning system has been designed.The system is consist of regenerator, solar air collectoi, dehumidifier, evaporative cooler, tans, and the pumps for solution and evaporative cooler water.HiO- CaCk solution has been used in the system that constructed in Solar Energy Institute area at Ege University, The working, concentration is choosen 40 %.Wlüle the experiments, the regenerator efficiency, the dehumidifier capacity, the cooling capacity of the system has been determined and the temperatures have been measured at all staxe points of die sysrem.The system can be made mote compact.The Cel-Dee is die material that has been used in the S3'stem became efficient but also,others can be investigated more for further experiments about their economical availability. Basicly, tliis type of cooling systems is economical in. solar cooling. The performance of these systems are strongfy dependent on ambient conditions and influenced b}r the, solar radiatioas. relative humidity, wind velocity, working concentration and temperature of refrigerant- absorbent soluiion.The system works better with some- changes on the design of collector. It's possible to benefit from the unit both for cooling and heating in winter. Solar energy has a great potential since it is the most gentle source of energy without pollution or liazards associated with it and is readily and freely available everywhere. 98
SUMMARY Silice the solar energy has a great potential of use and applications, it appears attractive as an alternative energy source. ît' s clear that solar energy is capable to meet the needs of environmental control and the energy savings. The purpose of using of solar energy in space heating and cooling is to save conventional energy sources. The system operated solar energy has economic limits of production and are commercially available by comparing the liigh energy use in conventional S5'stems.lt's possible to liave energy saving and environmental control with using of solar energy in suitable applications. 3f the solar cooling of buildings is combined with solar heating then the combined sola cooling and heating system can become economics to produce enough cooling capacity. The solar energy lias the potential both for air conditioning/cooling and refrigeration for food stuffs.The need of thermal comfort of human can be met by solar energy in certain climate period». There arc some ways of providing cold using solar energy such as ; the absorption cycle with liquid absorbents. the adsorption cycle with solid adsorbents.the vapor compression cycle working a soiar powered Rankine engine,and with compressor driven by electricity from fotovoltaic panels and nocturnal passive cooling. The solar absorption air conditioning/coohng S5'stems has some advantage of electrical energy needs by the compare with mechaıücal compression systems. Absorption systems can run either by open or closed type.They can also be intermittent 01 continuous cycle prosesses.The intermittent system lias two types of opeıation:Regeneıation mode and the refrigeration mode. While the generator and absorber are combined., the condenser and the evaporator are combined. The cooling effect is produced discontinuously and is suitable for intermittent souttes of energy like solar eneigy.Some of the refrigerant-absorbent working materials are H2O-NH3, LiBr- H;0. CaCla-HxOjtrietilen glycol-water. The refrigerant- absorbent lias high chemical interest with each other.The working solution should be selected earetully when designing a system. Liquid desiccants have some advantages over solid desiccants.Liquid desiccant systems do not require complex dehumidifier geometries and energy is stored in the form of chemical rather than thermal energy.They also offer greater design flexibility tlian solid systems.The desiccants should be thermally and chemically stable^ıon4oxic,non-flanımable,cKİourless,non-corosive5îow cost,and readfy available. Closed cj'cle absorption systems lias two prosess loops that are cooling prosess and the heat transfer loops. In the open cycle absorption cooling systems, these prosess loops are being combined. Also the condenser is eliminated in open cycie.These systems Ivave an increasing importance. The solar energy which is attractive for year round usage for peribimance and economical cold produsing m open cycle cooling applications.Open cycle absorption 97cooling system have two options :Oııe is open evaporative cooling process and il\e other is open regeneration absorption cooling cycle. The open evaporative absorption cooling cycle is based on the principle of dehuınidirying-hunûdifyiııg.The system takes the air in,either from outside or from the building, dehumidify it by absorbing the moisture in a desiccant,cool it by exchange of sensible heat and then evaporatvvely cool it to the desired state.The system has high potential h\ the field of unconventional refrigeration /cooling/air conditioning because of the following features: Simplicity of the collectors, improved thermodynamic performance and improved adaptability to solar energy. The regeneration absorption cooling process contains these components mainly; solar collector /regenerator,absorber and evaporator.Condenser is eliminated in this type of cooling process. The poor solution flows over the tegenerator surface.thereby loosing refrigerant to the ambient air freely. In this study, the open cycle solar absorption air conditioning system has been designed.The system is consist of regenerator, solar air collectoi, dehumidifier, evaporative cooler, tans, and the pumps for solution and evaporative cooler water.HiO- CaCk solution has been used in the system that constructed in Solar Energy Institute area at Ege University, The working, concentration is choosen 40 %.Wlüle the experiments, the regenerator efficiency, the dehumidifier capacity, the cooling capacity of the system has been determined and the temperatures have been measured at all staxe points of die sysrem.The system can be made mote compact.The Cel-Dee is die material that has been used in the S3'stem became efficient but also,others can be investigated more for further experiments about their economical availability. Basicly, tliis type of cooling systems is economical in. solar cooling. The performance of these systems are strongfy dependent on ambient conditions and influenced b}r the, solar radiatioas. relative humidity, wind velocity, working concentration and temperature of refrigerant- absorbent soluiion.The system works better with some- changes on the design of collector. It's possible to benefit from the unit both for cooling and heating in winter. Solar energy has a great potential since it is the most gentle source of energy without pollution or liazards associated with it and is readily and freely available everywhere. 98
Açıklama
Bu tezin, veri tabanı üzerinden yayınlanma izni bulunmamaktadır. Yayınlanma izni olmayan tezlerin basılı kopyalarına Üniversite kütüphaneniz aracılığıyla (TÜBESS üzerinden) erişebilirsiniz.
Anahtar Kelimeler
Enerji, Energy, Soğutma sistemleri, Cooling systems, Soğutucular, Coolers, İklimlendirme sistemleri, Air conditioning systems
