Fotovoltaik destekli termoelektrik soğutucu sistemin tasarımı

Bu çalışmada fotovoltaik destekli Peltierli soğutucu olan sistemin optimum tasarımı ve üretimi gerçekleştirilmektedir. Sistem tasarım ve üretiminin hayata geçirilmesinden sonra, eksergoekonomik analiz yapılmaktadır. Fotovoltaik destekli Peltier soğutucu elektriğin olmadığı lokasyonlarda yiyecek, içecek koruma ve taşıma veya aşı ve organ nakillerinde kullanılmaktadır. Bu uygulamalar haricinde, fotovoltaik destekli Peltier sisteminin binalarda ısıtma soğutma ve ayrıca şapka uygulamaları da mevcuttur. Projede, sistemin en uygun tasarımının elde edilmesi, mevcut soğutma hacmi için gerekli elektrik enerjisi, Peltier soğutma kapasitesi, performans katsayısı, malzeme, güç, maliyet ve verim değeri elde edilmesi için matematiksel modelleme yapılmıştır. Tasarımı gerçekleştirilen prototipin üretimi gerçekleştirilmiş olup; tasarım değerlendirme için Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) ile validasyon yapılmış ve tezin son aşamasında deney çalışmalarına paralel gökyüzünün açık, yarı açık ve kapalı olması durumunda elde edilen akım değerleri Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) analizine veri olarak girilmiştir. Bu aşamada, deney çalışmaları ile HAD karşılaştırıldığında elde edilen hata payı yıl bazında %0,58 – 4,2 olarak elde edilmiştir. Sistemin performans katsayısı 0,40- 1,35 arasında değişmekte iken; Ömür Boyu Maliyet Analizi (ÖBMA) çalışması kapsamında elde edilen değer ise; şebekeden bağımsız fotovoltaik sistem kullanıldığında şebekeden elektrik sağlanması ile %37,13 tasarruf sağlamasıdır. Buna ilave olarak, ekserjetik performans katsayısı 0,379 – 1,237 aralığında bulunmuştur. Eksergoekonomik analiz ile çekilen ısının birim ekserjisi başına maliyeti yıl bazında minimum değer olarak 0- 0.00095888 $/J aralığında değişmektedir.

In this study, optimum design and production of Photovoltaic assisted Peltier refrigerator system has been carring out. After revealing the system design and production, exergoeconomic analysis has been conducted. The PV assisted Peltier refrigerator has been used to carry fooddrink, vaccine, organ etc. in the location where there is no electricity. Except for these applications, the system has been used to air condition the buildings and also there are some headgear applications. In the project, mathematical modelling has been performed to find out electrical energy demand for present refrigerator volume, Peltier Cooling Capacity, Figure of Merit, best material, cost and efficiency values in order to obtain the optimum design of the system. Revealing design of the prototype, it was produced and validated via Computational Fluid Dynamics (CFD) and in the last phase of the dissertation with parallel to experimental studies, obtained current values was given to pogram as data, when the sky is open, semi-open and closed, the current values obtained when the CFD analysis is compared with the experimental studies, the margin of error obtained was 0.58 – 4.2 % on a yearly basis. While it varies between 0.40 - 1.35 with the COP calculation of the system; the value obtained within the scope of the LCCA study is; when an off-grid PV system is used, it is 37.133% savings by providing electricity from the grid. In addition, the coefficient of exergetic performance was found in the range of 0.379 – 1.237. With the exergoeconomic analysis, the cost per unit exergy of the heat withdrawn varies between 0 - 0.00095888 $/J as a minimum value on a yearly basis.