Orijinal Evaporatör Tasarımının DX-SAHP Sistem Performansına Etkisinin Belirlenmesi Üzerine Sayısal Bir Çalışma

Öz

Yenilenemeyen enerji kaynaklarının neden olduğu sera gazları küresel ısınmaya ve iklim değişikliğine neden olmaktadır. Bu nedenle temiz, ekonomik ve sınırsız enerji kaynağı olan yenilenebilir enerji kaynakları ön plana çıkmaktadır. Gerçekleştirilen sayısal çalışmada, entegre doğrudan genleşmeli güneş destekli ısı pompası sistemlerinin (DX-SAHP) verimliliğini artırmak için benzersiz bir kanatlı evaporatör tasarımı yapılmıştır. ANSYS Fluent programında yapılan sayısal analizde sistemin COP ve elektriksel veriminin literatürdeki sonuçlarla iyi bir uyum içinde olduğu tespit edilmiştir. Sayısal analiz sonucunda 0,025 kg/s ve 0,050 kg/s debiler için COP sırasıyla 3,88 ve 3,60 olarak elde edilmiştir. Ayrıca her iki akış hızında da elektriksel verimin doğal konveksiyona göre %12 arttığı tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• DX-SAHP
• yenilenebilir enerji
• ısı pompası
• evaporatör tasarımı
• nümerik analiz

A Numerical Study on Determining the Effect of Original Evaporator Design on DX-SAHP System Performance

Abstract

Greenhouse gases caused by non-renewable energy sources bring about global warming and climate change. Therefore, renewable energy sources, which are clean, economical, and unlimited energy sources, come to the fore. In the numerical study carried out, a unique finned evaporator design was made to increase the efficiency of the integrated direct-expansion solar-assisted heat pump systems (DX-SAHP). In the numerical analysis carried out in the ANSYS Fluent program, it was determined that the COP and electrical efficiency of the system were in good agreement with the results in the literature. As a result of the numerical analysis, COP was obtained as 3.88 and 3.60 for 0.025 kg/s and 0.050 kg/s flow rates, respectively. It was also determined that the electrical efficiency increased by 12% compared to natural convection in both flow rates.

Keywords

• DX-SAHP
• renewable energy
• heat pump
• evaporator design
• numerical analysis

References

1. Abdullah, A. L., Misha, S., Tamaldin, N., Rosli, M. A. M., & Sachit, F. A. (2019). A Review: Parameters affecting the PVT collector performance on the thermal, electrical, and overall efficiency of PVT system. Journal of Advanced Research in Fluid Mechanics and Thermal Sciences, 60(2), 191-232.
2. Chegaar, M., Ouennoughi, Z., & Guechi, F. (2004). Extracting dc parameters of solar cells under illumination. Vacuum, 75(4), 367-372.
3. Cuce, E., & Cuce, P. M. (2014). Improving thermodynamic performance parameters of silicon photovoltaic cells via air cooling. International Journal of Ambient Energy, 35(4), 193-199.
4. Cuce, E., Cuce, P. M., & Bali, T. (2013). An experimental analysis of illumination intensity and temperature dependency of photovoltaic cell parameters. Applied Energy, 111, 374-382.
5. Du, B., Hu, E., & Kolhe, M. (2012). Performance analysis of water cooled concentrated photovoltaic (CPV) system. Renewable and sustainable energy reviews, 16(9), 6732-6736.
6. Irena, R. C. S. (2018). International Renewable Energy Agency (IRENA). Abu Dhabi, UAE.
7. Ozakin, A. N., Yakut, K., & Khalaji, M. N. (2020). Performance analysis of photovoltaic-heat pump (PV/T) combined systems: A comparative numerical study. Journal of Solar Energy Engineering, 142(2).
8. Ömeroğlu, G. (2018). CFD analysis and electrical efficiency improvement of a hybrid PV/T panel cooled by forced air circulation. International Journal of Photoenergy, 2018.

9. Wang, Z., Guo, P., Zhang, H., Yang, W., & Mei, S. (2017). A comprehensive review on the development of SAHP for domestic hot water. Renewable and sustainable energy reviews, 72, 871-881.