Thermodynamic Analysis of the Solar Pond Layers for Sustainability Approach

Abstract

In this paper, a comprehensive thermodynamic modeling for determining the sustainability approach is given of the solar pond layers for thermal energy storage. The solar pond layers consist of three zones as an upper convective zone (UCZ), a non-convective zone (NCZ) and a lower convective zone (LCZ) or heat storage zone (HSZ). The energy, exergy, energy efficiency and exergy efficiency of the three layers of the solar pond are examined under the variation of the global solar radiation and ambient temperature. Also, the parametric studies show that the global solar radiation and ambient temperature significantly affect the thermodynamic parameters. The exergy results given that the LCZ has the maximum exergy of the solar pond layers, due to the heat energy store in this layer and high temperature difference between the LCZ and ambient temperature. The maximum exergy efficiency for the UCZ, NCZ and LCZ layers are obtained to be 38.1 %, 39.84 % and 40.08 %, respectively.

Keywords

• Solar pond, Energy and exergy analysis, Efficiency.

Sürdürülebilirlik Yaklaşımı için Güneş Havuzu Tabakalarının Termodinamik Analizi

Öz

Bu çalışmada, termal enerji depolama için güneş havuzu tabakalarının kapsamlı termodinamik modellemesi sürdürülebilirlik yaklaşımını belirlemek için verilmiştir. Güneş havuzu tabakaları üst konvektif bölge (ÜKB), konvektif olmayan bölge (KOB) ve alt konvektif bölge (AKB) ve ya ısı depolama bölgesi (IDB) olmak üzere üç bölgeden oluşmaktadır. Güneş havuzunun üç tabakasının enerjisi, ekserjisi, enerji ve ekserji verimlilikleri global güneş radyasyonu ve çevre sıcaklığının değişmesi durumları altında incelenmiştir. Aynı zamanda, parametrik çalışma sonuçlarına göre global güneş radyasyonu ve çevre sıcaklığı termodinamik parametreleri önemli ölçüde etkilemektedir. Ekserji analizi sonuçlarına göre AKB tabakasında ısı enerjisi toplanması ve bu tabaka ile çevre ortam arasındaki ısı farkının yüksek olması nedeniyle güneş havuzu tabakalarının maksimum ekserjisine AKB'nin sahip olduğu görülmektedir. ÜKB, KOB ve AKB tabakları için maksimum ekserji verimlilikleri sırasıyla % 38,1, % 39,84 ve % 40,08 olarak elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Güneş havuzu, Enerji ve ekserji analizi, Verimlilik.

References

1. Öztürk, M., Bezir, N. Ç., Özek, N., "Güneş Havuzlarının Kullanım Ömrü Maliyet Analizi", Pamukkale Üniversitesi, Mühendislik Bilimleri Dergisi, 14-3, 247-252, 2008. y ( yÜKB yKOB yAKB