Araştırma Makalesi
BibTex RIS Kaynak Göster

Kapsüllenmiş Faz Değiştiren Malzemelerin Sıcak Su Tankları İçerisindeki Konumlarının Isıl Enerji Depolama Performansı Üzerindeki Etkisi

Yıl 2020, Cilt: 35 Sayı: 3, 24 - 33, 04.01.2020

Doğan Erdemir

Öz

Güneş
enerjili sıcak su sistemleri yenilenebilir enerji ve ısıl enerji depolama
uygulamalarının bilinen ve yaygın türlerinden biridir. Güneş enerjili sıcak su
sistemlerinde kullanılan sıcak su tanklarının ısıl enerji depolama kapasitesini
arttırmak için tank içerisine faz değiştiren malzeme yerleştirmek yaygın bir
yöntemdir. Bu çalışmada, kapsüllenmiş parafinlerin tank içerisindeki
konumlarının ısıl enerji depolama performansı üzerindeki etkisi deneysel olarak
araştırılmıştır. Parafin kapsüllerin tank tabanından 0, 200, 400, 600 ve 800 mm
mesafede yerleştirilmiştir. Yapılan çalışmanın sonucunda, parafin kapsüllerinin
tank içerisinde sıcak su bölgesinin başladığı konumdan itibaren
yerleştirilmesinin tanktan elde edilen sıcak su miktarını arttırdığı gözlenmiştir.
Kapsüller tank tabanından 400 mm mesafede yerleştirilmesi durumda tanktan 639
litre sıcak su elde edilmiştir. Parafin kapsüllerinin konumunun 0 mm olması
durumunda ise 619 litre sıcak su elde edilmiştir. 400 mm’ye kadar elde edilen
sıcak su miktarı artış gösterirken, 600 mm’den sonra tanktan elde edilen sıcak
su miktarı düşmüştür.

Anahtar Kelimeler

Düşey mantolu sıcak su tankı Güneş enerjili sıcak su sistemi Isıl enerji depolama Hibrit ısıl enerji depolama

Destekleyen Kurum

TÜBİTAK

Proje Numarası

217M994

Teşekkür

Bu çalışma TÜBİTAK 1002 Hızlı Destek Programı kapsamında 217M993 nolu proje kapsamında desteklenmiştir. Yazar sağlamış olduğu destekten dolayı TÜBİTAK’a teşekkürlerini sunar.

Kaynakça

  • Acar, C. 2018. A comprehensive evaluation of energy storage options for better sustainability. International Journal of Energy Research, 42(12), 3732-3746. doi:10.1002/er.4102
  • Agresti, F., Fedele, L., Rossi, S., Cabaleiro, D., Bobbo, S., Ischia, G., & Barison, S. 2019. Nano-encapsulated PCM emulsions prepared by a solvent-assisted method for solar applications. Solar Energy Materials and Solar Cells, 194, 268-275. doi:10.1016/j.solmat.2019.02.021
  • Akgün, M., Aydın, O., Kaygusuz, K. 2007. Experimental study on melting/solidification characteristics of a paraffin as PCM. Energy Conversion and Management, 48(2), 669-678. doi:10.1016/j.enconman.2006.05.014
  • Alva, G., Liu, L., Huang, X., Fang, G. 2017. Thermal energy storage materials and systems for solar energy applications. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 68, 693-706. doi:10.1016/j.rser.2016.10.021
  • Arslan, M., Igci, A. A. 2015. Thermal performance of a vertical solar hot water storage tank with a mantle heat exchanger depending on the discharging operation parameters. Solar Energy, 116, 184-204. doi:10.1016/j.solener.2015.03.045
  • Dehghan, A. A., Barzegar, A. 2011. Thermal performance behavior of a domestic hot water solar storage tank during consumption operation. Energy Conversion and Management, 52(1), 468-476. doi:10.1016/j.enconman.2010.06.075
  • Dincer, I., Rosen, M. A. 2011. Thermal Energy Storage Systems and Applications: Wiley and Sons, Ltd., Publication.
  • Elias, C. N., Stathopoulos, V. N. 2019. A comprehensive review of recent advances in materials aspects of phase change materials in thermal energy storage. Energy Procedia, 161, 385-394. doi:10.1016/j.egypro.2019.02.101
  • Erdemir, D., Altuntop, N. 2016. Effect of thermal stratification on energy and exergy in vertical mantled heat exchanger. International Journal of Exergy, 20(1), 105-121. doi:10.1504/ijex.2016.076681
  • Essa, M. A., Mostafa, N. H., Ibrahim, M. M. 2018. An experimental investigation of the phase change process effects on the system performance for the evacuated tube solar collectors integrated with PCMs. Energy Conversion and Management, 177, 1-10. doi:10.1016/j.enconman.2018.09.045
  • Fazilati, M. A., Alemrajabi, A. A. 2013. Phase change material for enhancing solar water heater, an experimental approach. Energy Conversion and Management, 71, 138-145. doi:10.1016/j.enconman.2013.03.034
  • Feliński, P., Sekret, R. 2016. Experimental study of evacuated tube collector/storage system containing paraffin as a PCM. Energy, 114, 1063-1072. doi:10.1016/j.energy.2016.08.057
  • Frazzica, A., Manzan, M., Sapienza, A., Freni, A., Toniato, G., Restuccia, G. 2016. Experimental testing of a hybrid sensible-latent heat storage system for domestic hot water applications. Applied Energy, 183, 1157-1167. doi:10.1016/j.apenergy.2016.09.076
  • He, Z., Wang, X., Du, X., Amjad, M., Yang, L., Xu, C. 2019. Experiments on comparative performance of water thermocline storage tank with and without encapsulated paraffin wax packed bed. Applied Thermal Engineering, 147, 188-197. doi:10.1016/j.applthermaleng.2018.10.051
  • Huang, H., Wang, Z., Zhang, H., Dou, B., Huang, X., Liang, H., Goula, M. A. 2019. An experimental investigation on thermal stratification characteristics with PCMs in solar water tank. Solar Energy, 177, 8-21. doi:10.1016/j.solener.2018.11.004
  • Kahwaji, S., Johnson, M. B., Kheirabadi, A. C., Groulx, D., White, M. A. 2018. A comprehensive study of properties of paraffin phase change materials for solar thermal energy storage and thermal management applications. Energy, 162, 1169-1182. doi:10.1016/j.energy.2018.08.068
  • Kılıçkap, S., El, E., Yıldız, C. 2018. Investigation of the effect on the efficiency of phase change material placed in solar collector tank. Thermal Science and Engineering Progress, 5, 25-31. doi:10.1016/j.tsep.2017.10.016
  • Mazman, M., Cabeza, L. F., Mehling, H., Nogues, M., Evliya, H., Paksoy, H. Ö. 2009. Utilization of phase change materials in solar domestic hot water systems. Renewable Energy, 34(6), 1639-1643. doi:10.1016/j.renene.2008.10.016
  • Meng, Z. N., Zhang, P. 2017. Experimental and numerical investigation of a tube-in-tank latent thermal energy storage unit using composite PCM. Applied Energy, 190, 524-539. doi:https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2016.12.163
  • Nkwetta, D. N., Vouillamoz, P.-E., Haghighat, F., El-Mankibi, M., Moreau, A., Daoud, A. 2014. Impact of phase change materials types and positioning on hot water tank thermal performance: Using measured water demand profile. Applied Thermal Engineering, 67(1), 460-468. doi:https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2014.03.051
  • Parhizi, M., Jain, A. 2019. The impact of thermal properties on performance of phase change based energy storage systems. Applied Thermal Engineering, 114154. doi:https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2019.114154
  • Prakash, J., Roan, D., Tauqir, W., Nazir, H., Ali, M., Kannan, A. 2019. Off-grid solar thermal water heating system using phase-change materials: design, integration and real environment investigation. Applied Energy, 240, 73-83. doi:https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.02.058
  • Sharif, M. K. A., Al-Abidi, A. A., Mat, S., Sopian, K., Ruslan, M. H., Sulaiman, M. Y., Rosli, M. A. M. 2015. Review of the application of phase change material for heating and domestic hot water systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 42, 557-568. doi:https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.09.034
  • Thantong, P., Chantawong, P. 2017. Experimental Study of Solar - Phase Change Material Wall for Domestic Hot Water Production under the Tropical Climate. Energy Procedia, 138, 38-43. doi:https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.10.042
  • Thantong, P., Khedari, J., Chantawong, P. 2018. Study of Solar– PCM Walls for domestic hot water production under the tropical climate of Thailand. Materials Today: Proceedings, 5(7, Part 1), 14880-14885. doi:https://doi.org/10.1016/j.matpr.2018.04.023
  • Wang, Z., Zhang, H., Huang, H., Dou, B., Huang, X., Goula, M. A. 2019. The experimental investigation of the thermal stratification in a solar hot water tank. Renewable Energy, 134, 862-874. doi:https://doi.org/10.1016/j.renene.2018.11.088
  • Yang, H., Song, J., He, B., Ding, G. 2019. Numerical study on charging characteristics of heat pipe-assisted cylindrical capsule for enhancing latent thermal energy storage. Solar Energy, 190, 147-155. doi:https://doi.org/10.1016/j.solener.2019.08.007
  • Zachár, A. 2015. Investigation of a new helical flow distributor design to extract thermal energy from hot water storage tanks. International Journal of Heat and Mass Transfer, 80, 844-857. doi:https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2014.09.055
  • Zhou, Z., Liu, J., Wang, C., Huang, X., Gao, F., Zhang, S., Yu, B. 2018. Research on the application of phase-change heat storage in centralized solar hot water system. Journal of Cleaner Production, 198, 1262-1275. doi:https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.06.281
  • BAYKIM Chemicals. 2019. Erişim tarihi: 18.08.2019., Available from: http://www.baykim.com.tr/tr-TR/12-22/3/10/66/.

Yıl 2020, Cilt: 35 Sayı: 3, 24 - 33, 04.01.2020

Doğan Erdemir

Öz

Proje Numarası

217M994

Kaynakça

  • Acar, C. 2018. A comprehensive evaluation of energy storage options for better sustainability. International Journal of Energy Research, 42(12), 3732-3746. doi:10.1002/er.4102
  • Agresti, F., Fedele, L., Rossi, S., Cabaleiro, D., Bobbo, S., Ischia, G., & Barison, S. 2019. Nano-encapsulated PCM emulsions prepared by a solvent-assisted method for solar applications. Solar Energy Materials and Solar Cells, 194, 268-275. doi:10.1016/j.solmat.2019.02.021
  • Akgün, M., Aydın, O., Kaygusuz, K. 2007. Experimental study on melting/solidification characteristics of a paraffin as PCM. Energy Conversion and Management, 48(2), 669-678. doi:10.1016/j.enconman.2006.05.014
  • Alva, G., Liu, L., Huang, X., Fang, G. 2017. Thermal energy storage materials and systems for solar energy applications. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 68, 693-706. doi:10.1016/j.rser.2016.10.021
  • Arslan, M., Igci, A. A. 2015. Thermal performance of a vertical solar hot water storage tank with a mantle heat exchanger depending on the discharging operation parameters. Solar Energy, 116, 184-204. doi:10.1016/j.solener.2015.03.045
  • Dehghan, A. A., Barzegar, A. 2011. Thermal performance behavior of a domestic hot water solar storage tank during consumption operation. Energy Conversion and Management, 52(1), 468-476. doi:10.1016/j.enconman.2010.06.075
  • Dincer, I., Rosen, M. A. 2011. Thermal Energy Storage Systems and Applications: Wiley and Sons, Ltd., Publication.
  • Elias, C. N., Stathopoulos, V. N. 2019. A comprehensive review of recent advances in materials aspects of phase change materials in thermal energy storage. Energy Procedia, 161, 385-394. doi:10.1016/j.egypro.2019.02.101
  • Erdemir, D., Altuntop, N. 2016. Effect of thermal stratification on energy and exergy in vertical mantled heat exchanger. International Journal of Exergy, 20(1), 105-121. doi:10.1504/ijex.2016.076681
  • Essa, M. A., Mostafa, N. H., Ibrahim, M. M. 2018. An experimental investigation of the phase change process effects on the system performance for the evacuated tube solar collectors integrated with PCMs. Energy Conversion and Management, 177, 1-10. doi:10.1016/j.enconman.2018.09.045
  • Fazilati, M. A., Alemrajabi, A. A. 2013. Phase change material for enhancing solar water heater, an experimental approach. Energy Conversion and Management, 71, 138-145. doi:10.1016/j.enconman.2013.03.034
  • Feliński, P., Sekret, R. 2016. Experimental study of evacuated tube collector/storage system containing paraffin as a PCM. Energy, 114, 1063-1072. doi:10.1016/j.energy.2016.08.057
  • Frazzica, A., Manzan, M., Sapienza, A., Freni, A., Toniato, G., Restuccia, G. 2016. Experimental testing of a hybrid sensible-latent heat storage system for domestic hot water applications. Applied Energy, 183, 1157-1167. doi:10.1016/j.apenergy.2016.09.076
  • He, Z., Wang, X., Du, X., Amjad, M., Yang, L., Xu, C. 2019. Experiments on comparative performance of water thermocline storage tank with and without encapsulated paraffin wax packed bed. Applied Thermal Engineering, 147, 188-197. doi:10.1016/j.applthermaleng.2018.10.051
  • Huang, H., Wang, Z., Zhang, H., Dou, B., Huang, X., Liang, H., Goula, M. A. 2019. An experimental investigation on thermal stratification characteristics with PCMs in solar water tank. Solar Energy, 177, 8-21. doi:10.1016/j.solener.2018.11.004
  • Kahwaji, S., Johnson, M. B., Kheirabadi, A. C., Groulx, D., White, M. A. 2018. A comprehensive study of properties of paraffin phase change materials for solar thermal energy storage and thermal management applications. Energy, 162, 1169-1182. doi:10.1016/j.energy.2018.08.068
  • Kılıçkap, S., El, E., Yıldız, C. 2018. Investigation of the effect on the efficiency of phase change material placed in solar collector tank. Thermal Science and Engineering Progress, 5, 25-31. doi:10.1016/j.tsep.2017.10.016
  • Mazman, M., Cabeza, L. F., Mehling, H., Nogues, M., Evliya, H., Paksoy, H. Ö. 2009. Utilization of phase change materials in solar domestic hot water systems. Renewable Energy, 34(6), 1639-1643. doi:10.1016/j.renene.2008.10.016
  • Meng, Z. N., Zhang, P. 2017. Experimental and numerical investigation of a tube-in-tank latent thermal energy storage unit using composite PCM. Applied Energy, 190, 524-539. doi:https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2016.12.163
  • Nkwetta, D. N., Vouillamoz, P.-E., Haghighat, F., El-Mankibi, M., Moreau, A., Daoud, A. 2014. Impact of phase change materials types and positioning on hot water tank thermal performance: Using measured water demand profile. Applied Thermal Engineering, 67(1), 460-468. doi:https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2014.03.051
  • Parhizi, M., Jain, A. 2019. The impact of thermal properties on performance of phase change based energy storage systems. Applied Thermal Engineering, 114154. doi:https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2019.114154
  • Prakash, J., Roan, D., Tauqir, W., Nazir, H., Ali, M., Kannan, A. 2019. Off-grid solar thermal water heating system using phase-change materials: design, integration and real environment investigation. Applied Energy, 240, 73-83. doi:https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.02.058
  • Sharif, M. K. A., Al-Abidi, A. A., Mat, S., Sopian, K., Ruslan, M. H., Sulaiman, M. Y., Rosli, M. A. M. 2015. Review of the application of phase change material for heating and domestic hot water systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 42, 557-568. doi:https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.09.034
  • Thantong, P., Chantawong, P. 2017. Experimental Study of Solar - Phase Change Material Wall for Domestic Hot Water Production under the Tropical Climate. Energy Procedia, 138, 38-43. doi:https://doi.org/10.1016/j.egypro.2017.10.042
  • Thantong, P., Khedari, J., Chantawong, P. 2018. Study of Solar– PCM Walls for domestic hot water production under the tropical climate of Thailand. Materials Today: Proceedings, 5(7, Part 1), 14880-14885. doi:https://doi.org/10.1016/j.matpr.2018.04.023
  • Wang, Z., Zhang, H., Huang, H., Dou, B., Huang, X., Goula, M. A. 2019. The experimental investigation of the thermal stratification in a solar hot water tank. Renewable Energy, 134, 862-874. doi:https://doi.org/10.1016/j.renene.2018.11.088
  • Yang, H., Song, J., He, B., Ding, G. 2019. Numerical study on charging characteristics of heat pipe-assisted cylindrical capsule for enhancing latent thermal energy storage. Solar Energy, 190, 147-155. doi:https://doi.org/10.1016/j.solener.2019.08.007
  • Zachár, A. 2015. Investigation of a new helical flow distributor design to extract thermal energy from hot water storage tanks. International Journal of Heat and Mass Transfer, 80, 844-857. doi:https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2014.09.055
  • Zhou, Z., Liu, J., Wang, C., Huang, X., Gao, F., Zhang, S., Yu, B. 2018. Research on the application of phase-change heat storage in centralized solar hot water system. Journal of Cleaner Production, 198, 1262-1275. doi:https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.06.281
  • BAYKIM Chemicals. 2019. Erişim tarihi: 18.08.2019., Available from: http://www.baykim.com.tr/tr-TR/12-22/3/10/66/.
Toplam 30 adet kaynakça vardır.

Ayrıntılar

Birincil Dil Türkçe
Bölüm Makaleler
Yazarlar

Doğan Erdemir 0000-0002-7995-4629

Proje Numarası 217M994
Yayımlanma Tarihi 4 Ocak 2020
Yayımlandığı Sayı Yıl 2020 Cilt: 35 Sayı: 3

Kaynak Göster

APA Erdemir, D. (2020). Kapsüllenmiş Faz Değiştiren Malzemelerin Sıcak Su Tankları İçerisindeki Konumlarının Isıl Enerji Depolama Performansı Üzerindeki Etkisi. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi, 35(3), 24-33.
AMA Erdemir D. Kapsüllenmiş Faz Değiştiren Malzemelerin Sıcak Su Tankları İçerisindeki Konumlarının Isıl Enerji Depolama Performansı Üzerindeki Etkisi. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi. Ocak 2020;35(3):24-33.
Chicago Erdemir, Doğan. “Kapsüllenmiş Faz Değiştiren Malzemelerin Sıcak Su Tankları İçerisindeki Konumlarının Isıl Enerji Depolama Performansı Üzerindeki Etkisi”. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi 35, sy. 3 (Ocak 2020): 24-33.
EndNote Erdemir D (01 Ocak 2020) Kapsüllenmiş Faz Değiştiren Malzemelerin Sıcak Su Tankları İçerisindeki Konumlarının Isıl Enerji Depolama Performansı Üzerindeki Etkisi. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi 35 3 24–33.
IEEE D. Erdemir, “Kapsüllenmiş Faz Değiştiren Malzemelerin Sıcak Su Tankları İçerisindeki Konumlarının Isıl Enerji Depolama Performansı Üzerindeki Etkisi”, Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi, c. 35, sy. 3, ss. 24–33, 2020.
ISNAD Erdemir, Doğan. “Kapsüllenmiş Faz Değiştiren Malzemelerin Sıcak Su Tankları İçerisindeki Konumlarının Isıl Enerji Depolama Performansı Üzerindeki Etkisi”. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi 35/3 (Ocak 2020), 24-33.
JAMA Erdemir D. Kapsüllenmiş Faz Değiştiren Malzemelerin Sıcak Su Tankları İçerisindeki Konumlarının Isıl Enerji Depolama Performansı Üzerindeki Etkisi. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi. 2020;35:24–33.
MLA Erdemir, Doğan. “Kapsüllenmiş Faz Değiştiren Malzemelerin Sıcak Su Tankları İçerisindeki Konumlarının Isıl Enerji Depolama Performansı Üzerindeki Etkisi”. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi, c. 35, sy. 3, 2020, ss. 24-33.
Vancouver Erdemir D. Kapsüllenmiş Faz Değiştiren Malzemelerin Sıcak Su Tankları İçerisindeki Konumlarının Isıl Enerji Depolama Performansı Üzerindeki Etkisi. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi. 2020;35(3):24-33.
 Kapak Resmi İndir

✯ Etik kurul izni gerektiren, tüm bilim dallarında yapılan araştırmalar için etik kurul onayı alınmış olmalı, bu onay makalede belirtilmeli ve belgelendirilmelidir.
✯ Etik kurul izni gerektiren araştırmalarda, izinle ilgili bilgilere (kurul adı, tarih ve sayı no) yöntem bölümünde, ayrıca makalenin ilk/son sayfalarından birinde; olgu sunumlarında, bilgilendirilmiş gönüllü olur/onam formunun imzalatıldığına dair bilgiye makalede yer verilmelidir.
✯ Dergi web sayfasında, makalelerde Araştırma ve Yayın Etiğine uyulduğuna dair ifadeye yer verilmelidir.
✯ Dergi web sayfasında, hakem, yazar ve editör için ayrı başlıklar altında etik kurallarla ilgili bilgi verilmelidir.
✯ Dergide ve/veya web sayfasında, ulusal ve uluslararası standartlara atıf yaparak, dergide ve/veya web sayfasında etik ilkeler ayrı başlık altında belirtilmelidir. Örneğin; dergilere gönderilen bilimsel yazılarda, ICMJE (International Committee of Medical Journal Editors) tavsiyeleri ile COPE (Committee on Publication Ethics)’un Editör ve Yazarlar için Uluslararası Standartları dikkate alınmalıdır.
✯ Kullanılan fikir ve sanat eserleri için telif hakları düzenlemelerine riayet edilmesi gerekmektedir.