Düşük boyutlu ve düşük maliyetli iklimlendirme sistemleri için bir buz bulamacı ısıl enerji depolama sisteminin termodinamik analizi

Öz

Bu çalışmada kapalı alanların iklimlendirilmesi için buz bulamaçı (ice slurry) üretimi yapan bir buz depolama (ITES-Ice Thermal Energy Storage) sisteminin performans değerlendirmesi yapılmıştır. Temel alınan model için detaylı bir enerji ve ekserji analizi yapılmış, değişen çevre ve sistem koşulları için parametrik çalışmalar rapor edilmiştir. Ekserji konsepti aynı zamanda sürdürülebilirlik ile bağıntılanarak grafiksel olarak sunulmuştur. Bir kompresör-kondenser ünitesi buz bulamaç üreteçine entegre edilmiş ve üretilen buz-glikol bulamaçı günün belirli saatlerinde depolanmıştır. Depolanan enerji daha sonra kapalı alana bir düz-plaka ısı değiştiricisi yardımıyla deşarje edilmektedir. Termodinamik analiz sonuçları, ITES yardımıyla düşük kapasiteli buhar sıkıştırmalı soğutma sistemleri ile yüksek kapasiteli soğutma yapılabileceğini göstermektedir ve bu entegrasyon düşük boyutlu ve düşük maliyetli iklimlendirme sistem kurulumuna öncülük etmektedir.

Anahtar Kelimeler

• Isıl enerji depolama,İklimlendirme,Enerji,Ekserji

Thermodynamic analysis of an ice slurry thermal energy storage system for decreased size and cost of HVAC systems

Abstract

Performance assessment of a cold thermal energy storage (ITES – Ice Thermal Energy Storage) system with ice slurry generation for closed space air conditioning purposes is conducted. A detailed energy and exergy analysis are performed for the baseline system and some parametric studies are also presented for varying environmental conditions. Exergy definition is linked to sustainability and reported with graphical representations. A compressor & condenser unit linked to an ice slurry generator and generated ice is stored at storage tank for specific hours of a day. Stored energy is then discharged to the building through a flat-plate heat exchanger. Thermodynamic analysis results suggest that high capacity cooling can be conducted with low capacity vapor compression refrigeration systems (VCR) by integrating ITES systems, leading to a significantly lower size and lower cost HVAC systems.

Keywords

• Thermal energy storage,HVAC,Energy,Exergy

Kaynakça

1. Dincer I, Rosen M. Thermal Energy Storage: Systems and Applications. 1st ed. West Sussex, England, John Wiley & Sons, 2002.
2. Rismanchi B, Saidur R, BoroumandJazi G, Ahmed S. “Energy, exergy and environmental analysis of cold thermal energy storage (CTES) systems”. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 16(8), 5741-5746, 2012.
3. Saito A. “Recent advances in research on cold thermal energy storage”. International Journal of Refrigeration, 25(2), 177-189, 2002.
4. MacPhee D, Dincer I. “Performance assessment of some ice TES systems”. International Journal of Thermal Sciences, 48(12), 2288-2299, 2009.
5. Tackett RK. “Case study: office building uses ice storage, heat recovery, and cold air distribution”. ASHRAE Transactions, 95, 1113-1121, 1989.
6. Crane JM, Dunlop C. “Ice storage system for a department store”. ASHRAE Journal, 36(1), 1994.
7. Habeebullah BA. “Economic feasibility of thermal energy storage systems”. Energy and Buildings, 39(3), 355-363, 2007.
8. Morgan S, Krarti M. “Field testing of optimal controls of passive and active thermal storage”. ASHRAE Transactions, 116(1), 2010.

9. Kirby P, Nelson PE. “Ice slurry generator”. 89th Annual Idea Conference, San Antonio, USA, 1998.
10. Dincer I, Rosen MA. Exergy: Energy, Environment And Sustainable Development. 2nd ed, London, Elsevier, 2012.