Düşey Mantolu Sıcak Su Tanklarının Isıl Performanslarının Enerji Yükleme ve Boşaltma Periyotlarında Deneysel Olarak İncelenmesi

Yıl 2020, Cilt: 12 Sayı: 1, 73 - 82, 31.01.2020

Doğan Erdemir

https://doi.org/10.29137/umagd.573683

Öz

Sıcak su tankları ısıl enerji depolamanın yaygın
kullanılan metotlarından biridir. Bu çalışmada; güneş enerjili sıcak su ve
diğer muhtelif sıcak su elde etme sistemlerinde yaygın bir şekilde kullanılan
düşey mantolu sıcak su tanklarının ısıl performansları deneysel olarak
incelenmiştir. Çalışmada 450 litrelik bir düşey mantolu sıcak su tankı için
enerji yükleme ve boşaltma periyotlarındaki sıcaklık tabakalaşması farklı
çalışma koşullarında araştırılmıştır. Manto giriş sıcaklığı 50, 60 ve 70 °C,
manto debisi 2.5, 5 ve 7.5 l/dk ve şebeke debisi 5, 10 ve 15 l/dk olarak
alınmıştır. Deneyler sırasında şebeke giriş sıcaklığı ve ortam sıcaklığı sabit
kalmıştır. Deneyler gerçekleştirilirken ilk olarak 3 saatlik süre boyunca
enerji yükleme periyodu gerçekleştirilmiştir. Ardından ise kullanım suyu çıkış
sıcaklığı 30 °C’ye düşene kadar enerji boşaltma periyodu gerçekleştirilmiştir.
Çalışmanın sonucunda; farklı işletme şartlarında tank içerisindeki sıcaklıkların
zamanla değişim davranışı yaklaşık olarak aynı olduğu görülmüştür. Ayrıca,
tanktan edilen sıcak miktarı üzerinde, şebeke giriş debisinin önemli bir etkiye
sahip olduğu ve artan her 5 l/dk debinin elde edilen sıcak su miktarını
yaklaşık 20 litre düşürdüğü bulunmuştur.

Anahtar Kelimeler

Düşey mantolu sıcak su tankı, Sıcak su tankı, Güneş enerjili sıcak su sistemi, Isıl enerji depolama

Proje Numarası

217M994

Kaynakça

• Acar, C. (2018). "A comprehensive evaluation of energy storage options for better sustainability." International Journal of Energy Research 0(0).
• Arslan, M. and A. A. Igci (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.
• Assari, M. R., H. Basirat Tabrizi and M. Savadkohy (2018). "Numerical and experimental study of inlet-outlet locations effect in horizontal storage tank of solar water heater." Sustainable Energy Technologies and Assessments 25: 181-190.
• Bouhal, T., S. Fertahi, Y. Agrouaz, T. El Rhafiki, T. Kousksou and A. Jamil (2017). "Numerical modeling and optimization of thermal stratification in solar hot water storage tanks for domestic applications: CFD study." Solar Energy 157: 441-455.
• Chandra, Y. P. and T. Matuska (2019). "Stratification analysis of domestic hot water storage tanks: A comprehensive review." Energy and Buildings.
• Dehghan, A. A. and A. Barzegar (2011). "Thermal performance behavior of a domestic hot water solar storage tank during consumption operation." Energy Conversion and Management 52(1): 468-476.
• Deng, J., S. Furbo, W. Kong and J. Fan (2018). "Thermal performance assessment and improvement of a solar domestic hot water tank with PCM in the mantle." Energy and Buildings 172: 10-21.
• Dincer, I. and M. A. Rosen (2011). Thermal Energy Storage Systems and Applications, Wiley and Sons, Ltd., Publication.
• Dragsted, J., S. Furbo, M. Dannemand and F. Bava (2017). "Thermal stratification built up in hot water tank with different inlet stratifiers." Solar Energy 147: 414-425.
• Erdemir, D. and N. Altuntop (2016). "Effect of thermal stratification on energy and exergy in vertical mantled heat exchanger." International Journal of Exergy 20(1): 105-121.
• Erdemir, D. and N. Altuntop (2016). "Improved thermal stratification with obstacles placed inside the vertical mantled hot water tanks." Applied Thermal Engineering 100: 20-29.
• Fan, J. and S. Furbo (2012). "Thermal stratification in a hot water tank established by heat loss from the tank." Solar Energy 86(11): 3460-3469.
• Fan, J., S. Furbo and H. Yue (2015). "Development of a Hot Water Tank Simulation Program with Improved Prediction of Thermal Stratification in the Tank." Energy Procedia 70: 193-202.
• Fertahi, S. e.-D. n., A. Jamil and A. Benbassou (2018). "Review on Solar Thermal Stratified Storage Tanks (STSST): Insight on stratification studies and efficiency indicators." Solar Energy 176: 126-145.
• Kenjo, L., C. Inard and D. Caccavelli (2007). "Experimental and numerical study of thermal stratification in a mantle tank of a solar domestic hot water system." Applied Thermal Engineering 27(11): 1986-1995.
• Kurşun, B. (2018). "Thermal stratification enhancement in cylindrical and rectangular hot water tanks with truncated cone and pyramid shaped insulation geometry." Solar Energy 169: 512-525.
• Kurşun, B. and K. Ökten (2016). "Sıcak Su Tanklarında Yalıtım Kalınlığının Isıl Katmanlaşmaya Etkisi." Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji 6(1): 105-115.
• Kurşun, B. and K. Ökten (2018). "Effect of rectangular hot water tank position and aspect ratio on thermal stratification enhancement." Renewable Energy 116: 639-646.
• 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.