Ejektör destekli iki kaynaklı ısı pompasında güneş enerjisinden faydalanmayı artırmak için ısıl enerji depolama kullanımının incelenmesi
[ X ]
Tarih
2025
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Tarsus Üniversitesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Ülkelerin artan enerji talebinin üstesinden gelmek için enerji verimliliği ve yenilenebilir enerji, enerji stratejisinin en önemli bileşenleridir. Farklı sektörler arasında binaların enerji talebi önemli ölçüde artmıştır. Konutlardaki enerji talebinin yarısından fazlası alan ve su ısıtması ile ilişkilidir, bu nedenle alan ve su ısıtmasında verimliliğin artırılması ve yenilenebilir enerjinin kullanılması önemli bir katkı sağlayabilir. Isı pompası teknolojisi, elektrikli ısıtıcılara kıyasla düşük elektrik tüketimi nedeniyle konutların ısıtılması için cazip bir seçenektir. Bu çalışmada, ejektör destekli, güneş ve hava kaynaklı bir ısı pompası sisteminin performansı, bir ısı deposu kullanılarak analiz edilmiştir. Sistem, kış koşullarında çalışacak şekilde tasarlanmış ve düşük çevresel etki ile yüksek enerji verimliliği hedeflenmiştir. Farklı ısı değiştiricisi ve tank sıcaklıklarının COP ve COP artışı üzerindeki etkileri incelenmiş, optimum çalışma koşulları belirlenmiştir. Ayrıca, R1234yf ve R717 soğutucu akışkanlarının performansları karşılaştırılmıştır. Sonuçlar, her tank sıcaklığı için belirli bir optimum ısı değiştirici sıcaklığının bulunduğunu göstermiştir. R717, düşük sıcaklıklarda daha yüksek COP değerleri sunarak enerji verimliliği açısından avantaj sağlamıştır. İstanbul ili için yapılan günlük analizde, kış şartlarına rağmen PV/T kolektörlerinin %40'a ulaşan termal verim ile ısı deposunu etkili şekilde şarj ettiği görülmüştür. Kullanılan 30 m2 alana sahip PV/T kolektörlerin elektrik çıktısı olarak anlık 1 kW değerine ulaşan elektrik üretimi de sağladığı görülmüş olup, bu da şebekeden çekilen enerji miktarını azaltarak sistemin çevresel sürdürülebilirliğe katkıda bulunduğunu ortaya koymuştur. Ekserji analizlerinde en yüksek kayıplar PV/T ünitesinde meydana geldiği görülmüştür. Çalışmanın bulguları, ejektör destekli ısı pompası sistemlerinin enerji verimliliğini artırma ve çevresel etkileri azaltma potansiyeline sahip olduğunu göstermektedir. Gelecekte, ısı deposunda faz değiştiren malzemelerin entegrasyonu, farklı iklim koşullarında performans testleri ve yeni nesil soğutucu akışkanların kullanımı gibi iyileştirmelerle bu sistemlerin daha geniş uygulama alanlarında değerlendirilmesi önerilmektedir.
To address the growing energy demand of countries, energy efficiency and renewable energy are the most critical components of energy strategies. Among various sectors, the energy demand in buildings has significantly increased. More than half of the energy demand in residential buildings is associated with space and water heating aand therefore, improving the efficiency of space and water heating and integrating renewable energy sources can make a significant contribution. Heat pump technology is an attractive option for heating residential buildings due to its low electricity consumption compared to electric heaters. In this study, the performance of an ejector enhanced, solar- and air-sourced heat pump system was analyzed using a thermal storage unit. The system was designed to operate under winter conditions, targeting low environmental impact and high energy efficiency. The effects of different heat exchanger and tank temperatures on COP and COP improvement were investigated, and optimal operating conditions were determined. Additionally, the performance of R1234yf and R717 refrigerants was compared. The results showed that there is a specific optimal heat exchanger temperature for each tank temperature. R717 provided higher COP values at low temperatures, offering advantages in terms of energy efficiency. A daily analysis conducted for the Istanbul region demonstrated that, despite winter conditions, PV/T collectors effectively charged the thermal storage unit with a thermal efficiency reaching up to 40%. The 30 m² PV/T collectors also provided instantaneous electricity production, reaching up to 1 kW, which reduced the amount of energy drawn from the grid and contributed to the system's environmental sustainability. Exergy analyses revealed that the highest losses occurred in the PV/T unit. The findings of the study indicate that ejector-supported heat pump systems have significant potential to enhance energy efficiency and reduce environmental impacts. Future improvements, such as the integration of phase-change materials in the thermal storage unit, performance testing under different climatic conditions, and the use of next-generation refrigerants, are recommended to broaden the application scope of these systems.
To address the growing energy demand of countries, energy efficiency and renewable energy are the most critical components of energy strategies. Among various sectors, the energy demand in buildings has significantly increased. More than half of the energy demand in residential buildings is associated with space and water heating aand therefore, improving the efficiency of space and water heating and integrating renewable energy sources can make a significant contribution. Heat pump technology is an attractive option for heating residential buildings due to its low electricity consumption compared to electric heaters. In this study, the performance of an ejector enhanced, solar- and air-sourced heat pump system was analyzed using a thermal storage unit. The system was designed to operate under winter conditions, targeting low environmental impact and high energy efficiency. The effects of different heat exchanger and tank temperatures on COP and COP improvement were investigated, and optimal operating conditions were determined. Additionally, the performance of R1234yf and R717 refrigerants was compared. The results showed that there is a specific optimal heat exchanger temperature for each tank temperature. R717 provided higher COP values at low temperatures, offering advantages in terms of energy efficiency. A daily analysis conducted for the Istanbul region demonstrated that, despite winter conditions, PV/T collectors effectively charged the thermal storage unit with a thermal efficiency reaching up to 40%. The 30 m² PV/T collectors also provided instantaneous electricity production, reaching up to 1 kW, which reduced the amount of energy drawn from the grid and contributed to the system's environmental sustainability. Exergy analyses revealed that the highest losses occurred in the PV/T unit. The findings of the study indicate that ejector-supported heat pump systems have significant potential to enhance energy efficiency and reduce environmental impacts. Future improvements, such as the integration of phase-change materials in the thermal storage unit, performance testing under different climatic conditions, and the use of next-generation refrigerants, are recommended to broaden the application scope of these systems.
Açıklama
Anahtar Kelimeler
Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
