abstract - mmo

8
Tesisat Mühendisliği - Sayı 144 - Kasım/Aralık 2014 61 Makale ÖZET Yeşil bina uygulamalarında en yüksek enerji yükü, binanın konfor şartlarını sağ- lamak amaçlı ısıtılması ve soğutulması için harcanmaktadır. Bu çalışmada; İstanbul’da Yıldız Teknik Üniversitesi Davutpaşa Yerleşkesi’nde bulunan Yıldız Yenilenebilir Enerji Evi’nin güneş kollektörleri ile ısıtılmasında ısıl enerji depo- lamanın kullanılabilirliği araştırılmıştır. Bu bağlamda güneş enerjisi ve toprak kaynaklı ısı pompalarının yeşil binalarda ısıtma amaçlı kullanımı sırasında, ısıl depolama sistemlerinin gerekliliği de incelenmiştir. Bu yolla ısı depolamada kul- lanılan farklı yöntemler araştırılmış ve karşılaştırmalar yapılmıştır. Faz değişti- ren maddenin gizli ısısından faydalanılarak oluşturulan gizli ısı depolarının verimliliği incelenerek güneş panelleri, toprak kaynaklı ısı pompası ve faz değiş- tiren madde olarak parafin kullanılan gizli ısı deposu ile çalışan bir ısıtma sis- teminin termodinamik analizleri yapılmıştır. Çalışmada değişken toprak sıcak- lıkları ve güneş ışınımı miktarına göre ısıl depoda enerji depolama miktarının değişimi analiz edilmiştir. Altı aylık ısıtma sezonunda toprak kaynaklı ısı pom- pasının kullanımının da kompresördeki enerji tüketiminin özellikle kış dönemin- de önemli bir artış göstereceği analiz edilmiş, bundan dolayı düşük enerji tüke- timiyle ısı pompasından faydalanabilirlik süresinin kısa olduğu tespit edilmiştir. Çalışmada topraktan fazla enerji çekmemek amacıyla kollektörlerden enerji eldesinin zamana bağlı değerlendirmesi yapılmıştır. Bu yolla ele alınan mahal- de saatlik enerji talebinin karşılanma oranları ele alınmıştır. Anahtar Kelimeler: Enerji Depolama, Yenilenebilir Enerji, Yeşil Bina. 1. GİRİŞ Teknolojinin gelişmesi, nüfusun artması ve sanayinin gelişmesine bağlı olarak çevre kirliliğinin artması, yeni ve sürdürülebilir özellik- te enerji kaynaklarına yönelimi arttırmıştır. Özellikle sanayi ve kamu kurumlarının şehir merkezinde bulunmasından dolayı şehir merkez- lerine nüfus göçü son yıllarda hızla artmakta bundan dolayı şehir merkezlerinde çevre kirliliği ve çarpık yapılaşma meydana gelmek- tedir. Çarpık yapılaşmanın temel sonuçları olarak ise inşa edilen binalarda enerji tüketimine dair herhangi bir planlama yapılamama- sından dolayı yüksek enerji tüketimi karşımıza çıkmaktadır. Ancak A b s t r a c t : In green building applications, highest energy demands are needed for heat- ing and cooling to provide comfort conditions. This study is done by using real datas obtained from a prototype structure, built as part of a project. Necessity of heat storage systems, dur- ing the usage of solar energy and ground sourced heat pump systems for heating are investigated. By this way different techniques used for heat stor- age are researched and compared. Efficiency of latent heat storages con- stituted by utilizing latent heat of phase change material is analysed. Thermodynamic analyses of the heat- ing system works with solar panels, ground sourced heat pump and a latent heat storage which uses paraffin as a phase change material are done.Lastly for various ground tem- perature and solar radiation, changes in amount of heat storage in heat stor- age system is analysed. For six month heating period, analyses show that especially in winter, energy consump- tion in compressor shows a sharp rise.For this reason utilizing period from heat pump with low energy con- sumption is too short. This study focus- es on energy generation from solar panels due to time is analysed. Thereby, supply ratios of hourly ener- gy demand of the inspected building are investigated. Zafer UTLU Devrim AYDIN Olcay KINCAY K e y W o r d s : Energy Storage, Renewable Energy, Green Building. Yeşil Bina Uygulamalarında Gizli Isı Depolama Sistemlerinin Kullanılabilirliğinin Araştırılması

Upload: others

Post on 01-Jan-2022

17 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Abstract - MMO

Tesisat Mühendisliği - Sayı 144 - Kasım/Aralık 2014 61

Makale

ÖZETYeşil bina uygulamalarında en yüksek enerji yükü, binanın konfor şartlarını sağ-lamak amaçlı ısıtılması ve soğutulması için harcanmaktadır. Bu çalışmada;İstanbul’da Yıldız Teknik Üniversitesi Davutpaşa Yerleşkesi’nde bulunan YıldızYenilenebilir Enerji Evi’nin güneş kollektörleri ile ısıtılmasında ısıl enerji depo-lamanın kullanılabilirliği araştırılmıştır. Bu bağlamda güneş enerjisi ve toprakkaynaklı ısı pompalarının yeşil binalarda ısıtma amaçlı kullanımı sırasında, ısıldepolama sistemlerinin gerekliliği de incelenmiştir. Bu yolla ısı depolamada kul-lanılan farklı yöntemler araştırılmış ve karşılaştırmalar yapılmıştır. Faz değişti-ren maddenin gizli ısısından faydalanılarak oluşturulan gizli ısı depolarınınverimliliği incelenerek güneş panelleri, toprak kaynaklı ısı pompası ve faz değiş-tiren madde olarak parafin kullanılan gizli ısı deposu ile çalışan bir ısıtma sis-teminin termodinamik analizleri yapılmıştır. Çalışmada değişken toprak sıcak-lıkları ve güneş ışınımı miktarına göre ısıl depoda enerji depolama miktarınındeğişimi analiz edilmiştir. Altı aylık ısıtma sezonunda toprak kaynaklı ısı pom-pasının kullanımının da kompresördeki enerji tüketiminin özellikle kış dönemin-de önemli bir artış göstereceği analiz edilmiş, bundan dolayı düşük enerji tüke-timiyle ısı pompasından faydalanabilirlik süresinin kısa olduğu tespit edilmiştir.Çalışmada topraktan fazla enerji çekmemek amacıyla kollektörlerden enerjieldesinin zamana bağlı değerlendirmesi yapılmıştır. Bu yolla ele alınan mahal-de saatlik enerji talebinin karşılanma oranları ele alınmıştır.

Anahtar Kelimeler: Enerji Depolama, Yenilenebilir Enerji, Yeşil Bina.

1. GİRİŞTeknolojinin gelişmesi, nüfusun artması ve sanayinin gelişmesinebağlı olarak çevre kirliliğinin artması, yeni ve sürdürülebilir özellik-te enerji kaynaklarına yönelimi arttırmıştır. Özellikle sanayi ve kamukurumlarının şehir merkezinde bulunmasından dolayı şehir merkez-lerine nüfus göçü son yıllarda hızla artmakta bundan dolayı şehirmerkezlerinde çevre kirliliği ve çarpık yapılaşma meydana gelmek-tedir. Çarpık yapılaşmanın temel sonuçları olarak ise inşa edilenbinalarda enerji tüketimine dair herhangi bir planlama yapılamama-sından dolayı yüksek enerji tüketimi karşımıza çıkmaktadır. Ancak

Abs tract: In green building applications, highestenergy demands are needed for heat-ing and cooling to provide comfortconditions. This study is done by usingreal datas obtained from a prototypestructure, built as part of a project.Necessity of heat storage systems, dur-ing the usage of solar energy andground sourced heat pump systems forheating are investigated. By this waydifferent techniques used for heat stor-age are researched and compared.Efficiency of latent heat storages con-stituted by utilizing latent heat ofphase change material is analysed.Thermodynamic analyses of the heat-ing system works with solar panels,ground sourced heat pump and alatent heat storage which uses paraffinas a phase change material aredone.Lastly for various ground tem-perature and solar radiation, changesin amount of heat storage in heat stor-age system is analysed. For six monthheating period, analyses show thatespecially in winter, energy consump-tion in compressor shows a sharprise.For this reason utilizing periodfrom heat pump with low energy con-sumption is too short. This study focus-es on energy generation from solarpanels due to time is analysed.Thereby, supply ratios of hourly ener-gy demand of the inspected buildingare investigated.

Zafer UTLUDevrim AYDINOlcay KINCAY

Key Words: Energy Storage, Renewable Energy,Green Building.

Yeşil Bina Uygulamalarında GizliIsı Depolama SistemlerininKullanılabilirliğinin Araştırılması

6Zafer Utlu:Sablon 17.12.2014 10:46 Page 61

Page 2: Abstract - MMO

Makale

son dönemde yapılan çalışmalar ile bina enerji tüke-timleri kontrol altına alınmaya çalışılmaktadır. Bubağlamda binalara enerji kimlik belgesi verilmekteve bu yolla binalarda enerji tüketiminin azaltılmasıve yenilenebilir enerji sistemlerinin kullanılması teş-vik edilmeye çalışılmaktadır.

Bununla birlikte, sera gazı miktarındaki artış ve pet-rol fiyatlarındaki artış çeşitli yenilenebilir enerji kay-naklarından faydalanma yolunda en önemli itici güçolmuştur [1]. Dünyanın birçok yerinde güneş enerji-si gelecek için en önemli enerji kaynağı olarak görül-mektedir. Bilim adamları yeni ve yenilenebilir ener-ji kaynakları araştırmalarını sürdürmektedirler.Ancak yeni enerji kaynakları kadar önemli olanenerji depolama sistemlerini geliştirmektir. Enerjiyiuygun şekilde depolamak ve ihtiyaç durumunda kul-lanılabilir hale dönüştürmek günümüz araştırmacıla-rının en önemli misyonudur. Enerjinin depolanmasısadece arz talep dengesini sağlamakla kalmayarakayrıca enerji sistemlerinin performansını ve kullanı-labilirliğini de arttırarak enerjinin korunmasını sağ-layacaktır. Enerji depolama sistemleri yakıtların eko-nomik kullanımını sağlayarak atık enerjinin azaltıl-masını böylece enerji sistemlerinin ekonomikliğininartmasını sağlamaktadır [2].

Günümüzde ulusal enerji sistemlerinin bağımlıdurumda olduğu fosil yakıtlar sınırlı hale gelmiş vegelecekte zor bulunabilecek pahalı bir kaynak olaca-ğı öngörülmektedir. Bunun yanında toplumsal enerjitalebi gün geçtikçe artmaktadır. Ayrıca enerji tüketi-mindeki artışa bağlı olarak iklim değişikliği veatmosferik kirlenme gibi çevresel etkiler de artmak-tadır. İklim değişikliğinin en önemli etkeni olaraksera gazı emisyonları dikkat çekmekte ve bu bağ-lamda Kyoto Protokol’ü gibi çeşitli uluslararasıçalışmalar yapılmaktadır [3].

Isıl enerji depolama sistemleri, ileri düzeyde, verim-li enerji sistemleri elde edebilmek amacıyla yararla-nılabilecek gelişmiş teknolojilerden biridir.

2. ENERJİ TÜKETİMİ VE YEŞİL BİNALAREnerji üretim ve tüketimi dünya çapında ekonomikgelişimin her aşamasında enerjinin korunması ve

verimli kullanılması için hayati önem taşımaktadır.Global enerji tüketimi ekonomik ve çevresel gelişimile bağlantılıdır. Bu sebeple enerji tüketimi faktörüenerji tasarruflu ve verimli sistemlerin tasarımını veçevresel faktörleri dikkate almayı zorunlu kılar.Ekonomik gelişime bağlı olarak enerjinin temeltüketim alanları yapılaşma ve çevresel gelişim, tica-ri, endüstri, ulaşım ve konutlarda gerçekleşmektedir.Son yıllarda yapılaşmaya olan talep hızla artmaktave bu talebin karşılanabilmesi için gerçekleşen çokbüyük ebattaki binalar enerji tüketimi üzerindeönemli bir etki yaratmaktadır. Birincil enerji tüketi-minde gelişmiş ülkelerde %27 ile konutlar başı çek-mektedir. Elektrik enerjisinin %70’lik tüketim payıve sera gazı içeren atmosferik emisyonların %40’lıkbölümü de konutlardan kaynaklanmaktadır.Binalarda enerji değişken zamanlardaki enerji tüke-timi ve enerji kayıplarının tespiti enerji verimi yük-sek binalar için zorunluluk durumundadır [4].

“Yeşil binalar” sürdürülebilir yapıdaki binalar olarakbilinmektedir. Normal klasik binalarda enerji tüketi-minin en çok %15-20’lik kısmı yenilenebilir enerji-den karşılanırken yeşil bina teknolojisinde binanınısıl ve elektriksel enerji ihtiyacının %75-80 oranındayenilenebilir enerjiden karşılanması amaçlanmakta-dır. Bu tür uygulamalar günümüzde artarak devametmektedir. Yeşil bina uygulamalarında sadece aktifteknolojiler değil (mekanik çevrim) bina mimarisi,güneşlenme miktarı, yeşil alanlar, yapı malzemesigibi faktörler de enerji tüketiminin azaltılması veCO2 gazı emisyonlarının azaltılması açısından dikkatedilen parametrelerdir. Bunun yanında bina enerji

62 Tesisat Mühendisliği - Sayı 144 - Kasım/Aralık 2014

Şekil 1. Sektörel Bazda Enerji Tüketim Payları [4]

6Zafer Utlu:Sablon 17.12.2014 10:46 Page 62

Page 3: Abstract - MMO

Makale

ihtiyacının karşılanması amacıyla kullanılan yenile-nebilir kaynakların döngüsel olarak var olduklarıbilinmektedir. Dolayısıyla bu tür sistemler yeşilbinalardaki enerji talebine zaman zaman cevap vere-memekte, zaman zaman ise kullanılan bu kaynaklar-dan ihtiyaçtan çok daha fazla miktarda enerji üretil-mektedir. Bu nedenler göz önüne alındığında bina-larda enerji depolama sistemlerinin teknolojik olarakgeliştirilmesinin, yenilenebilir enerji kaynaklarınınkullanılabilirliğini arttırması açısından ön plana çık-maktadır.

Binalardaki enerji kullanımının verimli düzeydetutulması için son yıllarda akıllı bina yönetim sistem-leri, aydınlatma, havalandırma, soğutma ve hava şart-landırma, ısıtma gibi alanlarda mühendislik disiplin-leri gelişmiştir. Bu yolla konutlarda oturan kişiler içinuygun ısıl ortam, kaliteli mahal havası, yeterli aydın-latma gibi koşullar sağlanarak gerekli konfor şartlarıelde edilmektedir. Enerji verimliliği artırma teknikle-ri kullanılması ilk yatırım maliyetlerini arttırsa dauzun vadede sağladığı düşük enerji tüketimi ile ilkyatırım maliyetini karşılamakta ve karlılık sağlamak-tadır. Özetle iyi tasarlanmış bir bina konutta yaşayankişilerin konfor talebini minimum enerji tüketimi ilesağlayabilecek yapıdır (Şekil 2) [4].

3. BİNALARDA GİZLİ ISI DEPOLAMASİSTEMLERİ

Artan enerji talebi ve çevresel faktörler son yıllardaenerji depolama sistemlerine olan ilgiyi ve talebi art-tırmıştır. Yukarıdaki şemadan da görüleceği üzerekonut sektörü enerji tüketimindeki en büyük paylar-

dan birine sahiptir. Binalardaki enerji tüketiminiazaltacak birçok yöntem olmasına rağmen, bina pikısıl yük talebini karşılayabilecek enerji depolamapotansiyeline sahip bir sistem talebi mevcuttur [4].Bu sebeple enerji depolama sistemleri bina düşükısıtma ve soğutma enerjisi talebi olduğu sırada pikısıl yük durumu için ısıyı depolayarak gerekli enerjiihtiyacını karşılamaktadır. Isıl sistemlerle entegreedilmiş ısı depolama sistemleri, ısıl enerjinin verim-li kullanılmasını ve değişken enerji taleplerinin kar-şılanmasını sağlamaktadır [5].

3.1. Binalarda Isı Enerjisi Depolama YöntemleriIsı depolama sistemleri boyutları, uygulanan depola-ma sistemi ve ısı depolama materyallerine bağlı ola-rak, herhangi bir uygulama için düşük sıcaklıkta kısaveya uzun süre için ısı depolanabilir. Güneş enerjisimiktarı ve gereksinim duyulan enerji miktarı arasın-daki farkın az olması durumunda, kısa süreli depola-ma uygulanır. Mevsimlik olarak gereksinim duyulanenerji miktarının güneş enerjisi ile karşılanması içinuzun süreli ısı depolama uygulanarak, toplama ener-ji gereksiniminin karşılanmasında güneş enerjisi kat-kısının artmasına imkân verir. Enerjinin en düşükmaliyetle sağlandığı süreye bağlı olarak kısa veyauzun süreli depolamaya karar verilir [6].

Isı depolama yönteminin seçimi esas olarak, ısıdepolama süresi, ekonomik uygulanabilirlik ve işlet-me şartlarına bağlıdır. Herhangi bir uygulama içindepolama yönteminin belirlenmesi, ısı depolamanınetkinlik ve ekonomikliği sisteminin tasarımına bağlı-dır. Isı depolama sistemlerinin tasarımında aşağıdakietkenler dikkate alınır [7];

1. Isı depolama materyalinin birim kütle veya hac-minin ısı depolama kapasitesi,

2. Isı depolama, geri kazanma sıcaklığı ve yöntemi3. Isı depolama ve geri kazanma işlemleri için ener-

ji gereksinimi4. Sıcaklık gradyeni5. Sistem bileşenlerinin boyutlandırması6. Isı deposu malzemesi, şekli, boyutları ve düzenle-

mesi,7. Depolama ünitesinin yalıtımı ve ısı kayıplarının

kontrolü,

Tesisat Mühendisliği - Sayı 144 - Kasım/Aralık 2014 63

Şekil 2. Binalarda Ortalama Enerji Tüketim veEnerji Kaybı Payları [4]

6Zafer Utlu:Sablon 17.12.2014 10:46 Page 63

Page 4: Abstract - MMO

Makale

8. Depolanan enerjinin kullanılacağı ortamın özel-likleri

9. Sistemin toplam maliyeti.

Temel olarak üç tip ısıl enerji depolama sistemi var-dır. Bunlar; duyulur, gizli ve kimyasal ısı depolamasistemleridir (Şekil 3). Duyulur ısı depolama sistem-leri, ısı depolama malzemesinin sıcaklığının değişti-rilmesi ile enerji depolar. Termokimyasal enerjidepolarında ise enerji ayrışma reaksiyon ile depola-nır. Enerjinin bırakılması ise bu reaksiyonun tersiningerçekleştirilmesi ile sağlanır [8].

Gizli ısı depolama sistemlerinde ısının depolanmasıveya bırakılması ise faz değişimi sırasındaki füzyon(erime)/katılaşma ile gerçekleşir. Faz değiştiren mal-zemelerle gizli ısı depolama faz değişim sırasındayüksek yoğunlukta ve yüksek miktarda ısı depola-maya düşük sıcaklık ve hacim değişimi ile göstere-rek imkân verir [3].

Binalarda gizli ısı depolama sistemlerinin kullanımıısıl konfor ve enerjinin korunarak verimli kullanıl-masına imkân verir. Bu çalışmada yeşil binalardagizli ısı depolama malzemesi olarak parafin kullanı-lan gizli ısı depolama sistemlerinin kullanımı ince-lenmiş, örnek bir uygulamayla binalardaki enerjitüketimine etkisi incelenmiştir.

3.2. Gizli Isı Depolama Malzemeleri

3.2.1. SınıflandırmaFaz değişim şekline göre, Faz Değiştiren Materyaller(FDM) üç grupta toplanır; katı-katı FDM’ler katı-sıvı FDM’ler ve sıvı-gaz FDM’lerdir. Bunların için-de katı-sıvı FDM’ler ısıl enerji depolama için enuygun olanıdır. Kat-sıvı FDM’ler organik, inorganikFDM’ler ve ötektikler olarak üç grupta incelenmek-tedir [3].

3.2.2. FDM Seçim KriterleriUygun FDM seçimi karmaşık olup ancak ısıl depo-lamanın etkinliği bakımından çok önemlidir.Potansiyel FDM uygulamaya bağlı olarak uygunergime sıcaklığına, yüksek füzyon (faz değişim) ısı-sına ve ısıl iletkenliğe sahip olmalıdır. Faz değiştirenmalzemelerden beklenen özellikler Tablo 1’de veril-miştir. Ergime sıcaklıkları bakımından binalardagizli ısı depolama sistemleri için en uygun FDM’ler;parafin, yağ asitleri, tuzlu hidratlar ve ötektik karı-şımlar olarak görülmektedir [3].

4. DENEYSEL ÇALIŞMABu çalışmada Yıldız Teknik Üniversitesi DavutpaşaYerleşkesi’nde bulunan Yıldız Yenilenebilir EnerjiEvi’nin güneş kollektörleri ile ısıtılmasında ısıl ener-ji depolamanın kullanılabilirliği araştırılmıştır.

64 Tesisat Mühendisliği - Sayı 144 - Kasım/Aralık 2014

Şekil 3. Isı Depolama Yöntemleri [2]

6Zafer Utlu:Sablon 17.12.2014 10:46 Page 64

Page 5: Abstract - MMO

Makale

4.1. Sistemin TanıtılmasıGüneş enerjisi döngülü bir enerji kaynağı olduğuiçin güneş enerjisi yoğunluğu fazla olduğu zaman-larda, mahal ısı yükü fazlası enerjiyi depolamakgüneş enerjisinden kullanılabilirliği arttıracaktır [5].Enerji evi 46 m2 taban alanına sahip çift katlı pre-fabrik bir yapıdır [9]. Binanın ısıtması duvar içerisi-ne döşenmiş serpantinlerle duvardan ısıtma-soğutmasistemi ile yapılmaktadır. Isı yükünün karşılanmasıtoplam 4,86 m2 alana sahip 3 adet kollektörle sağ-lanmaktadır. Enerji evinin ısıtma sistemi şemasıŞekil 4’de verilmiştir. Sistemde gizli ısı depolamamalzemesi olarak Türkiye’de kolayca bulunabilen42-44 °C sıcaklık aralığında faz değiştiren parafinkullanılmıştır. Parafin 0,22 m3 hacminde bir dış

gövde içerisine yerleştirilmiş 0,063 m3 hacmindekiparafin kovanı içerisinde yer almaktadır. Isı transferakışkanının dolaşımı parafin kovanı ile dış gövdearasında yer alan boşlukta gerçekleşmektedir. Isıtransfer yüzeyini arttırmak için parafin kovanınıortasında 0,1 m çapında boşluk mevcuttur.

4.1. Deneysel Ölçümlerin Değerlendirilmesi

4.2.1. Mahal Isı Kayıplarının ve Kollektör Kazançlarının Belirlenmesi

Çalışmada Ekim-Mart aylarını kapsayan 6 aylık ısıt-ma sezonu incelenmiştir. Bu amaçla, incelenen ayla-ra ait gün içerisindeki ortalama saatlik güneş ışınımıve sıcaklık değerlerinden faydalanılmıştır [10]. Bu

Tesisat Mühendisliği - Sayı 144 - Kasım/Aralık 2014 65

Tablo 1. Faz Değiştiren Malzemelerden Beklenen Özellikler [3]

Şekil 4. Yıldız Yenilenebilir Enerji Evi Isıtma Sistemi Şeması

6Zafer Utlu:Sablon 17.12.2014 10:46 Page 65

Page 6: Abstract - MMO

Makale

verilerden faydalanarak her ay için gün içerisindekisaat bazında mahal ısı yüküne karşılık kollektörler-den elde edilebilecek ısı yükü verileri elde edilmiş vedepolanabilecek ısı miktarı analiz edilmiştir.Yıldız Teknik Üniversitesi Davutpaşa Yerleşkesi’ndeyer alan Yıldız Yenilenebilir Enerji Evi’nde yapılan buçalışmada Şekil 5-Şekil 10’da verilen grafiklerde;gün içerisinde saat bazında mahal ısı yükü-kollektörısı kazancı değerleri gösterilmiştir. Bu bağlamda edi-nilen sonuçlara göre Aralık-Şubat aylarını kapsayan

3 aylık dönemde mahal ısı yükünün fazla olmasısebebiyle kollektörlerden elde edilen enerji ile depo-lama yapmak uygun görülmemektedir. Ancak sonba-har ve ilkbahar dönemi periyodunda yer alan Ekim,Kasım ve Mart aylarında özellikle 10:00-15:00 saatdilimleri arasında ısıl depolamadan faydalanabile-cektir. Akşam saatlerinde mahal ısı yükü arttığızaman dilimlerinde kullanılabilecek ihtiyaç fazlasıısıl enerji bulunmaktadır.

66 Tesisat Mühendisliği - Sayı 144 - Kasım/Aralık 2014

Şekil 5. Ekim Ayı Mahal Isı Kaybı-KollektörIsı Kazancı Grafiği

Şekil 6. Kasım Ayı Mahal Isı Kaybı-KollektörIsı Kazancı Grafiği

Şekil 7. Aralık Ayı Mahal Isı Kaybı-KollektörIsı Kazancı Grafiği

Şekil 8. Ocak Ayı Mahal Isı Kaybı-KollektörIsı Kazancı Grafiği

Şekil 9. Şubat Ayı Mahal Isı Kaybı-KollektörIsı Kazancı Grafiği

Şekil 10. Mart Ayı Mahal Isı Kaybı-KollektörIsı Kazancı Grafiği

6Zafer Utlu:Sablon 17.12.2014 10:46 Page 66

Page 7: Abstract - MMO

Makale

4.2.2. İhtiyaç Fazlası Depolanacak Enerji Miktarlarının Belirlenmesi

Aylara göre gün içerisinde toplanan ihtiyaç fazlası,depolanabilecek enerji miktarları Şekil 11’de gösteril-miştir. Şekilden de görüleceği üzere özellikle Ekim,Kasım ve Mart aylarında önemli miktarda depolana-bilecek enerji ortaya çıkmaktadır. Enerji talebinin hergeçen gün arttığı buna karşılık arzının ise gün geçtik-çe azaldığı günümüzde özellikle güneş, rüzgâr gibiyenilenebilir enerji kaynaklarından en verimli şekildefaydalanmak bir zorunluluk durumuna gelmiştir.Enerji sistemlerinin verimlerini arttırmak için yapılançalışmalar bu kaynaklardan faydalanabilmek için herne kadar önem arz etse de enerjiyi depolamak ve iste-nilen zaman dilimlerinde kullanabilmek ülkemizehem ekonomik anlamda hem de enerji arz talep den-gesinin korunması anlamında büyük katkı sağlayacak-tır. Bu bağlamda hem elektriksel ısı depolama sistem-leri hem de ısıl enerji depolama sistemleri teknolojile-ri üzerinde çalışılmaya ve geliştirilmeye açık ve değerkonular olarak görülmektedir.

SONUÇBu çalışmada İstanbul’da, Yıldız Teknik ÜniversitesiDavutpaşa Yerleşkesi’nde bulunan Yıldız Yenilene-bilir Enerji Evi’nin güneş kollektörleri ile ısıtılmasın-da ısıl enerji depolama sisteminin kullanılabilirliğiaraştırılmıştır. Isı depolama sistemleri boyutları, uygu-

lanan depolama sistemi ve ısı depolama materyalleri-ne bağlı olarak, herhangi bir uygulama için düşüksıcaklıkta kısa veya uzun süre için ısı depolanabilir.Güneş enerjisi miktarı ve gereksinim duyulan enerjimiktarı arasındaki farkın az olması durumunda, kısasüreli depolama uygulanır. Mevsimlik olarak gereksi-nim duyulan enerji miktarının güneş enerjisi ile karşı-lanması için uzun süreli ısı depolama uygulanarak,toplama enerji gereksiniminin karşılanmasında güneşenerjisi katkısının artmasına imkân verir.

Yapılan çalışma sonuçlarına göre;• Bu sistemle Aralık-Şubat aylarını kapsayan 3 aylık

en soğuk kış döneminde, mahal ısı yükünün fazlaolması sebebiyle, kollektörlerden elde edilen ener-jinin depolanarak kullanılması uygun değildir.

• Ekim, Kasım ve Mart aylarında ise özellikle 10:00-15:00 saat dilimleri arasında ısıl depolamadan fay-dalanılabilmektedir. Bu sistem akşam saatlerindemahal ısı yükünün arttığı zaman dilimlerinde kul-lanılabilecek ısıl enerji sağlanmaktadır.

KAYNAKLAR[1] Benli, H., Durmuş, A., ‘Performance Analysis of

a Latent Heat Storage System With PhaseChange Material for New Designed SolarCollectors in Greenhouse Heating’, Fırat Üni-versitesi, Solar Energy, 83, 2109-2119, 2009.

Tesisat Mühendisliği - Sayı 144 - Kasım/Aralık 2014 67

Şekil 11. Aylara Göre Gün İçerisinde Elde Edilen İhtiyaç Fazlası Depolanabilecek Enerji Miktarları

6Zafer Utlu:Sablon 17.12.2014 10:46 Page 67

Page 8: Abstract - MMO

Makale

[2] Sharma A., Tyagi V., V., Chen R., C., Buddhi D.,‘Review on Thermal Energy Storage With PhaseChange Materials and Applications’ Renewableand Sustainable Energy Reviews,13, 318-345.

[3] Zhou, D., Zhao, Y., C., Tian Y., ‘Review onThermal Energy Storage With Phase ChangeMaterials in Building Applications’, AppliedEnergy, 92, 593-605, 2012.

[4] Paremeshwaran, R., Kalaiselvam S., Harikrishnan,S., Elayaperumal, A., ‘Sustainable ThermalEnergy Storage Technologies for Buildings; AReview’, Renevable and Sustainable EnergyRewievs, 16, 2394-2433, 2012.

[5] Koca, A., Oztop, F., H., Koyun T., Varol Y.,Energy and Exergy Analysis of a Latent HeatStorage System With Phase Change Material fora Solar collector, Renewable Energy, Vol. 33,Issue 4, 567-574, 2008.

[6] Koray Arda, Güneş Enerjisinin Depolanması veIsıl Analizi, Yüksek Lisans Tezi, Erciyes Üniver-sitesi, 2006.

[7] Öztürk, H. H., ‘Experimental Evaluation ofEnergy and Exergy Efficiency of a SeasonalLatent Heat Storage System for GreenhouseHeating’, Çukurova Üniversitesi, EnergyConversion and Management, 46, 1523-1542,2005.

[8] Dinçer, İ., ‘Thermal Energy Storage Systems asa Key Technology in Energy Conservation’,International Journal of Energy Research,26,567-588, 2002.

[9] Kıncay O., Utlu Z., Ağustos H., Akbulut U.,Açıkgöz Ö., ‘Yenilenebilir Enerji KaynaklarındaBirleşme Eğilimi’.

[10] http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/.

68 Tesisat Mühendisliği - Sayı 144 - Kasım/Aralık 2014

6Zafer Utlu:Sablon 17.12.2014 10:46 Page 68