DESIGN AND OPTIMIZATION OF PCM-AIR COLD ENERGY STORAGE DEVICE TO BE USED FOR PEAK ELECTRICITY SHAVING

Authors : Göker TÜRKAKAR

Pages : 23-36

Doi:10.47480/isibted.979300

View : 23 | Download : 15

Publication Date : 2021-04-30

Article Type : Research Paper

Abstract :Soğuk enerji depolama cihazındaki faz değişim malzemesinin ergime sürecinin parametrik analiz ve boyutsal optimizasyon çalışması yürütülmüştür. Faz değişim malzemesi FDM, soğuk enerjiyi depolamak için kullanılır. Çapraz akışlı borulu FDM-hava ısı değiştiricisi kullanılmıştır. Antalya’da bir yaz günü için 5 saat boyunca elektrikte pik talebi törpüleme amaçlanmıştır. Antalya’da 33m2’lik bir odanın soğutma yükü referans değer olarak alınmıştır. Binanın 5 saat boyunca sıcaklığını sabit tutmak için gerekli soğutma yükü olan minimum 2850 W’lık soğutma sağlanmıştır Hava hızını sabit olarak ele alan çalışmaların aksine; bu çalışmada minimum soğutma yükünü karşılayabilmek amacıyla ergime süreci boyunca hava hızı değiştirilmiştir. Ergime süreci sayısal bir model ile analiz edilmiştir. Hesaplama algoritması MATLAB ortamında uygulanmıştır. Sayısal model aynı boyutlar ve koşullar için literatürdeki bir çalışma ile kıyaslanarak doğrulanmıştır. Zamana bağlı analiz yürütülmüş olup, problem zaman ve konum için ayrıklaştırılmıştır. Boyutsal optimizasyon algoritması ele alınmıştır. Toplam ısı geçişinin toplam fan enerji tüketimine oranı olarak bilinen “performans oranı/ soğutma indeksi” parametresi tanımlanmıştır. Bu algoritma ile sıralı ve kademeli demeti dizilimleri için performans oranını maksimize eden borular arası optimum mesafeler araştırılmıştır. En iyi performans oranı her iki düzen için de 0.2 m/s başlangıç hızı için elde edilmiştir. Ayrıca boruların boyut/dizilim, FDM kütlesi ve ısı iletim katsayısının FDM ergime karakteristiğine etkisi incelenmiştir. FDM ısı iletim katsayısının 0.2 W/(m·K)’den 0.6 W/(m·K)’ye çıkarılması sonucu performans katsayısının sıralı ve kademeli dizilim için sırasıyla 4.58 ve 3.52 kat arttığı bulundu. Isı iletim katsayısının iyileştirilmesi sonucu FDM’den 10 kg tasarruf edilebileceği hesaplandı.
Keywords : Soğuk enerji depolama, Faz değişim malzemeleri, FDM hava ısı değiştiricileri