Bir soğu depolama sisteminin farklı çalışma koşullarındaki performansı ve ekonomik analizi

Abstract

Isıl enerji depolama sistemlerinden biri olan soğu depolama; gün içi farklı elektrik ücretlendirilmesi sebebiyle kullanıcıya tasarruf sağlamaktadır. Soğutma yükü ihtiyacı genelde elektriğin ucuz olduğu gece boyunca değil, gündüz saatleri boyunca oluşur. Soğu depolama sistemleri, soğutma ihtiyacının olmadığı saatlerde depoladığı enerjiyi soğutma yükünün maksimum olduğu saatlerde kullanır. Ayrıca maksimum enerji ihtiyacının karşılanması için gerekli soğutma sistemi yerine, aynı yükü karşılayacak daha düşük kapasiteli bir enerji depolu soğutma sisteminin kullanımı ilk yatırım maliyetini düşürmektedir. Bu çalışmada, bir soğu enerji depolama sisteminde, boru sarmalı dışında buz oluşturarak depolanan soğu enerjisinin, farklı ortam sıcaklıklarında ve farklı soğutkan debileriyle değişimi, deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Ayrıca, soğutma sisteminin enerji analizi yapılmıştır. Elde edilen deneysel sonuçlar kullanılarak, günlük soğutma yükü ortalama 80000 kJ olan bir ticarethanenin ve bir meskenin soğutma ihtiyacını karşılayacak şekilde soğu depolu bir sistem ve soğu deposuz bir sistem ayrı ayrı karşılaştırılmış ve maliyet hesabı yapılmıştır. Türkiye'de uygulanan elektrik ücretlendirmelerine göre, meskenlerde puant saatlerinde soğutma ihtiyacının olduğu kabulüyle, soğu depolu bir sistem deposuz sistemlere göre daha ekonomik bulunurken; ticarethanelerde soğutma ihtiyacının gündüz saatlerinde olduğu kabulüyle, soğu deposuz bir sistemin kullanımı sisteme soğu deposu eklemekten daha ekonomik bulunmuştur. Cool storage as one of the thermal energy storage systems saves money because of different electricity costs in daytimes. Cooling load is generally demanded during the daytimes besides of the night time in which electricity cost is relatively cheap. Cool storage systems store cool energy during off-peak hours and use the stored energy for cooling purposes at the on-peak hours. Using a cool storage system which met average cooling load instead of cooling system which met maximum cooling load, reduce investment cost. In this study, cool energy storage by ice formation on spiral pipes which are placed in a cool energy storage tank were examined experimentally and numerically for different values of the volumetric flow rate of the coolant and environment temperature. Additionally, energy analysis of the cooling system was also examined. By using of the experimental results, two systems with and without a cool storage tank which were met cooling demand of two environments which were an office and a residence daily cooling load 80000 kJ were compared separately and the cost analysis was made. According to the electric tariff in Turkey, the cost analysis showed that the residence usage of the system with cool storage tank was more economic during the peak cost tariff. But the office usage, the system without cool storage tank was found to be more economic under the assumption of daytime cooling demand.