Öztürk H. H. (Yürütücü)
TÜBİTAK Projesi, 2019 - 2020
-
Proje Türü:
TÜBİTAK Projesi
-
Başlama Tarihi:
Eylül 2019
-
Bitiş Tarihi:
Eylül 2020
Proje Özeti
Bu araştırmada, Adana iklimi
koşullarında 140 m2
taban alanı olan plastik seranın ısıtılmasında yararlanmak üzere, güneş
enerjisinin, ısı depolama materyali olarak nanopartikül (Al2O3)
karıştırılmış su (nanoakışkan) kullanılarak, duyulur ısı depolama yöntemi ile
kısa süreli (gündüzden-geceye) depolanması amaçlanmıştır.
Sistem esas olarak, vakum borulu güneş toplaçlarından oluşan ısı toplama
ünitesi, toplanılan ısının depolandığı ısı depolama ünitesi, depolanan ısıyla
ısıtılan plastik sera, ısı toplama-depolama üniteleri ile sera arasında ısı
taşıma ve kontrol ünitesinden oluşmaktadır. Isı
toplama sistemi altı ünite vakum borulu güneş toplaçlarından oluşmaktadır. Her
ünitede 36 adet vakum boru bulunmaktadır. Isı depolama ünitesi olarak,
korozyona dayanıklı galvanize çelik metal malzemeden tasarımlanmış ve hacmi 240 L olan silindirik
depolama tankı kullanılmıştır. Araştırma boyutları, 10 m (uzunluk) ´ 14 m (genişlik) ´
3 m’dir (yükseklik) olan plastik seralarda
yürütülmüştür. Serada ısıtma borusu olarak, sera ısı
gereksinimine bağlı olarak, 25
mm çapında toplam 180 m uzunluğunda oluklu spiral boru
kullanılmıştır. Araştırmada ısı taşıma akışkanı olarak su ve % 5 oranında Al2O3
ve % 95 oranında su karışımından oluşan nanoakışkan kullanılmıştır. Sera
ortamında hava ve toprak sıcaklıkları, depolama ünitesinde farklı
yüksekliklerde su sıcaklıkları, ısıtma boruları giriş ve çıkışlarında ısı
taşıma akışkanı sıcaklıkları, 5’er dakika aralıklar ile ölçülmüş
ve kaydedilmişlerdir. Araştırma seralarında Malazgirt
F1 hıyar çeşidi üretilmiştir.
Su ile ısıtma
yapılan dönemde sera iç ortamı ile dış ortam arasındaki sıcaklık farkı ortalama
4,6 °C, ısıtma akışkanının seraya giriş ve çıkışı arasındaki sıcaklık
farkı ise ortalama 5,7 °C belirlenmiştir. Isıtma akışkanı olarak sıcak su
kullanılması durumunda, ısıtma yapılan gece dönemlerindeki belirtilen
sürelerde, sera ısı gereksiniminin karşılanma oranı ortalama % 38,45, sıcak
nanokışkan kullanılan dönemde ortalama % 44,36 olarak belirlenmiştir. Isıtma akışkanı
olarak sıcak su kullanılması durumunda, ısıtma yapılan gece dönemlerindeki
belirtilen sürelerde, ısıl güç/ekserji oranı ortalama % 9,86 iken, sıcak
nanokışkan kullanılan dönemde ortalama % 10,69 olarak belirlenmiştir. Isıtma
akışkanı olarak sıcak su kullanılması durumunda, hıyar verimi ısıtılmayan
seraya kıyasla, 393 kg
(% 34,2 oranında) daha yüksek olarak gerçekleşmiştir. Sera ısıtmak için günlük
toplam enerji, yakıt ve emisyon tasarrufu; su ile ısıtma yapılan dönemde, %
37,6 olarak belirlenirken, nanoakışkan ile ısıtma yapılan dönemde % 42 olarak
belirlenmiştir. Bu durum nanoakışkan ile ısı geri kazma etkinliğinin daha
yüksek olmasından kaynaklanmaktadır. Su ile ısıtma durumunda, doğal
gaz tasarrufuna ilişkin geri ödeme süresi 5,84 yıl, kömür tasarrufuna ilişkin
geri ödeme süresi 4,47 yıl olarak hesaplanmıştır.