Isı Pompası için Pvt-evaporatörün Isıtma Sezonunda Performans Karakteristiğinin Araştırılması

Abstract

Isıtma (kış) sezonu için ısı pompası evaporatörü olarak görev yapacak R404A soğutucu akışkanlı fotovoltaik termal panelin (PVT) performans analizi gerçekleştirilmiştir. PVT panelin matematiksel modeline ilişkin çözüm algoritmaları EES’de (Engineering Equation Solver) oluşturularak ışınım miktarı, PVT kolektör alanı ve çevre sıcaklığı parametrelerinin PVT panellerden üretilen elektrik gücüne, PVT’nin elektriksel verimine etkileri incelenmiştir. Türkiye’nin Konya ili örnek olarak seçilmiş, meteorolojik veriler kullanılarak ısıtma sezonu için PVT-Evaporatörün performans karakteristiği araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, ışınım miktarı ve panel alanının artması, çevre sıcaklığının ise azalması durumunda üretilen elektrik gücünün lineer olarak arttığı belirlenmiştir. PVT-Evaporatörün soğutucu akışkanla soğutulması durumunda elektriksel veriminin arttığı tespit edilmiştir. Işınım 1000 W/m2, çevre sıcaklığı 0 °C iken panel 1 °C soğutulduğunda elektriksel verim %0,24 artmaktadır. 1,65x9 m2 panel alanına sahip PVT’nin Konya’da kurulması durumunda ısıtma sezonunda PVT’den gün içinde ve ortalama 2,88 kW ısıl güç, 1,02 kW elektriksel güç elde edilebileceği ve PVT’nin ortalama elektriksel veriminin %23,19 olacağı tespit edilmiştir. Işınım miktarının yüksek olduğu 10.00-14.00 saatleri arasında elektriksel ve ısıl güç üretimi artmış, elektriksel verim ise hücre ve çevre sıcaklığı arttığı için düşmüştür.

A performance analysis of a photovoltaic thermal panel (PVT) using R404A refrigerant as the heat pump evaporator for the heating (winter) season was conducted. The solution algorithms related to the mathematical model of the PVT panel were created in EES (Engineering Equation Solver), and the effects of irradiation amount, PVT collector area, and ambient temperature parameters on the electrical power generated by the PVT panels and the electrical efficiency of the PVT were investigated. Konya, a city in Turkey, was chosen as an example, and using meteorological data, the performance characteristics of the PVT-Evaporator for the heating season were investigated. The results indicated that the electrical power produced increased linearly with the increase in radiation amount and panel area, and with the decrease in ambient temperature. It was determined that cooling the PVT-Evaporator with refrigerant enhanced its electrical efficiency. When the radiation is 1000 W/m² and the ambient temperature is 0°C, the electrical efficiency increases by 0.24% when the panel is cooled by 1°C. If a PVT with a panel area of 1.65x9 m² is installed in Konya, it is determined that during the heating season, an average of 2.88 kW thermal power and 1.02 kW electrical power can be obtained from the PVT daily, with an average electrical efficiency of 23.19%. During the hours of 10:00-14:00, when radiation is high, the production of electrical and thermal power increased, while the electrical efficiency decreased due to the rise in cell and ambient temperatures.