Yıl: 2023 Cilt: Sayı: 198 Sayfa Aralığı: 34 - 52 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 23-10-2023

Adana İklimi Koşullarında Güneş Enerjisiyle Sera Isıtma Amacıyla Vakum Borulu Toplaç ve Nanoakışkan Kullanılması Üzerine Bir Araştırma

Öz:
Bu araştırmada, Adana iklimi koşullarında 140 m2 taban alanı olan plastik seranın ısıtılmasında yararlanmak üzere, güneş enerjisinin, ısı depolama materyali olarak su 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. 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 nanoakışkan 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 nanoakışkan 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 kazanma 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.
Anahtar Kelime: Güneş Enerjisi Sera Isıtma Vakum Borulu Toplaç Isı Depolama Nanoakışkan

A Research on the Use of Vacuum Tubular Collector and Nanofluid for Greenhouse Heating with Solar Energy in Adana Climate Conditions

Öz:
In this study, it is aimed to store solar energy for a short time (day-to-night) by sensible heat storage method, using water (nanofluid) mixed with nanoparticles (Al2O3) as heat storage material to be used in heating the plastic greenhouse with a floor area of 140 m2 under Adana climate conditions. The system mainly consists of a heat collection unit consisting of vacuum tube solar collectors, a heat storage unit where the collected heat is stored, a plastic greenhouse heated by the stored heat, heat transfer and control unit between the heat collection-storage units and the greenhouse. During the period of heating with water, the temperature difference between the indoor and outdoor environment of the greenhouse was determined to be 4.6 °C on average, and the temperature difference between the heating fluid entering and leaving the greenhouse was 5.7 °C. In the case of using hot water as the heating fluid, the rate of meeting the greenhouse heat requirement was determined to be 38.45% on average during the night periods of heating, and 44.36% during the period when hot nanofluid was used. In the case of using hot water as the heating fluid, the thermal power/exergy ratio was determined to be 9.86% on average during the night periods of heating, while it was determined to be 10.69% in the period when hot nanofluid was used. In the case of using hot water as the heating fluid, the cucumber yield was 393 kg (34.2%) higher than the unheated greenhouse. While the total daily energy, fuel and emission savings for heating the greenhouse was determined as 37.6% during the period of water heating, it was determined as 42% during the period of heating with nanofluid. This is due to the higher efficiency of heat recovery with nanofluid. In the case of heating with water, the payback period for saving natural gas is 5.84 years, and the payback period for coal savings is 4.47 years.
Anahtar Kelime: Solar Energy Greenhouse Heating Vacuum Tube Collector Heat Storage Nanofluid

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • 1. Popovski, C., “Greenhouse Energetics. Compact Course on Greenhouse Energetics”, Universities at: Adana and Antalya, 1988.
  • 2. Santamouri̇, M.I., 1993, “Active Solar Agricultural Greenhouses: The State of Art”, Solar Energy, 14, 19-32.
  • 3. Meteoroloji Genel Müdürlüğü, 2020, Ankara.
  • 4. Öztürk, H.H., “Sera İklimlendirme Tekniği”, Ankara: Hasad Yayıncılık, Ankara, 2008.
  • 5. Öztürk, H.H., Başçeti̇nçeli, A., “Effect of Thermal Screen on the Overall Heat Loss Coefficient in Plastic Tunnel Greenhouses”, Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 27, 123-134, 2003.
  • 6. Öztürk, H.H.. “Antalya İklimi Koşullarında Sera Isıtma Amacıyla Güneş Enerjisinin Duyulur Isı Olarak Depolanması İçin Tasarım Değişkenlerinin Belirlenmesi”, Tesisat Mühendisliği, 129, 38- 50, 2012.
  • 7. IPCC., “Climate Change: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change” [Core Writing Team, Pachauri, R.K and Reisinger, A. (eds.)], IPCC, Geneva, Switzerland, 104 pp, 2007.
APA Ayhan B, OZTÜRK H (2023). Adana İklimi Koşullarında Güneş Enerjisiyle Sera Isıtma Amacıyla Vakum Borulu Toplaç ve Nanoakışkan Kullanılması Üzerine Bir Araştırma. , 34 - 52.
Chicago Ayhan Bülent,OZTÜRK HASAN HÜSEYIN Adana İklimi Koşullarında Güneş Enerjisiyle Sera Isıtma Amacıyla Vakum Borulu Toplaç ve Nanoakışkan Kullanılması Üzerine Bir Araştırma. (2023): 34 - 52.
MLA Ayhan Bülent,OZTÜRK HASAN HÜSEYIN Adana İklimi Koşullarında Güneş Enerjisiyle Sera Isıtma Amacıyla Vakum Borulu Toplaç ve Nanoakışkan Kullanılması Üzerine Bir Araştırma. , 2023, ss.34 - 52.
AMA Ayhan B,OZTÜRK H Adana İklimi Koşullarında Güneş Enerjisiyle Sera Isıtma Amacıyla Vakum Borulu Toplaç ve Nanoakışkan Kullanılması Üzerine Bir Araştırma. . 2023; 34 - 52.
Vancouver Ayhan B,OZTÜRK H Adana İklimi Koşullarında Güneş Enerjisiyle Sera Isıtma Amacıyla Vakum Borulu Toplaç ve Nanoakışkan Kullanılması Üzerine Bir Araştırma. . 2023; 34 - 52.
IEEE Ayhan B,OZTÜRK H "Adana İklimi Koşullarında Güneş Enerjisiyle Sera Isıtma Amacıyla Vakum Borulu Toplaç ve Nanoakışkan Kullanılması Üzerine Bir Araştırma." , ss.34 - 52, 2023.
ISNAD Ayhan, Bülent - OZTÜRK, HASAN HÜSEYIN. "Adana İklimi Koşullarında Güneş Enerjisiyle Sera Isıtma Amacıyla Vakum Borulu Toplaç ve Nanoakışkan Kullanılması Üzerine Bir Araştırma". (2023), 34-52.
APA Ayhan B, OZTÜRK H (2023). Adana İklimi Koşullarında Güneş Enerjisiyle Sera Isıtma Amacıyla Vakum Borulu Toplaç ve Nanoakışkan Kullanılması Üzerine Bir Araştırma. Tesisat Mühendisliği, (198), 34 - 52.
Chicago Ayhan Bülent,OZTÜRK HASAN HÜSEYIN Adana İklimi Koşullarında Güneş Enerjisiyle Sera Isıtma Amacıyla Vakum Borulu Toplaç ve Nanoakışkan Kullanılması Üzerine Bir Araştırma. Tesisat Mühendisliği , no.198 (2023): 34 - 52.
MLA Ayhan Bülent,OZTÜRK HASAN HÜSEYIN Adana İklimi Koşullarında Güneş Enerjisiyle Sera Isıtma Amacıyla Vakum Borulu Toplaç ve Nanoakışkan Kullanılması Üzerine Bir Araştırma. Tesisat Mühendisliği, vol., no.198, 2023, ss.34 - 52.
AMA Ayhan B,OZTÜRK H Adana İklimi Koşullarında Güneş Enerjisiyle Sera Isıtma Amacıyla Vakum Borulu Toplaç ve Nanoakışkan Kullanılması Üzerine Bir Araştırma. Tesisat Mühendisliği. 2023; (198): 34 - 52.
Vancouver Ayhan B,OZTÜRK H Adana İklimi Koşullarında Güneş Enerjisiyle Sera Isıtma Amacıyla Vakum Borulu Toplaç ve Nanoakışkan Kullanılması Üzerine Bir Araştırma. Tesisat Mühendisliği. 2023; (198): 34 - 52.
IEEE Ayhan B,OZTÜRK H "Adana İklimi Koşullarında Güneş Enerjisiyle Sera Isıtma Amacıyla Vakum Borulu Toplaç ve Nanoakışkan Kullanılması Üzerine Bir Araştırma." Tesisat Mühendisliği, , ss.34 - 52, 2023.
ISNAD Ayhan, Bülent - OZTÜRK, HASAN HÜSEYIN. "Adana İklimi Koşullarında Güneş Enerjisiyle Sera Isıtma Amacıyla Vakum Borulu Toplaç ve Nanoakışkan Kullanılması Üzerine Bir Araştırma". Tesisat Mühendisliği 198 (2023), 34-52.