it) c:, c:, N :5 >, w -.. 1/J 'iii ~ l Faz Değiştiren Materyaller (Katı-Sıvı-Değişimi) Tuz hidratlar Klarit hidratlar Diğer inorganikler Yarı-Klarit hidratlar Parafinler 1 .... Parafin olmayan or anikler Yağ asitleri Şekil 1. Faz değişıireıı ıııaıeıyalleriııiıı s111ıjlaııdırılıııası (4) . ile gizli ısı depolama sistemlerinde karşılaşılan sorunlar ve çözüm önerileri tartışılmıştı r. 2. Gizli lsı Depolama Sistemleri Gizli ısı depolamanın temel özelliği; PCM sı caklığını 1 °C artırmak için gerekli ısı miktarıyla karşılaştırıldığında, katı materyalin ergitilmesi için, PCM' nin birim ağırlığı başına fazla miktarda ısı gerekli olmasıd ır. PCM tamamen ergitildikten sonra, eklenilen her fazla ısı PCM'nin sadece duyulur ısısını artıracakt ır. Gizli ısı depolama yönteminin diğer ısı depolama yöntemlerine olan üstünlükleri aşağıdaki gibi sıralanabilir (9): t Duyulur ısı depolamayla karş ılaştırıldığında, ısı depolama kapasitesi yüksektir. t Daha az ısı depolama materyali kullanıldığından, gerekli ısı deposu hacmi daha azdır. t PCM birim kütlesinin ısı depolama kapasitesi yüksektir. t PCM'lerin faz değiştirme sıcaklıkları, sabit sıcaklıkta ısı depolama ve geri kazanma için uygundur. t Sabit sıcaklıkta ısı gerektiren uygulamalar için yeterince uygundur. t Büyük boyutlu ısı depolama sistemlerinde ekonomik olarak uygulanabilir. Güneş enerjisiyle ısıtma amacıyla, PCM kullanılarak ısı depolama konusundaki ilk çalışmalar, 1940'11 yılların sonlarında M. Telkes tarafından yapılmıştır. Bu amaçla, güneş enerjisiyle ısıtma sistemi bulunan özel bir konuta Glauber tuzu kullanılan bir ısı depolama ünitesi yerleşti ril miştir. Bu ilk deneme, tuzun ayrı şması nedeniyle, olumsuzlukla sonuçlanmış ve bu olumsuzluğu önlemek için herhangi bir yöntem gelişti ri l - 134 memiştir. Daha sonra, Delaware Üniversitesinde yürütülen bir araştırma projesinde M. Telkes, PCM olarak sodyum tiosülfat pentahidrat ku llanm ıştır. Bu araştırmada da, PCM'nin yerleştirildiği silindir şeklindeki plastik kapların bağlantıların ın uygun olmaması nedeniyle gerçekleşen su kaybı sonucunda, kullanılan tuzun ısı depolama yeteneği azalmışt ı r (1 O). Yapılan araştırmalarda PCM genellikle, cidar kalınlığı ince olan küre, silindir veya küp şeklindeki kaplara doldurulmaktadır. PCM'lerin bu tip küçük hacimli kaplara doldurulması durumunda, faz ayrışması sorunu önemli oranda azalır. Ayrıca, çok sayıda ısı depolama ve geri kazanma işlemi gerçekleştirilebilir. Dolgulu yataklarda olduğu gibi, bu tip bir düzenlemeyle hacimsel ısı geçişi katsayısı da artırılabilir. İçlerine PCM doldurulmuş PVC tüpler, dikdörtgen şeklindeki depo içerisine yatay veya düşey olarak yerleştirilebilir. 3. Faz Değiştiren Materyaller (Pcm) PCM'ler, ısıtma sistemi için ısı depolamak amacıyla, depolama ünitelerinde yaygın olarak kullan ı l ı r. (-20)-(+150) 0 c sıcaklık aralığında ergiyebilen PCM' ler, güneş enerjisi, ısı pompaları vb. yardımıyla ısıtma ve soğutma sistemleri için önemlidir. Yüksek ergime ısısı ile 0-120 °C sıcaklık sınırlarında ergiyen çok sayıda organik ve inorganik yapılı materyaller bulunmaktadır. Bu materyallerin gizli ıs ı depolama sistemlerinde ısı depolama materyali olarak kullanılabilmesi için, termodinamik, kinetik ve kimyasal yönlerden belirli özellikler göstermeleri gerekir. Ayrıca materyalin maliyeti ve çok miktarlarda bulunabilir olması da dikkate alınmalıdır. PCM seçiminde etkili değişik ölçütler aşağıdaki gibi sıralanabilir (1 ): Termodinamik Ölçütler: t Ergime noktası , istenilen çalışmasıcaklığı sınırlarında olmalıdır. t Birim kütlesinin ergime ısısı yüksek olmalıdır. t Küçük hacimdeki depolara yerleştirilebilmesi için yoğunluğu yüksek olmalıdı r. t Önemli oranda duyulur ıs ı da depolayabilmek için özgül ısısı yüksek olmalıdır. t lsıl iletkenliği yüksek olmalıdır. t Faz değişiminde ısıl genleşme katsayısı düşük olmalıdır. t Materyal tamamıyla ergiyerek tekdüze ergime göstermelidir. t Faz değiştirme sonucunda hacim değişimi az olmal ıd ır. Kinetik Ölçütler: t Donma sı rasında çok az aşırı soğuma etkisi göstermeli veya hiç göstermemelidir. Kimyasal Ölçütler: t Kimyasal özellikleri değişmemelidir. t Kullanım süresinin uzun olması için kimyasal ayrışmaya uğramamalıdır. t Depo malzemesi için korozif etkili olmamalıdır. t Yanıcı , zehirli ve patlayıcı özelliklerde olmamalıdır. Ekonomik Ölçütler: t Bol miktarda bulunmalıdır. t Pahalı olmamalıdır. Güneş enerjisiyle ısıtma uygulamaları ve sıcak su üretimi için en uygun çalışma sıcaklığı sınırları 40-60 °C'dir. Özel uygulamalar için bu sınır değerler 20-80 °C'ye kadar değ işti rilebilir. Güneş enerjisiyle soğutma uygulamaları için 100 °C'ye kadar değişen sıcaklık değerleri gerekli olduğu halde, ı sı pompası uygulamalarında O °C'nin altına inebilen daha düşük depolama sıcaklıkları istenir. Bu sıcaklık sınırlarında, faz değiştiren materyalleri Şekil 1 'de görüldüğü gibi, organik ve inorganik bileşikler olmak üzere iki gurup altında sı nıflandırmak mümkündür. İnorganik tuzların ergime ısıları yüksektir. Organik bileşiklerin ergime sıcaklığı geniş aralıkta yer alır. Bununla birlikte, ısı depolama kapasiteleri daha düşüktür. Organik bileşiklerin birim hacimlerinin ısı depolama kapasitesi, inorganik tuzlarınkinin yaklaşık yarısı kadar olup, 150-200 MJ/m3 arasında değişir. Tuz
RkJQdWJsaXNoZXIy MTcyMTY=