-M o o N 5 >, w M .,, ;;, .. rıı gereksinimleri gizli ısı depolama (GID) sistemleriyle azaltılabilir. GID sistemlerinde malzemenin fusion ısısından yararlanır. GID sistemlerinin çözüm bekleyen problemleri ise; büyük ısı transfer alanı gereksinimi, faz ayrıştırma, istenmeyen erime, aşırı soğuma, bozulma, hacim değişimleri ve yüksek maliyettir. Düşük sıcaklık GID sistemlerinde kullanılan malzemeler genelde organik bileşikler (parafin wax, yağ asitleri ve stearic asit), inorganik bileşiklerdir (Glauber tuzu gibi hydrate tuzları ve eutecta-hydrate tuz karışımları). Orta ve yüksek sıcaklık GID sistemlerinde kullanılabilecek çeşitli FDM'ler vardır. Kullanılan FDM'de dikkat edilmesi gereken, kim yasalların depo üzerindeki korozif etkisi ve kimyasalların çevrimler sonrasında bozunmaya uğramasıdır. Buharlaşma gizl i ısısının kullanıldığı GID sistemlerinde geniş hacimlerde buharı saklamak maliyeti oldukça a rtıraca ktır. Genel eğilim basınçlı su ile buharı direk temas ettirmek suretiyle suyu ısıtan ve buharın basıncını düşürerek sonradan kullanıma hazır eden buhar akümülatörlerinin kullanımı yönündedir (Fath, 1998). FDM'ler katı-katı, sıvı-gaz, katı-sıvı faz değişimlerine uğrayarak depolama sağlayabilirler (Hasnain, 1997): t Katı-katı GID sistemlerinde FDM aynı fazda kalarak gizli ısı depolayabilir. Malzeme sadece biraz yumuşar veya sertl eşir. Katı-katı GID sistemlerine uygun fusion ısısı ve dönüşüm sıcaklığına sahip sadece birkaç malzeme vardır. t Sıvı-gaz GID sistemleri yüksek fusion ısısına sahip olmalarına rağmen, faz değişimi esnasındaki büyük hacim değişimleri pratikte uygulamalar için problem yaratmaktadır (Eren, 2002; Lund, 2000). t Katı-sıvı GID sistemleri en çok kullanılan sistemlerdir. Katı -sıvı sistemleri fazla hacim değişimine uğramadan geniş malzeme yelpazesinde yüksek ısı depolama imkanı sağlarlar (Hasnain, 1997). Bazı FDM'ler sıvı haldeyken ayrışı r ve katmanlaşırlar ve bu yüzden düzgün bir şekilde katılaşamazlar. Bu katılaşma FDM'nin gizli ısısının tamamen kullanılamaması anlamına gelir. Bu durum FDM'lerin ince ve sığ depolar içine kümeleştirilmesiyle (paketlenmesiyle) azaltılır. Ayrıca FDM'lerin içine inceltici ve toplayıcı katkı maddeleri eklenir. En iyi verim, FDM'ler 25,4 mm lik tüpler içinde bir depo içine kümeleşti rildiklerinde elde edilir. Bu kümeler arasında n su geçememeli, sızıntı ve korozyon olmamalıd ır. Çelik ve polietilen en çok kullanılan paketleme elemanlarıdır (Eren, 2002). 114 a) b) c) '---------i Şekil 2. FDMdepolama üniteleri. a) PB ünitesi b) ST iiııitesi c) TB iiııitesi. Tipik FDM depolama ünitelerini Şekil 2'de gösterilmiştir (Buchlin, 1998). PB ünitesi 25 mm'lik küresel polietilen topların paketlenip (sıkı ştırılıp), 0,2 m çaplı ve 0,5 m yükseklikteki silindir içine s ıkıştırılmasıyl a oluşur. Topların içinde FDM vardır. ST ünitesinde 13 PVC çubuktan oluşan 25 yatay sıra vardır. TB ünitesi, PB ünitesi deposuna benzer. Depo içine konmuş 0,0053 m çaplı 0,95 m uzunluktaki 37 SStüpüyle donatılmıştır. GID sistemlerinde depolama malzemesi kadar ve ısı eşanjörlerinin de önemi büyüktür (Hasnain, 1997). GID sistemleri sabit sıcaklıkta depolama malzemesinin fusion gizli ısısın ı kullanarak yüksek yoğunluk ve kapasitede ısı depolayabi lir. GID sistemleri en az üç temel bileşenden oluşur: t İstenilen çalışma sıcaklığı aralığında katı - sıvı faz değişimini tamamlayabilen ve ısı kaynağında n gelen enerjinin büyük kısmını gizli fusion ısısı olarak depolayabilen bir FDM, t Depolama malzemesini saklayabilecek bir depo, t lsı kaynağından FDM'ye, FDM'den de ihtiyaç duyulan bölgeye ısı transferini sağlayacak eşanjör. ısıtma ve soğutma amaçlı kullanılabilecek çeşitli sıcaklık aralıklarında çalışabilen birçok FDM vardır. Çalışma sıcaklık aralık- --' larına göre bir kısım FDM'ler Tablo 1 'de belirti lm işti r. Tuz hidratlar, parafinler, parafin olmayan organik bileşikler, bunların ikili ka rı ş ımları ; üzerinde en çok ça l ışılan FDM'dir. Bu sınıflandırma Şekil 3'te verilmiştir. Yüksek enerji depolama yoğunl uğu, uygun faz değişim sıcaklık aralığı, aşırı soğuma göstermeme ve faz ayrımına uğramama gibi bazı özellikler FDM seçiminde önemli kriterlerdir. Uzun süreli depolamalarda buna malzemenin ısıl kararlılığı da eklenir. ısıl kararlılık, bir FDM'nin çok sayıda faz değişimine uğramasıyla enerji depolama kapasitesindeki değişim olarak tanımla nabilir. İnorganik bileşikler grubundan olan çoğu tuz hidrat,, ucuzluğu nedeni ile tercih edilir. Tuz hidratlarının aşırı soğuma ve faz ayrışması gibi problemleri vardır. Parafinler yüksek fusion ısıları, ihmal edilebilir aşırı soğuma, düşük buhar basıncı, kimyasal kararl ılık, faz ayrışmasının olmayışı, kolay ve ucuza temin edilebilme gibi, FDM'lerde olması istenen, birçok özelliği taşırlar. Dezavantajları düşük ısıl iletkenlik ve faz değişiminde karşılaşılan büyük hacim değişimleridir. Saf parafinler çok pahalıdır. Bu sebepten GID sistemlerinde teknik dereceli parafinler ku ll anıl ır. Bu parafinlerin kesgin bir erime noktasından çok erime sıcaklık aralıkları vardı r. Parafin olmayan organikler arasında yağ asitleri, ester, alkol ve glikol gibi çeşitl i organik malzemeler vardır. Farklı FDM'lerin ısıl performansları ve ısıl depolama paraFaz Değiştiren Malzemeler -~I İnorganik bileşikler Tuz Hidratları Tuz Metaller ve alaşımları Organik bileşikl er A~-------. İnorganik ve/veya Organik ötektikler ı Parafinler Parafin Polyalkoller olmayanlar Şekil 3. FDM'lerin sınıflandırılması. ~
RkJQdWJsaXNoZXIy MTcyMTY=