Canan Kandilli, Gürhan Külahlı, Gültekin Savcı
Binalarla bütünleşik güneş enerjisi sistemleri arasında fotovoltaik termal sistemler (PVT), hem elektrik hem de sıcak su ihtiyacını karşılaması ile giderek artan bir ilgi görmektedir. PVT sistemlerden en yüksek enerji veriminin elde edilmesi ve optimum çalışma koşullarında işletilmesi, bu sistemlerin tasarımı aşamasında ayrıntılı ısı transfer analizlerinin yapılmasını ve termodinamik modellerinin ortaya konmasını gerektirmektedir. Bu çalışmada, Uşak Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü’nde tasarlanan ve deneysel olarak test edilen, ısı transfer akışkanı olarak suyun kullanıldığı ve monokristal silisyum fotovoltaik modülden oluşan bir PVT sistemin 2D ısı transfer analizi ve termodinamik modellemesi COMSOL Multiphysics yazılımı ile gerçekleştirilmiştir. Ölçümlenen ve model sonucu hesaplanan çıkış suyu sıcaklıkları arasındaki determinasyon katsayısı 0,94, korelasyon katsayısı 0,97; MSE değeri 3,67 ve RMSE değeri 1,92 olarak bulunmuştur. Ortalama değerler üzerinden değerlendirilecek olursa; 620 W/m2 güneş ışınımı, 13°C dış ortam sıcaklığı koşulları altında, 20°C giriş suyu sıcaklığında, deney sonuçlarına göre hesaplanan ortalama ısıl verim 0,27 olarak hesaplanırken, simülasyon sonuçlarına göre hesaplanan ortalama ısıl verim 0,22 olarak bulunmuştur. PVT modülün toplam enerji verimi ise deneysel olarak 0,38, simülasyon sonuçlarına göre 0,33 olarak ortaya konmuştur. Buna göre deney ve simülasyondan elde edilen sonuçların uyum içerinde olduğu sonucuna varılmaktadır. PVT ısı transfer mekanizmasının ayrıntılı olarak ortaya konduğu bu çalışma ile hem PVT sistemlerin, hem de diğer güneş enerjisi sistemlerinin modellemesi ve optimum tasarımları alanındaki çalışmalara yararlı olması umut edilmektedir.