The study provides performance analysis and economic feasibility examination of
Solar Domestic Water Heating (SDWH) Systems employing two different types of
solar collectors, Flat Plate Collector (FPC) and Evacuated Tube Collector (ETC). The
work studies the system performance, solar system fraction, collector and storage tank
outlet temperatures, collected energy, and the system efficiency.
The performance analysis of the two solar water heating systems was carried out
considering the annual weather conditions of Beirut city by using T*SOL® and
TRNSYS Simulation tools. Results showed that the annual efficiency of SDWH using
ETC (44%) was 4 points more than the annual efficiency of SDWH employing FPC
(40%). The annual solar fraction of SDWH with ETC (89%) is found to be 9 points
more than that of FPC (80%). This makes the system with ETC more effective in terms
of energy performance, leading to more economic benefits over its life of the
operation. This has been proved by evaluating both systems' economic feasibilities
over their operation life (20 years). The economic feasibility results showed that the
total savings of SDWH using ETC is $ 47,615, and the saving-to-investment ratio is
7.7. The total savings of the system using FPC is $ 42,840, and saving-to-investment
ratio is 7.
Keywords: Solar domestic water heating, solar collectors, Flat plat collector,
Evacuated tube collector, Performance analysis, Economic feasibility.
ÖZ:Bu çalışma kullanım suyu ısıtılmasında yararlanılan iki farklı güneş toplayıcı
düzeneğini karşılaştırmalı olarak incelemeyi amaçlamaktadır. Çalışma düz plakalı ve
vakum tüplü güneş toplayıcı düzeneklerinin performansını ve ekonomik fizibilitesini
ortaya koymaktadır. Dikkate alınan göstergeler toplanan enerji, güneş enerjisi katkı
oranı, düzenek performansı ve verimi ile toplayıcı ve depo çıkış sıcaklıklarıdır.
Düzeneklerin performans karşılaştırması Beyrut hava koşulları dikkate alınarak
TRNSYS ve T*SOL yazılımları ile oluşturulan modellerin simülasyon sonuçlarının
tetkiki ile gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar vakum tüplü toplayıcının yıllık veriminin (%
44) düz plakalı toplayıcının yıllık veriminden (% 40) 4 puan daha yüksek olduğunu
göstermektedir. Bunun yanında vakum tüplü toplayıcının yıllık güneş enerjisi katkı
oranının (% 89) düz plakalı toplayıcının güneş enerjisi katkı oranından (% 80) 9 puan
daha fazla olduğu ortaya çıkarılmıştır. Bu durum vakum tüplü güneş toplayıcı
düzeneğin enerji performansının daha iyi olduğunu göstermekte ve çalışma süreci
boyunca daha fazla ekonomik fayda sağlayacağı sonucunu doğurmaktadır. Yapılan
ekonomik fizibilite çalışmasının sonucu da bunu göstermektedir. Yapılan çalışmada
vakum tüplü güneş toplayıcısının kullanım suyu ısıtılmasında faydalanılması ile yirmi
yıllık çalışma süresi boyunca Beyrut koşullarında toplam 47,615 $ tasarruf edileceği
ve tasarruf-yatırım oranının ise 7.7 olacağı hesaplanmıştır. Düz plakalı güneş
toplayıcısının kullanılması durumunda ise toplam tasarrufların 42,840 $, tasarruf yatırım oranının ise 7 olacağı bulunmuştur.
Anahtar Kelimeler: Güneş enerjisi ile kullanım suyu ısıtılması, Güneş toplayıcıları,
Vakum tüplü güneş toplayıcısı, Düz plakalı güneş toplayıcısı, Performans analizi,
Ekonomik fizibilite.
