Development of control strategies and implementation to electrical water heaters for energy conservation

ÖZETELEKTRİKLİ SU ISITICILAR İÇİN ENERJİ TASARRUFU AMACIYLA KONTROL STRATEJİLERİ GELİŞTİRİLMESİ VE UYGULANMASI Bu çalışmada, enerji tasarrufu amacıyla, elektrikli su ısıtıcılarının optimum dizaynı, seçimi ve kontrolü incelenmiştir. Tek bölmeli elektrikli su ısıtıcı ile iki bölmeli elektrikli su ısıtıcı aynı başlangıç şartlarıyla kıyaslandığında bölmeli elektrikli su ısıtıcılarının üstteki hacmi toplam hacmin % 25 ine ve toplam elektrik gücünün % 75 ine sahip olması durumunda daha fazla sıcak su sağladığı ve dolayısıyla enerji tüketiminin azaldığı gözlemlenmiştir. Su ısıtıcılarında enerji verimliliğinin sağlanması amacıyla Becker’in ortalama sıcak su profili baz alınarak kontrol sistemleri tasarlanmış ve çeşitli kontrol sistemleri üzerinde çalışmalar yapılmış, elde edilen veriler karşılaştırılarak, enerji tasarrufu için uygun kontrol yaklaşımları belirlenmiştir.Bu tez çalışmasında elektrikli su ısıtıcılarının optimum tasarım ve depolama türü araştırıldı ve beş günlük çalışma sonuçları birbiriyle karşılaştırıldı. Tek bölmeli elektrikli su ısıtıcılar ile çeşitli boyutlarda tank ve güç kullanılarak ortalama saatlik sıcak su kullanımı incelenmiştir. Tek bölmeli su ısıtıcı tanklar tarafından sağlanan sıcak su miktarının tankın büyüklüğüyle değişmediği fakat sağlanan güçle değiştiği tespit edilmiştir. Bunun yanında artan tank hacmiyle enerji tüketiminin arttığı gözlenmiştir.ABSTRACTDEVELOPMENT OF CONTROL STRATEGIES AND IMPLEMENTATION TO ELECTRICAL WATER HEATERS FOR ENERGY CONSERVATIONOptimum design and selection of storage type electric water heaters were analyzed for energy conservation. It is concluded that a dual tank electric water heater provides more hot water and reduces energy consumption where as the upper part of the tank has 25% of the total volume and 75% of the total power rating.Some control systems were designed and studies were conducted on a variety of control systems in order to ensure energy. The results were compared with each other and the optimal control strategies were determined for energy conservation. Optimum design and selection of storage type electric water heaters were investigated and compared in this thesis for five days. Single tank electric water heaters of various tank sizes and power ratings were examined using an average hourly hot water use profile. It was found that the amount of hot water provided by single tank water heaters does not vary with tank size but does vary with power rating. However, the energy consumption increases with increasing tank volume