Su akışkanlı toprak kaynaklı doğal ısıtma/soğutma sistemleri için toprağın ısıl davranışının deneysel incelenmesi

Abstract

Günümüzde fosil yakıtların aşırı kullanılması sonucu ortaya çıkan çevre kirliliği dünya için ciddi bir tehdit oluşturan küresel ısınmaya neden olmaktadır. Enerji ihtiyacının sürekli artmasıyla birlikte enerji kaynaklarının hızlı bir şekilde tükenmesi ve artan enerji talebini karşılamaya yönelik son zamanlarda yenilenebilir enerji kaynaklarının önemi daha da artmıştır. Bunun yanı sıra mevcut kullanılan kaynakların daha efektif kullanılması ve alternatif enerji sistemlerinin ekonomik, teknolojik gelişmelere açık, bakımı kolay ve yasal kısıtlamalara uygun olarak geliştirilmesi bir zorunluluk haline gelmiştir. Son yıllarda literatürde belirli oranda nemlendirilmiş toprak kaynaklı ısı değiştiricileri ile ilgili araştırmalara rastlanmakla beraber bu konuda fazla sayıda çalışma bulunmamaktadır. Mevcut çalışmalar ise çoğunlukla kuru toprak uygulamalarına yöneliktir. Bu çalışmada proses akışkanı su ve hava olan toprak kaynaklı ısı değiştiricisi kullanarak Sakarya Üniversitesi sınırları içerisindeki enerji laboratuvarının iklimlendirme uygulamaları yapılmıştır. Bu amaç için 80 m2 alanda toprak kaynaklı ısı değiştiricisinin boruları yapay bir havuz içerisine yerleştirilmiştir. Yaz ve kış aylarında gerçekleştirilen deneylerde iklimlendirme için sarf edilen enerji maliyetlerinin azaldığı görülmüştür. Araştırmada elde edilen deneysel sonuçlara göre su akışkanlı ve hava akışkanlı toprak kaynaklı ısı değiştiricisinin elektrikli klima ve doğalgazlı kombi sistemleriyle ekonomik açıdan karşılaştırması yapılmıştır. Toprak kaynaklı ısı değiştiricisi modelinde kurulum maliyetleri daha yüksek olmasına rağmen yıllık işletme maliyetinin diğer sistemlere göre daha düşük olduğu belirlenmiştir. 10 yıllık bir süre esas alındığında ise alternatif sistemlere göre daha ekonomik ve uygulanabilir olduğu tespit edilmiştir.

The pollution caused by the overuse of fossil fuels to the present day causes global warming, which is a serious threat to the world. With the continuous increase in energy demand, renewable energy resources have become more important in recent years in order to meet the rapidly depleted energy resources and to meet the increasing energy demand. In addition, more effective use of existing resources and alternative energy systems have become a necessity to be developed in line with economic restrictions, easy to maintain and easy to maintain. In recent years, some studies have been conducted on the soil-humidified soil source heat exchangers in the literature, but there are not many studies on this subject. Current studies mostly focus on dry soil applications. In this study, air-conditioning applications of the energy laboratory within the boundaries of Sakarya University have been carried out by using an earth source heat exchanger which is considered as the process fluid. For this purpose, the pipes of an earth-source heat exchanger at an area of 80 m2 were placed in an artificial pool. In summer and winter experiments, energy costs for air conditioning have decreased. According to the experimental results obtained from the study, the comparison of the water-fluid and air-fluid ground source heat exchanger with the electric air-conditioning and natural gas combi boiler systems has been economically compared. Although the installation costs are higher in the soil source heat exchanger model, it is determined annual operating cost is lower than other systems. Based on a period of 10 years, it has been determined that it is more economical and applicable than alternative systems.