CO2 miktarına bağlı modülasyon kontrolü yapabilen klima santralinin deneysel analizi
Experimental analysis of the air handling unit capable of modulation control based on CO2
Yazar: MURAT KORKMAZ
Danışman: DOÇ. DR. METİN KAYA
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
İnsanlar günümüzde yaşamlarının büyük bir bölümünü kapalı mekânlarda geçirmektedirler. Bu yüzden insanların yaşam şartları düşünüldüğünde, kapalı ortamlardaki iç hava kalitesinin önemi her geçen gün artmaktadır. Kapalı ortamlardaki iç hava kalitesini etkileyen unsurların başında CO2 miktarı gelmektedir. Bu çalışmada, plakalı ısı geri kazanımlı, %100 taze havalı ve karışım havalı çalışan bir klima santrali ile üniversitenin bir dersliğinde farklı öğrenci sayıları belirlenerek CO2 miktarındaki değişimler incelenmiştir. Aynı zamanda klima santralinin karışım damperi oranı değiştirilerek enerji tüketimindeki değişiklikler, klima santralinde kullanılan plakalı ısı geri kazanım ünitesinin verimliliği, yaz şartlarında klima santralinde kullanılan dış ünitenin enerji etkinlik oranı (EER) değerleri ve kış aylarında sistemin ısıtma verimleri hesaplanmıştır. Derslikte farklı öğrenci sayılarında (0,10,15,35,50,70) klima santrali çalıştırılmadığında, %100 taze havalı çalıştırıldığında ve %60 taze havalı çalıştırıldığında CO2 miktarı ölçümleri alınmıştır. Deneyler tamamlandığında klima  
santrali çalıştırılmadığında  derslikte 70 öğrenci olduğunda CO2 miktarı 1350 ppm,  50 öğrenci  olduğunda  ise CO2 miktarı 1081 ppm ölçülmüştür. Klima santrali %100 taze hava ile çalıştırıldığında derslikte  70 öğrenci  olduğunda CO2 miktarı 765 ppm, 50 öğrenci derslikte iken CO2 miktarı 682 ppm ölçülmüştür. Aynı zamanda klima santrali %60 taze havalı çalıştırıldığında 70 öğrenci derslikte iken CO2 miktarı 889 ppm, 50 öğrenci derslikte olduğunda ise CO2 miktarı 851 ppm ölçülmüştür.  Deneylerde en az enerji tüketimi, derslikte öğrenci olmadığında ve klima santrali %60 taze hava ile çalıştığında 13,1 kWh olarak hesaplanmıştır. Deneylerde en fazla enerji tüketimi ise derslikte 70 öğrenci olduğunda ve klima santrali %100 taze hava ile çalıştırıldığında 15,8 kWh olarak hesaplanmıştır. Yapılan deney şartları ışığında klima santralindeki ısı geri kazanım enerji verimliliği ortalaması % 45,97 olarak bulunmuştur. Klima santralinde 35 öğrenci sınıfta olduğu şartlarda ekserji verimliliği %47, 50 öğrenci olduğunda ekserji verimliliği %45 ve 70 öğrenci olduğunda ise ekserji verimliliği %43 hesaplanmıştır. Aynı zamanda klima santralinin ısıtma verimi %55,5 ve yaz şartlarında sistemin EER ise 6,7 hesaplanmıştır.

Abstract:
People spend most of their lives indoors today. Therefore the importance of indoor air quality icreases with each passing day, particularly when the current quality of life expectations are taken into consideration. One of the factors affecting indoor air quality is the amount of CO2 in the air. In this study, by using an air handling unit(AHU) with plate heat recovery, the correlation of CO2 concentration variations based on the number of students (0,10,15,35,70) present in a classroom of the university were evaluated. When there were different numbers of students in the classroom, changes in energy consumption were found by changing the mixing damper ratio of the air handling unit. In addition, the efficiency of the plate heat recovery unit used in the air handling unit, the EER values of the outdoor unit used in the air handling unit in summer conditions and the heating efficiency of the system in winter months are calculated. In the measurements, the measured CO2 concentration was at its highest as 1350 ppm while the AHU was not active and 70 students were in the classroom.  
The CO2 concentration was 1081 ppm when 50 students were in the classroom. When the AHU was operated with 100% fresh air, the CO2 concentrations were 765 ppm and 682 ppm in the experiments with 70 and 50 students, respectively. Besides, when the AHU was operated with 60% fresh air, the measured CO2 concentration in the classroom was 889 ppm for 70 students, and 851 ppm for 50 students. In the experiments, the lowest energy consumption was calculated as 13.1 kWh when there was no student in the classroom, and the AHU was operated with 60% fresh air. In the experiments, the highest energy consumption was calculated as 15.8 kWh when there were 70 students in the classroom, and the AHU was operated with 100% fresh air. In the light of the experimental conditions, the average heat recovery energy efficiency in the air handling unit was measured as 45.97%. In the AHU, the exergy efficiency is 47% when 35 students are in the classroom, 45% when there are 50 students, and 43% when there are 70 students. The heating efficiency of the air handling unit is 55% and the EER of the system in summer conditions has calculated 6.7.