Değişken evaporatör sıcaklığında bir ısı pompasının farklı çalışma koşullarında performans analizi
Performance analysis of the heat pump for variable evaporator temperatures at different working conditions
Yazar: RESUL ÜNAL
Danışman: DOÇ. DR. AHMET SAMANCI
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Bu çalışmada, ısıtma modunda kullanılan değişken hızlı (invertörlü) kompresörlü ve elektronik genleşme valfli bir ısı pompasının, farklı dış hava şartlarındaki performansı teorik olarak analiz edildi. Konya iklim şartlarında, oturum alanı yaklaşık 100 m2 olan örnek bir odaya göre hesaplamalar yapıldı. Hesaplamalar için, Meteoroloji Genel Müdürlüğü'nün 2013-2017 yılları arası (5 yıllık) ısıtma-gündereceleri değerlerine göre, ortalamayı en iyi temsil eden 2015 yılı verileri esas alındı. 2015 yılına ait ısıtma-gün-derece verilerine göre bir yıllık kış sezonu boyunca saatlik dış hava sıcaklığına bağlı ısı kayıpları hesaplandı. Isı pompasının, üretici firma kataloglarına göre dış hava sıcaklığı -7 °C'ye kadar çalışabileceği kabul edildi. Tasarlanan sisteme göre, dış hava sıcaklığı ve evaporatör sıcaklığı arasındaki sıcaklık farkı, uygun boyuttaki eşanjörün kullanıldığı varsayılarak, 10 °C olacak şekilde belirlendi. Sıcaklık farkını sabit tutacak senkronize çalışan bir elektronik genleşme valfi ve invertörlü bir kompresör kullanıldığı varsayıldı. Hesaplamalarda çalışma akışkanı R410A için EES (Engineering Equation Solver) programından faydalanıldı. Dış hava sıcaklıklarına bağlı olarak tasarlanan sistemin saatlik COP (Coefficient of Performance) değerleri, ısı kaybı ve bu kaybın ısı pompası ile karşılanması için harcadığı enerji miktarı hesap edildi. Hesaplar sonucunda, COP değerinin 2,5 ile 3,8 arasında değiştiği görüldü. İkinci olarak, R410A yerine son yıllarda kullanımı artan R32 soğutucu akışkanı seçilerek, bir yıllık kış sezonuna göre elde edilen sonuçlar, karşılaştırmalı olarak sunuldu. R32 soğutucu akışkanı kullanıldığında sistemin COP değerinin 2,7 ile 4,2 arasında değiştiği bulundu.  Enerji tüketimleri dikkate alındığında, R32 kullanımının R410A kullanımına göre, %9 oranında daha verimli olduğu tespit edildi.

Abstract:
In this study, the performance of a heat pump with a variable speed (inverter) compressor and an electronic expansion valve used in the heating mode was theoretically analyzed in different outdoor weather conditions. In Konya climatic conditions, calculations were made according to a sample room with a log space of about 100 m2. Calculations are based on the year 2015 data, which best represents the average, according to the Meteorology General Directorate's heating-day-grades between 2013-2017 (5 years). The heat losses due to the hourly outdoor air temperature during the one-year winter season are calculated according to the heating-day-grade data for 2015. The heat pump is considered to be capable of operating at an outdoor temperature of -7 ° C, according to the manufacturer's catalog. According to the designed system, the temperature difference between the outside air temperature and the evaporator temperature was determined to be 10 ° C, assuming that the heat exchanger at the appropriate size was used. It was assumed that a synchronous electronic expansion valve and an inverter compressor were used to keep the temperature difference constant. In the calculations, EES (Engineering Equation Solver) program was used for working fluid R410A. Based on the outside temperatures, the system's hourly COP (coefficient of performance) values, heat loss and the amount of energy consumed by the heat pump to calculate this loss were calculated. As a result of the calculations, it was observed that the COP value changed between 2.5 and 3.8. Second, the results obtained in comparison with the one-year winter season were presented comparatively by choosing R32 refrigerant fluid, which has increased in recent years instead of R410A. When the R32 refrigerant fluid was used, the COP value of the system was found to vary from 2.7 to 4.2. When energy consumption is taken into consideration, it was found that the use of R32 is 9% more efficient than the use of R410A.