Merkezi iklimlendirme (VRV) sistemlerinde sıcak su kullanımı ile defrostun deneysel incelenmesi ve alternatif defrost sistemleriyle karşılaştırılması
Experimental investigation of defrost using hot water in central air conditioning (VRV) systems and comparison with alternative defrost systems
Yazar: FERHAT DAMARHAN
Danışman: PROF. DR. İLHAN TEKİN ÖZTÜRK
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu tezin amacı, iklimlendirme sistemlerinde enerji payı yüksek olan VRV/VRF sistemlerinin buharlaştırıcılarında meydana gelen buzlanma sorununun giderilmesi için alternatif çözüm önerisi sunmaktır. Ayrıca, bu çalışmada elde edilen sonuçlar, literatürde bulunan diğer defrost sistemleri ile karşılaştırılmış ve önerilen yöntemin etkinliği değerlendirilmiştir. Binalarda enerji kullanımının önemli bir kısmını havalandırma ve iklimlendirme (HVAC) sistemleri oluşturmaktadır. Kış mevsiminde, buharlaştırıcı yüzeyinde meydana gelen buzlanma, cihazın performansını düşürmekte ve enerji tüketimini artırmaktadır. Bu sorunun önüne geçmek amacıyla, iklimlendirme sistemlerinde cihazın normal çalışma düzenine dönmesini sağlamak için çeşitli buz çözme teknikleri bulunmaktadır. Bu tez çalışmasında, VRV sistemlerinde kışın meydana gelen buzlanma sorununun çözülmesi için alternatif bir çözüm önerisi sunulmuştur. VRV sistemine entegre edilen plakalı ısı değiştirgeci ve su devresinin serpantin yüzeyinde oluşan buzlanmaya etkisini incelemek için deney düzeneği  hazırlanmış ve deneyler yapılmıştır. Yapılan deneysel çalışmalarda, sıcak su hattının devrede olduğu durumda serpantin üzerinde karlanma olmadığı ve sistemin ısıtma moduna sürekli devam ettiği gözlemlenmiştir. Deneysel çalışma yapılan VRV sistemi için su ısıtmalı defrost sisteminde buz çözme kapasitesi 0.1415 kg/dk elde edilmiştir. Su ısıtmalı defrost sisteminin iyileştirilmesi kapsamında yapılan teorik çalışmada, defrost sonrası soğutucu akışkanın ikinci bir plakalı ısı değiştirgecinden geçirilerek, kısılma valfinden gelen -10 °C soğutucu akışkan yardımıyla 4°C'den 0°C ve -5°C gibi farklı sıcaklıklara soğutulup kompresöre gönderilmesiyle, kompresör üzerindeki yükün azaldığı ve su devresindeki plakalı ısı değiştirgecinin de kapasitesinin azaldığı görülmektedir.  Defrost esnasında sadece su ısıtmalı  sisteme göre, kompresör gücünde  giriş sıcaklıları 0°C' de % 7.2 ve -5 °C' de % 10  kadar  azalma elde edilmiştir. Ancak, su ısıtmalı defrost sistemine önerilen iyileştirme yönteminin deneysel çalışmalarla doğrulanması  gerekmektedir.

Abstract:
The aim of this thesis is to propose an alternative solution to eliminate the icing problem that occurs in the evaporators of VRV/VRF systems, which have a high energy share in air conditioning systems. In addition, the results obtained in this study were compared with other defrosting systems in the literature and the effectiveness of the proposed method was evaluated. Ventilation and air conditioning (HVAC) systems constitute a significant portion of energy use in buildings. In the winter season, icing on the evaporator surface reduces the performance of the device and increases energy consumption. In order to prevent this problem, there are various deicing techniques in air conditioning systems to ensure that the device returns to its normal operating order. In this thesis study, an alternative solution proposal was presented to solve the icing problem that occurs in VRV systems in winter. An experimental setup was prepared and experiments were conducted to examine the effect of the plate heat exchanger and water circuit integrated into the VRV system on the icing formed on the serpentine surface. In the experimental studies, it was observed that there was no frost on the serpentine when the hot water line was on and the system continued to operate in heating mode. For the VRV system where experimental work was carried out, the defrosting capacity of the water heated defrost system was obtained as 0.1415 kg/min. In the theoretical study conducted within the scope of improving the water heated defrost system, it is observed that the refrigerant is passed through a second plate heat exchanger after defrosting, and by cooling it from 4°C to different temperatures such as 0°C and -5°C with the help of -10 °C refrigerant coming from the throttle valve and sending it to the compressor, the load on the compressor is reduced and the capacity of the plate heat exchanger in the water circuit is also reduced. Compared to the system with only water heating during defrost, a decrease of 7.2% in compressor power at inlet temperatures of 0°C and 10% at -5°C was obtained. However, the improvement method proposed for the water heated defrost system needs to be verified with experimental studies.