Teşhir tipi soğutucularda enerji performansının artırılmasına yönelik deneysel analizler
Experimental analyses for improving energy performance of refrigerated display cabinet
Yazar: SÜLEYMAN ERTEN
Danışman: PROF. DR. MEHMET ÖZKAYMAK
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Süpermarketlerde, gıda ürünleri tazeliklerini ve besin değerlerini koruyacak şekilde teşhir tipi soğutucularda sergilenir. Özellikle süpermarketler, marketler ve benzeri perakende işletmelerinde geniş ürün yelpazesini sergilemek ve müşterilere çeşitlilik sunmak amacıyla teşhir tipi soğutucular sıkça tercih edilir. Bu soğutucular özel olarak tasarlanmış olup ürünleri en uygun sıcaklıkta tutarak kalitelerini korumaya yöneliktir. Gıda perakende sektörünün büyümesiyle birlikte, bu cihazların kullanımı enerji tüketimi de artmıştır ve çevresel sürdürülebilirlik açısından bir endişe kaynağı haline gelmiştir. Bu nedenle, birçok araştırmacı ve enerji uzmanı, teşhir tipi soğutucuların enerji performansını artırmak için çeşitli stratejiler geliştirmeye çalışmıştır. Bu tez, teşhir tipi soğutucuların enerji verimliliğini artırmaya yönelik deneysel analizlerin sonuçlarının sunulmasını hedeflemektedir. Teşhir tipi soğutucuların enerji performansının deneysel olarak iyileştirilmesine odaklanmaktadır. Teşhir tipi soğutucu kabinler ile ilgili yapılan araştırmalarda enerji performansına ve enerji verimliliği endeks değerine etki eden parametreler; teşhir tipi soğutucular bünyesinde enerji tüketen ekipmanlar (kompresör, ısıtıcılar, aydınlatma, fanlar vb.), soğutucu akışkan ve soğutma çevrimi uygulama seçimi, kabinin ve hava akış yapısının tasarımı, evaporatör, kondenser, kompresör, genleşme valfi ve defrost verimliliği, yalıtım ve sızdırmazlık olarak belirlenmiştir. Bu konularla ilgili klimatik test odalarında yapılan deneysel analizler sonucunda; iki farklı hava akış modelinin soğutma sistemine etkisi üzerine yapılan deneylerde, Sistem 2'nin homojen bir hava dağılımı sağlayarak %13,6 oranında daha iyi bir performans göstermiştir.  Yenilikçi bir yaklaşım olan defrostsuz yönteme geçişle yıllık enerji tüketimi ve enerji verimlilik endeksi %10,6 oranında azalmış olup enerji etiketi sınıfı B'den A'ya yükselmiştir. Kondenser fanları ve yoğuşma tavası arasındaki hava yönlendirme sacının etkisi incelendiğinde, yeni tasarım ile günlük enerji tüketiminde 5,35 kWh tasarruf sağlamış olup %20'lik bir enerji tasarrufu elde edilmiştir. Farklı tip fanların performans karşılaştırmasında, elektronik tip fanlı sistem %7,95 daha az enerji tüketirken, diğer fanlı sistem %24 daha fazla enerji tüketmiştir. Yeni deflektör yapısının performansı değerlendirildiğinde, yeni deflektör yapısı ile soğutucunun yıllık enerji tüketimi %10,17 oranında azaltılmıştır. R290 ve R404a soğutucu akışkanlarının karşılaştırması yapıldığında, R290'ın soğutma performansı katsayısı %12 daha yüksek olduğu görülmüştür. Bu sonuçlar, gıda perakende sektöründe enerji tasarrufu sağlayarak çevresel sürdürülebilirlik hedeflerine ulaşmak için pratik çözümler sunabilir. Teşhir tipi soğutucuların enerji verimliliğinin artırılması, eko-tasarım kriterlerine uygun üretimi, tasarımı ve geliştirilmesi de kritik öneme sahiptir.

Abstract:
In supermarkets, food products are displayed in refrigerated display cabinet to preserve their freshness and nutritional value. Refrigerated display cabinets are frequently preferred, especially in supermarkets, markets and similar retail businesses, to display a wide range of products and offer variety to customers. These cabinets are specially designed to preserve the quality of the products by keeping them at the optimum temperature. With the growth of the food retail industry, the energy consumption of the use of these devices has also increased and has become a concern for environmental sustainability. Therefore, many researchers and energy experts have tried to develop various strategies to improve the energy performance of refrigerated display cabinets. This thesis aims to present the results of experimental analyzes to increase the energy efficiency of display type coolers. It focuses on experimental improvement of the energy performance of refrigerated display cabinets. In research on refrigerated display cabinets, parameters affecting energy performance and energy efficiency index value are; Refrigerated display cabinets include energy-consuming equipment (compressor, heaters, lighting, fans, etc.), refrigerant and cooling cycle application selection, design of the cabinet and air flow structure, evaporator, condenser, compressor, expansion valve and defrost efficiency, insulation and sealing. has been determined. As a result of experimental analyzes conducted in climatic test rooms regarding these issues; In the experiments conducted on the effect of two different air flow samples on the cabinet, System 2 showed a better performance of 13.6% by providing a homogeneous air distribution. With the transition to the innovative approach without defrost, annual energy consumption and energy efficiency index decreased by 10.6% and energy label class increased from B to A. When the effect of the air guidance plate between the condenser fans and the condensate pan was examined, the new design saved 5.35 kWh in daily energy consumption and an energy saving of 20% was achieved. In the performance comparison of different types of fans, the electronic type fan system consumed 7.95% less energy, while the other fan system consumed 24% more energy. When the performance of the new deflector structure is evaluated, the annual energy consumption of the cooler is reduced by 10.17% with the new deflector structure. When comparing R290 and R404a refrigerants, it was seen that R290's cooling performance coefficient was 12% higher. These results may offer practical solutions to achieve environmental sustainability goals by saving energy in the food retail industry. Increasing the energy efficiency of refrigerated display cabinets and their production, design and development in accordance with eco-design criteria are also of critical importance.