Toprak kaynaklı ısı pompası ile bir hacmin soğutulması
Cooling a zone by using a ground source heat pump
Yazar: İBRAHİM ERSÖZ
Danışman: DOÇ. DR. ARİF HEPBAŞLI ; PROF. DR. ALİ GÜNGÖR
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2000
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Isı pompası = Heat pump ; Toprak kaynaklı ısı pompası = Ground source heat pump

Özet:
Isı pompası sistemleri ısıyı bir ortamdan diğerine taşıyabilen ve ısıyı düşük sıcaklık kaynağından yüksek sıcaklığa aktarabilmesi özelliği dolayısıyla düşük sıcaklıktaki bu ısının kullanılmasına imkan veren sistemlerdir. Toprak içinde ısı genelde sabittir. Aylara veya yıllara göre büyük farklılıklar göstermemesi ve atmosfer sıcaklığı aksine bir sıcaklığa sahip olması, ısı farkının kullanımına daha geniş imkan verir. Böylece ısı aktarımı daha kolay yapılabilir. Toprak; ısıtma sezonunda dış havadan daha yüksek ve yazın soğutma için, havadan daha düşük sıcaklıkta bir kaynaktır. Bu çalışmanın amacı, ısı pompasının ve toprağın bu özelliklerinden faydalanarak hacim içerisindeki ısıyı nispeten daha az sıcaklığa sahip olan toprağa aktarmak sureti İle bir hacmin soğutulmasını sağlamaktır. Toprak kaynaklı ısı pompalarının ısı tesir katsayılarının yüksek olması işletim maliyetini azaltmaktadır. Ancak, kaynak olarak toprağın kullanımı, toprağa gömülen ısı değiştiricisinin maliyetinden ötürü, kaynak olarak havayı kullanan ısı pompalarına göre daha yüksek yatırımmaliyeti gerektirmektedirler. Bu maliyetin yüksek olması, toprak özelliklerinin, hava ve toprak sıcaklık değerlerinin ve ısı pompası karakteristiklerinin çok iyi bilinmesi, bunların sonucu olarak boyutlandırmanm çok İyi yapılmasını gerektirir. Bu çalışmada Ege Üniversitesi Güneş Enerjisi Enstitüsü binası içerisinde bulunan bir dersliğin, toprak kaynaklı ısı pompası ile soğutulması hedeflenmiştir. Bu bağlamda, yerel hava ve toprak sıcaklıkları, toprak özellikleri ve yatırım maliyetleri göz önünde tutularak ısı pompası ve toprak ısı değiştiricisi tasarımı yapılmış, elde edilen sonuçlar teorik ve pratik olarak karşılaştırılıp değerlendirilmiştir. Anahtar sözcükler : Toprak kaynaklı ısı pompası; Isı pompası

Abstract:
Heat pumps are systems which can carry heat from one place to another place. However, it transfer the heat from low temperature source to high tempeature source so anable to use this heat in low temperature. İn general, heat of the soil is stable. The temperature of the earth is not dependent on the average ambient air temperature and the annual earth tempreture. The Earth temperature is greatly affected by the type of soil and moisture content. Thus, heat can be transfered easily. The Earth is a source which has higher temperature than the ambient air temperature in heating season and lower temperature than the ambient air temperature in cooling season. The aim of this study is to cool a zone by transfering heat from the zone to the earth which having lower temperature. Ground coupled heat pumps are systems utilizing a closed-loop designed to use the earth as a heat source. The thermal contact with the earth is accomplished by using a long piece or several piece of plastic pipes, buried horizontally or vertically in the ground. In the ground source heat pumps, the operating cost can be reduced due to the the high values of COP.Ground coupled systems usually cost more per unit capacity than air source systems. The usual interest therefore is in evaluating the energy savings in terms of the extra initial investment. There İs the usually tradeoff between first cost and operating cost. The first cost will usually be dominated by the ground exchanger cost, therefore once the heating and cooling loads have been calculated and before a heat pump has been selected, the most important decisions involve the sizing and layout of the earth coupling device. The choice of vertical or horizontal, series or parallel, small diameter versus large diameter, and type of pipe, all depend upon cost. Ground-coupled devices tend to be more economically feasible for large homes and buildings, and where favorable electric rates exist. In this study, it is aimed at cooling a room at the University of Ege by using a ground source heat pump system. In this regard, the design of the heat pump and ground coupled heat exchanger was carried out by taking into account local air and soil temperatures, as well as soil properties and first costs. Key words : Ground source heat pump; Heat pumps.