Rize ili iklim şartlarında hava kaynaklı birısı pompasının ekserjetik sürdürülebilirlik değerlendirilmesi
Exergetic sustainability assessment of an air source heat pump for Rize climatic conditions
Yazar: SUNDUZ KUK AKÇAİR
Danışman: DOÇ. DR. UĞUR AKBULUT
Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasının amacı, Rize ili iklim şartlarında hava kaynaklı bir ısı pompasının ekserjetik sürdürülebilirlik değerlendirilmesini yapmaktır. Bu amaçla, Rize ili iklim koşullarında bir polikliniğin hava kaynaklı ısı pompası (HKIP) ile entegre edilmiş merkezi bir klima sistemi ile ısıtılması ve soğutulması süreçleri tasarlanmış ve incelenmiştir. Tasarlanan sisteminin her bir ünitesi kontrol hacmi olarak ele alınarak Termodinamiğin Birinci ve İkinci Kanunları kapsamında enerji ve ekserji denge denklemleri yazılarak ekserjetik sürdürülebilirlik parametrelerinin hesabı yapılmıştır. Sonuç olarak, yapılan hesaplamalar neticesinde, bu çalışma kapsamında tasarlanan sistemin ılıman ve yüksek nemli olan Rize İklim Şartlarında istenen konforu sağladığı görülmüştür ve sistem yaz modunda kış modundakinden daha yüksek verime sahiptir. Ekserjetik sürdürülebilirlik açısından atık ekserji oranı ve çevresel etki faktörünün düşük, ekserji geri kazanım oranı ve çevresel sürdürülebilirlik endeksinin yüksek olması önemlidir. Isı Pompası Devresi ile karşılaştırıldığında Klima Devresi'nin daha düşük çevresel sürdürülebilirlik değerlerine sahip olduğu belirlenmiştir. Klima Devresi'de atık ekserji oranı ve çevresel sürdürülebilirlik endeks değerleri sırasıyla ısıtma süreci için ortalama 36%, 428,6 ve soğutma süreci için ortalama 31%, 1952,5 olarak bulunmuştur. Ayrıca, Isı Pompası Devresi'nde atık ekserji oranı ve çevresel sürdürülebilirlik endeks değerleri sırasıyla ısıtma süreci % 11, 1648,4 ve soğutma süreci için % 6, 1508,4 olarak elde edilmiştir. Önerilen sistem nemli iklim koşulları için termodinamik bakımdan uygundur. Ayrıca HVAC sektöründe üretilen sistemlerin ekserjetik sürdürülebilirlik değerlendirmesinin yapılması, bu sektörde daha verimli ve çevre dostu sistemlerin ortaya çıkmasına katkı sağlayacağı düşünülmektedir.

Abstract:
The main aim of this thesis is to perform the exergetic sustainability evaluation of an air source heat pump in climatic conditions of Rize province. For this purpose, the heating and cooling processes of a polyclinic with a central air conditioning system integrated with air source heat pump (HKIP) in Rize province were designed and examined. In terms of the First and the Secon Law of Thermodynamics, the required energetic and exergetic balance equations are derived to estimate the exergetic sustainability parameters of each unit in the system. Accordingly, as a result of the exergetic sustainability calculations, it is seen that the system provides the desired comfort under the temperate and high humidity-climatic conditions of Rize, and also the system has higher efficiency in the summer season than that in the winter season. In terms of exergetic sustainability, it is important that waste exergy ratio and environmental impact factor should be low and exergy recovery ratio and environmental sustainability index should be high. It is determined that the air conditioning circuit has lower environmental sustainability values when compared to heat pump circuit. In the air conditioning circuit, the waste exergy ratio and the environmental sustainability index values are found to be as avarage 36%, 428.6 for the heating process and,  31%, 1952.5 for cooling process, respectively. In addition, the waste exergy ratio and environmental sustainability index values in the heat pump circuit are obtained as 11%, 1648.4 and 6%, 1508.4% for the cooling process, respectively. The proposed system is thermodynamically suitable for humid climatic conditions. Furthermore, it is thought that, to carry out the exergetic sustainability assessment of the systems which are produced in the HVAC sector will contribute to come along more efficient and environmentally friendly systems in this sector.