Jeotermal destekli absorbsiyonlu soğutma sistemi ile buhar sıkıştırmalı soğutma sisteminin karşılaştırılması ve örnek uygulama
Comparison of geothermal supported absorption cooling system and vapor compression cooling system a case study
Yazar: NAZMİ YILMAZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜLŞEN YAMAN
Balıkesir Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Ekonomik analiz = Economic analysis ; Jeotermal enerji = Geothermal energy ; Soğurmalı soğutma sistemleri = Absorption cooling systems ; Soğurmalı soğutma çevrimi = Absorption refrigeration cycle

Özet:
Fosil bazlı enerji kaynaklarının gün geçtikçe azalması ve artan çevre bilincine paralel olarak; enerji tüketimlerinin ve maliyetlerinin azaltılması, enerjinin verimli kullanılması, yeni ve sürdürülebilir enerji kaynaklarının kullanılması gibi konular günümüzde oldukça önemli bir hal almıştır. Pek çok sistemde olduğu gibi; soğutma ve iklimlendirme proseslerinde de temel enerji kaynağı elektriktir. Çoğunlukla elektrik enerjisini mekanik işe çeviren buhar sıkıştırmalı soğutma sistemleri kullanılmaktadır. Yüksek verimlilik performanslarına karşın; bu sistemlerde kullanılan elektrik enerjisi, genellikle fosil bazlı kaynaklardan sağlanırken kullanılan soğutucu akışkanlar da fosil yakıtlar gibi küresel ısınma ve iklim değişikliği sürecinde önemli bir etkiye sahiptir.

Kampüs, hastane kışla vb. büyük yerleşim alanlarında, soğutma sistem tercihleri önemli bir enerji tüketim potansiyeline sahiptir. Son yıllarda absorbsiyon teknolojisindeki gelişmeler, bu tür yapılar için absorbsiyonlu soğutma sistemlerini önemli bir alternatif tercih nedeni olarak göstermektedir. Ayrıca bu tür sistemlerin atık ısı, güneş enerjisi ve jeotermal enerji gibi yenilenebilir sistemler ile birlikte kullanılabilmeleri, temiz enerji uygulamaları yönüyle önemli bir avantaj sağlamaktadır.
 
Bu çalışmada öncelikle jeotermal enerji potansiyeli dikkate alınarak, jeotermal enerji kaynaklı LiBr-H2O çifti ile çalışan bir absorbsiyonlu soğutma sistemi ele alınmıştır. Örnek bina olarak halihazırda mekanik soğutma çevrimi ile soğutulan Balıkesir Bigadiç Devlet Hastanesi soğutma talebi referans alınmıştır. Bu verilere göre absorbsiyonlu soğutma sisteminin enerji ve performans analizleri yapılmıştır. Daha sonra referans yapı için absorbsiyonlu sistemin ve mekanik sıkıştırmalı sistemin ilk yatırım maliyetleri ile her iki sistemin yıllık enerji tüketim ve işletme maliyetleri hesaplanmış ve karşılaştırılmıştır. Yapılan analizlerde 85 °C jeotermal su sıcaklığı için COP 0,7626 olarak bulunmuştur. Ayrıca, mevcut sistemin yerine absorbsiyonlu sistemin kurulması durumunda geri ödeme süresinin yaklaşık 15 yıl olduğu, her iki sistemin de ilk defa kurulması durumunda ise; geri ödeme süresinin 6 yıl 9 ay olduğu ve sera gazı emisyonlarında yılda 348,6 ton azaltma sağlanabileceği görülmüştür. Çalışmanın sonunda bu tür sistem tercihlerine ilişkin uygulamaya yönelik değerlendirmeler yapılmıştır.

Abstract:
Recently, due to the decrease in fossil-based energy resources and increasing environmental consciousness; issues such as reducing energy consumption and costs, efficient use of energy, and the use of new and sustainable energy sources have become important. As in many systems; The main source of energy in cooling and air-conditioning processes is electricity. Cooling systems with vapor compression which mostly convert electrical energy to mechanical energy are used. Despite their high efficiency performances; While the electrical energy used in these systems is generally supplied from fossil-based sources, the refrigerants used have a significant impact on processes of global warming and climate change such as fossil fuels. 

Cooling system preferences have significant energy consumption potential in campus, hospital, etc. In large residential areas. In recent years, developments in absorption technology have shown absorption cooling systems for such structures as an important alternative preference. Moreover, the use of renewable systems such as waste heat, solar energy and geothermal energy in combination with these systems provides a significant advantage in terms of clean energy applications.

In this study, considering the geothermal energy potential, working with geothermal energy source and pair of LiBr-H2O, an absorption cooling system is discussed. As an example building, the cooling demand of Balıkesir Bigadiç State Hospital, which was already cooled by mechanical refrigeration cycle, was taken as reference. According to these data, energy and performance analyzes of the absorption cooling system were performed. Then the initial investment costs of the absorption system and mechanical compression system for the reference structure and the annual energy consumption and operating costs of both systems were calculated and compared. In the analyzes, COP for the geothermal water temperature of 85 ° C was found to be 0,7626. In addition, if the system is replaced with an absorption system instead of the current system, the repayment period is approximately 15 years, if both systems are installed for the first time; It is observed that the repayment period is 6 years and 9 months, and greenhouse gas emissions can reduce by 348,6 tons per year. At the end of the study, evaluations for such system preferences were made.