İndüksiyonlu iklimlendirme cihazlarında ısıl performansın sayısal analizlerle optimizasyonu
Optimization of thermal performance in chilled beam with numerical analysis
Yazar: BAŞAK DERE
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ LEVENT ÇOLAK
Başkent Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) = Computational fluid dynamics (HAD) ; Isıtma enerjisi = Heating energy ; Tasarım optimizasyonu = Design optimization ; Termal enerji = Thermal energy ; Termal verimlilik = Thermal efficiency

Özet:
Yapılan literatür araştırmalarında, indüksiyonlu iklimlendirme cihazlarının ofis, hastane
vb. kapalı alanlarda kullanıldığı tespit edilmiştir. Ek olarak, fan coil üniteleri gibi aynı
sınıfta yer alan cihazlar ile karşılaştırıldığında, indüksiyonlu iklimlendirme cihazlarının
içerisinde yer alan komponentler üzerinde herhangi bir iyileştirme çalışmasının
yapılmadığı görülmüştür. İndüksiyonlu iklimlendirme cihazlarının içerisindeki lüleler ile
yaratılan vakum ortamı dolayısıyla, mahal içerisindeki ikincil hava ve birincil taze havanın
karıştırılması ile ısı enerjisi daha verimli kullanılabilmektedir. Bu sebepten lülelerin
yerleşiminin ısıl perfromans odağında değerlendirilmesi büyük önem taşımaktadır. Bu tez
kapsamında, indüksiyonlu iklimlendirme cihazı öncelikle içerdiği komponentler (lüle)
bazında sayısal olarak analiz edilmiş ve literatürde yer alan deneysel çalışmalar ile
doğrulanmıştır. Komponentler üzerindeki analizlerde elde edilen sonuçlar kullanılarak,
cihazın tamamına ilişkin analiz koşturulmuştur. Yapılan çalışmada, aktif indüksiyonlu
iklimlendirme cihazlarının lüle komponentlerinin sayısı ve geometrisi optimize edilerek
ısıl performansları analiz edilmiştir. Farklı lüle giriş-çıkış çapı oranları (0,67, 0,50, 0,40,
0,37) için yapılan sayısal analizlerde, radyuslu kanalların katılım oranını radyussuz
kanallara göre belirgin şekilde artırdığı gözlemlenmiştir. Bu bulgular, radyuslu kanalların
ısıl performansı optimize ettiğini göstermektedir. Lüle verimliliği ve katılım oranları
arasındaki ilişki incelenmiştir. Çap oranının 0,50 sınırını geçtikten sonra lüle verimliliği
artış göstermesine rağmen, mahale gönderilen birincil hava debisinin yetersizliği sebebiyle
katılım oranında düşüş gözlemlenmiştir. Lüle giriş ve çıkış çapları oranı 0,50 iken,
radyussuz kanal için lüle verimliliği 0,40, radyuslu kanal için ise bu değer 0,43 olarak
hesaplanmıştır.

Abstract:
In the literature review, it was found that induction climate control devices are used in
enclosed spaces such as offices and hospitals. Unlike fan coil units, no improvement
studies have been conducted on the components within the induction climate control
devices. The nozzles within these devices create a vacuum environment, allowing for more
efficient use of thermal energy by mixing secondary air from the space with the primary
fresh air. Therefore, evaluating the placement of nozzles with a focus on thermal
performance is important. The thesis first numerically analyzed the induction climate
control device based on its components (nozzles) and then validated the findings with
experimental studies available in the literature. Using the results obtained from the
analyses on the components, a comprehensive analysis of the entire device was conducted.
The thermal performance of active induction climate control devices was analyzed by
optimizing the number and geometry of the nozzle components. In the numerical analyses
conducted for different nozzle inlet-outlet diameter ratios (0.67, 0.50, 0.40, 0.37), it was
observed that channels with radius significantly increased the induction ratio compared to
channels without radius, indicating that channels with radius optimize thermal
performance. The relationship between nozzle efficiency and induction ratio was also
examined. After the diameter ratio exceeded 0.50, an increase in the nozzle efficiency led
to a decrease in the induction ratio due to the insufficient primary air flow delivered to the
space. When the nozzle inlet and outlet diameter ratio was 0.50, the nozzle efficiency was
calculated as 0.40 for the channel without radius and 0.43 for the channel with radius.