Soğuk bir iklimde su kaynaklı ve güneş enerjisi destekli bir ısı pompası ile sera ısıtma simülasyonu
A greenhouse heating simulation in the cold climate with a water source heat pump assisted with solar energy
Yazar: EMRE ARPACİ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ İRFAN UÇKAN
Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında Van iklim şartlarında yer alan farklı ayar noktası sıcaklığına
sahip iki seranın ısıtılması için su kaynaklı ve güneş enerjisi destekli bir ısı pompası
(GDIP) sistemi tasarlanmıştır. Bu seralar ayar noktası sıcaklıklarına göre soğuk ve ılık
sera olarak adlandırılmışlardır. Ele alınan soğuk ve ılık seranın ayar noktası sıcaklıkları
sırasıyla 6 °C ve 17 °C değerlerindedir. Her iki sera TRNSYS (zamana bağlı sistem
simülasyon aracı) programı ile simüle edilmiş ve sistemin performansları ile yıllık enerji
tüketimleri incelenmiştir. İki sera sistemi için cam ve çift katlı polietilen (ÇPE) sera
örtüsü gibi farklı malzemeler kullanılmış ve yıllık ısıtma enerjisi gereksinimleri
karşılaştırılmıştır. Kullanılan soğuk sera sistemine ait ısı pompasının nominal ısıtma
kapasitesi ve ısı pompası güç tüketim değerleri sırasıyla 8.33 kW ve 1.66 kW iken ılık
sera sistemine ait ısı pompasının nominal ısıtma kapasitesi ve ısı pompası güç tüketimi
sırasıyla 17.85 kW ve 4.96 kW'dır. Van ili iklim şartlarındaki bu iki sera ısıtma sistemi
için farklı tip güneş kolektörleri, tank hacimleri ve kolektör alanları gibi parametrelerin
toplam yıllık enerji tüketimine olan etkileri incelenmiştir.
Bu çalışmada elde edilen sonuçlara göre, soğuk ve ılık serada cam sera örtüsü
yerine ÇPE sera örtüsü kullanımı sonucunda sırasıyla yıllık %55 ve %44 enerji tasarrufu
sağlanmaktadır. Hesaplanan güneş fraksiyonu (SF) 20 m² yüzey alanlı düzlemsel güneş
kolektörü (DGK) kullanımı sonucunda soğuk sera ve ılık sera sistemleri için sırasıyla
%27.7 ve %24.2'dir. Soğuk sera sistemi için aynı kolektör alanları (20 m²) ve farklı güneş
kolektörü tipleri (düzlemsel güneş kolektörü (DGK), vakum tüplü güneş
kolektörü(VTGK) ve parabolik güneş kolektörü (VTGK)) ile yapılan simülasyonlar
neticesinde GDIP sisteminin yıllık toplam en düşük enerji tüketiminin 3145.7 kWh/yıl
değeri ile PGK kullanımı sonucunda olduğu görülmüştür.

Abstract:
In this thesis, a solar assisted and water source heat pump (SAHP) system has
been designed for heating two greenhouses with different set point temperatures in Van
climate conditions. These greenhouses were called as cold and warm greenhouses
according to their set point temperatures. The setpoint temperatures of the cold and warm
greenhouse are 6 ° C and 17 ° C, respectively. Both greenhouses were simulated with the
TRNSYS (transient system simulation tool) program and the performance and annual
energy consumption of the system were examined. In two greenhouse systems, glass and
double-layer polyethylene (DPE) greenhouse cover materials were used and annual
heating energy requirements were compared. The nominal heating capacity and heat
pump power consumption values of the heat pump of the cold greenhouse system are 8.33
kW and 1.66 kW, respectively. It is 17.85 kW and 4.96 kW in the warm greenhouse,
respectively. The effects of different types of solar collectors, tank volumes and collector
areas on total annual energy consumption were investigated for these two SAHP systems
under the Van climate conditions.
According to the results obtained in this study, the use of DPE greenhouse cover
instead of glass greenhouse cover in cold and warm greenhouses saves 55 % and 44 %
energy annually respectively. The calculated solar fraction (SF) is 27.7% and 24.2% for
cold greenhouse and warm greenhouse systems, respectively, as a result of the use of 20
m² surface area of flat plate collector (FPC). For the cold greenhouse system, simulations
made with the same collector areas (20 m²) and different types of solar collectors (flat
plate collector (FPC), evacuated tube solar collector (ETSC), and parabolic solar collector
(PSC)) result in the lowest total annual energy consumption of the SAHP system for the
as a result of the use PSC. And this enegy comsumption value is 3145.7 kWh / year, the
result of the use of PSC.