Binalarda ısıtma ve soğutma sistemlerinde enerji verimliliği ve uygulamaları
Energy saving and applications in heating and cooling systems in buildings
Yazar: AYTUNÇ BABADAĞ
Danışman: PROF. DR. ZEHRA YUMURTACI
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Teknolojinin sürekli olarak gelişmesi ve artan dünya nüfusu, beraberinde yoğun bir 
enerji kullanımı getirmiştir. Gelişmiş ülkelerde kişi başına düşen enerji kullanımı 
gelişmekte olan ülkelere göre daha yüksektir. Daha doğrusu bir ülkede kişi başına 
kullanılan enerji miktarının büyüklüğü o ülkenin gelişmişlik durumuyla ilgilidir. 
Dünya üzerinde bulunan fosil kaynakların (doğalgaz, kömür, petrol vb.) sınırlı olduğu 
göz önüne alındığında enerji verimliliğinin öneminin büyük olduğu anlaşılmaktadır. 
Düzgün yapılan enerji verimliliği çalışmaları ile ülke bazında hem maddi yönden büyük 
bir tasarruf sağlanır hem küresel ısınmaya ve hava kirliliğine neden olan sera gazı 
emisyonu önemli ölçüde azaltılmış olur. 
Binalarda ve endüstride ısıtma ve soğutma amacıyla kullanılan enerji miktarı oldukça 
yüksektir. Bu sebeple iyi bir enerji verimliliği analizine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu 
çalışmada santrifüj pompa-vana kombinasyonunda yapılan enerji verimliliği ve bunun 
için yapılan uygulamalar araştırılmış ve analiz edilmiştir. 
Isıtma-soğutma sistemlerinde enerji verimliliği analizi için en önemli cihazlar pompa-
vana kombinasyonudur. Pompa sisteme gerekli debiyi ve DP'yi sağlar. Hat üzerindeki 
vanalar ise akışkan debisini ve DP'yi ayarlar. Dolaysıyla pompalar ve vanalar enerji 
verimliliğinin anahtar enstrümanlarıdır. 
Bu çalışmada öncelikle enerji verimliliği, Türkiye-Dünya enerji durumu ve enerji 
verimliliğiyle ilgili standartlar ile yasalar ele alınmıştır. Bunların yanında pompalarla 
aynı sistem içinde yer alan balans vanaları, motorlu vanalar, frekans konvertörleri ve 
elektrik motorları gibi ekipmanların verimliliğiyle ilgili araştırmalar yapılmıştır. Buna ek olarak santrifüj pompaların verimli çalışması için alınması gereken bir dizi önlem 
irdelenmiştir. Ayrıca bu tezde aynı enerji talebine sahip ve aynı şartlar altında çalışan 
bir binanın ısıtma- soğutma sisteminde kullanılan bir santrifüj pompa, sırasıyla sabit 
debili, sabit DP'li ve oransal kontrollü olarak çalıştırılmıştır. Santrifüj pompanın sabit 
DP'li ve oransal kontrollü olarak çalıştırılabilmesi için frekans konvertörü kullanılmıştır. 
Deney sonucunda 3 farklı pompa kontrol grubunda (sabit debili, sabit DP'li ve oransal 
kontrollü) harcanan elektrik enerjisi miktarlarının sayısal değerleri ayrı ayrı bulunmuş, 
bulunan bu değerler enerji verimliliği yönünden incelenmiştir. Bunun sonucunda 
frekans konvertörünün sağladığı enerji tasarruf miktarlarının yüzdesel değerleri 
hesaplanmıştır. Yapılan hesaplamalara göre frekans konvertörlü ve oransal kontrole 
sahip pompa sabit debili pompadan %53.8, frekans konvertörlü ve sabit DP'li pompa 
ise sabit debili pompadan %20.86 daha az elektrik enerjisi tüketmektedir. Böylece 
frekans konvertörlü ve oransal kontrollü pompaların kısmi yükler altında çalışan 
pompalarda kullanılması gerektiği ortaya çıkmıştır.

Abstract:
In a continuous development in the areas of technology and an increasing World's 
population bring an intensive energy consumption. The use of energy per human in 
developed countries are higher than developing countries. Moreover, The greatness of 
the energy used per person in a country is related to development state of that 
country. 
When It is considered that fossil resources (natural gas, coke, oil etc.) on the earth are 
limited, It is understood that energy efficiency is so important. By proper energy 
effiency studies, both a large amount of economic gain can be obtained across the 
country and harmful gases that cause to global warming and air pollution can be 
notably dimished. 
The amount of energy used for heating and cooling purposes in buildings and industrial 
areas is highly much. So a proper energy efficiency analysis is needed. In this study, 
The analysis of energy efficiency carried out at centrifugal pump-valve combination 
and applications for this purpose are analyzed and investigated. 
For analysis of energy efficiency in heating and cooling systems, the most important 
devices are pumps and valves. The pump provides needed flowrate and DP for the 
system. Valves at pipe line contract flowrate and DP. So pumps and valves are key 
instruments for energy efficiency. 
In this study, energy efficiency, Turkey-World energy situation and standarts and laws 
related to energy efficiency are primarily mentioned. Additionally, the researches 
about efficiency of balancing valves, motorized valves, frequency converters and 
electric motors which are placed in the same system with pumps carried out. In 
addition, In order to operate centrifugal pumps in an efficient way, some measures are 
investigated. Also in this thesis, the pump used in a heating- cooling system of a 
building is respectively operated with the applications of constant flow, constant DP 
and proportional control. Frequency converter is used to operate the pump under 
constant DP and proportional control. The result of the experiment, The numerical 
values of electric energy consumed by 3 different control groups(constant flowrate, 
constant DP and proportional control) were found and these values were examined 
the aspect of energy efficiency. Therefore, the amount of percentages of energy 
savings obtained the use of frequency converter were calculated. According to the 
calculations made, the pump with frequency converter and proportional control 
consumes 53.8% less energy than the constant flow pump and constant DP pump 
consumes 20.86% less electrical energy than the constant flow pump. Thus, it has been 
revealed that pumps with frequency converters and proportional controls should be 
used in pumps operating under partial loads.