Munzur Üniversitesi ısıtma merkezi enerji ve ekserji analizi
Analysis of the energy and exergy in Munzur University heating system
Yazar: TANER AYDIN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ERDEM IŞIK
Munzur Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Dünya birincil enerji tüketiminin artmasına neden olan temel etkenlerin başında nüfus ve gelir artışı gelmektedir. Nüfus artışının gelişmekte olan sanayi ve kentleşmelere bağlı olarak küresel enerji talep artışına önemli miktarda etki edeceği öngörülmektedir. Yapılan senaryolara göre, 2040 yılına kadar olan dönemde fosil yakıtların paylarının nispeten azalmasına rağmen bu yakıtlar hâkim kaynaklar olmaya devam edecektir. Kullanılan temel enerji kaynakları fosil yakıtlar olduğundan önemli çevresel problemlerde ortaya çıkmaktadır. Bu sorunlar enerji kullanımında verimliliği, ekonomikliği ve yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımını gündeme getirmektedir. Bu bilgiler ışığında enerjinin verimli kullanılması ön plana çıkmaktadır. Enerjinin en çok tüketildiği yerlerden olan konutlarda yaşam standardı ve hizmet kalitesinin düşüşüne yol açmadan, enerji tüketiminin azaltılması gerekmektedir. Uzun yıllardan beri termal sistemlerin verimlilik analizi ile ilgili yapılan bilimsel çalışmalar önemli bir yer tutmaktadır. Termal sistemlerin analizinde termodinamiğin birinci ve ikinci kanunu kullanılmaktadır. Bu kanunlara dayalı analiz yöntemine ise ekserji adı verilmektedir. Enerji tüketiminin yaklaşık %25'i konutların ısıtılması için harcandığından, ısıtma sistemlerinin enerji ve ekserji analizlerinin yapılması oldukça önemli bir yere sahiptir.
Bu çalışmada, üç kazan, on bir eşanjör dairesi bulunan ve yaklaşık olarak yılda 500 ton özel kalorifer yakıtı tüketen Munzur Üniversitesi Isı Merkezinin enerji ve ekserji analizi yapılmıştır. Çalışmada öncelikli olarak kazandaki yanma olayı incelenmiştir. Yanma olayında hava fazlalık katsayısının (HFK) ve baca gazı sıcaklıklarının enerji ve ekserji verimleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Analiz sonucunda kazan enerji verimi %94 ve kazan ekserji verimi %19,3 olarak bulunmuştur. Sonuç olarak, sistemin otomasyonunda, Hava fazlalık katsayısı ve baca gazı sıcaklıklarındaki iyileştirmelerle yılda yaklaşık olarak %1,5-2 civarında yakıt tasarrufu sağlanacağı tespit edilmiştir. Bu oran, tüm sistemdeki iyileştirmeler göz önüne alındığında (örneğin bina ısı yalıtım kalınlığının Tunceli ili için 7 cm olması gerektiği, çatı yalıtımlarının yapılması, bina mimarilerinin bölgeye uygun olarak projelendirilmesi gibi) çok ciddi ekonomik tasarruflar sağlanmış olacaktır.

Abstract:
Two of the main reasons of the increasing consumption of energy are population and income growth. It is predicted that increasing population is going to effect seriously the increase in demand of energy all around the world. According to committed scenarioes, fossil fuels keep continue to remain as a first fuel but ıt is going to lose power until 2040. Crucial environmental problems come to exist because much-used essential energy sources are fossil fuels. This problems bring debates with itself, such as productivity and economy in usage of energy, and usage of energy sources. In light of this informations, usage of energy productively come into prominence. Consumption of energy must be minimise in the houses without losing of life standarts and service quality. Scientific studies of productivity analysis about thermal systems take an important place. First and second rule of thermodynamic is used in the analysis of the thermal systems. The method of analysis based on that rules is called exergy. Analysis of energy and exergy in heating systems take an important place because nearly %25 percent of energy consumption is used for heating houses.
In this study, Heating system of Munzur University which spend 500 ton special oil fuel and has 3 heating boilers, 11 heat exchangers, is analysed from the point of energy and exegy. Firstly, combustion in the heating boilers are examined in this study. Effects of the excess air coefficient and flue temperature in combustion on energy and exergy effiency are searched. According to analyse results, heating boilers' energy efficiency is %90 and heating boilers' exergy efficiency is %19.3. As a result, system ecominize nearly %1.5-2 percent fuel in a year if access air coefficient and flue temperatures are enhanced. This rate will be increase if all improvements (such as roof insulation, buildings' thermal insulation for Tunceli should be 7 cm) are done.