Faz değişimli süreçlerde eksergo ekolojik analizin sayısal olarak incelenmesi
Numerical study of exergo environmental analysis at phase change processes
Yazar: BURAK TEVFİK DOĞAN
Danışman: PROF. DR. OLCAY KINCAY
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Isı Proses Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Yıldız Teknik Üniversitesi, `Temiz Enerji ve Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Etkin Kullanımı' konusunda yapılan çalışmalara deneysel bir katkıda bulunmak amacı ile Yıldız Yenilenebilir Enerji Evi'ni Davutpaşa Yerleşkesi'nde kurmuştur. Isıtmada düşük sıcaklık rejimi ile duvardan ısıtma yöntemi uygulanarak yenilenebilir kaynakların optimum olarak kullanılması ve tesisattaki cihazların minimum enerji tüketimi ile çalıştırılması amaçlanmıştır. Bu proje Birleşik Yenilenebilir Enerji Sistemi (BYES) olarak adlandırılmış; rüzgar enerjisi, güneş enerjisi, toprak kaynaklı dikey tip ısı pompası ve ısıl enerji depolama sistem bileşenlerinin birbirlerini destekleyici ve tamamlayıcı olarak çalışarak ısıtma, soğutma ve elektrik ihtiyaçlarının karşılanması hedeflenmiştir.Sistemlerin etkinliğini doğru olarak belirleyebilmek için enerji verimliliğin yanı sıra ekserji verimliliğinin de hesaplanması gereklidir. Bununla birlikte yenilenebilir enerji sistemlerinin çevresel etkilerini doğru gözlemleyebilmek yaşam döngüsü analizi ile mümkün olmaktadır. Yaşam döngüsü analizi ilgili cihazın üretim sürecini, işletme sürecini ve ömrünü doldurduktan sonra tasviye sürecini bir bütün olarak inceler. Konvansiyonel sistemlerin yenilenebilir enerji sistemleri ile değiştirilmesi sırasında birden fazla alternatif bulunmaktadır ve hangi sistemin daha uygun olduğu konusunda bir seçim yapabilmek için sistemlerin eksergo ekoloji analizinin yapılması gereklidir.Sistemlerin çevresel etkilerini karşılaştırmalı bir şekilde algılayabilmek için ekserji verimliliğine bağlı eko-indikatörler (ekonomik ve ekolojik göstergeler) kullanılmaktadır. Eko-indikatörler insan sağlığı, ekosistem kalitesi ve doğal kaynaklara yönelik yıkımları metodolojik olarak belirleyebilmemizi sağlar. Çeşitli çalışma grupları tarafından oluşturulmuş farklı metodlar bulunmaktadır. Bu metodlar kullanılarak sistemin kullanılacağı bölgeye ve ülkeye ait yerel verilerle çevresel etkiler hesaplanabilmektedir.Bu çalışmada ?Eko-indikatör 99? metodu kullanılarak Yıldız Yenilenebilir Enerji Evi'nde kullanılan iklimlendirme sisteminin çevresel etkileri analiz edilmiştir. Bunun için öncelikle sistemin tamamına ait ekserji akımları oluşturulmuş; bu ekserji akımları eko- indikatör 99 metoduna ait puanlar ile ilişkilendirilip her bir parça için çevresel etki oranları çıkartılmıştır. Yapılan analiz sonucunda görülmüştür ki sistemin en fazla çevresel etki meydana getiren parçası kompresördür, aynı zamanda ekserji verimliliği en düşük parça yine kompresör olarak belirlenmiştir. Bununla birlikte genel sisteme bakıldığında çevresel etki oranı en yüksek olan ikinci sistem parçası toprak altı borularıdır. Buradan yola çıkarak toprak kaynaklı ısı pompası sistemlerinde öncelikli olarak kompresör ve toprak altı borular ile ilgili geliştirmelere yönelik çalışmalar yapılması gerektiği söylenebilir.

Abstract:
Yildiz Technical University has built the Yildiz Renewable Energy House in Davutpasa Campus to support on the studies `Clean Energy and Effective Usage of Renewable Energy Resources?. Optimum usage of renewable energy resources by using low temperature wall heating systems and minumum energy consumption were aimed. This project is called as Combined Renewable Energy System (CRES); wind power, solar power, ground source heat pump and heat storage systems will work together and provide heating, cooling and electricity.It is necessary to calculate exergy efficiency as well as energy efficiency to decide on the systems performance. Also, determining enviromental impacts of the systems is only possible by life cycle analysis. Life cycle analysis consists of manufacturing process, operation process and waste process of the product. There are generally several different options while changing conventional systems to renewable systems. To make the right choice it is necessary to make exergo enviromental analysis.Eco-indicators (economic and ecologic), based on the exergy flows, are used to perceive the comperative enviromental impacts of the systems. Eco-indicators allows us to determine the destructions on human health, ecosystem quality and natural resources. There are several methods created by different work groups. It is available to study on the enviromental impacts of the systems by region or country conditions.In this study, enviromental impacts of the air conditioning system in Yildiz Renewable Energy House is analyzed. At first, exergy flows were determined and analyzed; after, these exergy flows were matched with the Eco-indicator 99 environmental impact points and environmental impact rates are calculated. It is seen that compressor has the maximum environmental impact rate, also compressor is the worst component on the exergy effiency. In the whole system, ground source pipes are the second on the placement of enviromental impact rates. It is clear that in ground source heat pump systems the research and development studies must be focused on the compressors and ground source heat exhanger components.