Serbest soğutma temelli iklimlendirme sisteminin sayısal analizi
CFD analysis of an air conditioning system based on free cooling
Yazar: MURAT YILDIZ
Danışman: PROF. DR. HASAN GÜNEŞ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Isı-Akışkan Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Paket programlar = Packaged softwares ; Sayısal akışkanlar dinamiği = Computational fluids dynamic

Özet:
Günümüzde enerji tasarrufu hem kaynakların verimli kullanımı hem de gereksiz enerji maliyetleri açısından önem taşımaktadır. Bununla birlikte, teknolojik cihazların çalışması çok fazla ısının açığa çıkmasına neden olmaktadır. Tam havalı iklimlendirme sistemlerinde uygulanılan serbest soğutma, enerji tasarrufu sağlamak için önerilen yöntemlerden biridir. Serbest soğutma, bir oda veya kabinin doğrudan dış hava ile soğutulması temeline dayanmaktadır. Bu sebeple, düşük dış sıcaklığa sahip soğuk hava soğutma sistemlerinde enerji tasarrufuna yardımcı olabilir..
Elektronik cihazlarda üretilen ısının soğuk dış ortam havasıyla soğutulması gereksiz enerji ve kaynak kullanımını önlemektedir. Ayrıca, hem klimanın hem de serbest soğutmanın uygulanacağı sıcaklık aralıkları da mevcuttur. Eğer belirli bir bağıl nem oranını geçmeden sıcaklık farkı ne kadar fazla olursa sistemin verimi de o derecede iyi olmaktadır. Serbest soğutma etkinliğini arttırmanın en etkili yollarından birkaçı sistemin akış yolunun düzenlenmesi ve sistemden geçen hacimsel debinin attırılması esasına dayanmaktadır. Bu tezin amacı, serbest soğutma temelli bir sisteminin tasarımı, analizi ve geliştirilmesini konu almaktadır.
Öncelikle sistemde kullanılan fanın  HAD analizleri ele alınmıştır. Bu analizlerin ışığında sistem için uygun parametreler ile filtre katsayılarını da göz önünde bulundurarak çeşitli modeller oluşturulmuştur. Bu modeler hem hacimsel debi hem de gürültü açısından incelenerek en uygun model belirlenmiştir. Gürültü seviyesi, HAD analiz programı içinde mevcut parametreleri kullanarak sadece modeller arasında bir kıyaslama olarak ele alınmış olup ayrıntılı bir akustik çalışma yapılmamıştır. Bununla birlikte, sistemde kullanılan fanın gerçek akustik ölçümler ile analizlerle elde edilen sonuçlar incelendiğinde bir paralellik gözlemlenmiştir. Gürültünün ele alınmasının başlıca nedeni cihaza yakın ve/veya yankı alanı içinde bulunan insanların sese karşı olan rahatsızlığından kaynaklanmaktadır.

Abstract:
Nowadays, energy saving is an important subject on account of the effective use of resources and the reducing of cost. On the other hand, many technological devices cause heat generation. Full air climate systems is one of the methods recommended for energy saving. Free cooling is based on the cooling of a room or cabinet by means of ambient air. Thus, in the cooling systems, the ambient air with low temperature can improve energy saving.
Removing of the heat generated from the system by the cold ambient air avoids unnecessary use of energy. The performance of the cooling system increases with the increasing temperature difference under the certain relative humidity rates. The most effective way to increase the temperature difference is to design the flow path and increase of the volumetric flow rate. The aim of this thesis is to develop and to design a free cooling based air conditioning system.
Firstly, the CFD analysis of the fan used the system is considered regarding the mesh number and type. Then, the necessary filter coefficients are determined by using a parabolic equation obtained utilizing the catalog values of the filters including the inertia and viscous resistance. CFD simulations are carried out by changing the geometrical design parameters of the system and component types used in the system. It was  found that the acoustic analyses results are found in very good agreement with the measured values of the centrifugal fan. But, a detailed acoustic analyzes are not been carried out.