Farklı çevre koşullarının hava kaynaklı ısı pompasının performansına etkisinin deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of the environment conditions effect on air source heat pump water heater
Yazar: MEHMET METE ÖZTÜRK
Danışman: PROF. DR. L. BERRİN ERBAY
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Isı enerjisi = Heat energy ; Isı performansı = Heat performance

Özet:
Günümüzde artan enerji ihtiyacı ve azalan enerji kaynakları, araştırmaları alternatif enerji kaynaklarının bulunması ya da mevcut sistemlerin daha verimli hale getirilmesi üzerine yoğunlaştırmıştır. Bu çabalar sonunda `rüzgar, güneş, jeotermal, toprak, hava ve su'dan yararlanan sistemler önem kazanmıştır. Bu sistemlerden birisi de ısı pompalarıdır. Son 20 yılda kullanım oranı Avrupa'da senelik %13 gibi bir oranla artan bu sistemler üzerindeki çalışmalar, diğer sistemlerde olduğu gibi devam etmektedir.Tez çalışması kapsamında ticari bir firma tarafından üretilen hava kaynaklı su ısıtıcısının mevcut performansı, özellikle kullanıldığı iklim koşulları gözetilerek farklı çevre koşullarında test edilmiş ve her bir koşulda incelenen veriler analiz için veri toplama cihazları tarafından kayıt edilmiştir. Sistemin farklı koşullardaki performansı, MATLAB 7.3 yazılımında hazırlanan program ile ekserji analizi metodu kullanılarak ortaya konulmuştur. Belirlenen koşullarda sisteminin her bir komponentinin ayrı ayrı ve sisteminin bütünündeki ekserji yıkımı kayıt edilen veriler kullanılarak işlem süresindeki bütün haller için hesaplanmıştır. Isı pompasının suyu ısıtması için gerekli süreyi gösteren yükleme zamanı boyunca sistemdeki ekserji yıkımının değişimini gözlemleme imkanı da elde edilen sonuçlardan mümkün olmaktadır.Yapılan analiz sonucu sistemin performansının etkilendiği durumlar ve bunda etkin komponentler belirlenmiş ve performansın arttırılabilmesi amacıyla sistem üzerinde gerekli iyileştirmeler yapılmıştır. Analiz sonucunda sistem performansının düşük sıcaklık ve yüksek nemlilik koşullarında karlanmaya bağlı performans düşüşü yaşadığı gözlenmiş, bu problemin giderilmesine yönelik olarak da sisteme defrost işlemi için dört yollu vana ve kapiler tüp ilavesi yapılmıştır. Yapılan ilaveler ile sistemde karlanma sonrası yaşanılan düşük sıcaklıktaki çalışma koşullarında performans değerinde %12.35 mertebesinde bir iyileşme elde edileceği gözlenmiştir.Anahtar Kelimeler: Isı pompası, Ekserji analizi, Ekserji yıkımı, Performans katsayısı

Abstract:
Increase on the energy demand and decrease on the energy sources guides researchers for new technologies or development on present systems. Due this endeavor systems using `sun, wind, water, air, ground and geothermal? are developed. One of these systems is heat pumps. In last two decades usage of this technology increase %13 per year in Europe.In thesis, performance of a commercial heat pump water heater is studied. It is tested under daily conditions of the zone that is used. Data collected by using a data collector for each test. The performance of system under various conditions is analyzed with a program written in MATLAB 7.3 software by using exergy analysis method. The exergy destruction of the system is calculated by using collected data for each component of the system as well as considering the whole states of entire system. This analyze gives the possibility of following the variation of exergy destruction of system during the charging time which represents heating period of the water inside the tank.The analyses represents effective conditions and components on ther destruction of the performance. Required improvements are made for system performance development. It is found that performance of system decreases for low temperature and high humidity ambient conditions due to frosting on evaporator, to remove this, adaptation of defrost system is handled. And it is seen that performance of system increases %16 besides system without it.Keywords: Heat pump, Exergy analyses, Exergy destruction, Performance coeffcient