Klima santrali karışım hücresi için mikser tasarımı ve mikrobiyal kirlenmenin incelenmesi
Mixer design for air handling unit mixing box and investigation of microbial contamination
Yazar: MUSTAFA GÜVENLİ
Danışman: DOÇ. DR. DOĞAN ERYENER
Trakya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Klima santralleri karışım hücresinde dış hava ile dönüş havasının karışması sürecinde sıcaklık tabakalaşma meydana gelir ve karışım etkinliği azalır. Bu durum klima santrallerinde enerji kaybına ve yapısal hasarlara neden olabilir. Dolayısıyla dış hava ve dönüş havasının iyi bir şekilde karışması için mikser düzeneklerinin kullanımı önerilmektedir. Bu çalışmada, hesaplamalı akışkanlar dinamiği kullanılarak karışım etkinliğini artırmak için düşük maliyetli ve tüm klima sistemlerinde uygulanabilir bir statik mikser tasarımı ve imalatı yapılmıştır. Farklı tipte mikserler imal edilmiş ve laboratuvar koşullarında bir klima santrali karışım hücresinde deneysel olarak test edilmiştir. Mikserin sağladığı karışım etkinliği deneysel ve hesaplamalı akışkanlar dinamiği yöntemleri ile incelenerek enerji ve ekonomik analizleri yapılmıştır.
Tez çalışması esnasında Kovid-19 salgınının meydana gelmesi nedeniyle, klima santrallerinde oluşan mikrobiyal kirlenmenin taze hava oranı ile değişimi tez çalışmasına eklenmiştir. Kirlenme ve karışım etkinliği arasında doğrudan bir ilişki olmamasına rağmen her iki durum da taze hava oranı ile ilişkilidir ve taze hava oranının işletme maliyetlerine önemli bir etkisi bulunmaktadır. Klima santralleri için taze hava oranının artırılması santral içinde mikrobiyal kirlenmenin azaltılması için etkili bir yöntem olmakla birlikte bir diğer yöntem ise klima santrali içinde ultraviole ışık veren düzeneklerdir.
Tez kapsamında ultraviole ışık uygulamasının mikrobiyal kirlenme üzerindeki etkisi ayrıca incelenmiştir. Klima santrallerinde oluşan mikrobiyal kirlenmenin yüksek taze hava anına eşlik eden ultraviole ışık uygulaması ile etkili bir şekilde azaltılabileceği ortaya konmuştur.

Abstract:
During the mixing process of fresh air and return air in the mixing chamber of air handling units, thermal stratification occurs and mixing effectiveness decreases. This may cause energy loss and structural damage in air handling units. Therefore, the use of mixer mechanisms is recommended to ensure good mixing of fresh air and return air. In this study, a low-cost static mixer that is applicable to all air conditioning systems was designed and manufactured to increase mixing effectiveness using computational fluid dynamics. Different types of mixers were manufactured and tested experimentally in an air handling unit mixing chamber under laboratory conditions. The mixing effectiveness provided by the mixer was examined with experimental and computational fluid mechanics methods and energy and economic analyzes were made.
Due to the Covid-19 epidemic occurring during the thesis study, the change of microbial contamination in air handling units with the fresh air rate was added to the thesis study. Although there is no direct relationship between contamination and mixing effectiveness, both situations are related to the fresh air ratio, and the fresh air ratio has a significant impact on operating costs. While increasing the fresh air rate for air handling units is an effective method to reduce microbial contamination in the air handling unit, another method is the devices that emit ultraviolet light inside the air handling unit.
Within the scope of the thesis, the effect of ultraviolet light application on microbial contamination was also examined. It has been demonstrated that microbial contamination in air handling units can be effectively reduced by the application of ultraviolet light accompanying high fresh air flow.