Buzda enerji depolama sistemlerinin ısı pompasında ısı kaynağı olarak kullanılmasının termodinamik ve ekonomik açıdan incelenmesi
Thermodynamic and economic investigation of the use of ice energy storage systems as a heat source in heat pump
Yazar: MERVE BULUT
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ DOĞAN ERDEMİR
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Buzda enerji depolama (BED) sistemleri, gece tarifesi saatlerinde buz üretip, üretilen buzları elektrikriğin pahalı olduğu gündüz ve puant tarife dönemlerinde kullanarak soğutma yaparak binaların klima işletme maliyetlerini önemli ölçüde düşürebilmektedir. Ayrıca elektriği ısı olarak depolamanın en yaygın uygulamalarından biridir. BED sistemleri amacı gereği sadece yaz aylarında soğutma ihtiyacı olduğu zaman kulanılmaktadır. Bu tez çalışmasında, sadece soğutma yüklerini depolamak için kullanılan BED sistemlerinin, ısıtma için kış aylarında bir ısı pompasının enerji kaynağı olarak kullanılabilirliği termodinamik ve ekonomik olarak incelenmiştir. BED entegre klima ve ısı pompası sistemi, İstanbul yer alan bir ofis binası için uygulanmıştır. İlk olarak sistem termodinamik açıdan incelenmiş ve ardından ekonomik açıdan değerlendirilmiştir. 
Termodinamik analizler enerji ve ekserji hesapmaları üzerinden gerçekleştirilmiştir. Yaz dönemi tüm sistem için enerjetik ve ekserjetik COP değerleri sırasıyla 2,03 ve 0,86 olarak hesaplanırken, kış dönemi için bu değerler 3,70 ve 1,90 olarak hesaplanmıştır. Sistemdeki en yüksek ekerji yokoluşları enerji boşaltma periyodunda görülmüştür. BED sistemlerinden en yüksek fayda gece ve gündüz dış ortam sıcaklıkları arasındaki farkın en yüksek olduğu durumlarda elde edilmektedir. Ekonomik çalışmalardan; 10 yılın sonunda BED sistemi ile soğutma yapıldığında 31,184,519 TL'lik bir tasarruf sağlanabileceği ve sistemin geri ödeme süresinin 3 yıl olduğu hesaplanmıştır. Isı pompası entegre BED sistemi ile hem ısıtma hem de soğutma yaptığımızda 10 yıl sonunda 15,728,890 TL'lik bir tasarruf sağlanacağı ve sistemin geri ödeme süresinin yaklaşık 5 yıl olduğu hesaplanmıştır. Sonuçlar BED sistemlerinin ısı pompası düşük sıcaklık enerji kaynağı olarak kullanılmasında umut verici bulgular sunmaktadır. 
Anahtar Kelimeler: Buzda ısıl enerji depolama, Buz depolama, Isı pompası, COP

Abstract:
Ice storage systems (ice-SS) can significantly reduce the operating costs of ACs using the buildings by producing ice during off-peak tariffs and using the produced ices during mid-peak and peak tariff periods when electricity is expensive. It is also one of the most common applications of storing electricity as heat. Ice-SS are generally used only when there is a need for cooling in the summer months. In this work, the use of ice-SS, which are used only to store cooling loads, as an energy source of a heat pump for heating in winter, has been investigated thermodynamically and economically. The proposed ice-SS integrated AC and heat pump system has been applied for an office building in Istanbul. First, the system was examined thermodynamically and then evaluated economically.
Thermodynamic analyses were carried out by energy and exergy calculations. While the energetic and exergetic COP values for the entire system in the summer period were calculated as 2.03 and 0.86, respectively, these values were calculated as 3.70 and 1.90 for the winter period. The highest exergy destructions were observed in the energy discharging period. Ice-SS was provided better performance when the difference between day and night outdoor temperatures was higher. At the end of economic studies, at the end of 10 years, it was calculated that the saving of 31,184,519 TL could be achieved and the payback period of the system was 3 years when the cooling was performed with the ice-SS. It was calculated that a savings of 15,728,890 TL could be achieved and the payback period of the system was approximately 5 years when both heating and cooling are performed with ice-SS integrated systems. Results have presented promising findings to use the ice-SS as the low-temperature energy source.
Keywords: Ice thermal energy storage, Ice storage, Heat pump, COP