Toprak ısı değiştiricilerinin sayısal olarak ısıtma ve soğutma sezonları için incelenmesi
Numerical analysis for energy performance of ground heat  exchanger under environmental conditions of Istanbul's
Yazar: ÖYKÜ GÜRES
Danışman: DOÇ. DR. HAKAN DEMİR
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Isı Proses Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Isıtma ve soğutma için kullanılan doğal kaynakların sınırlı olması, bu kaynakların azalmasının çevresel etkisi düşünüldüğünde, insanlar yenilenebilir enerji kaynakları kullanmaya gayret göstermelidir. Yenilenebilir enerji kaynakları kullanımı enerji tüketimini azaltacaktır. Isı pompasında ısıtma performansı ( COPHP) ve soğutma performansı ( COPR) evaparatör ve kondenser sıcaklıklarına bağlıdır. Evaparatör ve kondenser sıcaklıkları ise ısıtılacak/soğutulacak ortam ve ısının alınacağı veya verileceği ortam sıcaklıklarına bağlıdır. Dolayısıyla ısı pompasının performansı doğrudan kaynak/kuyu sıcaklığına bağlıdır. Kaynak sıcaklığı yaz-kış değişim göstermektedir.
Toprak kaynaklı ısı pompalarında gömme derinliğine bağlı olarak bu değişim havadan daha düşüktür. Dolayısı ile toprak kaynaklı ısı pompalarının COP değeri hava kaynaklı ısı pompalarına göre daha yüksektir. Kaynak ısı değiştiricisindeki ısı geçişinin iyileştirilmesi ile toprak ısı değiştiricisindeki akışkanla toprak arasındaki sıcaklık farkı azaltılabilir.
Toprak yüksek ısıl kapasitesi sebebi ile ısı kaynağı olarak kullanılabilir. Toprak sıcaklığı belirli bir derinlikte sabit kalır, ve bu sıcaklık zaman ve derinliğe bağlı periyodik bir fonksiyondur. Isı pompası sistemleri genelde kesikli çalışan süreksiz sistemlerdir. Kesikli çalışma derecesine göre sürekli çalışan kaynak ısı değiştiricisinin performansa olan etkisi değişecektir. Isı değiştiricisinin ısı depolama özelliği yüksek (ρ*Cp) bir ortama gömülmesi performansı olumlu yönde etkileyecektir. Toprak karakteristikleri İstanbul'da ısı değiştirici dizaynı için uygundur. Bu çalışmada, HAD metodu kullanılarak ısı değiştiricilerin analizi yapılmış olup, mevsim şartları için optimum dizayn koşulları belirlenmiştir.

Abstract:
By reason of limited amount of natural resources exploited for heating and cooling, and considering that reduction of environmental impact, people should strive to use renewable energy resources. The use of renewable energy sources decreases the energy consumption. Heat pump heating performance and cooling performance depends on the evaporator and condenser temperatures. The evaporator and condenser temperatures are dependents of heated / cooled environment and ambient temperature. Therefore, performance of the heat pumps dependent of source/sink temperature directly. Source temperature is varies with summer and winter seasons. Considering ground source heat pumps, this variation is much smaller than the air, depending on the burying depth. Therefore, the COP of ground source heat pump is higher than the air source heat pumps. The ground can be used as a heat source and it has high thermal capacity. The temperature of the ground becomes relatively constant with depth and its temperature is a periodic function versus time and depth. Heat Pumps usually work with transient conditions. The effect of ground heat exchanger on thermal performance when they bury in environment which has high thermal storage (ρ*Cp) characteristics. Soil characteristics are appropriate for heat exchanger design in Istanbul. In this study, energy performance of the ground source heat exchanger has been evaluated with CFD method according to conditions for Istanbul, Turkey. Furthermore, energy saving potential of new model has been evaluated.