Güneş enerjisi destekli alternatif ısıtma sistemlerinin enerji ve ekonomi yönünden karşılaştırılması
Energy and economic comparisons of solar assisted alternative heating systems
Yazar: ALİ RIZA DOĞAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. İBRAHİM ATILGAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Güneş enerjisi = Solar energy ; Hava kaynaklı ısı pompası = Air source heat pump ; Toprak kaynaklı ısı pompası = Ground source heat pump

Özet:
Bu çalışmada üç katlı bir villanın, güneş enerjisi destekli hava kaynaklı ısı pompası ve güneş enerjisi destekli toprak kaynaklı ısı pompası ile döşemeden ısıtılmasının ayrı, ayrı analizi yapılmştır. Yapılan sistemler enerji ve ekonomi yönünden kıyaslanmıştır. Sistem tasarımı için TS 2164 ?Kalorifer Tesisatı Projelendirme Kuralları?, TS 825 ?Binalarda Isı Yalıtım Kuralları? kullanılmıştır. Binanın TS 825'e uygunluğu İZODER analiz programı ile doğrulanmıştır. Söz konusu konutta, güneş enerjisi destekli ısıtma sisteminin simülasyonunu yapmak amacıyla, T*SOL Pro 4.5 programı kullanılmıştır. Bina mahal ısıtılması önce güneş enerjisi destekli hava kaynaklı ısı pompası ile, daha sonra güneş enerjisi destekli toprak kaynaklı ısı pompası ile yapılmıştır. Isı pompalarının sekonder tarafı (yerden ısıtma tesisatı tarafı) çalışma sıcaklığı 40oC/30oC olarak projelendirilmiştir. Isı pompaları binanın mahal ısı ihtiyacını karşılamış, bunun yanında özellikle ilkbahar ve sonbahar geçiş mevsimlerinde güneş enerjisi panelleri tarafından desteklenmiştir. Her iki sistem için kullanım sıcak suyu öncelikle güneş enerjisi tarafından hazırlanmış, ısı pompası tarafından desteklenmiştir. Dolayısı ile binanın ısı ihtiyacı için herhangi bir fosil yakıtlı enerji kaynağı kullanılmamıştır. Bu çalışmada Ankara gibi kış mevsimi sert geçen bir bölgede kullanılacak olan, güneş enerjisi destekli hava kaynaklı ısı pompası ve güneş enerjisi destekli toprak kaynaklı ısı pompası sistemlerinin performansları gösterilmeye çalışılmıştır.Sonuç olarak güneş enerjisi destekli toprak kaynaklı ısı pompasının işletme maliyeti, standard kazana göre çok daha ekonomiktir. Ancak güneş enerjisi destekli hava kaynaklı ısı pompasının işletme maliyeti diğer iki sisteme göre daha yüksektir. Yatırım maliyetleri incelendiğinde, standard kazan sistemi yatırım maliyeti en düşük sistemken, güneş enerjisi destekli toprak kaynaklı ısı pompası sisteminin en yüksek yatırım maliyetine sahip olduğu görülmüştür. Geri ödeme süresi ise standard kazana göre hesaplanmıştır. Güneş enerjisi destekli hava kaynaklı ısı pompası sisteminin işletme maliyeti, standard kazan sisteminden daha yüksek olduğu için, bu sistemin geri ödeme süresi hesaplanmamıştır. Ancak işletme maliyeti standard kazana göre daha ekonomik olan, güneş enerjisi destekli toprak kaynaklı ısı pompasının, geri ödeme süresi 21 yıl olarak hesaplanmıştır.Anahtar Kelimeler : Güneş enerjisi, hava kaynaklı ısı pompası, toprak kaynaklı ısı pompası, mahal ısıtma desteği, güneş enerjisi destekli ısı pompası

Abstract:
In this study, a three-storey building which has underfloor heating system with respectively solar assisted air-source heat pump and solar assisted ground source heat pump were analyzed separately. The systems were compared in terms of energy and economy . For designing the systems TS 2164 and TS 825 standards were used. Suitability of the building TS 825 was confirmed by the İZODER analysis program. Solar energy system that was used in the house was simulated by T*SOL Pro 4.5 software program. Respectively, solar assisted air source heat pump and solar assisted ground source heat pump system was used as the space heating system for the building. 40 oC/ 30 oC operating temperature range of the heat pumps was designed as the secondary side (between underfloor heating systems and heat pumps). Heat pumps have met the building?s space heating demand, in addition this solar energy panels supported system especially in the autumn and spring seasons. Domestic heat water demand primarily produced by solar energy and supported by the heat pump in both system. Hence for the building?s heat demand no fossil fuel energy source was used. This study was conducted in Ankara, where very cold winters are common, to show the performance of the solar assisted air source heat pump and solar assisted ground source heat pump under these difficult environmental conditions.As a result, solar assisted ground source heat pump operating cost is much more economical than a standard boiler. However, solar assisted air source heat pump operating costs are higher than the other two. Investment costs are examined, solar assisted ground source heat pump system seems to own the highest investment cost, while investment cost of standard boiler system is the lowest. Payback period is calculated according to the standard boiler. Solar assisted air source heat pump system operating cost is higher than the standard boiler system so the period of payback of this system is not calculated. However, solar assisted ground source heat pump which is more economical according the boiler operating cost is calculated as the payback period of 21 years.Key Words : Solar energy, air source heat pump, ground source heat pump, space heating support, solar assisted heat pump