Güneş enerjisi destekli ısı pompası modellemesi
Solar assisted heat pump modelling
Yazar: DENİZHAN ÖZENEN
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA TURHAN ÇOBAN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada JAVA programında oluşturulan çeşitli modeller yardımıyla farklı prosesler oluşturularak Güneş Enerjisi Destekli Isı Pompası (GEDIP) sistemi modellenmiştir. GEDİP modeli güneş enerjisinden faydalanarak sıcak su elde edebilmek amacıyla oluşturulmuştur. Modelde giriş suyu sıcaklığı Aralık ayında 10 °C, Haziran ayında 20.5 °C alınarak GEDİP sayısal metot yöntemiyle incelenmiştir.

Buharlaştırıcı modelinde İzmir şehri koordinatları dikkate alınarak 2019 yılının belirli günlerinde 1 m2 buharlaştırıcı levha üzerine düşen farklı spektral güneş enerji değerleri hesaplanarak çeşitli grafikler oluşturulmuştur. Grafiklerde İzmir ili için 1 m2 buharlaştırıcı levhaya gelen en yüksek enerji yoğunluğu 21 Haziran saat 12:00' de 852.095 W/m2, en düşük enerji yoğunluğu 21 Aralık saat 12:00' de 455.143 W/m2 olarak ortaya çıkmıştır. GEDİP sisteminde buharlaştırıcı levha alanı 2.40 m2, kompresör gücü 0.56 kW olarak belirlenerek kondenser modeli oluşturulmuştur. Sistemde farklı tarihler için kondenserin verdiği ısıl enerjiler hesaplanarak gerekli olan kondenser yüzey alanları bulunmuştur. Isı pompasının modellemesinde ise spektral enerjinin en yoğun olduğu 21 Haziran saat 12:00 tarihi referans alınarak R134a ve R404A için GEDİP sisteminin Performans Katsayıları (Coefficient Of Performance - COP) elde edilmiştir.

Bu tez çalışmasında GEDIP sisteminin sayısal analiz yöntemiyle incelenmesi amaçlanmıştır. Çalışmada kullanılan algoritma ve modeller yardımıyla ileride bu alanda yapılacak olan araştırmaların yatırım maliyetleri ve geliştirme sürelerinin azaltılması hedeflenmiştir.

Abstract:
In this study, the Solar Energy Assisted Heat Pump (SAHP) system is modeled by creating different processes with the help of various models created in the JAVA program. The SAHP model was created in order to obtain hot water by utilizing solar energy. The inlet water temperature in the model was taken as 10 °C in December, 20.5 °C in June and the SAHP model was analyzed by numerical method.

In the evaporator model, considering the coordinates of the city of Izmir, various graphs were created by calculating the different spectral solar energy values falling on 1 m2 evaporator plate on certain days of 2019. In the graphics, the highest energy density on 1 m2 evaporator plate for İzmir province was 852.095 W/m2 on 21 June at 12:00, and the lowest energy density was 455.143 W/m2 on 21 December at 12:00. In the SAHP system, the evaporator plate area was determined as 2.40 m2 and the compressor power was 0.56 kW, and a condenser model was created. The required condenser surface areas were found by calculating the thermal energies given by the condenser for different dates in the system. In the modeling of the heat pump, the Coefficient of Performance (COP) of the SAHP system for R134a and R404A was obtained by taking the date of June 21, 12:00, when the spectral energy is most intense, as a reference.

In this thesis, it is aimed to examine the SAHP system by numerical analysis method. With the help of algorithms and models used in the study, it is aimed to reduce the investment costs and development times of future research in this field.