Alternatif bir ısı pompası sisteminin incelenmesi
Investigation of an alternative heat pump system
Yazar: MURAT OĞUZ
Danışman: PROF. DR. ARİF EMRE ÖZGÜR
Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Isı değiştiriciler = Heat exchangers ; Isı pompası = Heat pump ; Karbon dioksit = Carbon dioxide ; Küresel ısınma = Global warming ; Ozon = Ozone

Özet:
Dünyada, özellikle Avrupa ülkelerinde, fosil yakıtların tükenmesi, ısınma problemi ortaya çıkarmıştır ve zamanla, eş çözümler arayışına girilmiştir. Isı pompaları da eş zamanlı çözümler arasında önemli bir yer almıştır.  Bu sistemlerde yaygın olarak, CFC ve HCFC soğutucu akışkanları kullanılmaktadır. Bu gazlar, sera etkileri nedeniyle küresel ısınma probleminin artmasına neden olmaktadır. Bu problemin, gün geçtikçe, artmasından dolayı alternatif akışkan arayışları artmıştır. Bu arayışlar sonucunda R744 uygulamaları yaygınlaşmaya başlamıştır. Gaz fazındaki R744'in çevreye ısı transferi esnasında, yoğuşma gerçekleşmeden ısı atımı gerçekleştiren transkritik çevrimler de günümüzde önemli çalışma konularındandır.
Bu çalışmada, R744 soğutkan kullanan transkritik bir ısı pompası sisteminin, Elektronik Genleşme Vanası (EGV) ve gaz soğutucu akışkan debi değişimlerinin, ısı pompası performans katsayısına (COPIP) etkisi, deneysel olarak incelenmiştir. Sistem, havadan suya ısı pompası olarak tasarlanmış ve kurulmuş olup, deneyler esnasında ısı pompasını terk eden suyun sıcaklıkları değerlendirilmiştir. Sistem parametreleri değiştirilerek, belirli periyotlarda deneysel ölçümler yapılmıştır. Elektronik genleşme vanası açıklık yüzdesi ve su debisi değerleri değiştirilerek, toplam ısı transfer miktarı ile harcanan güç değerleri kaydedilmiştir. Alınan bu değerler, Excel ortamına aktarılmış ve analizler yapılarak, 7 farklı deneyin COP sonuçları karşılaştırılmıştır.

Abstract:
The depletion of fossil fuels in the world, especially in European countries, has led to the problem of heating, and over time, simultaneous solutions have been sought. Heat pumps have taken an important place among simultaneous solutions. CFC and HCFC refrigerants are widely used in these systems. These gases cause an increase in the global warming problem due to their greenhouse effects. As this problem is increasing day by day, the search for alternative fluids has increased. As a result of these searches, R744 applications have become widespread. Transcritical cycles, which realize heat transfer without condensation during the heat transfer of R744 in the gas phase to the environment, are also one of the important study topics today.
In this study, the effect of electronic expansion valve (EGV) and gas refrigerant flow rate changes on the COP value of a transcritical heat pump system using R744 refrigerant is experimentally investigated. The system is an air-to-water heat pump and the temperatures of the water leaving the heat pump were evaluated during the experiments. Experimental studies were carried out in certain periods by changing the system parameters. By changing the electronic expansion valve opening percentage and water flow rate values, total heat transfer amount and power consumption values were recorded. These values were transferred to Excel and the COP results of 7 different experiments were compared as a result of the necessary calculations.