Merkezi ısıtma sistemlerinde uygulanan kaskad sisteminde U kollektör kullanılarak yakıt tüketiminin azaltılması
Reducing fuel consumption by using U collector in cascade system applied in central heating systems
Yazar: ERTUĞRUL SOYSAL
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA ÖZBEY
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Termodinamik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Günümüzde katı, sıvı ve gaz yakıtların kullanıldığı sobalar, ilkel olmayan birçok binanın ısıtılmasında yaygın olarak kullanılmaktadır. Isı santrallerinde hazırlanan sıcak akışkanların istenilen ortama taşınarak bu ortamların ısıtılması eski Roma döneminden beri bilinen bir tekniktir ve günümüzde merkezi ısıtma olarak bilinmektedir. Blok binalarda en uygun ısıtma ihtiyacı merkezi bir kontrol sistemi ile karşılanır. Binanın kazan dairesinde hazırlanan sıcak su, binadaki her odaya veya birime ayrı ayrı ulaştırılır. Sıcak su sistemleri, tesis içinde dolaşan ısı transfer ortamının en yaygın uygulamasıdır, ancak özel nedenlerle sıcak su, buhar, sıcak hava, kızgın yağ ve diğer akışkanlar da kullanılabilir.
Hem ülkemizde hem de dünya genelinde giderek artan enerji ihtiyacı ve enerji kaynaklarındaki azalma dikkate alındığında enerjinin verimli kullanılmasının önemi anlaşılmaktadır. Ülkemizde sanayide, kamu binalarında ve konutlarda kullanılan ısıtma sistemlerinin büyük bir bölümünde doğalgazlı sistemler kullanılmaktadır. Doğalgazda dışa bağımlı bir ülke olduğumuz için bu sistemlerin tüketim maliyetleri her geçen gün artmaktadır. Bu bağlamda enerjinin verimli kullanımı ilkesi de göz önünde bulundurularak, bu çalışmada yakıt tüketimin azaltılması amaçlanmıştır. Diğer bir ifadeyle bu tez çalışmasında, merkezi sistem ısıtma yapılan kazan dairelerinde kullanılan kaskad sistemlerde, sistemde kullanılan farklı bir yaklaşımla yakıt tüketiminin azaltılması planlanmıştır. Kaskad sistemlerde sistem verimliliğini arttırabilmek için denge kabı veya plakalı eşanjör kullanılır. Bu çalışmada denge kabı ve plakalı eşanjör kullanmadan, hem sistemin verimliliğini daha da artırmak, hem de yakıt tüketimini azaltmak için gidiş ve dönüş kollektörlerini birleştirerek U kolektörlü sistem denenmiştir. Yapılacak çalışmada aynı il ve iklim şartlarında bulunan, bir adet plakalı eşanjörlü kazan dairesi, bir adet denge kabı kullanılan kazan dairesi ve bu çalışmada kullanılacak, U kollektörlü kazan dairesinin eşit gün ve eşit çalışma saatlerinde yıllık tüketim değerleri karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonucunda U kollektörlü sistemin plakalı eşanjörlü sisteme göre %24,02, denge kaplı sisteme göre ise %31,47 daha verimli olduğu görülmüştür.

Abstract:
Today, stoves using solid, liquid and gaseous fuels are widely used in heating many non-primitive buildings. Heating these environments by transporting the hot fluids prepared in heat plants to the desired environment is a technique known since the ancient Roman period and is today known as central heating. In block buildings, the optimal heating need is met by a central control system. Hot water prepared in the boiler room of the building is delivered separately to each room or unit in the building. Hot water systems are the most common application of heat transfer medium circulating within the facility, but hot water, steam, hot air, hot oil and other fluids may also be used for special reasons.
Considering the increasing energy need and the decrease in energy resources both in our country and around the world, the importance of using energy efficiently is understood. In our country, natural gas systems are used in most of the heating systems used in industry, public buildings and residences. Since we are a country dependent on foreign sources of natural gas, the consumption costs of these systems are increasing day by day. In this context, taking into account the principle of efficient use of energy, this study aims to reduce fuel consumption. In other words, in this thesis study, it is planned to reduce fuel consumption in cascade systems used in boiler rooms with central system heating, with a different approach used in the system. In cascade systems, a balance vessel or plate heat exchanger is used to increase system efficiency. In this study, a U-collector system was tested by combining the flow and return collectors, without using a balance vessel and plate heat exchanger, in order to further increase the efficiency of the system and reduce fuel consumption. In the study to be carried out, the annual consumption values of a boiler room with a plate heat exchanger, a boiler room with a balance vessel and a boiler room with a U-collector to be used in this study, located in the same city and climatic conditions, were compared on equal days and equal working hours.