Yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı ve sera ısıtmasına uygulanması
The usage of the renewable energy sources and their application for greenhouse heating
Yazar: BARLAS TOKGÖZ
Danışman: DOÇ. DR. AHMET KOYUN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Ziraat = Agriculture
Dizin: Güneş enerjisi = Solar energy ; Isı pompası = Heat pump

Özet:
Bu çalısmada yenilenebilir enerji kaynaklarının sera ısıtmasında kullanımındanbahsedilmistir. Bu, genellikle ısı pompası uygulaması yapmayı gerektirir. Topragın yılboyunca hemen hemen degismeyen özellikleri nedeniyle ısı kaynagı olarak kullanımı, hava vesoguk iklimler için suya göre daha caziptir. Bu yüzden tezimizde öncelikle toprak kaynaklı ısıpompaları ve toprak ısı degistiricilerinden bahsedilmistir. Tezimizde ayrıca günes enerjisininsera ısıtmasında kullanım uygulamalarına da yer verilmistir. Ancak günes enerjisinin eldeedildigi zamanlar ile yüksek ısıl yüklerin mevcut oldugu zamanlar genellikle birbirineuymadıgından günes enerjisinin depolanıp ihtiyaç duyuldugunda kullanılmasına imkantanıyan ısıl enerji depolama sistemlerinden bahsedilmistir.Toprak özellikleri zamanla degismektedir. Ayrıca topraktan toprak ısı degistiricisinde dolasansuya ısı geçisi de toprak özelliklerini degistirmektedir. Bu sebeplerden dolayı topragın ısılperformansı zamanla azalmaktadır. Bu nedenle seranın toprak kaynaklı ısı pompası sistemiyleısıtılması, ısıl yüklerin çok arttıgı dönemde özellikle geceleri sisteme büyük elektrik yüklerigetirecektir. Bu büyük yükleri azaltmak için, günes ve ısıl enerji depo destekli toprak kaynaklıısı pompası sistemi tasarlanmıstır.Yeterince hassas sonuçlar elde etmek için seranın saatlik ısı kayıpları, topraktan ve günestensaatlik olarak alınan ısı miktarları ve ısıl enerji deposunda depolanmıs halde bulunan enerjininsaatlik degerleri hesaplanmıs ve tablolarda verilmistir. Farklı toprak ısı degistirici modül boruboyları, modül sayıları ve gömme derinlikleri, farklı günes toplaç alanları ve ısıl enerji depohacimleri için deponun ek kompresör isini karsılama oranları ve sistem yatırım ve isletmemaliyetleri hesaplanmıstır. Sistem yatırım ve isletme maliyetleri toplamı, klasik bir ısıtmasisteminin yatırım ve isletme maliyetleri toplamıyla karsılastırılarak sistem geri ödemesüreleri hesaplanmıs, sonuçlar grafikler ve tablolar halinde gösterilmistir.Anahtar kelimeler: Sera ısıtması, ısı pompası, toprak ısı degistiricisi, günes enerjisi, ısılenerji deposu

Abstract:
In this study the usage of renewable energy sources in greenhouse heating is mentioned.Generally, it requires a heat pump application. The usage of the ground as an energy source ismore attractive than air and water in cold climates as well because of its almost permanentproperties during year. Consequently, ground source heat pumps and ground heat exchangersare mentioned primarily in our thesis. In addition, the usage of solar energy in greenhouseheating applications are included in our thesis. However, the times of obtaining the solarenergy and the time that the high thermal loads exist do not coincide, because of that thethermal energy storages which allow solar energy to be stored and used when it is needed arementioned.The properties of the ground change in time. In addition the heat transfer from the ground tothe water which circulates in the ground heat exchanger changes the properties of the ground.Because of these reasons thermal performance of the ground decreases in time. Thereforeheating the greenhouse with ground source heat pump system causes high electricity loadsespecially during nights when thermal loads increases so high. To decrease these high loads,solar and thermal energy storage assisted ground source heat pump system was projected.In order to obtain sufficiently precise results, hourly heat losses of the greenhouse, hourly heatgains from ground and solar energy and hourly energy quantity stored in thermal energystorage were calculated and given in the tables. The investment costs and operational costs ofthe system and the storage?s additional compressor work supply ratios were calculated fordifferent ground heat exchanger module pipe lengths, module quantities and burying debths,different solar collector surface areas and thermal energy storage volumes. The pay-backperiods were calculated comparing the total of the investment and operational costs of thesystem with the total of the investment and operational costs of a conventional heating systemand the results were shown as charts and tables.Keywords: Greenhouse heating, heat pump, ground heat exchanger, solar energy,thermal energy storage