R744 soğutkanlı frekans kontrollü transkritik bir ısı pompasının geliştirilmesi ve performans analizi
Development and performance analysis of a R744 refrigerant frequency controlled transcritic heat pump
Yazar: ÖZDEMİR DENİZ
Danışman: PROF. DR. ARİF EMRE ÖZGÜR
Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Dünyamızı çevreleyen atmosferin iki ayrı kısmında ozon tabakası bulunmaktadır. Bu kısımlar olan, stratosfer ve troposfer tabakalarında bulunan ozon gazları, dünyamız için büyük önem arz etmektedir. Bu tabakanın incelmesi sıcaklığın artması, buzulların erimesi gibi kötü sonuçlar doğurmaktadır. Ozon tabakasının incelmesinde en büyük sebebin kloroflorokarbon (CFC) gazlarının olduğu 1970 yılına kadar çok fark edilmese de 1987 yılında imzalanan Montreal Protokolü ile dünyada bu gazların kullanımı yasaklanmıştır. Ülkemiz 19 Aralık 1991 tarihinde ise bu protokole dâhil olmuştur ve 12 Kasım 2008 tarih ve 27052 sayılı Resmi Gazete 'de "Ozon Tabakasını İncelten Maddelerin Azaltılmasına İlişkin Yönetmelik" yayımlanmıştır.
Bu çalışmada, R744 soğutkan kullanan transkritik bir ısı pompası sisteminin, Elektronik genleşme vanası (EGV) ve değişken hızlı kompresör yardımıyla çalıştırılması, deneysel olarak incelenmiştir. Sistem, sudan suya ısı pompası olup, deneyler esnasında ısı pompasını terk eden suyun hedeflenen sıcaklığa ulaştırılması amaçlanmıştır. Hedeflenen sıcaklığa ulaşmak için yapılan deneyler esnasında kompresör 50 Hz sabit frekansta ve oransal-integral-türevsel denetleyici (PID) yardımıyla değişken hızda çalıştırılmış ve hedefe ulaşma süreleri ile harcanan güç değerleri kaydedilmiştir. Bu deneyler esnasında, PID denetleyici olarak kullanılan ve mikrodenetleyici içeren devrenin elektronik devre kartları ve yazılımı geliştirilmiş ve üretilmiştir. Yapılan deneyler farklı su debilerinde ve farklı EGV açıklık yüzde değerleri için tekrarlanmıştır.

Abstract:
There is an ozone layer in two separate parts of the atmosphere surrounding our world. Ozone gases in these parts, stratosphere and troposphere layers, are of great importance for our world. Thinning of this layer causes bad results such as increasing temperature and melting glaciers. Although the biggest reason for the depletion of the ozone layer was not noticed until 1970, when chlorofluorocarbon (CFC) gases were used, the use of these gases in the world was prohibited by the Montreal Protocol signed in 1987. Our country was included in this protocol on 19 December 1991 and the "Regulation on the Reduction of Substances that Deplete the Ozone Layer" was published in the Official Gazette dated 12 November 2008 and numbered 27052.
In this study, the operation of a R744 refrigerated transcritical heat pump system with the help of Electronic expansion valve (EEV) and variable speed compressor has been experimentally investigated. The system is a water-to-water heat pump, and during the experiments it is aimed to bring the water leaving the heat pump to the targeted temperature. During the experiments carried out to reach the target temperature, the compressor was operated at a fixed frequency of 50 Hz and with the help of proportional-integral-derivative controller (PID) at variable speed, and the time to reach the target and the power values spent were recorded. In experiments, electronic circuit boards and software of the circuit containing microcontroller used as PID controller were developed and produced. Experiments were repeated for different water flow rates and different EGV opening percentage values.