Sığ jeotermal alanlarda kullanılabilir termal iletkenliği yüksek harçgeliştirilmesi ve reolojik özelliklerinin belirlenmesi
Development of high thermal conductivity mortar can be used in shallow geothermal fields and determination of its reological properties
Yazar: AYTEN ÇAPUTÇU
Danışman: PROF. DR. UTKU BAĞCI
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering
Dizin: Grafitler = Graphites ; Harç = Mortar ; Jeotermal = Geothermal ; Jeotermal enerji = Geothermal energy ; Jeotermal sistemler = Geothermal systems ; Termal iletkenlik = Thermal conductivity

Özet:
Sürdürülebilir çevre bilincinin gelişmesi ile yenilenebilir enerjilere olan talep artmaktadır. Ev,
okul, alış veriş merkezi, hastane ve seralarda iklimlendirme için kullanılabilen sığ jeotermal sistemler, derin jeotermal sistemlerden farklı olarak, herhangi bir anomaliye sahip olmayan bölgelerde de kullanılabilmektedir. Sondajla zemine yerleştirilen boruların içinden döngü sağlanarak çalışan sistemlerde, zeminin ısı potansiyelini borulara ve suya aktarmak enerji tasarrufu sağlamaktadır. Bu çalışmada çimento, bentonit, silis kumu içeren bir harç hazırlanarak termal iletkenliği standard çimento harcına göre iyileştirilmiştir. Termal iletkenliği artırmak için farklı karbon bazlı malzemelerin, uygun reolojik özellikleri sağlamadaki etkileri incelenmiştir. Referans harcın termal iletkenliği 2,37 W/mK iken, % 5 genleştirilmiş grafit eklenmesi ile termal iletkenlik değerinde %20 artış gözlenmiştir. Yapılan jeolojik incelemelerde, Avrupa'nın büyük bir bölümü ve Türkiye'nin toprak termal iletkenliği ağırlıklı olarak 2-2,5 W/mK olarak tespit edilmiştir. Bu bilgiye dayanarak, geliştirilen harcın hemen hemen her yerde sorunsuz kullanılabileceği, sondaj boru uzunluğunun azalmasına destek sağlayacağı ve enerji sarfiyatını % 25 azaltacağı düşünülmektedir.

Abstract:
With the development of sustainable environmental awareness, the demand for renewable energies is increasing. Shallow geothermal systems, which can be used for air conditioning in homes, schools, shopping centers, hospitals, and greenhouses, can also be used in regions that do not have any anomalies, unlike deep geothermal systems. In systems operating by looping through the pipes placed on the ground by drilling, transferring the heat potential of the ground to the pipes and water provides energy savings. In this study, a mortar containing cement, bentonite and silica sand was prepared and its thermal conductivity was improved compared to standard cement mortar.
To increase thermal conductivity, the effects of different carbon-based materials on providing
suitable rheological properties were investigated. While the thermal conductivity of the reference
mortar was 2.37 W/mK, the thermal conductivity value increased by 20% with the addition of 5%
expanded graphite. In the geological investigations, the soil thermal conductivity of most of Europe
and Turkey has been determined as 2-2.5 W/mK. Based on this information, it is thought that the
developed mortar can be used almost anywhere without any problems, it will support the reduction of
drill pipe length and decrease energy consumption by 25%.