Toprak kaynaklı ısı pompasıyla çalışan yerden serinletme sisteminin VRF sistemiyle enerji kıyaslaması
Energy comparison of floor cooling system which works with ground source heat pump with VRF system
Yazar: BERKER TANRIÖVER
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ DENİZ YILMAZ
İstanbul Arel Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Dünya nüfusunun gittikçe artması, insanların kapalı ortamlarda vakit geçirme sürelerinin artması, iklimlendirme sistemlerine olan ihtiyaçları da beraberinde getirmiştir. Bununla birlikte kaynakların tükenme hızının artması sonucu enerjiyi verimli kullanma ve yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelme arayışı başlamıştır. Bu arayış içindeyken enerjinin en çok tüketildiği sektörlerden biri olan iklimlendirme sektörü için de yeni çözümler geliştirilmektedir.
Bu açıdan en verimli yenilenebilir enerji kaynağı kullanan sistemlerden biri toprak kaynaklı ısı pompasının (TKIP) kullanıldığı sistemlerdir. Bunun sebebi toprak sıcaklığının yaz ve kış aylarında sabit olmasıdır. Enerji tasarrufu bakımından yüksek verime sahip olan iklimlendirme yöntemlerinden biri de yerden ısıtma ve serinletme sistemidir. Bunun sebebi ortamı ısıtacak/serinletecek yüzeyin diğer ısıtma sistemlerine nazaran (örneğin radyatör kullanılan tesisatlar) daha fazla olmasıdır. Böylece mahalle ısıtma/soğutma suyu arasındaki ısı transferi daha çok olmaktadır. 
Bu çalışmada örnek bir binada uygulama yapılmış ve toprak kaynaklı ısı pompasına bağlı olan yerden serinletme/ısıtma sistemi, VRF (VRF-Variable refrigerant flow, Variable refrigerant volume) sistemi ile karşılaştırılmıştır. İstanbul'da bulunan binanın ısı kazancı hesabı yapıldıktan sonra yerden serinletme sisteminin 16 oC gidiş 21 oC dönüş sıcaklıklarında ve belli boru aralıklarında ne kadar ısı çekeceği hesaplanmıştır. Çıkan sonuçlara göre mahal boru aralıkları belirlendikten sonra sistem için gereken toplam su debisi bulunmuştur. İstanbul şartlarına göre toprak kaynaklı ısı pompası için su sıcaklıkları hesaplandıktan sonra bu değerler HAP (Hourly Analysis Program) programına işlenmiştir ve ısı pompasının harcayacağı elektrik miktarı bulunmuştur. Bu belirlemeden sonra binanın VRF sistemine göre iç üniteleri ve dış ünitesi seçilmiştir. Dış ünitenin çeşitli dış hava sıcaklıklarına göre sahip olduğu EER (Energy Efficiency Ratio, Enerji Tasarruf Oranı) değerleri bulunmuş ve VRF ile yerden serinletme/ısıtma sisteminin harcadıkları enerji miktarları karşılaştırılmıştır ve yerden serinletme/ısıtma sisteminin daha az enerji sarf ettiği görülmüştür.

Anahtar Kelimeler: Toprak kaynaklı ısı pompası, VRF, Yerden serinletme, Enerji analizi

Abstract:
Increase of world population and increase of spent time indoor places brought need for air conditioning system  with themselves. In additional to this, as a result of the increase in depletion of resources, the search for efficient use of energy and tending to renewable energy resources has begun. While in this search, new solutions have been developed for one of the sectors where energy is consumed the most which is air conditioning sector.
In this respect, one of the systems using the most efficient renewable energy source is the systems where the ground source heat pump (GSHP) is used. Because the soil temperature is stable in summer and winter. The heating-cooling system, which has a high efficiency in terms of energy saving, is also the radiant heating and cooling system. The reason is, the surface that will heat/cool the space is larger than other heating systems (eg. systems that has radiators). Thus, the heat transfer between space and heating/cooling water will be more.
In this study, the radiant cooling/heating system that works with the ground source heat pump is compared with the VRF (VRF-Variable refrigerant flow, Variable refrigerant volume) system. After calculating the heat gain of the building which is in Istanbul, it has been calculated how much heat the radiant cooling system will absorb at 16 oC and 21 oC return temperatures and in certain pipe gaps. According to the results, after determining the space pipe gaps, the total water flow required for the system was found. After calculating the water temperatures for the ground source heat pump according to Istanbul conditions, these values were entered into the HAP (Hourly Analysis Program) program. Then, the amount of electricity that the heat pump will spend was found. After this determination, indoor units and outdoor units of the building were selected according to the VRF system. EER (Energy Efficiency Ratio) values of the outdoor unit according to outdoor temperatures has been found, and a comparison was made between the VRF and the amount of energy consumed by the radiant cooling system, and it was seen that the floor cooling/heating system consumes less energy.

Key Words: Ground source heat pump, VRF, floor cooling, energy comparison