Minimum enerjili bina tasarımı (toprak enerjisiyle)

Abstract

Toprak kaynaklı ısı pompalarının dizaynının yapılabilmesi için ısı kaynağı veya kuyusu olarak kullanılan toprağın sıcaklığının doğru olarak tespit edilmesi gerekmektedir. Toprak sıcaklığının, zamana ve derinliğe bağlı olarak değişimi incelenmiştir. Bulunan matematiksel ifadeler kullanım kolaylığı sağlayacak şekilde geliştirilmiştir. İstanbul Göztepe için toprak sıcaklığının yıl içindeki salınımları hesaplanmıştır. Hesaplanan toprak sıcaklıkları, Meteoroloji Müdürlüğü'nden elde edilen değerlerle karşılaştırılmıştır. Toprak kaynaklı ısı pompalarının dizaynında kullanılan analitik hesaplama yöntemleri tanıtılmıştır. Sabit yüzey sıcaklığı kabulü esas alınarak 30kW soğutma ve 21,5kW ısıtma yüküne sahip bir bina için toprak kaynaklı ısı pompası sistemi dizayn edilmiştir. Hesaplamalarda toprak özellikleri sabit kabul edilmiştir Isı pompasının çalışma süresi ve ısı pompasının aylık çalışma oranlan BİN yöntemi kullanılarak belirlenmiştir. Yer ısı değiştiricileri akış tiplerine göre incelenmiştir. Paralel akışlı sistemlerin, seri akışlı sistemlere nazaran daha avantajlı olduğu gösterilmiştir. Paralel akışlı yer ısı değiştiricilerinin optimizasyonunu yapmak amacıyla değişik boru çaplarında, gömme derinliklerinde ve akış hızlarında hesaplamalar tekrarlanmıştır. Bulunan sonuçlar, yatırım maliyeti, genel performans katsayıları ve gerekli olan bahçe alanları göz önüne alınarak grafikler halinde gösterilmiştir. Elde edilen bu grafikler vasıtasıyla, sonuç olarak optimum gömme derinliğinin 130-150cm, optimum boru çapının 1" ve optimum akış hızının 0,5 m/s olduğu belirlenmiştir. Toprak kaynaklı ısı pompası sisteminin işletme ve kurulum maliyetleri hesaplanmıştır. Bulunan sonuçlar, klasik sistemlerin ve hava kaynaklı ısı pompası sistemlerinin işletme maliyetleri ile karşılaştırılmıştır.