Toprak ısı değiştiricilerinin sayısal olarak ısıtma ve soğutma sezonları için incelenmesi

Abstract

Isıtma ve soğutma için kullanılan doğal kaynakların sınırlı olması, bu kaynakların azalmasının çevresel etkisi düşünüldüğünde, insanlar yenilenebilir enerji kaynakları kullanmaya gayret göstermelidir. Yenilenebilir enerji kaynakları kullanımı enerji tüketimini azaltacaktır. Isı pompasında ısıtma performansı ( COPHP) ve soğutma performansı ( COPR) evaparatör ve kondenser sıcaklıklarına bağlıdır. Evaparatör ve kondenser sıcaklıkları ise ısıtılacak/soğutulacak ortam ve ısının alınacağı veya verileceği ortam sıcaklıklarına bağlıdır. Dolayısıyla ısı pompasının performansı doğrudan kaynak/kuyu sıcaklığına bağlıdır. Kaynak sıcaklığı yaz-kış değişim göstermektedir. Toprak kaynaklı ısı pompalarında gömme derinliğine bağlı olarak bu değişim havadan daha düşüktür. Dolayısı ile toprak kaynaklı ısı pompalarının COP değeri hava kaynaklı ısı pompalarına göre daha yüksektir. Kaynak ısı değiştiricisindeki ısı geçişinin iyileştirilmesi ile toprak ısı değiştiricisindeki akışkanla toprak arasındaki sıcaklık farkı azaltılabilir. Toprak yüksek ısıl kapasitesi sebebi ile ısı kaynağı olarak kullanılabilir. Toprak sıcaklığı belirli bir derinlikte sabit kalır, ve bu sıcaklık zaman ve derinliğe bağlı periyodik bir fonksiyondur. Isı pompası sistemleri genelde kesikli çalışan süreksiz sistemlerdir. Kesikli çalışma derecesine göre sürekli çalışan kaynak ısı değiştiricisinin performansa olan etkisi değişecektir. Isı değiştiricisinin ısı depolama özelliği yüksek (ρ*Cp) bir ortama gömülmesi performansı olumlu yönde etkileyecektir. Toprak karakteristikleri İstanbul'da ısı değiştirici dizaynı için uygundur. Bu çalışmada, HAD metodu kullanılarak ısı değiştiricilerin analizi yapılmış olup, mevsim şartları için optimum dizayn koşulları belirlenmiştir.