Soğutma Sezonu için Yatay Toprak Kaynaklı Isı Pompası Ekserji Analizi: Sivas İli Örneği

Exergy Analysis of Horizontal Ground Source Heat Pump for Cooling Season: Sivas Province Sample

Özet

Kullanımı yaygınlaşan toprak kaynaklı ısı pompaları farklı iklim bölgeleri için uygulanabilen yenilenebilir enerjikaynağı sistemlerinden biridir. Toprak altı sıcaklığının birkaç metre derinlikte yıl boyunca fazla değişmemesi vetoprağın ısıyı depolama özellikleri bakımından çok iyi bir ısı kaynağı olması ısı pompası sistemlerinin başlıcaüstünlükleridir. Yatay tip toprak kaynaklı ısı pompaları da uygulama kolaylığı sebebiyle tercih edilmektedir. Buçalışmada, Sivas Cumhuriyet Üniversitesine kurulan deney düzeneği ile 51 m3 hacme sahip iki odanın toprakkaynaklı ısı pompası vasıtasıyla soğutulması amaçlanmıştır. Sistem 2.5 m sondaj derinliğine sahip toprak devresi,ısı pompası devresi ve radyatör devresi olmak üzere üç ana kısımdan oluşmaktadır. Deneyler sırasında dış ortamsıcaklığı, iç ortam sıcaklığı, salamuranın yoğuşturucuya giriş ve çıkış sıcaklığı, soğutucu akışkan R410A’nın ısıpompası bileşenlerine giriş ve çıkış sıcaklıkları ve soğutma suyunun radyatörlere giriş ve çıkış sıcaklıkları ile farklıderinliklerde toprak sıcaklıklarının ölçümü gerçekleştirilmiştir. Ayrıca kompresör giriş ve çıkış basınçları ilesalamuranın ve soğutma suyunun debisi ve güç tüketimleri ölçülmüştür. Deneysel veriler kullanılarak her birsistem bileşeninin ekserji kaybı, ekserji kaybı oranı, termodinamik mükemmellik derecesi ve ekserji verimiincelenmiştir. Yapılan hesaplamalar sonucunda ısı pompası ve sistemin ekserji verimleri sırasıyla %41.90 ve%34.18 olarak elde edilmiştir.

Abstract

Ground source heat pumps, which are becoming widespread, are one of the renewable energy source systems that can be applied for different climatic zones. The main advantages of heat pump systems are that the underground temperature does not change much during the year at a depth of a few meters and that the soil is a very good source of heat storage properties. Horizontal type ground source heat pumps are also preferred due to their ease of application. In this study, it was aimed to cool two rooms with a volume of 51 m3 by means of ground source heat pump with the experimental setup established in Sivas Cumhuriyet University. The system consists of three main sections: ground circuit with a drilling depth of 2.5 m, heat pump circuit and radiator circuit. During the experiments, outdoor temperature, indoor temperature, inlet and outlet temperature of brine to condenser, inlet and outlet temperatures of refrigerant R410A, inlet and outlet temperatures of cooling water and radiators to different depths were measured. In addition, compressor inlet and outlet pressures, brine and cooling water flow and power consumption were measured. Using the experimental data, exergy loss, exergy loss rate, thermodynamic excellence degree and exergy efficiency of each system component were examined. As a result of the calculations, exergy efficiency of heat pump and system were obtained as 41.90% and 34.18%, respectively