Güneş enerjisi destekli ısı pompası sistemlerinin performans analizi


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2019

Öğrenci: BUĞRA ŞENSOY

Danışman: MUSTAFA AKTAŞ

Özet:

Ülkelerin enerjide sürdürülebilir politikalar geliştirmesi ve bu politikaları devam ettirebilmesi için fosil yakıt tüketiminin kademeli olarak azaltılması, enerji verimliliği faaliyetlerinin yaygınlaştırılması ve konutlarda yeşil bina tasarımlarının hayata geçirilmesi gerekmektedir. Türkiye'nin enerji tüketim verileri incelendiğinde, ülke genelinde tüketilen enerjinin %36'sının konutlarda kullanıldığı anlaşılmaktadır. Konutlarda enerji tüketiminin azaltılmasına yönelik yapılacak tasarım ve çalışmalarda, fosil yakıt tüketiminin azaltılması, enerji verimliliği uygulamalarının yaygınlaştırılması ve yenilenebilir enerji kaynaklarının konutlarda kullanımının arttırılması amaçları göz önünde bulundurulmalıdır. Bu çalışmada, Ankara ili iklim şartlarında bulunan bir villada enerji verimliliğinin sağlanabilmesi amacıyla TS 825 Binalarda Isı Yalıtım Kuralları standardına bağlı kalınarak, ısı yalıtım gerçekleştirilmiştir. Ardından, yalıtımı yapılan villanın ısıtılması ve kullanım sıcak suyu ihtiyacının karşılanması amacıyla, güneş enerjisi (fotovoltaik termal kolektör) destekli ısı pompası sistemi kullanılarak bir tasarım gerçekleştirilmiştir. Tasarım yapılırken villanın fosil yakıt tüketimimin azaltılması ve villada yenilenebilir enerji kaynaklarından yararlanılması amacı göz önünde bulundurulmuştur. Yapılan tasarımda ısı pompası sisteminin evaporatör ve kondenser sıcaklıkları sırayla 10°C ve 50°C olarak seçilmiş, sistemde R410A soğutucu akışkanı kullanılmış ve ısı pompasının performans katsayısı 4,65 olarak hesaplanmıştır. Isıtma sezonu koşullarına göre ısı pompası sistemine entegre edilen 19 adet fotovoltaik termal güneş kolektörü sayesinde villa ısıtma sezonunda ortalama 4,59 saat doğalgaza gereksinim duymadan ısıtılmıştır. Ayrıca ısıtma sezonu ortalamasında villanın ısıtma ve kullanım sıcak suyu için gerekli enerji ihtiyacı 1345,88 kWh olarak hesaplanmış olup bu enerjinin %39,60'ı güneş enerjisinden karşılanmıştır. Geri kalan enerji gereksinimi ise doğalgaz kaynaklı ek ısıtıcı tarafından karşılanmış olup villada ısıtma sezonunda ortalama aylık 60,91 m3 daha az doğalgaz kullanılmış ve Ankara ili doğalgaz tedarikçisi birim fiyatları göz önünde bulundurulduğunda, ısıtma sezonunda doğalgaz faturasında 607,150 TL'lik tasarruf sağlanmıştır. Bunun yanında sistemde yaz sezonunda kolektörlerden üretilen elektrik enerjisi şebekeye satılmakta, termal enerji ise kullanım sıcak suyunda yararlanılmak üzere boyleri beslemektedir.