Soğuk bir iklimde su kaynaklı ve güneş enerjisi destekli bir ısı pompası ile sera ısıtma simülasyonu

Abstract

Bu tez çalışmasında Van iklim şartlarında yer alan farklı ayar noktası sıcaklığınasahip iki seranın ısıtılması için su kaynaklı ve güneş enerjisi destekli bir ısı pompası(GDIP) sistemi tasarlanmıştır. Bu seralar ayar noktası sıcaklıklarına göre soğuk ve ılıksera olarak adlandırılmışlardır. Ele alınan soğuk ve ılık seranın ayar noktası sıcaklıklarısırasıyla 6 °C ve 17 °C değerlerindedir. Her iki sera TRNSYS (zamana bağlı sistemsimülasyon aracı) programı ile simüle edilmiş ve sistemin performansları ile yıllık enerjitüketimleri incelenmiştir. İki sera sistemi için cam ve çift katlı polietilen (ÇPE) seraörtüsü gibi farklı malzemeler kullanılmış ve yıllık ısıtma enerjisi gereksinimlerikarşılaştırılmıştır. Kullanılan soğuk sera sistemine ait ısı pompasının nominal ısıtmakapasitesi ve ısı pompası güç tüketim değerleri sırasıyla 8.33 kW ve 1.66 kW iken ılıksera sistemine ait ısı pompasının nominal ısıtma kapasitesi ve ısı pompası güç tüketimisırasıyla 17.85 kW ve 4.96 kW'dır. Van ili iklim şartlarındaki bu iki sera ısıtma sistemiiçin farklı tip güneş kolektörleri, tank hacimleri ve kolektör alanları gibi parametrelerintoplam yıllık enerji tüketimine olan etkileri incelenmiştir.Bu çalışmada elde edilen sonuçlara göre, soğuk ve ılık serada cam sera örtüsüyerine ÇPE sera örtüsü kullanımı sonucunda sırasıyla yıllık %55 ve %44 enerji tasarrufusağlanmaktadır. Hesaplanan güneş fraksiyonu (SF) 20 m² yüzey alanlı düzlemsel güneşkolektörü (DGK) kullanımı sonucunda soğuk sera ve ılık sera sistemleri için sırasıyla%27.7 ve %24.2'dir. Soğuk sera sistemi için aynı kolektör alanları (20 m²) ve farklı güneşkolektörü tipleri (düzlemsel güneş kolektörü (DGK), vakum tüplü güneşkolektörü(VTGK) ve parabolik güneş kolektörü (VTGK)) ile yapılan simülasyonlarneticesinde GDIP sisteminin yıllık toplam en düşük enerji tüketiminin 3145.7 kWh/yıldeğeri ile PGK kullanımı sonucunda olduğu görülmüştür.

In this thesis, a solar assisted and water source heat pump (SAHP) system hasbeen designed for heating two greenhouses with different set point temperatures in Vanclimate conditions. These greenhouses were called as cold and warm greenhousesaccording to their set point temperatures. The setpoint temperatures of the cold and warmgreenhouse are 6 ° C and 17 ° C, respectively. Both greenhouses were simulated with theTRNSYS (transient system simulation tool) program and the performance and annualenergy consumption of the system were examined. In two greenhouse systems, glass anddouble-layer polyethylene (DPE) greenhouse cover materials were used and annualheating energy requirements were compared. The nominal heating capacity and heatpump power consumption values of the heat pump of the cold greenhouse system are 8.33kW and 1.66 kW, respectively. It is 17.85 kW and 4.96 kW in the warm greenhouse,respectively. The effects of different types of solar collectors, tank volumes and collectorareas on total annual energy consumption were investigated for these two SAHP systemsunder the Van climate conditions.According to the results obtained in this study, the use of DPE greenhouse coverinstead of glass greenhouse cover in cold and warm greenhouses saves 55 % and 44 %energy annually respectively. The calculated solar fraction (SF) is 27.7% and 24.2% forcold greenhouse and warm greenhouse systems, respectively, as a result of the use of 20m² surface area of flat plate collector (FPC). For the cold greenhouse system, simulationsmade with the same collector areas (20 m²) and different types of solar collectors (flatplate collector (FPC), evacuated tube solar collector (ETSC), and parabolic solar collector(PSC)) result in the lowest total annual energy consumption of the SAHP system for theas a result of the use PSC. And this enegy comsumption value is 3145.7 kWh / year, theresult of the use of PSC.