VRF sisteminin ofis binası uygulaması durumunda sistemin enerji, ekserji ve termoekonomik analizinin yapılması

Abstract

İklimlendirme cihazları, geçmişten günümüze insanoğlunun geliştirmek için çok fazla uğraş gösterdiği sistemlerdir. Günümüzde birçok ısıtma ve soğutma sistemi bulunmaktadır. Değişken soğutucu akışkan debili (VRF) iklimlendirme sistemi de bunlardan biridir. Bu sistemler hem soğutma sistemi hem de ısı pompası olarak kullanılabilmektedir. Bu özelliği sayesinde aynı anda farklı hava şartları gereken otel, okul ve hastane gibi binalarda kullanımı öne çıkmaktadır. Ayrıca, aynı anda hem ısıtma hem de soğutma yapabilmesi enerji tasarrufu açısından da katkı sağlamaktadır. Bu sistemlerin diğer bir önemli avantajı ise tek bir dış ünite ile birden fazla iç ünitenin çalışabilmesidir. Bu çalışmada, değişken soğutucu akışkan debili (VRF) iklimlendirme sisteminin farklı çalışma koşullarında, debilerde ve soğutucu akışkanlarda gerçekleşen entropi oluşumları ve ekserji kayıpları hesaplanmıştır. Bu kayıplar neticesinde gerçekleşen ekserji verimleri tespit edilmiştir. Ayrıca, ekserji analizi sonrası sistemin termoekonomik analizi ve ekserji dikkate alınarak maliyet hesabı yapılmıştır. Yapılan çalışma ile VRF sistemlerinin en verimli çalışma koşulları ve en az ekserji kaybını sağlayan soğutucu akışkanlar belirlenmiştir. Çalışma koşulları ve soğutucu akışkanlar dikkate alındığında sistemin ekserji eksenli maliyeti hesaplanmıştır. Yapılan analiz neticesinde, VRF sistemlerinin eş zamanlı ısıtma ve soğutma yaptığı durumun en verimli çalışma koşulu olduğu izah edilmiştir. Ayrıca soğutucu akışkanın ve soğutucu akışkan debisinin ekserji verimi ve ekserji eksenli maliyete etkisi ortaya konmuştur.

Air-Conditioning devices are systems that mankind have made a tremendous effort to improve from past to present. Nowadays lots of heating and cooling systems are available. Variable refrigerant flow (VRF) system is one of these systems. These systems can be used both as a cooling system and a heat pump. Due to said functionality, these systems distinguish themselves in the buildings such as hotels, schools or hospitals which need different weather conditions at the same time. Furthermore, with the capability of heating and cooling at the same time, these systems contribute to energy conservation. Another important advantage of these systems is that it is able to operate multiple indoor units with one outdoor unit. In this study, exergy losses and entropy generations of variable refrigerant flow (VRF) system has been evaluated in different working conditions, mass flow rates and refrigerants. Exergy efficiencies that occur as a result of these losses have been determined. Besides, thermoeconomic analysis of the system after the exergy analysis and cost calculation considering exergy have been carried out. With this study, optimum working conditions of VRF systems and refrigerants that has provided minimum exergy losses have been determined. Cost of the system according to exergy has been evaluated considering working conditions and refrigerants. According to analysis, it is explained that the condition in which the VRF system heating and cooling simultaneously, is the most efficient working condition. Also, the effects of refrigerants and mass flow rate of refrigerants to exergy efficiency and cost of the system according to exergy has been revealed.