R407C soğutucu akışkan kullanılan düşey tip toprak kaynaklı ısı pompasının performansının deneysel incelenmesi

Abstract

Isı pompası, dışarıdan enerji verilmesi ile düşük sıcaklıktaki bir ortamdan aldığı ısıyı yüksek sıcaklıktaki ortama veren bir makinadır. Toprak kaynaklı ısı pompalarının (TKIP), yıl boyunca toprak sıcaklığının sabit (kararlı) olmasından dolayı verimleri yüksektir. Bu yüzden TKIP sistemleri geleneksel ısıtma ve soğutma sistemlerine göre daha ilgi çekicidir. TKIP sistemleri, ısıyı kışın topraktan binaya yazın da binadan toprağa transfer ederler. Bilindiği üzere yakın zamana kadar, ısı pompalarında ve diğer soğutma ünitelerinde R12 ve R22 gibi ozon delme potansiyeli yüksek küresel ısınmaya neden olan soğutucu akışkanlar kullanılmaktadır. Son yıllarda, R12 ve R22 gibi soğutucu akışkanların yerlerine, R407c ve R410a gibi alternatif soğutucu akışkanlar geliştirilmiştir. Ancak geliştirilen bu soğutucu akışkanları soğutuculara nazaran, ısı pompalarındaki performansları hakkında çok detaylı bilgiler mevcut değildir. Bu çalışmada, Gazi Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Tesisat Anabilim Dalında 20,7 m3'lük hacme sahip bir odanın ısıtılması ve soğutulması için R407c soğutucu akışkanı kullanılan 40 m sondaj derinliğine sahip düşey tip toprak kaynaklı bir ısı pompası kurulmuştur. Kurulan TKIP sisteminin enerji analizi ve ekserji verimleri, sondaj derinliğinin fonksiyonu olarak hem soğutma hem de ısıtma sezonu için belirlenmiştir. Tezin son bölümünde, elde edilen deneysel verilerin kullanıldığı yapay sinir ağları yaklaşımı (YSA) ile sistem performansı hem ısıtma hem de soğutma amaçları için ampirik olarak verilmiştir.

Heat pump is a machine which absorbs heat from the space under low temperature condition and transfers to the space under high temperature condition by giving work. Ground source heat pumps (GSHPs) have a high performance because of constant earth temperature during the year. Thus, they are tremendous alternative as conventional heating and cooling systems. As is known, the refrigerants, such as R12 and R22 which have ODP and GWP, are being used in heat pumps and other refrigeration units until quite recently. Some refrigerants, such as R407c and R410a, was developed as alternative to R12 and R22 in recent years. However, There is no detailed and enough knowledge about performance of these new refrigerants in the heat pumps. In this study, a vertical GSHP with R407c has a 40 m-boring depth refrigerant was installed in Gazi University Technical Education Faculty Department of Installation Education for heating and cooling of a room which has a 20,7 m3-volume. The energy and exergy analyses of the installed GSHP were performed as a function of boring depth for summer and winter seasons. In the last part of the study, the performance of the GSHP for both heating and cooling is given as empirical by using ANN approach in which experimental data was used.