Komple bir klima sisteminin termoekonomik optimizasyonu

Abstract

KOMPLE BİR KLİMA SİSTEMİNİN TERMOEKONOMIK OPTİMİZASYONU Ersen TİRYAKİ Anahtar Kelimeler: Termoekonomi, Optimizasyon, İklimlendirme, Klima Sistemleri Özet: İklimlendirme tesislerinin seçimini etkileyen en önemli parametreler, tesisin kapasitesi, kapasitesini belirleyen etkenler (dış yapı kabuğu vs.), kanal sistemi, sistemde kullanılan cihazlara ısıtıcı veya soğutucu akışkanların giriş çıkış sıcaklıkları, atık enerji geri kazanım cihazı, tesisin kalitesi, yatırım ve işletme maliyetleridir. Bahsedilen bu parametrelerin önemli bir kısmı iklimlendirme tesisinde değişkendir. İklimlendirme tesislerinin ana problemi bir tesis için bu parametrelerin optimum değerlerine nasıl karar verileceğidir. Bu çalışmada, komple bir iklimlendirme tesisinin ana parametrelerine karar verilebilmesi için termoekonomik model kullanılmıştır. Termoekonomik modelin ilk kısmını oluşturan termodinamik modelde termodinamiğin birinci ve ikinci kanunları kullanılarak sistem ve her bir elemanı için enerji ile ekserji bağıntıları oluşturulmuştur. Ekonomik modelde ise sistemi oluşturan cihazların yatırım ve işletme maliyetleri ile ilgili bağıntılar elde edilmiştir. Bu iki model birleştirilerek termoekonomik model oluşturulup, bir iklimlendirme tesisinde nasıl uygulanacağı açıklanmıştır. Bir örnek uygulama için, Türkiye'nin güneyinde bulunan Antalya ilinde bir bina yaz kliması seçilmiştir. Bu binanın dış yapı kabuğunun yalıtım kalınlığı değişken alınmıştır. Değişik yalıtım kalınlıklarında soğutma yükü ve kanal boyutları elde edilerek yalıtım ve kanal sisteminin yatırım maliyetinin yalıtım kalınlığı ile nasıl değiştiği elde edilmiştir. Bu bağıntılar sistemin termoekonomik optimizasyonunda kullanılmıştır. Örnek uygulamanın ana değişkenleri olarak, BF, p, AT12-13, T12, COP, AT15-16, T2, T15, eiz seçilmiştir. Termoekonomik optimizasyonun örnek uygulaması için elde edilen amaç fonksiyonunun ilgili değişkenleri için çözüm yapıldığında lineer olmayan bir denklem sistemi elde edilmiştir. Bu denklem, ANSYS 5.7 paket programı içinde bulunan optimizasyon problemini çözen alt programlar yardımı ile çözülerek, çözümler elde edilmiştir.

THERMOECONOMIC OPTIMIZATION OF A COMPLETE AIR CONDITIONING SYSTEM Ersen TİRYAKİ Keywords: Thermoeconomy, Optimization, Air conditioning, Clima Systems Abstract: The most important parameters effected by the selection of air contitioning systems are system capacity, factors determined by the capacity (i.e building envelope), duct system, inlet and outlet temperatures of heating and cooling fluids using in system, waste energy heat recovery unit, quality of system and the costs of investment and operation, important part of these considered parameters are variable in the air conditioning system Main problem of air conditioning system is optimum values of these parameters that how we will decide. In this study, thermoeconomic model is used in order to decide to main parameters of the complete air conditioning system. Energy and exergy relations for system and each unit are obtained at the thermodynamic model contained first part of thermoeconomic model using the first and second law of thermodynamics. In the economic model, the relations concerned the costs of investment and operation of the system equipment are obtained. Obtained thermoeconomic model via these joined two models is explained how it can apply to the air conditioning system. For an example application, a building summer air conditioning is selected in Antalya which is located at the southern of Turkey. The insulation thickness of this building envelope is taken as variable. Through covering cooling loads and duct sizes in different types, the variable between the cost of insulation and duct system and insulation thickness is obtained. These relations are used in the thermoeconomic optimization. As the main variables of the example application, BF, p/ AT12-13, T12, COP, AT15.16, T2, T15, ejz are selected. When the solution is obtained related to the variables of the objective function in the aim of thermoeconomic optimization for sample application, a nonlinear equation system comes out. With the help of sub programmes solving optimization problems under the package program of ANSYS 5.7, this equation is solved and the solutions are obtained.