Zeotropik gaz karışımları kullanan ısı pompalarının enerji ve ekserji verimlerinin araştırılması

Abstract

Soğutma, ısıtma, iklimlendirme sistemleri günlük hayatımızın vazgeçilmez elemanlarıdır. Bu sistemlerin en önemli ihtiyaçlarından biri soğutucu akışkanlardır. Ancak bu gazların atmosferde sera etkisine neden olması ve ozon tabakasına zarar vermesinin tespit edilmiş olmasından dolayı bazı gazlar (R11, R12 vb.) yasaklanmış, bazı gazlar (R22 vb.) ise kısıtlanma yoluna gidilmiştir. Kullanımı sınırlandırılmış R22'ye alternatif olabilecek soğutucu akışkanların ısı pompası performansının araştırılması literatürde önemli bir yer tutmaktadır.Bu çalışmanın amacı, kullanımı sınırlandırılmış R22 yerine alternatif olan soğutkanların (R134a, R407C, R404A) ve bunların R22 ile karışımlarının kullanımının araştırılması ve ısı pompası sistemlerindeki performanslarının modellenmesidir. Isı pompasının performansı üzerine etki eden parametreler, Taguchi deney tasarım yöntemi kullanılarak belirlenmiştir.Sonuç olarak, R22'ye göre dizayn edilmiş bir ısı pompası sisteminde aynı çalışma şartlarında en yüksek COP değeri R134a'da, en düşük COP değeri ise R404A'da elde edilmiştir. R407C'nin COP değerinin ise R22'ye çok yakın fakat bir miktar daha düşük olduğu görülmüştür. Buna göre R22'ye göre kurulmuş bir ısı pompası sisteminde söz konusu gazların ve bu gazların R22 ile karışımlarının kullanılabileceği tespit edilmiştir.

Cooling, heating and air conditioning systems are the inevitable parts of our daily life. Refrigerants are the most important components of these systems. However, some of these refrigerants (R11, R12 etc.) are prohibited, and the using of some of them (R22 etc.) is limited due to the harmful effects of greenhouse and ozone layer. The investigation of the refrigerants instead of R22 limited usage has important area in the literature.The objective of this study is to investigate the usage of alternative refrigerants (R134a, R407C, R404A) and their mixtures with R22 instead of limited usage R22 and to simulate their performance in heat pump systems. The parameters affecting on the performance of heat pump systems are determined by using Taguchi experimental design method.As results, it was found that R134a has the highest COP values and R404A the lowest COP values at similar operating conditions at the heat pump system designed for R22. The COP values for R407C are found to be nearly equal to the COP values for R22 but a little less. The results show that these refrigerants and refrigerant mixtures with R22 can be used at the heat pump systems designed for R22.