Toprak kaynaklı ısı pompalarında toprak neminin ısı pompasının enerji tüketimine etkisi

Abstract

Fosil yakıt rezervlerinin azalması ve bu yakıtların yanması sonucu ortaya çıkan emisyonların çevreye olan zararları, hızla artan insan nüfusuna karşılık artan enerji tüketimi ve buna karşılık üretim maliyetlerinin artması enerjinin daha verimli kullanılmasını gerekli kılmıştır. Isı pompası sistemleri, ısıtma ve soğutma sistemleri içinde mevcut enerjinin daha verimli kullanılması ve çevreye zarar vermemeleri gibi özellikleriyle en iyi alternatiflerden biridir. Isı pompaları; ısı enerjisini hava, su, toprak ve yer altı sularından almaktadır. Toprak kaynaklı ısı pompası (TKIP) sistemlerinde toprak sıcaklığının yüzeyden derinlere doğru indikçe çok değişmemesi, hava ve su gibi kullanılmakta olan diğer kaynaklara nazaran bütün bir yıl boyunca daha az bir farklılık göstermesi ve kışın havadan daha sıcak, yazın ise havadan daha soğuk olması bu tip ısı pompalarının kullanımını cazip kılmaktadır.Bu çalışmada Karabük Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı Laboratuarında örnek uygulama olarak toprak kaynaklı ısı pompası tasarımı yapılarak, sistemde toprak çeşidi olarak ince taneli koyu gri tonlarda kum kullanılmıştır. Kumun, % 0 (kuru) ve % 10, % 20, % 30, % 40 olmak üzere değişken nem oranlarında ısı pompasının enerji tüketimine etkileri incelenmiştir. Bütün deneyler boyunca sistem sürekli akış, sürekli açık (SASA) olarak çalıştırılmıştır. Deneysel çalışmaların sonucunda, kumun nem oranının artmasıyla birlikte ısı iletkenliğinin arttığı gözlenmiştir. Ayrıca, TKIP sisteminin buharlaştırıcı kapasitesinin % 39 oranında ve yoğuşturucu kapasitesinin de % 32 oranında arttığı sistemin performansının % 7 iyileştiği ve kumun % 30 ile % 40 nem doygunluğunda ise değişmediği ve artan nem oranıyla birlikte sistemin enerji tüketiminin azalan yönde eğilim gösterdiği ve 32,5 Wh'lik enerji tasarrufu sağlandığı görülmüştür.

The rapidly increasing human population effects that using fossil fuels. Becuase of this reason, fossil fuel resevers are decreasing day by day. Moreover, increasing human population causes increasing energy consumption. Therefore, using much more fossil fuels results in emission which causes greenhouse effect and damage the environment. Heat pump systems are the most efficient that using energy in heating and cooling systems. In addition, they are the best alternatives because of not damage the environment. Heat pumps are using air, water, ground and underground water source. Soil-Ground source heat pump is more usefull than water or air source because ground is more warm than water and air in winter, and also more cold in summer.In this study, the sample application was designed the soil-ground source heat pump with using sand ,at the laboratory of Karabük University of Technology faculty of Energy Systems Engineering department. Dry, % 10, % 20, % 30, % 40 with a variable rate of the sand humidity in the heat pump energy consumption and the effects were examined. During all experiments, system had been run with continuous flow and continuous open (SASA). As a result of these experimental study, if sand moisture content is increased, it increases heat conductivity. Moreover, % 39 of the capacity of the evaporator and the TKIP system of condenser capacity of the system increased by % 32, and system performans becames % 7 more efficiency. Consequently, the systems's efficiency has not changed, where sand has % 30 and % 40 moisture saturation and with increasing humidity, system's energy consumption is going to downward as, 32,5 Wh of energy saving has been obtained.