Jeotermal kaynaklı ısı pompasının bölgesel ısıtma sisteminde kullanımının araştırılması ve termodinamik analizi

Isı pompaları yüksek verime sahip alternatif bir ısıtma sistemidir. Isı pompasının kullanımı ülkemizde çok yaygın olmamasına rağmen son yıllarda toprak ve su kaynaklı ısı pompası uygulamaları artmaktadır. Bu çalışmada, jeotermal kaynaklı ısı pompasının bölgesel ısıtma sisteminde kullanımı araştırılmış ve farklı tasarım parametrelerine göre optimizasyonu yapılmıştır. Farklı soğutucu akışkanlar ve sistem parametreleri ele alınarak yapılan tasarımlarda; enerji ve ekserji analiz metodu yardımıyla kondenser, evaparatör, ısı merkezi, radyatör, pompa kapasiteleri ile ısıtma performans katsayıları (COP) ve ekserji verimleri hesaplanmıştır. Çalışmanın devamında; her bir tasarım için ayrı ayrı olmak üzere jeotermal kaynaklı ısı pompası destekli bölgesel ısıtma sisteminin maliyet analizi yapılmıştır. Önerilen sistemin faydalı ömrü 20 yıl olarak belirlenmiş olup net bugünkü değer (NBD) yöntemiyle sistemin ekonomikliği araştırılmıştır. Çalışmada son olarak; ekonomik olarak da değerlendirilen tüm tasarımlar Yapay Sinir Ağları (ANN) kullanılarak modellenmiştir. Jeotermal kaynaklı ısı pompası destekli bölgesel ısıtma sisteminin ANN modelleri, bilgisayar programı MATLAB vasıtasıyla, ileri beslemeli geri yayılımlı ağ tipi ve Levenberg-Marquardt (LM), Pola-Ribiere Conjugate Gradient (CGP) ve Scaled Conjugate Gradient (SCG) eğitim algoritmaları kullanılarak oluşturulmuştur. Oluşturulan ağ çıktılarına ait istatistiksel sonuçlar her model için değerlendirilerek en uygun ağ seçilmiştir. Çalışmanın bir sonraki aşamasında belirlenen en uygun ANN modeli kullanılarak jeotermal kaynaklı ısı pompası destekli bölgesel ısıtma sistemi optimize edilmiştir. Elde edilen optimum sistem analitik olarak hesaplanan sistemle karşılaştırıldığında, istatistiki açıdan kabul edilebilir olduğu tespit edilmiştir. Son olarak, ele alınan sistem mevcut kullanım şekli olan ısı pompasının olmadığı durumla karşılaştırılmış ve sistemin ekonomik açıdan uygulanabilir olduğu ispat edilmiştir.