Toprak kaynaklı ısı pompalı mahal ısıtma ve soğutma sisteminin scada ile kontrolü ve ısıl performansının incelenmesi

Dünyada ve ülkemizde yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımına olan yoğun ilgi, konut ve ticari mahallerin ısıtılması ve soğutulması işlemlerinde Toprak Kaynaklı Isı Pompası (TKIP) sistemlerine olan ilgiyi artırmıştır. TKIP sistemlerinin yaygın kullanımını kısıtlayan nedenlerin başında; yüksek kurulum maliyetleri, sistem tasarımındaki zorluklar ve kontrolü gelmektedir. Bu tezin amacı, bir ofis mahalinin SCADA'lı (Merkezi Denetim ve Veri Toplama) TKIP sistemi kullanılarak ısıtılması ve soğutulması ile ilgili tasarım, kurulum ve kontrol optimizasyonu gerçekleştirilerek, kullanımını kısıtlayan nedenlerin çözümüne katkı sağlamaktır. Ayrıca bu ısıl sistemin sayısal simülasyonu ve analizi TRNSYS programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Tez kapsamında tasarım, kurulum ve kontrol optimizasyonu için geliştirilen yöntemlerin uygulanabilirliği ve doğruluğu sayısal TRNSYS simülasyonu ve deneysel uygulamalar ile incelenmiştir. SCADA'lı TKIP sistemi ile aktif ısıtma, aktif soğutma ve pasif soğutma işlemleri deneysel olarak gerçekleştirilmiştir. Isıl sistemin aktif ısıtma, aktif soğutma ve pasif soğutma işlemleri için ortalama ısıl performans katsayıları deneysel veriler kullanılarak sırasıyla 3.5, 2.5 ve 1.5 olarak hesaplanmıştır. Isı değiştiricisinin gömüldüğü toprakta iki boyutlu geçici rejim ısı transfer problemi, CFFT (Complex Finite Fourier Transform) yöntemi kullanılarak analitik olarak çözülmüş ve yıllık periyodik sıcaklık dağılımı elde edilmiştir. Analitik modelden elde edilen sonuçların literatürdeki sonuçlarla uyumlu olduğu görülmüştür. Bu tez çalışmasında, optimize edilmiş tasarım parametreleri ve kontrol optimizasyonu ile TKIP sisteminin elektrik tüketiminin önemli oranda azaldığı gözlenmiştir. Bu nedenle, bina mahallerinin ısıtılması ve soğutulması için SCADA'lı TKIP sistemi gelecekte daha yaygın kullanılacak ve enerji tasarrufuna katkı sağlayacaktır.