Türkiye için CO2 booster soğutma sistemlerinin süpermarket uygulamalarının termodinamik analizi

Gelişmiş toplumlar için vazgeçilmez konumda olan süpermarketlerin elektrik tüketimlerinin yaklaşık yarısı soğutma sistemlerinden kaynaklanmaktadır. Bu sistemlerin elektrik tüketimini ve bunun yanı sıra küresel ısınmaya sağladıkları katkıyı azaltmak amacıyla CO2 akışkanlı booster soğutma çevrimleri geliştirilmiştir. Bu tez çalışmasında enerjetik açıdan performansı yüksek, ekonomik olarak uygulanabilir ve doğa dostu olmasıyla öne çıkan üç farklı CO2 akışkanlı booster soğutma çevrimi ele alınmıştır. Bu çevrimler, CO2 soğutucu akışkanlı standart booster çevrimi (BSÇ), yaş tip evaporatörlü booster çevrimi (BSÇ-YAS) ve yaş tip evaporatörlü paralel kompresörlü booster çevrimidir (BSÇ-YAS-PAR). Çevrimlerin matematiksel modelleri oluşturulmuş ve Engineering Equation Solver (EES) yazılımı kullanılarak enerji analizleri yapılmıştır. Farklı çevre şartları için çevrimlerin güç tüketimi ve soğutma performans katsayısı (COP) değerleri hesaplanmıştır ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Ayrıca, çevrimlerin yıllık enerji tüketimleri, kurulum ve işletim maliyetleri ve CO2 emisyon miktarları Türkiye'de seçilen 12 il için hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar süpermarketlerde yaygın olarak kullanılan R404A akışkanlı referans soğutma sistemi ile kıyaslanmıştır. Araştırılan çalışma şartlarında, çevre sıcaklığı arttıkça CO2 akışkanlı soğutma sistemlerinin COP'sinin azaldığı belirlenmiştir. 30 ℃ çevre sıcaklığına kadar BSÇ-YAS-PAR en yüksek COP değerine (BSÇ'ye göre %15,1, BSÇ-YAS'a göre %11,2, R404A referans sistemine göre %66,7'ye kadar daha yüksek) sahipken bu sıcaklığın üzerindeki çevre sıcaklıklarında R404A akışkanlı referans soğutma sisteminin en yüksek COP değerine (BSÇ'ye göre %29,1, BSÇ-YAS'a göre %19,6, BSÇ-YAS-PAR'a göre %8,5'e kadar daha yüksek) sahip olduğu bulunmuştur. CO2 booster soğutma çevrimlerinin yıllık enerji tüketim değerleri karşılaştırıldığında BSÇ en yüksek enerji tüketimine sahipken BSÇ-YAS-PAR'ın en az enerji tüketimine sahip olduğu belirlenmiştir. BSÇ-YAS-PAR ele alınan tüm illerde R404A referans soğutma sistemine göre en yüksek tasarrufun (%2,2-%19,4) sağlandığı çevrim olarak öne çıkmıştır. Araştırılan CO2 akışkanlı booster soğutma çevrimlerinin R404A referans soğutma sisteminden %23,4 ila %52,2 arasında daha düşük emisyon değerine sahip oldukları belirlenmiştir.