Toprak kaynaklı ısı pompalarında toprak ısı değiştiricisinin tasarımı: Ege Üniversitesi uygulaması
Jeotermal ısı pompalan (JIP) olarak da bilinen toprak kaynaklı ısı pompaları (TKIP). daha yüksek enerji kullanım verimleri nedeniyle, geleneksel ısıtma ve soğutma sistemlerine karşı cazip bir seçenek oluşturmaktadır. TKIP'ler, ülkemizde yaklaşık üç yıldır gündemdedir. Bu sistemler; birçok konutta ve birkaç ticari yapıda ısıtma/soğutma amaçlı olarak uygulamaya sokulmuştur. Ancak, ülkemizde, TKIP 'ler henüz imalat aşamasına gelmemiştir ve yurt dışından ithal edilen TKIP'ler kullanılmaktadır. Bir TKJP sisteminin enerji performansına, (a) ısı pompası cihazı (IPC), (b) dolaşım (sirkülasyon) pompası (SP) veya kuyu pompası ve (c) toprak ısı değiştiricisi (TID) veya yeraltı suyu kuyusu olmak üzere üç ana sistem etki eder. IPC'lerin yurt dışından ithal edildiği göz önüne alınırsa, SP'nin ve TID'nin en uygun tasarımı büyük önem taşımaktadır. Ülkemizde kurulan TKIP sistemleri içinde, TID'nin maliyeti, toplam maliyetin %25-30'u kadar olmaktadır. Bu TIP'nin uygun tasarımı; sadece sistemin verimli çalışması için değil, aynı zamanda da verimliliği bakımından gereklidir. Bu çerçevede, TID'lerin etrafına konulan dolgu malzemesinin doğru seçimi; sondaj çukuru derinliğinin azalmasına neden olur ve TKIP'lerin yatırım maliyetini düşürür. Bu çalışmada, TKIP sisteminin "kalbi" olan TID ile ilgili önemli tasarım kriterleri verilecektir. Teorik sonuçlar, Ege Üniversitesi Güneş Enerjisi Enstitüsü binasının bir dersliğinin ısıtılması/soğutulması için tasarlanıp kurulan ve kurulduğundan beri başarıyla çalışan (bu tipte üniversite bazında ilk uygulama), düşey ısı değiştiricili bir TKIP sistemden elde edilen deneysel sonuçlar ile karşılaştırılacaktır.
Design of ground-heat exchangers for ground-source heat pumps an application of Ege University
Ground-source heat pumps (GSHPs), also known as geothermal heat pumps (GHPs), offer an attractive option for both conventional heating and cooling systems because of their higher energy efficiency. GSHPs have been used for about three years in our country. In this regard, these systems have been applied to many residential and a few commercial buildings for heating/cooling purposes. However, in our country, GSHPs have not been manufactured yet and the GSHPs imported from abroad have been used. The energy performance of a GSHP system can be influenced by three primary factors: (i) the heatpump machine (HPM), (ii) the circulating pump (CP) or well pump, and (iii) the ground-coupling (GC) or groundwater well. By taking into account that HPMs have been imported from abroad, the optimal design of CP and GC is very essential. Among the GSHP installations, the cost of the GC accounts for 25-30% of the total cost. The proper design of this GC is needed not only for the efficient operation of the system, but also for its efficiency. In this context, the proper selection of the backfill material placed in the borehole results in decreased bore-length requirements, and reduces the installation costs of GSHPs. In the present study, the important design criteria for the GC heat exchanger, which is the heart of the GCHPs, will be given. The theoretical results will be compared to the experimental results obtained from a vertical GSHP system, which was designed and installed to heat/cool a classroom of the Solar Energy Institute Building of Ege University and has been operated since its installation, representing the first application with a vertical type installation at the university level.
___
- Babur, N., Design and Construction of an Earth Source Heat Pump, A Master's Thesis, METU, 1986.
- Ersöz, İ., Toprak Kaynaklı Isı Pompası İle Bir Hacmin Soğutulması, Yüksek Lisans Tezi, Ege Üniversitesi, 2000.
- Hancıoğlu, E., Güneş Enerjisi Destekli Toprak Kaynaklı Isı Pompası İle Bir Hacmin Isıtılması, Yüksek Lisans Tezi, Ege Üniversitesi, 2000.
- Hancıoğlu, E., Hepbaşlı, A. ve Hoşgör, R., Ülkemizde Jeotermal Isı Pompalarının Fizibilitesi, YEKSEM'2001 Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu Bildiriler Kitabı, Elektrik Mühendisleri Odası, 53-60, 18-21 Ocak 2001.
- Hepbasli, A., Ground-source (Geothermal) Heat Pumps in Turkey: Past, Present and Future, Clima 2000/Napoli 2001 World Congress, Italy, 2001.
- Hepbasli, A. and Gunerhan, H., A Study on the Utilization of Geothermal Heat Pumps in Turkey, Proceedings World Geothermal Congress 2000, Kyushu - Tohoku, Japan, 3433-3438, 2000.
- Kara, Y. A., Düşük Sıcaklıktaki Jeotermal Kaynakların Isı Pompası Yardımıyla Bina Isıtmada Kullanımı, Doktora Tezi, Atatürk Üniversitesi, 1999.
- Kara, Y. and Yüksel, B., Evaluation of Low Temperature Geothermal Energy through the Use of Heat Pump, Energy Conservation and Management, 42, 773-781, 2000.
- Kavanaugh, S., Rafferty, K., Ground-Source Heat Pumps: Design of Geothermal Systems for Commercial and Institutional Buildings, ASHRAE. 1997.
- Leong, W. H., Tarnawski, V. R. and Aittomaki, A., Effect of Soil Type and Moisture Content on Ground Heat Pump Performance, Int. J. Refrig., 21(8). 595-606,1998.
- Lund,J. W., Ground-Source (Geothermal) Heat Pumps, Course on Heating with Geothermal Energy:Conventional and New Schemes, World Geothermal Congress, Japan,pp 209-236,2000.
- Lund,J., W., and Freeston,D. H., World-wide Direct Uses of Geothermal Energy 2000,Proceedings World Geothermal Congress 2000, Kyushu-Tohoku,Japan, 1-21, 2000.
- Miles, L., Heat Pumps: Theory and Service, Delmar Publishers Inc., NY,1994.
- ISSN: 1300-3615
- Yayın Aralığı: Yılda 2 Sayı
- Başlangıç: 1977
- Yayıncı: TÜRK ISI BİLİMİ VE TEKNİĞİ DERNEĞİ
Sayıdaki Diğer Makaleler
Toprak kaynaklı ısı pompalarında toprak ısı değiştiricisinin tasarımı: Ege Üniversitesi uygulaması
Koray ÜLGEN, Hüseyin GÜNERHAN, Arif HEPBAŞLI
Optimization of a sensible heat-thermal energy storage system by lumped capacity method
LiBr-H2O akışkan çiftçi kullanılan absorpsiyonlu soğutma sistemlerinin termodinamik incelemesi