alı ta
ı
(6-8 Şubat 2009)
ISI POMPALARI Arif HEPBA Ş ŞLI L I İVERS İTES İ İ İ EGE ÜN İ
MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ (TTMD-Asil Üyesi; Sertifikalı Enerji Yöneticisi) TTMD Çalıştayı - A. Hep Hepba başlı 7.2.2009
1
•
.
.
İTÜ • a met ro . r. sman ence , İTÜ • Rahmetli Pr Proof. Dr Dr. Ar Arif İleri, ODT
TTMD Çalıştayı - A. Hep Hepba başlı 7.2.2009
,
2
• Prof. Dr. Birol Kılkış, Başkent Üniversitesi • Prof. Dr. İbrahim Dinçer, UOIT, Kanada • TÜBİTAK’a ve • Şüphesiz TTMD’ye…
TTMD Çalıştayı - A. Hep Hepba başlı 7.2.2009
3
Tüm dokumanlar Türkçe olarak
TTMD Çalıştayı - A. Hep Hepba başlı 7.2.2009
4
ÜNİVERSİTE : Arr-G Ge + E itim (ECONOMIC GROWTH)
BALANSI
SANAYİ (ENVIRONMENTAL PROTECTION)
BİLİMSEL KURULUŞLAR SECURITY)
POMPALARI Yaklaşım: Japon International Cooperation Agency, Eğitim Notları, 1998, Japonya.
TTMD Çalıştayı - A. Hep Hepba başlı 7.2.2009
5
ö eli !
…
TTMD Çalıştayı - A. Hep Hepba başlı 7.2.2009
6
SUNUŞ PROGRAMI 1. Amacımız 2. Giriş: Neden Ekserji ? 3. Isı Pompası Temel Prensipleri 4. TKIP’larının Tanıtımı 4.1. TKIP’larının Tasarımı 4.2. Performansının Değerlendirilmesi . . sı ygu ama arı 5. Göl Suyu Uygulamaları ı . az a r o a arı 7. So Sonu nuçç ve Değerli Katkılarınız
TTMD Çalıştayı - A. Hep Hepba başlı 7.2.2009
7
macımız
• Isı pompalarını hatırlatmak ve e ş uygu ama arını sunma
Isı Da ğ ıt ım Sistemi
sı ompası Cihazı (II)
Toprak Isı De ğ De iş tiricisi (I) ğ i
ENERJİ VERİMLİ TEKNOLOJİLER • •
Bileşik soğutma, ısıtma ve güç sistemleri, Desikant nemini alma, ekipman, Toprak kaynaklı (jeotermal) ısı pompaları, , Isı pompalı su ısıtıcıları, Yüksek verimli verimli soğutma ve iklimlendirme cihazları,
• • • • • ı ı ı • Yatay eksenli eksenli çamaşır makinaları, • Hibrit (ikili) elektrik/gaz soğutma cihazları ve so ut utma ma te tesi sisl sler eri, i, • Hibrit aydınlatma, • Entegre soğutma ve sıcak su sistemleri, • Entegre fotovoltaik çatı, Güçlü soğutulmu depolar,
Bazı Firmalar • FORM A.Ş. • ISIMAS A.Ş. . . • RD GRUP • VIESSMANN A.Ş.
,
sıPompasıUygulamalar ı Riva Konaklar ı 132 Villa Isıtma + Pasif Soğ Soğutma +
09 ARALIK 2005 EĞİTİM SEMİNER İ
N e en
SÜRDÜRÜLEBİLİRLİK • • • • • •
Sustainable Me Measures us a na e gr cu ure Sustainable De Design Susta na e Arc tecture Sustainable Tourism Sustaina e Transportation S t i ble D
l
t
Sosyal, ekolojik, ekonomik ve kültürel boyutlar ı o an Sür ürü e i ir Ka ınma” avramı, , kaynakları tüketmeden, ge ece nesi erin i tiyaç arının arşı anmasına ve kalkınmasına ol olan anak ak ver verec ecek ek şekilde bugünün ve geleceğin yaşamını ve kalkınmasını .
Düşük Ekserjili Sistem Ne Demektir ? İlk uzman to lantısında ıkan sonu :
• Dü ük ekser ili ısıtma ve a so utma sistemi: ısı kaynağı olarak düşük değerli enerjinin kullanımını mümkün kılan bir sistem • Isıtma veya soğutma gidiş sıcaklıkları, istenilen oda sıcaklığına mümkün olduğunca yakın bir sistem
3 sı om ası Te e
. ’ makinaları üzerine çalışmasını yayınladı. o um yı ı ne ir ? Sihirli “28” “28” sayısı
Kaynak: Yantovski, E.
Primar Ener Consum tion (Birincil Enerji Tüketimi) Sağlanan Yararlı Isıtma (ve o utma ner s r nc Ener i Giri i kWhYE / kWhBE
COP = COP =
Gerekli iş Kompresör ve fanlara verilen güç
Ener En er i Ve Veri riml mliilik Or Oranı EER EER =
Isı transferi ak ımı (Btu/h) t
Etki Katsayısı, EK Isıtma EK, COP h o utma
,
COPh
c
W
c
COPc
e
W
COPh
1
Primar Ener Consum tion (Birincil Enerji Tüketimi) •
e eat pump as o ten een a vert se as ac ev ng muc better utilization of primary energy than direct fired applications (such as a natural gas fueled space heater). • Th Thee cond conditi ition onss unde underr whic whichh the the he heat at pum pumpp use usess les lesss prim primar aryy energy for the same thermal energy delivered can be ascertained by inspecting the primary energy ratio, defined as
PERh
Qc
d
Qc
d COPh
d
where
= driver e icienc --
1
12000 Btu/h
=
o
LIFT
.
=-
o
T= +20 oC Yer Kaynaklı IP T=
+10 oC
LIFT
Isı Pompası Performansını Etkileyen a r er • •
ı
ı
sıcaklıkları, v.b.leri)
ı ı
ı ı
i
i i ,
,
• ı , ı ı • Isı pompasının işletme karakteristikleri ta e ve ısı ta e y e ş o ara ısı pompasının boyutlandırılması, kontrol sistemi
arının Tanıtımı
TK ISI POMPASI ENDÜSTRİSİ •BİZ UYGULAMAYA YAKLA IK SEKİZ YILDAN BERİ BAŞLADIK. •
DÖŞENEN BORULAR İÇİNE KONAN ANTİFİRİZİN EYALETLERDE KULLANILIP-
Topraktaki Normal Yıllık Sıcaklık Değişimleri
GSHPs IMPORTERS IN TURKEY (CONTINUE) TURKISH GSHPs COMPANIES
YESIL CIZGI INC.
ENTE AVRASYA INC.
FO R M I NC .
TE BA INC.
THERMIA
TETCO BRAND
CLIMATE MASTER
MCQUAY INT.
SWEDEN
U.S.A.
U.S.A.
U.S.A.
G S HP s
G SHPs
W S HP
W SHP
1: Num Number ber of res r esidential idential buildings 2: Num Number ber of heat pump pump units p 12 m u l p a i t t a n e e h d 8 i f s o s e r t r e i f b n 6 o u r u 4 e N b / s m g 2 u n N i d l i 0 u b
1998
1999
2000
1
A s o f A p ril, 2001
2 Year Years s
Distribution of number of residential buildings and heat installed between 1998 and 2001
GSHP-data # of GSHP Capacity Heat Systems Generation (MWt) (TJ/year) orld (2000)
500,000
5275
23,275
orld (2005)
1,300,000
15,723
86,673
KONUTLARDA ÇEŞİTLİ YAKITLARIN BİRİM ENERJİ FİYATLAR (YTL/1000 kcal)-25 Aralık 2008
• • • • • •
Doğal Gaz (Eskişehir) oma m r İthal Kömür ue -o no. a or. . Elektrik Motorin
• LPG-Tüp (12 kg)
: 0.1347 : . : 0.1516 : . : 0.2930 : 0.3393
(% 100)
: 0.3535
(% 263)
(% 113) (% 218) 252
25ºC
ISITMA
35ºC
5º C
10ºC
arının Tanıtımı
Horizontal • ue o
restrictions in available, the individual pipes are laid in a relatively e e a er , connected
Connection in series
Spiral-type ground heat exchangers • To save surface area "Slinky" collector
collectors, some exchangers have been .
•
Manifold inside or at the building
Borehole heat exchangers
depth (ca. 15-20 m) remains constant. • Vertical ground heat exchangers (borehole heat favoured. • Plastic pipes (polyethylene or polypropylene) are installed in boreholes
r
evr m er Soğutma Kulesi
3 Yollu Vana
3 Yollu Vana
Güneş Kollektörü
g
g
For small, individual applications; • ca cann be be don donee wit withh tab table les, s, em empi piri rica call val value uess and and guidelines (existing in Germany and Switzerland). • “V “VDI DI 46 4640 40:: Ther Therma mall Use Use of of the the Un Unde derg rgro roun und” d” Deutscher Ingenieure, VDI) • This uideline consists of 4 arts : fundamentals, environmental aspects, licensing ground source heat pumps underground thermal energy storage
. arının Tasarımı
Makina Mühendisliği Bölümü Arazisi
Example of specific heat extraction vvalues alues for a sma groun source ea pump, no omes c o water eat pu pump mp op opeera ratt on t me a Sin le famil house 10 kW heatin demand 70
with groundwater flow 60 50 40 30 20
w t o ut g ro un w ate r o w
values after VDI 4640
Toprak Yüzeyinde Isı Depolanması prak kolektörleri boyutlandırması için deneyim de değ ğerleri
Nemin artmasına paralel ısı depolama kapasitesi . Zemin (Toprak) kalitesi Özgül ısı çekme kapasitesi
enel Kural:
Kuru, kumlu zemin
10 – 15 W/m2
Nemli kumlu zemin
15 – 20 20 W/m2
Kuru, balçıklı zemin
20 – 25 W/m2
Nemli, balçıklı zemin
25 – 30 W/m2
Yer altı suyu bulunan zemin
30 – 35 W/m2
Toprak Derinliklerinde Isı Depolanması daj kolektörleri boyutlandırması için deneyim değ değerleri
kapasitesi de artar. Kuru, kumlu zemin
20 – 40 W/m
Nemli, kaya zemin
50 – 60 W/m –
tabakaları rne :
s ma apas es o an r onu a opra an çe en ısı
ı ı
• To ge gett reli reliab able le in inpu putt par param amet eters ers fo forr such such i T T has been developed. • Th This is tes testt allo allows ws de deter termi mina nati tion on of th therm ermal al .
Isı Pompası Performansını Etkileyen a r er • •
ı
ı
sıcaklıkları, v.b.leri)
ı ı
ı ı
i
i i ,
,
• ı , ı ı • Isı pompasının işletme karakteristikleri ta e ve ısı ta e y e ş o ara ısı pompasının boyutlandırılması, kontrol sistemi
Toprak Isı Değiştiricisinin Boyutlandırılması
Akı kan Giri Sıcaklı ı EFT ve a Su Giriş Sıcaklığı (EWT): Tavsi e edilen min EFT= -6 oC Tavsiye edilen maks. EFT= 43 oC ene e u anı an = -
Topraktaki kuyu içi ısı değiştiricisi ve hendekler arasındaki tipik açıklıklar
TID yer eş m n n
p
Kuyu içi ısı değiştiricisinin (Borehole) açıklığı m
Hendeklerin (Trench) açıklığı
.
.
DÜŞEY TOPRAK ISI DEĞİŞTİR İCİSİNİN Yerle im
”
1”-2”
Kuzey Amerika’nın Kuzey İklim Böl. (m/kW blok yük)
Kuzey Amerika’nın Güney İklim Böl. (m/kW blok yük)
17
39
”
Yerleşim
’ Kuzey İklim Böl. (m/kW blok yük)
’ Güney İklim Böl. (m/kW blok yük)
Tek borulu
30
30
İki borulu
43
74
At
5
Pe
. arının ı ı
nerge c va ua on a) Circulating Pump
b) Entering b) Entering Water Temperature The EWT to the unit: The temperature of the water/antifreeze water/antifre eze solution leaving the earth coil The EWT is erha s the sin le most re resentative parameter of ground-coupling effectiveness, and heat pump loading. In other words, the actual performance of produced by the ground heat exchanger. Systems with inadequate ground heat exchanger capacity will have excessively high EWTs EW Ts in su summ mmer er an andd exc exces essi sive vell lo low w EWT EWTss in in win winte terr
c) Heat Extraction Rate
e ea ng capac y o e ea pump sys em was obtained to be 4.27 kW.The required borehole length in m per kW of heating capacity was found to be 11.71. As a rule of thumb, a Turkish heat pump installer suggests that for heating and cooling, in average 12 and 16 m of , . In addition, based a study that covered the 22 systems andd wa an wass ca carr rrie iedd ou outt b Bl Bloo oom m uis istt 20 2000 00 in the Unit ited ed Sates, for closed loop systems, the heat exchanger circuit pipe length ranged from 20.5 m/kW to 52.0 m/kW, with . . ,
Schema Sche mati ticc of of The Therm rmal al Re Ress on onse se Te Test st an andd thee equ th quiipm pmen entt on on sit sitee
.3 sı ı
EGE ÜNİVERSİTESİ
-
•
o u ma m a a ır ı uygulamalarda so u ma u es
ı
•
ı
ı
ı
ı
“kazan” Boiler
Cooling ower
To Well Field
HP
HP
HP
KANADA’DAKİ UYGULAMA
Kuyu içi ısı değiştiricisi
4 Şubat 2009; Saat: 16.00
4 Şubat 2009; Saat: 16.00
. u u ı
SU KAYNAKLI SİSTEMLERİN YARAR V SAKINCALARI YARARLARI • Karlanma yoktur. • Etkinlik katsa ıları yüksektir.
SAKINCALARI • Karmaşık bir sisteme sahiptir. • Büyük miktardaki miktardaki su kütlesine kola erişim gerektirir.
KARAKTERİSTİKLERİ Aynı mevsim içerisinde kuzeyde bulunan göller g ney e g er en a a so u ur. -
,
º º
Sonrakiler 27 ºC
ÇEŞİTLİ UYGULAMALAR
6. Do al Gazlı Isı
TARİH E •
• • • • •
GMIP sistemleriyle ilgili ilk çalışmalar 1970’lerin sonlarında gerçekleştirilmiştir. İlk GMIP sistemi 1 Nisan 1977’de başlanmıştır ve bu sistemin performansı test edilmiştir. 1980’li yıllarla beraber GMIP sistemlerinin ev ısıtması ve sıca cakk su su ted tedar arik ikii ama ama lı alan testleri a ılma a ba lanmı tır. 1981 yılında Japon hükümeti GMIP sistemleri ile ilgili araştırmaları destekleme kararı almıştır. 1984 ılında da Avru a Komis onu’nun Ener i Ara tırmaGeliştirme Programı çerçevesinde GMIP sistemlerinin araştırılması desteklenmeye başlanmıştır. İlk ticari GMIP sistemi iklimlendirme amaçlı olarak aponya a re m ş r. as-mu sm ver en u r n Nisan 1985’te Japonya’da piyasaya sürülmüştür. Günü Gü nümü müzz itib itibar ariy iyle le Jap Japon onya ya’da ’daki ki ikl iklim imle lend ndir irme me piy piyas asas asının % ’
Motor Tahrikli Isı Pompalarının Hesaplanan ve Gözlenen Verimleri
8.3 oC
- 8 .3 o C
27.7 oC
19.4 oC
ÖRNEK HESAPLAMA • • Gaz motor verimi • Gaz motorunun yararlanılabilir atık ısı akımı • t atsayısı
: % 33 : % 50 : .
7. onuç ve e er kı ı ı
Isı Pompaları: Ekip İşidir • Yapı Sahibi • Mühendis • Hidrojeolog • Sondajcı •
ÖLÇME İLE İLGİLİ S
i
i
i
Avrupa Atasözü: Görmek, inanmaktır.
Japon Atasözü: Bir kere görmek, yüz defa i itmekten daha i idir.
Lord Kelvin: Birşeyi ölçebildiğiniz ve onu , bir şeyler biliyorsunuz demektir. Ama, bir ç em ez s en z o nu s a y ı a r a a e ş ey
Sonuna Kadar Beni Büyük Bir Sabırla Dinlediğiniz çin Te ekkür Ederim. Arif Hepbaşlı
PROF. DR. YUNUS ÇENGEL’ E GÖRE GÜNLÜK
EKSERJİ: SAHİP OLDUĞUMUZ FIRSATLAR EKSERJ YOK OLUŞU (TERS NMEZL K): İSRAF EDİLEN FIRSATLAR BİR KİŞİNİN EKSERJİSİ: BELİRLİ KOŞULLAR ALTINDA YAPABİLECEĞİ EN İ Y Yİ İ TERSİNMEZLİK: BİR KİŞİNİN EKSERJİSİ İLE BU KOŞULL LLA AR ALT ALTIN IND DAK GER ERÇ ÇEK
Diş macunu tüpünü sıktığımız zaman ne olur ? Diş macunu dışarı çıktıktan sonra, onu tekrar içeri e ko abilir mi iz ?
,
