ISSN: El-Cezerî Fen ve Mühendislik Dergisi Cilt: 2, No: 1, 2015 (21-39)

Transkript

1 ISSN: El-Cezerî Fen ve Mühendislik Dergisi Cilt: 2, No: 1, 2015 (21-39) El-Cezerî Journal of Science and Engineering Vol: 2, No: 1, 2015 (21-39) ECJSE Makale / Research Paper Binalar İçin Toprak Kaynaklı Isı Pompası Isıtma Opsiyonunun Termodinamik Değerlendirmesi Murat ÖZTÜRK * Süleyman Demirel Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Mekatronik Mühendisliği Bölümü, Isparta/TÜRKİYE, muratozturk@sdu.edu.tr Received/Geliş: Revised/Düzeltme: - Accepted/Kabul: Özet: Bu çalışmanın ana çıktıları iki gruba ayrılabilir, i-) düşük enerji ve ekserji içerikli toprak kaynaklı ısı pompası sistemi olan güç üretim tesisinden bina kabuğuna doğru olan ısı akımına enerji ve ekserji analizini uygulamak ve toplam bina yapısında enerji kullanımı ile ilgili mümkün olan iyileştirmeleri yapmak, ii-) ekserji analizi ile ısıtma ve sıcak su üretimini sağlayan toprak kaynaklı ısı pompası sistemini değerlendirmektir. Tüm bunlara ek olarak binanın enerji ve ekserji akımları birincil enerji kaynağından bina diş kabuğuna doğru incelenmiştir. Tüm sistemdeki ekserji yıkımları sayısal olarak belirlenmiş ve tablolar halinde sunulmuştur. Önemli bir tasarım parametresi olarak dış ortam sıcaklığının -15 C den 20 C ye kadar değişmesi durumunda ve günlük ortalama güneşlenme şiddetinin 100 W/m 2 den 500 W/m 2 ye değişmesi durumunda entegre sistemin performansının nasıl değiştiğini göstermek için parametik bir çalışmalar sunulmuştur. Bu çalışmada sunulan enerji ve ekserji analizine göre, toprak kaynaklı ısı pompası sistemi binanın iç hacimlerinin ısıtılmasında ve sıcak su üretimde kullanılabilir. Anahtar kelimeler: Binalarda enerji akımı, toprak kaynaklı ısı pompası, enerji ve ekserji analizi. Thermodynamic Assessment of the Ground Source Heat Pump Heating Option for Buildings Abstract: The main objective of this paper should be divided two main topics, i-) to apply the energy and exergy analyses to a low energy and exergy heating system from the power plant through the ground source heat pump system to the building envelope and to find possibilities for further improvements in energy utilization in the overall building system, ii-) to consider the ground source heat pump system based heating and production of warm water via the exergy analysis view point in detail. Energy and exergy flows in the structures of the building are also investigated from the primary energy source to the building envelope. Exergy destructions in the overall system are quantified and illustrated via tables. Parametric studies are illustrated for investigating of the integrated system performance by the change in the important design parameters as the ambient temperature from -15 C to 20 C, and the monthly average daily global solar radiation from 100 W/m 2 to 500 W/m 2. Based on the energy and exergy analyses, the ground source heat pump system should be used for the building to heat the space as well as hot water. Keywords: The energy flow in the building, ground source heat pump, energy and exergy analysis. Bu makaleye atıf yapmak için Öztürk, M, Binalar İçin Toprak Kaynaklı Isı Pompası Isıtma Opsiyonunun Termodinamik Değerlendirilmesi El-Cezerî Fen ve Mühendislik Dergisi 2015, 2(1); How to cite this article Ozturk, M., Thermodynamic Assessment of the Ground Source Heat Pump Heating Options for Buildings El-Cezerî Journal of Science and Engineering, 2015, 2(1);

2 ECJSE 2015 (1) Binalar İçin Toprak Kaynaklı Isı Pompası Isıtma Opsiyonunun 1. Giriş Enerji insanoğlunun birincil ve ikincil ihtiyaçlarını karşılamada gereksinim duyduğu en önemli olgudur. Bu gereksinim günümüze kadar farklı kaynaklardan karşılanmıştır. Son yüz-yüzelli yılı dikkate aldığımızda ise; kömür, petrol ve doğalgaz gibi fosil kökenli yakıtlar bu ihtiyaçları karşılamada temel kaynak rolünü üstlenmiştir [1]. Dünyadaki enerji ihtiyacı; nüfus artışı, sanayileşme ve yeni ihtiyaçlarla hızla artmaktadır. Buna karşın günümüz dünyasının temel enerji kaynağı olan fosil yakıtlarda artış olmamakta, yani kaynakların ihtiyaçları karşılayamadığı bir noktaya doğru hızla gidilmektedir. Alternatif enerji kaynaklarına geçişteki en önemli neden fosil yakıtların sınırlı olması yanında, ekolojik çevreye verdikleri telafisi güç zararlardır. Son yıllarda yoğun hava kirliliği, sel, fırtına ve doğal afetlerin artışında etkili olmakta, yükselen yerküre ortalama sıcaklığı ile beraber buzullarda erimeler oluşmaktadır. Yani çevresel faktörler de farklı uyarılarla alternatif yakıtları gündeme taşımaktadır. Enerjinin sadece niceliğinin değil aynı zamanda kalitesinin de (Ekserji: enerjinin nitelikli işlerde kullanıla bilir bölümü) bilinmesi de sürdürülebilir enerji çalışmaları için gereklidir [2]. Bu amaca yönelik yenilikçi teknolojilerin ve yöntemlerin, enerji kaynaklarının güvenli kullanım tekniklerinin, enerjinin akıllı ve verimli kullanımı yanı sıra enerji kayıplarının en aza indirilmesi için yeni yöntem ve teknolojilerin araştırılması gerekmektedir [3]. Hepbaşlı ve Balta [4], binaları ısıtmanın ve soğutmanın çok verimli bir yolu olan jeotermal ısı pompası olarak da bilinen toprak kaynaklı ısı pompalarının kullanım potansiyelini düşük sıcaklıklı jeotermal kaynaklardan ısı enerjisi elde etmek için incelemişlerdir. Çalışmalarında jeotermal rezervuara yaklaşık bir değere sahip olan düşük sıcaklıklı jeotermal kaynak kullanarak, bir ısı pompası sisteminin modellemesi ve performans değerlendirmesiyle ilgili sonuçları sunmuşlardır. Enerji ve ekserji analiz metotları deneysel sonuçlara dayanan sistem performansını değerlendirmek için kullanılmıştır. Ekserji yıkımlarını, enerji ve ekserji verimliliği ilişkileri ısı pompası ünitesinin her bir bileşeni için ve bütün sistem için sunmuşlardır. Aynı zamanda, yakıt tüketim oranı, bağıl tersinmezlik, verimlilik eksikliği, ekserjetik faktörü ve gelişme potansiyel gibi bazı termodinamik parametreler sistem için araştırılmışlardır. Balta ve diğerleri [5], çalışmalarında binalar için toprak kaynaklı ısı pompasıyla elektrik üretiminden elde edilen düşük ekserjili ısıtma sisteminin değerlendirilmesini ve ekserjetik analiz sonuçlarını sunmuşlardır. Kullanılan metodoloji, Uluslararası Enerji Ajansı (IEA) tarafından binalarda enerji dönüşümü ile ilgili oluşturulan ön tasarım analiz temellerine dayandırmışlardır. Analizlerin uygulama yeri olarak 35 m 2 lik bir alan ve 105 m 3 lük bir hacme sahip odada yapmışlardır. Odanın iç ve dış sıcaklığını sırasıyla 20 o C ve -15 o C olarak ölçmüşlerdir. Isı üretmek için kullanılan ısı pompası sisteminin maksimum sıcaklığı 55 o C olacak şekilde tasarlamışlar ve uygulama testlerini yapmışlardır. Sisteme toplam ekserji girdisini 7,93 kw olarak hesaplamışlar ve en büyük ekserji yıkımını 5,31 kw ile ilk enerji dönüşümünden meydana geldiğini bildirmişlerdir. Enerji ve ekserji akışlarını bina duvarları için birincil enerji kaynağından geliştirmişler, tüm sistemdeki ekserji yıkımını hesaplamış ve örneklerle açıklamışlardır. Enerji kaybının büyük kısmı bina duvarlarından olmasına rağmen, enerji çevre koşullarında hiçbir potansiyel iş yapma becerisine sahip olmadığını belirtmişlerdir. Bu yüzden bütün ekserjinin tüketildiğini ifade etmişlerdir. Aynı zamanda, bugünkü teknoloji ile düşük ekserjili evler inşa etmenin mümkün hale geldiğini, iyi bir sistem tasarımı ve dikkatli bir proses planıyla bu amacın başarıya ulaşmasının mümkün olduğunu belirtmişlerdir. Bi ve diğerleri [6], binaların ısıtma ve soğutma uygulamaları için toprak kaynaklı ısı pompası sistemini oluşturan tüm alt bileşenlerin ve sistemin kapsamlı bir enerji ve ekserji analizini sunmuşlardır. Sunulan çalışmanın ana amacı anahtar rol üstlenen potansiyel enerji tasarrufuna sahip bileşenlerin belirlenmesidir. Ekserji kaybı, ekserji verimliliği, ekserji kayıp oranı, ekserji kayıp 22

3 Öztürk, M ECJSE 2015 (1) katsayısı ve termodinamiksel mükemmellik derecesi analitik formüllerini sırasıyla elde etmişlerdir. Zemin ısı değiştiricisi alt sisteminin minimum ekserji verimliliğine ve termodinamiksel mükemmellik derecesine sahip olduğunu, tüm sistem içinde en fazla ekserji kayıp oranının ise kompresörde olduğunu göstermişlerdir. Aynı zamanda sunmuş oldukları sonuçlara göre, ısıtma modunu oluşturmak için kullanılan toprak kaynaklı ısı pompası sisteminin ekserji kaybı, soğutma moduna göre daha büyük olduğu görülmüştür. Kalıncı ve diğerleri [7], çalışmaların da jeotermal ısıtmalı binanın ekserjetik performans değerlendirmesini sunmuşlardır. Analizde kullanılan binanın hacmi 1147,03 m 3 ve 95,59 m 2 net taban alanına sahiptir. Tasarım çalışmaları yapılan bina için iç ve dış hava sıcaklıklarını sırasıyla 20 C ve 0 C olarak belirlemişlerdir. Isıtma sistemine 3,2 bar ve 72 C sıcaklığında çalışma sıvısı enjekte edilirse ise 6 ile 8 bar arasında ısı üretimi için kullanılan basınçta 100 ile 122 C arasında ki bir sıcaklıkta ve 54,73 kg/s bir kütle akış hızına sahip jeotermal ısıtma sisteminin elde edileceğini belirtmişlerdir. Enerji ve ekserji akımlarını genelde sistemde ki ekserji yıkımlarını ölçmek ve göstermek için incelemişlerdir. Sisteme toplam ekserji giriş hızını 9,92 kw olarak bulmuşlar ve en büyük ekserji yıkım oranını da 3,85 kw olarak birincil enerji dönüşüm sisteminde gerçekleştiğini bildirmişlerdir. Yıldız ve Güngör [8], binaların hava ısıtma prosesleri için enerji ve ekserji analizlerini sunmuşlardır. Çalışmanın tamamında, ısı kayıp ve kazanım hesaplamalarını Avrupa Standartları ile uyum içinde olan Türk Standartları Enstitüsüne (TSE) kurallarına bağlı olarak yapmışlardır. Analizlerde ısı yükünü hesaplanmışlar fakat soğutma yükünü ihmal etmişlerdir. Analizlerini değerlendirmek için kullanılan örnek bina 240 m 2 lik alana ve 720 m 3 lük hacme sahiptir. Binanın iç ve dış sıcaklıkları sırasıyla 20 o C ve 0 o C olarak almışlardır. Ofisin, sıvı doğal gaz (LNG) konvansiyonel kazan, LNG yoğuşmalı kazan ve bir dış hava kaynaklı ısı pompası yardımıyla ısıtıldığını kabul etmişlerdir. Yaptıkları çalışmada enerji ve ekserji akımlarını araştırmışlardır. Tüm sistemdeki enerji ve ekserji kayıplarının miktarlarını belirlemişler ve örneklerle açıklamışlardır. Enerji ve ekserji bakımından en yüksek verim değerlerini dış hava kaynaklı ısı pompası için % 80,9 ve LNG yoğuşmalı kazan için % 8,69 olarak bulmuşlardır. Sunulan çalışmadaki analiz ve örneklere bağlı olarak tek başına enerji dönüşüm sisteminin enerji kullanım süreçlerinin önemini tamamen anlamamızda yetersiz olduğunu göstermiştir. Bu yüzden Termodinamiğin 1. ve 2. yasalarını temel alan ekserji analiz metodu, binalarda enerji akışının tasarımını daha iyi anlaşılması için sunmuşlardır. Enerjinin bir kısmı bina duvarlarından kaybolurken, bir kısmının kaldığı ama ekserjinin tamamı bina duvarında tüketildiğini belirlemişlerdir. Maksimum ekserji kaybının ısıtma sistemi olarak kazan sistemi kullanıldığında yanma prosesi sırasında meydana geldiğini, fakat dış hava ısı pompası ısıtma sistemi olarak kullanıldığında, en büyük ekserji kaybının ilk enerji dönüşümünde meydana geldiğini belirlemişlerdir. Her bir sistemin ek enerji talebi ve ekserji yükü, sistemin ısı salınımı, dağıtımı ve ısı üretim karakteristikleri gibi alt yapı karakteristikleri tarafından etkilendiğini bildirmişlerdir. Küresel ısınmanın etkilerinin görülmeye başladığı bu günlerde, sadece bina duvarlarının değil, küresel enerji kullanımında büyük payı olan binaların tüm sistemleri için enerji tüketim analizlerinin hesaplanmasının da oldukça önemli olduğunu dile getirmişlerdir. Yücer ve Hepbaşlı [9] sunmuş oldukları çalışmada, bir ısıtma merkezinde geleneksel kazan ile ısıtılan bir eğitim binasının ekserjetik değerlendirilmesini yapmışlardır. Isıtma sistemi binanın başlangıç aşamasından tamamlanma aşamasına kadar incelemişlerdir. Isı kaybı hesaplamaları hem enerji hem de ekserji analiz metotları kullanılarak yapılmıştır. Aşamalar arasındaki enerji ve ekserji akışları optimize edilmiş bina tasarımı için bir ön tasarım aracı kullanılarak elde etmişlerdir. Enerji ve ekserji kayıpları sistemin performansını değerlendirmek için sunulmuştur. Isıtma merkezindeki geleneksel bir kazan ve bir odadaki fan ünitesi analiz esnasında göz önünde bulundurulmuştur. Toplam ekserji girdi oranı 694,5 kw olarak hesaplanmıştır. Diğer yandan en büyük ekserji kaybı 333 kw olarak elde edilmiştir. Geleneksel kazan ve fan ünitesinin ekserji verimlilikleri sırasıyla % 13,4 ve % 37,6 olarak bulunmuştur. Aynı zamanda, uygun ısı kapasitesine sahip termal açıdan iyi 23

4 ECJSE 2015 (1) Binalar İçin Toprak Kaynaklı Isı Pompası Isıtma Opsiyonunun yalıtımlı yapı malzemelerinin bina diş kabuğuna montaj edilmesinin düşük ekserjili ısıtma sistemlerini desteklediğini belirlemişlerdir. Bingöl ve diğerleri [10] Termodinamiğin 1. ve 2. Yasası ve rasyonel ekserji metodu yardımıyla doğalgaz ve içten yanmalı motorlarla ile çalışan poli-jenerasyon sistemler için geliştirilen bir MATLAB algoritma temeline dayanan programlamayı çalışmışlardır. Bu çalışma bize en uygun poli-jenerasyon sistemlerinde minimum emisyon salınımı, maksimum yakıt korunması için değerlendirme ve daha iyi birtakım değerlendirme ölçütleri sunmakta ve böylece ekonomi, insan gereksinimleri, enerji ve çevresel faktörler arasında en uygun sürdürülebilir değerlendirmenin sonucunu verdiğini bildirmektedir. Ekserji yıkımı daha düşük olduğu zaman (ısı kayıpları geri kazanıldığından), gizli ekserji değerinde kayda değer bir şekilde artış olduğunu belirlemişlerdir. Çalışkan ve diğerleri [11] binalarda ısıtma uygulamaları ve performanslarının üç farklı durum sıcaklığı için değerlendirilmesi, hassas termal enerji depolama ve birleşik termokimyasal sistemlerin çalışmasında yeni bir entegre model sisteminin enerji ve ekserji analizlerini çalışmışlardır. Belirtilen Sistem-A ve Sistem-B nin tamamı toprak kaynaklı ısı pompası ısıtma sisteminden oluşmuştur. Yerden ısıtma sistemi binanın tabanına yerleştirilmiş ve yerden ısıtma, pompa ve enerji alıcı üniteleri ile desteklenmiştir. Sistem-A, bir termokimyasal termal ısı depolayıcı, güneş kollektörü, ısı değiştiricisi, pompa ve sıcak su kaynağını içermektedir. Bunlara ilaveten Sistem-B nin bileşenleri soğuk su kaynağı termal enerji depolama sistemi ve ısı pompası ünitesinden oluşmaktadır. Bu sistemleri binalar için gerekli olan ısıyı sağlamak için tasarlamışlardır. Sunulan çalışmadan elde edilen sonuçlara göre akifer termal enerji depolama sistemi, ekserjetik olarak termokimyasal termal enerji depolama sisteminden daha verimlidir. Ekserji yönteminin bir örnek binanın ısıtma ve soğutma sisteminin analizi için uygulanmıştır [12]. Referans durumu olarak saatlik dış ortam sıcaklığı ve nemi dikkate alınarak güç üretim sisteminden bina dış yüzeyine kadar olan ekserji akımları hesaplanmıştır. Oda havasının kimyasal ekserjisi soğutma modunda hesaba dahil edilmiştir. Standart durum ile birlikte iyileştirmesi amaçlanan üç durum bu çalışmada önerilen yöntem kullanılarak analiz edilmiştir. Sonuçlar bina dış yüzeyinin yalıtımının binanın ekserji tüketimini azaltmada sıcak yaz ve soğuk kış aylarında gerekli olduğunu göstermiştir. Yıllık toplam ekserji kaybı en fazla birincil enerji dönüşümünde ve ısıtma/soğutma sistemlerinde olduğu ve sistemin toplam ekserji kaybının yaklaşık %80 nin buralarda gerçekleştiği bildirilmiştir. Değişken referans durumların binanın iç koşullara nispeten yakın olduğunda dikkate alınması gerektiğini bildirmişlerdir. Oda havasının kimyasal ekserji değeri fiziksel ekserji değerinin yaklaşık % 12 si olduğunu, yani kimyasal ekserjinin soğutma modunda göz ardı edilmemesi gerektiğini bildirişlerdir. Ülkemizde binalarda tüketilen enerji miktarı toplam enerji tüketiminin yaklaşık %40 ını kapsamaktadır. Binalarda enerji, ekonomi, çevre ve insan parametreleri bir arada bulunmakta olup bu anlamda bir bina ülke sürdürülebilirliğinin en küçük modelini, diğer bir deyişle yapı taşını teşkil etmektedir [13]. Bu nedenle, binaların sürdürülebilir yapıda olması ülkenin sürdürülebilirlik yolundaki temel ilkesi ve en önemli adımı olmalıdır. Yapılan bu çalışmada, temel özellikleri belli olan bir binanın ısı kayıpları ile güneş ve içsel olmak üzere ısı kazançlarının belirlenmesinde, ortaya çıkan bu ısı ihtiyacının karşılanması prosedürlerinin enerji ve ekserji gereksinimlerinin modellenmesinde kullanılan en kapsamlı yöntemlerden bir tanesi sunulmuştur. 2. Sistemin Tanıtılması Sistem tasarımın ilk aşamasında, bina performansını göz önünde bulundurabilmek için, binanın yapısı, kullanılan malzemeler ve teknik sistemler gibi bilgiler gereklidir. Bu tip bilgiler geometrik, yapısal ve topolojik bilgileri içerir. Geometrik bilgiler direk olarak üç boyutlu bina formu ile ilişkilidir. Yapısal bilgiler duvarların U-değerleri gibi bileşenlerin özelliklerini belirler. Topolojik 24

5 Öztürk, M ECJSE 2015 (1) bilgiler bileşenlerin bağımlılıklarını kapsamaktadır. Şekil 1 de alternatif enerji teknolojilerinden biri olan ve çevreyi kirletmeyen toprak kaynaklı ısı pompası yardımıyla ısıtıldığı kabul edilen binanın şematiği sunulmuştur. Şekil 1. Isıtma uygulaması yapılan ofis binasının planı Yapılan çalışmada Türk Bina Standartlarına [14] göre yüzeylerdeki toplam ısı geçiş katsayıları belirlenmiştir. Binanın konstrüksiyon detaylarının çeşitli girdileri Tablo 1 de verilmiştir. Tablo 1. İncelemesi yapılan ofis binasının önemli parametreleri Parametre Değer Bina bölümü U-değeri (W/m 2 K) Bina hacmi 372 m 3 Dış duvarlar 0,56 Net zemin alanı 120 m 2 Çatı 0,299 Alan/Hacim oranı 0,3225 m -1 Zemin 0,419 Pencere alanı 18 m 2 Dış kapı 3,5 Tavan yüksekliği 2,8 m Pencere 2,8 Isı yüksek sıcaklıklı ortamdan düşük sıcaklıklı ortama herhangi bir cihaz gerektirmeden transfer olur. Fakat bu prosesin tersini yapmak için bazı cihazlara gereksinim duyulur. Isı pompaları ve buzdolapları ısıyı düşük sıcaklıklı kaynaktan alıp daha yüksek sıcaklıklı kaynağa iletir. Isı pompası konutlarda yaygın olarak kullanılan soğutucularla aynı döngüye sahiptir. Soğutucu ve ısı pompası arasındaki tek fark kullanım amacıdır (Hodder vd, 2002). Isı pompaları ısıtma ihtiyacı için hem enerji verimliliği hem de maliyet verimliliği sağlar. Isıtma sisteminin bu tipinin en önemli avantajı hacim ısıtması için ısı pompasının işletilmesi için gerekli olan enerjiden daha az enerji tüketim değeri sunmasıdır. Gerçekte, modern elektrikli ısı pompalarının performans katsayıları (COP) 3,5 ve 5,5 arasında değişmektedir. Bunun manası ise, her bir kwh güç tüketimi başına, 3,5 ile 5,5 kwh ısıtma enerjisi oluşturulmasıdır (Hepbaşlı, 2011). Bu yüksek performans avantajına ek olarak, düşük kirliliğe neden olması, hem ısıtma ve hem de soğutma uygulamalarında kullanılabilmesi, aynı zamanda endüstriyel uygulamalarında bulunması ısı pompalarının popülaritesini arttırmaktadır. Şekil 2 de teorik ısı pompası sisteminin şematik sunumu verilmiştir. Isı pompası bileşenleri olan kompresör, kondenser, kısma vanası ve evaporatörde çalışma akışkanı olarak R134a, zemin ısıtma sistemi, tank ve pompa alt sistemlerinde ise suyun kullanıldığı kabul edilmiştir. 25

6 ECJSE 2015 (1) Binalar İçin Toprak Kaynaklı Isı Pompası Isıtma Opsiyonunun Şekil 2. Teorik ısı pompası ısıtma sisteminin şematik gösterimi İncelemesi yapılan binanın ısıtma uygulaması için, toprak kaynaklı ısı pompası sistemi incelenmiş ve bu ısı üretim sisteminin bazı önemli verileri Tablo 2 de sunulmuştur. Isı üretim sistemi Tablo 2. Toprak kaynaklı ısı pompası sistemi için bazı önemli tasarım parametreleri Verimlilik (COP) Toprak kaynaklı ısı pompası Kaynağın birincil enerki faktörü (F p ) Kaynağın kalite faktörü (F q,s ) Maksimum arz sıcaklığı, C (T s,max ) Yardımcı enerji, W/kW ısı (P aux,hp ) Yardımcı enerji, W (P aux,hp,cons ) Çevresel enerji kesri (F renew ) 3, , ,34 3. Genel Kabuller Isı pompası proseslerini incelemek için aşağıda verilen kabuller yapılmıştır. Referans çevre sıcaklığı (T o ) ve basıncı (P o ) sırasıyla 25 o C ve 1 atm olarak alınmıştır. Isı pompası sisteminin tüm prosesleri kararlı hal şartlarında bulunmaktadır. Sisteme olan ısı ve iş transferi sırasıyla pozitif ve negatif alınmıştır. Sabit spesifik sıcaklıkta hava ideal gaz gibi davranmaktadır. Kompresörün mekanik ( komp,mek ) ve kompresör motorunun elektrik ( komp,elek ) verimlilikleri sırasıyla % 68 ve % 69 olarak alınmıştır. Kompresör güç girdisi 0,149 kw olduğu andaki gerçek verilere bağlı olarak alınmıştır [15]. Sirkülasyon pompasının mekanik ( pompa,mek ) ve sirkülasyon pompası motorunun elektrik ( pompa,mek ) verimlilikleri sırasıyla % 82 ve % 88 olarak alınmıştır. Bu değerler pompanın karakteristik eğrisinden elde edilmiştir [16]. 4. Termodinamik Modelleme Alternatif enerji kaynaklarından faydalı enerji üreten sistemlerin termodinamik modelleme çalışmaları, bu sistemleri oluşturan komponentlerin enerji ve ekserji verimliliklerinin belirlenmesi, kayıpların yeri ve miktarının belirlenmesi ile sistemlerin iyileştirilme potansiyellerinin net bir 26

7 Öztürk, M ECJSE 2015 (1) şekilde ortaya konulması için önemlidir. Kararlı hal şartları altında işletilen sistemler için kütle, enerji ve ekserji denge denklemleri sırasıyla aşağıdaki gibi yazılabilir. Burada kütle debisini (kg/s), h özgül entalpiyi (kj/kg), ısı akımını (kw), işi (kw), ex özgül ekserjiyi (kj/kg), ekserji akımını (kw), ısı ekserjisini (kw), işin ekserjini (kw), ekserji yıkımını (kw), alt indisler g ve ç sırasıyla girdi ve çıktı akımlarını göstermektedir. Ekserji analizi, incelenen prosesler yardımıyla sistemin dengeye getirilmesi ile yapılabilecek maksimum iş miktarını sunmaktadır [17]. Isı alış verişinin ve işin ekserjisi sırasıyla aşağıdaki gibi yazılabilir. Ekserji maddenin sıcaklık, basınç ve kimyasal yapısı olmak üzere üç özelliğine bağlıdır. Materyal akışının ekserjisi ve özgül ekserji sırasıyla aşağıdaki gibi verilebilir; Sunulan bu çalışmada, potansiyel ekserji, kinetik ekserji ve kimyasal ekserji terimleri ihmal edilmiştir. Fiziksel ekserji veya spesifik akış ekserjisi aşağıdaki gibi verilebilir. Burada s özgül entropiyi (kj/kgk) göstermektedir. Madde akışının ekserjisi aşağıdaki gibi verilebilir. Sistem bileşenlerinin ekserji kayıp oranları aşağıdaki gibi verilebilir. (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) burada sistem bileşenlerinin ekserji yıkımlarını ve tüm sistemin ekserji yıkımını göstermektedir [18] Binaların enerji ihtiyacının belirlenmesi Birincil enerji dönüşümü olarak, yeraltında bulunan gizli ısı binada kullanılmak üzere toprak kaynaklı ısı pompası yardımı ile uygun bir forma dönüştürülür. Üretim aşamasında enerji binanın sınırlarından içeriye girer. Isıtma durumunu gerçekleştirmek için, enerji taşıyıcısı kondenserden aldığı ısıyı dışarı verir. Bu çalışmada hiçbir depolama yoktur. Su bazlı sistemlerde, dağıtım sistemi vasıtası ile ısıtma sistemine enerjiyi taşımada borular kullanılır. Isı odalara radyatör tarafından 27

8 ECJSE 2015 (1) Binalar İçin Toprak Kaynaklı Isı Pompası Isıtma Opsiyonunun verilir. Yapılan bu çalışmada ki öncelik bina içi konfor uygulamalarının sürdürülebilir bir şekilde sağlanması olduğu için, bina sınırları içindeki sistemde mevcut olan ısı kayıpları ve kazanımları Şekil 3 de gösterilmiş ve alt bölümlerde bu kazanç ve kayıplar net bir şekilde açıklanmıştır. Şekil 3. Bir binanın dış sınırları üzerinde olduğu kabul edilen enerji ve ekserji akımları [19] Binanın ısı gereksiniminin belirlenmesi için, temel ısı kayıplarının mutlaka hesaplanması gereklidir [20]. Bina kabuğunda (dış cephesi) meydana gelen ısı kayıpları aşağıda detaylıca incelendiği gibi başlıca iki gruba i-) taşınımla ısı kaybı ve ii-) havalandırma ısı kayıpları olmak üzere ayrılabilir. Binalarda ortaya çıkan taşınım ile ısı kaybı genellikle dış duvar, tavan, zemin, pencere veya kapı sızıntı kayıpları şeklinde olmaktadır. Tüm dış yüzeyler bina bölümlerinin dış boyutları olarak m 2 cinsinden ölçülmelidir. Bu çalışmada tabakalar arasındaki ısıl termal köprüler ihmal edilmiştir. Toplam taşınım kaybı tüm i yüzeylerinden olan kayıpların toplamı olup, aşağıdaki gösterildiği gibi hesaplanabilir. Burada toplam taşınım ısı transfer hızını, i yüzeyinden olan taşınım katsayısını ve i yüzeyinin taşınım alanını ve spesifik sıcaklık düzeltme katsayısını göstermektedir. Bina bölümleri sahip oldukları spesifik sıcaklık düzeltme faktörüne göre ayrılmalıdır. Sıcaklık düzeltme faktörü kullanılarak bina dış cephesinden olan tüm taşınım ısı transfer prosesleri aynı sıcaklık farkına (mesela iç ve dış ortam sıcaklık farkına) bağlı olarak ifade edilebilir. Böylece, buna ek olarak, binadan mesela zemine olan taşınımla ısı kayıpları bu sıcaklık farkı ve seçilen sıcaklık düzeltme faktörü kullanılarak tahmin edilebilir. Hesaplama prosedürü kolay olduğu için sunulan çalışmada bu yöntem seçilmiştir. Dış duvarlar, pencereler ve kapılar için, sıcaklık düzeltme faktörü aynıdır ve 1 e eşittir. Zeninde toprağa olan sıcaklık düzeltme faktörü ise 0,6 olarak alınmıştır. Havalandırma ile oluşan ısı kaybı hesabında hava değişim hızı ve eğer ısı geri kazanımlı mekaniksel havalandırma sistemi kurulduysa, ısı değiştiricisi verimi mutlaka verilmelidir. Havalandırma ısı kaybı aşağıdaki ifade kullanılarak hesaplanabilir [21]. Bu çalışmada hava değişim hızı çift camlı pencere kullanıldığı kabul edildiği için 0,4/h olarak alınmıştır [22]. c havanın spesifik ısısını (kj/kgk), ρ hava yoğunluğunu, V iç hacmi ve p ısı değiştiricisinin verimini (%) göstermektedir. Bu çalışmada ısı değiştiricisi 28 (11) (12)

9 Öztürk, M ECJSE 2015 (1) kullanılmamıştır. Isı değiştiricisinin verimi sıfır olarak alınmış ve bundan dolayı binada doğal havalandırma olduğu kabul edilmiştir. Bina ısı kaybı hesabına benzer olarak, ısı kazanımları da ısı dengesi için yapılan ısıl denge hesabına dahil edilmelidir. Bu ısı kazanımları güneş kazanımı ve içsel kazanım olmak üzere başlıca iki başlık altında incelenebilir, i-) güneş ısıl kazanımı ve ii-) içsel ısı kazanımı. Güneş kazanımı bölümü için, pencere camından geçerek içeri gelen güneş radyasyonunun ısı enerjisine dönüştürülen kısmı aşağıdaki gibi hesaplanabilir. burada F f pencere çerçevesi kesrini göstermektedir ve metal çerçeveler için 0,8 olarak alınabilir [23] A w,j özel yön için pencere alanıdır. I s,j seçilen yön için güneş radyasyonu değeridir. g j toplam geçirme katsayısıdır ve çift camlı pencere için 0,75 olarak alınabilir. F sh çevrede ki binaların mümkün olan gölgeleme etkisi ve F no cam üzerine gelen ortagonal olmayan güneş radyasyonunun düzeltme katsayısıdır. Bu çalışmada her iki katsayıda 0,9 olarak alınmıştır. Sunulan bu çalışmada içsel ısı kazançları ihmal edilmiştir. Duvar dış yüzünden olan ısı kaybı, içsel kazançları ve bina içinde olan ısı kazançların hepsini kapsayan tüm ısı akımları Termodinamiğin 1. Kanununa göre aşağıdaki gibi yazılabilir. Isı İhtiyacı = (ısı kazanımlarının toplamı) (ısı kayıplarının toplamı) veya Yukarıda verilen ısı ihtiyacı incelemeye tabii tutulan binaya ait ısı ihtiyacını göstermektedir. Denklem (14) de elde edilen ifade genel bir sonucu verecektir. Dolayısıyla ısı ihtiyacını diğer binalarla karşılaştırma yapabilmek için bina alanına bölünmesi yani spesifik ısı ihtiyacının aşağıdaki gibi tanımlanması gerekir [20]. (13) (14) (15) 4.2. Binaların enerji ve ekserji analizi Denklem (16) da verilen binanın ısıtma ekserji yükünün belirlenmesinde binanın ısı ihtiyacının doğru bir şekilde hesaplanması önemlidir. burada T o dış ortam sıcaklığını ve T i oda sıcaklığını göstermektedir. Bu çalışmada odalar radyatör sistemi ile ısıtılmaktadır. Isıtma sistemindeki ekserji yükünü bulmak için her şeyden önce ısı kayıpları hesaplanır. burada ısıtma sisteminin termal verimidir. Isıtma sisteminin ekserji yükü aşağıda verildiği gibi hesaplanabilir. 29 (16) (17)

10 ECJSE 2015 (1) Binalar İçin Toprak Kaynaklı Isı Pompası Isıtma Opsiyonunun (18) burada radyotör sistemindeki ekserji yüküdür ve aşağıdaki gibi hesaplanabilir. (19) burada T rad radyatör sıcaklığıdır. gibi hesaplanabilir [20]. ısıtma fazı süresince ekserji yıkımıdır ve aşağıda gösterildiği (20) Dağıtım sistemi durumu için, sıcak su taşıyan borulardan olan ısı kaybı aşağıdaki gibi hesaplanabilir. burada dağıtım sisteminin termal verimliliğidir ve bu çalışmada 0,9 olarak alınmıştır. Dağıtım sisteminin ekserji yükü aşağıdaki gibi hesaplanabilir. (21) (22) burada dağıtım fazı süresince ekserji yıkımıdır ve aşağıda gösterildiği gibi hesaplanabilir. (23) Dağıtım sisteminden bina dış kabuğuna kadar olan kayıpların üretim sistemi tarafından karşılanması gerekir. Buna bağlı olarak dağıtım sisteminin enerji dengesi aşağıdaki gibi yazılabilir. burada F S termal güneş gücünün kesrini ve ise torak kaynaklı ısı pompası sisteminin verimini göstermektedir. Üretim sisteminin ekserji yükü aşağıdaki gibi hesaplanabilir. (24) (25) Burada T IP ısı pompası siteminin sıcaklığıdır Isı Pompası Sisteminin enerji ve ekserji analizi Şekil 2 de gösterilen ısı pompası sisteminin her bir bileşeni için genel kütle, enerji ve ekserji denge denklemleri aşağıda verildiği gibi elde edilmiştir [24]. - Kompresör (I) Kütle dengesi; 30

11 Öztürk, M ECJSE 2015 (1) (26) Enerji dengesi; (27) Ekserji dengesi; (28) burada çevreye olan ısı kayıpları ihmal edilmiştir. aşağıda verilen ifadeden bulunabilir. (29) - Kondenser (II) Kütle dengesi; ; (30) Enerji dengesi; ; (31) Ekserji dengesi; (32) - Kısma Vanası (III) Kütle dengesi; (33) Enerji dengesi; (34) Ekserji dengesi; (35) - Evaporatör (IV) Kütle dengesi; ; (36) Enerji dengesi; 31

12 ECJSE 2015 (1) Binalar İçin Toprak Kaynaklı Isı Pompası Isıtma Opsiyonunun ; (37) Ekserji dengesi; (38) - Tank (V) Kütle dengesi; ; (39) Enerji dengesi; ; (40) Ekserji dengesi; (41) - Sirkülasyon pompası I (VI) Kütle dengesi; (42) Enerji dengesi; (43) Ekserji dengesi; (44) Burada çevreye olan ısı kayıpları ihmal edilmiştir. (45) - Sirkülasyon pompası II (VII) Kütle dengesi; (46) Enerji dengesi; 32

13 Öztürk, M ECJSE 2015 (1) (47) Ekserji dengesi; (48) Burada çevreye olan ısı kayıpları ihmal edilmiştir. (49) - Radyatör (VIII) Kütle dengesi; (50) Enerji dengesi; (51) Ekserji dengesi; (52) 4.4. Isı Pompası Sisteminin enerji ve ekserji verimliliği Isı pompası ünitesinin, Şekil 2 de verilen I-IV komponentler, enerji verimliliği aşağıdaki gibi verilebilir. (53) Şekil 2 de gösterilen I-VIII komponentlerden oluşan ısı pompası sisteminin toplam enerji verimliliği aşağıda verilen ifade yardımı ile hesaplanabilir. (54) Enerji verimliliğine benzer olarak ısı pompası ünitesinin (I-IV) ve ısı pompası sisteminin (I-VIII) ekserji verimlilikleri sırasıyla aşağıda verilmiştir. (55) (56) 33

14 ECJSE 2015 (1) Binalar İçin Toprak Kaynaklı Isı Pompası Isıtma Opsiyonunun Ekserji verimliliği ifadesi yardımıyla ısı pompası sisteminin ve tüm sistemin performansı aşağıda verilen denklemler kullanılarak hesaplanabilir. (57) (58) 5. Sonuçlar ve tartışma Toprak kaynaklı ısı pompası sistemi komponentleri için sıcaklık, basınç, kütle akış debisi, özgül entalpi, özgül entropi, enerji, özgül akım ekserjisi ve ekserji akım değerleri Tablo 3 de verilmiştir. Referans sıcaklık ve basınç değerleri sırasıyla 0 o C ve 101,3 kpa olarak alınmıştır. Suyun ve soğutucu akışkan olarak kullanılan R134a nın termodinamik özellikleri EES (Engineering Equation Solver) programı kullanılarak hesaplanmıştır. Tablo 3 de verilen değerlere bağlı olarak toprak kaynaklı ısı pompası sisteminin ekserji yıkım hızı, ekserji yıkım oranları, ekserji verimliliği, güç veya ısı transfer hızı hesaplanmış ve sonuçlar Tablo 4 de sunulmuştur. Ekserji yıkım hızı, enerji kullanımındaki azalmayı belirtmesine rağmen sistem proseslerinin enerji ve ekserji kullanım performanslarının incelenmesinde kullanılamaz. Diğer bir ifadeyle sistem performansının belirlenmesinde ekserji verimliliğinin değerlendirilmesi önemlidir. COP absorbsiyonlu sistemlerin verimliliğini değerlendirmek için kullanılan en yaygın ölçüdür. Şekil 4 den görüldüğü üzere, sıcaklık artışı, enerjetik COP değerinde her hangi bir değişikliğe neden olmamasına rağmen ekserjetik COP ex değerinde bir artışa neden olmaktadır. Tablo 3. Toprak kaynaklı ısı pompası sisteminin proses verileri, enerji ve ekserji analizi sonuçları Akışkan Akışkan fazı Sıcaklık ( o C) Basınç (kpa) Spesifik entalpi (kj/kg) Spesifik entropi (kj/kgk) Kütle akış hızı (kg/s) Spesifik ekserji (kj/kg) (kw) (kw) 0 Soğutucu Ölü durum Su Ölü durum Soğutucu Isıtılmış buhar s Soğutucu Isıtılmış buhar a Soğutucu Isıtılmış buhar Soğutucu Sıkıştırılmış sıvı Soğutucu Karışım Su Sıkıştırılmış sıvı Su Sıkıştırılmış sıvı s Su Sıkıştırılmış sıvı a Su Sıkıştırılmış sıvı s Su Sıkıştırılmış sıvı a Su Sıkıştırılmış sıvı Su Sıkıştırılmış sıvı Su Sıkıştırılmış sıvı Su Sıkıştırılmış sıvı Su Sıkıştırılmış sıvı s Su Sıkıştırılmış sıvı a Su Sıkıştırılmış sıvı Ekserji Enerji 34

15 Isi yükü (kw) COP Öztürk, M ECJSE 2015 (1) COP COP ex COP ex T 0 ( o C) Şekil 4. Entegre sistemin COP ve COP ex değerlerinin çevre sıcaklığı ile değişimi (COP and Q H (kw) Q I,S (kw) Q I,D (kw) Q U (kw) T 0 ( o C) Şekil 5. Bina için dış ortam sıcaklık değişimlerine bağlı ısı yükü, ısıtma sistemi, dağıtma sistemi ve üretim sistemi ısı yükü değişimleri Dış ortam sıcaklık değerinin -15 C den 20 C ye kadar değişimine bağlı olarak incelemesi yapılan bina için ısıtma yükü, ısıtma sistemi ısı yükü, dağıtım sistemi ısı yükü ve üretim sistemi ısı yükündeki değişimler Şekil 5 de gösterilmiştir. Dış ortam sıcaklığının artmasıyla tüm alt sistemlerin ısı yükünün azaldığı görülmüştür. Isı yüklerindeki bu azalma hızı en fazla üretim sistemi ısı yükünde olurken en az azalma hızının ise bina ısı yükünde olduğu görülmüştür. Bunun nedeni üretim sistemi, dağıtım sistemi ve ısıtma sistemi içinde akan çalışma akışkanı ile çevre arasındaki sıcaklık farkının azalmasından dolayı ısı transferi ile oluşan enerji kaybının azalması ve kullanılabilir faydalı enerjinin artması nedeniyle sistem veriminin iyileşmesidir. 35

16 Isi yükü (kw) Ekserji yükü (kw) ECJSE 2015 (1) Binalar İçin Toprak Kaynaklı Isı Pompası Isıtma Opsiyonunun Ex b (kw) Ex I,S (kw) Ex I,D (kw) Ex U (kw) T 0 ( o C) Şekil 6. Bina için dış ortam sıcaklık değişimlerine bağlı ısı yükü, ısıtma sistemi, dağıtma sistemi ve üretim sistemi ekserji yükü değişimleri Dış ortam sıcaklık artışına bağlı olarak binanın ısıtma ekserji yükünün, ısıtma sistemi ekserji yükü, dağıtım sistemi ekserji yükü ve üretim sistemi ekserji yükündeki değişimler Şekil 6 da gösterilmiştir. Enerji analizi sonuçlarına benzer olarak tüm alt sistemlerin ekserji yükünün azaldığı görülmüştür. Ekserji yüklerindeki bu azalma hızı en fazla üretim sistemi ekserji yükünde olurken en az azalma hızının ise bina ekserji yükünde olduğu görülmüştür. Dış ortam sıcaklığı arttıkça sistemlerin ekserji yıkım değeri azalırken buna bağlı olarak da ekserji verimliliği de artmaktadır. Dış ortam sıcaklığı arttıkça sistemlerin ekserji yüklerinde lineer bir azalış sergilemişlerdir. Bunun nedeni ise enerji üretim ve dağıtım sisteminde sıcaklık farkından dolayı dışarıya taşınan ısı miktarının büyük olması ve dış ortam sıcaklığının artması ile birlikte sistemden dışarıya doğru olan ekserji kaybındaki azalma gösterilebilir. Beklenildiği gibi ekserji yıkımındaki azalma, sistemin ekserji verimliliğinin iyileşmesine neden olmaktadır Q H (kw) Q I,s (kw) Q I,D (kw) Q U (kw) I g (W/m 2 ) Şekil 7. Bina için günlük ortalama güneşlenme şiddeti değişimlerine bağlı ısı yükü, ısıtma sistemi, dağıtma sistemi ve üretim sistemi ısı yükü değişimleri 36

17 Ex Y,sistem (kw) Ekserji yükü (kw) Öztürk, M ECJSE 2015 (1) Ex b (kw) Ex I,S (kw) Ex I,D (kw) Ex U (kw) I g (W/m 2 ) Şekil 8. Bina için günlük ortalama güneşlenme şiddeti değişimlerine bağlı ısı yükü, ısıtma sistemi, dağıtma sistemi ve üretim sistemi ekserji yükü değişimleri Günlük ortalama güneşlenme şiddeti değişimine bağlı olarak incelemesi yapılan bina için, ısıtma sistemi, dağıtım sistemi ve üretim sistemi için ısı yükündeki değişimler ve ekserji yükündeki değişimler sırasıyla Şekil 7 ve Şekil 8 de sunulmuştur. İncelemesi yapılan sistemlerin günlük ortalama güneşlenme şiddeti artışı karşısında ısı yüklerinin ve ekserji yüklerinin lineer bir şekilde azaldığı görülmüştür. Aynı zamanda alt sistemlerin sahip olduğu enerji ve ekserji yüklerinin bina yalıtımı ve güneşlenme şiddetine bağlı olarak iyileştikleri de görülmüştür Ex Y,sistem y sistem ysistem T 0 ( o C) Şekil 9. Toprak kaynaklı ısı pompası sistemin ekserji yıkımı ve ekserji verimliliği üzerine referans sıcaklık değişimlerinin etkisi Toprak kaynaklı ısı pompası sisteminin değişen dış ortam sıcaklıklarına bağlı olarak ekserji yıkım ve ekserji verimliliğindeki değişimler Şekil 9 da sunulmuştur. Isı pompası sisteminin ekserji yıkımı azalma gösterirken ekserji verimlilikleri artış göstermiştir. Bununla birlikte ısı pompası sistemin ekserji verimliliği ise dış ortam sıcaklığı -15 o C den 30 o C ye arttığında yaklaşık olarak %51 den yaklaşık olarak %57 değerine ulaştığı görülmektedir. Günümüzde artan enerji ve diğer konfor gereksinimlerinin karşılanması için alternatif enerji teknolojileri ile entegre sistemlerin kullanılmasının yaygınlaşacağı beklenilmektedir. 37

18 ECJSE 2015 (1) Binalar İçin Toprak Kaynaklı Isı Pompası Isıtma Opsiyonunun 6. Değerlendirmeler Bina ısıtası için kullanılan toprak kaynaklı ısı pompası destekli entegre güç üretim sisteminin kullanım potansiyeli termodinamiğin 1. ve 2. yasaları kullanılarak incelenmiş, sistem analizinde kullanılan denklemler ve analiz sonuçları sunulmuştur. Bunlarla beraber toprak kaynaklı ısı pompası entegre sistem bileşenlerinin her birisinin enerji ve ekserji verimlilikleri ile ısı pompası sisteminin enerjetik ve ekserjetik performans katsayıları tanımlanmıştır. Sunulan çalışmada kullanılan ekserji verimlilik analizi, sistemlerin performansının değerlendirilmesi ve birbirleri ile karşılaştırılmasında önemli bir termodinamik yöntem olarak kullanılmaktadır. Ekserji analizini kullanarak sistem performansının ne kadar iyileştirilebileceği hakkında daha önemli bilgileri sunabileceği de yapılan bu çalışmada gösterilmiştir. Aynı zamanda incelemesi yapılan bina sistemi, ısıtma sistemi, dağıtım sistemi ve üretim sistemi için enerji ve ekserji yükleri belirlenmiş ve dış ortam sıcaklığı ile günlük ortalama güneşlenme şiddeti değişimlerine bağlı olarak değişimleri incelenmiştir. Yapılan bu çalışmadan elde edilen sonuçlar aşağıda verilmiştir; Termodinamik yasalarına bağlı olarak kütle, enerji ve ekserji denge denklemleri eneri üretim, dağıtımı ve kullanım sistemleri proseslerinin anlaşılmasında ve modellenmesinde önemlidir. Aynı zamanda, termodinamiksel denge denklemlerinin kullanılması ile sistem bileşenlerinin verimliliğinin belirlenmesi gibi daha geniş kapsamlı sonuçlara ulaşılabilir. Toprak kaynaklı ısı pompası sistem bileşenlerinin ekserji yıkım miktarlarının azaltılması ekserji verimliliğini arttırmaktadır. Sistem verimliliğinin artması ise sistem bileşenlerin enerji üretimi, taşınımı ve kullanımı süresince çevreye salınan emisyonların azaltılmasında, daha düşük çevresel etki değerlerinin elde edilmesinde ve daha sürdürülebilir sistemlerin kullanıma sunulmasında önemlidir. Dış ortam sıcaklığının ısı pompası sisteminin enerjetik performans katsayısı üzerine hemen hemen hiç bir etkisi yokken, ekserjetik performans katsayısının referans sıcaklığının artışı ile birlikte iyileştiği görülmüştür. Dış ortam sıcaklığı ile günlük ortalama güneşlenme şiddeti artışına bağlı olarak bina sistemi, ısıtma sistemi, dağıtım sistemi ve üretim sisteminin enerji ve ekserji yüklerinde ki değişimler azalmıştır. Dış ortam sıcaklığının artması toprak kaynaklı ısı pompası sisteminin ekserji yıkımını azaltırken sistemin ekserji verimliliğini arttırmıştır. Kaynaklar [1] Rezaie, B., Analysis of alternative energy options for buildings, Master thesis, The Faculty of Engineering and Applied Science Mechanical Engineering Program University of Ontario Institute of Technology, [2] Zografaski, N., Technologies for rational use and saving of energy in building, Energy, 62 (2000) [3] Hepbaşlı, A., "Enerji verimliliği ve yönetim sistemi, yaklaşımlar ve uygulamalar", Schneider Electric Enerji Verimliliği Serisi 1, İstanbul, [4] Hepbasli, A., Balta, M.T., A study on modeling and performance assessment of a heat pump system for utilizing low temperature geothermal resources in buildings, Building and Environment, (2007) [5] Balta, M.T., Kalıncı, Y., Hepbaşlı, A., Evaluating a low exergy heating system from the power plant through the heat pump to the building envelope, Energy and Buildings, (2008) [6] Bi, Y., Wang, X., Liu, Y., Zhang, H, Chen, L., Comprehensive exergy analysis of a groundsource heat pump system for both building heating and cooling modes, Applied Energy, 86 (2009)

19 Öztürk, M ECJSE 2015 (1) [7] Kalıncı, Y., Balta, M.T., Hepbaşlı, A., Performance assessment of a geothermally heated building, Energy Policy, 37 (2009) [8] Yıldız, A., Güngör, A., Energy and exergy analyses of space heating in buildings, Applied Energy, 86 (2009) [9] Yücer, C. T., Hepbaşlı, A., Thermodynamic analysis of a building using exergy analysis method, Energy and Buildings, 43 (2010) [10] Bingöl, E., Kılkış, B., Eralp, C., Exergy based performance analysis of high efficiency polygeneration systems for sustainable building applications, Energy and Buildings, 43 (2011) [11] Çalışkan, H., Dinçer, İ., Hepbaşlı, A., Exergy and exergy analysis of combined thermochemical and sensible thermal anergy storage systems for building heating applications, Energy and Buildings, 48 (2012) [12] Zhou, Y., Gong, G., Exergy analysis of the building heating and cooling system from the power plant to the building envelop with hourly variable reference state, Energy and Buildings, 56 (2013) [13] Öztürk, M., Öz, E. ve Özek, N., Binalarda enerji ve ekserji ihtiyacının belirlenmesi", VI. Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu, Denizli, Ekim [14] TS 825, Turkish standard, seating insulation rules in buildings. [15] Ozturk, M., Thermodynamic Assessment of Space Heating in Buildings via Solar Energy System, Journal of Engineering and Technology, 1 (2011) [16] Yannas, S. Energy and housing design Volume I, Principles, Objectives, Guidelines, Architectural Association, London, [17] Dincer, İ., Rosen, M.A., Exergy: Energy, Environment and Sustainable Development, Elsevier, San Diego, USA, [18] Öztürk, M., Elbir, A., Yakut, A. K., Özek, N., Batı Akdeniz Bölgesinde toprak kaynaklı ısı pompası sisteminin evsel uygulamaları ve performans analizi, Mühendis ve Makine Dergisi, (2012) [19] Hauser G., En EV 2000 Ein Konzeptvorschlag. TAB Technik am Bau, Germany, 8 (1998) [20] Schmidt, D., Design of low exergy buildings method and a pre-design tool, The International Journal of Low Energy and Sustainable Buildings, 3 (2004) [21] Schmidt, D., Low exergy systems for high-performance buildings and communities, Energy and Buildings 41 (2009) [22] Shukuya, M., Exergy concept and its application to the built environment, Building and Environment 44 (2009) [23] Toksoy, M., Arısoy, A., Gokcen, G., Mobedi, M., Yaman, M.C., Kuzgunkaya, E., Standard assessment method for energy performance in buildings, Available at geocen/turkish/kep SDM/doc1.pdf (2009). [24] Ozturk, M., Elbir, A., Ozek, N., Yakut, A.K., Thermodynamic Analysis and Assessment of Space Heating with Ground Source Heat Pump for Sustainable Future, International Journal of Exergy, 11-1 (2012)