Toprak Kaynaklı Isı Boruları ve Uygulama Alanları. Ground Source Heat Pipes and Applications

Transkript

1 Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi Cilt: 9, No: 2, 2012 (61-73) Electronic Journal of Machine Technologies Vol: 9, No: 2, 2012 (61-73) TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR e-issn: Derleme (Review) Toprak Kaynaklı Isı Boruları ve Uygulama Alanları Ahmet ÖZSOY *, Ragıp YILDIRIM ** * Süleyman Demirel Üniversitesi Teknoloji Fakültesi, Enerji Sistemleri Mühendisliği Isparta/TÜRKİYE ** Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi, Emin Gülmez Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu, Bucak, Burdur/TÜRKİYE ahmetozsoy@sdu.edu.tr Özet Toprak ısı enerjisi acısından sonsuz bir enerjiye sahiptir. Isı boruları ile bu kaynaktan ısı çekilerek kullanılması gereken yerlere gönderilebilir. Toprak kaynaklı ısı boruları ile otoyollarda, hava alanlarında, kaldırımlarda, stadyumlarda, köprü yüzeylerindeki yerlerde buzlanmanın engellenmesinde, karın eritilmesinde, donmuş toprağın soğutulması, tünellerin ısıtılmasında veya soğutulmasında kullanılmaktadır. Bu çalışmada toprak kaynaklı ısı boruları ve uygulama alanları incelenmiş ve yapılan çalışmalar özetlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Isı borusu, Termosifon, Toprak kaynaklı ısı borusu, Buzlanma, Buz eritme, Kar eritme, Donmuş toprak. Ground Source Heat Pipes and Applications Abstract The soil has an infinite energy in terms of heat energy. Heat can be sent to places where it should be used by drawing it from this source through heat pipes. Ground source heat pipes are used in highways, airports, sidewalks, stadiums, they are also used for preventing icing on bridges surface areas, for melting snow, for the cooling of the frozen soil and for heating or cooling the tunnels. This paper examines ground source heat pipes and their applications and conducted studies have been summarized in this paper. Keywords: Heat pipe, Thermosyphon, Ground source heat pipe, Icing, Deicing, Snow melting, Permafrost. 1. GİRİŞ Isı borusu, içerisinde bulunan akışkanın faz dönüşümü ile ısı transfer eden bir cihazı olup, çok düşük sıcaklıklarda bile yüksek miktarda ısı transfer edebilir. Isı borusu içi vakumlanmış, her tarafı kapalı, içerisinde kılcal fitil yerleştirilmiş veya oluşturulmuş, düşük sıcaklıklarda kaynayabilen iş akışkanı bulunduran, genellikle boru şeklinde bir sistemdir. Temel olarak evaporatör (buharlaştırıcı), kondenser (yoğuşturucu) ve adyabatik bölge olmak üzere üç kısımdan meydana gelir. Şekil 1 de ısı borusunun genel yapısı görülmektedir. Isı borusu, sıcaklıkları farklı iki ortam arasında ısı transferi sağlar. Sıcak ortamda bulunan evaporatör, ortamdan ısı çekerek içerisindeki iş akışkanın buharlaşmasını sağlar. Buharlaşan akışkanı basınç farkıyla soğuk ortamda bulunan kondenser bölgesinde ısı atarak (gizili ısısını) yoğuşur. Kondenserdeki sıvı akışkan, ısı borusu içerisinde bulunan kılcal fitil yardımıyla evaporatör bölgesine geri döner. Bu döngü sürekli tekrar ederek çok az miktardaki bir akışkanla büyük miktarlarda ısı taşıyabilir. Bazı uygulamalarda, kondenserde yoğuşmuş iş akışkanının evaporatöre geri dönmesi için fitile gerek duymadan sadece yer çekimi kuvveti de kullanılabilir. Bu tip ısı borularına termosifon veya yerçekimi destekle iki fazlı termosifon (yer çekimi destekli ısı borusu) denilir. Yer çekimi destekli ısı borularında iş Bu makaleye atıf yapmak için Özsoy A., Yıldırım R., " Toprak Kaynaklı Isı Boruları ve Uygulama Alanları" Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi 2012(9)61-73 How to cite this article Özsoy A., Yıldırım R., " Ground Source Heat Pipes and Applications " Electronic Journal of Machine Technologies, 2012(9)61-73

2 Teknolojik Araştırmalar: MTED 2012 (9) Toprak kaynaklı ısı boruları ve uygulama alanları akışkanının kondenserde yoğuştuktan sonra evaporatöre geri dönmesi yer çekimi kuvvetiyle sağlandığından kondenser bölgesi evaporatörden daha yüksek bir konumda olmalıdır. Fakat ısı borusunda böyle bir zorunluluk olmamakta, kondenser evaporatörden daha aşağı konumda bulunabilmektedir. Yer çekiminin olmadığı yerlerde fitil kullanılması zorunludur. Termosifonlarda zorunluluk olmamakla birlikte yer çekimi ile birlikte fitil de kullanılabilir [1-4]. Bu durumda fitil, ısını tüm evaporatör veya kondenser yüzeyine homojen olarak yayılmasına yardımcı olmaktır. Şekil 1. Isı borusunun şematik görünümü Isı boruları sadece buharlaşma gizli ısısı ile çalıştığından çok küçük sıcaklık farkıyla etkili bir ısı transferi sağlar. Isı borusu boyunca sıcaklık farkı yok denilecek kadar az olduğundan izotermal olarak kabul edilebilir [5,7]. Isı borularının herhangi bir mekanik aksamının olmaması, dışarıdan herhangi bir güce gerek kalmadan çalışması özellikle pasif bir cihaz olmasından dolayı geniş kullanım alanlarına sahiptir. Uygulama alanlarına göre titreşimli ısı borusu, minyatür ısı borusu, döngülü ısı borusu ve düzlemsel ısı borusu gibi birçok çeşidi geliştirilmiştir [8,9]. Isı borusu, bir ısı taşıma cihazı olarak çok geniş sıcaklık aralığında, değişik büyüklüklerde, sabit veya esnek şekillerde, silindirik, düzlemsel, dönel veya kullanım yerine ve amacına uygun olarak çok değişik şekillerde üretilebilir. Günümüzde ısı borularının kullanım alanı çok geniştir. Kullanım yelpazesinde bilgisayar CPU larının soğutulmasından nükleer santrallere [10], uzay araçlarındaki kullanımdan [11] elektronik uygulamalarına [12], çeşitli proseslerin kontrolünden güneş enerjisi uygulamalarına [13], iklimlendirme tesislerinden [14], ısı geri kazanımında [6,15], otoyollara [2], petrol boru hatlarından sıcaklık ölçme sistemlerine [16] veya tıbbi uygulamalara [17] kadar pek çok uygulama alanında yer bulabilmektedir [2,6,18-24]. 2. TOPRAK KAYNAKLI ISI BORUSU Toprak veya jeotermal kaynaklı ısı boruları, konvansiyonel ısı borularıyla aynı prensibe göre çalışır. Toprak kaynaklı ısı borularını klasik ısı borusundan ayıran en önemli fark, ısı çekilen ya da ısı transfer edilen ortamın toprak olmasıdır. Yer kürede belli derinliklerde sıcaklık kışın atmosfer sıcaklığının üzerinde, yazın ise altında olup, yıl boyunca çok fazla değişim göstermez. Toprak sonsuz bir ısı enerjisi kaynağı olarak kabul edilebilir. Toprağın sahip olduğu bu enerjiden çeşitli yöntemlerle yararlanılabilir. Bu yöntemlerden birisi de toprak kaynaklı ısı borularıdır. Kullanım alanı olarak, donmuş toprağın korunması, otoyollarda, köprü ayaklarında ve yollarda, havaalanlarında, stadyum ve kaldırımlar gibi yerlerde buzlanmanın engellenmesinde, tünellerin ısıtılıp-soğutulması örnek olarak verilebilir. Aşağıda Şekil 2 de İzmir için toprak sıcaklığının derinlikle değişimi Ocak ve Temmuz ayı için verilmiştir [25]. Şekilden görüldüğü gibi yaklaşık 3 m den sonra sıcaklık derinlikle değişmemektedir. 62

3 Özsoy A., Yıldırım R. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2012 (9) Şekil 2. Ocak ayında toprak derinliği ile sıcaklığın değişimi [25]. Şekil 3. Temmuz ayında toprak derinliği ile sıcaklığın değişimi [25] Donmuş Toprağın Korunmasında Isı Borusu Kullanımı Donmuş toprak buz açısından zengin, çevresel değişimlere karşı oldukça hassastır. Dünya da birçok ülke donmuş topraklara sahip bölgelerden oluşur. Donmuş toprağın üzerinde bulunan yapılar zamanla deforme oldukları veya çöktükleri gözlenmiştir. Bunun nedeni donmuş toprağın küresel ısınma gibi çevresel değişimlerden etkilenerek erimesi yada yumuşaması nedeniyle taşıma kapasitesinin düşmesidir. Donmuş toprağın üzerindeki yapıların zarar görmemesi için toprağın soğukluğunun korunması gerekir [26,27]. Bu amaçla toprak kaynaklı ısı boruları kullanılabilir. Çin de bulunan Qinghai-Tibet demir yolu sürekli donmuş toprak olan bir bölge üzerinde 550 km boyunca devam etmektedir. Küresel ısınmanın etkisi ile artan sıcaklıklar uzun zaman sürecinde donmuş toprağın sıcaklığını da artırır. Eğer donmuş toprağın yapısı korunamazsa erir ve üzerindeki demiryolunun da yapısını bozar ve kullanılmaz hale gelir. Donmuş toprağı korumak için iki fazlı termosifon ve ısıl yalıtımın kombine edildiği bir sistem önerilmiştir. Burada ısıl yalıtım donmuş toprağa atmosferden ısı geçişini engellemektedir. Termosifonun evaparatör kısmı donmuş toprağın içine, kondenser kısmı ise atmosfere açık şekilde yerleştirilmiştir. Atmosfer sıcaklığı donmuş toprağın sıcaklığından daha düşük olduğunda evaparatör içindeki iş akışkanı ortamdan ısı çekerek (donmuş toprağı soğutarak) buharlaşır ve kondensere geçer. Kondenserdeki iş akışkanı ısısını atmosfere atarak yoğuşur ve yer çekiminin etkisiyle 63

4 Teknolojik Araştırmalar: MTED 2012 (9) Toprak kaynaklı ısı boruları ve uygulama alanları evaporatöre tekrar geri döner. Bu çevirim sürekli tekrarlanarak donmuş topraktan daha soğuk olan dış ortama ısı taşınarak toprağın donmuşluğu korunmuş olur [27,28]. Şekil 4. Qinghai-Tibet demir yolunda kullanılan termosifonun şematik görünümü [27]. Şekil 5. Qinghai-Tibet otoyolundaki ısı boruları [23]. 64

5 Özsoy A., Yıldırım R. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2012 (9) Şekil 6. Qinghai-Tibet demiryolundaki ısı boruları [23]. Toprak kaynaklı ısı borularının belkide en çok bilinen uygulaması Alaska petrol hattında kullanılanıdır. Alaska da bulunan km uzunluğu ve 128 cm çapında olan petrol boru hattı donmuş topraktan oluşan bir bölgenin üzerinden geçmektedir. Petrol, yeraltından 80 C sıcaklıkta çıkmakta olup, borulardaki ortalama sıcaklığı 50 C in üzerindedir. Borular içindeki sıcak petrolden, boru hattını taşıyan düşey destek ayaklara ısı taşınımı olur. Düşey destekli taşıyıcı ayakların ısınması donmuş toprağı eritir. Donmuş toprağın erimesi petrol boru hattının stabilitesine zarar verir. Bunu engellemek için düşey taşıyıcı ayaklara ısı borusu yerleştirilmiştir. Isı borularının en üst kısmına havadan havaya ısı değiştirici konulmuştur. Isı borusu içindeki iş akışkanı boru içerisindeki akışkandan ayaklara geçen ısıyı alarak (taşıyıcı ayakları soğutarak) buharlaşır. Buharlaşan iş akışkanı kondensere geçerek ısısını atmosfere atar ve yoğuşur. Yoğuşan iş akışkanı sıvı halde tekrar evaporatöre geri döner. Sürekli tekrar eden bu döngü ile taşıyıcı ayaklar soğutularak donmuş toprağın erimesi önlenmiş olur [18,29]. Şekil 7 de boru hattı üzerine konulan ısı boruları şematik olarak görülmektedir. Şekil 7. Alaska boru hattında kullanılan ısı boruları [18]. 65

6 Teknolojik Araştırmalar: MTED 2012 (9) Toprak kaynaklı ısı boruları ve uygulama alanları Son yıllarda toprağın donmuşluğunu koruyacak yeni sistemler geliştirildikçe kuzey bölgelerde donmuş topraklar üzerindeki yerleşim ve yapılaşma artmıştır. Bu bölgelerin buzul tabakadan oluşması, buralardaki yapılar için tehdit unsuru oluşturmaktadır. Bu nedenle binaların yapılacağı alanın buzul yapısının korunması gerekir. Aksi takdirde buzul yapı zamanla çevresel faktörlerden etkilenerek eriyip yapının çökmesine neden olabilir. Zeminin buzul yapısının korunması toprak kaynaklı ısı borusuyla sağlanabilir. Şekil 8 de görüldüğü gibi ısı borusunun evaporatör kısmı yapının üzerinde inşa edileceği yerin altına gömülür. Kondenser kısmı atmosfere açık olacak şekilde yerleştirilir. Atmosfer sıcaklığının toprak sıcaklığından düşük olduğu zamanlarda ısı borusu topraktan atmosfere doğru ısı taşıyarak toprağın donmuşluğu, dolayısıyla bina da korunmuş olur [30]. Şekil 8. Buzul tabaka üzerine kurulu bir yapı zemininde kullanılan ısı boruları [30] Buzlanmanın Önlenmesinde Isı Borusu Kullanımı Kış aylarında yoğun kar yağışı ve buzlanma trafiği olumsuz etkilemektedir. Kar yağışının yoğun olduğu ve buzlanmanın sık olduğu bölgelerde taşıtların tekerlekleri ile yüzey arasındaki sürtünme katsayısını azaltacağından trafiğin akışını zorlaştırmakta, can ve mal kaybına neden olmaktadır. Kar yağışı, uçak seferlerinin iptal edilmesi ya da ertelenmesine, yolların kapanmasına neden olabilmektedir. Bu durum ülke ekonomisine büyük miktarda zarar vermektedir. Bu olumsuz durumları ortadan kaldırmak için kar ve buzla mücadele etmede kürüme, tuz, kum ve kimyasal madde kullanımı gibi birçok yöntem kullanılmaktadır. Bu yöntemler bazı durumlarda etkili olmakla birlikte çevreye, yol ve köprü yüzeyine zarar vermesi, çevreyi kirletmesi, trafiğin akışını bozmaları, ekipman ve kullanım maliyetin yüksek olması gibi birçok dezavantajları nedeniyle araştırmacıları kar ve buz ile mücadele etmede yeni arayışlara yönlendirmiştir. Kar ve buzla mücadelede geliştirilen yöntemlerden birisi de toprak kaynaklı ısı borusudur. Yerin bir kaç metre derinliğinde toprak sıcaklığı yıl boyunca yaklaşık sabit veya belli sıcaklığın üzerindedir. Isı borusu kullanılarak toprağın ısısıyla yüzeylerdeki buzlanma engellenebilir. Toprağın içine yerleştirilen evaporatörden ısı çekilip, buzlanmanın önlenmesi istenilen yüzeyin altına yerleştirilen yatay konumdaki kondenserde ısı atılır. Böylece buzlanmanın olduğu yüzeye ısı transfer edilerek buzlanma engellenmiş olur. Bu çevrim tüm kış boyunca tekrar ederek buzlanma engellenir. Buzlanmanın olduğu yüzeyin sıcaklığı toprağın sıcaklığından fazla olduğunda sistem kendiliğinden durur. Buzlanmanın olduğu yüzeyin sıcaklığı toprak sıcaklığının altına düştüğü zamanda da sistem kendiliğinden yine çalışır. Sistemin topraktan sürekli ısı çekmesi çekilen ısı enerjisi ile toprağın depoladığı enerji karşılaştırıldığında toprak sonsuz bir kaynak olarak kabul edilebilir. 66

7 Özsoy A., Yıldırım R. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2012 (9) Toprak kaynaklı ısı boruları köprü ayaklarında ve yüzeylerinde, havaalanlarında, statlarda ve benzeri yerlerde kullanılabilirler. Isı borusunun dışarıdan bir enerji gereksiniminin olmaması, herhangi bir mekanik aksamının bulunmaması, çevreye zarar vermemesi, trafik akışını etkilememesi gibi nedenlerden dolayı diğer yöntemlere göre birçok avantajı bulunmaktadır. Tablo 1 de buzlanmanın engellenmesinde kullanılan yöntemlerin birbirleriyle karşılaştırılması verilmiştir [24,31-33]. Şekil 9 da da yol, kaldırım, havaalanı gibi yerlerde buzlanmanın önlenmesi için ısı borularının kullanımı örneği şematik olarak verilmiştir. Tablo 1. Buzlanmanın önlenmesinde kullanılan yöntemlerin karşılaştırılması [24]. Yöntem / Karşılaştırılan öğe Manüel Yöntem Kimyasal Yöntem Mekanik Yöntem Fiziksel yöntem Etkinlik Düşük Yüksek Yüksek Yüksek Enerji tüketimi Yüksek Düşük Yüksek Daha yüksek Trafiğe etkisi Büyük Çok az Büyük - Ekipman maliyeti Düşük - Yüksek satın alma Yüksek kurulum maliyeti maliyeti Kullanım maliyeti Yüksek Daha Yüksek Daha yüksek Daha yüksek Çevresel etki Düşük Büyük Yol ve köprü yüzeylerine zarar vermesi Çevresel kirlilik olmadan yol yüzeyine zarar verir Şekil 9. Toprak kaynaklı ısı borusu sistemi [31]. 67

8 Teknolojik Araştırmalar: MTED 2012 (9) Toprak kaynaklı ısı boruları ve uygulama alanları Şekil 10. Toprak kaynaklı ısı borusuyla köprü ayağının korunması [34]. Buzlanmanın tehlikeli boyutlarda olduğu kuzey ülkelerinde jeotermal kaynakların bulunduğu bölgelerde, jeotermal enerji ısı borularıyla taşınarak buzlanma ile mücadele edilmektedir. Bu bölgede bulunan jeotermal kaynak düşük sıcaklığı nedeniyle donabileceğinden buzlanmanın engellenmesinde direk olarak kullanılmaz. Bu yüzden içindeki iş akışkanı olarak amonyak (NH 3 ) bulunan ısı borusu kullanılmıştır. Isı borusu jeotermal sıcak sudan aldığı ısıyı köprünün ayaklarına ve yüzeylerine ileterek buzlanmanın engellenmesini sağlanmıştır [34-35]. Şekil 11. Jeotermal kaynaklı ısı borusuyla köprü ayağının korunması [34]. Bir başka uygulama da köprü yüzeylerinde ki buzlanmanın önlenmesi için dirsek tip ısı borusunun kullanıldığı bir başka uygulamada, her bir ısı borusunun kondenser kısmı 2.5 cm çapında 2 adet 6.4 m ve 2 adet 12.5 m uzunluğunda olmak üzere toplamda 4 borudan oluşmaktadır. Isı borusunun ısıtılan yüzeyin altında kalan kısımları 7.5 cm çapında poliüretan ile yalıtılmıştır. 31 m derinlikte ve 20 cm çapındaki bir kuyuya evaporatör çapları 5 cm olup olan 15 adet çelik malzemeden imal edilen ısı borusu yerleştirilmiştir. Isı borularında iş akışkanı olarak amonyak (NH 3 ) kullanılmıştır. Kondenserdeki sıvı akışkanın evaporatöre iletilmesi için ısı borusunun kondenserine %2 lik bir eğim verilmiştir. Toprak sıcaklığının 8,3 o C olmasına rağmen köprünün yüzey sıcaklığı -2,7 o C e kadar ısıtılabilmiştir. Bunun nedeni kondenserdeki eğimin yetersizliğinden kaynaklandığı eğimin % 2 den %5 e arttırılması gerektiği bildirilmiştir [36]. 68

9 Özsoy A., Yıldırım R. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2012 (9) Şekil 12. Köprü ayağında kullanılan dirsek tipi toprak kaynaklı ısı borusu [36] Tünellerinin Isıtılması ve Soğutulmasında Isı Borusu Kullanımı Yeraltı tren yolcu taşımacılığı gelişen ve büyüyen Dünyada birçok ülkenin büyük şehirlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Yoğun olarak çalışan yeraltı trenleri hareket halindeyken veya durması sırasında büyük miktarda ısı enerjisi üretirler. Bunun yanında tünelde bulunan insanlardan, tünelin aydınlatma sisteminden ve trenlerin soğutulmasında kullanılan klimaların kondenserlerinden çok miktarda ısı tünele atılır. Bu yüzden tünelin sıcaklığı olması gerekenden 8-12 o C daha fazladır. Artan tünel sıcaklığı yolcuların konforunun azalmasına neden olmaktadır. Tünelde üretilen büyük miktardaki bu ısının dışarı atılmasında klimalar kullanılmaktadır. Klimalar çalışırken çok miktarda enerji gereksinimi duymakta ve tünel sıcaklığı cihaz verimleri de düşmektedir. Yeraltı tünellerinin çevresindeki toprak sıcaklığı yaklaşık olarak 15 ºC ve yıl boyunca neredeyse sabittir. Yaz mevsiminde tünelin sıcaklığı yaklaşık 30 ºC olup, bazı zamanlarda 36 ºC e kadar yükselmektedir. Isı boruları çok düşük sıcaklık farkıyla bile mükemmel ısı transferi sağlayabildiğinden tünelin soğutulması toprak kaynaklı ısı borularıyla yapılmıştır. Şekil 13 de görüldüğü gibi tünelin içine yerleştirilen ısı boruları tünelden aldıkları ısıyı toprağa transfer ederler. Kışın tünelin sıcaklığı toprak sıcaklığından daha düşük olursa topraktan tünele ısı transferi gerçekleştirilir. Böylece sistem kendi kendine tünelin kışın ısıtılması, yazında soğutulması sağlanmıştır [37-38]. 69

10 Teknolojik Araştırmalar: MTED 2012 (9) Toprak kaynaklı ısı boruları ve uygulama alanları Şekil 13. Toprak kaynaklı ısı boruları ile tünelin soğutulması veya ısıtılması [37] Toprak Kaynaklı Isı Pompaları İçin CO2 Akışkanlı Isı Borusu Toprak kaynaklı ısı pompaları genel olarak iç ortamların ısıtılmasında yaygın olarak kullanılmakla birlikte su ısıtma, klima, kurutma gibi alanlarda da kullanılabilmektedir. Bu ısı pompalarında topraktan ısı çekmek için tuzlu su ya da su glikol karışımı akışkanlar kullanılır. Bu karışımlar herhangi bir sızıntı durumunda yeraltı sularına zarar verebilir. Bunu önlemek için alternatif olarak CO2 akışkanlı ısı borusu ile kombine edilmiş ısı pompası sistemi geliştirilmiştir. Isı borusu içinde iş akışkanı olarak kullanılan CO2 topraktan ısı çekmek amacıyla kullanılır. Çekilen ısı, ısı pompası tarafından kullanılacak yerlere gönderilir. Sistemin çalışması Şekil 14 de şematik olarak verilmiştir. Isı borusunda iş akışkanı olarak kullanılan CO 2 yeraltı sularına zarar vermez. CO 2 akışkanlı toprak kaynaklı ısı borusunun güvenilirliği deneysel sonuçlarla gösterilmiştir [39-40]. Şekil 14. Isı borulu ısı pompası sistemi [40]. 70

11 Özsoy A., Yıldırım R. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2012 (9) SONUÇ Toprak sıcaklığı derinliklere inildikçe artar ve yıl boyunca fazla değişmez. Sınırsız bir enerji kaynağı olarak kabul edilebilen toprağın ısı enerjisinden çeşitli yöntemlerle yararlanılmaktadır. Bu yöntemlerden birisi de toprak kaynaklı ısı borusudur. Bu çalışmada, toprak kaynaklı ısı borusu ve uygulama alanları incelenmiştir. Yapılan araştırma sonucunda yollarda, havaalanlarında, kaldırımlarda ve özellikle köprülerdeki buzlanmanın önlenmesi için toprak kaynaklı ısı boruları veya toprak kaynaklı ısı borusu destekli ısı pompalarının kullanıldığı örnekler görülmüştür. Ayrıca tünellerin kışın ısıtılması ve yazın soğutulmasında, donmuş toprağın korunmasında kullanılması ile ilgili uygulama örnekleri verilmiştir. Toprak kaynaklı ısı boruları ile ilgili uluslararası çalışmalar bulunmakla birlikte ulusal literatürde konu ile ilgili çalışmalara ulaşılamamıştır. Isı boruları teknik olarak basit yapıda olduğundan ülkemizde de üretilebilir. Kullanım alanları yaygınlaştırılarak birçok uygulamada alternatif olarak değerlendirilebilir. 4. KAYNAKLAR 1. Reay, D., Kew, P., 2006, Heat Pipes Theory, Design and Applications, 367p, Oxford. 2. Faghri A., Heat Pipe Science and Technology. Taylor and Francis, 874p, London. 3. Fu, J., 1993, The Elbow Thermosyphon: An Experimental Investigation of its Evaporative Behavior, The University of Alberta, Master of Science Thesis, 110s, Canada. 4. Peterson, G., 1994, An Introduction to Heat Pipes Modeling, Testing And Applications, A Wiley- Interscience Publication, 356, Canada. 5. Joudi, K., Witvit, A., 1993, Improvements of Gravity Assisted Wickless Heat Pipes Energy Conversion and Management, 41, Özsoy, A., 2005, Isıtma Sistemlerinden Isı Geri Kazanımında Isı Boruların Uygulanabilirliği, Ekserji ve Ekonomik Analizi, SDÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora tezi, 109s, Isparta. 7. Şimşak, O., 2009, Isı Geri Kazanım Amaçlı Isı Borusu Performansının Deneysel Olarak İncelenmesi, KBÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek lisans tezi, 59s. Karabük. 8. Sarıdede, E., 2008, Isı Borularının Sayısal Olarak İncelenmesi, YTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek lisans tezi, 69s. İstanbul. 9. Arslan, G., 2007, Üç Kolonlu Titreşimli Isı Borusunun Matematiksel Modellenmesi ve Deneysel İncelenmesi İTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek lisans tezi, 75s, İstanbul. 10. Doughty, C., Pruess, K., 1990, A Similarity Solution For Two-Phase Fluid And Heat Flow Near High-Level Nuclear Waste Packages Emplaced in Porous Media, Int. J. Heat Mass Transfer, 33, 6, Mo, B., Ohadi, M.M., Dessiatoun, S.V., 2000, Capillary Pumped-Loop Thermal Performance Improvement with Electrohydrodynamic Technique, Journal of Thermophysics and Heat Transfer, 14, 1, Sauciuc, I., Mochizuki,M., Mashiko, K., Saito, Y., Nguyen, T., 2000, The Design and Testing of the Super Fiber Heat Pipes for Electronics Cooling Applications 2000 IEEE, Sixteenth IEEE Semi- Therm Symposium,

12 Teknolojik Araştırmalar: MTED 2012 (9) Toprak kaynaklı ısı boruları ve uygulama alanları 13. Kalogirou, S.A., 2004, Solar Thermal Collectors and Applications, Progress in Energy Combustion Science, 30, 3, Noie-Baghban, S.H., Majideian, G.R., 2000, Waste Heat Recovery Using Heat Pipe Heat Exchanger (HPHE) For Surgery Rooms In Hospital. Applied Thermal Engineering, 20, Özsoy A., Acar, M., 2005, Yerçekimi Destekli Bakır-Su Isı Borusu için Deneysel bir Çalışma, Tesisat Mühendisliği Dergisi, 90, Marcarino, P., Merlone, A., 2003, Gas-Controlled Heat-Pipe for Accurate Temperature Measurements Applied Thermal Engineering, 23, Hamilton, A., Hu, J., 1993, An Electronic Cryoprobe For Cryosurgery Using Heat Pipes and Thermoelectric Coolers: A Preliminary Report, Journal of Medical Engineering and Technology, 17, 3, Peterson G.P., 1994, An Introduction to Heat Pipes Modeling, Testing, and Applications, John Wiley and Sons, 356p, New York. 19. Delil, A.M., 1998, A Review of Thermophysical Research at the NLR Space Division Rev. Gen. Therm., 37, Vasiliev, L.L., 1998, State of the Art on Heat Pipe Technology in The Former Soviet Union, Applied Thermal Engineering, 18, 7, Vasiliev, L.L., 2005, Heat Pipes in Modern Heat Exchangers, Applied Thermal Engineering, 25, Zhang, H., Zhuang, J., 2003, Research, Development and Industrial Application of Heat Pipe Technology In China Applied Thermal Engineering, 23, Zhang, M., Yuanming, J., Zhang, Z.S., 2011, Numerical Study on Cooling Characteristics of Two- Phase Closed Thermosyphon Embankment in Permafrost Regions, Cold Regions Science and Technology, 65, Li, S., Ye, X., 2008, Study On The Bridge Surface Deicing System In Yuebei Section of Jingzhu Highway, International Journal of Business and Management, Vol.3, No.12, Özbek, A., Yılmaz, T., Yılmaz, A., Büyükalaca, O., 2009, Yatay Katmanlı Topraklarda Katman Fiziksel Özelliklerinin Toprak Sıcaklığına Etkisi, 9. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi, 7-10 Mayıs , İzmir. 26. Bayasan, R., Korotchenko, A., Volkov, N., Pustovoit, G., Lobanov, A., 2006, Use of Two-Phase Heat Pipes with the Enlarged Heat-Exchange Surface for Thermal Stabilization of Permafrost Soils at the Bases of Structures, Applied Thermal Engineering, 28, Zhi, W., Yu, S., Wei, M., Jilin, Q., Wu, J., 2005, Analysis on Effect of Permafrost Protection by Two-Phase Closed Thermosyphon and Insulation Jointly in Permafrost Regions, Cold Regions Science and Technology, 43,

13 Özsoy A., Yıldırım R. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2012 (9) Wei, M., Goudong, C., Qingbai, W., 2009, Construction on Permafrost Foundations: Lessons Learned from the Qinghai Tibet Railroad, Cold Regions Science and Technology, 59, Heuver, C., 1979, Application of heat pipes on the Trans Alaska pipeline. Army Cold Regions Research and Engineering Laboratory Special Report 79-26, 34s. Washington. 30. Hayley, D., 1982, Application of Heat Pipes to Design of Shallow Foundations on Permafrost, Engineering Applications in Permafrost Areas, 10, Balbay, A., Esen, M., 2007, Yollardaki Kar ve Buzu Önleyici Sistemler, Doğu Anadolu Bölgesi Araştırmaları, 6,1, Wang, H., Zhao, J., Chen, Z., 2008, Experimental Investigation of Ice And Snow Melting Process on Pavement Utilizing Geothermal Tail Water Energy Conversion and Management, 49, Engen, I., 1982, Geothermal Deicing of Highways and Bridge Structures U.S. Department of Energy İnformal Report, EGG-GTH-5739, 7p, Idaho. 34. Swanson, H., 1980, Evaluation of Geothermal Energy for Heating Highway Structures, Colorado Department of Highways Interim Report, FHWA-CO 80 6, 66s, Colorado. 35. Donnelly, D., 1981, Geothermal Energy for Highway Snow and Ice Control, Colorado Department of Highways Summary Report, CDH-DTP-R-81-13, 25s, Colorado. 36. Lund, J.W., 2000, Pavement Snow Melting, Erişim Tarihi: Thompson, J., Maidment, G., Missenden, J., Ampofo, F., 2007, Geothermal Cooling Through Enhancement of The Natural Heat Sink Effect Proof of Concept, Experimental Thermal and Fluid Science, 31, Ampofo, F., Maidment, G., Missenden, J., 2004, Underground Railway Environment in the UK Part 3: Methods of Delivering Cooling, Applied Thermal Engineering, 24, Kruse, H., Rüssmann, H., 2004, Novel CO 2 Heat Pipe As Earth probe For Heat Pumps Without Auxiliary Pumping Energy, Research Centre for Refrigeration and Heat Pumps, Germany. 40. Rieberer, R., Mittermayr, K., Halozan, H., 2002, CO 2 Heat Pipe for Heat Pumps, Commission B1,B2,E1 and E2-Guangzhou, China. 73