Güneş Enerjisi ve Isı Pompası Destekli IsıtmaKurutma Sisteminin Modellenmesi. Modeling of Heating-Drying System Assisted Solar Energy and Heat Pump

Transkript

1 Polieknik Dergisi Cil:4 Sayı: s. 85-9, 20 Journal of Polyechnic Vol: 4 No: pp. 85-9, 20 Güneş Enerjisi ve Isı Pompası Desekli IsımaKuruma Siseminin Modellenmesi Seyfi ŞEVİK, Hikme DOĞAN*2, Musafa AKTAŞ2 *G.Ü. Fen Bilimleri Ensiüsü, Ankara ** Gazi Üniversiesi Teknoloji Fakülesi, Ankara, Geliş/Received : , Kabul/Acceped : ÖZET Bu çalışmada, ısı pompası ve güneş enerjisi desekli ısıma ve kuruma prosesi modellenmişir. Bu sisem asarımında enerji ihiyacı güneş enerjisi ve ısı pompası ile sağlanmışır. Daha az enerji girdisi ile ve daha kalieli olarak kuruulmuş ürün, oransal-inegral-ürevsel (PID) konrol asarımı kullanılarak sağlanabilecekir. Bu sisem dizaynının enerji analizi yapılmışır. Anahar Kelimeler: Güneş enerjisi, Isı pompası, Enerji, Isıma, Kuruma. Modeling of Heaing-Drying Sysem Assised Solar Energy and Hea Pump ABSTRACT In his sudy, heaing and drying process assised hea pump and solar energy was modeled. In his sysem designing, energy requiremens were supplied by solar energy and hea pump. Less energy inpu and more qualiy dried produc can be provided by using proporional inegral derivaion (PID) conrol designing. Energy analysis of his sysem designing was made. Key Words: Solar energy, Hea pump, Energy, Heaing, Drying yılında Türkiye de ahıl ürünlerinde 33.6 milyon on, sebzelerde 26.8 milyon on ve meyvelerde 6.6 milyon on üreim gerçekleşmişir. Türkiye, kuruulmuş sebze konusunda ihracaçı bir ülke konumundadır. Dünyada icarei yapılan kuruulmuş sebzelerin % i konrollü şarlarda sıcak hava ile kuruulmakadır. Isıma veya kuruma yapılacak mahalde uygun bir sıcaklık elde edebilmek için belli bir mikarda enerji gereklidir. Gerekli enerji; genelde elekrik, fosil yakılar ve yenilenebilir enerji kaynaklarından elde edilir. Kuruma sisemlerinde ükeilen enerji mikarı göz önüne alındığında, günümüzde enerjinin kısılı ve pahalı olmasından dolayı araşırmacılar daha az enerji girdisi olan sisemler yapabilmek için çeşili yönemlere başvurmuşur. Bu yönemlerden bir anesi de güneş desekli ısı pompası sisemlerinin (GDIP) kullanılmasıdır. GDIP siseminin kuruma şarlarını (sıcaklık, bağıl nem ve hız) sağlamasıyla kuruma esnasında harcanan enerji mikarı düşmekedir. Bu çalışmada, enerji verimliliği dikkae alınarak güneş enerjisi ve ısı pompası desekli bir sisem asarımı ve asarımın enerji analizi yapılmışır. 2. LİTERATÜR TARAMASI (LITERATURE. GİRİŞ (INTRODUCTION) Günümüzde, enerjinin verimli kullanılması konusunun gün geçikçe önem kazanması ile enerji arz güvenliği ve sürdürülebilirliğinin sağlanması için geleneksel enerji kaynakları olan fosil yakıların yerini emiz ve yenilenebilir enerji kaynakları almaya başlamışır. Dünya enerji alebinin yaklaşık yüzde 80 lik kısmı fosil yakılardan karşılanmakadır. Buna paralel olarak enerjisini fosil yakılardan karşılayan Türkiye nin enerjide dışa bağımlılığı % 80 e yaklaşmışır. Bu bağlamda Türkiye enerji verimliliğine, yerli, emiz ve yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelerek dışa bağımlılığını azalması en önemli konulardan birisidir. Enerjinin verimli kullanılabilmesi için bilgi ve eknolojiden yararlanılması gerekmekedir. Bu bilgi ve eknoloji sayesinde haya daha yaşanılabilir ve gelecek nesillere de iyi bir yaşam oramı sağlanabilir. Türkiye de enerjinin yaklaşık % 30 u, oplam elekrik ükeiminin ise yaklaşık % 40 ı binalarda kullanılmakadır. Toplam enerji ükeiminin üçe birinden daha fazlası binaların ısıılması, soğuulması ve aydınlaılması için harcanmakadır. Hane halkları da oplam enerji ükeiminin % 60 ını ısıma için harcamakadır. Türkiye de binaların yıllık enerji maliyei 4 milyar dolar ı aşmakadır. Türkiye de yaklaşık 8 milyon konu olduğu ve büyük kısmında yalıımın yeersiz olması sebebiyle konularda ısıma için harcanan enerji mikarı oldukça fazladır. REVIEW) Güneş enerjisi ve ısı pompası sisemlerinin ekil olarak kullanılması yerine birlike kullanılması ile sisem performans kasayısının arması nedeniyle bu ür sisemler performans arırmak amacı ile kullanılmakadır. Güneş koleköründe ısıılan suyun ısı pompasının ısı kaynağı olarak kullanıldığı ipik güneş desekli ısı pompası (GDIP) ve güneş kolekörünün ısı pompasının buharlaşırıcısı olarak kullanıldığı direk genleşmeli ısı * Sorumlu Yazar (Corresponding Auhor) e-posa: hdogan@gazi.edu.r Digial Objec Idenifier (DOI) : /20.4.,

2 Seyfi ŞEVİK, Hikme DOĞAN, Musafa AKTAŞ / POLİTEKNİK DERGİSİ, CİLT 4, SAYI 20 pompası (D-GDIP) olmak üzere iki asarım şekli mevcuur. Lieraürde çalışmalar, GDIP yerine ilk olarak 955 yılında Baı Virginia da Sporn ve Ambrose [] arafından oraya konmuş olan D-GDIP sisem asarımlarının gelişirilmesi yönünde yoğunlaşmışır. Ayrıca, GDIP konusunda da pek çok çalışma mevcuur. Tarafımızdan hazırlanan modellemede de GDIP sisemi asarıma uyarlanmışır. Çomaklı ve ark. (992), Türkiye nin Karadeniz Bölgesi nde evsel ısıma için enerji depolu GDIP siseminin performansını incelemişir. Kolekör verimi, ısı pompası performans kasayısı (COP), sisem COP u ve depolama veriminin arimeik oralama değerleri, sırasıyla % 70, % 4.5, % 4 ve % 60 olarak bulunmuşur [2]. Kurun (994) çalışmasında, GDIP ısıma sisemi ile elde edilecek sıcaklık seviyesinin yaklaşık 50 C civarında olduğunu, klasik radyaörlü ısımaya uygun olmadığını ancak yerden ısıma sisemi için ideal olduğunu belirmişir [3]. Bes ve ark. (996), pirinç kuruma için GDIP kuruucusu performansını araşırmış ve kuruucunun COP değeri 5,3 olarak bildirilmişir [4]. Achariyaviriya ve ark. (2000), ısı pompalı kuruucuda papaya ürününü 50 oc de % 40.4 (kuru baz) nem değerinden % 23.2 (kuru baz) nem değerine kadar kurumuşlardır. Maksimum özgül nem çekme oranı (SMER) 0.09 kg/kwh olarak hesaplanmışır [5]. Kaygusuz (2000), seri bağlı güneş kollekörleri ile, enerji depolu ısı pompası sisemlerinin Karadeniz Bölgesi ndeki konuların ısıılması için önerilebileceği sonucuna varmışır [6]. Özgener ve Hepbaşlı (2005), güneş enerjisi desekli düşey oprak kaynaklı ısı pompası (GDTKIP) ile sera ısımasında TKIP nın ve hibrid sisemin; 0.93 C referans sıcaklığında, ekserji verimini sırasıyla; % 7.8 ve % 67.7 olarak elde emişir. TKIP nın modellenmesi ve COP lerinin değerlendirilmesinde, dikey ve yaay ip TKIP nın COP değerleri sırasıyla; 3.64 ve 3.2 olarak bulunmuşur. Güneş enerjisi ile birlike çalışan dikey ve yaay ip TKIP nın COP değeri ise 3.43 ve 2.72 dir [7]. Akaş ve ark. (2005), ısı pompalı endüsriyel fındık kuruma fırınının modellemesini yapmışlardır. Yapılan modelleme ile güneşli günlerde güneş enerjisinden faydalanılarak daha az enerji sarfiyaı olurken, diğer zamanlarda kuruma işleminin devamlılığının ısı pompası yardımı ile sağlanabileceğini belirmişlerdir [8]. Ceylan ve ark. ( 2009), ısı pompalı bir kuruma fırınınında elma kurumuşlardır [9]. Akaş ve ark. ( 2009), güneş enerjili kuruucu ve ısı pompalı kuruucuda elma kuruarak kuruma karakerisiklerini belirlemişlerdir [0]. Hawlader ve Jahangeer (2006), GDIP kuruucusunun ve su ısııcısının performansı araşırmak için bir benzeim programı gelişirmişlerdir. Yükün 20 kg ve kompresör hızının 200 rpm olması durumunda özgül nem çekme oranı (SMER) değeri 0.65 olarak sapanmışır. Çalışmada, kompresör hızı arığında SMER ve COP değerinin azaldığı gözlemlenmişir []. Gündüz (2007), Bilecik e GDIP sisemi ile bir dairenin ısıılması için zeminden ısımalı sisem kurmuşur. Isı pompası siseminin, Bilecik için 7 aylık süre boyunca verimli bir şekilde 86 çalışabilmesi için Ocak-Mar, Kasım ve Aralık ayları için ek ısııcıya ihiyaç duyacağı belirlenmişir. COP IP değeri 3. dir [2]. Trilla-Berdal ve ark. (2007), arafından yapılan jeoermal enerji ve GDIP nın birlike kullanıldığı sisem ile sıcak su ve ısıma-soğuma gibi binanın enerji ihiyacı karşılanmışır. ay sonunda, jeoermal enerji gücünden 39.5 W/m ve 40.3 W/m oralama güç değerleri elde edilmişir. Isıma modunda COPIP değeri oralama 3.75 bulunmuşur [3]. Dikici ve Akbulu (2008) arafından, düzlemsel kolekörlü GDIP sisemi evsel ısımada kullanılabilirliği araşırılmışır. Isıma sezonunda, sisemin COP si 3.08 olarak bulunmuşur [4]. Han ve ark. (2008), GDTKIP ısıma sisemi ile gizli ısı depolama ankı (GIDT) araşırılmış ve sisemin maemaiksel modeli gelişirilmişir. Isıma periyodunda sisemin COP değeri 3.28 ve en yüksek COP değeri 5.95 olmuşur. [5]. Bakırcı ve ark. (2009) arafından, ısıma amaçlı GDIP siseminin analizi için, ısıma sezonunda ısı pompasının ve üm sisemin oralama performans kasayıları sırasıyla 4.2 ve 3.6, ekserji verimleri ise oralama % 44.3 ve % 6.8 olarak bulunmuşur [6]. 3. ISITMA ve KURUTMA SİSTEMİ (HEATING AND DRYING SYSTEM) Isıma işlemlerinde; havanın sıcaklığı, havanın hızı, mahalin kullanım amacı gibi fakörler önemlidir. Isıılmak isenen mahal eğer bir konu ise orama verilen ısı oramdan olan ısı kayıplarını karşılamak zorundadır. Türkiye de oplam enerji ükeiminin yaklaşık üçe biri binaların ısıılmasında kullanılmakadır. Enerji asarrufu düşünülerek yapılan binalarda, özellikle ekonomik ısıma sisemlerinin kullanılması ile binaların enerji ükeimi belirgin ölçüde azalılabilir. Güneş enerjisi veya ısı pompası sisemlerinin ayrı ayrı veya birlike kullanılmalarıyla, mevcu enerji kaynaklarının ükeimine ve çevrenin korunmasına önemli kakılar sağlanabilir. Mahal ısımasında güneş enerjisi veya GDIP sisemlerinin kullanılması durumunda yüksek bir enerji asarruf poansiyeli bulunmakadır. Son yıllarda GDIP sisemleri sıcak su üreerek ısıma amacıyla kullanılmasına yönelik çalışmalar yapılmış ve piyasada bazı uygulama örnekleri mevcuur. Bu çalışmada, düşük enerji ükeimi ile ısıma ve kuruma amaçlı sıcak hava üreimi ve sıcak su üreimi yapabilen GDIP su ısııcısı sisemi asarımı yapılmışır. Bu asarımda üreilen havanın sıcaklık konrolü yapılmakadır. Bu asarımda amaç, güneş enerjisini kullanarak ısı enerjisi üremek aynı zamanda da elde edilen bu enerjinin depolanmasını, sonrasında ise mahal ısıması, ürün kuruması ve sera ısıması gibi farklı alanlarda kullanılmasını sağlamakır. Tasarım, ısı pompası ve güneş kolekörleri birbirinden ayrı iki kapalı sisem halinde düzenlenmişir. Güneş koleköründe ısıılan su ısı pompasının ısı kaynağı olarak kullanılmakadır. Dolayısıyla, ısı pompası için gerekli olan ısı kaynağının sıcaklığı arırılmışır. Böylece, hava kaynaklı ısı pompası sisemlerindeki yoğuşuruculardan amosfere aılan ısı, asarımda değerlendirmeye alınmışır.

3 GÜNEŞ ENERJİSİ VE ISI POMPASI DESTEKLİ ISITMA VE KURUTMA AMAÇLI / POLİTEKNİK DERGİSİ, CİLT 4, SAYI, 20 İklime bağlı kalmadan, insan karar fakörünü en aza indirerek veya devre dışı bırakarak büün yıl boyunca ekonomik olarak ısıma ve/veya ürün kuruulmasına imkân sağlayan bir sisem asarımlanmışır. Ancak sisemin hangi amaca hizme edeceği önceden belirlenmelidir. Çünkü ısıma veya kuruma için sisemde küçük değişiklikler yapılabilir. Sisem, hazırlanan bir bilgisayar programı yardımıyla farklı senaryolar eşliğinde PLC (programlanabilir lojik konrol) veya PID konrollü olarak oram sıcaklığı, nem oranı, ürün ağırlığı vb değerlerin izlenip uygun şarlar oluşurularak verim arışı ve kalieli ürün almayı olanaklı kılacak şekilde modellenmişir. Tasarlanan ve analizi yapılan sisemde güneş enerjisi ve ısı pompası gibi iki farklı sisemden faydalanılarak ısı üreilmesi ile enerji asarrufu sağlanabileceği düşünülmekedir. Şekil de asarım modeli verilen sisem farklı fonksiyonlarda çalışabilme yeeneğine sahipir. Modelde bulunan iki sisemin ayrı ayrı veya birlike kullanılabilmesine olanak sağlanmışır. Sisemde, güneş enerjisinden elde edilen ısının yeersiz olması durumunda ısı pompası devreye girecek, yeerli olması halinde devreden çıkacakır. Güneş enerjisinden elde edilen ısı enerjisi, inverörlü olan ve sıcaklığa göre hız sisemin normal çalışma kurallarına uygun olarak kullanılmak üzere, diğer 2 buharlaşırıcı ise ilk buharlaşırıcının iş yapamadığı durumlarda devreye girerek, dış oramdan veya ısı depolama ankından ısı çekerek, siseme devamlılık sağlanması amacıyla kullanılmakadır. Sisemde enerji üreimi; seri olarak bağlanan 3 ade güneş koleköründen veya ısı pompasından sağlanmakadır. Güneş enerjisi devresinde akışkanın devir daimi, dolaşım pompasıyla gerçekleşirilir. Bu sayede akışkan, güneşen aldığı ısı enerjini ihiyaç yerine veya enerji deposuna bırakarak ekrar güneş kolekörlerine döner. Güneş koleköründen gelen sıcak çalışma akışkanı kullanım yerinde kullanılır, ısı ihiyacı olmadığı durumlarda ise ısı depolama ankına yönlendirilir. Isı depolama ankı içerisinde bulunan serpaninden geçerken enerjisini bırakır. Depodan çıkan düşük enerjili çalışma akışkanı, pompa yardımıyla güneş kolekörüne pompalanarak sisemde dolaşımı sağlanır. Tank içerisindeki ısı depolama akışkanı olarak su kullanılmakadır. Ancak yüksek ısı depolama kapasiesine sahip endüsri yağının da performans deneyleri yapılarak ısı depolama akışkanı olarak kullanılabilir. Şekil. GDIP siseminin asarım modeli. konrolü yapılabilen bir fan yardımıyla mahale verilmekedir. Isı pompası sisemi, ısı gereksinimine göre hareke eden bir devri ayarlanabilen bir kompresör ve 2 ade ilave buharlaşırıcıya sahipir. Birinci buharlaşırıcı Tamamen aze hava ile çalışan sisemlerde kuruma havası ürün üzerinden geçirildiken sonra egzozdan aıldığından bu ür sisemlerde enerji ükeimi çok 87

4 Seyfi ŞEVİK, Hikme DOĞAN, Musafa AKTAŞ / POLİTEKNİK DERGİSİ, CİLT 4, SAYI 20 fazla olmakadır. Tarafımızdan modellenen sisemde havanın izlediği yol; güneş kolekörlerinden gelen ısı, ihiyaca göre ya sadece ha üzerindeki serpanin üzerinden ya da ısı pompasının da devreye girmesiyle yoğuşurucu ve serpanin üzerinden bir fan vasıasıyla mahal içerisine doğru olmakadır. Siseme gerekiğinde bir mikar aze hava alınabilir. Birçok uygulamada, havanın kuruma siseminde yeniden dolaşırılması ısıl verimi arırır. Fazla dolaşım ile oluşan düşük ısı kaybıyla, az dolaşımla oluşan yüksek kuruma hızı, dolaşırılan hava oranı en uygun duruma geirilerek giderilebilir. Kuruma havasının nem içeriği, yeniden çevrimden ekilendiği için, isenilen hava neminin korunması amacıyla zaman zaman analiz edilmelidir [7]. Isı depolama; kullanılan oplayıcı mikarına, yani oplam kolekör alanına göre ayin edilen ve oplayıcılardan elde edilen sıcak suyun oplandığı kapa olur. Güneş enerjili sıcak su siseminde, genellikle oplayıcıya göre m2 oplayıcı yüzey alanı için lire hacminde bir ank seçilir. Havanın uzun süre kapalı olabileceği veya uzun süre soğuk olabileceği ve gece kullanılabilmesi gibi durumlar gözeilerek depo hacmi daha büyük seçilebilir. Konrol işlevi; PID konrolü, devri ayarlanabilen fan, devri ayarlanabilen kompresör, veri kaydedici, selenoid valfler, inverör, higrosa, sisemin yönlendirilmesinde kullanılan ölçü aleleri ile senkronize çalışan konrol karları, yazılım ve benzeri sisem ve sisem elemanlarının birlike birbiriyle uyumlu kullanıldığı bir dizi elekro-mekanik konrol elemanları arafından yapılmakadır. 4. ENERJİ ANALİZİ (ENERGY ANALYSIS) Termodinamiğin I. Kanunu enerjinin korunumu ilkesine göre; ısı pompasının enerji denklemi olarak buharlaşırıcıdan siseme alınan ısı (Buh) ile kompresörde harcanan enerji (Wkomp) oplamı yoğuşurucudan kuruma havasına aılan ısıya (Yoğ.) eşiir. Bu nedenle yoğuşurucudan havaya akarılan ısı; Yoğ.= Buh+ Komp () şeklinde ifade edilir. Şekil 2 de GDIP sisemi ve Şekil 3 de de ısı pompası siseminin logp-h diyagramı görülmekedir. Gerekli oplam ısı mikarını ısı pompası yoğuşurucu üniesi ve güneş enerjisi kolekörlerinden gelen sıcak su haı üzerindeki ısı değişiricisi sağlamakadır. Şekil 2 de sisemde enerji akışı göserilmekedir. Burada, ısı çekiminde kolekör çıkış sıcaklığı ºC ile sınırlıdır. Şekil 3 de ise, IP çevriminin logp-h diyagramı verilmişir. Bu diyagram kullanılarak gerekli buharlaşırıcı, yoğuşurucu ve kompresör kapasieleri hesaplanabilir. Kullanılan soğuucu akışkanın log P-h diyagramında; (h-h2) kompresör giriş çıkışını, (h2-h3) yoğuşurucu giriş çıkışını, (h3=h4) ise kılcal boru giriş çıkışını ifade eder. Tasarlanan sisem ile diyagram farklılaşırılmışır. Buna 88 Şekil 2. Sisemde enerji akışı. Şekil 3. Isı pompası siseminin Log P-h diyagramı. göre çevrim şeklini almışır. kullanılacak soğuucu akışkan debisi; K m (h2' h3 ) Sisemde (2) eşiliği ile hesaplanır. Yoğuşurucunun ısıma veya kuruma havasına verdiği ısı; ve k.s h (3) eşiliği yardımıyla hesaplanmakadır. Isı pompası çalışma süresi ( Sh ) ile sisem çalışma süresi farklı olacakır. Çünkü sisemde gerekli ısının sağlanması neicesinde ısı pompası çalışmayacakır. Isı pompası siseminde kompresör gücü; ' ' C m (h2 h ) (4) eşiliği ile hesaplanır. Sisemde buharlaşırıcı kapasiesi ise; E m (h' h4 ) (5) eşiliği ile hesaplanır. Mahalin yıllık ısıma enerjisi ihiyacı TS 825 de verilen hesap meoduyla kwh/m3 olarak hesaplanır. Mahal ısıması için gerekli olan oplam ısı mikarı;

5 GÜNEŞ ENERJİSİ VE ISI POMPASI DESTEKLİ ISITMA VE KURUTMA AMAÇLI / POLİTEKNİK DERGİSİ, CİLT 4, SAYI, 20 VTOP q q2 q3 q4 IDve k.fh (6) Kuruma için gerekli olan oplam ısı mikarı; VTOP q q2 q3 q4 q5 Sisemin güneş koleköründen (Gg) fazladan kazandığı enerji; (7) Gg TOP E olarak harcanan veya kaybolan ısıların oplanması ile bulunur. Mahal veya fırın duvarlarının ısıılması için gerekli enerji: q m.c. T m.c. T Üflenen havanın ısıılması için gerekli enerji: Mahalden veya fırından çevre havasına olan kayıpları karşılamak için harcanan enerji: KV iç d ıı d d n (4) çekebilmek için güneşli kuruucuda kullanılan enerjiyi anımlar ve aşağıdaki eşilik ile arif edilir; m sd W F T T I g e ç (23) A. [ F.( ) e. I e F. K.( T g T ç ] (24) (25) dts q s q Ls q sl d formülüyle hesaplanır. Bu formül için eşilikler ise; q Ls m L.cp. T q sl U s. A s. T (26) yardımcı (27) (28) A s, 845 ( 2 h / D ) V s2 / 3 (6) birinci f (.cp.vs ) Isı pompası sisemindeki buharlaşırıcı, güneş koleköründen gelen sıcak su haı üzerindeki ikinci ısı değişiricisinden ısı çekmekedir. Bu şekilde asarlanması ile siseme fazladan bir enerji kazandırılmakadır. Güneş koleköründen ısı sağlanmasıyla buharlaşırının çekiği oplam ısı; eşiliği ile bulunur. Sisemdeki değişiricisinden kazanılan enerji: K. ifadesiyle bulunabilir. Isı depolama ankının enerji balansı ise; (5) TOP = m ( h - h 4) e m.c su. T sd sd (22) ifadesi elde edilir. Isı depolama ankındaki suyu ısımak için gerekli enerji; eşiliği ile bulunur [8]. SMER, üründen kg su SMER e ifadesiyle bulunabilmekedir. Eşilike yerine yazılırsa; kg başına verilen ısı; q 5a = [ h - h ] (3) ' s Üründeki nemin buharlaşırılması için gerekli enerji: '' ss A. I. F. ( ) (2) q5 S a.q5 a f eşiliği ile hesaplanır. Anlık oplayıcı verimi: Fırın içerisindeki ürünlerin ısıılması için gerekli enerji: q 4 m f.c f. Tk (2) 00 Bir kolekörün opladığı faydalı enerji: () n Gg eşiliğinden faydalanılır. Bunun için kolekör yüzeyine gelen enerji (Iop) ya karmaşık formüllerle hesaplanır ya da bir solarimere ile anlık olarak akip edilebilir. (0) d I TOP (0) nolu eşilikeki ısı geçirgenlik kasayısı: K (20) ile bulunur. Isı pompası siseminin güneş kolekörü desekli buharlaşırıcının (Gke) verimi için; (9) (T k T iç ) q3 K. A. T d Z 2 (9) eşiliğinden yararlanılır. Sisemde havanın kazandığı enerji: (8) q2 v.c2.. T (8) (29) ile ifade edilir. Sirkülâsyon pompasının enerji analizi; ısı W p m p.(hç hg ) ID m (hg hç ) (30) ile hesaplanır. Isı pompasının ekinlik kasayısı; (7) COPIP eşiliği ile hesaplanır. Birinci ısı değişiricisinin ısıma veya kuruma havasına verdiği ısı; 89 Kond WKomp (3)

6 Seyfi ŞEVİK, Hikme DOĞAN, Musafa AKTAŞ / POLİTEKNİK DERGİSİ, CİLT 4, SAYI 20 yardımıyla elde edilir. Tüm sisemin ekinlik kasayısı ise; COPsis Kond ID sis W sis W Komp W Fan W pomp (32) q5 Üründeki nemin buharlaşırılması için gerekli enerji (kj) q5 a Ürün içerisindeki suyun buharlaşırılması için kg başına verilmesi gerekli enerji (kj/kg) eşiliğinden yararlanılarak elde edilir. S a Ürün içerisindeki oplam su mikarı (kg) 5. SONUÇ VE ÖNERİLER (RESULT AND SMER SUGGESTIONS Enerji verimliliğinin son derece önemli olduğu günümüzde yenilenebilir bir enerji kaynağı olan güneş enerjisi ve bir ısı kaynağı olarak verimli olarak çalışırılabilen ısı pompası sisemi birlike düşünülüp bir sıcak hava üreim ve kuruma sisemi asarlanmışır. Buna ek olarak, enerji giderleri az olan ve verimli bir şekilde çalışacak olan bu ısı enerjisi üreim siseminin enerji analizi yapılmışır. Bu çalışmada, GDIP ile bir alanın ısıma ve bir kuruma fırınının kuruma ısı ihiyacını karşılayan bir sisem asarımı üzerine hazırlanmış model çalışma incelenmişir. Modeli oluşurulan GDIP nın ısıma ve kuruma amaçlı kullanılmasının Türkiye şarlarında verimli ve kullanılabilir olduğunun başarılı sonuçlarla deseklenmesi sonucunda bu ür çalışmalar sekörde uygulamaya konulabilir. Oluşurulan bu model, sera ısımasında kullanılabileceği gibi havalandırma ve iklimlendirme sisemlerine de enegre edilerek çalışırılabilir ve uygulanacak sisem ile enerji giderleri azalılabilir. SEMBOLLER (NOMENCLATURE) A Toplam mahal veya fırın duvar yüzey alanı (m2) c Duvar malzemelerinin özgül ısısı (kj/kg K) c2 Havanın özgül ısısı (kj/kg K) d Duvarları oluşuran her bir kamanın kalınlığı (m) Sh Sisem çalışma süresi (saa) h Soğuucu akışkanın enalpisi (kj/kg) h s' Suyun ısı mikarı (Enalpi) (kj/kg) h ss' ' Suyun doymuş buhar halindeyken ısı mikarı m (Enalpi) (kj/kg) Isı geçirgenlik kasayısı (W/m2 K) Soğuucu akışkan debisi (kg/s) Duvar malzemelerinin oplam külesi (kg) mf Kuruulacak ürünün külesi (kg) cf Kuruulacak ürünün özgül ısısı (kj/kgk) K m q Duvarların ısıılması için gerekli enerji mikarı (kj) q2 Üflenen havanın ısıılması için gerekli enerji mikarı (kj) q3 Mahalden veya fırından çevre havasına olan ısı kayıpları (kj), q4 Fırın içindeki ürünlerin ısıılması için gerekli enerji (kj) 90 sd kg su kaldırmak için güneşli kuruucuda kullanılan enerji (kg/kwh) VTOP Kuruma için gerekli oplam enerji mikarı (kj) Gg Sisemin güneş koleköründen fazladan kazandığı enerji (kj) K Yoğuşurucu gücü (kw) ID Isı değişiricisi gücü (kw) IDve Isı değişiricisinin ısıma veya kuruma havasına verdiği ısı (kj) C Kompresör gücü (kw) Buharlaşırıcı gücü (kw) E ve Yoğuşurucunun ısıma veya kuruma havasına verdiği ısı (kj) TOP Güneş koleköründen ısı sağlanmasıyla buharlaşırıcının çekiği oplam ısı (kj) KV Isı pompası siseminin güneş kolekörü desekli buharlaşırıcının verimi k Kuruma fırınının işleme sıcaklığı (oc) iç Kurumaya başlamadan önceki iç hava sıcaklığı (oc) d v Dış hava sıcaklığı (oc) Fırın hacmi içerisindeki oplam hava mikarı (m3) αiç İç yüzey ısı aşınım kasayısı (W/m2K) αdış Dış yüzey ısı aşınım kasayısı (W/m2K) Duvarları oluşuran her bir kamanın ısı ileim kasayısı (W/mK) Tk Fırın işleme sıcaklığı ile ürün sıcaklığı arasındaki fark (oc) T Fırın işleme sıcaklığı ile iç oram sıcaklığı arasındaki fark (oc) Yoğunluk (kg/m3) Z Isıma süresi (saa) A Kolekör yüzey alanı (m²) Ie Birim eğik yüzeye düşen anlık ışınım gücü (W/m2) η Anlık kolekör verimi F Kolekör ısı kazancı fakörü (τ )e Efekif yuma kasayısı Tg Suyun koleköre giriş sıcaklığı ( ºC). Tç Çevre sıcaklığı ( ºC). m Küle (g)

7 GÜNEŞ ENERJİSİ VE ISI POMPASI DESTEKLİ ISITMA VE KURUTMA AMAÇLI / POLİTEKNİK DERGİSİ, CİLT 4, SAYI, 20 Vs qs qls qsl As Depolama ankı hacmi (m3) Yararlı güneş ısı yükü (W) Güneş enerjisi arafından oplanan yük (W) Depolama ankının ısı kaybı yükü (W) Isı depolama ankının yüzey alanı (m2) U s Tankın ısı kaybı yükü kasayısı (W/m2 C) 8) 9) 0) Tank çapı (m) h Tank yüksekliği (m) WFan Fan gücü (kw) KAYNAKLAR (REFERENCES) ) Sporn, P., Ambrose, E.R., The hea pump and solar energy, In: Proceedings of he World Symposium on Applied Solar Energy, Phoenix, Ariz, November -5, ) Çomaklı, Ö., Kaygusuz, K., Ayhan, T., Solarassised hea pump and energy sorage for residenal heaing, Solar Energy, 5 (5): , ) Kurun, E., Güneş oplacından faydalanmanın bilgisayarla hesabı, Osmangazi Üniversiesi Fen Bilimleri Ensiüsü, 84 s., ) Bes, R., Cruz, J.M., Guierrez, J., Soo, W., Experimenal resuls of a solar assised hea pump rice drying sysem, Renew Energy 9: , ) Achariyaviriya, S., Sopanronnari, S., Terdyohin A., Mahemaical model developmen and simulaion of hea pump frui dryer, Drying Technology, 8(-2): , ) Kaygusuz, K., Experimenal and heoreical invesigaion of a solar heaing sysem wih hea pump, Renewable energy, 2: 79-02, ) Özgener, Ö., Hepbaşlı, A., Performance Analysis of a Solar Assised Ground Source Hea Pump Sysem for Greenhouse Heaing: an Experimenal Sudy, Building and Environmen, 40: , D ) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 9 Akaş, M., Ceylan İ., Doğan, H., Isı pompalı endüsriyel fındık kuruma fırınının modellenmesi, Gazi Üniversiesi Teknik Eğiim Fakülesi, Polieknik Dergisi, 8(4): , Ceylan, İ., Akaş, M., Doğan H., Isı pompalı kuruma odasında elma kuruulması, Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi, 25(2): 9-4, [Akaş, M., Ceylan, İ., Yılmaz, S., Deerminaion of drying characerisics of apples in a hea pump and solar dryer, Desalinaion, 239: , Hawlader, M.N.A., Jahangeer, K. A., Solar hea pump drying and waer heaing in he ropics, Solar Energy, 80(5): , Gündüz, A.B., Bilecik ilinde güneş enerjisi desekli ısı pompasıyla sıcak su üreiminin performansı, Yüksek Lisans Tezi, Eskişehir Osmangazi Üniversiesi Fen Bilimleri Ensiüsü, Eskişehir, [Trilla-Berdal, V., Souyri, B., Achard, G., Coupling of geohermal hea pumps wih hermal solar collecors, Applied Thermal Engineering, 27: , Dikici, A., Akbulu, A., Performance Characerisics and Energy-Exergy Analysis of Solar-Assised Hea Pump Sysem, Building ang Environmen, 43 (), , Han, Z., Zheng, M., Kong, F., Wang, F., Li, Z., Bai, T., Numerical simulaion of solar assised ground-source hea pump heaing sysem wih laen hea energy sorage in severely cold area, Applied Thermal Engineering, 28: , Bakırcı, K., Çomaklı, K., Özyur, Ö., Yılmaz, M., Güneş kaynaklı ısı pompasının enerji ve ekserji analizi, Mühendis ve Makina, cil 50, sayı 590, Günerkan, H., Endüsriyel kuruma sisemleri, Türk Tesisa Mühendisleri Derneği Dergisi, 36(3): -0, Mar-Nisan 2005.