Isı Pompası İle Sıcak Su Üretimi ve Elektrikli Termosifonlu Sistemle Mukayesesi



Benzer belgeler
T.C BURSA TEKNİK ÜNİVERSİTESİ. DOĞA BİLİMLERİ, MİMARLIK ve MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ SOĞUTMA DENEYİ FÖYÜ

4. Numaralandırdığımız her boru parçasının üzerine taşıdıkları ısı yükleri yazılır.

ÇALIŞMA AKIŞKANI OLARAK R-134a VE R-404a KULLANILAN ÇİFT FAZLI GÜNEŞ ENERJİLİ SICAK SU ÜRETME SİSTEMİNİN TASARIMI VE DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ

JET MOTORLARININ YARI-DĐNAMĐK BENZETĐŞĐMĐ ve UÇUŞ ŞARTLARINA UYGULANMASI

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

BĐSĐKLET FREN SĐSTEMĐNDE KABLO BAĞLANTI AÇISININ MEKANĐK VERĐME ETKĐSĐNĐN ĐNCELENMESĐ

Türkiye de Üretilen ve Yaygın Olarak Kullanılan Farklı Yapım Özelliklerine Sahip Damlatıcıların Teknik Özellikleri ve Yapım Farklılıkları

TESİSAT BİLGİSİ DERSİ DERS NOTLARI

II. Bölüm HİDROLİK SİSTEMLERİN TANITIMI

SICAKLIK VE ENTALP KONTROLLÜ SERBEST SO UTMA UYGULAMALARININ KAR ILA TIRILMASI

KYM454 KĠMYA MÜHENDSĠLĠĞĠ LAB-111 ATOMĠZER DENEYĠ

Fan Coil Cihazları Tesisat Bağlantıları

Abs tract: Key Words: M. Ali ERSÖZ Abdullah YILDIZ ÖZET 1. GİRİŞ

DENEY 5 SOĞUTMA KULESİ PERFORMANSININ BELİRLENMESİ

ACM serisi hava soğutmalı soğuk su üretici gruplar küçük ve orta büyüklükteki soğuk su üretici ihtiyacını karşılamak üzere

BİNALARDA ENERJİ PERFORMANSI YÖNETMELİĞİ Bayındırlık ve İskan Bakanlığı

Altı Nozullu Vorteks Tüpünün Soğutma Isıtma Sıcaklık Performanslarının Deneysel Olarak İncelenmesi

Jeotermal Enerjiden Elektrik Enerjisi Üretimi

SELÇUK EZCA DEPOSU TİCARET VE SANAYİ ANONİM ŞİRKETİ. 1 Ocak- 30 Eylül 2014 FAALİYET RAPORU

Bölüm 11 Soğutma Çevrimleri. Bölüm 11: Soğutma Çevrimleri

ISI TRANSFER ÜRÜNLERİ Plakalı Eşanjör Lehimli Eşanjör Borulu ve Tübüler Eşanjör Daire Giriş İstasyonları. BASINÇLI KAPLAR Boyler

Doç. Dr. Eyüp DEBİK

DENEY 2. Şekil 1. Çalışma bölümünün şematik olarak görünümü


ISI ĐHTĐYACI KĐMLĐK BELGESĐ Sayfa no : 1

3-Geçişli Sıvı/Gaz Yakıtlı Kazanlar Uno-3 Max-3 THW-I NTE. Sıcak Su Kazanları

PROJE ADI DOĞAL ÇEVRECĠ SEBZE-MEYVE KURUTMA SĠSTEMĠ. PROJE EKĠBĠ Süleyman SÖNMEZ Ercan AKÇAY Serkan DOĞAN. PROJE DANIġMANLARI

Basın Bülteni. Marmaray Projesinde Rota Teknik İmzası BD

SORULAR VE ÇÖZÜMLER Adı- Soyadı : Fakülte No :

ÖZEL BÖLÜM I KOJENERASYON. TÜRKOTED İltekno Topkapı Endüstri ST ELEKTRİK-ENERJİ I NİSAN 2016

EV TİPİ SOĞUTUCULARDA FARKLI SOĞUTUCU AKIŞKANLARIN PERFORMANSLARININ DENEYSEL İNCELENMESİ

TABİİ SİRKÜLASYONLU GÜNEŞ ENERJİLİ ENDİREKT SICAK SU HAZIRLAMA SİSTEMLERİNDE EŞANJÖR KAPASİTESİNİN VERİME OLAN ETKİSİ ÖZET

M. Selçuk ERCAN. Bina Yönetim Sistemleri Alarko-Carrier A.Ş.

MEVCUT OTOMATĐK KONTROL SĐSTEMLERĐNĐN BĐNA OTOMASYON SĐSTEMĐ ĐLE REVĐZYONU VE ENERJĐ TASARRUFU

TÜRKİYE DE YER KAYNAKLI ISI POMPASI UYGULAMA ÖRNEKLERİ

Şekil 5.1 de Tam silindirik kalorifer kazanı, Şekil 5.2 de Prizmatik paket kazanın şekli görülmektedir.

HAVA SU ISI POPASI KULLANMA KILAVUZU ISI POMPASI KONTROL TAL MATLARI

AQUA BOYLER Tek ve Çift Serpantinli Boyler

BOYAR MADDELERDE AKTİF KARBONUN ADSORPLANMA ÖZELLİĞİNE HİDROJEN PEROKSİTİN ETKİSİ

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü-Fizik Bölümü

Döküm. Prof. Dr. Akgün ALSARAN

Araştırma Notu 15/177

ISITMA VE SOĞUTMA UYGULAMALARINDA KULLANILAN PLAKALI ISI EŞANJÖRLERİNİN DENEYSEL ANALİZİ

STYROPOR ĐÇEREN ÇĐMENTO VE ALÇI BAĞLAYICILI MALZEMELERĐN ISIL VE MEKANĐK ÖZELLĐKLERĐ*

1 OCAK 31 ARALIK 2009 ARASI ODAMIZ FUAR TEŞVİKLERİNİN ANALİZİ

İKLİMLENDİRME SİSTEMLERİ DENEY FÖYÜ

AirHome Serisi Sulu Split Tip Isı Pompaları

The World s future energy by

Mazhar ÜNSAL*, Recep YUMRUTA **

Otomobil Klima Sisteminde Fan Devri ve Giriş Havası Sıcaklığının Performansa Etkisinin Deneysel Olarak İncelenmesi

Binalarda Enerji Verimliliği ve AB Ülkelerinde Yapılan Yeni Çalışmalar

TESİSAT TEKNOLOJİSİ VE İKLİMLENDİRME ÇELİK BORU TESİSATÇISI MODÜLER PROGRAMI (YETERLİĞE DAYALI)

ÇEVRE ve ORMAN BAKANLIĞI ĞİŞİKLİĞİ

AYNI ÇALIŞMA ŞARTLARINDA ÜÇ FARKLI SOĞUTMA SİSTEMİNİN KARŞILAŞTIRMALI PERFORMANS ANALİZİ

2015 Ekim ENFLASYON RAKAMLARI 3 Kasım 2015

Düşük Sıcaklık Kazanı. Gaz yakıtlı ısıtıcı bacalı ve hermetik işletme için: 10,5 24 kw ( kcal/h)

Soğutma kompresörlerini aşağıdaki şekilde sınıflandırmak mümkündür. 5. Santrifüj (Turbo) Kompresörler( günümüzde pek kullanılmamaktadırlar)

INSURAL* ATL ALUMİNYUM VE ÇİNKO İÇİN YALITKAN POTA ASTARLARI. Kolay astarlama. Yüksek enerji tasarrufu. Yüksek mekanik mukavemet

ÖZEL LABORATUAR DENEY FÖYÜ

16. Yoğun Madde Fiziği Ankara Toplantısı, Gazi Üniversitesi, 6 Kasım 2009 ÇAĞRILI KONUŞMALAR

EKONOMİK GELİŞMELER Eylül 2012

Güneş Enerjisi Destekli Soğutma Sistemleri ve Örnek Projenin Diğer Uygulamalarla Karşılaştırılması

DERS BİLGİ FORMU Klimalar ve Soğutucular Elektrik Elektronik Teknolojisi Elektrikli Ev Aletleri Teknik Servisçiliği

Deprem Yönetmeliklerindeki Burulma Düzensizliği Koşulları

WELCOMES YOU PAY SÖZLEŞMELERİNE EKLENEN YENİ DAYANAK VARLIKLAR

Farklı Yönlere Bakan Duvarlarda Yalıtım Kalınlığının Faz Kayması ve Sönüm Oranına Olan Etkisinin Araştırılması

BİLGİSAYAR PROGRAMLARI YARDIMIYLA ŞEV DURAYLILIK ANALİZLERİ * Software Aided Slope Stability Analysis*

Sifonik Drenaj Nedir? Nasıl Çalışır?

KALİTE HER ZAMAN PAHALI DEĞİLDİR. Dünyanın 4. Büyük fabrikası teknolojinin önünde

T.C. ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MEKATRONİK LABORATUVARI 1. BASINÇ, AKIŞ ve SEVİYE KONTROL DENEYLERİ

MAKİNE VE MOTOR DERS NOTLARI 6.HAFTA

EVSEL ISITMADA KULLANILAN NEME DAYANIKLI YAKIT BRİKETLERİNİN HAZIRLANMASI * Processing Of Fuel Water Resistant Briquettes Used In Domestic Heating

FOTOGRAMETRİK DEĞERLENDİRME - ÇİFT FOT. DEĞ. Analog ve Analitik Stereodeğerlendirme. Yrd. Doç. Dr. Aycan M. MARANGOZ

Denklem 2.1. Denklem 2.2. Isıl iletkenlik dirençleri Denklem Denklem 2.6 dan aşağıdaki gibi hesaplanır. 1 D. = ln. s i. Denklem 2.


SICAK İŞ TAKIM ÇELİKLERİ

İngilizce Öğretmenlerinin Bilgisayar Beceri, Kullanım ve Pedagojik İçerik Bilgi Özdeğerlendirmeleri: e-inset NET. Betül Arap 1 Fidel Çakmak 2

Albatros2 Grafiksel Kullanıcı Arayüzü UI400 Hızlı Kullanım Rehberi

AYDINLATMA DEVRELERİNDE KOMPANZASYON

ANKARA EMEKLİLİK A.Ş GELİR AMAÇLI ULUSLARARASI BORÇLANMA ARAÇLARI EMEKLİLİK YATIRIM FONU ÜÇÜNCÜ 3 AYLIK RAPOR

İlgili Kanun / Madde 506 S. SSK/61

Bölüm 3 SAF MADDENİN ÖZELLİKLERİ

PLASTİK VAKUM TEKNOLOJİSİ DERSİ ÇALIŞMA SORULARI. b. Fanlar. c. Şartlandırıcı. d. Alt tabla. a. Rotasyon makinesi. b. Enjeksiyon makinesi

BUHAR TESĐSATLARINDA KULLANILAN KONDENSTOPLAR VE ENERJĐ TASARRUFLARI

JEOTERMAL ENERJİLİ KONUT ISITMA SİSTEMLERİ

Ç.Ü. GÜZEL SANATLAR FAKÜLTESİ İÇ MİMARLIK BÖLÜMÜ GÜZ YARIYILI İÇM PROJE 5 & DİPLOMA PROJESİ

:30 Adı-Soyadı:... No:... NOT:...

İSTATİSTİK GENEL MÜDÜRLÜĞÜ

VAKIF MENKUL KIYMET YATIRIM ORTAKLIĞI A.Ş. (ESKİ UNVANI İLE VAKIF B TİPİ MENKUL KIYMETLER YATIRIM ORTAKLIĞI A.Ş. )

Soğuk Depolamada Gıda Güvenliğinin Önemi

Kimya Mühendisliği Laboratuvarı I (CEAC 401) Ders Detayları

Mekanik Soğutma Sistemlerinin Dengelenmesi ve Denge Noktası Oluşumu

AN-500 FLASH POINT (Full Digital Tam Otomatik) (Kapalı Tip Alevlenme Noktası Tayin Cıhazı tanıtımı)

ELEKTRİK PİYASALARI 2015 YILI VERİLERİ PİYASA OPERASYONLARI DİREKTÖRLÜĞÜ

Karıştırcılar ve Tikinerler

SORU 6: Su yapılarının tasarımında katı madde hareketinin (aşınma, oyulma, yığılma vb. olayları) incelenmesi neden önemlidir, açıklayınız (4 puan).

TURBOCHARGER REZONATÖRÜ TASARIMINDA SES İLETİM KAYBININ NÜMERİK VE DENEYSEL İNCELENMESİ

LDPE/EVOH Harmanlarının Hazırlanması, Karakterizasyonu ve Bazı Özellikleri

GÖKTAŞ İNŞAAT TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ 2012 YILI FAALİYET RAPORU

PROJE ODAKLI İŞ GELİŞTİRME; Kent Atölyeleri örneği

Transkript:

F. Ü. Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 16(1), 105-114, 2004 Isı Pompası İle Sıcak Su Üretimi ve Elektrikli Termosifonlu Sistemle Mukayesesi Özet Kazım PIHTILI ve Mehmet DURANAY * Fırat Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, ELAZIĞ kpihtili@firat.edu.tr mduranay@firat.edu.tr Bu çalışmada, konutlarda ve iş yerlerinde çeşitli amaçlar için ihtiyaç duyulan sıcak suyun, ısı pompası kullanılarak temin edilebilirliği teorik ve deneysel olarak araştırılmış ve elektrikli termosifonlu sistemle mukayesesi yapılmıştır. Bu amaçla, yaygın olarak kullanılan 40 litrelik elektrikli termosifonun görevini yapacak şekilde, hava-su tipi FR-22 ile çalışır bir ısı pompası sistemi tasarlanmış ve tasarımına uygun şekilde bir deney seti hazırlanmıştır. Gerekli ölçüm cihazları ile de donatılan ısı pompası deney seti ve elektrikli termosifon ile deneyler yapılarak, elde edilen veriler tablo ve grafiklere aktarılmış ve her iki sistem enerji tüketimi ve diğer yönleri ile mukayese edilmiştir. Sonuç olarak; ısı pompası ile sıcak su temininin, elektrikli su ısıtıcısına nazaran daha verimli olduğu görülmüştür. Bu çalışmada, zamana ve kaynak sıcaklığına bağlı olarak ısı pompası performansı 1.4 ile 2.4 arasında değişmiştir. Anahtar Kelimeler : Hava su tipi ısı pompası, Soğutucu akışkan, Freon-22, Isıtma tesir katsayısı. Producing Hot Water by Means of a Heat Pump and Comparing it With an Electrical Heater Abstract In this study producing domestic hot water by means of an air to water type heat pump system was researched and compared with an electrical water heater which is commonly used. For experimental studies a heat pump system which is able to produce 40 lt hot water installed. It was used Freon-22 for refrigerant in heat pump system. After the experiments coefficient of performance for heat pump system was defined, the heat pump system was compared with the electrical heater. Finally, has been seen that, water heater heat pump system is more efficient in converting electric energy than a resistance water heater.in this study, coefficient of performance of water heater heat pump has ranged between 1.8 and 2.4 depending the time and the temperature of the source. Keywords : Air to water type heat pump,resistance heater, Freon-22, Coefficient of performance. 1. Giriş Artan nüfusa paralel olarak ısı, mekanik ve elektrik enerjisine olan ihtiyaç gün geçtikce hızlı bir şekilde artmaktadır. Enerji kaynaklarının daha verimli kullanılması ve enerji dönüşümündeki kayıpları azaltacak yeni sistem ve yöntemlerin geliştirilmesi günümüzde önemli araştırma faaliyetleri içinde yer almaktadır. Bu araştırma konularından biri de son zamanlarda yaygın kullanım alanı bulan ve üzerinde yoğun çalışmalar yapılan ısı pompalarıdır.

K. Pıhtılı ve M. Duranay Isı pompası, değişik tür enerji kaynaklarını kullanarak termodinamik kanun ve prensiplerine uygun şekilde çalışan bir sistemdir. Son yıllarda, ısı pompaları çok değişik amaçlar için kullanılmaya başlanmıştır. Hem ısıtma, hem de soğutma amacı ile kullanılabildiği için yıl boyunca yararlanılabilen bir cihaz olarak tercih edilmektedir. Özellikle ısınma ve ısıtma ihtiyacının giderilmesinde yanmasız bir yöntemle ısı temin edilerek yanmanın işlemden çıkarılması önemli bir aşama olmuştur. Bu çalışmada, konutlarda çeşitli amaçlar için ihtiyaç duyulan sıcak suyun ısı pompası yardımı ile temini konusu teorik ve uygulamalı şekilde incelenmiş ve halen yaygın olarak kullanılmakta olan elektrikli termosifonla mukayesesi yapılmıştır. 2. Yöntem Bu çalışmada ters Rankine çevrimi ile çalışan buhar sıkıştırmalı hava-su tipi FR-22 li bir ısı pompası esas alınarak gerekli analizler yapılmıştır. Isıtma amaçlı ısıtma pompalarında ısı pompası performansı (COP) veya ısıtma tesir katsayısı diye bilinen parametre aşağıda gösterildiği gibidir. Qy ITK ( COP) = (1) W veya Şekil 1 deki ideal çevrim esas alınırsa; c ITK h 2 3 = (2) h 2 h h 1 ifadesi yazılabilir. Uygulamada Şekil 1 de verilen ideal çevrimi gerçekleştirmek güç olduğundan, gerçek şartlardaki ısıtma tesir katsayısı daha küçüktür. Şekil 1. İdeal ısı pompası çevrimi 106

Isı Pompası İle Sıcak Su Üretimi ve Elektrikli Termosifonlu Sistemle Mukayesesi 2.1. Isı Pompası İle Sıcak Su Üretimi Isıtma amaçlı ısı pompalarında çevrim performansını etkileyen en önemli sistemler, buharlaştırıcı, yoğuşturucu ve kompresördür. Yoğuşturucunun dizaynı ve seçimi önemli bir çalışmayı gerektirir. Yoğuşturucu ısı yükü, Q = A 0 K (kj / h) (3) y t m ifadesi yardımı ile tesbit edilebilmektedir. Burada; Q y yoğuşturucu ısı yükünü (kj/h), A o yoğuşturucu yüzeyini (m 2 ), K toplam ısı transfer katsayısını (W/m 2 K), t m logaritmik sıcaklık farkını göstermektedir. Toplam ısı transfer katsayısı; 1 1 e. A A A K h k. A h. A h. A d d d = + + + (4) r ifadesi ile hesaplanabilmektedir [1]. o ff i s i Eşitlik (4) ifadesinde; e boru cidar kalınlığı, k boru ısı iletim katsayısı, h r buhar tarafı yüzey film katsayısı, h s su tarafı yüzey film katsayısı, h ff kirlenme faktörüdür. 1 0,000176 h ff (m 2 K / W) (5) dir[1]. Gaz tarafı film katsayısı h r aşağıdaki denklemle tesbit edilebilmektedir. h r = 0.725 2 3 g. ρ. h. fg k µ. t. n. d 1/ 4 (W / m 2 K) (6) Sıvı tarafı film katsayısı, 0.8 0.023. k v. dρ c. µ h s = d µ k eşitliği ile hesaplanmıştır. 0.4 (W / m 2 K) (7) 2.2. Yoğuşturucu Yüzey Hesabı Isı pompası yardımı ile ortalama 15 o C deki 40 litre suyun, 50 o C ye çıkarılması tasarlanmıştır. Gerekli ısı transferinin temini amacı ile yoğuşturucu sıcaklığı su sıcaklığından 10 o C fazla seçilerek yoğuşturucu sıcaklığı (T y ) 60 o C, buharlaştırıcı sıcaklığı (T b ) 5 o C alınarak ideal çevrim şartları tesbit edilmiştir. Isı pompası yoğuşturucusu, 40 litrelik bir su tankı içine yerleştirilen ve dış çapı 9.65 mm, iç çapı 8.05 mm olan, spiral olarak bükülmüş bir bakır borudan oluşmuştur. 107

K. Pıhtılı ve M. Duranay İdeal çevrim değerleri, (3), (6), (7) nolu eşitlikler kullanılarak yoğuşturucu yüzeyi (A 0 ) hesaplanmıştır. Bu hesaplama sonucu, tasarlanan su sıcaklığına ulaşmak için yukarıda dış ve iç çapı verilen 9.2 m uzunluğunda bakır boruya ihtiyaç olduğu tesbit edilmiştir. 2.3. Geçici Rejim Şartlarında Depo Su Sıcaklığı Analizi Isı pompası yoğuşturucusunun çalışma düzeni Şekil 2 deki gibi tasarlanmıştır. Kızgın buhar halindeki R-22 (1) borusundan geçerken sabit sıcaklıkta yoğuşmakta ve depoda bulunan suya ısı aktarmaktadır. Sabit sıcaklıktaki gizli ısı değişimini, boru içerisinde sabit ısı üretimi gibi düşünerek su ve buhar tarafı için ısı transferi denklemleri yazılırsa; Borudan olan ısı transferi; dtc h1 A1 ( T1 Tc ) h2 A2 ( Tc T2 ) = ρcccvc (8) dt ifadesi ile tesbit edilir. Şekil 2. Yoğuşturucunun basit görünüşü Burada; (1) indisi kızgın buhar tarafına, (2) indisi su tarafına, ( c ) indisi boru cidarına ait özellikleri göstermektedir. Suya olan ısı transferi; dt2 h2 A2 ( Tc T2 ) = ρ 2C2V2 (9) dt ifadesi ile verilir. (7) ve (8) denklemleri düzenlenirse dt dt 2 h A A 2 2 2 2 + T2 Tc ρ 2C2V2 ρ 2C2V2 h = 0 (10) ifadesi elde edilir. Bu denklemin çözümü ile aşağıdaki genel çözüm ifadesi elde edilir. 108

Isı Pompası İle Sıcak Su Üretimi ve Elektrikli Termosifonlu Sistemle Mukayesesi T T2 T1 m2 m t m 1 1 m2t T 0 1 = m 2 m 1 e m 2 m 1 e (11) (11) ifadesi yardımı ile ısı pompası devrede iken belirli zaman periyotları sonucunda depodaki suyun ulaşabileceği sıcaklıklar tespit edilebilmektedir. Bu teorik değerler sonradan deneysel değerlerle mukayese edilerek teorik ve deneysel çalışma şartlarının uyum içinde olup olmadıkları araştırılmıştır. (11) nolu ifadede; T o : Suyun başlangıçtaki sıcaklığı ( o C), T 1 : Yoğuşturma sıcaklığı ( o C), T 2 : Suyun t zaman sonraki sıcaklığıdır. 2.4. Deneysel Çalışmalar ve Elde Edilen Sonuçlar Yapılan tasarım ve hesaplamalar esas alınarak Şekil 3 de şematik olarak verilen bir deney seti kurulmuştur. Kompresör Kondenser Servis valfi Filtre - kurutucu R_22 Debi ölçer Genleşme valfi Evaporatör Fan Sıcaklık ölçüm cihazı Wattmetre Manometre Termokupl Şekil 3. Deney setinin şematik görünümü. Kurulan deney seti yardımı ile yaz ve kış şartlarında deneyler yapılarak, elde edilen veriler değerlendirilerek, ısı pompası enerji tüketimi ve performans açısından analize tabi tutulmuştur. Isı pompasının tükettiği güç deney seti üzerine yerleştirilen bir wattmetre ile tespit 109

K. Pıhtılı ve M. Duranay edilmiştir. Isı pompası Isıtma Tesir Katsayısı aşağıda verilen (12) ve (13) nolu ifade ve hesaplamaları esas alınan sürelerin, başlangıç ve bitimindeki güç tüketimlerinin ortalaması alınarak tespit edilmiştir. Q Q ITK = W + W W yağ su = (12) c f t ITK = m. c. t W t (13) Tablo 1. Deney sonuçları. Depo Üst Su Depo Alt Su Cidar Kond. Çalışma. Buharlaş. Basıncı (kpa) Buharlaş. Yoğuşma Basıncı (kpa) Yoğuşma Güç Tüketimi (W) 0 11.0 11.4 16.0 640 10 16.6 12.5 16.7 21.2 475 4.2 1000 27 660 20 22.0 16.9 17.8 25.4 470 4.0 1110 30 705 30 27.6 22.0 20.0 29.6 470 4.0 1240 34 740 40 32.7 26.7 21.7 33.4 470 4.0 1360 38 770 50 37.0 30.5 22.0 36.6 470 4.0 1470 41 800 60 41.7 34.6 22.4 40.0 470 4.0 1610 44 830 70 46.0 38.1 22.7 42.7 475 4.2 1700 47 855 80 50.8 42.0 23.1 46.5 470 4.0 1830 51 890 60 Su Sıcaklığı (ºC) 50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Su Sıcaklığı Yoğuşma Sıcaklığı Şekil 4. Su ve yoğuşma sıcaklıklarının zamana göre değişimleri. 110

Isı Pompası İle Sıcak Su Üretimi ve Elektrikli Termosifonlu Sistemle Mukayesesi Ortam sıcaklığının 18 o C olduğu bir günde 10 ar dakikalık sürelerle elde edilen değerler Tablo 1 de verilmiştir. Belirli bir zaman peryodu süresince su sıcaklığının zamana göre değişimi Şekil 4 de, kompresör tarafından tüketilen enerji Şekil 5 de verilmiştir. Isı pompası ısıtma tesir katsayısının zamana göre değişimi Şekil 6 da verilmiştir. 900 850 Güç (W) 800 750 700 650 600 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Şekil 5. Kompresör tarafından tüketilen enerjinin zamanla değişimi. Deneysel sonuçlardan elde edilen su sıcaklığı değerleri ve (11) nolu denklem yardımı ile hesaplanan su sıcaklıklarının zamana göre değişimleri Şekil 7 de verilmiştir. Isı pompası ve elektrikli ısıtıcı ile yapılan deneylerde ulaşılan su sıcaklığı değerlerinin zamana göre değişimleri Şekil 8 de görülmektedir. ITK (COP) 2,5 2,4 2,3 2,2 2,1 2 1,9 1,8 1,7 10 20 30 40 50 60 70 80 Şekil 6. Deney süresince ITK (C.O.P) değişimi Isı pompası ve elektrikli ısıtıcı ile yapılan deneylerden elde edilen sonuçların genel bir değerlendirmesi Tablo 2 de verilmiştir. Deneylerde kullanılan elektrikli ısıtıcı özellikleri Tablo 3 de verilmiştir. 111

K. Pıhtılı ve M. Duranay Su Sıcaklığı (ºC) 60 50 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Deneyde ölçülen su sıcaklığı Hesaplanan su sıcaklığı Şekil 7. Belirli zaman periyotlarında ölçülen ve hesaplanan su sıcaklıkları. Tablo 2. Sonuçların karşılaştırılması. Isı Pompası Elektrikli Isıtıcı Su kapasitesi 40 lt 40 lt Başlangıç sıcaklığı 11 o C 11 o C Son sıcaklık 50.8 o C 51 o C Isıtma süresi 80 dk 56 dk Ortalama güç 765 W 2000 W Enerji tüketimi 1020 Wh 1866.6 Wh Tablo 3. Elektrikli ısıtıcının özellikleri. Markası Modeli Su kapasitesi Isıtma gücü Elektrik tüketimi Arçelik ARG 6 ES 40 lt 1980 W 2 KWh 112

Isı Pompası İle Sıcak Su Üretimi ve Elektrikli Termosifonlu Sistemle Mukayesesi 60 50 Su sıcaklığı (ºC) 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 c Isı pompası su sıcaklığı Elk.Isıtıcı su sıcaklığı Şekil 8. Isı pompası ve elektrikli ısıtıcıda su sıcaklığının zamana göre değişimi. 3. Sonuçlar ve Öneriler Şekil 7 ve Tablo 2 deki değerler analiz edildiğinde; aynı çalışma ve başlangıç şartlarında 40 litre suyun ısı pompası ile 50.8 o C ye çıkarılması için 80 dakikalık bir süre gerekmiştir. Bu süre sonunda fan ve kompresör tarafında tüketilen toplam enerji 1020 Wh olmuştur. Elektrikli ısıtıcı ile aynı miktar su, 56 dakikada 51 o C ye ısıtılabilmiş ve bu süre sonunda tüketilen elektrik enerjisi 1866,6 Wh olmuştur. Bu sonuçlardan görüleceği üzere, 40 litre suyu 50 o C ye çıkarmak için elektrikli ısıtıcı yerine ısı pompası kullanılması halinde 24 dakikalık bir gecikme ile %45 enerji tasarrufu sağlanmaktadır. Bu oran büyük bir kazançtır. Öte yandan yapılan deneylerde en düşük ITK değeri, 1.4 olarak tespit edilmiştir. Bu şartlarda bile elektrikli ısıtıcıya göre %29 enerji tasarrufu elde edilmektedir. Teorik hesaplama ve deneysel sonuçların da birbiri ile uyum içinde oldukları Şekil 7 de görülmektedir. Isı pompasının gece çalıştırılması halinde daha olumlu sonuçlar alınacağı ve enerji tasarrufunun daha da artacağı görülmüştür. Isı pompasının görülebilen dezavantajları ise; ilk yatırım masraflarının fazla olması, ısı pompası ünitesi için biraz daha geniş yere ihtiyaç duyulması sayılabilir. Sonuç olarak; yapılan bu çalışma ile; ısı pompasının sadece mahal ısıtması amacı ile değil, gerektiğinde büyük oranda enerji tasarrufu sağlayacak şekilde sıcak su temininde de rahatlıkla kullanılabileceği sonucuna varılmıştır. Kaynaklar 1. W. F. Stoecker, J. W. Jones, Refrigeration And Air Conditioning. Second edition. McGraw Hill Book Company, New York, 1982. 2. S. Kakaç, Y. Yener, Convective Heat Transfer. Middle East Technical University. Yayın No: 65, Ankara, 1980. 113

K. Pıhtılı ve M. Duranay 3. K. Pıhtılı, Güneş Enerjisi Takviyeli Isı Pompası Performansının Analizi. IV. Kimya ve Kimya Mühendisliği Sempozyomu, Elazığ, 468-469, 1987. 4. J. A. Sumner, Domestica Heat Pumps. Unwin Brothers Ltd. Great Britain, 1976. 5. K. Pıhtılı, Tasarıma Yardımcı Bilgiler. Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi, 11,3, 31-37, 1988. 6. C.G. Carrıngton, W. J. Sandle, D. M. Warrıngton, R. A. Bradford, Field performanca of a domestic hot water heat pump system. XVI th International Congress of Refrigeration Proceedings, Volume 5, 283-291, 1983. 114