PROF. DR. OLCAY KINCAY

Faz değişimli süreçlerde eksergo ekolojik analizin sayısal olarak incelenmesi Numerical study of exergo environmental analysis at phase change processes

Yıldız Teknik Üniversitesi, `Temiz Enerji ve Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Etkin Kullanımı’ konusunda yapılan çalışmalara deneysel bir katkıda bulunmak amacı ile Yıldız Yenilenebilir Enerji Evi’ni Davutpaşa Yerleşkesi’nde kurmuştur. Isıtmada düşük sıcaklık rejimi ile duvardan ısıtma yöntemi uygulanarak yenilenebilir kaynakların optimum olarak kullanılması ve tesisattaki cihazların minimum enerji tüketimi ile çalıştırılması amaçlanmıştır. Bu proje Birleşik Yenilenebilir Enerji Sistemi (BYES) olarak adlandırılmış; rüzgar enerjisi, güneş enerjisi, toprak kaynaklı dikey tip ısı pompası ve ısıl enerji depolama sistem bileşenlerinin birbirlerini destekleyici ve tamamlayıcı olarak çalışarak ısıtma, soğutma ve elektrik ihtiyaçlarının karşılanması hedeflenmiştir. Sistemlerin etkinliğini doğru olarak belirleyebilmek için enerji verimliliğin yanı sıra ekserji verimliliğinin de hesaplanması gereklidir. Bununla birlikte yenilenebilir enerji sistemlerinin çevresel etkilerini doğru gözlemleyebilmek yaşam döngüsü analizi ile mümkün olmaktadır. Yaşam döngüsü analizi ilgili cihazın üretim sürecini, işletme sürecini ve ömrünü doldurduktan sonra tasviye sürecini bir bütün olarak inceler. Konvansiyonel sistemlerin yenilenebilir enerji sistemleri ile değiştirilmesi sırasında birden fazla alternatif bulunmaktadır ve hangi sistemin daha uygun olduğu konusunda bir seçim yapabilmek için sistemlerin eksergo ekoloji analizinin yapılması gereklidir. Sistemlerin çevresel etkilerini karşılaştırmalı bir şekilde algılayabilmek için ekserji verimliliğine bağlı eko-indikatörler (ekonomik ve ekolojik göstergeler) kullanılmaktadır. Eko-indikatörler insan sağlığı, ekosistem kalitesi ve doğal kaynaklara yönelik yıkımları metodolojik olarak belirleyebilmemizi sağlar. Çeşitli çalışma grupları tarafından oluşturulmuş farklı metodlar bulunmaktadır. Bu metodlar kullanılarak sistemin kullanılacağı bölgeye ve ülkeye ait yerel verilerle çevresel etkiler hesaplanabilmektedir. Bu çalışmada ?Eko-indikatör 99? metodu kullanılarak Yıldız Yenilenebilir Enerji Evi’nde kullanılan iklimlendirme sisteminin çevresel etkileri analiz edilmiştir. Bunun için öncelikle sistemin tamamına ait ekserji akımları oluşturulmuş; bu ekserji akımları eko- indikatör 99 metoduna ait puanlar ile ilişkilendirilip her bir parça için çevresel etki oranları çıkartılmıştır. Yapılan analiz sonucunda görülmüştür ki sistemin en fazla çevresel etki meydana getiren parçası kompresördür, aynı zamanda ekserji verimliliği en düşük parça yine kompresör olarak belirlenmiştir. Bununla birlikte genel sisteme bakıldığında çevresel etki oranı en yüksek olan ikinci sistem parçası toprak altı borularıdır. Buradan yola çıkarak toprak kaynaklı ısı pompası sistemlerinde öncelikli olarak kompresör ve toprak altı borular ile ilgili geliştirmelere yönelik çalışmalar yapılması gerektiği söylenebilir.

Duvardan ısıtma ve soğutmalı toprak kaynaklı ısı pompasının performansının incelenmesi

Bu çalışmada dikey tip toprak kaynaklı ısı pompası kullanılarak elde edilen enerjinin duvardan ısıtma ve soğutma sistemindeki etkinliği incelenmiştir. Bu amaçla Yıldız Teknik Üniversitesi Davutpaşa Kampüsü’nde kurulu Yıldız Yenilenebilir Enerji Evi’nde mevcut olan dikey tip toprak kaynaklı ısı pompası ile duvardan ısıtma ve soğutma sisteminden yararlanılmıştır. Sistemin toprak devresi aralarında 7,5 metre bulunan 2 adet 60 metre derinlikte kuyudan oluşmaktadır. Isıtma ve soğutma enerji dağıtım sistemi ise Yıldız Yenilenebilir Enerji Evi’nin 3 odasının duvarlarına gömülü halde bulunan radyant hidronik duvar serpantinleridir. Sistemden alınan veriler hesaplanarak, nihai olarak elde edilen ısıtma ve soğutma enerjisi ile sistemin çalışması için dışardan verilen enerji karşılaştırılmış ve sistem performansı değerlendirilmiştir.

Li-Br/su ile çalışan güneş enerjili iklimlendirme sistemleri ve bir uygulama

Günes enejisinin birçok uygulama alanları vardır. Özellikle fosil yakıt rezervlerindeki azalma nedeniyle günes enerjisi gibi alternatif enerji kaynaklarının kullanılması daha da önem kazanmıstır. Günes enerjisi ile ısıtma ve kullanım sıcak suyu ısıtılması hali hazırda yaygın olan bir uygulama olmakla birlikte günümüzde sogutma için de günes enerjisinin kullanılmasına yaygın olarak baslanmıstır. Sogutma, en önemli günes enerjisi uygulamalarındandır. Bilhassa sistem hem ısıtma (kısın) hem de sogutma (yazın) için, çok amaçlı kullanılacaksa oldukça ekonomik olmaktadır. Günes enerjisi ile sogutma ve iklimlendirme uygulamaları için kullanılan metodlardan biri de absorbsiyonlu sistemlerdir. Absorpsiyonlu sistemlerde degisik enerji kaynaklarından saglanan ısıl enerji, sogutma için direkt olarak kullanılmaktadır. Absorpsiyon yöntemi ile çalısan sogutma çevrimlerinde elektrik enerjisi yerine ısı enerjisi kullanılması nedeniyle bu çevrimler buhar sıkıstırmalı normal sogutma çevrimlerinden daha ekonomik olmaktadır. Li-Br/su sistemi ile çalısan sogutma çevrimleri ile 0°C’nin altında sogutma yapmak mümkün olmamakla beraber, bu sistemin düsük sıcaklıktaki artık su buharı veya sıcak sularla çalısmasının mümkün olması, son zamanlarda özellikle sogutma amacıyla genis bir uygulama alanı bulmasına yol açmıstır. Bu çalısmada, öncelikle günes enerjisi ile ısıtma sistemleri incelenmis, termik yararlanma için hesaplama yöntemleri açıklanmıs, kullanılacak formüller verilmistir. Daha sonra günes enerjisi ile sogutma sisteminde kullanılan absorpsiyonlu sogutucu anlatılmıstır. Absorpsiyonlu sogutma sisteminde yaygın olarak kullanılan Li-Br/su akıskan çiftli çevrimlerin özellikleri verilmis, tasarımı yapılmıstır. Absorpsiyon sisteminin elemanları için gerekli analizler yapılarak sogutma sistemi modellenmistir. Günümüzde kullanımı yaygınlasan dogalgazlı sogutma sisteminin avantajlarına kısaca deginilmistir. Son bölümde ise uygulama olarak bir villanın sogutma yükü ve ısı kaybı hesaplanmıstır. Villa için kullanım sıcak suyu miktarı ve kollektör hesabı yapılarak kollektör tiplerine göre anlık verim degerleri hesaplanmıstır. Li-Br /su ile çalısan absorpsiyonlu sogutucunun tasarımı yapılmıs ve jeneratörde gerekli ısının günes enerjisi ile temini için kullanılacak kollektör adedi hesaplanmıstır. Anahtar kelimeler: Günes enerjisi, Li-Br/su, absorpsiyonlu sogutma, günes enerjili sogutma.