Simge listesi IV kisaltma listesi V

4.3Toprak Altı Boru Bilgileri

Toprak altında kullanılan sistem, borular, ısı taşıyıcı akışkan, sirkülasyon pompasıdır. Toprak altında kullanılacak olan sistem korozyona dayanıklı, uzun ömürlü plastik malzemeden yapılmıştır. Boru çaplarına göre direnç değerleri Çizelge 4.2’de hesaplamalar yapılarak bulunur.

Boru malzemesi : PESCH40

Çizelge 4.2 Boru direnci (Miles, 1994)

Rb (yatay) / Rb (düşey)
Boru çapı	PESCH- 40	PESDR- 11	PESDR- 17	PESDR-13.5
¾”	0.17 / 0.116
1”	0.159 / 0.109
1 ¼”	1.130 / 0.089	0.144 / 0.096	0.16 / 0.11	0.20 / 0.14
1 ½”	0.117 / 0.080
2”	0.098 / 0.068

4.4Toprak Bilgileri

Toprak derinliğinden 18 m ile 91 m arasında su ile karşılaşılacağından toprak nemli kabul edilmiştir.

Toprak cinsi : killi toprak ve nemli (Diyarbakır meteoroloji işleri araştırma ve bilgi işlem daire başkanlığı)

Toprak bilgileri Ek-1’de verilmiştir.

Toprak direnç değerinin bulunması için Çizelge 4.3 kullanılmaktadır.

Çizelge 4.3 Toprak direnci (Miles, 1994)

4.5Yer Bilgileri

Diyarbakır’da yıllık ortalama hava sıcaklığı T =15,8^oC dir. (gapdogukalkinma.com)

T_m : 15,8 + 1,1 = 16,9^oC

T_d : 16,9 – 5 = 11,9^oC

T_y : 16,9 + 5 = 21,9^oC

4.6Isı Pompası Bilgileri

Yapının ısıtılması için seçilen toprak kaynaklı ısı pompası CLIMATE MASTER TMW 100 EARTHPURE model ısı pompası seçilmiştir.

En yüksek su girişi : 40^oC

En düşük su girişi : 0^oC

Cihaz ısıtma kapasitesi : 57,37 kW

Debi : 1,43 l/s (5,13 m³/h)

Cihazın tükettiği enerji : 17,9 kW

COP_ı : 3,2 (TMW 100 katalogundan)

4.7Boru Boyunun Hesaplanması

Toprak altından bulunan ısı değiştiricisinin toplam uzunluğu (4.1), (4.2) formülleri yardımıyla hesaplanmaktadır.

572 [(COP_ı – 1) / COP_ı ] x (R_b + R_t x F_ı)

L_ı = m/kw (4.1)

( T_d - T_min)

L_ıtop = Q_ı x L_ı m (4.2)

Yukarıdaki formüller ısıtma mevsimi için boru boyu uzunluğunu verir.

Burada;

COP_ı = 3,2

T_d = 11,9^oC

T_min = 0 ^oC

R_b = 0,117 (çizelge 4.2’den)

R_t = 0,903 (çizelge 4.3’den enterpolasyon yöntemi kullanılarak 100cm derinlik ve 1 ½” boru çapına göre belirlenmiştir)

Ortalama ısı kaybı

F_ı =

Cihazın ısıtma kapasitesi

Toplam ısı kaybı 323

Ortalama ısı kaybı = = = 46,14 kw

Isıtma mevsimi için saat 7

342kw cihazın ısıtma kapasitesi

F_ı = 46,14 / 342 = 0,134

572 [(3,2-1)/3,2)] (0,117 + 0,9*0,134)

L_ı =

(11,9 - 0 )

L_ı = 7,85m/kw kw başına düşen metre değeri bulunur.

L_ıtop = 342 * 7,85 = 2685m toplam boru uzunluğu bulunur.

Bu boru uzunluğunu 400m’lik çevrimlerle ayırırsak 7 gidiş-dönüşlü bir kolektör kullanmak gerekiyor.

400m uzunluk için 7 gidiş ve her boru arası 60cm olarak belirlenirse toplamda 1440m² ‘lik alan kullanılmış olur. Bu alan üzerinde bahçe kurulması yapılamaz, sadece beton dökülebilir ve iyi bir şekilde muhafaza edilmesi gerekmektedir.

Yukarıdaki hesaplamalar tablolar halinde çizelge 4.4’de verilmiştir.

4.8Isı Pompası Elemanlarının Seçimi

4.8.1Toprak tarafı sirkülasyon pompası

Toprak ısı değiştiricisi içerisindeki suyu ve fan-coillere gidecek olan suyu sirküle edecek 4 adet sirkülasyon pompası daha önce hesaplanan debiler ve basınç kayıpları dikkate alınarak seçilmiştir. Özellikler aşağıda verilmiştir.

Adet : 2 adet (1 adet yedek)

Debi : 21,6 m³/h

Basma aralığı : 7,8 mSS

4.8.2Bina tarafı sirkülasyon pompası

Adet : 2 adet

Debi : 13,7 m³/h

Basma aralığı : 7,8 mSS

Çizelge 4.4 Boru boyu hesaplama tablosu

Açıklama	Birim	Değer	Hesaplama
Boru malzemesi	-	PESCH40	Seçilir
Boru çapı	İnç	1 ½”	Seçilir
Boru direnci, Rb	m^oC/W	0,117	Çizelge 4.2
Toprak cinsi	-	Nemli	Tespit edilir
Toprak direnci, Rt	m^oC/W	0,903	Çizelge 4.3
Ortalama yıllık toprak sıcaklığı, Tm	^oC	16,9	Belirlenir
Değişim derecesi, DD	^oC	5	Kabul edilir
Yüksek toprak sıcaklığı, Ty	^oC	21,9	Tm+DD
Düşük toprak sıcaklığı, Td	^oC	11,9	Tm-DD
Üniteye giren en düşük su sıcaklığı, Tmax	^oC	3	Tahmin edilir
Üniteye giren en yüksek su sıcaklığı, Tmin	^oC	32	Tahmin edilir
Isıtma çalışma faktörü, Fı	-	0,134	hesaplanır
Ünitenin ısıtma performansı, COPı	-	3,2	hesaplanır
Ünitenin ısıtma kapasitesi	kw	342	hesaplanır
Isıtma boru uzunluğu	m	2685	hesaplanır
boru kullanım şekli	-	Yatay	belirlenir

4.8.3Isı pompası seçimi

Sistemimizin toplam ısı kaybı 323 kw olarak hesaplanmıştır. Bu ısı kaybını karşılayan ısı pompası TMW 100 katalogundan seçilmiştir. Toplam 6 adet ısı pompası kullanılacaktır. Şekil 4.2’de ısı pompasının bina içindeki şeması gösterilmiştir.

Ş

Isı pompaları

Kolektörler

Fan-coil
ekil 4.2 Isı pompası şeklinin bina içerisindeki düzeni

Şekil 4.3’de örnek bir ısı pompası şekli gösterilmiştir. Bu şekil üzerindeki değerler örek olarak verilmiştir.

Şekil 4.3 Örnek ısı pompası şekli

5.EKONOMİK ANALİZ

5.1Toprak Kaynaklı Isı Pompası

Toprak kaynaklı ısı pompası, yukarıda ısı yükleri ve COP değerleri hesaplanmış olan bina için seçilmiştir. Isı pompası 6 adet plakalı ısı değiştiricisi, kompresör, 4 adet sirkülasyon pompası, toprak 7 polietilen boru, salamura, bağlantı malzemeleri (vanalar, genleşme deposu, rekorlar) kullanılacaktır. Bu elemanlara ek olarak sondaj ve işçilik de maliyete eklenmektedir. Toprak kaynaklı ısı pompası toplam maliyet için de önemli bir yer tutmaktadır. Bunlara göre satın alma ve işletme maliyetleri aşağıda verilmiştir.

Isıtma mevsimi için ısı pompası maliyet analizi;

Bina ısıtma yükü : 323 kw

COPı : 3,2

Yıllık ısıtma süresi : 700 saat

Yıllık ısıtma enerjisi : 323 x 700 = 226.100 kw

Isıtma enerjisi : elektrik

Birim fiyat : 0,2 YTL / kwh

Gerçek fiyat : 0,2 / 3,2 : 0,062 YTL/kwh

Isıtma için yıllık enerji maliyeti : 226100x0,062 = 14.018 YTL

Isıtma mevsimi için kalorifer sistemi ve merkezi ısıtma sistemi maliyet analizi:

Bina ısıtma yükü : 323 kw

Yıllık ısıtma süresi : 700h

Yıllık ısıtma enerjisi :323 x 700 = 226.100 kwh = 226.100 x 860 = 194.446.000 kcal/h

Yıllık fuel-oil miktarı:194.446.000/ 9600 x 0,85 = 23.829 kg/h

Isıl değer : 9600 kcal / kg

Birim fiyat : 0,963729 YTL/kg

Isıtma için yıllık enerji maliyeti : 0,963729 x 23.829 = 22.964 YTL

5.2Ekonomik Karşılaştırmalar

Proje hesaplamalarından sonra ortaya çıkan ekonomik karşılaştırma çizelge 5.1’de gösterilmiştir.

Çizelge 5.1 Ekonomik karşılaştırma

	Toprak kaynaklı ısı pompası	Kalorifer yakıtı ve merkezi klima sistemi
Binanın ısıtma yükü	323 kw	323 kw
Yıllık ısıtma süresi	700 h	700 h
Yıllık ısıtma enerjisi	226.100 kw	226.100 kwh
Isıtma yakıtı	Elektrik	Fuel-oil
Isıl değer	-	9600 kcal/kg
COP - (verim)	3,2 (COP)	0,85 (verim)
İlk yatırım maliyeti (yıllık)	147.666 YTL	98.600 YTL
Isıtma için enerji maliyeti	14.018 YTL	22.964 YTL

5.3Maliyetler Analizleri

5.3.1Isı pompası ilk yatırım maliyeti

Isı pompası : 6 adet x 18.000 YTL : 108.000YTL

Toprak kazı maliyeti : 600 YTL

Boru fiyatı : BBFP (bayındırlık birim fiyat pozu 204-104) 1,55 YTL/m x 2770 =4293 YTL x 1.35 = fittings malzemesi (ek parcalar) : 5.796 YTL

Kolektör ve pompalar : 4.000 YTL

İç tesisat borulama : 8.000 YTL

Fan-coil birim fiyatları:

1-2kw : 230 YTL x 4 (adet) : 920 YTL

2-3 kw : 280 YTL x 15 : 4.200 YTL

3-4kw : 320 YTL x 9 : 2.280 YTL

4-5 kw : 390 YTL x 2 : 780 YTL

5-6 kw : 450 YTL x 9 : 4.050 YTL

6-7 kw : 520 YTL x 4 : 2.080 YTL

7-8 kw : 580 YTL x 12 : 6.960 YTL

Toplam fan-coil = 21.270 YTL

Genel toplam = 147.666 YTL

5.3.2Kazan için ilk maliyet

Kazan fiyatı : 11.800 YTL (300.000 kcal)

Brülör : 2.800 YTL (30kg/ h)

Yakıt deposu : 15.000 YTL (ön ısıtıcı, pot depo, filtre) (10 ton)

Bina için borulama : 10.000 YTL

Petek dilim fiyatı : 25 YTL x 1912 adet = 47.800 YTL

Kolektör grubu : 10.000YTL

Genleşme deposu : 1.200 YTL

Genel toplam : 98.600 YTL

5.4Amortisman Süresi Hesaplamaları

Kurulması düşünülen ısı pompası sisteminin amortisman süresi Çizelge 5.2’de, hesaplanması altta yer almaktadır.

Amortisman süresi= (A-B) / (D-C) = (147.666 – 98.600) / (22.964 – 14.018) = 5,48

Sistemin kendini amorti etme süresi 5,5 yıl kabul edilebilir.

Çizelge 5.2 Amortisman süresi için gerekli değerler

maliyet	Isı pompası	kazan
İlk yatırım maliyeti	147.666 YTL (A)	98.600 YTL (B)
İşletme maliyeti	14.018 YTL (C)	22.964 YTL (D)

6.SONUÇLAR VE ÖNERİLER

Günümüzde ısıtma ve soğutma sistemlerinin öneminin gün geçtikçe arttığı bilinmektedir. Isıtma ve soğutma sisteminin alternatif elemanlarından biri olan ısı pompası sistemi, son yıllarda en çok rağbet gören sistemler arasındadır. Kullanım kolaylığı açısından da piyasada önemli bir yere sahiptir. Özellikle villa tip yerleşim alanları, iş yerleri ve sanayi alanlarında uygulama sahası bulan bu tip ısı pompaları, diğer sistemlere göre daha az elektrik enerjisi kullandığı için ilerleyen yıllarda enerji piyasasında önemli bir yer tutacağı açıktır.

Isı pompasının kullanım alanlarının artmasıyla, diğer ısıtma sistemlerin (fuel-oil, motorin, katı yakıtlı) daha az kullanılması ve böylece çevreye olan zararlı emisyonların (CO₂, SO₂, NO_x) azaltılması söz konusu olabilir. Isı pompası, rekabetin en büyük unsurlarından birisi olan yenileme politikası doğrultusunda gün geçtikçe yeni gelişmeler kaydetmektedir ve taleplerini arttırmaktadır. Enerji sarfiyatının büyük bir kısmının ısıtma sistemlerinde kullanıldığı göz önüne alındığında verimli, çevreye dost, düşük enerji sarfiyatı yanında konfor sağlayan sistem olarak göze çarpmaktadır. Isı pompası sisteminin avantajlarının yanında en büyük dezavantajı ilk yatırım maliyetinin yüksek olmasıdır. Bunun nedeni ülkemizde yeni kullanılan bir sistem olması ve paket tip olarak yurt dışından ithal edilmesidir. Maliyetin düşürülmesi için ülkemizde yaygınlaştırılması ve üretime geçilmesi gerekmektedir.

Bu çalışmada DİCLE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK-MİMARLIK FAKÜLTESİ 3.blok için ısıtma işlemi gerçekleştirilmiştir. Isı ihtiyaçları bulunarak, hangi ısı pompası sisteminin kullanıldığı, toprak altına gömülecek olan boru boylarının belirlenmesi ve sistemin maliyeti bulunmuştur. Çıkan sonuçlar doğrultusunda ekonomik analizler yapılmış, sistemin amortisman süresi bulunarak fuel-oil sistemine göre karşılaştırılmıştır.

Sistem elemanı olarak TKIP seçilmiştir. TKIP sisteminin seçilmesinde ki en önemli neden, kararlı yapıda olması, ani sıcaklık değişimlerinden etkilenmemesi, TKIP sisteminin performans kat sayısının kararlı bir yapıda olmasıdır. Sistem seçilirken, toprak ısıl dirençleri, yıllık ortalama toprak sıcaklıkları, toprak yapısı, ısı kaynağına göre parametrelerin incelenmesi önemli hususlardandır. Bu hususlardan, ilk yatırım maliyetleri ve işletme giderleri de etkilenmektedir.

Sonuç olarak TKIP’larının Avrupa ülkelerinde olduğu gibi ülkemizde de yaygınlaştırılması için gerekli önem verilmelidir, performans katsayısı yükseltilip, maliyetlerin düşürülerek daha cazip hale getirilmesi sağlanmalıdır.

KAYNAKLAR

Akçasarı, E., (2004) Toprak Kaynaklı Isı Pompalarının Termo-Ekonomik Analizi FBE Yıldız Teknik Üniversitesi Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı Proses Programında Hazırlanan Yüksek Lisans Tezi

Arı, G.,(1997) “Jeotermal Enerjinin Kullanım Safhaları, Uygulamaya Yönelik Genel Bilgiler Ve Türkiye’deki Bölgesel Dağılımı “Çevre Ve Enerji Kongresi, 5-7 Haziran 1997, Ankara

ASHRAE Systems Handbook (1989), Applied heat pump system

BOSE, J.E., (1981) Design and Testing of a Solar asisted Coils”, DOE Bildirisi, Ocak 1981, Washington

Güven, Ş., “Toprak Kaynaklı Isı Pompalarının Diğer Sistemlerle Karsılaştırılması” , Yüksek Lisans Tezi , Pamukkale Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Denizli, Türkiye, (2002) No:128253

Hepbaşlı, A., ve Hancıoğlu, E., (2001) Toprak Kaynaklı (Jeotermal) Isı Pompalarının Tasarımı, Testi, Fizibilitesi. V. Ulusal Tesisat Mühendisleri Kongresi ve Sergisi, İzmir, Teskon 2001, s.521-564.

İnallı, M., (1993).Toprak Altında Depolanan Güneş Enerjisi ile Beslenen Isı Pompalı Bir Konut Isıtma Sisteminin Bilgisayarda Simülasyonu. Doktora Tezi, Fırat Üniversitesi Fen Bil. Enst., Elazığ, 161s.

Miles, L., (1994) Heat Pump Theory And Service, Delmar Publishers Inc, New York

Niğdelioğlu, O., (2006 HAZİRAN) Toprak Kaynaklı Isı Pompası Ve Termo-Ekonomik Performansı Analizi Dumlupınar Üniversitesi Yüksek Lisans Tezi Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

Özkol, N., Uygulamalı Soğutma Tekniği, MMO Yayın: 115, 1998

Parent, M.. 2001. "A simplified tool for assessing the feasibility of ground-source heat pump projects". Ashrae Transactions. 1. 120-129.

Patlar, Ö., (2006) Toprak Kaynaklı Isı Pompalarından Ekserji Analizi Marmara Üniversitesi Yüksek Lisans Tezi Makine Mühendisliği Bölümü Anabilim Dalı

Selvi, U., (2002) Toprak Kaynaklı Isı Pompaları Dizaynı Ve Lpg’li Isıtma Sistemleriyle Tekno-Ekonomik Karşılaştırılması FBE Yıldız Teknik Üniversitesi Makine Mühendisliği Anabilim Dalı Isı Proses Programında Hazırlanan Yüksek Lisans Tezi

Sodha. M.S.. 2001. "Simulation of periodic heat transfer beUveen ground and underground structures". International Journal of Energy Research. 25. 689-693.

Sodha, M.S., 2001. "Simulatıon of dynamic heat transfer bet\veen ground and underground structures". International Journal of Energy Research. 25, 1391-1394.

Şahin, Ş., Parlak, J., Üçgül.İ., (2007) Tesisat Mühendisliği Dergisi Sayı: 99 s. 33-36

Ünlü, K., (2005) Hava Ve Toprak Kaynaklı Isı Pompalarına Etki Eden Parametrelerin İncelenmesi Uludağ Üniversitesi Doktora Tezi

İnternet Kaynakları

www.gapdogukalkinma.com/insaat/16.Gun_ay.htm

www.formgroup.com

EKLER

Ek 1 Diyarbakır farklı toprak derinliklerine göre toprak sıcaklıkları

Ek -1

ÖZGEÇMİŞ

Kişisel Bilgiler ve Eğitim

Doğum tarihi 26.05.1986

Doğum yeri Şanlıurfa
İlkokul 1992-1996 Cengiz Topel İlk Okulu (Şanlıurfa)
Ortaokul 1997-1999 Merkez Orta Okulu (Şanlıurfa)
Lise 2000-2002 Davut Zeki Akpınar Lisesi (Şanlıurfa)
Lisans 2004-Devam Ediyor Dicle Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fak.

Makine Mühendisliği Bölümü

Yaptığı Stajlar
Atölye Stajı 2006 Yapar-İş ağır sanayi Ltd. şirketi;1’i mühendis olmak

üzere 30 çalışanı bulunmaktadır. Şirket ağır sanayi

işleri, talaşlı imalat işlemeleri ve yan sanayi

işlemlerini yapmaktadır.

Organizasyon 2007 SELSA özel makine imalatı ve yan sanayi Ltd.

Şirketi. 15’i mühendis olmak üzere toplamda 150

çalışanı ile özel imalatlar, montaj, demontaj ve

otomobil yan sanayisi olarak üretim yapmaktadır.

Mesleki İlgi Alanları

Otomobil imalat sahası, tasarım, büyük inşaat yapıları

Mesleki Hedefler

İyi bir yönetici, bunun yanında teknik bilgi bakımından donanımlı bir makine mühendisi, inovasyona etkili fikirleri bulunan, gelecekte isim olarak kalıcı bir mühendis olmak.

Sosyal İlgi Alanları

Basketbol, futbol, yüzme, internet ve müzik dinlemek