Toprak hava ısı değiştiricisi performansına etki eden parametrelerin deneysel olarak incelenmesi / Experimental investigation of the parameters affecting earth-air heat exchanger performance

Abstract

Günümüzde enerji maliyetlerinin düşürülmesi ve çevresel kaygılardan dolayı yenilenebilir enerji kaynaklarına dayanan sistemlere artan bir ilgi vardır. Toprak-hava ısı değiştiricisi (THID) teknolojileri kullanılarak ısıtma, soğutma ve havalandırma enerji maliyetleri azaltılabilir. THID sistemi, havanın içinden geçtiği kanal veya borulardan ve hava hareketini sağlayan bir fandan meydana gelmektedir. THID sistemine etki eden parametreler karmaşık ve fazladır. Dolayısıyla her bir THID sisteminin çalışma koşulları dikkate alınarak ayrı analiz edilmesi gerekir. Toprak-hava ısı değiştiricisi ile ilgili çalışmalar her geçen gün biraz daha artmaktadır. Bu çalışmada, toprağın sahip olduğu enerji potansiyelini belirlemek için farklı derinliklere yerleştirilmiş, farklı kanal malzemelerinden yapılmış, farklı çaplara sahip altı adet toprak-hava ısı değiştiricisinin deneysel analizi sıcak ve kurak iklime sahip Şanlıurfa koşullarında yapılmıştır. Toprak nemliliğinin THID sisteminin ısıl performansı üzerine etkisi deneysel olarak analiz edilmiştir.. Bu çalışmada 2m ve 3m toprak derinliğine sahip PVC ve metal borulu THID sistemleri kurularak, sistemin değişik noktalarından sıcaklık ölçümleri alınmıştır. Ölçüm sonuçlarına göre THID sistemleri için ısıl performansları analiz edilmiştir. Ayrıca 1 m, 2 m ve 3 m derinliklerde toprak sıcaklıkları ölçülmüştür. Çalışma ile toprak sıcaklığının değişimi, sıcak ve kurak iklime sahip olan Şanlıurfa için belirlenmiştir. Bu çalışmanın sonucunda bölgede toprak enerjisi potansiyelinin kullanılması gündeme gelecektir. Binalarda enerji tüketiminin önemli bir kısmını oluşturan soğutma yükü topraktan sağlanacaktır. Ayrıca binaların veya seraların THID sistemleri ile ısıtılmasının olabilirliği, uygulanabilirliği ve uygunluğu tespit edilebilecektir. Nowadays, there is an increasing interest to the systems based on renewable energy sources due to lowering energy costs and environmental concerns. Energy costs for cooling, heating and ventilation can be reduced by using earth-air heat exchanger (EAHX) technologies. EAHX system consists of pipes in which air passes and a fan for air movement. The parameters affecting EAHX system are complex and more. So each EAHX system must be analyzed separately under its operation conditions.The studies about Earth-Air Heat Exchangers (EAHX) increase with each day. In this study the experimental analysis of six earth-air heat exchangers which made of different pipe materials, are placed different depths and has different diameters under arid climatic conditions of Şanlıurfa was performed in order to determine the energy potential of earth. The effect of the humidity of soil on thermal performance of EAHX was also analysed experimentally. In this study, EAHX system with PVC and metal pipes at soil depth of 2 m and 3m were installed and temperature measurements were taken from different points of the system. Thermal performances for EAHX systems were analysed according to the measurement results. Soil temperatures were also measured at 1 m, 2 m and 3 m depths.The variation of soil temperature was determined for Şanlıurfa which has arid climatic conditions. As a result of this study, use of soil energy potential in the region will be next on the agenda. The cooling load which is a significant part of the energy consumption in buildings will be provided from soil energy. The possibility, feasibility and suitability of heating of buildings or greenhouses with EAHX systems, will also be determined.