Özet:
Binalarda kullanılan enerjinin önemli bir kısmı ısıtma, soğutma, havalandırma ve iklimlendirme sistemleri tarafından tüketilmektedir. Kullanılan bu enerjinin, fosil enerji kaynaklarıyla karşılanması ekonomik ve çevresel sorunları beraberinde getirmektedir. Enerjide dışa bağımlılığı ve sürekli artan enerji talebinin sebep olduğu çevresel problemleri azaltmak için yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımının arttırılması oldukça önemlidir. Toprak altında belli bir derinliğe yerleştirilen boru sistemi ve bir fandan meydana gelen toprak hava ısı değiştiricileri ile toprağın sahip olduğu ısıl enerji potansiyeli kullanılabilmektedir. Bu çalışmada mahal iklimlendirmesinde hava kaynaklı ısı pompası performansının ve fotovoltaik güneş panellerinde verimin artırılmasında toprak hava ısı değiştiricisinin kullanımı araştırılmıştır. Bu amaçla yapılan deneysel çalışmada, sıcaklık, basınç, hava hızı, güneş ışınımı, akım, voltaj gibi parametreler oluşturulan sistemlerde ölçülerek teorik hesaplamalar yapılmış ve sistemlerin enerji ve ekserji analizleri gerçekleştirilmiştir. Bu tez çalışması kapsamında geliştirilen tasarım ile toprak hava ısı değiştirici kullanılarak klima dış ünitesine yaz aylarında ısı atabileceği ve kış aylarında ısı çekebileceği bir dış ortam oluşturulmuştur. Toprak hava ısı değiştirici sistemini çalıştırmak için gerekli olan enerji fotovoltaik panellerden karşılanmıştır. Ayrıca fotovoltaik panellerin yüksek sıcaklıklarda düşen performansını toprak hava ısı değiştirici kullanarak arttırılması deneysel olarak incelenmiştir. Toprak hava ısı değiştiricili hava kaynaklı ısı pompası performans katsayısının (COP), yaz döneminde %10 ile %15 arasında ve kış döneminde ise %5 ile %8 oranında arttığı tespit edilmiştir. Bu durum ısı pompasının enerji sarfiyatında yaklaşık %18’lik bir azalma sağlamıştır. Yapılan deneysel çalışmaların sonucunda, toprak hava ısı değiştirici sisteminden elde edilen havanın yaz aylarında doğrudan mahal iklimlendirmesinde kullanılabileceği ve kış döneminde ise ısıtmada kullanılacak sistemlere yardımcı olarak değerlendirilebileceği görülmüştür. Fotovoltaik panel yüzey sıcaklığının toprak hava ısı değiştiricisi kullanılarak yaklaşık %25 azaldığı ve panel tarafından üretilen gücün %5 arttığı tespit edilmiştir. Çalışmanın sonucunda toprak ve güneş enerjisinden faydalanarak yapılan tasarımın hava kaynaklı ısı pompasında doğrudan kullanımının enerji verimliliğini arttırdığı belirlenmiştir.
