Tesisat Dergisi 202. Sayı (Ekim 2012)

UYGULAMA 94 Tesisat Dergisi Sayı 202 - Ekim 2012 İlginç Bir Kombine Güneş Enerjisi ve Buz Depolu Isı Pompası Sisteminin Saha Testi Anja LOOSE Termodinamik ve Isı Mühendisliği Enstitüsü (ITW), Güneş Enerjisi Sistemleri İçin Araştırma ve Test Merkezi (TZS), Stuttgart Üniversitesi, Almanya Harald DRUCK Termodinamik ve Isı Mühendisliği Enstitüsü (ITW), Güneş Enerjisi Sistemleri İçin Araştırma Ve Test Merkezi (TZS), Stuttgart Üniversitesi, Almanya Güneşten elde edilen ısı sistemleri ve ısı pompalarının teknolojik olarak bileşimi evler için sürdürülebilir sıcak su üretimi ve ısıtma anlayışında oldukça yüksek önemli bir konu olmaya devam etmektedir. Bu gelişmenin temelinde söz konusu iki alt sistemin karşılıklı etkileşimi neticesi meydana gelen sinerji etkisi nedeniyle güneş enerjisiyle ısıtma ve ıs pompası sitemlerinin ikisinde de verimlilik artışı beklentisi yatmaktadır. Güneş enerjisiyle ısıtma sistemi, burada örnek olarak ısı pompasına, daha yüksek ısı kaynağı sıcaklıkları sağlayabilir, bu arada ikinci bir ısı deposu kaynağı olarak ısı pompaları veya ilave ısı sağlayıcılar kullanıldığında güneş enerjisi çevrimindeki düşük dönüş sıcaklıkları nedeniyle aynı anda güneş kolektörlerinin verim seviyesi yükselir. Bununla beraber böyle kombine sistemler için test metotları henüz ortak bir standarda kavuşmamıştır. Bu kapsamda Almanya’da tek ailenin kullandığı birkaç eve monte edilmiş farklı kombine güneş enerjisi ve ısı pompası sistemlerinin saha testleri Termodinamik ve Isı Mühendisliği Enstitüsü (ITW) tarafından “WPSol- Güneş enerjisi ve ısı pompası” projesi kapsamında yapılmıştır. Bu yazıda tek ailenin oturduğu evlerde buz deposunu sıcak su elde etme ve mahal ısıtması için kullanan ve aşağıda buz depolu güneş enerjisi sistemi olarak anılan, ilginç bir kombine güneş enerjisiyle ısıtma ve ısı pompası sistemi incelenen sistem konseptleri için bir örnek olarak sunulmuştur. Buz depolu güneş enerjisi sisteminde kombine olarak tek ısı kaynağı olarak bir buz deposunu kullanan deniz suyundan suya ısı pompasıyla kombine olarak çalışan farklı tiplerde güneş enerjisi kolektörlerini içermektedir. Yazıda sistemin çalışması ve kontrol prosedürü tarif edilmiş ve elde edilen ilk sonuçlar anlatılmaktadır. Giriş Geçtiğimiz yıllarda Avrupa pazarında farklı konsept tasarımlara sahip, geleneksel ayrı sis- temlere nazaran daha yüksek mevsimsel per- formans sahip olduklarını iddia eden, çeşitli kombine güneş enerjisiyle ısı elde etmek ve ısı pompası sistemleri görüldü. Ancak, kombine güneş enerjisi ve ısı pompası sistemlerinin ısıl performansları için standart ve objektif bir de- ğerlendirme kriteri henüz ortada görülmemek- tedir. Bu nedenle kombine güneş enerjisi ve ısı pompası sistemlerinin enerji performansını ve çevreye etkisini objektif olarak belirleyebilmek için performans kriterlerine karşılık gelen test ve değerlendirme prosedürlerine ihtiyaç duyul- maktadır. Dolayısıyla, konuyla ilgili uluslararası boyut- ta, örneğin IEA SH&C Görev 44 ve HPP ek 38 kapsamında¹ , çalışmalar yapılmaktadır. Bun- lara paralel olarak böyle kombine sistemlerin performans test metotlarını geliştirmek için WPSol” araştırma projesi (kombine güneş enerjisi ve ısı pompası sistemlerinin perfor- mans testleri ve ekolojik açıdan değerlendir- meleri) ITW tarafından başlatılmıştır² ,³ . Bu proje içindeki en önemli faaliyetler şunlardır: ITW de kurulan yeni ısı pompası test tesisini kullanarak dinamik bir test prosedürü geliş- tirilmesi, CTSS (component testing – system simulation parça testi- sistem simülasyonu) test metodunun kombine güneş enerjisi ve ısı pompası sistemlerini kapsayacak şekilde genişletilmesi, özel parçalar ve komple sis- temlerin TRNYS (transient systems) enerji simülasyonları için nümerik modeller gelişti- rilmesi, ekolojik kabuller ve saha testlerinin tanımlanması için ömür döngüsü analizleri, yani: kombine güneş enerjisi ve ısı pompası sistemlerinin gerçek bina ortamında yerinde izlenmesi. Kombine Güneş Enerjisi ve Isı Pompası Sistemlerinin Saha Testleri Ayrı olarak sistem teknolojilerinin (örneğin güneş enerjisi sistemleri ve ısı pompası sis- temleri) geniş ölçekli saha testleri sadece ısı pompası sistemleri için 4 ve güneş enerjisiyle ısı pompası özelliği olmayan kombi sistemleri ¹ IEA: Uluslararası Enerji Ajansı (International Energy Agency) , SH&C: Güneş Enerjisiyle Isıtma ve Soğutma Programı (Solar Heating and Coo- ling Programme), HPP: Isı pompası Programı (Heat Pump Programme). ² CTSS: Komponent testleri – Sistem Simülasyonu; EN 12977 serilerin- de standartlaştırıldığı gibi. ³ COP = Deniz suyunun 0°C (Kaynak sıcaklığı)/suyun ise (35°C (havuz sıcaklığı) olduğu çalışma noktasındaki COP (Performans katsayısı), EN 14511’e göre belirlenmiştir. 4 Buz deposundan gelen ısıyı ölçmede kullanılan ısı ölçer Şubat ayında arıza yapınca, bu nedenle bahse konu aya ait değer komşu Ocak ve Mart ayları dahil ortalama değeri olarak ortalama COP değeri 4.29 olan ısı pompalarının elektrik tüketimlerinden yola çıkılarak hesaplan- dı - Komşu Ocak ve Mart aylarının ortalaması olarak (ısı kaynağı + elektrik)/elektrik alınmıştı. GÜNEŞ ENERJİSİ DOSYASI