Isı pompası destekli güneş enerjili bir su ısıtma sisteminin TRNSYS programı ile simülasyonu

Abstract

Ülkemizde kullanım sıcak suyu elde etmek için farklı enerji kaynaklarından yararlanılmaktadır. Güneş enerjisi, elektrik ve doğal gaz bunlardan en yaygın olanlarıdır. Güneş enerjili sistemlerde, kış aylarında gereken sıcak su ihtiyacı depolama tankına yerleştirilen elektrikli ısıtıcılar yardımıyla karşılanmaktadır. Bu da işletme maliyetini artırmaktadır. Bu çalışmada İzmir şartları için geleneksel güneş enerjili bir su ısıtma sisteminin (SDHW) bu dezavantajını ortadan kaldırmak amacıyla bu sisteme bir ısı pompası ilave edilerek geliştirilen ısı pompası destekli güneş enerjili (HP_SDHW) bir su ısıtma sistemi tasarlanmış ve her iki sistemin, TRNSYS programı yardımıyla zamana bağlı analizi gerçekleştirilmiştir. Ayrıca bunların dışında aynı şartlarda sıcak su elde etmek için yaygın olarak kullanılan elektrikli (EDHW) ve gaz yakıtlı (GDHW) su ısıtma sistemleri de TRNSYS programı yardımıyla analiz edilmiş ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Yapılan çalışmada, gün içerisinde belirli saatlerde (sabah 06.00, 08.00 ve akşam 20.00, 22.00) 15 dakikalık 600 lt/h debideki 55°C sıcaklıkta kullanım suyu istenen evsel bir uygulama esas alınmıştır. Sistemlerin yıl boyunca enerji tüketimleri ve maliyetleri incelenip yıllık performans değerlendirmeleri yapılmıştır. Bu değerlendirmeler sonucunda HP_SDHW sisteminin, EDHW sistemine göre %70, geleneksel SDHW sistemine göre %38 daha az elektrik tükettiği tespit edilmiştir. Bunların dışında GHDW sistemi ekonomik olsa da, bu sistemin fosil yakıt kullanması dezavantajı olmuştur.

Different energy sources are used to obtain domestic hot water for use in our country. Solar energy, electricity and natural gas are the most commons among these sources. In solar powered systems, the required hot water in the winter months is met with the help of electric heaters placed in the storage tank and this increases operating costs. In this study, a Heat Pump Assisted Solar Energy Domestic Hot Water system (HP_SDHW) developed by adding a heat pump to conventional solar energy water heating system was designed to eliminate disadvantages of Solar Energy Domestic Hot Water (SDHW) system for Izmir conditions, both systems are analyzed by transient simulation system software TRNSYS. In addition to these, Electrical Domestic Hot Water (EDHW) system and Gas- fired Domestic Hot Water (GDHW) system which are widely used to obtain domestic hot water under the same conditions were also analyzed by TRNSYS software and results are compared. Analyzes are based on same application that desired domestic hot water with 600lt/h flow-rate and 55°C temperature at specific times in a day (06.00 a.m. – 08.00 a.m. and 08.00 p.m. -10.00 p.m.) for 15 min. periods. The annual energy consumption and costs of the systems were analyzed and annual performance evaluations were carried out. As a result of these evaluations, the HP_SDHW system consumes 70% less electricity than the EDHW system and 38% less than the conventional SDHW system. Apart from these, although the GDHW system is economical, it has the disadvantageous of using fossil fuels.