Bir ticari bina iklimlendirme sistemine entegre edilmiş buz depolama sisteminin enerji verimliliği için optimum şartların araştırılması
Investigation of optimum conditions for energy efficiency of ice storage system integrated with air conditioning system for a commercial building
- Tez No: 987407
- Danışmanlar: PROF. DR. SALİH COŞKUN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Enerji, Mechanical Engineering, Energy
- Anahtar Kelimeler: Hibrit soğutma, Isı enerjisi, Soğutma enerjisi, Termal enerji, Ticari enerji, Hybrid cooling, Heat energy, Cooling energy, Thermal energy, Commercial energy
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bursa Uludağ Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışma, ticari binaların iklimlendirme sistemlerinin yaz aylarındaki pik saatlerde yol açtığı yüksek enerji tüketimi ve işletme maliyetleri sorununu, Buz Depolama Sisteminin (BDS) enerji verimliliği ve optimum çalışma şartları bağlamında araştırmaktadır. Metodoloji, özgün olarak tasarlanmış deney düzeneği üzerinde gerçekleştirilen deneysel analizler ile bir TRNSYS simülasyon modelinin oluşturulması ve optimizasyon çalışmalarını içermektedir. Deneysel aşamada, sistem 8 saatlik gece şarjı stratejisiyle test edilmiştir. Termal analizler, BDS'nin 7,70 kWh termal enerji depoladığını ve düşük ortam sıcaklığından faydalanarak 1,42(±0,06) gibi yüksek bir şarj Performans Katsayısı (COP) ile çalıştığını göstermiştir. Deşarj verimliliği %67,5(±%2,4) olarak tespit edilmiş ve enerji kayıplarının büyük çoğunluğunun yetersiz tank yalıtımından kaynaklandığı hesaplanmıştır. Ekonomik açıdan, BDS stratejisinin, aynı soğutma işini pahalı gündüz tarifesiyle yapmaya kıyasla %20 işletme maliyeti avantajı sağladığı hesaplanmıştır. TRNSYS modelinin soğutma analizleri, BDS'nin kontrol stratejilerinin maliyet üzerindeki kritik etkisini göstermiştir. Tam Depolama, yükü geceye kaydırarak en düşük maliyete (1.118,70 TL) ulaşmış ve tasarruf sağlamıştır. Buna karşın, Hibrit/Kısmi Depolama, yetersiz kapasite nedeniyle gündüz soğutmaya geçiş yapmış, 7.000 kJ/h pik güç çekerek en yüksek maliyetli senaryo (1.994,02 TL) olarak tespit edilmiştir. TRNSYS ile Tam Depolama sistemi üzerinde yapılan optimizasyon çalışmaları, BDS'nin ekonomik potansiyelini maksimize eden nicel şartları belirlemiştir. En düşük işletme maliyetini sağlayan optimum tank hacmi 4,98 m3 olarak belirlenmiştir. İşletme koşulları için ise 100 kg/h pompa debisi en uygun işletme şartı olarak tespit edilmiştir. Sonuç olarak, BDS'nin ekonomik avantajının sürdürülebilmesi için Tam Depolama stratejisi ve belirlenen nicel boyutlandırma şartlarına uyulması, Hibrit sistemler için ise maliyet piklerini önlemek amacıyla Talep Sınırlama kontrol mekanizmalarının entegre edilmesi gerekmektedir.
Özet (Çeviri)
This study investigates high energy consumption and operating costs caused by commercial building HVAC systems during peak summer hours, focusing on the energy efficiency and operating conditions of Ice Thermal Energy Storage (ITES) systems. The methodology includes experimental analyses on a custom design and TRNSYS simulation modeling with optimization. Experimentally, the system was tested with an 8-hour night charging strategy. Thermal analyses showed the ITES stored 7.70 kWh with a high charging Coefficient of Performance (COP) of 1.42(±0.06), utilizing low ambient temperatures. Discharge efficiency was 67.5%(±2.4%), with major losses attributed to insufficient tank insulation. Economically, the ITES strategy provided a 20% operational cost advantage compared to expensive daytime tariffs. TRNSYS cooling analyses demonstrated the critical impact of control strategies on cost.“Full Storage”achieved the lowest cost (1,118.70 TL) by shifting the load to nighttime. Conversely,“Hybrid/Partial Storage”was the highest cost scenario (1,994.02 TL) due to insufficient capacity leading to daytime peak power draws (7,000 kJ/h). TRNSYS optimization on the Full Storage system determined quantitative conditions maximizing economic potential. The optimum tank volume for lowest operating cost was 4.98 m³, with an optimum pump flow rate of 100 kg/h. Consequently, sustaining economic advantages requires adhering to the Full Storage strategy and determined sizing conditions, while Hybrid systems need Demand Limiting controls to avoid cost peaks.
Benzer Tezler
- Theoretical modeling of the energy efficiency of a shopping mall
Bir alışveriş merkezinin enerji verimliliğinin teorik modellenmesi
HAMZA ABUALESS
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
EnerjiAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KADİR BİLEN
- Binalarda termal enerji depolama ile yapılan enerji tasarrufu
The energy savings in buildings with a thermal energy storage
TÜRKAY YEŞİLKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. DERYA BURCU TÜMER ÖZKAN
- Bina otomasyon sistemleri
Building automotion systems
MUSTAFA MURAT GENLİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OSMAN KILIÇ
- Yaklaşık sıfır enerji konseptli binalar için gerçek zamanlı enerji optimizasyonu fizibilitesi
Real-time energy optimization feasibility for nearly zero energy buildings (NZEB) concept
HACER GEDİZ TAŞKIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
EnerjiAkdeniz ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAMZA FEZA CARLAK
- Toplam inşaat alanı yirmibin metrekareden büyük ticari yapılarda kojenerasyon sisteminin alternatif sistemlerle enerji ve bina maliyeti açısından karşılaştırılması
Energy consumption and cost analysis comparison of cogeneration system with alternative systems for commercial buildings which have construction area more than twentythousand metersquare
ALPERDENİZ AYDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MECİT SİVRİOĞLU