Zemin altı otopark yol yüzeylerinde buzlanma önleyici sistemin hidronik ısıtma kaplaması kullanılarak sayısal olarak modellenmesi

Year 2022, , 322 - 334, 24.03.2022

Nurullah Kayacı

https://doi.org/10.17798/bitlisfen.1024032

Abstract

Metropol kentlerde yüksek katlı binalar veya rezidansların kış aylarında Zemin altı otoparklarının giriş ve çıkış alanlarında oluşan kar veya buz nedeniyle araçların otoparka giriş ve çıkışları neredeyse imkansızdır. Bir yol yüzeyindeki kaygan koşulları azaltmak için kimyasal tuz veya kar küreme gibi mekanik olan bazı konveksiyonel yöntemler kullanılmaktadır. Bu yöntemlerin gerek yol altyapılarına gerekse çevresel sorunlara neden olduğundan temiz ve alternatif bir yöntem olan Hidronik Isıtmalı Kaplama (HHP) yönteminin kullanması ön plana çıkmaktadır. HHP yöntemi araçların geçtiği yolun altına yerleştirilmiş ve içinden sıcak akışkan geçen borulardan oluşmaktadır. Bu çalışmada, Zemin altı otopark giriş ve çıkış yollarında oluşacak kar veya buzu önlemek amacıyla HHP sistemi için yeni bir model geliştirilmiştir. Ancak bu yeni önerilen uygulamanın özgünlüğü, ısı kaynağı olarak kazan veya ısı pompası gibi ek bir ısıtma sistemi uygulamak yerine binanın merkezi ısıtma sisteminden faydalanılmasıdır. Zemin otopark giriş ve çıkış alanının altına PEX boruları yerleştirilerek hidronik olarak araç yolunun ısıtılması ve MATLAB’ta geliştirilen yeni bir kod sayesinde meteorolojik verileri kullanarak zamana bağlı üç boyutlu olarak simüle edilmiştir. Zemin otopark giriş ve çıkış yollarında buz ve kar oluşmaması için borular arası mesafe, gömme derinliği, hava sıcaklığı ve akışkan giriş sıcaklığının etkileri incelenmiştir. Ek olarak, farklı hava sıcaklıklarına göre hidronik ısıtma borularının yerleşiminin ve akışkan giriş sıcaklığının optimizasyonu gerçekleştirilmiştir.

Keywords

Yol güvenliği, Hidronik Isıtmalı Kaplama, Zemin altı otopark, Kar-buz oluşumu, Optimizasyon

References

• [1] Norrman, J., Eriksson, M., Lindqvist, S. 2000. Relationships between road slipperiness, traffic accident risk and winter road maintenance activity. Clim. Res. 15(3):185–193.
• [2] Andersson, A.K. 2010. Winter Road Conditions and Traffic Accidents in Sweden and UK: Present and Future Climate Scenarios. Doctoral thesis, Göteborg University, Göteborg.
• [3] Nuijten, A.D.W. 2016. Runway temperature prediction, a case study for Oslo Airport, Norway. Cold Reg. Sci. Technol. 125:72-84.
• [4] Equiza M.A., Calvo-Polanco M., Cirelli D., Se˜norans J., Wartenbe M., Saunders C., Zwiazek J.J. 2017. Long-term impact of road salt (NaCl) on soil and urban trees in Edmonton, Canada. Urban For Urban Gree, 21:16-28.
• [5] Aghazadeh N., Nojavan M., Mogaddam A.A. 2012. Effects of road-deicing salt (NaCl) and saline water on water quality in the Urmia area in northwest of Iran. Arab J Geosci 5: 565–570.
• [6] Li F., Zhang Y., Fan Z., Oh K. 2015. Accumulation of de-icing salts and its short-term effect on metal mobility in urban roadside soils. Bull Environ Contam Toxicol 94:525–531.
• [7] Gholikhani M., Roshani H., Dessouky S., Papagiannakis A. T. 2020. A critical review of roadway energy harvesting technologies. Applied Energy, 261:114-388.
• [8] Ghalandari T., Hasheminejad N., Vuye C. 2021. A critical review on large-scale research prototypes and actual projects of hydronic asphalt pavement systems. Renewable Energy, 177:1421-1437.
• [9] Wang H., Zhao J., Chen Z. 2008. Experimental investigation of ice and snow melting process on pavement utilizing geothermal tail water. Energy Convers Manage 49:1538–46.
• [10] Han C., Yu X. 2017. Feasibility of geothermal heat exchanger pile-based bridge deck snow melting system: A simulation based analysis. Renew Energy 101: 214–24.
• [11] Balbay A., Esen M. 2013. Temperature distributions in pavement and bridge slabs heated by using vertical ground-source heat pump systems. Acta Scientiarum Technology 35:677-685.
• [12] Zhao W., Zhang Y., Li L., Su W., Li B., Fu Z. 2020. Snow melting on the road surface driven by a geothermal system in the severely cold region of China. Sustain Energy Technol Assess 40: 100781.
• [13] Mirzanamadi R., Hagentoft C.E., Johansson P. 2020. Coupling a Hydronic Heating Pavement to a Horizontal Ground Heat Exchanger for harvesting solar energy and heating road surfaces. Renew Energy 147:447–463.
• [14] Pascual-Muñoz P., Castro-Fresno D., Serrano-Bravo P., Alonso-Estébanez A. 2013. Thermal and hydraulic analysis of multilayered asphalt pavements as active solar collectors. Appl Energy 111:324–32.
• [15] Pan P., Wu S., Xiao Y., Liu G. 2015. A review on hydronic asphalt pavement for energy harvesting and snow melting. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 48:624-634.
• [16] Eugster W.J. 2007. Road and Bridge Heating Using Geothermal Energy. In Overview and Examples. In Proceedings of the European Geothermal Congress, 30 May–1 June, Unterhaching, Germany.
• [17] Nasir D. S., Hughes B. R., Calautit J. K. 2015. A study of the impact of building geometry on the thermal performance of road pavement solar collectors. Energy, 93:2614-2630.
• [18] Kayacı N. 2020. Düşük Sıcaklıklı Hidronik Isıtmalı Kaldırımların Sayısal Modellemesi, International Congress of Academic Research, 20-22 July, Bolu, Turkey.
• [19] Ling F., Zhang T. 2004. A numerical model for surface energy balance and thermalregime of the active layer and permafrost containing unfrozen water, ColdReg. Sci. Technol. 38:1–15.
• [20] Mihalakakou G. 2002. On estimating soil surface temperature profiles, EnergyBuild. 34:251–259.