Investigation of the economic aspects of air source heat pump usage for Izmir province

Year 2023, , 26 - 33, 30.06.2023

Can Coskun , Zuhal Oktay Coşkun , Bahadır Birecikli

https://doi.org/10.31593/ijeat.1249609

Abstract

The economic analyses of air source heat pump usage in İzmir was conducted. Effect of heating
water temperatures and electricity tariffs on the energy economy were investigated by using
hourly outdoor temperature data of İzmir. Single- and multi-rate electricity tariffs for a residence
in İzmir province were compared. Preferring the multi-rate electricity tariffs in air source heat
pump results in decrease of heating costs. If the energy consumption is priced using a multi-rate
tariff, the energy cost will be reduced by 20%. There is a lower temperature requirement for
underfloor heating compared to conventional heating. Energy costs in underfloor heating can be
lowered compared to natural gas. The hybrid system (Heat pump + natural gas), which allows
to use the most economical energy source on an hourly basis, can save 24% compared to the use
of only natural gas.

Keywords

Air source heat pump, İzmir, Natural gas, Energy economy, Multi-rate electricity

References

• Coskun, C., Oktay, Z., Dincer, I. 2012. Investigation of a hybrid solar and geothermal driven absorption cooling system for district applications. International Journal of Exergy 11 (2), 205-215.
• Oktay, Z., Aslan, A. Geothermal district heating in Turkey: The Gonen case study. Geothermics 36 (2), 167-182.
• Oktay, Z., Dincer, I. 2007. Energetic, exergetic, economic and environmental assessments of the bigadic geothermal district heating system as a potential green solution. International Journal of Green Energy 4 (5), 549-569.
• Akyuz, E., Demi̇ral, D., Coskun, C., Oktay, Z. 2013. Estimation of the monthly based hourly wind speed characteristics and the generated power characteristics for developing bidding strategies in an actual wind farm: a case study. Arabian Journal for Science and Engineering 38, 263-275.
• Şimşek, E., Bilgili, M., Yaşar, A., Şahin, B. 2012. Kondenser Serpantini ve Evaporatör Filtrelerindeki Tikanikliğin Duvar Tipi Split Klima Performansi Üzerindeki Etkileri, Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Dergisi, 27(2), 375-383.
• Dikici, A., Akbulut, A, Gülçimen, F. 2006. Güneş, Hava Ve Toprak Enerjisi Kaynaklı Isı Pompalarının Elazığ Şartlarında Kullanımının Deneysel Olarak Araştırılması ve Enerji ve Ekserji Analizleri, Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi, 25(2), 49-61.
• Kaya, M. 2009. Isı Pompası ve Kombi Isıtma Sistemleri Maliyet Analizlerinin Karşılaştırılması, Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, 6(2), 39-47.
• Doğan, V. 2007. Klima Sistemlerinde Buz Depolama Yönteminin Üçlü Elektrik Tarifesine Göre Ekonomik Analizi, 8. Ulusal Tesisat Mühendisleri Kongresi, 25–28 October , İzmir, Turkey, 637-654.
• Akyüz, S. 2008. “Economic Researching of Cooling Storage in Variable Electrical Price, Elektriğin Değişken Fiyatlı Olması Durumunda Soğuk Depolamanın Ekonomikliğinin Araştırılması”. Master thesis, Yıldız Technical University, Mechanical Engineering, İstanbul, Turkey.
• Bulut, H., Büyükalaca, O., Yilmaz, T. 2007. Akdeniz Bölgesi için ısıtma ve soğutma derece-saat değerlerinin analizi, 2. Ulusal İklimlendirme Kongresi, 15-18 November, Antalya, Turkey, 109-122.
• Esen, H., İnallı, M., 2003. Elazığ İklim Şartlarında Yatay Borulu Toprak Kaynaklı Isı Pompasının Performansı, F. Ü. Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 15(2), 109-117.
• Güven Acar, Ş. 2009. “An Investıgatıon on the Change of Temperature and Heat Storage Capacıty Of Geologıcal Formatıons in The Denizli Basın, And The Usabılıty In Heat Pumps - Denizli Havzasındaki Jeolojik Formasyonlarda Sıcaklık ve Isı Depolama Kapasitesi Değişiminin İncelenmesi ve Isı Pompası Uygulamalarının Araştırılması”. Ph.D. thesis, Pamukkale University, Mechanical Engineering, Denizli, Turkey.
• Bertsch, S.S., Groll E.A. 2008. Two-Stage Air-Source Heat Pump for Residential Heating And Cooling Applications In Northern U.S. Climates, International Journal of Refrigeration 31(7), 1282-1292.
• Zhang, L. Jiang, Y., Dong, J., Yao, Y. 2018. Advances in Vapor Compression Air Source Heat Pump System in Cold Regions: A Review, Renewable And Sustainable Energy Reviews 81(1), 353-365.
• Esen, H., Inalli, M., Esen, M. 2006. Technoeconomic appraisal of a ground source heat pump system for a heating season in eastern Turkey, Energy Conversion and Management, 47(9-10), 1281-1297.
• Esen, H., Inalli, M., Esen, M. 2007. A techno-economic comparison of ground-coupled and air-coupled heat pump system for space cooling, Building and Environment, 42(5), 1955-1965.
• Esen, M., Yuksel, T. 2013. Experimental evaluation of using various renewable energy sources for heating a greenhouse, Energy and Buildings, 65, 340-351.
• Fertelli, A. 2019. Comparison of Two Different Electricity Tariffs for a Residence in Sivas,Turkey, European Mechanical Science 3, 37-40.
• Li, Y., Yu, J. 2016. Theoretical Analysis On Optimal Configurations of Heat Exchanger And Compressor In A Two-Stage Compression Air Source Heat Pump System, Applied Thermal Engineering, 96, 682-689.
• Guoying, X., Xiaosong, Z., Shiming, D. 2006. A Simulation Study on The Operating Performance Of A Solar–Air Source Heat Pump Water Heater, Applied Thermal Engineering 26(11-12), 1257-1265.
• Tamdemir, Ş. 2014. “Theoretical And Experimental Investigation of the Air to Air Heat Pump-Hava-Hava Isı Pompasının Teorik ve Deneysel İncelenmesi”. Master thesis, Hitit University, Mechanical Engineering, Çorum, Turkey.
• Eser, C., Öner, F., Başoğlu, O., Bilir, L., Yıldırım Özcan, N., Özcan, H.G. 2017. Urla-İzmir’de Bulunan Müstakil Bir Ev İçin Bütünleşik Hibrit Sistem Analizi, 13. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi, 19-22 April, İzmir, Turkey, 27-40.
• Coşkun, C., Oktay, Z., Ertürk, M. 2009. Konutların Isıtma Sezonunda Seçilen İç Ortam Sıcaklık Parametresinin Enerji-Maliyet-Çevre Açısından Değerlendirilmesi ve Bir Uygulama Örneği. ΙΧ. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi, 6-9 May, İzmir, Turkey, 529-538.