GREENHOUSE HEATING SIMULATION WITH A WATER RESOURCE AND SOLAR ENERGY SUPPORTED PUMP IN VAN CLIMATE CONDITIONS

Abstract

In this study, a solar powered water source heat pump system was modeled through the TRNSYS program to meet the heating needs of two different types of greenhouses with different set point temperatures in Van climate conditions. These greenhouses are named as cold and warm greenhouses according to set point temperatures, and the set point temperatures are 6 ° C and 17 ° C respectively for cold and warm greenhouses. In two greenhouse systems, single layer glass and double layer polyethylene (ÇPE) greenhouse cover materials were used and annual heating energy requirements were compared. The heat loads of both greenhouses were calculated with the help of TRNSYS program and a sufficient capacity heat pump was selected accordingly. The nominal heating capacity and heat pump power consumption values of the heat pump used in the cold greenhouse system are 30000 kJ / h and 6000 kJ / h respectively, while the nominal heating capacity and heat pump power consumption of the warm greenhouse system is 64252 kJ / h and 17848 kJ / h, respectively. According to the results obtained in this study, as a result of the use of double-layer polyethylene greenhouse cover instead of glass greenhouse cover in cold and warm greenhouse, saves 55% and 44% heating energy for cold and warm greenhouse, respectively.

Keywords

• Greenhouse
• Heat Pump
• TRNSYS
• Energy

VAN İKLİM ŞARTLARINDA SU KAYNAKLI VE GÜNEŞ ENERJİSİ DESTEKLİ BİR ISI POMPASI İLE SERA ISITMA SİMÜLASYONU

Abstract

Bu çalışmada Van iklim koşullarında yer alan farklı ayar noktası sıcaklıklarına sahip iki seranın ısıtma ihtiyacının karşılanması için güneş enerjisi destekli bir su kaynaklı ısı pompası sistemi TRNSYS programı aracılığıyla modellenmiştir. Bu seralar ayar noktası sıcaklıklarına göre soğuk ve ılık sera olarak adlandırılmış olup, ayar noktası sıcaklıkları soğuk ve ılık sera için sırasıyla 6 °C ve 17 °C değerlerindedir. İki sera sistemi içinde tek katlı cam ve çift katlı polietilen (ÇPE) sera örtüsü malzemeleri kullanılmış ve yıllık ısıtma enerjisi gereksinimleri karşılaştırılmıştır. Her iki seranın ısı yükleri TRNSYS programı yardımıyla hesaplanmış ve buna göre yeterli kapasitede ısı pompası seçimi yapılmıştır. Soğuk sera sisteminde kullanılan ısı pompasının nominal ısıtma kapasitesi ve ısı pompası güç tüketim değerleri sırasıyla 30000 kJ/h ve 6000 kJ/h iken ılık sera sistemine ait ısı pompasının nominal ısıtma kapasitesi ve ısı pompası güç tüketimi sırasıyla 64252 kJ/h ve 17848 kJ/h’dır. Bu çalışmada elde edilen sonuçlara göre, soğuk ve ılık serada cam sera örtüsü yerine çift katlı polietilen (ÇPE) sera örtüsü kullanımı sonucunda soğuk ve ılık serada sırasıyla yıllık % 55 ve % 44 ısıtma enerjisi tasarrufu sağlanmaktadır.

Keywords

• Sera
• Isı pompası
• TRNSYS
• Enerji

References

1. Anonim, 2019a. Wisconsin Üniversitesi, Enerji Verimliliği ve Yenilenebilir Enerji Bölümü. “https://fyi.extension.wisc.edu/energy/greenhouses/infiltration-losses/’’
2. Anonim, 2019b. www.trane.com, Model EXW060 ve Model WPWD024, Trane ürün kataloğu.
3. Collins, R.M., Wagar R.W., Banister, J.C., 2013. Validation of a Single Tank, Multi-mode Solar-assisted Heat Pump TRNSYS Model, Energy Procedia 48 ( 2014) 499 – 504
4. Bingöl,O. Özkaya, B. 2019. A Comprehensıve Overvıew Of Soft Computıng Based Mppt Technıques For Partial Shading Conditions in Pv Systems, Journal of Engineering Sciences and Design, 7(4), 926 – 939.
5. Çomaklı, Ö., Kaygusuz, K. and Ayhan, T., 1993.Solar assisted Heat Pump and Energy Storage for Residental Heating, Solar Energy, 51 (5), 357-366
6. Kandırmış, G.,2017. Isı Pompası Destekli Güneş Enerjili Bir Su Isıtma Sisteminin TRNSYS Programı İle Simülasyonu. Bursa Uladağ Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Bursa.
7. Kaygusuz, K. 2000. Experimental and theoretical investigation of a solar heating system with heat pump. Renewable Energy, 21: 79-102.
8. Koçak, S.,2012. Hacim Isıtma Amaçlı Güneş Enerjisi Destekli Su Kaynaklı Isı Pompası Çevriminin Teorik Analizi. Akdeniz üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü,Yüksek lisans tezi,175s,Antalya

9. Trillat-Berdal, V., Souyri, B., and Achard, G., 2007. Coupling of geothermal heat pumps with thermal solar collectors. Applied Thermal Engineering, 27 (10): 1750-1755.
10. Yamankaradeniz, R., Horuz, I.,1998. The Theoretical and Experimental İnvestigation of the Characteristics of Solar-assisted Heat Pump for Clear Days, International Communications in Heat and Mass Transfer, 25 (6), 885-898, 19
11. Yang, W., Zhu, J., shı, M. and Chen, Z. 2011. Numerical simulation of the performance of a solar – assisted heat pump heating system. Procedia Environmental Sciences, 11: 790-797.
12. Yumrutas, R. and Kaska, O. 2004. Experimental investigation of thermal performance of solar assisted heat pump system with an energy storage. International Journal of Energy Research, 28: 163-175.