Heating and Cooling Performance Analysis of the Horizontal Ground Source Heat Pump for Sivas Conditions

Öz

In this experimental study, a horizontal ground source heat pump was applied to a total of 51.3 m³ volume consisting of two rooms and the performance analysis for heating and cooling in Sivas province were investigated. The values obtained on 16 December and 29 June which were  typical winter/summer days were used for heating and cooling in winter and summer data measurements. In this way, it is aimed to determine the behavioral characteristics of the ground source heat pump application in Sivas province. The indoor and outdoor temperatures, ground temperatures measured at 4 different depths and the inlet and outlet temperatures of the heat pump elements were recorded. The measured datas were used to calculate the coefficient of performance values of the system and heat pump. By using the experimental datas, the average coefficient of performance values in heating mode were calculated as 2.10 and 1.83 for the heat pump and the system respectively, and also in cooling mode 4.79 for the heat pump and 3.86 for the system respectively. In addition, the average value of the heating power consumption for the heat pump was 2.83 kW and the average value of the cooling power consumption was 1.69 kW.

Anahtar Kelimeler

• Ground source heat pump,perfromance analysis,heating,cooling

Sivas İli Şartlarında Yatay Toprak Kaynaklı Isı Pompasının Isıtma ve Soğutma İçin Performans Analizi

Öz

Bu deneysel çalışmada yatay toprak kaynaklı ısı pompası iki odadan oluşan toplam 51.3 m³ hacme uygulanarak, Sivas ili şartlarında ısıtma ve soğutma için performans analizi araştırılmıştır. Kış ve yaz aylarında gerçekleştirilen ölçümlerde; ısıtma ve soğutma için sırasıyla tipik bir kış/yaz günü olan 16 Aralık ve 29 Haziran tarihlerinde elde edilen değerler kullanılmıştır. Bu şekilde toprak kaynaklı ısı pompası uygulamasının Sivas iline ait davranış özelliklerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. İç ve dış ortam sıcaklıkları, 4 farklı derinlikte ölçülmüş toprak sıcaklıkları ve ısı pompası elemanlarının giriş çıkış sıcaklıkları kayıt altına alınmıştır. Ölçülen veriler sistem ve ısı pompasına ait performans katsayısı değerlerini hesaplamada kullanılmıştır. Deneysel veriler kullanılarak ısıtma modunda ortalama performans katsayısı değerleri ısı pompası ve sistem için sırasıyla 2.10 ve 1.83,  soğutma modunda ise ısı pompası için ortalama 4.79 ve sistem için ortalama 3.86 olarak hesaplanmıştır. Ayrıca ısı pompası için ısıtma güç tüketimi ortalama değeri 2.83 kW,  soğutma güç tüketimi ortalama değeri 1.69 kW olarak elde edilmiştir. 

Anahtar Kelimeler

• Toprak kaynaklı ısı pompası,performans analizi,ısıtma,soğutma

Kaynakça

1. [1] Benli H., “A performance comparison between a horizontal source and a vertical source heat pump systems for a greenhouse heating in the mild climate Elaziğ, Turkey”, Applied Thermal Engineering, 50: 197-206, (2013)
2. [2] Naili N., Hazami M., Kooli S., Farhat A., “Energy and exergy analysis of horizontal ground heat exchanger for hot climatic condition of northern Tunisia”, Geothermics, 53: 270-280, (2015)
3. [3] Özdemir M. B., Özkaya M. G., “Ankara ili şartlarında düşey tip toprak kaynaklı ısı pompası sisteminin enerji ve ekserji analizi”, Politeknik Dergisi, 18 (4): 269-280, (2015)
4. [4] Luo J., Rohn J., Bayer M., Priess A., Wilkmann L., Xiang W., “Heating and cooling performance analysis of a ground source heat pump system in Southern Germany”, Geothermics, 53: 57–66, (2015)
5. [5] Zhai X.Q., Cheng X.W., Wang R.Z., “Heating and cooling performance of a minitype ground source heat pump system”, Applied Thermal Engineering, 111: 1366-1370, (2017)
6. [6] Mao Q., Chen Y., “Experimental investigation of thermal performance of a ground source heat pump system for spring season”, Energy and Buildings, 152: 336-340, (2017)
7. [7] Lu Q., Narsilio G. A., Aditya G. R., Johnston I.W., “Economic analysis of vertical ground source heat pump systems in Melbourne”, Energy, 125: 107-117, (2017)
8. [8] Caner M., “Yatay Tip Toprak Kaynaklı Isı Pompası Sisteminin Sivas Şartlarında Değerlendirilmesi”, Yüksek lisans tezi, Sivas Cumhuriyet Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, (2018)

9. [9] Caner M., Duman N., Buyruk E., Kılınç F., “Experimental investigation of the performance of a horizontal ground source heat pump”, International Journal of Scientific and Engineering Research, 9 (6): 1606-1609, (2018)
10. [10] https://www.mgm.gov.tr/veridegerlendirme/il-ve-ilceler-istatistik.aspx?m=SIVAS