Merkezi Isıtma Sistemlerinde Yerüstü ve Yeraltı Ön Yalıtımlı Boruların Optimum Yalıtım Kalınlığı, Enerji Tasarrufu ve Yakıt Emisyon Hesabı

Öz

Enerji ihtiyacının her geçen gün arttığı dünyamızda enerjiyi verimli kullanmak çok önemli bir hale gelmiştir. Enerji verimliliğinde en etkin yöntemlerden biri de ısı yalıtımı uygulamalarıdır. Bu çalışmada merkezi ısıtma sisteminde yer üstü ve yer altı olmak üzere iki farklı ön yalıtımlı borulama sistemi için 50, 100, 200, 400, 600, 800 ve 1000 mm boru çaplarında ikinci yalıtımın optimum yalıtım kalınlığına bağlı ekonomik ve çevresel etkiler hesaplanmıştır. Hesaplamalarda derece-gün yöntemi kullanılmıştır. Hesaplamalar için Balıkesir ili seçilmiştir. Yalıtım malzemesi olarak XPS ve taş yünü, yakıt türü olarak ise doğalgaz, kömür ve fuel-oil kullanılmıştır. Çalışmada yaşam döngüsü maliyet (YDM) analizi kullanılarak 10 yıllık ömür süresi için hesaplamalar yapılmıştır. Yer üstü borulama sistemlerinde tüm parametreler değerlendirildiğinde optimum yalıtım kalınlığı 5,4 cm ile 15,3 cm arasında, yer altı borulama sistemi için ise 5,1 cm ile 12,8 cm arasında değiştiği hesaplanmıştır. Enerji tasarrufu yer üstü borulama sistemi için 8,69 $/m-yıl ile 281,33 $/m yıl arasında, yer altı borulama sistemi için 6,26 $/m-yıl ile 72,43 $/m-yıl arasında hesaplanmıştır. CO2 emisyonu yer üstü borulama sistemi için 2,1 kg/m ile 33,06 kg/m arasında, yer altı borulama sistemi için ise 2,04 kg/m ile 32,14 kg/m arasında gerçekleşmiştir. SO2 emisyonu yer üstü borulama sistemi için 0,011 kg/m ile 0,088 kg/m arasında, yer altı borulama sistemi için 0,011 kg/m ile 0,086 kg/m arasında değişmektedir.

Anahtar Kelimeler

• Merkezi ısıtma
• boru yalıtımı
• optimum yalıtım kalınlığı
• enerji tasarrufu
• ısıtma derece-gün

Optimum Insulation Thickness, Energy Saving and Fuel Emission Calculation of Aboveground and Underground Pre-Insulated Pipes in Central Heating Systems

Öz

In our world, where the need for energy increases day by day, it has become crucial to use energy efficiently. One of the most effective methods of energy efficiency is thermal insulation applications. In this study, economic and environmental effects based on optimum insulation thickness of 50, 100, 200, 400, 600, 800, and 1000 mm pipe d.iameters for two different pre-insulated piping systems, aboveground and underground, were calculated. The degree-day method was used in calculations. Balikesir province was chosen for calculations. extruded polystyrene (XPS) and rock wool were used as insulation materials and natural gas, coal, and fuel oil were used as fuel types. In the study, calculations were made for a 10-year life using life cycle cost (LCC) analysis. When all parameters are evaluated in aboveground piping systems, it is calculated that the optimum insulation thickness varies between 5.4 cm and 15.3 cm and the underground piping system is found as 5.1 cm and 12.8 cm. Energy savings have been calculated between 8.69 $/m-year and 281.33 $/m-year for aboveground piping system and between 6.26 $/m-year and 72.43 $/m-year for underground piping system. CO2 emission values were between 2.1 kg/m and 33.06 kg/m for the aboveground piping system and between 2.04 kg/m and 32.14 kg/m for the underground piping system. The SO2 emission ranges from 0.011 kg/m to 0.088 kg/m for the aboveground piping system and from 0.011 kg/m to 0.086 kg/m for the underground piping system.

Anahtar Kelimeler

• Central heating
• pipe insulation
• optimum insulation thickness
• energy saving
• heating degree-day

Kaynakça

1. [1] Oymak M.,“Isıl sistem tasarımlarında ekonomik yalıtım kalınlıklarının ekserji ekonomik yöntemle belirlenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Trakya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, (2007).
2. [2] https://www.yatirimkredi.com/turkiyenin-enerji-politikasi-ve-ekonomik-sonuclari.html (Erişim Tarihi: 2 Mayıs 2019)
3. [3] Türkiye Enerji ve Enerji Verimliliği Çalışmaları Raporu, “Yeşil Ekonomiye Geçiş”, Temmuz, (2010)
4. [4] Başoğul Y. and Keçebaş A., “Economic and environmental impacts of insulation in district heating pipelines”, Energy, 36 (10): 6156-6164, (2011).
5. [5] Diz B.B.,“Mekanik tesisat yalıtımında karşılaşılan sorunlar ve çözüm önerileri”, 14. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi, İzmir, 17-20 Nisan, İzmir, (2019).
6. [6] Sakarya K., “Enerji verimliliği ve yalıtım”, İZODER Dergisi, 135, (Ocak-Şubat 2019) .
7. [7] Öztürk İ., Karabay H. and Bilgen E., “Thermo-economic optimization of hot water piping systems: A comparison study”, Energy, 31(16): 2094-2107, (2006).
8. [8] Keçebaş A., “Bölgesel ısıtma sistemlerinde boru yalıtımı yoluyla enerji tasarrufu için optimum yalıtım kalınlığının belirlenmesi”, Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, 9 (1):1-14, (2012).

9. [9] Kayfeci M., “Determination of energy saving and optimum insulation thicknessses of the heating piping systems for different insulation materials”, Energy and Buildings, 69: 278-284, (2014).
10. [10] Keçebaş A., “Enerji tasarrufu için yer altına gömülü çelik borularda yalıtımın ekonomik faydaları”, Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 29 (3): 206-212, (2013).
11. [11] Yildiz A. and Ersöz M., “Determination of the economical optimum insulation thickness for VRF (valiable regrigerant flow) system”, Energy, 89: 835-844, (2015).
12. [12] Başoğul Y., Demircan C. and Keçebaş A., “Determination of optimum insulation thickness for environmental impact reduction of pipe insulation”, Applied Thermal Engineering, 101: 121-130 (2016).
13. [13] Çallı E., “Boru yalıtımı uygulamalarında ısıtma derece günlere göre optimum yalıtım kalınlığının enerji tasarrufu”, Yüksek Lisans Tezi, Afyon Kocatepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, (2016).
14. [14] Ertürk M., “Optimum insulation thicknesses of pipes with respect to different insulation materials, fuels, and climate zones in Turkey”, Energy, 113:991-1003, (2016).
15. [15] Elele, S. ve Çanakçı, C. Bölgesel ısıtma sistemleri ısı merkezleri tasarımı. 5. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi, Jeotermal Enerji Semineri, 3-5 Ekim, İzmir. 131-140, (2001).
16. [16] Böke B., “Yüzeyde yoğuşma problemi”,12. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi, İzmir, Yalıtım Semineri, 8-12 Nisan, İzmir, 2507-2512, (2015).
17. [17] Kaynaklı Ö., “Economic thermal insulation thickness for pipes and ducts: A rewiew study”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 30: 184-194, (2014).
18. [18] https:/insapedia.com/yasam-dongusu-maliyet-ydm-analizi/ (Erşim Tarihi: 20 Mayıs 2019)
19. [19] Keçebaş A., Alkan M. A. and Bayhan M., “Thermo-economic analysis of pipe insulation for district heating piping systems”, Applied Thermal Engineering, 31: 17-18, (2011).
20. [20] Daşdemir A., “Boru yalıtımında farklı boru çapları için hava boşluğunun yalıtım kalınlığı ve kullanım ömrü maliyetleri üzerine etkileri”, Yüksek Lisans Tezi, Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Enerji Sistemleri Mühendisliği Anabilim Dalı, (2019).
21. [21] Çallı E. ve Keçebaş A., “Bölgesel ısıtma sistemlerinde boru yalıtımı uygulamasının ekonomik ve çevresel faydaları”, Tesisat Mühendisliği, 128: 5-17, (2012).
22. [22] Çomaklı, K. and Yüksel, B. Environmental impact of thermal insulation thickness in buildings. Applied Thermal Engineering, 24, 5-6 ,933-940, (2004).
23. [23]. Dombaycı Ö. A, “Degree-days maps of Turkey for various base temperatures”, Energy, 34: 1807-1812, (2009).
24. [24] Türkiye Cumhuriyet Merkez Bankası, Faiz verileri, (2018).
25. [25] Türkiye İstatistik Kurumu, Enflasyon verileri, (2018)