Sıcak sulu bina ısıtma sisteminin ekserji analizi

Abstract

Bu tezde Bursa ilinde bulunan 23675 m2 net kapalı alana sahip Kamu Binası'nın sıcak sulu ısıtma sisteminin enerji ve ekserji analizleri yapılmıştır. Analiz kapsamında binada bulunan mahallerin ısı kaybı hesabı yapılmış ve diğer mahallerin ekserji kayıpları ve mahallerde bulunan fancoil tersinmezlikleri hesaplanmıştır. Ayrıca binada kullanılan doğalgaz yakıtlı sıcak su kazanının enerji ve ekserji analizi yapılarak tersinmezliği 941 kW olarak hesaplanmıştır. Kazanın ekserji verimi ise % 21,15 olarak elde edilmiştir. Binanın tasarım ısıtma rejimine göre, binada bulunan bütün mahallerin ekserji kayıpları ve mahallerde bulunan fancoil tersinmezlikleri hesaplanmıştır. Bu çalışmada fancoilin mevcut çalışma değerlerinde debi, hava hızı ve sıcaklık bileşenlerinin ölçümleri yapılarak entropi üretim sayısı ve ısı transfer etkinliği ilişkisi incelenmiştir. Elde edilen ölçüm verileri kullanılarak yapılan hesaplamalar sonucunda entropi üretim sayısı (𝑁𝑠)=0,01213, ısı transfer etkinliği(𝜀)=0,64 olarak bulunmuştur. Bulunan değerler üç farklı sıcaklık rejimine göre (90-70˚C, 80-60˚C ve 70-50˚C) yapılan teorik hesaplamaların sonuçlarıyla kıyaslanmıştır. Ayrıca mevcut çalışma verileriyle yapılan entropi üretim sayısı ve ısı transfer etkinliği ilişkisi incelemesine hata analizi uygulanmış, yapılan hata analiziyle entropi üretim sayısı (𝑁𝑠) ve ısı transfer etkinliği hesaplamalarındaki hata oranı bulunmuştur. Sonuçlar değerlendirildiğinde binada kullanılan sıcak sulu ısıtma sistemindeki kazan için en yüksek ikinci yasa veriminin 90-70 ˚C rejiminde, fancoil için ise en uygun çalışma rejiminin entropi oluşumunun en az olduğu 70-50 ˚C rejimi olduğu tespit edilmiştir.

In this thesis, energy and exergy analyses of a Public Building with a net covered area of 23,675 m2 located in Bursa was carried out. Within the scope of the analyses, heat loss calculations, exergy losses and fancoil irreversibility of spaces in the building were calculated. In addition, the irreversibility of the natural gas fired hot water boiler used in the building was calculated as 941 kW. The exergy efficiency of the boiler was determined as % 21.15. According to heating regime design of the building, exergy losses and fancoil irreversibilities of all spaces in the building were calculated. In the study, flow rate, air velocity and temperature components were measured and the relationship between entropy production number and heat transfer efficiency was also investigated. As a result of the calculations produced from the obtained measurement data, entropy production number (𝑁𝑠)=0.01213 and heat transfer efficiency(𝜀)=0.64 were determined. The values were compared with the results of theoretical calculations according to three different temperature regimes (90-70˚C, 80-60˚C and 70-50˚C). In addition, the analysis of the relationship between the number of entropy production and heat transfer efficiency with the current study data, error analysis was applied, the error analysis of entropy production number (𝑁𝑠) and the error rate of heat transfer efficiency calculations were determined. When the results were evaluated, it was determined that the second highest law efficiency for the boiler in the hot water heating system was in the 90-70 ˚C regime and the most suitable working regime for the fancoil was the 70-50 ˚C regime, where the generation of entropy was minimal.