Hava kaynaklı ısı pompalarında farklı bağıl nem seviyelerinde defrost prosesinin ısıtma kapasitesine etkisi
The impact of defrost processes on heating capacity in air-source heat pumps at different relative humidity levels
- Tez No: 1011505
- Danışmanlar: PROF. DR. DERYA BURCU ÖZKAN, DOÇ. DR. CENK ONAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Bağıl nem, Hava kaynaklı ısı pompası, Isıtma, Kar çözme yöntemi, Relative humidity, Air source heat pump, Heating, Defrost method
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Isı Proses Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Hava kaynaklı ısı pompaları (HKIP), yüksek enerji verimliliği, düşük işletme maliyetleri ve çevresel sürdürülebilirlik potansiyelleri nedeniyle konut ve ticari yapılarda yaygın olarak tercih edilen ısıtma ve soğutma sistemleridir. Bununla birlikte, düşük ortam sıcaklığı ve yüksek bağıl nem koşullarında dış ünite serpantin yüzey sıcaklığının havanın çiğ noktası sıcaklığının ve suyun donma noktasının altına düşmesi sonucu serpantin yüzeyinde karlanma meydana gelmektedir. Bu karlanma olgusu, dış ünite serpantini üzerinden geçen hava akışını ve ısı transfer etkinliğini azaltarak HKIP sisteminin performans katsayısı (COP) üzerinde olumsuz etki oluşturmaktadır. Karlanmanın belirli bir seviyeye ulaşması durumunda, dış serpantin üzerindeki kar tabakasının giderilmesi amacıyla sistemin defrost çevrimine girmesi gerekmektedir. Defrost işlemi genellikle sıcak gaz defrost yöntemi veya ters çevrimli defrost yöntemi ile gerçekleştirilmektedir. Ancak defrost süreci boyunca sistemin ısıtma işlevi geçici olarak durmakta; bu durum kullanıcı konforunda azalmaya ve enerji verimliliğinde ek kayıplara neden olmaktadır. Bu çalışmada, 3,7 kW nominal ısıtma kapasitesine sahip, R32 soğutucu akışkan kullanan split tip inverter kontrollü bir hava kaynaklı ısı pompasının 2 °C ortam sıcaklığında farklı bağıl nem seviyelerinde (%50–%90) karlanma karakteristikleri ve defrost davranışları deneysel olarak incelenmiştir. Dış ünite hava debisini ölçmek amacıyla yalıtımlı bir kanal tasarlanmış ve sisteme uygulanmıştır. Ayrıca yüksek bağıl nem koşullarında defrosta girişi geciktirmek amacıyla kanal içerisine silika jel yerleştirilmiş ve cihaza giren havanın bağıl neminin düşürülmesinin defrost süresi ve sıklığı üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Deneyler, sıcaklık ve bağıl nemin hassas bir şekilde kontrol edilebildiği iki ayrı psikrometrik odada gerçekleştirilmiştir. Isıtma kapasitesi, iç ünite giriş–çıkış yaş termometre sıcaklık farkları ile hava debisi kullanılarak belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, bağıl nem seviyesinin azalmasıyla birlikte ısıtma kapasitesi ve güç tüketiminin arttığını; buna karşılık yoğuşan su miktarının, kar yoğunluğunun ve defrost çevrimi sayısının azaldığını göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Air source heat pumps (ASHPs) are widely preferred in residential and commercial buildings due to their high energy efficiency, low operating costs, and environmental sustainability potential. However, under low ambient temperature and high relative humidity conditions, frost forms on the outdoor coil surface when the coil temperature falls below both the dew point temperature of the air and the freezing point of water. This frost formation reduces air flow and heat transfer effectiveness, thereby negatively affecting the coefficient of performance (COP). When frost accumulation reaches a certain level, the system must enter a defrost cycle to remove the frost layer on the outdoor coil. Defrost is generally performed using either hot gas or reverse-cycle methods. During this process, the heating function temporarily stops, which reduces user comfort and causes additional energy losses. In this study, 3.7 kW split-type inverter-controlled ASHP using R32 refrigerant was experimentally investigated at a constant ambient temperature of 2 °C under different relative humidity levels (50–90%). An insulated duct was designed to measure air flow, and silica gel was placed inside the duct to reduce inlet air humidity and delay defrost initiation. Experiments were conducted in controlled psychrometric chambers. Heating capacity was determined using indoor unit wet-bulb temperature differences and air flow rate. The results indicate that decreasing relative humidity increases heating capacity and power consumption, while reducing condensed water, frost formation, and defrost frequency.
Benzer Tezler
- Determination of soil temperatures for one or multi layer soils
Tek ve çok katmandan oluşan topraklarda toprak sıcaklığının belirlenmesi
ARİF ÖZBEK
Doktora
İngilizce
2011
Makine MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiMakine Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. TUNCAY YILMAZ
- Sera iklimlendirme sistemlerinde ısı pompası kullanımının teknik ve ekonomik incelemesi
Technical and economic review of the use of heat pumps in greenhouse air conditioning systems
EMRE EKİNCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ZEKİ YILMAZOĞLU
- Farklı nanoakışkan kullanılan ısı pompalarında enerji ve ekserji analizi
Heat pumps using different nanofluids energy and exergy analysis
AYŞE CANALP
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
EnerjiManisa Celal Bayar ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AYŞE BİLGEN AKSOY
DOÇ. DR. MUSTAFA AKKAYA
- Türkiye'de toprak kaynaklı ısı pompasının kullanılabilirliği ve verimliliğinin araştırılması
Investigation of the efficiency and availability of a ground source heat pump in Türkiye
OĞUZ BIYIKLIOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EROL UZAL
- Denizli havzasındaki jeolojik formasyonlarda sıcaklık ve ısı depolama kapasitesi değişiminin incelenmesi ve ısı pompası uygulamalarının araştırılması
An investigation on the change of temperature and heat storage capacity of geological formations in the Denizli basin, and the usability in heat pumps
ŞENGÜL GÜVEN ACAR
Doktora
Türkçe
2009
EnerjiPamukkale ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RASİM KARABACAK