Midibüs soğutma sisteminin performansının analizi

Materyal ve yöntem bölümünde belirtilen eşitlikler kullanılarak beş il için soğutma yükü değerlerinin soğutma sezonu boyunca saatlik değişimi Şekil 4.8’da gösterilmiştir. Soğutma sezonu içerisinde Antalya, Konya, Mersin, Muğla ve Şanlıurfa illeri için soğutma yükünün en yüksek olduğu günler sırasıyla 202. (21 Temmuz), 211. (30 Temmuz), 211. (30 Temmuz), 218. (6 Ağustos), ve 201. (20 Temmuz) günde ve değerleri ise 439.093 kWh/gün, 315.598 kWh/gün, 407.953 kWh/gün, 374.651 kWh/gün ve 574.611 kWh/gün olarak hesaplanmıştır.

Şekil 4.9’da beş il için soğutma sezonu içindeki en yüksek ışınımın, sıcaklığın ve soğutma yükünün oluştuğu günlerdeki soğutma yükünün saatlik değişimi ayrıca verilmiştir. Konya ve Muğla illeri için en yüksek ışınımın oluştuğu günlerde hesaplanan soğutma yükü değerleri günün 02:00-06:00 saatleri arasında negatif olmasından dolayı bu saatlerde soğutma ihtiyacının olmadığını söylemek mümkündür. Burada, en yüksek soğutma yükünün olduğu günler ile en yüksek sıcaklığın oluştuğu günlerin çakıştığı görülmektedir. Soğutma yükünü etkileyen iki faktörden sıcaklığın soğutma yükünü daha çok etkilediği söylenebilir. En yüksek soğutma yükünün değerleri ve oluştuğu saatler sırasıyla Şanlıurfa için 41.4 kW ve saat 14:00, Antalya için 33 kW ve saat 14:00, Muğla için 32 kW ve saat 14:00, Konya için 28.9 kW ve saat 15:00, Mersin için 27.6 kW ve saat 14:00 olarak Şekil 4.9.c’de görülmektedir.

Şekil 4.7. Seçilen iller için maksimum soğutma yükünün oluştuğu günlerde midibüsün yüzeylerine gelen güneş ışınımının değişimi

Şekil 4.9. Soğutma sezonu içerisinde soğutma yüklerinin günlük değişimi a) En yüksek sıcaklığın oluştuğu gün, b) En yüksek ışınımın oluştuğu gün, c) En yüksek soğutma yükünün oluştuğu gün

Soğutma yükünün en yüksek olduğu günlerdeki çevre sıcaklığı ve güneş ışınımının tüm illerdeki saatlik değişimi Şekil 4.10’da verilmiştir. Grafikte güneş ışınımı en yüksek değerini Konya ilinde saat 13:00’da 808 W/m2

olarak alırken, çevre sıcaklığı ise en yüksek değerini Şanlıurfa ilinde 40.3°C olarak saat 14:00’da almıştır. Konya ili verileri incelendiğinde güneş ışınımı değerinin yüksek iken sıcaklık değerinin

düşük olduğu görülmektedir. Bu nedenle, önerilen PV destekli taşıt klimasının en iyi sonuçları Konya ilinde çıkmaktadır.

Şekil 4.10. Soğutma yükünün en yüksek olduğu günlerdeki çevre sıcaklığı ve güneş ışınımının saatlik değişimi

Şekil 4.11. En yüksek soğutma yükünün meydana geldiği günlerde izentropik verimin R134a, R407C ve R410A akışkanları için Tevap=0 oC ve Tkond=Tdış+15 oC olduğu durumda karşılaştırması

Şekil 4.11’de en yüksek soğutma yükünün oluştuğu günlerde kompresörün izentropik verimindeki değişim 3. bölümde kabul edilen yaklaşım ile üç farklı soğutucu akışkan ve beş il için verilmiştir. En düşük izentropik verim Şanlıurfa’da saat 14:00’da R134a akışkanı için 0.804 olarak elde edilmiştir. En yüksek izentropik verim ise, Konya’da saat 05:00’da R410A akışkanı için 0.838 olarak elde edilmiştir. Üç akışkan için günlük ortalama izentropik verim 0.822 olarak belirlenmiştir. İzentropik verim açısından tüm illerde R410A’nın daha iyi sonuçlar verdiği grafiklerden anlaşılmaktadır. En yüksek soğutma yükünün oluştuğu günlerde, R134a, R410A ve R407C akışkanı ile çalışan soğutma sisteminin, soğutma yükünü karşılayabilmek için gerekli gücün ve soğutma sisteminin STK değerinin saatlik değişimi evaporatör sıcaklığının 0°C ve kondenser sıcaklığının dış sıcaklıktan 15°C fazla olması durumundaki değişimleri Şekil 4.12’de verilmiştir. Kompresörün gücü ve STK değerleri evaporatör ve kondenser sıcaklıklarına bağlı olarak değişmektedir. Evaporatör sıcaklığının ve kondenser sıcaklığının değişimine bağlı olarak üç akışkan için kompresörün günlük tükettiği enerji miktarları Çizelge 4.2’de verilmiştir. Çizelgede günlük enerji miktarları arasındaki en yüksek değer Tevap=-5°C ve Tkond=Tdış+20°C durumunda R407C akışkanı ile olurken, günlük enerji miktarının en düşük değeri Tevap=5°C ve Tkond=Tdış+10°C durumunda R134a akışkanı kullanıldığı durumda elde edilmiştir. Buradan, evaporatör ile kondenser sıcaklıkları arasındaki fark artıkça günlük tüketilen enerjinin de arttığı ve aynı şartlarda üç akışkan arasında en az enerjiyi R134a’lı sistemin tükettiği görülmektedir. Aynı evaporatör ve kondenser sıcaklığı ile aynı soğutucu akışkan kullanıldığı durumda iller arasında klimanın günlük olarak tükettiği enerjilerin minimumu ile maksimumu arasında 2 kattan daha fazla bir oranın olduğu görülmektedir.

Şekil 4.12. Maksimum soğutma yükün oluştuğu günlerde a) R134a, b) R407C ve c) R410A akışkanları için Tevap=0 o

C ve Tkond=Tdış+15 oC olduğu durumda kompresör gücünün ve STK’nın değişimi

Şekil 4.13’de seçilen illere ait R134a, R410A ve R407C ile çalışan klima sisteminin STK’nın saatlik değişimi verilmiştir. Türkiye’nin güneş ışınımı olarak ön planda olan bu beş ildeki ve üç farklı soğutucu akışkan için STK değeri Tevap=0

o

C ve Tkond=Tdış+15 oC olduğu durumda 2.5-5.8 değerleri arasında değişmektedir. Beş il ve üç soğutucu akışkanın değişik şartlar altında çalışması sonucu hesaplanan STK değeri 3.89 olup, pratik hesaplamada bu değerin kullanımı tavsiye edilir. Saatlik olarak ortalamaları alındığında şekilde görülen çizgi grafiği elde edilmiştir.

Çizelge 4.2. Kompresörün tükettiği günlük enerji miktarları (kWh/gün)

Antalya Konya Mersin Muğla Şanlıurfa

Tevap=-5 Tkond=Tdış+10 R134a 118.18 78.94 103.29 97.51 173.64 R407C 132.01 87.86 115.10 108.91 195.93 R410A 123.95 82.57 108.16 102.30 183.70 Tevap=-5 Tkond=Tdış+15 R134a 136.27 91.48 119.59 112.87 199.77 R407C 154.15 102.84 134.59 127.32 228.39 R410A 144.49 96.47 126.23 119.38 213.93 Tevap=-5 Tkond=Tdış+20 R134a 156.65 105.46 137.71 129.85 229.42 R407C 179.60 119.93 156.84 148.42 266.22 R410A 168.20 112.35 146.89 139.03 249.62 Tevap=0 Tkond=Tdış+10 R134a 99.51 66.65 87.41 82.63 148.27 R407C 112.38 74.40 97.61 92.51 167.90 R410A 105.86 70.13 91.99 87.16 158.04 Tevap=0 Tkond=Tdış+15 R134a 116.61 77.94 102.11 96.36 171.71 R407C 132.29 87.92 115.18 109.08 196.91 R410A 124.50 82.77 108.42 102.68 185.35 Tevap=0 Tkond=Tdış+20 R134a 134.86 90.37 118.27 111.39 197.95 R407C 155.01 103.23 135.11 127.95 230.48 R410A 145.91 97.15 127.12 120.43 217.42 Tevap=5 Tkond=Tdış+10 R134a 84.22 55.64 73.11 69.25 125.77 R407C 94.73 62.27 81.84 77.75 142.83 R410A 89.43 58.80 77.28 73.40 134.82 Tevap=5 Tkond=Tdış+15 R134a 99.10 65.90 86.42 81.71 146.86 R407C 112.75 74.54 97.79 92.77 168.95 R410A 106.42 70.35 92.29 87.56 159.62 Tevap=5 Tkond=Tdış+20 R134a 115.52 77.16 101.05 95.43 170.36 R407C 133.19 88.36 115.77 109.76 198.97 R410A 125.84 83.43 109.29 103.69 188.57

Şekil 4.13. Maksimum soğutma yükünün meydana geldiği günlerde R134a, R407C ve R410A akışkanları ile çalışan soğutma sisteminin Tevap=0 oC ve Tkond=Tdış+15 oC olduğu durumda STK değerleri ve saatlik

ortalamalarının değişimi