Enerji Kazıklarında Isıl Performansın Parametrik İncelenmesi Ve Kazık Aralıklarının Isıl Performansa Etkisi

Abstract

Dünya genelindeki enerji ihtiyacının çok büyük bir kısmı kömür, doğal gaz, petrol gibi fosil yakıtlar aracılığıyla elde edilmektedir. Fosil yakıtlara olan büyük bağımlılık neticesinde yakın gelecekte tükenme ihtimalleri doğmuştur. Bununla birlikte fosil yakıtların yanması ile atmosfere salınan karbondioksit ve kükürt dioksit çevreye ve ozon tabakasına kalıcı zararlar vermekte ve iklim değişikliklerine sebep olmaktadır. Tüm bu olumsuz etkenler araştırmacıları ekonomik, temiz ve sürdürülebilir enerji arayışına yöneltmektedir. Temiz ve sürdürülebilir enerji söz konusu olduğunda ilk akla gelenlerden biri jeotermal enerjidir. Derin jeotermal enerjilerine ulaşmak ve çıkarmak mevcut teknolojiler ile çok zor ve maliyetli iken, sığ jeotermal enerjiden yararlanmak çok daha kolay olmaktadır. Sığ derinliklerdeki ısı enerjisinden nispeten yeni bir teknoloji olan toprak kaynaklı ısı pompaları ile yararlanılmaktadır. Zeminin, mevsimsel hava sıcaklık değişimlerinden etkilenmeyen sabit sıcaklığından yararlanan toprak kaynaklı ısı pompası sistemleri ile geoteknik mühendisliğinin en yaygın kesişme noktası ise enerji kazıklarıdır. Yapısal nedenlerle ihtiyaç duyulan kazıklı temel sistemlerine ilave edilen ısı değiştirici borular ile meydana gelen enerji kazıkları, taşıdıkları yapıya destek olurken bir yandan da zemin ile ısı alışverişinde bulunarak yapının ısıtılıp / soğutulmasını sağlarlar. Bu çalışma kapsamında çeşitli parametreler ile enerji kazık süresi, sayısı ve kazık aralığı gibi varyasyonların enerji kazıklarının ısıl performansına etkisi sayısal modelleme yöntemi ile araştırılmıştır. İncelenen parametreler arasında kazık çapı ile ısı değiştirici boru çapı, sayısı ve boru aralıkları bulunmaktadır. Analizler Comsol Multifizik paket programı ile yapılan iki boyutlu modeller aracılığıyla gerçekleştirilmiştir.

The most of energy needs of worldwide are obtained through fossil fuels such as petrol, coal and natural gas. As a result of large dependence on fossil fuels, extinction probabilities of these sources have been occurred. In addition to this, carbon dioxide (CO2) and sulfur dioxide (SO2) which emitted with burning of fossil fuels are damaged to atmosphere and ozone layer. This process is caused to global warming and climate change. All these negative factors are directing researchers to explore affordable, clean and sustainable energy. One of the most important clean and sustainable energy resources is geothermal energy. Reach and use of deep geothermal energy is difficult and costly operation with existing technologies while it is much easier to make use of shallow geothermal energy. It is utilized shallow geothermal energy by ground source heat pump which is relatively new technology. Energy piles are form from with add heat exchanger pipe on piles which are already required for structural reasons. By this way energy piles provide cooling/heating buildings by exchange heat with ground while they support building. Within scope of this thesis, the effect of various parameters and some variable such as an operation term of energy piles, number of piles and internal between the piles was investigating by numerical modelling method. Diameters of energy piles and heat exchanger pipes, numbers and intervals of pipes are the parameters which were examined. 2D models were created with COMSOL Multiphysics package software and all analysis were performed via this model.