YERDEN ISITMA SİSTEMİNDE KULLANAN YER ALTI SU KAYNAKLI ISI POMPASINDA ALTERNATİF SOĞUTUCU KARIŞIMLARIN ANALİZİ
8. ULUSLARARASI THALES FEN, MÜHENDİSLİK, MİMARLIK VE MATEMATİK KONGRESİ, Cairo, Mısır, 18 - 20 Temmuz 2026, ss.397-408, (Tam Metin Bildiri)
- Yayın Türü: Bildiri / Tam Metin Bildiri
- Doi Numarası: 10.30546/19023.978-9952-610-76-5.2026.100.1133.
- Basıldığı Şehir: Cairo
- Basıldığı Ülke: Mısır
- Sayfa Sayıları: ss.397-408
- Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi Adresli: Evet
Özet
Bu çalışmada, yer altı su kaynaklı bir ısı
pompası (YSIP) çevriminin termodinamik performansını optimize etmek için Engineering
Equation Solver (EES)’de yer altı su kaynaklı ısı pompası matematiksel modeli
oluşturuldu. Belli kısıtlamalar doğrultusunda REFPROP’ta detaylı akışkan
analizi yapılarak çalışılacak çevre dostu 12 farklı alternatif soğutucu akışkan
karışımı belirlendi. Geliştirilen bu karışımlar, çevrimde 11 °C kaynak sıcaklığı
için denenerek en iyi COP ve ηıı aynı zamanda en düşük 
k değerlerine sahip gazlar ilgili sıcaklıklar için ideal soğutucu
karışım olarak seçildi.
Yapılan değerlendirmeler sonucunda, kritik sıcaklığı 155 °C’den küçük akışkanlar grubu için m4 karışımı; yüksek evaporatör basıncı, üstün gizli ısı kapasitesi ve düşük sıcaklık profillerine gösterdiği ısıl uyum sayesinde en ideal akışkan olarak öne çıkmıştır. Buna karşılık, kritik sıcaklığı 155 °C’den büyük olan grupta yer alan m7 karışımı, yüksek sıcaklık şartlarında subkritik bölgede daha kararlı bir faz değişimi sunarak ve kompresör çıkış sıcaklığını kontrol altında tutarak ekserji yıkımlarını minimize etmiş ve tersinmezlikleri azaltmıştır. Her iki akışkanın sergilediği sıcaklık kayması karakteristiklerinin, yer altı suyu kaynak sıcaklığı ile yerden ısıtma sisteminin hedef termal değerleri arasındaki sıcaklık profillerine m4’ün düşük kritik sıcaklığa sahip alternatiflere göre, m7’nin ise yüksek kritik sıcaklığa sahip alternatiflere göre daha iyi bir uyum sağladığı tespit edilmiştir.
In this study, a mathematical model of a groundwater-source heat pump (GWSHP) was developed using Engineering Equation Solver (EES) to optimize the thermodynamic performance of the system. Based on specific constraints, 12 different eco-friendly alternative refrigerant mixtures were identified through detailed fluid analysis in REFPROP. These mixtures were tested in the cycle at a source temperature of 11°C; the fluids yielding the best COP and second-law efficiency (ηII), alongside the lowest compressor power consumption (W ̇k), were selected as the ideal refrigerant mixtures for the given conditions.
Evaluations revealed that the m4 mixture emerged as the most ideal fluid for the group with critical temperatures below 155°C, owing to its high evaporator pressure, superior latent heat capacity, and thermal compatibility with low-temperature profiles. Conversely, the m7 mixture—belonging to the group with critical temperatures above 155°C—minimized exergy destruction and reduced irreversibilities by offering more stable phase change behavior in the subcritical region under high-temperature conditions and by keeping the compressor discharge temperature under control.
It was determined that, regarding the temperature glide characteristics exhibited by both fluids, m4 aligned better with the temperature profiles—spanning from the groundwater source temperature to the target thermal values of the underfloor heating system—than alternatives with low critical temperatures, while m7 provided a better match than alternatives with high critical temperatures.