Büyük Ticari Yapılarda Kurulacak Kojenerasyon Sistemlerinin Ekonomik Açıdan Alternatif Sistemlerle Karşılaştırılması (pdf)

Article PDF cannot be displayed. You can download it here:

http://dergipark.gov.tr/download/article-file/389054

Büyük Ticari Yapılarda Kurulacak Kojenerasyon Sistemlerinin Ekonomik Açıdan Alternatif Sistemlerle Karşılaştırılması

Çankaya University Journal of Science and Engineering Volume 8 (2011), No. 1, 135–151 Büyük Ticari Yapılarda Kurulacak Kojenerasyon Sistemlerinin Ekonomik Açıdan Alternatif Sistemlerle Karşılaştırılması Mecit Sivrioğlu1 , Mustafa Yurdakul1 , Alperdeniz Aydoğan2 ve Yusuf Tansel İç3,∗ 1 Gazi Üniversitesi, Makine Mühendisliği Bölümü, 06570 Maltepe, Ankara, Türkiye 2 Mesa Mesken A.Ş., 06810 Çayyolu, Ankara, Türkiye 3 Başkent Üniversitesi, Endüstri Mühendisliği Bölümü, 06810 Etimesgut, Ankara, Türkiye ∗ Corresponding author: Özet. Ülkemizde toplam inşaat alanı yirmibin metrekare ve üzerindeki ticari yapılarda kojenerasyon sisteminin uygulanabilirliğinin sorgulanması yasal bir zorunluluk halini almıştır. Bu çalışmada, Ankara’daki bir alış-veriş merkezi için kojenerasyon sisteminin ekonomik açıdan kabul edilebilirliği incelenmiştir. Çalışmada ilk olarak ısıtma ve iklimlendirme sistem alternatifleri incelenmiş, alternatifler arasından seçilen dört ısıtma ve iklimlendirme sistemi örnek binaya uygulanmış ve bina için en ekonomik ısıtma ve iklimlendirme sistemi belirlenmiştir. Ardından, örnek bina için kojenerasyon sistem seçimi gerçekleştirilerek, seçilen sistemin en ekonomik iklimlendirme sistemi ile ekonomik açıdan karşılaştırılması yapılmıştır. Çalışma risk analizleri yapılarak tamamlanmıştır. Yapılan örnek uygulama kojenerasyon sistemlerinin ısıtma ve iklimlendirme sistemlerine adapte edilmelerinin ekonomik açıdan önemli faydalar sağladığını göstermiştir. Anahtar Kelimeler. Kojenerasyon, ısıtma ve iklimlendirme sistemleri, ekonomik analiz. Abstract. Recent regulations require the owners of buildings whose construction areas are at least twenty thousand meter square to perform feasibility studies for cogeneration systems as a part of the heating and air-conditioning systems. In the first part of the paper, for a specific commercial building, four alternative heating and air-conditioning systems are determined, compared and the most economical one is selected. Then, the cogeneration system is adapted and its economical feasibility is illustrated. Sensitivity analysis is also performed for the application of the cogeneration system by changing prices of fuel and electricity. The paper clearly illustrates the economic advantages of using cogeneration systems within the heating and air-conditioning systems. Keywords. Cogeneration, selection of heating and air-conditioning systems, economic analysis. Received June 30, 2010; accepted May 18, 2011. Bu makale, 29-30 Nisan 2010 tarihlerinde Çankaya Üniversitesi’nin Ankara yerleşkesinde yapılmış olan 3. Çankaya Üniversitesi Mühendislik ve Teknoloji Sempozyumu’nda sunulan ve sadece geniş bildiri özeti bölümü hakem sürecinden geçerek bu sempozyum kitapçığında yayımlanan bir makalenin revize edilmiş şekli olup Sempozyum Değerlendirme Komitesi tarafından yayımlanmak üzere Çankaya University Journal of Science and Engineering dergisine gönderilmesi önerilmiş ve derginin bağımsız hakem değerlendirmeleri sonucunda yayıma kabul edilmiştir. ISSN 1309 - 6788 © 2011 Çankaya University 136 Sivrioğlu et al. 1. Giriş Kojenerasyon, en yalın ifadeyle enerjinin hem elektrik hem de ısı formlarında aynı sistemde üretilmesidir. Bu birliktelik, iki enerji formunun da tek tek kendi başlarına ayrı yerlerde üretilmesinden daha ekonomik neticeler oluşturmaktadır. Basit çevrimde çalışan, yani sadece elektrik üreten bir gaz türbini ya da motoru, kullandığı enerjinin %30-40 kadarını elektriğe çevirir. Bu sistemin kojenerasyon şeklinde kullanılması halinde sistemden dışarıya atılacak olan ısı enerjisinin büyük bir bölümü de kullanılabilir enerjiye dönüştürülerek toplam enerji girişinin %70-90 arasında değerlendirilmesi sağlanmaktadır. Bu tekniğe birleşik ısı-güç sistemleri ya da kısaca kojenerasyon denir [1]. Bu sistemlerin seçimi; işletmenin elektrik-ısı tüketim yapısı ve ısı-elektrik tüketim dengesi, işletmenin yıllık çalışma süresi, işletmenin enerji ihtiyacı seviyesi, birincil enerji kaynaklarının (gaz, lpg, nafta, fuel oil no.6) temin edilebilirliği ve ekonomik uygulanabilirlikleri şeklinde önem durumuna göre sıralanmış ölçütler değerlendirilerek yapılır. Kojenerasyon sistemi ile ilgili olarak literatürde çeşitli çalışmalar mevcuttur. Osmanoğlu [2], yerleşime uygun bir ev tasarlamıştır. Bu çalışma çerçevesinde modellenen polimer elektrolit yakıt pilinin elektriksel ve termal enerjisi değişik senaryolara göre evin enerji ihtiyacının karşılanmasında kullanmıştır. Ener [3], Kütahya ilindeki Güral Porselen ve Vitrifiye fabrikalarında gerçekleştirdiği çalışmada, gerekli enerji ihtiyaçlarına göre gaz motorlu ve gaz türbinli kojenerasyon tesislerini karşılaştırmıştır. Arat [4], organize sanayi bölgesindeki kapasiteleri ve tüketimleri belirli olan müşterilere buhar dağıtması planlanan bir kojenerasyon santralinin buhar dağıtım hatlarının minimum maliyette olacak şekilde planlanması konusunda çalışmalar yapmıştır. Çakır [5] çalışmasında, gaz türbinli kojenerasyon sistemlerinde yakıt olarak doğalgaz kullanımını incelemiştir. Tarakçıoğlu [6], atık ısıdan enerji elde edilmesi ve bu enerjinin sanayiye kazandırılması konusunda çalışma gerçekleştirmiştir. Çalışma kapsamında atık ısıdan enerji elde etme yöntemleri, bunların sanayide kullanım alternatifleri, örnek olarak seçilen işletmelerin yapıları içerisinde atık ısıdan faydalanma prosesleri incelenmiş ve sistemin verimliliğini artırıcı öneriler ortaya konmuştur. Albayrak [7] ise kojenerasyonun termodinamik analizini yaparak, bileşik ısı güç santrallerinde sistem seçimini etkileyen faktörler ve kojenerasyon teknolojilerinin nasıl verimli kullanılacağı, kojenerasyonun bölgesel ısıtmada kullanılabilirliği ve ekonomikliğini araştıran bir çalışma gerçekleştirmiştir. CUJSE 8 (2011), No. 1 137 Bu çalışmada, inşaat alanı yirmibin metrekareden büyük bir alış-veriş merkezi ele alınarak yıllık elektrik ve yakıt tüketimleri hesaplanmış, buna en uygun kojenerasyon sistemi seçilmiş ve alternatif sistemlerle karşılaştırılarak ekonomik analizi yapılmıştır. Yapılan analizler ve elde edilen sonuçlar paralelinde çalışmanın gerçekleştirildiği alış-veriş merkezi için en uygun kojenerasyon sistemi önerilmiştir. 2. Örnek Bina Tanımı ve İklimlendirme Sistemi Seçimi Alışveriş merkezleri perakende satışların yapıldığı satış alanı büyük işletmelerdir. Alışveriş merkezlerinin yapı alanları; müşterilerin girebildiği hipermarket, sinema gibi büyük mağaza alanları, satış alanları, dolaşım alanları, sadece idarecilerin ve çalışanların girebildiği yan odalar, ofisler, depo, mutfak, atölye, dinlenme odaları, teknik alanlar ve garaj alanlarından oluşur. Tüm bu alanlarda genelde pencere alanları küçük olduğundan dış ısıl yükler çok düşüktür. Bununla birli (...truncated)