Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı Başkanlığı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Güven Erişgen
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): İlknur Bozbey
Eş Danışman: Güney Olgun
Özet:
Yer kabuğunun
üst kısmı güneşten aldığı enerjiyi depolar ve sıcaklık on beş metre gibi bir
derinlikte yıllık ortalama sıcaklığa eşitlenerek sabitlenir. Bu enerji
türünden yararlanmak için toprağın üst kısımlarına kolektörler (su boruları)
döşenir ve kolektörler toprak kaynaklı ısı pompasına bağlanarak kışın buz
tutan yol, köprü, tünel gibi yapıların ısıtılması veya bina, sera vb.
yapıların hem ısıtılması hem de soğutulması sağlanabilir. Temel mühendisliği
açısından fore kazık yapılması düşünülen temel sistemlerine bu sistemin
entegre edilmesi ile enerji kazıkları oluşturulur. Bu kazıklar yardımıyla
temel üzerindeki yapılar kışın ısıtılıp yazın soğutulur. Toprak kaynaklı ısı
pompası bu ısıtma-soğutma çevriminde kazık içine yerleştirilmiş olan
kolektörlerden sürekli zemine ısı alıp verdiği için kazıkta sıcaklık
değişimleri oluşur ve bu da mesnet durumuna bağlı olarak çevrimsel
deplasmanlara ve kazık ekseninde çevrimsel eksenel gerilmelere neden olur. Bu
tez çalışması kapsamında ülkemiz iklim koşullarında imal edilecek termal
kazıkların uzun dönem performasının incelenmesi hedeflenmiş, buna yönelik çok
sayıda termal ve termomekanik analiz yapılmıştır. Ülkemizin dört iklim
bölgesini temsil eden elli altı adet istasyon için tipik iklim yılı verileri
hazırlanmıştır. Türkiye şartlarına uygun bir bina seçilmiş ve elli altı
istasyon için ısıtma-soğutma yükü ve kolektör boyları hesaplanmıştır.
Analizler iki farklı toprak ısıl iletkenlik katsayısı ve iki farklı kazık boyu
için yapılmıştır. Tezde asıl olarak üst ucu serbest sürtünme kazığı
modellenmiştir. Uzun dönem performans değerlendirmesi otuz yıl sonrası için
yapılmıştır. Sayısal analizler sonucunda uzun dönemde kazık çevresinde oluşan
ısınma ve soğuma seviyeleri belirlenmiş, kazıkta termal yükleme nedeniyle
oluşan çevrimsel deplasmanlar ve eksenel gerilmeler bulunmuştur. Farklı iklim
bölgelerinde davranışın da farklılaştığı, özellikle üçüncü ve dördüncü iklim
bölgesinde zeminde aşırı soğumalar oluşacağı görülmüştür. Bu mesnet durumu
için korelasyonlar önerilmiştir. Ayrıca ülkemizde dört iklim bölgesini temsil
eden dört istasyon için kazığın farklı mesnet durumlarında termal yüklere
bağlı oluşan deplasman ve eksenel gerilme değerleri hesaplanmıştır. Sonuçlar, kazık
uçlarının tutulu olması durumunda çok yüksek çekme gerilmelerine
ulaşılabileceğini ve bununda çekme çatlağı gibi problemlere yol açabileceğini göstermektedir.
Tezde elde edilen sonuçlara istinaden enerji kazığının ülkemiz iklim
şartlarında uzun dönemde efektif sonuç vereceği iklim bölgeleri için
tavsiyelerde bulunulmuş, tasarımda dikkat edilecek hususlara değinilmiş ve
ileride ülkemizde hazırlanabilecek şartnameler için yol gösterici olabilecek
tavsiyelerde bulunulmuştur.