Experimental Analysis of Effect of Soil Moisture on Thermal Performance of Earth Air Heat Exchanger

Abstract

ÖzetToprak Hava Isı Değiştirici (THID) sistemleri toprağın sahip olduğu yüksek enerji potansiyelinin kullanımına dayalı yenilenebilir enerji sistemleridir. Basit bir yapısı olmasına karşın ısıl performansına etki eden birden çok parametre bulunmaktadır. Toprak altına gömülü boru sistemi ve bir fandan meydana gelen THID'in kurulumunda bu parametrelerin göz önünde bulundurulması gerekmektedir. Bu çalışmada, THID'in yerleştirildiği toprağın bir sulama hattı yerleştirilerek nemlendirilmesinin ısıl performansa etkisi araştırılmıştır. Deneysel çalışmada farklı malzemeden boru sistemine sahip iki adet THID ele alınmıştır. Farklı hava hızlarında yapılan çalışmada, giriş-çıkış hava sıcaklıkları ve su sıcaklığı ölçülmüştür. PVC ve metal boruların kullanıldığı sistemlerin çıkış sıcaklıklarında kuru toprak durumuna göre %10 oranında düşüş olduğu belirlenmiştir. Çalışmanın sonucunda toprağı nemlendirmenin THID etkinliğini arttırdığı gözlemlenmiştir. Soğutma kapasitesindeki artışla sulama sisteminin sebep olduğu ek maliyet kıyaslandığında da toprak nemlendirme sisteminin kurulumunun enerji verimliliği açısından uygulanabilir olduğu görülmektedir. AbstractEarth Air Heat Exchanger (EAHX) systems are renewable energy systems based on the use of the high energy potential of the soil. Although they have a simple structure, there are multiple parameters that affect their thermal performance. These parameters should be taken into consideration when installing the EAHX, which consists of a buried pipe system and a fan. In this study, the effect of humidification of the soil on thermal performance of EAHX which is installed with an irrigation line was investigated. Two EAHXs with different material piping system are discussed in the experimental study. The study was carried out at different air speeds, inlet-outlet air temperatures and water temperatures. It was determined that the decrease in the outlet air temperatures of the systems using PVC and metal pipes was 10% when compared to the dry soil condition. As a result of the study, it has been observed that moistening the soil increases EAHX efficiency. When the increase in cooling capacity and the additional cost caused by irrigation system are compared, it is seen that the installation of soil humidification system is applicable in terms of energy efficiency.

Effect of Various Process Parameters on the Performance of Earth-Air Heat Exchanger (Eahe): A Review

“…The effect of humidification of soil was studied on them. It has been found that moist soil improves performance for both materials by almost 10% (Demirtas¸ and Bulut, 2019).…”

“…Positive (Demirtas¸ and Bulut, 2019) Increase in moisture of soil by 7% decreases the output temperature by 1.6 o C in summer season.…”