Yaz aylarında ülke genelinde kırılan sıcaklık rekorları, klimayı evlerde ve iş yerlerinde zorunluluk haline getirdi. Ne var ki içerideki havayı serinleten cihazlar, ürettikleri sıcağı doğrudan sokağa bırakıyor. Artan elektrik talebinin yanı sıra şehirde hissedilen sıcaklık da bu nedenle yukarı çıkıyor.
Yaşar Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölüm Başkanı Prof. Dr. Mustafa Tutar’ın yürütücülüğünü üstlendiği Bilimsel Araştırma Projesi tam da bu noktaya el atıyor. Projede “Helisel Sondaj Kuyusu Isı Değiştiricileri”nin optimum tasarımı üzerinde çalışılıyor. Araştırmacı olarak Enerji Yönetimi Anabilim Dalı Başkanı Prof. Dr. Arif Hepbaşlı, Dr. Öğretim Üyesi Aslı Tiktaş ve Yağız Ali İlmi Güçlü görev alıyor.
Serinlik topraktan geliyor
Sistem, yeraltının yaz kış değişmeyen doğal serinliğinden yararlanıyor. Bina içinde hapsolan sıcaklık toplanıyor, sarmal biçimli özel borular aracılığıyla toprağın derinliklerine aktarılıyor. Yaşam alanlarında ferahlatıcı bir serinlik sağlanırken dışarıya fazladan ısı salınmıyor. Projenin hedefi, bina içi konforu artırmanın yanında şehirlerde giderek büyüyen kentsel ısı adası etkisini de azaltmak.
Tasarımı algoritmalar seçiyor
Tasarım aşamasında “Derin Öğrenme” adı verilen yapay zeka algoritmaları devrede. Toprağın yapısından borunun kıvrımına kadar çok sayıda değişken saniyeler içinde analiz ediliyor, binlerce senaryo arasından en az elektrikle en yüksek soğutmayı verecek olan belirleniyor. Böylece deneme yanılma yöntemine ihtiyaç kalmıyor.
Prof. Dr. Tutar, sistemin arkasındaki mühendisliği ve yapay zekanın buradaki rolünü şöyle anlattı: “Yeraltı soğutma sistemleri üzerine bugüne kadar gerçekleştirilen araştırmalarda, toprağın termofiziksel özellikleri, boru çapı ve uzunluğu, kıvrım sayısı, su bazlı aracı akışkanın giriş sıcaklığı ve debisi gibi parametreler çoğunlukla birbirinden bağımsız olarak ele alınmıştı. Ancak gerçek uygulamalarda bu değişkenler sürekli etkileşim içinde çalışmakta ve sistem performansını birlikte belirliyor. Biz bu projede, gelişmiş bilgisayar benzetimlerini derin öğrenme tabanlı yapay zeka yöntemleriyle birleştirerek söz konusu karmaşık etkileşimleri bütüncül bir yaklaşımla eşzamanlı olarak değerlendirip büyük veri kümeleri üzerinden analiz edebiliyoruz. Böylece geleneksel deneme-yanılma yaklaşımının ötesine geçilerek yüz binlerce muhtemel tasarım senaryosu kısa sürede incelenebiliyor; en yüksek soğutma performansını en düşük maliyetle sağlayan optimum sistem tasarımı önceden belirlenebiliyor.”
Yazın verilen ısı kışın geri çekiliyor
Toprağın uzun vadede ısınmaması için de tasarımda ayrı bir önlem alınıyor. Tutar bu konuda şunları söyledi: “Toprağın sonlu kapasiteli bir ısıl enerji depolama ortamı oluşturduğu düşünüldüğünde, ısının toprağa sürekli olarak depolanması uzun dönemde sorunlara yol açabilir. Bu nedenle, söz konusu tasarımda yazın toprağa verilen ve kışın topraktan çekilen yıllık ısıl enerjilerin mümkün olduğunca dengeli olmasına yönelik tasarım optimizasyonu yapıyoruz. Mevcut sistemlerde uzun dönemli toprak sıcaklığı artışını sınırlandırmak amacıyla, hibrit sistem uygulamaları (ısı pompası ile soğutma kulesi veya kuru soğutucunun birlikte kullanılması) ve yaz döneminde depolanan atık ısının kış döneminde geri çekilmesine dayanan mevsimsel termal enerji depolama yöntemleri tercih ediliyor” dedi.
