Yükselen sıcaklıklara yer altından çözüm

Yaşar Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölüm Başkanı Prof. Dr. Mustafa Tutar’ın yürütücülüğündeki Bilimsel Araştırma Projesi kapsamında, binaların içindeki bunaltıcı sıcağı sokaklara değil yeraltına yönlendiren sistem, hem bina içi konforu artırmayı hem de şehirlerde giderek büyüyen kentsel ısı adası etkisini azaltmayı amaçlıyor.
Yaz aylarında tüm ülkeyi etkisi altına alan rekor sıcaklıklar, ev ve iş yerlerinde klima kullanımını kaçınılmaz hale getiriyor. Ancak binaları serinletirken dışarıya sıcak hava üfleyen standart klimalar, şehirlerdeki sıcaklık artışını daha da hızlandırıyor. Bu durum yalnızca enerji talebini artırmakla kalmıyor, aynı zamanda şehirlerde hissedilen sıcaklığı da artırıyor.
Yaşar Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölüm Başkanı Prof. Dr. Mustafa Tutar’ın yürütücülüğündeki Bilimsel Araştırma Projesi kapsamında, binaların içindeki bunaltıcı sıcağı sokaklara değil yeraltına yönlendiren sistem, hem bina içi konforu artırmayı hem de şehirlerde giderek büyüyen kentsel ısı adası etkisini azaltmayı amaçlıyor.
Yürütücülüğünü Prof. Dr. Mustafa Tutar’ın üstlendiği, araştırmacı olarak ise Enerji Yönetimi Anabilim Dalı Başkanı Prof. Dr. Arif Hepbaşlı, Dr. Öğretim Üyesi Aslı Tiktaş ve Yağız Ali İlmi Güçlü’nün yer aldığı Bilimsel Araştırma Projesi, "Helisel Sondaj Kuyusu Isı Değiştiricileri"nin optimum tasarımı üzerine çalışarak fark oluşturmayı amaçlıyor. Araştırılan sistem, yeraltının yaz-kış değişmeyen doğal serinliğini kullanarak binaları soğuturken, dış çevreye sıcak hava salınımı yapmıyor. Sistem doğadan ilham alarak çalışıyor. Yaz aylarında bina içinde hapsolan bunaltıcı sıcaklık toplanarak, sarmal (spiral) şeklindeki özel borular aracılığıyla toprağın derinliklerine aktarılıyor. Böylece yaşam alanlarında doğal ve ferahlatıcı bir serinlik sağlanırken, sokaklara fazladan ısı salınımı engelleniyor.

Yapay zeka tasarlıyor
Sistemde; binlerce farklı senaryoyu "Derin Öğrenme" adı verilen yapay zeka algoritmaları hazırlıyor. Toprağın yapısından borunun kıvrımına kadar pek çok detay saniyeler içinde analiz edilerek; en az elektrik harcayıp en yüksek soğutmayı sağlayacak "kusursuz tasarım" tespit ediliyor. Deneme-yanılma devrini kapatan bu teknoloji sayesinde, aşırı sıcaklara karşı hem bütçe dostu hem de doğayla barışık yepyeni bir dönemin kapıları aralanıyor.

"En yüksek performans ve en düşük maliyet"
Proje yürütücüsü Prof. Dr. Mustafa Tutar, sistemin arkasındaki karmaşık mühendisliği ve yapay zeka dokunuşunu şu sözlerle 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."

"Yaz dönemindeki atık ısı kış döneminde geri çekiliyor"
Uzun vadede toprağın ısınmasına yönelik alınan önlemlerden bahseden Prof. Dr. Tutar, "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.