Yeraltının serinliğiyle binaları soğutan yapay zeka destekli sistem

Yeraltının serinliğiyle binaları soğutan yapay zeka destekli sistem

Yaşar Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölüm Başkanı Prof. Dr. Mustafa Tutar yürütücülüğünde geliştirilen bilimsel araştırma projesi, binalarda oluşan atık ısının sokaklara salınması yerine yeraltına aktarılmasını sağlayan bir soğutma çözümü sunuyor. Amaç, iç mekan konforunu artırırken şehirlerdeki kentsel ısı adası etkisini azaltmak.

Sistem nasıl çalışıyor:

Projede temel olarak Helisel Sondaj Kuyusu Isı Değiştiricileri kullanılıyor. Yaz aylarında iç mekanda biriken sıcak hava, sarmal (spiral) biçimindeki özel borulara yönlendirilerek toprağın derinliklerine aktarılıyor; böylece yaşam alanlarına ferahlatıcı bir serinlik sağlanırken sokaklara fazladan ısı verilmemiş oluyor. Sistem, yeraltının yaz-kış değişmeyen doğal serinliğinden yararlanıyor ve dış çevreye ısı salınımı yapmıyor.

Projenin araştırmacıları arasında Enerji Yönetimi Anabilim Dalı Başkanı Prof. Dr. Arif Hepbaşlı, Dr. Öğretim Üyesi Aslı Tiktaş ve Yağız Ali İlmi Güçlü yer alıyor. Tasarımın hedefi, hem bina içi konforu artırmak hem de şehir ölçeğinde ısı yükünü sınırlamak.

Yapay zeka tabanlı tasarım optimizasyonu:

Sistemin tasarımında binlerce farklı senaryo Derin Öğrenme tabanlı yapay zeka algoritmalarıyla değerlendirilerek optimum çözümler bulunuyor. Toprağın yapısından borunun kıvrımına kadar pek çok detay saniyeler içinde analiz edilip; en az elektrik harcayıp en yüksek soğutmayı sağlayacak tasarım belirleniyor. Bu yaklaşım, geleneksel deneme-yanılma sürecini büyük ölçüde kısaltıyor.

Projede ele alınan parametreler arasında toprağın termofiziksel özellikleri, boru çapı ve uzunluğu, kıvrım sayısı, su bazlı aracı akışkanın giriş sıcaklığı ve debisi gibi değişkenler bulunuyor. Bu değişkenlerin birbirleriyle etkileşimi, gelişmiş bilgisayar benzetimleri ile eşzamanlı değerlendirilerek büyük veri kümeleri üzerinden analiz edilebiliyor.

Prof. Dr. Mustafa Tutar konunun mühendislik ve yapay zeka yönünü şu sözlerle açıkladı: “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.”

Araştırma ekibi, bu teknoloji sayesinde aşırı sıcaklarla mücadelede hem bütçe dostu hem de doğaya uyumlu uygulamaların öne çıkacağını vurguluyor.

Uzun vadede toprağın ısınmasına ilişkin önlemler de projede öncelikli olarak değerlendiriliyor. Prof. Dr. Tutar, konuyla ilgili şu noktayı paylaştı: “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.”

Projeyle, şehir içi ısı yükünü düşürürken binalarda daha verimli soğutma sağlanması ve uzun vadede sürdürülebilir enerji kullanımı hedefleniyor.

YAŞAR ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜM BAŞKANI PROF. DR. MUSTAFA TUTAR'IN YÜRÜTÜCÜLÜĞÜNDEKİ BİLİMSEL ARAŞTIRMA PROJESİ KAPSAMINDA, BİNALARIN İÇİNDEKİ BUNALTICI SICAĞI SOKAKLARA DEĞİL YERALTINA YÖNLENDİREN SİSTEM, HEM BİNA İÇİ KONFORU ARTIRMAYI HEM DE ŞEHİRLERDE GİDEREK BÜYÜYEN KENTSEL ISI ADASI ETKİSİNİ AZALTMAYI AMAÇLIYOR.