ISI POMPASI (HEAT PUMP) NEDİR? ISI POMPASI NASIL ÇALIŞIR? ISI POMPASI NERELERDE KULLANILIR? ISI POMPASININ AVANTAJ VE DEZAVANTAJLARI NELERDİR?
ISI POMPASI NEDİR? ISI POMPASI TÜRLERİ NELERDİR?
Isı pompası basit olarak ısı enerjisini bir ortamdan diğer bir ortama taşıyan ve elektrikle beslenen bir sistemdir. Bilindiği üzere enerji vardan yok, yoktan var edilemez, sadece ya biçim değiştirir ya da bir yerden bir yere taşınır. Isı pompası da adını, ısı enerjisini bir ortamdan diğer bir ortama “pompalama” veya “taşıma” kabiliyetinden alır. Örnek olarak dalgıç pompalar verilebilir. Dalgıç pompalar nasıl suyu üretmiyorlarsa, ısı pompaları da ısıyı üretmeyip sadece taşırlar. Dalgıç pompalarının su pompalaması için bir su kaynağına daldırılmalarına benzer olarak, ısı pompaları da yeryüzünde bir enerji kaynağına temas etmedikleri sürece ısıyı taşıyamazlar. Gerekli şartlar sağlandığında yüksek miktarlarda enerji düşük maliyetlerle kullanıma sunulabilir.
Isıtma sektöründe çoğu insan için ısı pompası terimi yenidir. Oysaki evlerimizdeki buzdolabı, klima, nem giderici ve dondurucular aynı mantığın ürünüdürler. Çalışma prensibi ısıyı taşıma mantığına uyduğundan “ısı pompası” başlığı altında toplanabilirler. Fosil yakıtların tükenmekte olması ve her geçen gün bu yakıtların fiyatlarında ciddi artışlar yaşanması ayrıca çevre bilincinin gelişmesi gibi birçok sebepten ısı pompasının çok yakın bir gelecekte ülkemizde de yaygınlaşması kaçınılmaz bir sonuçtur.
Isı pompaları kullandıkları ısı kaynağına göre isimlendirirler. Doğada bulunan ısı kaynakları toprak, su ve hava olduğundan ısı pompaları toprak kaynaklı, su kaynaklı ve hava kaynaklı ısı pompaları olmak üzere 3 sınıfa ayrılırlar. Çalışma prensipleri aynı olmakla birlikte ısı kaynağına ulaşım bakımından en çok hava kaynaklı ısı pompaları kullanılmaktadır (Şekil 1).
ISI POMPALARI NASIL ÇALIŞIR? NASIL ORTAYA ÇIKMIŞTIR?
Soğutma makinaları ısıtma veya ısıtma ve soğutma amaçlı kullanılırlarsa ısı pompası adını alırlar. Örnek olarak evlerimizde kullanılan buzdolaplarını alalım. Buzdolaplarında yiyeceklerin bulunduğu iç ortam soğuktur ve arkasındaki borular oluşan ısıyı ortama bıraktıklarından sıcaktır. Hemen hemen her kişi bu olayın farkındadır ve bu ısının nereden geldiğini merak etmektedir. Örnekte de görüldüğü gibi soğutma makinaları ısıyı ve soğuğu aynı anda üretirler. Anlaşılacağı gibi ısı pompasından bahsedildiğinde soğutma makinalarına başvuruyoruz. Öyleyse ısı pompaları uzun süredir bilinen bir kavramdır yani 90’lı yıllar için yeni bir teknoloji değildir.
Isı pompası teknolojisi mantık olarak ilk 18. yy.’da oluşmuştur ısı pompasının günümüze kadar soğutmada izlediği yükselen grafikle olduğu gibi, bugünden itibaren ısıtma amaçlı kullanımda da çok büyük bir rolü olacaktır. Isı pompaları genel anlamda ısıyı üretmek yerine taşımayı amaçlar. Bunun içinde ısının alınacağı bir ısı çukuruna ihtiyaç vardır. Ülkemizde kullanılan ısı pompalarının hemen hemen hepsi ısı çukuru olarak havayı kullanmaktadırlar. Günümüzde havayı ısı çukuru olarak kullanan ısı pompaları Split Klima ve çiller olarak adlandırılmaktadırlar. Hava kaynaklı cihazların verimleri, dış hava sıcaklıklarının değişimlerinde, farklı değerler alırlar. Verim değerlerinin gün içinde dahi sabit kalmaması sebebiyle, işletme maliyetlerinde beklenmeyen artışlar meydana gelir. Bu verim değişimlerini önleyen sıcaklığı sabit kabul edilebilecek ısı çukurları da mevcuttur. Bu amaçla kullanılan sıcaklığı sabit kabul edilebilen ısı çukurları toprak ve sudur.
Isı pompaları, ortamdan ısıyı emerek ve ısıtma için uygun bir seviyeye yükselterek geleneksel soğutma çevrimini kullanarak tükettiklerinden daha fazla enerji üretebilirler.
Ortamdan emilen düşük kaliteli büyük miktarda enerji, ısı pompasının (buharlaştırıcı) içindeki soğutucuya aktarılır. Bu, soğutucunun sıcaklığının yükselmesine (sıfırın altındaki sıcaklıklarda bile) neden olur ve sıvıdan gaz haline geçmesine neden olur.
Soğutucu daha sonra elektrikle çalışan bir kompresör kullanılarak sıkıştırılır, hacmi azalır ancak sıcaklığı önemli ölçüde artar. Daha sonra bir ısı eşanjörü (yoğuşturucu) soğutucudan ısıyı alarak merkezi ısıtma, yerden ısıtma veya evsel sıcak su için suyu ısıtır. Isı enerjisini verdikten sonra soğutucu tekrar sıvıya dönüşür ve bir genleşme vanasından geçtikten sonra tekrar enerji emebilir. (Şekil 2)
ISI POMPASI NERELERDE KULLANILIR?
Isı Pompaları, tüm yaşam alanları için en uygun çözümleri sunar ve büyük ölçekli mekanları yaşanabilir kılar. Konvansiyonel ısıtma sistemlerinin kullanıldığı hemen hemen her alanda ısı pompası sistemleri de rahatlıkla kullanılabilir.
· Toplu Konutlar
· Müstakil Konutlar (Villa vb.)
· Restaurant ve Cafeler
· İbadethaneler
· Hastaneler
· Hava Alanları
· Alışveriş Merkezleri
· Fabrikalar
· Ticari İş Yerleri
· Besihaneler / Çiftlikler
· Spor Kompleksleri
· Havuz Kompleksleri
· Seralar
ISI POMPASI SİSTEMLERİNİN AVANTAJ ve DEZAVANTAJLARI NELERDİR?
Isı pompaları genel olarak %75 ısı kaynağının enerjisini kullandıkları için hem işletme maliyetleri düşüktür hem de çevre dostu sistemlerdir. Hava kaynaklı ısı pompaları ısı kaynağının yani havanın tüm dünyada rahatlıkla ulaşılabilir olduğu için en geniş kullanım alanına sahiptir. Toprak – Su Kaynaklı Isı Pompası teknolojisi yeryüzünün belirli bir derinliğinde sıcaklığın yıl içinde nispeten sabit kalması gerçeğine dayanır. Bahsedilen derinlikte toprak tabakası kışın havadan daha sıcak, yazın ise daha soğuktur. Toprak – Su Kaynaklı Isı Pompaları kışın yeryüzünün altında veya yer altı sularında depolanmış ısıyı binaya, yazın bina içindeki ısıyı yeraltına taşıyarak doğanın bize verdiği bu avantajı kullanırlar. Kısaca yer altı; kışın bir ısı kaynağı, yazın ise bir ısı çukuru olarak davranır. Toprak – Su Kaynaklı Isı Pompaları günümüzde ısıtma – soğutma ve sıcak kullanım suyu elde edilmesinde kullanılmaktadırlar. Bu ihtiyaçların tümüne ısı pompası tek makinayla cevap verebildikleri için de tercih sebebi olmuşlardır.
Isı pompası sistemleri konvansiyonel doğalgazlı sistemlere kıyasla yatırım maliyeti biraz fazla olan sistemlerdir. İşletme maliyetleri ise konvansiyonel sistemlere göre iklim şartlarının değişkenliğine göre %10 daha azdır. Sadece ısıtma amaçlı kullanılmak istenen ısı pompası sistemlerinin geri dönüşüm süresi 9 yılı bulmaktadır. Ancak hem ısıtma hem soğutma amaçlı kullanılan sistemlerde bu süre 5 yıla kadar düşmektedir.
Isı pompaları fotovoltaik (PV) sistemlerle birlikte kullanıldığında çok daha mantıklı bir yatırım olmaktadır. Ülkemizde güncel yönetmeliklerde devletimiz tüketilen miktar kadar PV sistem kurulmasını arzu etmektedir. Müstakil villa tarzı konutlarda çatı alanına yaklaşık 10-15 kWp gücünde PV sistem kurulabilmektedir. Bu kapasite hem binanın aydınlatması hem de ısı pompası için yeterli olmaktadır. Bu sayede doğalgaz benzeri konvansiyonel tüketimden tamamen bağımsız ve daha çevreci bir sisteme sahip olunmaktadır.
Endüstriyel yapılarda benzer durum söz konusudur. Bu yapılarda eski yönetmeliklere göre çatısına gereğinden büyük PV sistem kuranlar sadece tükettiği kadarını sisteme satabilmektedir. Artan fazlalığı ya tüketmek zorunda ya da sisteme hibe olarak vermek zorundadır. Bu sebeple yatırımcılar ısıtma ve soğutma tüketimlerini artırmak için ısı pompası sistemlerine yönelmiştir.
Son olarak 2025 Ocak ayından itibaren 2000 m2 ve üzerindeki tüm yeni yapılarda bina enerji tüketiminin %10 u kadar yenilebilir enerji (PV, Güneş Enerjisi, Isı Pompası vb.) kullanılması zorunlu hale getirilmiştir. Sıcak sulu güneş enerjisi ve PV sistemlerin kapasitelerinin çatı alanıyla sınırlı olduğu ve kırma çatılara bu sistemlerin yerleştirilmesinin çok zor olduğu göz önüne alındığında geriye daha pratik ve uygulanabilir ısı pompası sistemi kalmaktadır. Daha ileriki yıllarda bu %10 oranının artması ısı pompaların daha fazla kullanılmasını sağlayacaktır.