Isı Pompası Nedir?

Isı, diğer tüm enerji türlerinde olduğu gibi yüksek yoğunluklu ortamdan, düşük yoğunluklu olan ortama doğru ilerlemek ister. Sıcak ortamdan soğuk ortama doğru bir ısı akışı mevcuttur. Bu doğal döngüyü tersine çeviren cihazlara ısı pompası denir. Özetle ısı pompası ısıtma, soğutma ve kullanım sıcak suyunu bir cihazda toplayarak enerji ve maliyet tasarrufu sağlar.

Bir örnekle açıklamamız gerekirse, ortam sıcaklığı 22 °C olan bir odayı, dış ortamda ki örneğin 5 °C lik dış ortam havası ile ısıtabilmektir. Burada ki temel prensip Carnot çevrim ismi verilen, özel kapalı bir çevrimde , özel gazların kullanıldığı , standart oda sıcaklığı şartlarına göre gayet soğuk olan ortamlardan bile, gaz sıcaklıklarının daha düşük seviyeye gelebilmesi sayesinde enerji alabilme işidir.

5 °C lik dış ortam havası vücut sıcaklığımızın 36,5 °C olduğunu düşünürsek bizden ısı yani enerji alacaktır. Ancak aynı ortam şartları ısı pompası içindeki gazlar çevrim sayesinde örneğin -3 °C de ise ısı pompası bizim için soğuk olan havadan enerji çekebilecektir.

Gerçekte bir soğutma çevrimi olan ısı pompası çevriminin temel prensibini Sadi Carnot 1824 yılında ortaya atmıştır. II. Dünya Savaşı’ndan önce ısı pompasının geliştirilmesi ve kullanılır hale getirilmesi için birçok mühendis ve bilim adamı bu alanda araştırmalar ve çalışmalar yaptı.

Isı pompası endüstrisinin 1950‘lerde sahip olduğu potansiyel, yüksek kuruluş maliyeti, doğalgaz ve petrole dayanan enerjinin ucuzlaması nedeniyle ısı pompasına olan güven 1960‘lı yıllarda azaldı. Isı pompalarının bu duraklamadan sonra önem kazanması 1973‘teki enerji krizinden sonra olmuş ve bu tarihten sonra birçok çalışma yapılmıştır. [Kaynak Wikipedia]

Sistemin temel çalışma prensibi;
4 numaralı kompresör akışkanı (gazı hareketlendirir ve sıkışmaya sebep olur,
1numarada bulunan Kondanser (yoğuşturucu) ısının dışarı transfer edildiği yerdir. (ısıtılan su, ısının atıldığı ortam)
2 numarada gaz sıkışmasının sağlandığı expansion , genleşme valfi sayesinde akışta sıkışma sistemin sol tarafında basınç artışı, sağ tarafında basınç düşümü meydana gelir.
3 numarada bulunan evaparatör (buharlaştırıcı sayesinde) ortamdan ısı alımı yapılır ( ya da su soğutulur)

COP (Coefficient Of Performance)
TANIMI (PERFORMANS KATSAYISI)
Bir ısı pompasının en önemli karakteristiği performans katsayısıdır.
COP=ALINAN ENERJİ HARCANAN ENERJİ(İŞ)
EER=Soğutma Fonksiyonu incelenirken

Isı Pompası ve diğer ısıtma sistemleri ile kıyaslanırken, mutlaka ısı pompasının ısıtma, soğutma ve kullanım sıcak suyu hazırlama özelliklerinin olduğu göz önüne alınmalıdır.
Son yıllarda artan yenilenebilir enerjiye olan talep, insanların çevreci yakıt arayışı, enerji giderlerindeki artış, ısı pompası kullanımı ve ısı pompası sistemleriyle beraber kullanılan solar elektrik üretimi (PV) sistemlerin, hibrid uygulamalarında yoğun bir artışa sebep olmaktadır.

Sistemlerin (PV – Isı pompası) bütünleşmiş çalışması sayesinde, enerji tüketim değerleri minimize edilebilmektedir.
Isı yalıtımlı, yüksek enerji sınıfındaki binalarda, ısıl kapasiteler 30 – 60 w /m² değerlerine düşmüş durumdadır. Bu da geçmiş yıllarda yapılan mühendislik tasarımlarına göre çok daha düşük kapasitelerde cihaz seçimlerini beraberinde getirebilmektedir. Doğru Isı pompası seçimi yapılırken yapı ihtiyacının doğru belirlenmesi ve müşteri taleplerinin , istenen konfor şartlarının doğru tespit edilmesi kısacası ihtiyacın doğru tespitiyle mümkündür. Hibrid çalışan sistemler hibrid mühendislik çalışmasını da beraberinde getirmelidir.

Yapılması / hesaplanması gerekenleri özetlersek;
Mahal ısı kaybına (kazancına) bağlı ısıtma – soğutma kapasitesinin belirlenmesi,
Kullanım sıcak suyu ihtiyacının kapasiteye etkisi,
Cihazın konacağı yerin durumu,
Elektrik alt yapısı,
Isıtma sistemi tasarımı ve/veya kontrolü (yerden ısıtma/serinletme, tavandan -duvardan ısıtma/serinletme, radyatör, fan-coil vs.),
Isıl güçlere bağlı olarak, ısı pompası ayar sıcaklıkları, fark sıcaklıkları tayini,
Sistem tasarımına bağı olarak sirkülasyon pompası hesabı,
Oda sıcaklığı kontrolü, kat sıcaklığı kontrolleri ve tayini,
Gerekliyse nem seviyesi ölçümü ve sisteme entegrasyonu,
Akıllı ev sistemi varsa, gerekli bağlantılarla denge ayar sıcaklıkları ve haftalık programlamaların konfor şartları ve mühendislik hesaplarıyla yapılması.

Bu tasarım argümanlarının her biri, cihazın tüketim değerlini azaltırken, konfor değerlerinin de istenen seviyelerde sürekliliğini sağlayacaktır. Ayrıca cihazın ömrünü artırarak bakım onarım masraflarının minimize edilmesini sağlayacaktır.

Yanlış tasarlanmış, ayarlanmış (hatta ayarlanmamış ) ısı pompalarında kalıcı arızalar olabilir. Mühendislik tasarımı ve bakış açısından uzak kurulan sistemlerin, ileriye dönük maliyetleri oldukça külfetli olabilmektedir.

Isı Pompası İle Kullanım Sıcak Suyu Hazırlanması Projeleri

Bu tip projeleri 2 ye ayırmak doğru olacaktır. Birinci grup ısı pompası mevcut yerlerde, özel bir buffer-boyler ile sistemden sıcak kullanım suyu alınmasıdır. İkinci durumda ise mevcutta bir ısı pompası olması yada olmaması durumundan bağımsız, harici bir ısı pompalı boyler ile kullanım sıcak suyunun domestik olarak alınması durumdur.

Bir diğer kullanım sıcak suyu ihtiyacı da, oteller, tatil köyleri, pansiyonlar , fabrikalar, üretimde kullanılan sıcak su ve benzeri, kullanım sıcak suyunun yoğun olarak ihtiyaç duyulduğu yerlerdir. Buralar için tasarım yaparken doğru depolama miktarı ve kullanım amacı belirlenerek uygun sıcaklık set değerli seçilmesi cihaz kapasitelerini oldukça düşük değerlere çekebilmektedir. Bununla beraber, sistemin tüketim değerlerini oldukça düşük seviyelerde tutabilmektedir.

Isı Pompası Havuz Isıtma (Serinletme) Projeleri

Son yıllarda önemli ölçüde artan bireysel ve toplu kullanım yüzme havuzu projeleri ile, havuzların kullanım alanı ve sıklığı oldukça artmıştır.
Özellikle açık havuzların kullanım sezonunun arttırılması için, havuz ısı pompaları en ideal yöntemdir.
Standart bir ısı pompası ile de havuz suyu ısıtılabilir ancak havuz ısı pompalarıyla havuz ısıtmanın çok önemli bir takım artıları vardır;

1. Havuz ısı pompası tasarlanırken uygun havuz sıcaklıkları 26 -30 °C su sıcaklığına göre gaz tarafına uygun miktarda gaz miktarı yüklemesi ve sistem tasarımı yapılmıştır.
2. Havuz ısı pompaları havuz tesisatına doğrudan bağlanacak şekilde tasarlanmıştır, PVC boru bağlantısı ve havuz suyuna dayanıklı eşanjörle cihaz üretilir. Standart ısı pompalarında ise ek aparatlar kullanılmalı, ekstra pompa, eşanjör , tesisat bileşenleri vs. bu hem maliyeti arttırır hem de gereksiz ısıl kayıplara yol açabilir.
3. Sisteme direkt bağlandığı için, havuzun mevcut devir daim pompası ile çalışır
4. Cihaz havuza yakın konması gerekirse, havuz klorlu buharlaşma- neminden etkilenmeyecek kasadan imal edilmiştir.
5. İstenirse yaz aylarında havuzun serinletilmesinde kullanılabilir.