Isı pompası, ısı enerjisini bir ortamdan diğer bir ortama taşıma prensibine dayanan ve elektrikle beslenen bir ısıtma , soğutma sistemidir. Uygun dizaynlarla yüksek miktarlarda enerji düşük maliyetlerle kullanılabilir. Isı pompalarında en yüksek verim yani en az elektrik tüketimi yerden ısıtma istemleri ile sağlanır. Yerden ısıtma da sistem dizaynı 35 C ye göre yapılmalıdır.
Evlerimizde ısı pompası çalışma prensibi ile aynı mantığın ürünü olan buzdolabı, klima ve derin dondurucu gibi cihazlar kullanılmaktadır. Söz konusu cihazların çalışma mantığı ısıyı taşıma prensibine dayandığından bu cihazlar, ısı pompası başlığı altında toplanabilirler.
Isı Pompası Toplam Verimlilik
Isı pompalarının toplam verimliliği birçok etkene bağlıdır. Bunlardan bazıları:
1. Kaynak stabilitesi ve kaynağın verime etkisi :
Isı pompasında kaynak dediğimiz enerjini alındığı ortamdır. Kaynaklar hava, toprak yada sudur. Günümüzde Türkiye’de en fazla kullanılan kaynak türü havadır. Havayı enerji kaynağı olarak kullanan ısı pompalarına hava kaynaklı ısı pompası denir. Hava kaynaklı ısı pompaları da havadan suya yada havadan havaya şeklinde olabilir. Isıtma sistemlerinde çoğunlukla havadan suya ısı pompaları kullanılır. Hava kaynaklı ısı pompası kaynağın stabil olmaması nedeni ile sürekli değişken COP değerlerinde çalışır. Yani hava sıcaklığı ( kaynak ) değişmesi ile harcanan elektrik azalır yada artar.
Hava kaynaklı ısı pompaları daha çok ılıman iklime sahip bölgeler için uygundur.
Günümüzde bazı firmların üretmiş olduğu ısı pompaları – 20 C dış ortam sıcaklığına kadar verimli olarak çalışabilmektedir.
2. Sistemde alınan enerjinin kullanım şekli :
Isı pompasından elde edilen enerji suya aktarıldıktan sonra bina içerisindeki sisteme gönderilir ve sürekli bir devir daimle çalışır. Bina içerisindeki sistem aynı zamanda ısı pompası verimini de etkiler. Isı pompaları düşük sıcaklık üretiminde yüksek verime sahip cihazlardır. Düşük sıcaklıkla çalışan sistemler yerden ısıtma yada duvardan ısıtmadır. Yerden ısıtmada düşük sıcaklığa göre tasarlanmış olmalıdır. Yerden ısıtma hesaplamaları 35-40 C ye göre yapılmalıdır.
3. Kullanılan ısı pompasının dizayn şekli ve ısı pompasının performansı
Isı pompası yerden ısıtma, duvardan ısıtma, radyatör, tavandan ısıtma, tavandan soğutma, fancoil, yer tipi fan coil cihazlarında tek başına yada ek ısıtma maçlı olarak kullanılır. Isı pompası izafi olarak düşük sıcaklıktaki bir ortamdan (Hava, toprak yada sudan ) ısı çeken ve bunu yüksek sıcaklıktaki bir ortama veren makineye ısı pompası denir .Isı pompası ile soğutma makinasının çalışma prensibi aynıdır. Soğutma makinasında maksat, bir mahallin soğutulması; ısı pompasında maksat ise, bir mahallin ısıtılmasıdır. Isı pompası kışın dışarıdaki soğuk havadan ısısını çekerek binaya vermek suretiyle odayı ısıtabileceği gibi, yaz boyunca odadan ısı çekerek dışarı atmak suretiyle odayı soğutmakta da kullanılabilir. Bu işlemler için bina içinde firmamız tarafından uygulanan yerden ısıtma, duvardan ısıtma ya da fancoil cihazları kullanılır.
Prensip;
Isı pompası enerji aldığı kaynağı ısıtma konumunda çalışırken soğutur, serinletme yaparken ise ısıtır. Yapılan işlem gazın faz değişimi ile enerji alma ve bu enerjiyi taşımadır. Bu taşıma ve faz değişimi sırasında bir miktar enerji harcanır.
Isı pompaları kaynaktan ısıtılan yada soğutulan ortama enerji taşımaları esnasında bir miktar elektrik enerjisi harcarlar , harcanan elektrik 1 kw alınan toplam ısı enerjisi 4.5 Kw ise bu cihazın COP değeri 4.5 olmaktadır.
Bütün ısı pompaları ayni prensiple çalışılar. Elde edilen ısı, soğutma işleminin bir sonucudur. Evinizdeki buzdolabını bir düşünün. Buzdolabı içindeki yiyecekleri ve dolabın içindeki havanın ısısını alan akışkan, buzdolabının içini soğuturken odaya isi vermektedir. Buzdolabının arkasındaki boruların her zaman sıcak olmasının sebebi budur. Buzdolabının yapısındaki kompresör dolabın içinden aldığı enerjiyi 3-4 kat arttırarak, ısı olarak arka tarafa iletir. Bu buzdolabının çalışmasıyla ilgili gerçektir. Asıl amaç soğutma olduğu halde, soğutma işleminin sonucu olarak isi açığa çıkar. Yani her zaman bir ortamı soğutuyorsanız, başka bir ortamı ısıtıyorsunuzdur.
Bilindiği gibi enerji vardan yok, yoktan var olmaz, sadece ya biçim değiştirir ya da bir yerden bir yere taşınır. Isı pompası da adini, ısı enerjisini bir ortamdan diğer bir ortama “pompalama” veya “taşıma” kabiliyetinden alır. Eğer amaç soğutmak yerine ısıtmak olursa buzdolabınız bir ısı pompasıdır.(Hava-hava ısı pompası.) Bu örnekte kaynak: buzdolabının içindeki hava; ısının iletildiği ortam: buzdolabının arkasındaki havadır.
Sonuç olarak ısı pompalı sistemlerde ihtiyacınız olan ısı enerjisinin ¾ ünü doğada depolanmış güneş enerjisinden yani doğal termal enerjiden (toprak, su, hava), ¼ ünü ise elektrik enerjisinden karşılarsınız.
Toprak, su ve hava ücretsiz, yenilenebilir ve tükenmez enerji kaynaklarıdır.
Ayrıca ısı pompaları çoğunlukla kışın ısınmak amacıyla kullanılabildikleri gibi yazın ise ayni ortamı serinletmek amacıyla da kullanılabilirler.
Isı Pompası Tarihi
Nicolas Leonard Sadi Carnot tarafından 1824 yılında ortaya atılan teori ısı pompasının temel teorisidir. Buhar makinesinin ürettiği mekanik güç, dışarıdan verilerek sıcak – soğuk çevrim sağlanabilir. bu durumda sistem bir buhar makinesi olmaktan çıkarak; sıcak ortamdan soğuk ortama enerji aktaran bir soğutma makinesi veya soğuk ortamdan sıcak ortama enerji aktaran bir ısıtma makinesi olarak çalışacaktır. Carnot döngüsü olarak bilinen bu çevrim ısı pompası ve termodinamik için temel prensiptir.
Türkiye’de ısı pompası
Konerji Mühendislik ilk ısı pompası uygulamalarını 2004 yılında tamamlamış olup Türkiye’de ısı pompalarının fiili olarak uygulamasını gerçekleştiren öncü firmalardan olmuştur.
Isı pompalarında çözüm ortaklarımız TOSHIBA , LG-ARÇELİK , NIBE olmuştur.
Bina iç sistemlerimizin çoğunluğu düşük sıcaklıklarda ısıtma sağlayabilen yerden ısıtma olmuştur.
Isı Pompası Avantajları
Toprak – su kaynaklı ısı pompası teknolojisi yeryüzünün belirli bir derinliğinde sıcaklığın yıl içinde sabit kalması gerçeğine dayanır. Belirlenen derinlikte toprak tabakası kışın havadan daha sıcak, yazın ise daha soğuktur. Toprak – su kaynaklı ısı 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 ısı pompaları günümüzde ısıtma – soğutma ve sıcak kullanım suyu elde edilmesinde kullanılmaktadırlar. Bu ihtiyaçların tümüne ısı pompası tek makineyle cevap verebildikleri için de tercih sebebi olmuşlardır.
– 35 C besleme su sıcaklığı ve 55 C besleme su sıcaklığına göre dizayn edilmiş yerden ısıtma sistemleri arasında % 30 -40 arasında elektrik tüketim farkı oluşur.
– Baca Gereksinimi Yoktur:
– Isı pompaları herhangi bir atık çıkartmazlar, bu nedenle temiz bir ısıtma kaynağıdır.
– Atık Gaz Yoktur.