Isı Pompası

Isı Pompası Nedir, Nasıl Çalışır

Isı pompalarının çalışma prensibi termodinamiğin birinci kanununa dayanmaktadır. Yani enerji bir ortama ısıtma, sıkıştırma veya kütle eklenmesi ile aktarılabilir ya da bir ortamın enerjisi soğutma, genleştirme ya da madde çıkartması ile alınabilir. Teorik olarak enerji transferini mutlak sıfırın (-273,15°C veya -459,67°F) üzerindeki her ortamdan gerçekleştirilebilmek mümkündür.

 Isı transferi yönü sıcak ortamdan soğuk ortama doğrudur. Isı pompaları ise nispeten az bir miktar enerji harcayarak ısı transferinin soğuk ortamdan sıcak ortama doğru gerçekleşmesini sağlar. Güneş enerjisi sayesinde toprak, hava, göl ve nehirlerde sürekli serbest enerji birikimi olmaktadır. Isı pompaları ısı kaynağı olarak doğada biriken bu serbest(gizli) enerjiyi kullanabilirler. Isı kaynağı olarak kullanılan ortam ile ısının taşındığı ortam arasındaki sıcaklık farkı ne kadar az ise ısı pompası çalışma performansı da o ölçüde yükselir. Bu sebepten ötürü kış şartlarının çok çetin geçmediği iklim bölgelerinde ısı pompaları kullanımı diğer iklimlere nazaran daha avantajlıdır.

Genel olarak ısı pompasından elde edilen toplam enerji miktarı ısı kaynağından (hava-su-toprak) çekilen enerji ve ısı pompasının kullanımı için gerekli olan enerjinin toplamı olarak hesaplanır. Isı pompalarının verimi, COP olarak adlandırılan performans katsayısı ile değerlendirilir. Performans katsayısı ısı pompasının iç ortama vermiş olduğu enerji miktarının, kompresörün tüketmiş olduğu elektrik enerjisine oranıdır. Isı pompaları COP değerleri günümüzde 3-4 arasındadır. Yani ısı pompaları evinize 4 birim ısı enerjisi vermek için 1 birim elektrik enerjisi tüketirler. Gelişen inverter teknolojisi sayesinde kompresörler ihtiyacınız kadar çalışmaktadır ve enerji sarfiyatları minimize edilmektedir

Isı pompası çalışma çevrimini 4 ana başlık altında toplayabiliriz;

1-Buharlaşma: Isı pompası sisteminde dolaşan soğutucu akışkan evoparatörden geçerken ısı kaynağından (hava, su, toprak) ısı alarak buharlaşır.

2-Sıkıştırma:Isı pompası içindeki kompresörden geçen soğutucu akışkanın ani bir şekilde basıncı yükselir. Bu basınç yükselişi de gaz halindeki soğutucu akışkanın sıcaklığını yaklaşık 80° C dereceye çıkartır.

3-Yoğuşma: Yüksek sıcaklık ve basınçtaki soğutucu akışkan yoğuşturucudan geçerken sahip olduğu enerjisini mahal içerisinde dolaşan ısıtma suyuna aktarır bu sayede tekrar sıcaklığı düşen soğutucu akışkan sıvı hale geri döner. Soğutucu akışkandan ısı alan ısıtma suyu ise, ısıtma amaçlı (radyatör, yerden ısıtma sistemlerinde) ya da kullanma sıcak suyu olarak tesisatta dolaştırılır.

4-Genleşme: Genleşme vanasından geçerek basıncı ve sıcaklığı düşen soğutucu akışkan ısı kaynağından ısı almaya hazır hale gelip tekrardan evoparatöre doğru yönelir ve çevrim tamamlanmış olur.

Bir değiştirme ventili sayesinde çevrim zıt yönlü çalışır ve bu sayede iç ortam ısı enerjisini dışarıya aktarır ve iç ortam soğutulmuş olur. Isı pompasının soğutma fonksiyonuna ısı pompası ile çalışan fan coil sistemlerini örnek gösterebiliriz.

 Isı pompaları çıkış suyu sıcaklığı 65°C dereceye kadar ulaşabilmektedir ve radyatörlü sistemlerle kullanılabilirler. Ancak bu çıkış suyu sıcaklıklarında radyatör metrajları yaklaşık 30% daha uzun seçilmelidir. Radyatörlü sistemler ile beraber kullanıldığında ısı pompası performans katsayısı 3 civarındadır.

  Isı pompaları 35°C derece işletme sıcaklığında çalışan yerden ısıtma sistemleri ile kullanıldığında ise performans katsayıları 4-5 arasına kadar çıkmaktadır. Bu iki kıyaslamadan da anlaşılabileceği gibi ısı kaynağının sıcaklığı ile istenilen çıkış suyu sıcaklığı arasındaki fark ne kadar azalırsa performans kat sayısı da o kadar artmaktadır.

Isı Pompası Kullanmanın Avantajları

- Enerji kaynağı hava-su-toprak olduğu için sınırsızdır ve enerji fiyatlarındaki artışlardan minimal düzeyde etkilenirler.

· Isı pompası kullanımı işletme maliyeti açısından daha önceden ısınma ve kullanma sıcak suyu için harcamış olduğunuz faturaları 80% oranında düşürür.

· Isı pompaları ilk yatırım maliyetlerini kullanım oranlarına göre 5-10 yıl içerisinde amorti eder.

· CO₂  emisyonunun 25% ‘i evsel enerji tüketiminden kaynaklanmaktadır. Evsel enerji tüketiminin yaklaşık 75% ‘ini de ısınma ve sıcak su ihtiyacı oluşturduğu düşünülürse CO₂ emisyonu, gaz, mazot ya da fosil yakıtlı sistemler yerine yenilenebilir yeşil enerji ile beslenen ısı pompaları kullanımını yaygınlaştırarak minimuma indirgenebilir.

· Isı pompası sistemlerinde diğer sistemlerde olduğu gibi patlama, yangın ya da CO zehirlenmesi riski yoktur.

· Günümüzde yerden ısıtma veya radyatörlü ısıtma sistemleri ile birlikte, fan coil ile soğutma sistemi tek bir ısı pompası sayesinde hem ısıtma hem de soğutma ihtiyacını entegre bir şekilde giderebilmektedir.

· Isı pompaları “Kur ve unut” prensibine dayanan sistemlerdir. Yani kurduktan sonra gerekli bakımlarını yaptırmanın dışında ekstra bir müdahaleye gerek duyulmaz.

Isı Pompası Sistemleri  ile ilgili uygulama örneklerimiz aşağıda mevcuttur: