Gerçekte bir soğutma çevrimi olan Isı pompaları teknolojisi eski yıllara dayanıyor olsa da bazı insan hatta bazı ülkeler için yeni teknolojidir. İlerleyen iletişim ve ulaşılabilirlik çağı her konuda gelişim sağlamaktadır. En büyük örneklerinden Isı Pompaları Avrupa ve İskandinav ülkeleri için eski teknoloji olsa da Türkiye için yeni teknolojidir.
Isı pompası nedir sorusuna en güzel cevap yıllardır kullandığımız bozdolaplarıdır. Buzdolapları birer ısı pompasıdır. Eski buzdolaplarının arkalarında ince boru demetleri vardı. Boru demetleri buzdolabının içini soğutmak için içindeki yiyeceklerin ısısını çekip buzdolabının dışına taşımaya yarar ve ısıyı dışarı atıp dolabın içini istenilen sıcaklığa düşürürdü. Bu ısının taşınmasında en büyük araç Soğutucu Gaz’dı, soğutucu gazın düşük sıcaklıkta buharlaşması ısı çekmemiz için çok iyi bir araç olmuştur ve hala soğutucu gaz teknolojisinin geliştirilmesi devam etmektedir.
Gelecek vaat etmesinin en büyük nedeni, teknolojinin geliştirilebilir olmasıdır. Her geçen gün ortaya çıkan yüksek verimli gaz ve teknolojik ekipmanlar sistemin verimliliğini arttırmaktadır. Bu verim artışları düşük kaynak sıcaklıklarından daha fazla faydalanmayı sağlayarak yatırım maliyetinin hızlı geri dönmesini sağlamaktadır.
Isıtma sistemlerinde Isı pompası teknolojinin en büyük rakibi Doğalgaz’dır. Yoğuşmalı Doğalgaz sistemleri uygun yatırım maliyetleri ile Isı pompalarının önüne geçmektedir. Ancak Doğalgazın bulunmadığı noktalarda Isı pompası teknolojisi mantıklı ve uygun bir çözümdür. Odun ve Kömür yakmak istemeyen kullanıcılar için vazgeçilemez bir tercihtir.
Ege ve Akdeniz bölgesinde yaygın kullanımın dışında Karadeniz bölgesi de oldukça hareketlidir. Önemli olan dış hava sıcaklıklarının ılıman olması ve doğalgaz alt yapısının olmaması. Eğer ki doğalgaz alt yapısı yoksa, konfor sağlayabilmeniz için işletme maliyeti en uygun cihaz ısı pompasıdır.
Isı pompalarıın temel çalışma prensibi aynıdır. Birbirinden farklılıkları sadece Kaynak şeklidir. Kaynkalarına göre bakacak olursak aşağıda kısaca özetleyelim.
Isı pompalarında kaynak olarak çevre havası, toprak, deniz, nehir, göl suyu, yeraltı suları, artık sıvılar, artık gazlar, artık ısılar, atık sular, atık Gazlar, gübre, güneş, kaya kullanılabilir. Hepsinin farklı özellikleri vardır.
Çevre havası: Bolca bulunur ve ısı pompaları için en çok kullanılan ısı kaynağıdır. Hava kaynaklı ısı pompalarının mevsimlik performans faktörü (SPF) toprak kaynaklı ısı pompalarından %10 – 30 daha düşüktür. Bunun nedeni olarak, dış hava sıcaklığının düşmesi ile buharlaştırıcıda yüksek sıcaklık farkı oluşması ve bu durumda buharlaştırıcının buzlanması ve fanların çalıştırılması için gerekli enerji, kapasite ve performansta hızlı düşüşe yol açması gösterilebilir. Hava kirliliği de bir dezavantajdır.
Toprak: İyi bir kaynaktır fakat ısı değiştiricisini toprağa gömmek, korozyonu önlemek için de iyi malzeme kullanmak gerekir. Bu da ilk yatırım masrafını artırır. Toprak kaynağını düşündüğümüzde belirli bir derinlikten sonra stabil sıcaklık sağlasa bile her yıl aynı enerjiyi vermeyebilir, bu nedenle toprağın kendini besleyebileceği zamanı çok iyi belirlemek gerekmektedir.
Deniz, nehir, göl suları: Isı pompaları için iyi bir kaynaktırlar. Nehir ve göl sularının kışın donma sorunu vardır. Bu sorun deniz için çok önemli değildir. Bu sularda kirlilik sorunu vardır. Coğrafi şartlardan da çabuk etkilenirler.
Yeraltı suları: Yıl boyunca sıcaklık değişimi azdır. Taşınması için pompa kullanılıyorsa ek enerji kullanılıyor demektir. İçine pis suların karışması tehlikelidir. Isı değiştiricilerinin yer altına gömülmesi korozyona neden olabilir ve maliyeti artırır.
Artık gazlar: Ev ve ticari binalardaki ısı pompaları için önemli ısı kaynağıdır. Isı pompası, havalandırmadan aldığı ısıyı hacim ve su ısıtmak için kullanır.
Artık ısılar: Prosese bağlı olarak bazı avantajları veya dezavantajları olabilir.
Güneş: İyi bir kaynaktır. İlk yatırım masrafı çok, fakat bakım masrafı az ve temizdir.
Isı pompaları ayrıca, tek başına ya da ek bir sistemle birlikte kullanılabilir. Isıtma ihtiyacını tek başına karşılayanlara “monovalent ısı pompaları”, ek kaynak yardımıyla bu ihtiyacı karşılayanlara ise “bivalent ısı pompaları” denir. Bivalent durumda ısı pompası ısıtma yükünün %50 – 95‘ini karşılar. Bivalent sistemlere örnek olarak güneş toplayıcıları ve kazanlar verilebilir. Bu ikili sistemlerin çalışması da sıralı veya birlikte olmaktadır. Sıralı çalışma, bir sistem devreden çıktığında ötekinin devreye girmesidir. Isı pompası – kazan sistemi bu şekilde çalıştırılabilir. Isı pompasının çalıştırılmasının ekonomik olmadığı durumlarda ısı pompası devreden çıkar ve kazan devreye girer. Birlikte çalışmaya örnek olarak da ısı pompası – güneş toplayıcıları sistemi verilebilir. Binanın ısıtılmasında kullanılan ısı pompasının çalışması için gerekli sıcaklık aralığı güneş enerjisi sayesinde sağlanabilir.
Isı pompası Klima sistemlerinden farkı, Isıtma sistemi olarak planlanmalarıdır. Klima denildiğinde ilk akla gelen nasıl Soğutma ise Isı pompası denildiğinde Isıtma akla gelmektedir. Isı pompalarının yüksek verimlilikleri Doğalgazlı ısıtıcılara çok büyük rakip çıkarmıştır. Isı Pompalarının geliştirilen soğutucu akışkan teknolojisiyle verimlilikleri her geçen gün arttırılmaktadır.
Isı pompası ve kombi sistemi hibrid çalıştırılmaya ihtiyaç duyuyor mu sorusu daha doğru olabilir. Bu noktada Hibrid sisteme ihtiyaç duyan Hava Kaynaklı Isı Pompasıdır. Hava Kaynaklı Isı Pompalarının çalışma prensibi gereği enerjiyi Havadan sağlarlar. Hava şartlarının değişiklik göstermesi cihazın verimliliğini ve kapasitesini etkiler. Bu verimlilik ve kapasite değişikliği Hava Kaynaklı Isı Pompalarının doğru coğrafi bölgelerde seçilmesini gerektirir. Doğru coğrafi seçimlerden kasıt, dış hava sıcaklık ortalaması yüksek olan bölgelerde Hava Kaynaklı Isı Pompası yatırımı doğru ve mantıklı çıkmaktadır. Isı pompası yatırımı yapılırken, amortisman süresi kesinlikle hesaplanmalı ve yatırım maliyetinin yüksek olmasından ziyade kullanılacak alternatif yakıtlara göre ne kadar uzun ömürlü ve işletme maliyetinin düşük olduğuna bakılmalıdır. Peki, neden Hibrid sistem talep edilmektedir yada uygulanmaktadır. Hava şartlarının stabil olmadığı ve doğalgaz hatlarının çekilmediği bölgelerde Isı Pompası ile ısıtma, soğutma ve sıcak su üretmek en uygun ve doğru çözümdür. Ancak, Hava şartlarının stabil olmadığı ve doğalgaz hatlarının bulunduğu bölgelerde Hibrid Sistem kurmak daha doğru ve mantıklı olacaktır. Isı Pompasının ve Doğalgazlı sistemin, en uygun hava şartlarında çalıştırılarak sistemin sezonsal verimliliği yükseltilebilir. Bu durumda Hem Yenilenebilir enerji ile doğaya yani geleceğimize yön verirken, doğalgazlı sistemle enerjimizi doğru kullanmış oluruz.
Bu sorunun cevabı siyah yada beyaz kadar net değildir. Isı pompası mantık itibariyle ısıyı yani enerjiyi bir yerden alıp bir yere aktarır. Eğer bizim atık ısı kaynağımız varsa bu kaynağı alıp değerendirebiliriz, bu kaynak Gübre, Deniz, Kanalizasyon, Arıtma veya herhangi ısı yayan bir kaynak olabilir. Bu kaynağı doğru kullanarak alabilirsek, Doğalgazdan daha ekonomik bir sistem ortaya çıkartabiliriz ama Kaynağın olmadığı bir yerde Isı pompası kullanımı ekonomik olmayacaktır. Her zaman sistem çözümüne bütüncül bakmamız gerekir.
Kaynak sisteminin ve Yatırım Maliyetinin doğru hesaplanması gerekir. Amortisman süresinin hesabı, coğrafi bölgeye, sistem tasarımına ve alternatif enerji kaynağına göre değişiklik göstermektedir. Her proje ve iş için ayrı ayrı planlanıp çalışılmalıdır.
Yatırım maliyeti sistemlere göre değişiklik gösterir. Genel anlamda bilgi vermek gerekirse minimum yatırımla yapılacak sistemlere göre 2-3 kat daha yüksek yatırım maliyeti çıkarmaktadır.
En verimli ısı pompasının adı belli değildir tamamen sisteme ve kaynağa göre belirlenmektedir. Mühendisler olarak projelere ve işlere farklı bakış açılarıyla bakıp doğru noktalardan veriler alarak verimli olabilecek sistemi detaylı çalışmalarla belirliyoruz.
Isı pompası ile üretilebilecek sıcaklıklara göre dizayn ve planlama yaparak kesinlikle her sistem ısıtılabilir. Radyatör seçimleri ve projede kullanılacak boru çapları doğru planlanmalı ve seçilmeldir.
Elektrik Üretimi ve Isı Pompasının elektrik tüketimi aynı zamanlarda olmayacağı için Elektrik Üretimi ve Tüketiminin aynı olacağı planlanmayabilir. Doğrudan Elektrik Enerjisinin kullanımı Isı pompası ile olmayabilir. Güneş Enerjisi ile Elektrik Üretim çalışmaları tamamen kazanılabilecek fayda analizi yapılarak belirlenmelidir. Tüketim ve Üretim arasındaki fark ne kadar düşük olursa ödenebilecek elektrik masrafları düşecektir.
Havuz sıcaklıkları, kullanım amaçlarına göre değişiklikler gösterebilir. Yüzme amaçlı kullanımlardaki sıcaklıklar Isı Pompası ile ısıtma yapabilmek için geyet verimli ve tasarruludur. Proje bazlı hesaplamalar ve çalışmalar yapılmalıdır.