TOPRAK KAYNAKLI ISI POMPASI SİSTEMLERİ Leave a comment

TOPRAK KAYNAKLI ISI POMPASI SİSTEMLERİ 

Isıtma/sogutma sektörünün gelecegini iki temel unsur belirleyecektir. Birincisi klasik enerji kaynaklarındaki azalma ve buna bağlı olarak bu enerji kaynaklarının fiyatının gittikçe artması. Bu nedenle de enerji maliyetlerinin ısıtma soğutma sistemlerinin seçimini ve kullanımını etkileyen en önemli parametrelerden biri olduğu söylenebilir. Bir başka deyişle enerji maliyetlerindeki artış daha verimli cihaz ve sistemlerin kullanılması gerekliliğini doğurmuştur. $kincisi Fosil yakıtların kullanılması sonucu ortaya çıkan çevre kirliliği ve küresel ısınma. Fosil yakıtların yakılması sonucu ortaya çıkan ürünler insan sağlığını ve doğayı tehdit etmektedir.Toprak kaynaklı ısı pompasının patenti 1912 yılında İsveç’te alındı ve (TKIP) 1950’ler de Amerika’da kullanıldı.

Villa kullanımı ile baslayan sistem zamanla yüksek binalarda da kullanılmaya başlandı. Genelde yüksek verimli ve pahalı olması nedeniyle özel bir müşteri portföyü olan bu sistem, son 20 yılda sağladığı enerji tasarrufu nedeniyle, artan kullanım ve ucuzlayan fiyatlarıyla hızla artan birçok farklı bir kullanıma sahip oldu.Bugün toprak kaynaklı ısı pompaları Avrupa ve Amerika’da enerji tasarruf amaçlı olarak devlet ve çevre örgütlerince tavsiye edilen bir sistem niteliğine kavuştu. Genel kullanımda ve imalatçılarda bu 2 kıta arasında ciddi yaklaşım farkı mevcuttur; Avrupa’da ısıtma amaçlı, genelde doğal soğutma yapan, sık dizaynda, sudan suya ağırlıklı, daha yüksek maliyetli cihazlar, Amerika’da ise soğutma amaçlı, ısıtmada yapan, sudan havaya ağırlıklı, yüksek adet nedeniyle daha ekonomik, görsel amaçlı olmayan cihazlar yapılmaktadır. Türkiye’de ise toprak kaynaklı ısı pompalarının kullanımı daha ziyade enerji tasarrufuna ve soğutmaya yöneliktir. Cihazlar soğutma ve ısıtma amaçlı kullanılmaktadır. Kullanım alış veriş merkezleri (ticari uygulamalar) ve villa uygulamaları seklindedir.

TOPRAK KAYNAKLI ISI POMPASI (TKIP) NASIL ÇALISIR?

Toprak kaynaklı ısı pompalarının klasik hava kaynaklı bir ısı pompasından çalısma olarak bir farkı yoktur. Tüm
ünitelerde; direk genleşmeli evaporatör ve fanı, kompresör, elektrik panosu, hava filtresi ve su soğutmalı (kondenser) serpantini mevcuttur. Fark kondenser ünitesinin hava soğutmalı bir kondenser olmayıp, su soğutmalı bir kondenser olmasıdır.TKIP bir ortamı soğutmak için çalıştırılması durumunda kondenser devresine kaynak (toprak) tarafından soğutulmus olarak giren su, yaklaşık 50C ısınarak kondenseri terk eder. Kondenserde toprak veya su kaynağı tarafından ısısı alınmış olan soğutucu akışkan, kısılma vanasından geçerek basıncı düşürülür ve evaporatöre gönderilir. Evaporatör üzerinden bir fan veya pompa yardımıyla geçirilen hava veya su soğutulur. Soğutulan hava direk olarak veya mahale kanallar vasıtasıyla gönderilir. Soğutulmus olan akışkan hava değil su ise bir hava bir klima santraline veya mahal içerisindeki bir fancoil ünitesine gönderilerek soğutma

 

işlemi gerçekleştirilir. Evaporatör içerindeki gaz kompresör vasıtasıyla tekrar emilir, basıncı ve sıcaklığı arttırılarak tekrar kondensere gönderilir.Isıtma amaçlı kullanımda ise TKIP cihazında ki bir dört yollu sogutucu gaz vanası ile kondenser ile evaporatörün yerleri (görevleri) degistirilerek islem gerçeklestirilir. Örnegin sogutma uygulamasında kondanser ısıtma amaçlı kullanılırken ısıtma uygulamasında evaporatör görevi üstlenir. Dolayısıyla kaynaktan gelen su bu durumda ısıtılmayıp yaklaşık 50C soğutularak geri gönderilir.Değişen dış şartlar seçilen cihazın çalışma seklini (verimini, ömrünü, bakım sıklığını vb.) direk olarak etkiler. Örnek verecek olursak 35 o C dış ortam sıcaklığına göre seçilmiş bir cihaz 40 o C dış şartlarda çalıştığında istenilen kapasiteyi sağlayamama (konforsuzluk) , planlanandan daha fazla enerji tüketilmesi, arızaların çoğalması ve cihaz ömrünün azalması gibi örnekler verilebilir. Buna benzer örnekler düşük dış sıcaklık şartları içinde verilebilir.Bu problemler nedeniyle kullanmış olduğumuz ısı pompası cihazının kondenserinin şartlarını iyileştirmek için çözümler aranmış ve hava yanında toprak kaynağı da kullanılmaya başlamıstır.

TOPRAK KAYNAKLI ISI POMPASI UYGULAMA ÇEŞİTLERİ

Toprak altına 3-4 metre kadar inildiginde sıcaklık yaz – kıs çok az bir farklılık göstermekte ve sonsuz bir kaynak sağlamaktadır. İskandinav ülkelerinde, Kanada ve Amerika da toprak altına yatay veya dikey döşenmis borular ile enerji temini, 50 yıla yakın süredir kullanılmakta olan ve binlerce ünitenin çalısır vaziyette oldugu örnekler içermektedir. Genel uygulama, kullanılacak üniteler için gerekli olan toplam enerji atımına ve toprak yapısına uygunolarak hesaplanan polietilen boruların toprak altına yerlestirilmesi ve bunun içinden sistem suyunun sirküle edilmesidir.

Yatay Serme UygulamasıHafriyat sonucunda açılacak toprakta 1.2 metreden daha derin bir yerlesimle borular yatay olarak dösenir. Çokluborulama esnasında borular arasında, yatayda min 30 cm, dikeyde min 60 cm olmalıdır. Açılan 2 borulamahendeği arasında min 1.2 m -1.8 m arasında bir boşluk bırakılarak ısı transferi kolaylaştırılmalıdır. Borulama sonrasında araziye borulara zarar vermeyecek seklide çim, bitki ve agaç ekilebilir. Hiçbir sekilde yatay serme uygulaması yapılan alan betonla veya asfalt ile kapatılmamalıdır. Genelde en ekonomik borulama seklidir. Dikey uygulamaya göre yaklasık %50 daha ucuzdur, fakat dikey uygulamaya nazaran %30-%50 daha fazla boru kullanmak gerekir. Kullanılan boruların çapı ¾ ile 11/2 arasında degisir. Yatay borulama genellikle ısıtma öncelikli sistemler de tercih edilir.

 Dikey Sondaj Uygulaması

Sondaj makineleri ile açılan kuyulara borular dikey olarak sarkıtılır. Kuyu çapı 10 cm -20 cm arasındadır. Kullanılan boruların çapı ¾ ile 11/2 arasında degisir. Kuyu derinlikleri kuyu açma sırasında karşılaşılan toprak tabakalarına bağlı olarak 30 m -150 m arasında değişebilir. Açılan kuyular arasında sağlıklı bir ısı transferi için min 3.5 m, tercihen 6 m bırakılmalıdır. Borulama sonrasında kuyuların üzerine bina yapılabilir, beton veya asfalt dökülebilir. Dikey borulamanın yatay borulamaya göre boru maliyeti daha düşük ancak isçilik maliyeti daha yüksektir. Soğutma öncelikli sistemlerde tercih edilir.

Türkiye’de ki alış veriş merkezlerinde sıkça kullanılan hibrit  TSKIP sistemlerinin diğer sitemlere göre ilk yatırım maliyetlerine bakıldıgında (Tablo 7), hibrit TSKIP sisteminin geleneksel sisteme (Klima Santralı + Sogutma Grubu +Kule + Kazan) göre %18 daha ekonomik oldugu görülmektedir.Zole gerektirmeyen borulama TKIP sisteminin loop devresindeki akışkan sıcaklığı, havanın çiğ noktası sıcaklığından düşük olduğundan ve ortam sıcaklığına yakın olduğundan ısı kayıpları önemsizdir. Bu nedenle sistemde ısı izolasyonuna gerek duyulmaz .

Sadece 2 boru ile ısıtma/soğutma konforu sudan havaya cihazlar ile 2 borulu loop sisteminden de yararlanarak, loopa bağlanan cihazlar isteğe bağlı olarak ısıtma veya soğutma modunda çalıştırılabilmektedirler.Bina otomasyon zorunluluğu olmaması nedeniyle toprak/su kaynaklı ısı pompası sistemleri klimatize ettikleri ortam içerisine monte edilirler. Bu cihazların kontrol üniteleri (termostatları) ortam içerisinde olur. Kontrol için bina otomasyonu zorunlulugu yoktur. Ancak TSKIP bir bina otomasyon sistemine bağlanmak istendiğinde kontrol üniteleri üzerine haberleşme kartları eklenerek bu mümkün olmaktadır.Çok az mekanik oda ve şaft alanı gereksinimi nedeniyle genelde TSKIP cihazları asma tavan arasına yerleştirildiklerinden kazan dairesine minimum gereksinim vardır.

Sadece 2 boru ile hem ısıtma hem de sogutma sağlanabildiğinden saftlar küçülmekte ve alışveriş merkezlerindeki kullanılabilir değerli alan artmaktadır. Alışveriş merkezlerinde geleneksel sistemlerden farklı olarak TSKIP sistemleri daha az yer kaplamaktadırlar. Yer tutan su soğutma grubu olmayıp, kullanılması hibrit sistem TSKIP da ise kazanlar geleneksel sistemdeki kazanların %50- %60 kapasitesinde kullanılmaktadırlar. Bu cihazların kolektör ve pompa gibi diğer aksamlarının da olmayışı kazan dairelerini küçültür ve alışveriş merkezlerinde ki kullanılabilir değerli alanları arttırır.Enerji verimliliği açısından soğutma da zaten oldukça olumlu verim değerleri oluşmaktadır. Buna evaporatör fanınında dahil olduğu öngörülürse sistem soğutma COP değerine ulaşmak için tek eksiğin kondenser su pompası olduğu görülür.

Isıtma verimlilikleri açısından ise basit bir karşılastırma yapılabilir. Çeşitli teknik dergilerde yapılan yakıt fiyatları mukayese tablolarına bakıldığında, 1,000 Kcal ısıtma elde etmek için genelde doğalgaz hep en verimli, elektrik ise 0,99 verim ile kullanıldığından en verimsizlerden biri olarak gözükmektedir. Mart 2007 itibari ile 1,000 kcal ısıtma için 0.0600 YTL olan doğalgaz ve 0.1421 YTL olan elektrik birim fiyatları arasındaki oran 2.36 dır. Buda 2.36 üzerinde bir ısıtma COP değeri sağlayacak bir ısıtma metodunun dogalgazdan daha verimli bir yakma sağlayacağını ortaya koyar.Örneğin  1 ºC kondenser giriş sartında dahi çalısacak ısı pompası cihazının verimliliği 3.29’dur.

Üstelik bu değere cihaz evaporatör fanı da dahildir. Bu durumda 0 ºC kondenser giriş sıcaklığı üzerindeki tüm ısı pompası sistemlerinin veriminin doğalgazdan dahi daha verimli olduğu ortaya çıkmaktadır. Tabi ki bu değerlendirmeye varırken, kondenser tarafı sıcaklık değerini elde etmek için kullanılan dış enerjilerinde değerlendirmesi yapılmalıdır. Kullanılan dıs enerji toprak, göl nehir gibi doğal kaynaklar olduğu sürece ilave harcama çok düşük olacaktır. Bu değeri tutturmak için kullanılan enerji bir doğalgaz kazanından destek ise, bununda kullanıldığı miktar kadarını hesaplamaya eklemek gereklidir. Doğru çözülecek bir binada, sistemin kendi içinde soğutma yapan ünitelerden dolayı oluşturduğu atık kondenser tarafı enerjiden dolayı çok az bir ısıtma desteği gerekeceğinden, kazan desteği de minimal ve verimlilik istenilen düzeyde olacaktır.

Bağımsız Zon Kontrolü ve Fatura Ödemesi

Alısveris merkezindeki herhangi bir zonda (mağaza, dükkan vb) TSKIP üniteler ile istenilen anda ısıtma yada sogutma yaparak ideal konfor şartları sağlanabilir. Her zon (dükkan, kat, kiralık alan, vs) için elektirik sayacı ile yapılan sıtma soğutma sonucunda çekilen enerjinin direk faturalandırılabilme imkanı vardır. Bu sayede ortak ısıtma-soğutma paylaşım problemleri ortadan kalkmakta AVM işletmecilerinin kiracı ve mağaza sahiplerinden kaynaklanan isletme maliyetleri azalmaktadır.Alıs veris merkezlerinin projeleri neredeyse Alısveris Merkezi açılıncaya kadar sürekli olarak değisikliğe ugrar ve ilk planlanan magaza ve alanlara sürekli olarak yeni alanlar eklenir. Bu ise HVAC projelerinde çoğu zaman büyük değişiklikler yapmayı gerektirir. Yapılamayan değişiklikler ilave edilen ortamların iyi klimatize edilememesi problemini dogurur.

TSKIP sisteminin loop devresine (sistemin su dagıtım borularına) kolaylıkla ek uçlar ile yeni cihaz montajı yapılabilir. Cihaz adedi çok artmadıgı sürece boru ya da pompalarda degişiklik gerekmez. Bu durum projeci yatırımcı ve uygulayıcı için son derece yararlı bir özelliktir .Geleneksel sistem ile projelendirilmis bir AVM nin kısmen açılması çok zordur ve HVAC cihazlarının (chiller, kazan,
kule vb) tamamının alınmıs (açılmayacak ortamlara hitap etse bile) ve monte edilmis olması gerekmektedir.

TSKIP sistemlerinde her bir cihaz mahal içerisinde oldugundan sadece açılacak magazaların cihazları alınıp, finansal olarak fazla yüke girmeden veya cihazların maliyetlerini mağaza sahiplerine şarj ederek açılış yapmak mümkün
olabilmektedir.Ünitelerin kapalı devre ve direk genleşme olmasından dolayı çok az freon gazı içerirler. Bu da herhangi bir kazada ortama kaçacak gazın çok az olmasını sağlar. Bunun yanında TSKIP sistemleri çevre dostu sistemlerdir ve diğer sistemlerden daha az çevreye zarar verirler. Sadece cihazlar bazında yapılmakta olup, sistem mukayesesi (ilk yatırım, bakım, isletme, kullanım alanlarından kazanç, her bir kullanıcının harcamasının ölçülebilmesi vb.) yapılmadan pahalı damgası vurulmaktadır. Bazen elma ile armut misali uygun olmayan mukayeseler konunun bilinirliği ve yapılan uygulamalar arttıkça azalacaktır.

 

Bir cevap yazın

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

Translate »