su kaynaklı ısı pompaları

SU KAYNAKLI
ISI POMPALARI
(SKIP)
Prof. Dr. Olcay KINCAY
İÇİNDEKİLER
1. Giriş
2. Su Çevrimli Isı Pompaları
3. Su Çevrimli Isı Pompalarında Yaz ve Kış Çalışması
4. Su Çevrimli Isı Pompalarında Yapılan Opsiyonel Tasarım İşlemleri
5. Su Çevrimli Isı Pompası Çevrim Suyu Sıcaklık Aralığı
6. Su Çevrimli Isı Pompası Sisteminin Avantajları
7. Sonuç
8. Metro Meydan AVM Uygulaması
Prof. Dr. Olcay KINCAY
1. GİRİŞ
„
İnsanların zamanının büyük bir kısmını kapalı
mekanlarda geçirmesi iç hava ile ilgili konfor ve
sağlık
koşullarının
ve
hava
kalitesinin
iyileştirilmesine yönelik çalışmaları zorunlu
kılmıştır. Teneffüs ettiğimiz ve bizi çevreleyen
havanın kapalı bir mekanda ideal olarak
sıcaklığının, nem oranının, sirkülasyonunun
ve temizliğinin yıl boyunca istenen koşullarda
tutulması işlemi klima (iklimlendirme) olarak
adlandırılır. Klima bu dört faktörün tüm bir yıl
boyunca kontrolünü içermektedir.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
„
Şekil 1’de şematik olarak verilen ısı pompaları,
prensip olarak ısıyı düşük sıcaklıktaki ısı
kaynağından yüksek sıcaklıktaki ısı kaynağına
aktarırlar.
Şekil 1. Isı pompası prensip şeması
Prof. Dr. Olcay KINCAY
„
Isı pompaları hava, su, toprak ve güneş enerjisi
olmak üzere dört kaynaktan yararlanırlar. Bu
sınıflandırmada enerjinin absorbe edildiği ve
serbest bırakıldığı ortama göre ısı pompaları
isimlendirilir. Kuyulardan, göllerden, nehirlerden,
şehir şebekelerinden ve proseslerden elde edilen
su, ısı kaynağı olarak kullanılabilir.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
2. SU ÇEVRİMLİ ISI POMPALARI
„
„
„
Toprak veya deniz - göl gibi sonsuz yenilenebilir
enerji kaynaklarının kullanılması ile, hem soğutma
hem de ısıtmanın normalin çok üstünde performans
katsayısı seviyeleri ile gerçekleştirilebildiği sistemler
ortaya çıkmaktadır.
Kondenser tarafı su ile soğutulan ısı pompası
sistemlerine, Su kaynaklı ısı pompası sistemleri
adı verilmektedir.
Bu sistemin amacı; ihtiyaç halinde kondenser atık
enerjisinin
sistemin
diğer
bir
noktasında
kullanılabilmesini sağlamaktır.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
„
„
Su çevrimli ısı pompaları, ticari yapılardaki mahal
iklimlendirme uygulamalarında önemli bir seçenektir.
Günümüzde Amerika ve Avrupa ülkelerinin büyük
çoğunluğunda
uygulanmakta
ve
pazar
payı
bulunmaktadır.
Yapılan ilk su çevrimli ısı pompası uygulamalarında
enerjinin alındığı ve atıldığı ortam olarak yer altı veya
kanal suları kullanılmıştır. Su kaynaktan pompalanmış
ve ısı pompalarından geçtikten sonra kanala deşarj
edilmiştir. Ticari ve pek çok mahalli konut
uygulamalarında sirküle eden suyu şartlandırmak için
açık devre soğutma kuleleri kullanılmıştır.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
„
„
Su kaynaklı ısı pompaları, enerji geri kazanım
sistemleri ile birlikte, 1962’den bu yana bina
içerisinde eş zamanlı olarak ısıtma ve soğutma
uygulamalarını
gerçekleştirmek
amacıyla
kullanılmaktadır.
Bu sistem; çevrim suyu pompası, hava
soğutucu evaporatör, evaporatör fanı, su
soğutmalı kondenser, kompresör, pano,
sistemden ısının uzaklaştırılacağı bir soğutma
kulesi ve sisteme ısı ilavesi yapacak bir kazan
veya su ısıtıcısından oluşmaktadır.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
„
„
Şekil 2-a’da bir su çevrimli ısı pompası sistemi
görülmektedir. Sistem, ayrı mahallerde bağımsız su
çevrimli ısı pompalarından oluşmaktadır. Paralel
bağlanmış iki pompa vasıtasıyla kapalı devre
içerisinde su dolaştırılmaktadır.
Kondenser suyu tek boru hattı ile tüm ünite
kondenserlerini dolaşır. Cihazların çoğu soğutmaya
çalıştığında kondenser hattını soğutma kulesi
devreye girip soğutur, cihazların çoğu ısıtmaya
çalıştığında ise kazan devreye girerek kondenser
hattını ısıtır. Böylece kondenser hattındaki su
sıcaklığı sürekli olarak 15 - 30°C arasında tutulur.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
Şekil 2-a. Su çevrimli ısı pompası şeması
Prof. Dr. Olcay KINCAY
„
„
„
Cihaz bulunduğu ortamın isteğine göre, soğutma
yaptığında kondenser hattı suyu ısıtır, ortamı
ısıtmaya çalıştığında ise, ısı pompası gaz çevrimi
değişir ve kondenser hattı suyu soğutur. Bu cihazlar
tekli üniteler halinde kullanıldığı gibi yapının
büyüklüğüne ve amaca göre aynı su devresine
bağlanmış çoklu üniteler şeklinde de kullanılırlar.
Şekil 2-b’de soğutma yapan bir ünite görülmektedir.
Isı pompası, boru devresinden 25ºC’de su almakta ve
bu suyu 30ºC’ye yükselerek boru devresine geri
vermektedir. Havadan çekilen ısı su devresine
aktarmaktadır.
Şekil 2-c’de sistem ısıtma konumunda çalışmaktadır.
Isı pompası ortam havasını ısıtmak için su
devresinden ısı çeker. 25ºC’de gelen su ana boru
devresine 20ºC’de geri dönmektedir. Prof. Dr. Olcay KINCAY
Şekil 2-b.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
Şekil 2-c.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
„
Su tanklarında ısı depolaması yapılarak ısı geri
kazanım değeri arttırılmakta veya ısıtma pik
yüklerde, ısıtma sistemi devre dışı
bırakılabilmektedir. Bütün ısı pompaları ortak bir
çevrim hattına bağlı olup bu çevrim soğutma
uygulaması için ısı çukuru yada ısıtma
uygulaması için ısı kaynağı vazifesi görür.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
„
Su çevrimli ısı pompalarının kapasite ve verimlilikleri
her iki çalışma konumunda su giriş sıcaklığının
önemli bir fonksiyonudur. Çevrim suyu sıcaklığı
düştükçe soğutma performansı artmaktadır. Su
sıcaklığındaki
düşüş
ile
COPc
(soğutma
konumundaki performans katsayısı) değerindeki
artış soğutma kapasitesindeki artışın yaklaşık üç
katı olmaktadır. Aynı şekilde çevrim suyu
sıcaklığının arıtışı ile birlikte ısıtma performansı
yükselir.
Isıtma
çalışmasında
ise
ısıtma
kapasitesindeki artış COPh (ısıtma konumundaki
performans katsayısı) değerindeki artışın yaklaşık
2,5 katı olmaktadır.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
„
„
„
„
Ortamı soğutmakta olan ünitelerde kondenser
çıkış suyu yaklaşık 5°C civarında ısınmaktadır.
(Şekil 3).
Ortamı ısıtmakta olan ünitelerde ise kondenser
çıkış suyu yaklaşık 5°C civarında soğumaktadır
(Şekil 4).
Sonuçta tüm ünitelerden çıkan sular birleşip
karışarak tek bir ortak değere gelir.
Sistemdeki kazan ve soğutma kulesiyle
çevrimdeki su sıcaklığı belirli bir aralıkta
tutulabilirken bazı sistemlerde su kaynaklı ısı
pompaları su dağıtım sistemi ile yangın koruma
sistemleri (sprinkler sistemi) entegre olarak
çalışabilmektedir. Bu ise borulama maliyetlerini
düşürerek sistem maliyetlerini önemli ölçüde
azaltmaktadır.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
Şekil 3. Soğutma
Şekil 4. Isıtma
Prof. Dr. Olcay KINCAY
„
Bina otomasyonu sayesinde; her odanın sıcaklık
kontrolü, ısıtma, soğutma, cihaz hava giriş
çıkışları, cihaz su giriş çıkışları, kondenser suyu
fan kontrolü, voltaj koruması, yoğuşma tavası
taşması, kompresör ve fan çalışma saatleri, çeşitli
alarmlar, birden fazla ünitenin tek termostattan
takibi, jeneratör ile sadece fan çalışması ve birçok
diğer nokta takip ve kontrol edilebilir.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
3. SU ÇEVRİMLİ ISI POMPALARINDA
YAZ VE KIŞ KULLANIMI
„
„
Kapalı devre kondenser su devresi çevrimi,
ünitelere yollanan su sıcaklığı olarak, genelde
20°C ile 30°C değerleri arasında salınım da
bırakılır. Sistemdeki soğutma yapan ünite adedi
arttıkça ve tüm sistem soğutmaya dönüştükçe
sistem su sıcaklığı 30°C değerlerine, ısıtma
yapan ünitelerin sayısı arttıkça da 15°C
değerlerine ulaşılır.
Sistem suyunu bu değerlerin içinde tutabilmek
ve gerekli olan enerji transferini sağlamak için 2
ana sistemden biri kullanılabilir.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
A) Klasik sistem:
„
„
„
„
„
Bu sistemde, kapalı devre su hattına bağlanacak bir Soğutma
Kulesi ve küçük boyutlu bir Kazan ünitesi, sistemin kapalı
çevrim özelliğini bozmadan, sistem suyunu arzu edilen
değerlerin içinde tutacak şekilde devreye girip çıkarlar.
Üniteler genelde birbirlerine ters çalışarak (özellikle kışın) su
koşullarını limit dışına çıkartmadığından hem kule hem de kazan
seçimi binanın özelliklerine bakılarak normalden daha küçük
boyutta seçilir.
Bu uygulama ile hem kazan dairesi hem de dışarıda kaplanan
alan diğer sistemlere oranla daha az olacaktır.
Sistem su sıcaklığı kış döneminde 20°C ile 25°C
mertebelerinde tutulduğu taktirde elde edilecek ısıtma verimi
COPh olarak 4 – 5’dir.
Bu sıcaklık seviyesi binadaki bazı ünitelerin sürekli soğutmaya
çalışacağı
da
düşünülürse
hiç
kazan
kullanmadan
sağlanabilecek seviyelerdir. Bu sayede su kaynaklı ısı pompası
cihazları kışın, en verimli ısıtma sistemlerinden biri olarak
ortaya çıkmaktadır.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
„
„
„
Şekil 5-7’de görüleceği gibi binanın konfor istenen
muhtelif bölümlerine ısı pompaları yerleştirilmektedir. Bu
cihazlar bulundukları ortama göre ısıtma veya soğutma
yapabilmektedir.
Şekil 5’de tüm cihazlar sadece soğutma yapmakta
ve boru devresine ısı pompalamaktadır. Su devresinde
yükselen ısı soğutma kulesi vasıtası ile sistemden
atılmaktadır.
Şekil 6’da ise tüm cihazlar sadece ısıtma yapmaktadır,
boru devresinden cihazların tamamı ısı almaktadır,
soğuyan su ise bir kazan ile takviye edilmektedir.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
Sadece Soğutma Uygulaması
Şekil 5. Su çevrimli ısı pompası soğutma uygulaması
Prof. Dr. Olcay KINCAY
Sadece Isıtma Uygulaması
Şekil 6. Su çevrimli ısı pompası ısıtma uygulaması
Prof. Dr. Olcay KINCAY
Eş Zamanlı Olarak Isıtma ve
Soğutma Uygulaması
„
Şekil 7’de ise binayı çevreleyen bir kısım cihazlar
ısıtma yaparken iç zonlardaki cihazlar soğutma
yapmaktadır. Bu durumda soğutma yapan cihazların
su devresine attıkları ısı, ısıtma yapan cihazlar
tarafından alınmakta, kazan ve kuleye zaman, zaman
gerek kalmamaktadır.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
Eş Zamanlı Olarak Isıtma ve
Soğutma Uygulaması…
Şekil 7. Su çevrimli ısı pompası eşzamanlı ısıtma ve soğutma
uygulaması
Prof. Dr. Olcay KINCAY
„
„
„
Soğutma modundaki ısı pompaları tarafından çevrime atılan ısı
enerjisi bu esnada ısıtma modunda olan ısı pompalarına ısı
kaynağı olarak enerji sağlar.
Soğutma modundaki ısı pompaları tarafından çevrime verilen
enerji değeri ısıtma modunda çalışan ısı pompaları tarafından
çevrimden çekilen enerji değerinden büyük oluyorsa fazla olan
enerji soğutma kulesi ile atmosfere atılır.
Tam tersi durumda ise soğutma modunda çalışan ısı pompaları
tarafından çevrime verilen enerji değeri ısıtma modunda çalışan ısı
pompaları tarafından çevrimden çekilen enerji değerinden küçük
oluyorsa çevrime sistemdeki bir ısıtıcı vasıtasıyla ısı enerjisi girişi
yapılır. Isıtıcı, yakıt olarak gaz veya yağ kullanan bir kazan,
elektrikli bir ısıtıcı veya yer altı kaynaklı bir enerji kaynağı olabilir
(düşük sıcaklıklı jeotermal kaynak).
Prof. Dr. Olcay KINCAY
Performans Katsayısı (COP)
„
„
Su çevrimli ısı pompaları, çevrim suyu sıcaklığını,
sistemdeki soğutma kulesi ve ısıtıcı ile 15°C - 30°C
arasında tutmak üzere tasarlanmışlardır.
Bütün
çalışma
modlarında,
kapasite
ve
performanslarına etki eden en önemli fonksiyon su
giriş sıcaklığıdır. Performans, istatistik veriler de
kullanarak aşağıdaki lineer denklemlerle ifade
edilebilir:
COPc = (1,64 – 0,0216 TL) COPcARI
COPh = (0,85 – 0,0072 TL) COPhARI
Prof. Dr. Olcay KINCAY
Performans Katsayısı (COP) …
„
„
COPcARI , ARI Standardı’ndaki (Air-conditioning
and Refrigeration Institute) su giriş sıcaklığı 85 F
(29,4°C) için, soğutma modundaki ısı pompalarının
performans katsayısıdır ve (COPcARI = 3,2 olarak
kabul edilmiştir).
COPhARI ise yine ARI Standardı’ndaki su giriş
sıcaklığı 70 F (21,1°C) için, ısıtma modundaki ısı
pompalarının performans katsayısıdır ve (COPhARI
= 4,0 olarak kabul edilmiştir). TL, çevrim suyu
sıcaklığıdır (°C).
Prof. Dr. Olcay KINCAY
Eş Zamanlı Olarak Isıtma ve
Soğutma Uygulaması…
„
„
Su çevrimli ısı pompası sistemi, yukarıda bahsedilen
özellikleri ile birlikte bina içerisinde soğutma uygulaması
gerektiren alanlardan (genel olarak merkez bölgeler) eş
zamanlı olarak ısıtma uygulaması gerektiren alanlara
(genellikle çevre bölgelerdeki mahaller) ısı enerjisinin
transfer edildiği yada enerji dengelemesi yapıldığı birçok
ticari ve kamuya ait binalarda sağladığı enerji tasarrufu
ile de daha etkileyici, tercih edilen bir konuma
ulaşmaktadır (Şekil 8).
Eş zamanlı olarak ısıtma ve soğutma uygulamasının
yapıldığı çalışma şartında enerji tasarruf ve sistem
performans karakteristikleri geleneksel sistemlerden
farklıdır.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
Şekil 8. Çok katlı bir binada su çevrimli ısı pompası uygulaması
Prof. Dr. Olcay KINCAY
B) Doğal enerji sistemi:
„
„
İş merkezlerinde çalışan yoğun elektronik alet ve insan,
bilgisayar
odaları,
mutfaklar,
toplantı
odaları
mevsimlerden bağımsız olarak ısıtma-soğutma yükleri
yaratırlar. Bu nedenle birçok zaman cihazlardan çıkan
suların karışımı hiçbir ek enerji katılmadan tekrar
sisteme yollanabilecek konumda ortaya çıkmaktadır.
Şekil 5-7’de verilen su kaynaklı ısı pompası
sistemlerinde kule devresi ısı atılan ortamı kazan ise ısı
kaynağını oluşturmaktadır. Bu her iki kaynak yerine,
toprak, göl ve benzeri yer üstü suları ile yer altı sularını
kullanma fikri, tüm Yer Kaynaklı Isı Pompalarının
gelişmesi ve yaygın olarak kullanılmasını sağlamıştır
(Şekil 9-10).
Prof. Dr. Olcay KINCAY
Atmak istediğimiz enerjiyi doğada bulunan sonsuz diye
nitelendirebileceğimiz doğal ısı kaynaklarını kullanarak
çözmek…
Şekil 9. Doğal çözüm
Topraktaki ısı enerjisi
antifriz devresine verilir, bu
devredeki ısı da,
ısı pompasındaki
çevrim akışkanına
aktarılır.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
Şekil 10. Çok katlı bir binada toprak kaynaklı ısı pompası uygulaması
Prof. Dr. Olcay KINCAY
B) Doğal enerji sistemi …
„
„
Toprak altına 3 metre kadar inildiğinde sıcaklık yaz –
kış çok az farklılık göstermekte ve sonsuz bir kaynak
sağlamaktadır (Şekil 11 ve Tablo 1).
Genel uygulama, kullanılacak üniteler için gerekli
olan toplam enerji atımına ve toprak yapısına uygun
olarak hesaplanan polietilen boruların toprak altına
yerleştirilmesi ve bunun içinden sistem suyunun
sirküle edilmesidir (Şekil 12).
Prof. Dr. Olcay KINCAY
Şekil 11. Toprak altı sıcaklığının aylara göre değişimi
Prof. Dr. Olcay KINCAY
Toprak cinsine göre çekilen ısı:
„
„
„
„
Kumlu kuru zemin q = 20 W/m
Kumlu yaş zemin q = 40 W/m
Taşlı yaş zemin q = 60 W/m
Yeraltı suyu olan toprak
katmanlar
q = 80 - 100 W/m’dir.
İki sondaj kuyusu arasındaki
mesafe 5 ile 6 m arasında
olması gerekir.
Şekil 12.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
Tablo 1. Bazı illerin 1 m derinlikteki toprak sıcaklıkları
(ºC)
Prof. Dr. Olcay KINCAY
„
„
„
Bütün sular bir enerji kaynağıdır. Denizler (Tablo
2), göller, nehirler, toprak altı su akıntıları veya
kaynakları
enerjinin
atılıp
alınmasını
sağlayabilirler. Bu tip uygulamalarda genelde ara
bir eşanjör kullanılır ve iki su birbirine
karıştırılmaz (Şekil 13).
Bu tip uygulamalar ülkemizde de merkezi
sistemler şekilde yapılmış olup çalışır haldedir.
Yurt dışında ise özellikle ısıtma amaçlı olarak çok
büyük boyutlu kollektif kullanım örnekleri
mevcuttur.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
Tablo 2.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
Şekil 13. Deniz uygulaması
Prof. Dr. Olcay KINCAY
4. SU ÇEVRİMLİ ISI POMPALARINDA
YAPILAN OPSİYONEL TASARIM
İŞLEMLERİ
4.1. Değişken Hızlı Pompalama
„
„
Su çevrimli ısı pompası çevriminde değişken hızlı akış
kontrolü uygulamasında pompalama enerjisi önemli
miktarda azalır. Bina içi kullanım oranlarının değişken
olduğu oteller, birbirinden bağımsız ofislerin bulunduğu
binalar bu sistemler için çok uygundur.
Değişken akış hızlı sistemi, bir pompa hız
kontrolörü (frekans kontrol motorlu pompa), çevrim
basınç sensörü ve her bir ısı pompası için iki yollu
tecrit vanasından oluşmaktadır.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
4.2. Isıl Depolama
„
„
„
Düşük sıcaklıklı ısıl depolamanın (15°C - 40°C)
ticari binalarda, su çevrimli ısı pompalarının
öncelikli olarak soğutma modunda çalıştığı ılıman
iklimlerde
bir
çok
pratik
uygulaması
bulunmaktadır.
Isıl depolamanın kullanıldığı uygulamalar sabah
ilk ısıtma yapılması, pik yük şartları ve kullanım
suyu ısıtması olarak sayılabilir.
Isıl depo kazan dönüşüne yerleştirilmelidir. Bu
suretle kazan önce ısıl depo yerine çevrim
suyunu ısıtacaktır.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
4.3. Yangın Söndürme Sprinkler Sistemi
„
„
Su çevriminin sprikler sistemi ile entegrasyonunun
sağlanması önemli ölçüde pompalama masraflarını
düşürecektir.
Tasarım aşamasında tescilli lisanslı uygulamalar göz
önüne alınır.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
4.4. Tasarım İşlemleri
„
„
„
„
„
„
„
„
„
„
„
„
„
„
Taahhüt ve inşaat işleri yapan müteahhit ve proje
hazırlayan mühendislik firmaları tasarım
uygulamalarında sırayla aşağıdaki işlemleri
yaparlar:
Isıl alanlar tespit edilir,
Mahallerdeki ısıtma ve soğutma yükü tespit edilir,
Su çevrim hattı yerleşim planı üzerine yerleştirilir,
Döngüdeki su debisi tespit edilir,
Çevrim sıcaklığı belirlenir,
Cihaz verimlilikleri değerlendirilir,
Cihaz seçimi yapılır,
Soğutma kulesi seçimi yapılır,
Kazan seçimi yapılır,
Pompa ve boru ebat hesapları yapılır,
Sirkülasyon pompası seçimi yapılır,
Drenaj hattı tasarımı yapılır,
Havalandırma sistemi tasarımı yapılır,
Kontrol sistemi seçilir.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
5. SU ÇEVRİMLİ ISI POMPASI ÇEVRİM
SUYU SICAKLIK ARALIĞI
„
„
„
Seçilen ısı pompasının konfigürasyon ve coğrafi
konumuna bağlı olarak, Isı pompası giriş sıcaklıkları
tespit edilir.
ARI’nın su kaynaklı ısı pompaları için iki test standardı
vardır. ARI 320 standardı su çevrimli ısı pompalarında,
ARI 325 açık çevrimli yer altı su kaynaklı veya su tarafı
ekonomizerli su çevrimli ısı pompası sistemi için
uygulanmaktadır.
Isı pompalarını seçer ve boyutlandırırken ünitenin ARI
sertifika gerekliliklerine uygun ve tespit edilen su girişçıkış sıcaklık aralığında verimli olarak çalışabilirliğine
dikkat edilmesi gerekmektedir.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
6. SU ÇEVRİMLİ ISI POMPASI
SİSTEMİNİN AVANTAJLARI
1. Düşük Maliyet (Tablo 4)
-
İzole gerektirmeyen borulama,
Sadece 2 boru ile ısıtma/soğutma konforu,
Bina otomasyon zorunluluğu olmaması,
Çok az mekanik oda gereksinimi mevcut olması,
Geniş kanal şaftları gerektirmemesi,
Yapılan sistem karşılaştırmaları tablosunda da
SKIP sistemin paket klimalardan sonra en ucuz
sistem olduğu görülmektedir.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
Tablo 4.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
2. Yüksek enerji verimi
- Enerji geri kazanım imkanı
- Çok iyi kısmi yük verimi
- Binada aynı anda kazan ve kule kullanımı
gerektirmez
- Yüksek ısıtma/soğutma COP değerleri
Prof. Dr. Olcay KINCAY
3. Bağımsız Zon Kontrolü
Her zondaki üniteler ile istenilen anda ısıtma yada
soğutma yaparak ideal ortam kontrol imkanı
4. Binada az yer gereksinimi
Genelde asma tavan uygulaması ile kazan dairesine
minimum gereksinim
5. Basit ve ekonomik bakım maliyeti (Tablo-6)
Basit ünite dizaynı ve kapalı devre sistem sayesinde
minimum bakım ihtiyacı
6. İhtiyaca göre kolaylıkla cihaz ekleme
Sistemin su dağıtım borularına kolaylıkla ek
branşmanlar ile yeni cihaz montajı yapılabilir. Cihaz
adedi çok artmadığı sürece boru yada pompalarda
değişiklik gerekmez.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
Tablo 5.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
7. Her kullanıcının harcamasının ayrı ölçülebilmesi
Klima cihazlarının en çok enerji kullanan parçaları
kompresör ve fan üniteleridir. Her ünitenin ayrı
elektrik bağlantısı olduğundan kolaylıkla harcama
ölçümü yapılabilir. Bu durum kiralık işyerleri ve
alışveriş merkezlerinde büyük bir avantajdır.
8. Uzun cihaz ömrü
Bina içindeki çalışma şartları ile cihaz ömürleri diğer
sistemlere göre daha fazladır.
9. Çevre Dostu
Ünitelerin kapalı devre ve direk genleşmeli olması
nedeni ile çok az Freon gazı kullanır. Bu da herhangi
bir kazada ortama kaçacak gazın çok az olması
demektir.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
7. SONUÇ
„
„
Su çevrimli ısı pompası sistemlerinin ticari ve kamu
binalarındaki iklimlendirme prosesinde önemli bir yeri
vardır. Enerji kazanımı, bina içerisindeki eş zamanlı
olarak soğutma yapılan bölgeler ve ısıtma yapılan
bölgeler arasında ısı transferi ve dengelemesi
yapılarak sağlanmaktadır.
Su çevrimli ısı pompası cihazları, 50 yıldır başarılı bir
şekilde Amerika ve Avrupa da kullanılmaktadır.
Ülkemiz için kısmen yeni sayılabilecek bu teknoloji,
bizde de çok hızlı bir gelişim içindedir. Sistemin
basitliği, ilk maliyetinin ucuzluğu, sağladığı konfor ve
enerji ekonomisi nedeni ile tercih edilmektedir.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
SONUÇ …
„
„
Enerji kaynaklarının pahalılaşması, azalması; enerji,
sanayi ve ulaştırma sektörlerinden doğan
kirlenmeler dünyada olduğu gibi ülkemizde de
çevreyi korumaya yönelik önlemlerin alınmasını
gerekli kılmıştır.
Isı pompaları, gerekli iyileştirmeler yapıldığı takdirde
yüksek performansları ve düşük enerji tüketimleri
ile, enerjiye yüksek bedeller ödeyen, üstelik birbiri
ardı sıra enerji krizleri yaşayan ülkemize ekonomik
anlamda büyük katkılar sağlayacaktır.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
„
„
Doğal enerjinin kullanımının getirdiği avantajlar ise,
kazan dairesinin çok küçülmesi, bina dışında
hiçbir cihaz olmaması, düşük ve stabil sistem su
sıcaklığı sayesinde çok yüksek verim olarak ortaya
çıkacaktır.
Genel sistem olarak kullanımlara bakıldığında, su
kaynaklı ısı pompası uygulamalarının yukarıda
anlatılan tüm şekillerde, küçük tek cihazlı ev
uygulamalarından, yaklaşık 1500 adet cihazın aynı
kapalı devre su hattına bağlı olduğu 50 katlı iş
merkezlerine kadar çok geniş bir kullanım alanı
bulduğunu görüyoruz.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
8. İstanbul’da bir uygulama
Prof. Dr. Olcay KINCAY
Metro AVM …
„
Meydan AVM, İskandinav ülkelerini dahil etmezsek
şu anda Avrupa’nın ve Türkiye’nin en büyük (70.000
m2 büyüklüğündeki), en çevreci toprak kaynaklı ısı
pompası
projesidir.
Metro
Group
Asset
Management’ın 100 milyon avro yatırımla kurduğu bu
alışveriş merkezi, grubun toprak kaynaklı ısı pompası
uygulaması ile kalorifer kazanı olmaksızın, doğal bir
kaynak olan toprak enerjisi sistemiyle ısıtılıp
soğutulan ilk projesidir.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
Proje Künyesi:
„
„
„
„
„
„
Projenin Kapsamı : Alışveriş Merkezi Projesi (Süpermarket –
Sinema -Mağazalardan oluşan) yaklaşık 130 bin m² alanda
oluşturulmuş olup 70 bin m² lik satış alanına sahiptir.
Toplam Soğutma Yükü : 3.600 kW
Toplam Isıtma Yükü
: 1.000 kW
Toplam Ünite Adedi
: 108 adet ısı pompası ünitesi (en
küçük kapasite 1,5 kW, en büyük kapasite 65 kW)
Toplam Sondaj - Boru Metrajı : 18.327 m
Toplam Kuyu Adedi ve Ortalama Metrajı : 208 kuyu / 88 m
Prof. Dr. Olcay KINCAY
Metro AVM’de kullanılan cihazlar:
„
„
„
„
108 adet, GRH006 modelinden GLV300
modeline kadar değişik
adet ve kapasitelerde Climate Master ısı
pompası cihazı
1 adet, 2.500 kW’lık REF-A-254 AXISILENT kapalı tip Decsa soğutma kulesi.
17 adet, KG20 - KG400 aralığında değişik
adet ve kapasitelerde Wolf ısı geri
kazanımlı klima santrali
17 adet, % 100 taze hava kullanabilen
190 kW’a kadar çeşitli kapasitede FHK
model Lennox paket tip ısı pompası
(su soğutmalı rooftoplar) cihazları
mevcuttur.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
Metro AVM …
„
„
Bina otomasyon sisteminde fiziksel nokta
sayısı1288’dir. Bunların 952'si mekanik
sistemlerdedir. Elektrik ve aydınlatmadan gelen
nokta sayısı ise 336’dır.
Bunun dışında 5 tane sudan suya, 17 tane su
soğutmalı rooftop ve 96 tane su kaynaklı ısı
pompası, bunların elektrik devreleri üzerine
takılan 118 adet enerji analizörü ve su devreleri
üzerindeki 118 adet kalorimetre olmak üzere
toplam 354 tane cihazla Mod Bus ve M bus
üzerinden haberleşilmektedir.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
Metro AVM …
„
„
„
Bu sistem ile yılda 1,3 milyon kW primer enerji
tasarrufu öngörülüyor.
Sistem için hesaplanan CO2 tasarrufu yılda 350
tondur.
12 cm kalınlığında EPS ile ısı yalıtımı yapılmıştır.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
Metro AVM …
„
Binanın çatı alanı yaklaşık 55
bin m2 ve bunun 30 bin m2
yeşil alandır. Bu özelliği ile
Meydan, dünyanın tek alanda,
en büyük yeşil alanlı çatısına
sahiptir. Bu yeşil örtü ısı
yalıtımına katkıda bulunduğu
için enerji maliyetlerine de
önemli bir katkı sağlamaktadır.
Ayrıca 8 desibellik bir ses
azaltımı da sağlamaktadır.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
„
„
Sistem aynı zamanda büyük bir ısı deposu olarak
da kullanılıyor. Yaz mevsiminde havalandırma
sisteminden, yani soğuk üreteçlerinden gelen ısıya,
kış mevsiminde ısınmak için gereksinim duyulur.
Alışveriş meydanının soğutma gücü ısıtma
gücünden hayli fazladır. Bu nedenle ilaveten toplam
gücü 2.500 kW olan iki tane soğutma kulesi tesis
edilmiştir. Bu kuleler gereksinim duyulması halinde
alışveriş meydanındaki 50 mağazada yazın yüksek
derecedeki sıcaklıklarda bile, bir mekan klimasının
hüküm sürmesini sağlar.
Prof. Dr. Olcay KINCAY
Metro AVM …
„
„
„
Meydan AVM’de hiç kazan yoktur. Isıtma yükünün
tamamı topraktan genelde 25ºC'nin altındaki su ile
yapılmaktadır. Merkezi ısıtma yoktur.
Fancoillerde serpantinde dolaşan şartlandırılmış
suyun temininde sudan suya ısı pompalarından
yararlanılmıştır.
(ısıtma 50/40ºC ve soğutma 7/12ºC)
Kule-kazan denilen bu hibrid sistem uygulamasında
9 yılda sistemin kendisini amorti edebileceği
hesaplanmıştır.
Prof. Dr. Olcay KINCAY