Hava kaynakli isi pompasi avantajlari

BULENT ECEVIT
UNIVERSITESI
MAKINA MUHENDISLIGI BOLUMU
ISI POMPASI
SUNUMU
Hazirlayanlar:
Nilay AYDIN
Onur Mesut SERCE
ISI POMPASI NEDİR, NASIL ÇALIŞIR?

Isı pompası en basit tanımıyla elektrik enerjisini
kullanarak ısıyı bir yeren başka bir yere taşıma
işlemini gerçekleştiren sistemdir.
 Gerçekte
bir soğutma çevrimi olan ısı pompası
çevriminin temel prensibini Nicolas Léonard
Sadi Carnot 1824 yılında ortaya atmıştır. 26 yıl
sonra 1850 yılında Lord Kelvin‘in, soğutma
cihazlarının ısıtma maksadı ile
kullanılabileceğini ileri sürmesiyle ısı pompası
uygulamaya girdi. II. Dünya Savaşı'ndan önce
ısı pompasının geliştirilmesi ve kullanılır hale
getirilmesi için birçok mühendis ve bilim adamı
bu alanda araştırmalar ve çalışmalar yapmis
olmasina ragmenIsıtma sektöründe çoğu insan
için ısı pompası terimi yenidir.

Oysa ki evlerimizdeki buzdolabı, klima, nem
giderici ve dondurucular aynı mantığın
ürünüdürler. Çalışma prensibi ısıyı taşıma
mantığına uyduğundan “ısı pompası” başlığı
altında toplanabilirler.
ISI POMPASI ÇALISMA PRENSİBİ

Isi pompasi enerji aldigi kaynagi isitma
konumunda calisirken sogutur,serinletme
yaparken ise isitir. Yapilan islem gazin faz
degisimi ile enerji alma ve bu enerjiyi
tasimasidir. Bu tasima ve faz degisimi sirasinda
bir miktar enerji harcanir. Butun isi pompalarai
ayni prensipte calisir. Elde edilen isi sogutma
isleminin bir sonucudur. Evinizdeki buzdolabini
bir dusunun. Buzdolabi icindeki yiyecekleri ve
dolabin icindeki havanin isisini alan akiskan,
buzdolabinin icini soguturken odaya isi
vermektedir. Buzdolabinin arkasindaki borunun
her zaman sicak olmasinin sebebi budur.

Buzdolabinin yapisindaki kompresor dolabin
icinden aldigi enerjiyi 3-4 kat arttirirarak, isi
olarak arka tarafa iletir. Bu bozdolabinin
calismasi ile ilgili gercektir. Asil amac sogutma
oldugu halde, sogutma isleminin sonucu olarak
isi aciga cikar. Yani her zaman bir ortami
sogutuyorsaniz, baska bir ortami
isitiyorsunuzdur. Bilindigi gibi enerji vardan yok,
yoktan varolmaz. Sadece bicim degistirir. Ya da
bir yerden bir yere tasinir. Isi pompasi da adini,
isi enerjisini bir ortamdan diger bir ortama
“pompalama” veya “tasima” kabiliyetinden alir.
Eger amac sogutmak yerine isitmak olursa
buzdolabiniz bir isi pompasidir. Bu ornekte
kaynak: Buzdolabinin icindeki hava; isinin
iletildigi ortam; buzdolabinin arkasindaki
havadir.
ISI POMPASI TERMODİNAMİĞİ

Isı pompalarının büyük çoğunluğu buhar
sıkıştırmalı çevrim prensibine göre çalışır.
Basit bir ısı pompasının ana
elemanları kompresör, genişleme
vanası (expansion valve)
ile buharlaştırıcı (evaporator)
ve yoğuşturucu (condenser) olarak
adlandırılan iki adet ısı değiştiricisidir.
Buhar sikistirmali ideal isi pompasi cevriminin
cevrininin T-s Diyagrami
Buhar sikistirmali ideal isi pompasi
cevriminin P-h Diyagrami
T – s ve P – h diyagramlarından da görüleceği
gibi çevrimi oluşturan hal değişimleri şöyledir:
 1 – 2’ : Kompresörde izentropik (tersinir –
adyabatik) sıkıştırma
 2’ – 3 : Yoğuşturucuda çevreye sabit basınçta ısı
geçişi
 3 – 4 : Genişleme vanasında sabit entalpide
genişleme
 4 – 1 : Buharlaştırıcıda akışkana sabit basınçta
ısı geçişi

Buharlaştırıcıdan çıkan doymuş buhar
kompresörde izentropik olarak daha yüksek bir
basınç ve sıcaklığa sıkıştırılarak kızgın buhar
haline getirilir (1 – 2’ durumu). Daha sonra
yoğuşturucuya giren kızgın buhar, kullanılabilir
ısısını dışarıya vererek sabit basınçta yoğuşur (2’
– 3 durumu). Doymuş sıvı haldeki yüksek
basınçlı akışkanın basıncı ve sıcaklığı genişleme
vanasında buharlaştırıcı şartlarına getirilir (3 – 4
durumu). Buharlaştırıcıya giren akışkanın
sıcaklığı ısı kaynağının sıcaklığından düşük
olduğundan, ısı kaynağından akışkana sabit
basınçta ısı geçişi olur ve akışkan buharlaşır (4 –
1 durumu). Buradan sonra çevrim yeniden başlar
ve bu şekilde devam eder.
ISI POMPASI KAYNAKLARI
HAVA
TOPRAK
SU
Havadan alinan enerji ile calisan isi
pompasina hava kaynakli isi
pompasi, sudan alinan enerji ile
calisan isi pompalarina su kaynakli
isi pompasi, topraktan alinan enerji
ile calisan isi pompalarina toprak
kaynakli isi pompalari denir.
Enerji Kaynağı - Hava
Dış hava en ucuz enerji kaynağıdır.
Hava bir kanal yardımıyla
evaporatöregelir, ısısı alındıktan sonra
dışarı atılır. Modern hava/su ısı pompaları
20°C’deki dış hava sıcaklıklarında bile
ısıtma yapabilmektedirler. Ancak tüm
ısıtmayı kendi sağlayamaz. Çok soğuk
günlerde ısı pompası tarafından ön ısıtma
yapılmış olan ısıtma suyu elektrikli ısıtıcı
yardımıyla istenen sıcaklığa getirilebilir.
Hava/su ısı pompası büyük hacimlerde hava
sirküle etmektedir. (3000 – 4000 m3/h).
Ayrıca açık alanlardaki ses seviyesine
dikkat edilmelidir. Hava kaynakli isi
pompalari monoblok ve ayrik tip olmak
uzere iki ayri modelde imal edilmektedir.
HAVA KAYNAKLI ISI
POMPALARININ GENEL OZELLIGI
Hava kaynakli isi pompalarinda sabit bir Cop
degerinden bahsetmek mumkun degildir. Cunku
enerjinin alindigi kaynak olan havanin sicakligi
surekli degiskendir.
 Hava dogada bulunmasi en kolay enerji
kaynagidir. Hava kaynakli isi pompalari
disaridaki havayi ya da atik havayi isitma,
sogutma veya sicak su icin enerji kaynagi olarak
kullanilir. Tum ev icin uygulanabilecegi gibi ayri
bir dis unite icin bir split cozum olarak da
kullanilabilir.
 Isi dagitimi cogunlukla bir hidrolik dagitim
sistemi yardimiyla ya da bir fan yardimiyla
yapilir.

 Aslinda
iliman iklimler icin dusunulern
bu cozum gelisen teknoloji ile daha zorlu
iklimlerde de kullanilmaya baslanmistir.
Ancak hava sicakligi yil boyunca diger isi
kaynaklarina gore degisim gosterir. Isi
kaynagi ile isi tasiyici arasinda sicaklik
farki ne kadar fazla olursa cihaz verimi o
kadar dusuk olur.
HAVA KAYNAKLI ISI POMPASI
AVANTAJLARI
Her yerde kullanilabilir ve insaat asamasindan
sonrada kolaylikla kurulabilen bir sistemdir.
 Düşük isletim masrafı
 Düşük ses seviyesi ve makina korumasi
 Dış hava sıcaklığına göre hava miktari
dengeleyicisi
 Bakım gerektirmez
 Son derece çevre dostu

Peki o zaman kendimize sunu sormaliyiz;
hangi durumda hangi kaynak tercih
edilmelidir.
Bu secimlerde bizi etkileyen cok onemli bir kac
faktorden birisi enerji alinan kaynagin stabilitesidir.
Ikinci onemli faktor, kullanilacak yerin iklim
ozellikleridir. Eger hava kaynakli bir isi pompasinin
hava sartlarinin cok degistigi bir yerde, ozellikle -10C
altina dusen bir bolgede isitma icin kullanacaksak
buyuk hata yapiyoruz demektir. Hava sartlarinin
stabil oldugu yerde toprak kaynakli isi pompasi
kullaniyorsak ve bu farki cok uzun zamanda amorti
edemiyorsak yine hatali bir secim yapmisiz demektir.
Toprak kaynakli isi pompalarinin verimleri
yuksek olmalarina ragmen ilk kurulus
maliyetleri acisindan ve toprak alanlarinin
giderek azalmasi nedeniyle her gecen gun
kullanimi azalmaktadir.
 Hava kaynakli isi pompalari gelisen teknoloji
sayesinde her gecen gun verimi arttirilmaktadir.
Gunumuzde hemen hemen toprak kaynakli isi
pompalarinin verimine yaklasmaktadir. Fakat
hava kaynakli isi pompalarinda hava sicakliginin
stabil olmayisi verimini dusurmektedir.
 Su kaynakli isi pompalarini ele aldigimizda ise
verim bakimindan yuksektir ama dogadan
alinicak suyun niteligide goz onunde
bulundurulmalidir. Ayrica su kaynaklari icin
gerekli izinlerinde alinmasi gerekmektedir.

Isı pompası ile
1000 tl ısınan bina
Doğalgaz ile
1490 tl ye ısınır
%49 daha pahalı
İthal kömür ile
2079 tl ye ısınır
%108 daha pahalı
Lng ile
2273 tl ye ısınır
%127 daha pahalı
Elektrik ile
4040 tl ye ısınır
%304 daha pahalı
4 numara fuel oil ile
4281 tl ye ısınır
%328 daha pahalı
Lpg ile
6400 tl ye ısınır
%540 daha pahalı
Motorin ile
6352 tl ye ısınır
%535 daha pahalı
Tüp Lpg ile
6981 tl ye ısınır
%598 daha pahalı