TOPRAK VE SU KAYNAKLI ISI POMPALARININ TANITIMI VE UYGULAMALARI

Beyhan ŞEN

ÖZET Bu çalışmada; toprak-su kaynaklı ısı pompalarının (TSKIP) bir tanıtımı yapıldıktan sonra TSKIP uygulama şekillerine bağlı olarak çeşitleri (yatay serme, hibrit vb) teknik olarak incelendi ve pratik uygulama örnekleri verilerek sistemlerin önemli noktaları izah edilmiştir.

1.GİRİŞ Günümüzde ısıtma/soğutma sektörünün bir başka deyişle enerji sektörünün geleceğini iki temel unsur belirleyecektir. Birincisi klasik enerji kaynakları olarak adlandırılan fosil yakıtlar hızla tükenmektedir. Klasik enerji kaynaklarındaki azalma ve buna bağlı olarak bu enerji kaynaklarının fiyatının gittikçe artması bizleri yeni ucuz ve çevreyi koruyan enerji kaynaklarını bulmaya itmiştir. Bir dönem, varili 9 $ olan petrol fiyatları bugün 65 $ mertebelerindedir ve bu fiyatın bazen 80 $ üstüne çıktığı dönemlerde olmuştur. 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 (daha az enerji sarfeden bir başka deyişle daha yüksek verimli) ve sistemlerin kullanılması gerekliliğini doğurmuştur. İkincisi fosil yakıtların kullanılması sonucu ortaya çıkan çevre kirliliği ve küresel ısınmadır. Fosil yakıtların yakılması sonucu ortaya çıkan ürünler (CO 2 , CO, NOx, SO2, ..) insan sağlığını ve doğayı tehdit etmektedir. Kyoto anlaşması gereğince CO 2 seviyelerini düşürmek isteyen ülkeler CO2 emisyon değerlerinin düşürülmesi için tedbirler almaktadır. Yukarıda belirtilen iki etken ışığında yapılan çalışmalar sonucunda ilk toprak kaynaklı ısı pompasının patenti 1912 yılında İsveç te alındı ve (TKIP) 1950’ler de Amerika’da kullanıldı [1]. Villa kullanımı ile

Sayfa 1 / 22

başlayan sistem zamanla yüksek binalarda da kullanılmaya başlandı. İlk uygulandığı zamanlarda 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 bir çok 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 iki kıta arasında ciddi yaklaşım farkı mevcuttur ; Avrupa’da ısıtma amaçlı, genelde doğal soğutma yapan, şık 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 [2]. Türkiye’de ise toprak kaynaklı ısı pompalarının kullanımı daha ziyade enerji tasarrufuna ve soğutmaya yöneliktir. Cihazlar soğutma ağırlıklı ve ısıtma amaçlı kullanılmaktadır. Kullanım alış veriş merkezleri (ticari uygulamalar) ve villa uygulamaları şeklindedir. Son üç yıl boyunca AVM deki kullanımında yoğun bir artış olmuştur. Bu çalışmada toprak-su kaynaklı ısı pompalarının öncelikle çalışma ve montaj ilk olarak ele alınıp, örnek uygulamalarla TSKIP özellikleri ve uygulama şekilleri hakkında detaylı bilgi verilmeye çalışılmıştır.

2.TOPRAK-SU KAYNAKLI ISI POMPASI NASIL ÇALIŞIR? Toprak-su kaynaklı ısı pompalarının klasik hava kaynaklı bir ısı pompasından çalışma 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. TSKIP bir ortamı soğutmak için çalıştırılması durumunda kondanser devresine kaynak (toprak, su 0

kaynağı) tarafından soğutulmuş olarak giren su, yaklaşık 5 C ısınarak kondanseri terk eder. Kondanserde 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. Soğutulmuş olan akışkan hava değil su ise bir hava bir klima santralına veya mahal içerisindeki bir fancoil ünitesine gönderilerek soğutma işlemi gerçekleştirilir. Evaporatör içindeki gaz kompresör vasıtasıyla tekrar emilir, basıncı ve sıcaklığı arttırılarak tekrar kondansere gönderilir (Şekil 1).

Sayfa 2 / 22

Şekil 1. TSKIP soğutma amaçlı çalıştırılması [2] Isıtma amaçlı kullanımda ise TSKIP cihazında ki bir dört yollu soğutucu gaz vanası ile kondenser ile avaporatörün yerleri (görevleri) değiştirilerek işlem gerçekleştirilir. Örneğin soğutma uygulamasında kondanser ısıtma amaçlı kullanılırken ısıtma uygulamasında evaporatör görevi üstlenir. Dolayısıyla 0

kaynaktan gelen su bu durumda ısıtılmayıp yaklaşık 5 C soğutularak geri gönderilir (Şekil 2).

Şekil 2. TSKIP ısıtma amaçlı çalıştırılması [2]

Sayfa 3 / 22

3. NİÇİN TOPRAK VEYA SU KAYNAĞI KULLANMALIYIZ? Heat pump cihazların çalışma şartları yıl boyunca aşağıdaki şekilde değişir; Hava

– 20 den + 50 e kadar değişir

Su

+ 8 den + 30 a kadar değişir

Toprak

+ 10 dan + 20 ye kadar değişir

Değişen dış şartlar seçilen cihazın çalışma şeklini (verimini, ömrünü, bakım sıklığını vb.) direk olarak o

o

etkiler. Örnek verecek olursak 35 C dış ortam sıcaklığına göre seçilmiş bir cihaz 40 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 heat pump cihazımızın kondanserinin şartlarını iyileştirmek için çözümler aranmış ve hava yanında toprak ve su kaynakları da kullanılmaya başlamıştır. Tablo 1. TSKIP teknik özelliklerinin kondanser sıcaklığı ile değişimi [1] Kondenser Su Giriş Sıcaklığı

Soğutma Kapasitesi

Soğutmada Çektiği Güç

Soğutma COP

Isıtma Kapasitesi

Isıtmada Çektiği Güç

Isıtma COP

10 °C

16.2 kW

2.91 kW

5.57

13.6 kW

3.74 kW

3.64

15 °C

15.6 kW

3.17 kW

4.92

15.1 kW

3.86 kW

3.91

20 °C

14.9 kW

3.47 kW

4.29

16.5 kW

3.97 kW

4.16

25 °C

14.1 kW

3.81 kW

3.70

17.8 kW

4.06 kW

4.38

30 °C

13.4 kW

4.18 kW

3.21

18.6 kW

4.13 kW

4.50

35 °C

12.5 kW

4.61 kW

2.71

-

-

-

40 °C

11.8 kW

5.07 kW

2.33

-

-

-

Yukarıdaki tablodan da görüldüğü gibi bir ısı pompasında kondanser sıcaklığı düştükçe soğutma kapasitesi artmakta ve çektiği güç düşmektedir. Bir başka deyişle ısı pompasının verimi (COP) soğutma amaçlı kullanılmasında kondanser sıcaklığı düştükçe artmaktadır. Bir örnek verecek olursak 35 °C dış ortam şartlarında çalışan bir cihazın kondanserine 25 °C dış ortam şartlarına getirirsek soğutma kapasitesi 12.5 kW tan 14.1 kW artarken, cihazın çektiği güç 4.61 kW tan 3.81 kW düşmekte ve dolayısıyla verimi (COP) 2.71 den 3.70 çıkmaktadır. Tablo 2. Bazı illerimizin ortalama kış-yaz hava sıcaklıkları [3] Yer

0

KIŞ ( C)

0

YAZ ( C)

İstanbul

-3

33

Ankara

-12

35

İzmir

0

37

Antalya

3

39

Adana

0

38

Sayfa 4 / 22

Tablo 2 de bazı illerimizin ortalama dış hava sıcaklıkları, Tablo 3 de bazı illerimizin derinliğe bağlı olarak ortalama toprak sıcaklıkları ve Tablo 4 de bazı illerimizin ortalama deniz suyu sıcaklıkları verilmiştir. Tablo 3. Bazı illerimizin zamana ve derinliğe bağlı ortalama toprak sıcaklıkları [3] o

Yer

o

OCAK ( C)

TEMMUZ ( C)

5 cm

50 cm

100 cm

5 cm

50 cm

100 cm

İstanbul

0.9

4.3

8.2

27.7

24.4

20.9

Ankara

7.8

10.1

12.3

33.1

31.6

29.8

İzmir

8.9

11.4

14.5

34.8

30.3

27.3

Antalya

5.0

8.0

10.0

28.8

25.6

21.6

Adana

9.6

12.2

13.8

35.4

29.6

26.8

Tablo 4. Bazı illerimizin yaz ve kış ortalama deniz suyu sıcaklıkları [3] o

o

Şubat ( C)

Temmuz ( C)

Marmara (Florya)

8.2

23.2

Karadeniz (Giresun)

10.0

24.7

Ege (İzmir)

11.3

26.7

Akdeniz (Antalya)

16.7

27.7

Yer/Ay

Bu tablolar Tablo 1. TSKIP teknik özelliklerinin kondanser sıcaklığı ile değişimi teknik verileri ışığında değerlendirildiğinde havaya nazaran toprak ve suyun ne kadar önemli bir kaynak olduğu bir kez daha görülebilir.

4. TOPRAK/SU KAYNAKLI ISI POMPASI ÇEŞİTLERİ 4.1.Toprak Kaynaklı Isı Pompaları (Yatay ve dikey borulama) Toprak altına 3-4 metre kadar inildiğinde sıcaklık yaz – kış çok az bir farklılık göstermekte ve sonsuz bir kaynak sağlamaktadır. İskandinav ülkelerinde, Kanada ve Amerika da toprak altına yatay veya dikey döşenmiş borular ile enerji temini, 50 yıla yakın süredir kullanılmakta olan ve binlerce ünitenin çalışır vaziyette olduğu örnekler içermektedir. 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 [4].

Sayfa 5 / 22

4.1.1. Yatay Serme Uygulaması Kepçe yada dozer ile yapılan hafriyat sonucunda açılacak toprakta 1.2 metreden daha derin bir yerleşimle borular yatay olarak döşenir. Çoklu borulama esnasında borular arasında, yatayda min 30 cm, dikeyde min 60 cm olmalıdır (Şekil 3). Açılan 2 borulama hendeği arasında min 1.2 m -1.8 m arasında bir boşluk bırakılarak ısı transferi kolaylaştırılmalıdır. Borulama sonrasında araziye borulara zarar vermeyecek şekilde çim, bitki ve ağaç ekilebilir. Hiçbir şekilde yatay serme uygulaması yapılan alan betonla veya asfalt ile kapatılmamalıdır. Genelde en ekonomik borulama

şeklidir. Dikey

uygulamaya göre yaklaşık %50 daha ucuzdur, fakat dikey uygulamaya nazaran %30-%50 daha fazla 1/2

boru kullanmak gerekir. Kullanılan boruların çapı ¾ ile 1

arasında değişir. Yatay borulama genellikle

ısıtma öncelikli sistemlerde tercih edilir.

Şekil 3. Yatay boru serme uygulama şekilleri [1] Örnek Uygulama : Villa Uygulaması (Arıköy)

Şekil 4. Arıköy villa uygulaması binanın görünüşü

Sayfa 6 / 22

Şekil 4-5 de görülen villa uygulamasında sudan havaya cihazlar kullanılarak soğutma-ısıtma yapılmıştır. Yatay serme uygulaması olarak 700 m boru serme işlemi gerçekleştirilmiştir.

Şekil 5. Toprak tarafı borulaması Örnek Uygulama : Otel Uygulaması (Çanakkale)

Şekil 6. Çanakkale TSKIP otel projesi Şekil 6’da görülen Çanakkale’’de bir otelde, otelin bahçesi kullanılarak 8,000 metre yatay borulama yapılarak otelin ısıtma soğutma ve sıcak su ihtiyacı 7 adet 30 kW TSKIP kullanılarak karşılanmıştır.

Sayfa 7 / 22

Yatay olarak serilen borular 12 set halinde bir kolektöre bağlanmıştır. Bina girişinde borular kış aylarında meydana gelecek olası bir donmaya karşı izole edilmiştir.

Şekil 7. Borulama yapılan alan ve 12 set borunun bina içine girişi

4.1.2. Dikey Sondaj Uygulaması Sondaj makinaları ile açılan kuyulara borular dikey olarak sarkıtılır. Kuyu çapı 10 cm -20 cm 1/2

arasındadır. Kullanılan boruların çapı ¾ ile 1

arasında değişir. 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 işçilik maliyeti daha yüksektir. Soğutma öncelikli sistemlerde tercih edilir.

Şekil 8. Dikey boru yerleştirme şekilleri [1]

Sayfa 8 / 22

Örnek Uygulama: Metro M1 Ümraniye Alış Veriş Merkezi Uygulaması (İstanbul) Yaklaşık 3250 kw soğutma ve 1200 kw ısıtma yükü. Sistemde soğutma aşamasında kondanser devresi yükünün %75’ i kule, %25 ‘ i toprak tarafından sağlanmaktadır. Kış şartlarında kule çalışarak toprak tarafını soğutmak için kullanılmaktadır (Şekil 9).

Şekil 9. Sistemin prensip şeması [5] Toprak tarafı sıcaklıkları için 15 adet simülasyon yapılmış ve arasından en uygun olan sistem seçilmiştir (Tablo 5). Sistem; kış 15 C/ 10 C ve yaz 25 C/ 30 C şartlarında dizayn edilmiştir. Alternatif 2 de tüm yükün toprak tarafından karşılandığı öngörülmüştür. Bu durumda toprak sıcaklığı 20 yıl sonunda min 14.79 C ve max 44.68 C olmaktadır (Şekil 10).

Sayfa 9 / 22

Tablo 5. Toprak tarafı simülasyon örnekleri [6] Soğutma Kulenin Kış

Min. Loop

Max. Loop

Kulesi

Çalışması

Sıcaklığı

Sıcaklığı

6m

Hayır

-

14.78 °C

66.17 °C

1"

10 m

Hayır

-

14.79 °C

44.68 °C

150 m

1"

6m

Evet - %25

Evet

13.85 °C

18.3 °C

200.

150 m

1"

6m

Evet - %25

Evet

11.83 °C

20.23 °C

5

200

150 m

1"

10 m

Evet - %25

Evet

11.84 °C

20.4 °C

6

300

100 m

1"

10 m

Evet - %25

Evet

11.93 °C

20.32 °C

7

200

150 m

1 1/4"

6m

Evet - %25

Evet

11.97 °C

20.1 °C

Kuyu

Kuyu

Boru

Kuyu

Sayısı

Derinliği

Çapı

Aralıkları

1

240

150 m

1"

2

240

150 m

3

240

4

Alternatif

Alternatif 7 de yükün %25 ‘ni toprak ve %75’inin soğutma kulesi tarafından karşılanmaktadır. Bu durumda toprak sıcaklığı 20 yıl sonunda min 11.97C ve max 20.1 C olmaktadır (Şekil 11).

50

EWT [C]

40 30 20 10 0 0

50

100

150

200

250

300

Month Minimum EWT

Maximum EWT

Şekil 10.Soğutma yükünün tamamı toprak kaynaklı olarak karşılandığında toprak sıcaklığının değişimi 25

EWT [C]

20 15 10 5 0 0

50

100

150

200

250

300

Month Minimum EWT

Maximum EWT

Şekil 11. Soğutma yükünün %25 toprak kaynaklı olarak karşılandığında toprak sıcaklığının değişimi

Sayfa 10 / 22

208 adet kuyu,  170 mm çapında delinmiş ve açılan kuyulara 18.327 m borulama (2 adet  40 mm ısıtma-soğutma borusu + 1 adet  25 mm doldurma borusu ) (Şekil 12) yapılmıştır.

Şekil 12. Açılan kuyu ve kuyuya indirilen borular Toprak yapısının belirlenmesi için 2 adet test kuyusu açılmıştır (Şekil 13). Açılan bu kuyularla derinliğe bağlı toprak yapısı analiz edilmiş ve bu analiz ışığında borulama boyları hesaplanmıştır.

Şekil 13. Arazi yapısının değerlendirilmesi amacıyla iki adet kuyu açılarak toprak yapısı belirlendi.

Sayfa 11 / 22

1., 2. ve 3. faz uygulama alanlarında açılan kuyuların çıkışları yatay bağlantılar için hazırlandı (Şekil 14) . Kuyular arası mesafe 4 m – 8 m arasında değişmektedir

Şekil 14. Açılan kuyuların arazi içindeki dağılımı Açılan kuyuların ana hatlara toplanmasını kolaylaştırmak için 26 adet ara kollektör kullanılmıştır (Şekil 15). Bu kolektörlere  40 mm 8 adet gidiş ve 8 adet dönüş borusu bağlanmaktadır. Kolektörde 4” ana hatlara gidiş ve dönüş bağlantısı ile balans vanaları mevcuttur.

Şekil 15. Kuyuların birleştirildiği kolektör

Sayfa 12 / 22

Yaklaşık 10.000 m yatay borulama yapılmıştır. Tüm

borular PE100/PN 16, SDR11 malzemeden

imal edilmiş, DIN 8074 ve DIN 8075’e uygun seçilmiştir. Gidiş ve dönüş boruları arası ısı geçişi için izole edilmiş olup, borular 2 demet halinde düzenlenmiş ve toprak altına gömülmüştür (Şekil 16)

Şekil 16. Yatay borulama örnekleri Ancak zamanlama, toprak yapısı problemleri ve inşaat problemlerinden dolayı yeterli borulama imkanı bulunamadığından bina dışına 2. ve 3. faz borulama yapıldı (Şekil 17)

Şekil 17. 1., 2. ve 3. faz borulama alanları [5]

Sayfa 13 / 22

Toplam 18,327 metre borulama ile Avrupa’nın en büyük uygulamalarından biridir. Avrupa’ daki bazı toprak kaynaklı büyük uygulama metrajları o

Almanya = 16,000 m, 10,780 m, 8,000 m …

o

İsviçre

= 10,500 m, 6,000 m, 4,800 m ….

o

İsveç

= 37,950 m, 26,600 m, 8,640 m …

o

Norveç

= 36,000 m, 12,000 m, 10,800 m…

Şekil 18-23 projenin değişik aşamalarında yapılan işlerle ilgili resimler görülmektedir. Bu resimlerde; sondaj yapılacak alanın belirlendikten sonra kuyuların açılması ve açılan kuyulara boru demetinin indirilip, klavuz boru yardımıyla kuyuların doldurulması (Şekil 18- Şekil 19) yapılmaktadır.

Şekil 18. Borulama yapılacak arazi

Sayfa 14 / 22

Şekil 19. Kuyunu açılması ve boruların kuyuya salınması

Şekil 20’de açılan kuyu içindeki boruların test aşaması görülmektedir. Boruların çalışma basıncının 1.5 katı basınçta testleri yapılmaktadır. Testin olumsuz çıkması halinde boru demetinin çekilmesi denenmekte, boru demeti geri çekilemezse kuyu körlenip yeni kuyu açılmaktadır.

Şekil 20. Kuyular ve kuyulardaki boruların test edilmesi

Sayfa 15 / 22

Testi olumlu şekilde sonuçlanan kuyular 8 li gruplar halinde kolektöre bağlanmaktadır (Şekil 2-Şekil 22)

Şekil 21. Borulama yapılmış kuyular

Şekil 22. Kuyuların birleştirilip ana hatların (gidiş-dönüş) çekilmesi

Sayfa 16 / 22

Şekil 23. Ana hatların düzenlenmesi Kolektörlerden çıkan 4” borular 15 adet gidiş ve 15 adet dönüş borusu ile ana kolektöre bağlanmaktadır (Şekil 23) 4.2. Su Kaynaklı (Kuyu, Göl, Deniz, Nehir ) Isı Pompaları Denizler, göller, nehirler, toprak altı su akıntıları veya kaynakları enerjinin atılıp alınmasını sağlayabilirler. Bu tip uygulamalarda genelde ara bir eşanjör kullanılarak iki su birbirine karıştırılmaz. Bu tip uygulamalar ülkemizde de merkezi sistemler bazında çeşitli yerlerde yapılmış ve çalışır haldedir. Yurt dışında ise özellikle ısıtma amaçlı olarak çok büyük boyutlu kollektif kullanım örnekleri mevcuttur.

Şekil 24. Su kaynaklarının TSKIP tarafından kullanılması [1]

Sayfa 17 / 22

Örnek Uygulama : Laura AVM- Antalya

Şekil 25. Antalya Laura AVM Şekil 25 te görülen Antalya Laura AVM’ de yer altından geçmekte olan yer altı suyundan yararlanarak ısıtma-soğutma uygulaması yapılmıştır. Binanın bir ucundan sondaj pompaları vasıtasıyla alınan yeraltı suyu plakalı eşanjörlerden geçirildikten ve 5C sıcaklık değişiminden sonra tekrar yeraltına bırakılmaktadır. Bu tip sistemler TSKIP sistemleri içerisinde en verimli ve en ekonomik sistemlerdir. Sistemin genel özellikleri; 

Toprak altı suyu ile çalışan toplam 196 adet ünite



Sabit 17 C toprak altı su besleme



Soğutmada net COP = 5 ile Antalya koşulunda çalışma



Benzer Antalya’daki alışveriş merkezlerine göre ½ elektrik harcaması

4.3 Hibrit Sistem : Binalarda Kule-Kazan ile Desteklenen Isı Pompaları Alış veriş merkezlerinde aynı anda ısıtma – soğutma isteğine kurulum olarak en iyi cevap verebilen sistemlerden biri ısı pompası üniteleridir. Tabi ki bu tip binalarda taze hava ile bedava soğutma yapılabilmesi her zaman mümkün olduğunca kullanılmalıdır. Ancak pratik olarak bunu yapabilmek için gereken çok büyük kanal boyutlarından dolayı, bir çok binada bu imkan belli bir noktanın üzerine çıkamamaktadır. Dolayısıyla kışın dahi belli bir miktar mekanik soğutma ihtiyacı da oluşmaktadır.

Sayfa 18 / 22

Şekil 26. Hibrit uygulama: soğutma ağırlıklı uygulamalarda kule ile sistemin desteklenmesi

Şekil 27. Hibrit uygulama: Isıtma ağırlıklı uygulamalarda kazan ile sistemin desteklenmesi Alış veriş merkezlerinde doğal enerji imkanlarından faydalanma imkanı yaratılamadığı taktirde (yeterli miktarda alan veya kullanılabilir su kaynağının olmadığı durumlarda) , kule ve kazan ilavesi ile TSKIP sistemi çalıştırılabilir (Şekil 26, Şekil 27). Bu uygulama yukarıda anlattığımız doğal kaynakları kullanan sistemler kadar verimli olmamakla birlikte, klasik sistem ve 4 borulu sistem uygulamalarından her zaman hem ön maliyet hem de kullanım maliyeti olarak daha ekonomik olabilmektedir. Sistemde amaç tüm ünitelerin karışan kondenser su sıcaklıklarının, cihazların makul bir verim ile çalışabilecekleri, belli bir aralık içinde tutulmasıdır. Genelde uygulanan bu aralık 15 ºC ile 30 ºC aralığıdır. Yani cihazların kondenser su karışımları 15 ºC – 30 ºC aralığında kaldığı sürece hiçbir ilave ekipman çalışmayacak, 30 ºC sıcaklığına ulaşıldığında kule devreye girerek artışı engelleyecek, 15 ºC sıcaklığına düşüldüğünde ise kazan devreye girerek 15 ºC altına inilmesini engelleyecektir. Bu tip yurtdışı ve yurt içi tüm uygulamalarda, yaz boyunca ağırlıklı kule çalışması oluştuğu, kış boyunca ise genelde sabah erken saatler dışında kazan çalışmasının gözlenmediği tespit edilmektedir. Bunun nedeni de yukarıda anlatıldığı gibi modern binaların iyi izolasyon ve iç yüklerden dolayı (insan, aydınlatma, elektronik aletler, vs) kışın dahi tüm iç zonlar da soğutma ihtiyacı duymasıdır.

Sayfa 19 / 22

5. TOPRAK SU KAYNAKLI ISI POMPASI ÇEŞİTLERİ

Şekil 28. TSKIP çeşitleri [7] Su kaynaklı ısı pompası cihazları farklı kapasitelerde olmakla birlikte, tüm ünitelerde direk genleşmeli evaporatör ve fanı, kompresör, elektrik panosu, hava filtresi ve su soğutmalı kondenser serpantini mevcuttur. Her bir ünite bağlı olduğu termostattan aldığı ısıtma yada soğutma isteğine göre çalışarak, ortama istenilen soğutma veya ısıtmayı yapar. Bu nedenle sistem tıpkı bir 4 borulu fancoil gibi, ortamın her tip isteğine her an cevap verebilecek ve istenilen oda koşulunu yıl boyunca sürekli sağlayabilecek imkandadır. Bu sırada ortaya çıkan atık enerji ise cihazın kondenserinden geçmekte olan suya aktarılır. Cihazlar genelde 1.5 kW ile 200 kW kapasiteleri arasındadır. Uygulama olarak genelde kanal bağlantılı olup konsol, yatay, dikey, santral ve çatı tipleri mevcuttur (Şekil 28) Üniteler sudan havaya veya sudan suya cihazlar olarak 2 grupta incelenebilir. Sudan havaya olan cihazlar genellikle mahal içerinde asma tavan içine koyulur. Montajı bir fan coil ünitesini monte etmekten farksızdır. Sudan suya cihazlar ise genellikle kazan dairesine veya klimatize edilecek ortama yakın mahallere konur. SONUÇ: Su kaynaklı 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 ve

önemlisi sağladığı konfor ve enerji ekonomisi sayesinde yurt

Sayfa 20 / 22

dışında da ülkemizde de çok hızlı bir şekilde geliştiği görülmektedir. Yapılan uygulama sayısının, TSKIP sistemlerini bilen projeci ve uygulayıcıların artması ile TSKIP sistemlerine karşı duyulan birçok önyargı zamanla kalkacak, sistem diğer uygulamalar yanında hak ettiği yeri zamanla alacaktır.

SİMGELER Kısaltmalar TSKIP

Toprak su kaynaklı ısı pompası

AVM

Alışveriş Merkezi

HP

Isı pompası (Heat pomp)

EWT

Isı pompasına su giris sıcaklıgı (Entering water temperature)

COP

Etki katsayısı (Coefficient of performance)

KAYNAKLAR

[1]

Climate Master, “All Products Technical Guide”, 2006-2007

[2]

LUND, J.,SANNER, B.”Geothermal (ground-source) heat pumps a world everview”, GHC Bulletin, September 2004

[3]

Meteoroloji Bülteni, Ankara, 1974

[4]

ŞEN, B. “Form A.Ş. Teknik Eğitim Notları”, İstanbul, 2005

[5]

ÇİLİNGİROĞLU, S.,”Heating and Cooling Principle Functional Riser Diagra”, İstanbul, 2005

[6]

Climate Master, “Metro Project”, İstanbul, 2006

[7]

Climate Master, “Products Catologue”, 2007

ÖZGEÇMİŞ Beyhan ŞEN 1970 yılında Kırcali’de doğdu. İlk, orta ve teknik lise eğitimini Bursa’da tamamladı. 1992 yılında Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği bölümünden lisans diploması aldı. Aynı yıl Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği bölümünde araştırma görevlisi olarak işe başladı. 1996 yılında Uludağ Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü’nden Yüksek Lisans diploması aldı ve doktora çalışmalarına başladı. 1998 yılında araştırma görevliliği görevinden ayrıldı. 1998-1999 yılları arasında özel bir şirkette kurucu ortak ve teknik müdür olarak görev yaptı. 1999-2001 yılları arasında Form Şirketler Grubunda Bursa bölge müdürü olarak görev yaptı. 20012002 yıllarında İnoksan A.Ş. Akdeniz-Antalya bölge müdürü olarak görev yaptı. 2003 yılında Form

Sayfa 21 / 22

Şirketler Grubunda şubeler koordinatörü olarak göreve başladı. Halen Monova Group Genel Müdürü olarak görevini sürdürmekte olan Beyhan Şen evli ve iki çocuk babasıdır.

Sayfa 22 / 22