Toprak Kaynaklı Isı Pompası nedir ?

Toprak kaynaklı ısı pompası, evleri veya iş yerlerini ısıtmak ve soğutmak için, toprak veya yeraltı suyunun doğal ısı depolama kabiliyetini kullanan, elektrik motoruyla tahrik edilen bir soğutma cihazıdır

Toprak Kaynaklı Isı Pompası nasıl çalışır ?

Herhangi bir ısı pompası, ısı enerjisini bir yerden diğerine taşır. Evlerdeki buzdolabı da aynı prensibe göre çalışır. Soğutma işlemini kullanarak, Toprak kaynaklı ısı pompaları; toprak veya yeraltı suyunda depolanan ısı enerjisini çeker ve bu enerjiyi eve, işyerlerine, vs. transfer eder.

Isı, yer ile ev arasında nasıl transfer edilir ?

Yerin, ısı enerjisini yutma ve depolama kabiliyeti vardır. Isı, yerden bir sıvı ortamla (yeraltı suyu veya antifriz eriyiği) alınır ve bir ısı değiştiricisinden geçerek ısı pompasına basılır. Isı pompasında, evi ısıtmak için bir soğutucu akışkanın sıkıştırma ve buharlaştırma çevrimiyle ısı yükseltilir. Yazın, bu işlem tersine olur ve evin içindeki ısı çekilerek sıvıyla yere transfer edilir.

Toprak Kaynaklı Isı Pompalarıyla hem ısıtma hem soğutma yani her ikisini de yapabilir mi ?

Bir ısı pompasını çok yönlü yapan özelliklerden biri, ısıtma ve soğutmayı yapmasıdır. Bu, oda içindeki termostatın düğmesinin kolayca çevrilmesiyle olabileceği gibi isteğe bağlı olarak otomatik olarak da yapılabilir. Soğutma modunda, toprak kaynaklı ısı pompası, ısıyı odanın içinden alır ve yeraltı suyu veya toprak ısı değiştiricisi yardımıyla daha soğuk yere transfer eder

Isıtma ve soğutma serpantinlerinin (ısı değiştiricilerinin) ayrılmasına gerek var mıdır ?

Hayır, gerek yoktur. Aynı ısı değiştiricisi, her ikisi için kullanılır. Isıtmadan soğutmaya geçildiği veya tam tersi olduğu zaman, ısı akışı ters çevrilir.

Yeraltındaki boru sistemi gerçekten çalışır mı ?

Yeraltına gömülen boru veya yer altı ısı değiştiricisi, ısı pompası teknolojisindeki en fazla teknik ilerlemedir. Isı enerjisinden yararlanmak için, yeraltına boruyu gömmek, 1940?lı yıllarda başlamıştır. Bununla beraber, sadece son 10 yıldır yeni ısı pompası tasarımları ve iyileştirilmiş boru malzemeleri, toprak kaynaklı ısı pompalarını en verimli ısıtma ve soğutma sistemleri kılmak için kombine edilmiştir.

Isı Pompası Prosesinin mekanizması nasıldır ?

Isı pompası terimini tanımasa bile, bir buzdolabı veya klima cihazı olan birisi, ısı pompasının işletmesini görmüştür. Bu makinalar, ısı üretmekten öte, mevcut ısıyı alır ve bu ısıyı daha düşük sıcaklıktaki bir yerden daha yüksek sıcaklıktaki bir yere taşırlar (bundan ötürü, “ısı pompası” terimi kullanılır). Buzdolaplarının amacı; soğutma yapmaktır. Isı pompaları ise aynı zamanda, ısıtma için ısıyı, düşük bir sıcaklık kaynağından daha yüksek sıcaklıktaki bir hacme taşırlar.

Örneğin; hava kaynaklı bir ısı pompası, ısıyı dış havadan alır ve bu ısıyı iç ortama verir. Isı kaynağı toprak veya yeraltı suyu olmak üzere, toprak kaynaklı ısı pompası da aynı şekilde çalışır. Düşük sıcaklıktaki ısının 38 °C? nin üstüne çıkarılması ve bunun içeriye transfer edilmesi; buharlaşma, sıkıştırma, yoğuşturma ve genişleme çevrimini gerektirir.

Bir soğutucu akışkan (genellikle R-22 soğutucu akışkanı), ısı pompası çevriminde dolaşan iş yapan akışkan olarak kullanılır. Bu çevrim, soğuk soğutucu akışkanın ısı değiştiricisinden (buharlaştırıcı) geçmesiyle ve düşük sıcaklıktaki kaynaktan (yer altı ısı değiştiricisinden sıvı) ısının yutulmasıyla başlar. Soğutucu akışkan, yutulan ısıyla buharlaşır, bundan sonra, gaz soğutucu akışkan, bir elektrikle çalışan kompresörden geçer. Burada, soğutucu akışkan basınçlandırılarak, sıcaklığı 82 °C? nin üzerine çıkarılır. Daha sonra, gaz; ısının çekildiği ve yaklaşık olarak 43 °C sıcaklıkta eve pompalandığı bir soğutucu akışkan/hava ısı değiştiricisinde dolaştırılır. Isı kabı olduğu zaman, soğutucu akışkan sıvıya dönüşür. Sıvı, bir genişleme vanasından geçerken soğutulur ve proses tamamlanır. İklimlendirme yapmak için, akış ters şekilde gerçekleştirilir.

Bir Toprak Kaynaklı Isı Pompasının fiyatı ne kadardır ?

Toprak Kaynaklı Isı Pompasının ilk yatırımı alışılagelmiş sistemlerden daha fazladır. Ancak Toprak Kaynaklı Isı Pompası ısıtma, soğutma ve sıcak su sisteminin, işletme giderleri göz önüne alındığı zaman, satın alma fiyatı farkı, enerji tasarruflarıyla hızlı bir şekilde kapatılır. Amerika?da birçok elektrik şirketi, Toprak Kaynaklı Isı Pompalarının daha fazla ilgi çekici olması için teşvikler sağlamaktadır.

Toprak Kaynaklı Isı Pompası kullanımının artması ile elektrik fiyatına ve kullanılabilirliğe olan etkisi nedir ?

Pik yük ihtiyacının düşürülmesiyle, elektrik şirketleri daha fazla müşteriye hizmet eder ve müşteri başına sabit giderlerini düşürür. Bu, kW başına daha az fiyata yol açar. Çünkü; yeni kapasite için sabit yatırım yüksektir

Toprak Kaynaklı Isı Pompası sisteminin çevresel yararları nelerdir ?

Toprak Kaynaklı Isı Pompası sistemleri enerjiyi korur ve atmosferdeki zehirli emisyon miktarını azaltır. Güneşten gelen yenilebilir enerjiyi kullanırlar ve sistem dış havaya bağlı olmadığı için, yapının içindeki havayı daha temiz tutarlar ve dış kirleticilerden arındırılmıştır.

Toprak Kaynaklı Isı Pompası sistemlerini kurmak güç müdür ?

Birçok ünitenin, özellikle başka bir zorlanmış havalı sistemin yerine geçeceği zaman, kurulması kolaydır. Toprak Kaynaklı Isı Pompaları, fosil yakıtlı ocakların uygun olmadığı alanlara kurulabilir. Çünkü; hiçbir yanma yoktur ve böylece, havalandırma gerektirmez. Kanal işi, mevcut hava dağıtım sistemi olmadan, evlere yapılmalıdır. Kanalın kurulma gideri, kanalı yapanla değerlendirilebilir.

Mevcut kanal, bu sistemle işlevini yerine getirir mi ?

Evet. Birçok durumlarda işlevini yerine getirir. Kanal işini yapan kimse, kanal ihtiyaçlarını ve gerektiğinde, iyileştirmeleri belirleyebilir.

Toprak ısı değiştiricisini kendimiz kurabilir miyiz ?

Bunun yapılması önerilmez. Borunun ısıl ergimesine ilaveten, delme ve çukur açma işleri, bu işin uzmanı tarafından en iyi şekilde yapılır. Profesyonel olmayan montajlar, tasarrufları yok edecek olan, optimum performansın azalmasına yol açar.

Çukurlar ve düşey boru delikleri ne kadar uzaklıkta yerleştirilir ?

Düşey boru delikleri 10 – 15 ft (yuvarlak olarak 3 – 4.5 m) uzaklıkla yerleştirilirken, çukurlar 4 – 5 ft (yuvarlak olarak 1.2 – 1.5 m) açıklıkla yapılır.

Yatay bir sistemi kurmak ne kadar zaman alır ?

Bu; toprak koşullarına, borunun uzunluğu ile derinliğine ve gerekli ekipmana bağlıdır. Genellikle, 1-2 günde tamamlanabilir.

Donmanın olduğu, işletme koşullarında performansta (etkinlikte) ne gibi değişimler olur ?

Toprak sıcaklığının 4.5 °C?den -1.1 °C? ye düşmesi, yaklaşık olarak kapasite ve verimde %10 ?luk kayba yol açar. -1.1 °C? de donan topraktaki nemden çekilen gizli ısı, kuzey iklimlerde işletilen sistemlerde iyi performans vererek, sistem kapasitesinin artmasına önemli ölçüde katkı sağlar.

Toprağın donma koşulları herhangi bir problem doğurur mu ?

Sistem uygun şekilde tasarlanıp kurulduğu taktirde, hayır. 3 – 4 ft?luk (yak. 0.9 – 1.2 m) derinlikler, güneşin, donan toprağı yaz süresince eritmesini sağlar. Ton kapasite başına yeterli uzunluk, bu sorunların üstesinden gelir

Düşey bir sistem ne kadar sürede kurulabilir ?

Düşey montajda, süre, kurulacak yerdeki hafriyatın tipi ve derinliğine, toprağın tipi ve sertliğine ve aküferlerin bulunuşu gibi koşullarla değişir. Tipik delme süreleri, 1 – 2 gündür; toplam kurma genellikle 2 günde yapılabilir

Yatay ve düşey montajların yarar ve sakıncaları nelerdir ?

Yatay montajlar, gider bakımından daha az ekipmanı gerektirerek, daha basittir. Bununla beraber, toprak sıcaklığı ve nem miktarındaki değişimler nedeniyle, daha uzun borular kullanılır. Montajlar, yoğun yağmurlu havadan olumsuz olarak etkilenir. Genellikle, daha büyük alan gereklidir. Son derece sert kaya, sondaj makinaları için eğitilmiş kişileri gerektiren düşey montajı, gerekli kılabilir. Ama daha az boru kullanılır. Arazinin sınırlı olduğu yerlerde, düşey montajlar idealdir.

Borunun uygun şekilde yerleştirildiğinden nasıl emin olunabilir ?

Bu işin uzmanı seçilmelidir. Kuracak kişinin daha önce yaptıkları işlerin listesi istenmelidir. Burada uzman kişiler, kapasitelerinin doğrulanması ve aranması için, adres ve telefon numaralarını vermekten mutluluk duyarlar. Bunu kuran kişinin nerede eğitim aldığına ve şimdiye kadar ne kadar tesis kurduğuna bakılabilir.

Toprak altı ısı değiştiricisi (serpantini) çimenlik veya peyzajı etkiler mi ?

Hayır, etkilemez. Bu konuda yapılan araştırmalar; bu serpantinlerin yeşilliğe, ağaçlara veya çalılara ters bir etkisi olmadığını göstermektedir. Birçok yatay montaj, yaklaşık 90 cm genişliğinde çukurlar gerektirir. Geçici açık alanlar, çimle restore edilebilir. Düşey ısı değiştiricisi, daha az yer gerektirir ve yeşilliklere önemli ölçüde zarar vermez.

Isı değiştiricinin konulacağı alanda birçok gölgelik yapan ağaçların olması, toprak sıcaklığını ve toprağın enerji kaynağı olarak kullanılmasını etkiler mi ?

Asla, etkilemez.

Bu sistemleri kurmak için, evin yalıtılması gerekir mi ?

Toprak kaynaklı ısı pompası sistemleri, evin yalıtımı nasıl olursa olsun, ısıtma ve soğutma giderlerini azaltır. Bununla beraber, yalıtım ve hava kaçakların önlenmesi, herhangi bir ısıtma ve soğutma tipinden maksimum miktarda tasarruf sağlanmasında anahtar faktörlerdir.

Bu sistemler, ticari, endüstriyel veya apartman ihtiyaçlarını karşılamak için kullanılabilir mi ?

Evet, kullanılabilir. YKIPsı sistemleri, yatay veya düşey toprak ısı değiştiricilerinin düzenlenmesiyle, çoklu sistemlerin kullanılmasıyla kurulabilir. Bu, zon kontrolunu ve ara yük dengelemesini kolaylaştırır.

Toprak kaynaklı ısı pompası ile sıcak su nasıl elde edilir ?

Kızgın buhar soğutucusu (desuperheater) kullanılarak, Toprak kaynaklı ısı pompası, atık ısıyı sıcak suyu ısıtmak üzere devreye girer. Sistem soğutma modunda olduğu zaman, yaz süresince, ısıl prosesin yan ürünü olarak sıcak su bedava elde edilir. Kışın, ısıtma modunda, kızgın buhar soğutucusu sıcak suyun bir kısmını ısıtır. Bu kızgın buhar soğutucuları bazı ünitelerde standarttır, diğerlerinde ise, isteğe bağlıdır.

Toprak kaynaklı ısı pompası, fosil yakıtlı ocağa eklenebilir mi ?

Evet, eklenebilir. İkili (dual) sistemler, çift yakıtlı ısıtma sisteminin olması istendiği yerlerde, mevcut ocaklara kolayca ilave yapılabilir. YKIPsı, çift yakıtlı sistemlerde, ana ısıtma kaynağı olarak ve fosil yakıtlı ocak ise, ilave ısının gerekli olduğu son derece soğuk havada ilave ısıtma olarak kullanılır.

Yukarıdaki soru, son derece soğuk iklimlerde ilave ısı kaynaklarının gerekli olduğu anlamına mı geliyor ?

Tüm sistemlerde, acil bir destekleme ünitesi kullanılır. Isı pompaları, en soğuk havada bile, gerekli olan tüm ısıyı karşılayabilir. Tesisi kuracak kişi tarafından yapılacak ekonomik bir analiz, ısının ne kadarının ısı pompasıyla ve ne kadarının ilave kaynakla karşılanacağını ortaya çıkarılmalıdır.

Toprak kaynaklı ısı pompası sisteminin, toplam ısıtma ihtiyaçlarını karşılayacak yeterli büyüklükte kurulması önerilir mi ?

Aslında, sistemi kuracak kişinin, ekipman seçiminde yol göstermek üzere, ısıtma ve soğutma yük hesabını vermesi gerekir. Toprak kaynaklı ısı pompası sistemleri, genel olarak tüm soğutma ihtiyacını karşılamak üzere boyutlandırılmalıdır. Isıtma ihtiyaçlarına bağlı olarak, bir YKIPsı sistemi, ısıtma tasarım yükünün genellikle % 80 – 100? ünü sağlar. Tüm ısıtma ihtiyaçlarını karşılamak üzere sistemin boyutlandırılması, ısıtma giderlerinin azalmasına yol açar, ama tasarruflar daha büyük sistemin ilave toplamının karşılığını vermeyebilir.

Toprak kaynaklı ısı pompası sisteminin garantisi var mıdır ?

Hemen hemen tüm Toprak kaynaklı ısı pompası imalatçıları, alışılagelmiş ısıtma ve soğutma sistemlerinin garantilerine eşdeğer olan ana bileşenleri için bir garanti verir. Toprak kaynaklı ısı pompalarında kullanılan plastik boru imalatçıları ise, ürünlerini 25 – 50 yıl garanti ederler.

Toprak kaynaklı ısı pompaları benzer midir ?

Hayır. Belirli uygulamalar için tasarlanmış farklı türde Toprak kaynaklı ısı pompaları vardır. Birçok toprak kaynaklı ısı pompası, örneğin; açık sistemlerde karşı karşıya kalınan daha yüksek yeraltı suyu sıcaklıklarında işletilir. Diğerleri, kapalı çevrimli sistemlerde mümkün olan – 4 °C? ye kadar düşük su giriş sıcaklıklarında çalışır. Çoğu toprak kaynaklı ısı pompası, yazın iklimlendirme, bununla beraber birkaçı sadece kışın ısıtma yapar. Sadece ısıtma olan sistemlerin bazıları, orta iklimlerde soğutma sağlayan yeraltı suyu ile soğutulan serpantini birleştirir.

Toprak kaynaklı ısı pompaları, aynı zamanda, farklı şekillerde tasarlanırlar. Bazı ünitelerde, fan, kompresör, ısı değiştiricisi ve serpantin tek bir kabindedir. Bunun yanı sıra, split sistemlerde, serpantin zorlanmış havalı ocağa eklenebilir ve mevcut fan kullanılabilir.

Elektrik sisteminin kapasitesinin arttırılmasına gerek var mıdır ?

Toprak kaynaklı ısı pompalarında, büyük miktarlarda elektrikli ısıtıcı kullanılmaz. Bu yüzden, mevcut sistem yeterli olabilir. Genellikle, 200 Amper?lik bir elektrik sistemi birçok durumda yeterince büyük olabilir. Toprak kaynaklı ısı pompasını kuran firma, bu elektrik ihtiyacını belirleyebilir.

Kaç türlü toprak ısı değiştiricisi çevrimi vardır ?

Esas itibariyle, açık ve kapalı çevrim olmak üzere, iki tiptir

Açık sistem mi yoksa kapalı sistem mi en iyisidir ?

İşletme gideri ve verimin net sonuçları, hemen hemen aynıdır. Seçilen sistem, yeterli yeraltı suyu beslemesinin ve suyun boşlatılmasının olup olmadığına bağlıdır. Eğer bu sağlanıyorsa, açık sistem verimli olarak kullanılabilir. Eğer sağlanamazsa, yatay ya da düşey kapalı sistem en iyi çözümdür. Belli bir işletme süresi boyunca, kapalı çevrimli sistem daha az bakım gerektirir. Çünkü; bu sistem sızdırmasızdır ve olası mineral tortularının oluşmasını yok ederek, basınçlandırılmıştır.