Neden Su Kaynaklı Sistem?
Su, enerji transferindeki en verimli yoldur. Su soğutmalı sistemler, hava kaynaklı sistemlere göre daha
verimli ve küçük boyutludur. Borulardaki su hacmi aynı zamanda bir enerji deposu vazifesi görür. Daha düşük gaz basınçlarında çalışmayı sağladığından daha yüksek verimli sistemlerdir.
Isı Pompası (Heat Pump) Nedir?
Binaların yıl boyunca aydınlatma, insanlar, ekipmanlar ve güneş olmak üzere farklı iç yükleri mevcut- tur. Bu yükler ısı pompası sistemi ile ısıtma-soğutma ve kullanım sıcak suyu olarak geriye kazanılır. Isı pompası sistemleri en verimli sistemlerdir. Isı Pompası, soğutma yapabilen cihazda soğutucu akışkan sisteminin 4 yollu vana ile ters çevrilerek, ısıtma yapabilmesine verilen addır.
Kondenseri su ile soğutulan ısı pompaları ise su soğutmalı ısı pompaları (water source heat pump) diye adlandırılır. DX ( direkt genleşmeli) çalıştığı için su ya da havayı ısıtıp-soğutabilen paket bir klima cihazıdır.
Climatemaster su kaynaklı ısı pompaları hem soğutma hem ısıtma ihtiyacını bağımsız olarak aynı anda sağlar. Çevre dostu soğutucu akışkan kullanımı nedeni ile verimliliği yüksek ve çevreyi koruyan sistemlerdir. Düşük miktarda enerji tükettiklerinden, klasik ısıtma soğutma sistemlerine göre CO
emis- yonları daha düşüktür.
Neden Isı Pompası?
Yüksek verim, düşük enerji harcaması, düşük ilk yatırım maliyeti, maksimum kullanılabilir alan, düşük bakım maliyeti, uzun kullanım ömrü, mimari değişikliklere kolayca uyum sağlayabilme, bağımsız kontrol ve 50 yıldan fazla denenmiş teknoloji en önemli tercih edilme özellikleri arasında gelir.
Isı Pompası Sistemlerinin Çözümleri
Sudan Havaya Isı Pompaları (Havanın ısıtılması ve soğutulması)
Climatemaster ısı pompaları 1,50-100 kW aralığında soğutma ve ısıtma kapasitelerine sahiptir. R410A çevre dostu soğutucu akışkan ile yüksek verim ve yeşil çevre hedeflenmiştir. Yüksek COP /EER değerleri sayesinde minimum işletme maliyeti sağlar. Yatay tip modellerde 30 kW ve dikey tip modellerde 100 kW kapasitelere kadar çıkmaktadır. Genellikle alışveriş merkezi ve iş merkezi gibi ticari binalarda kullanımı yaygındır. Hem ısıtma hem soğutma ihtiyacını aynı anda birbirinden bağımsız olarak 2 borulu sistemle sağlar. -6,7°C ile +48,9°C arasında giriş suyu sıcaklığında çalışmaya uygundur. Her bir cihaz evaporatör,fan,su soğutmalı kondenser, kompresör ve elektronik kontrol kartı ile pano içerir.
Sudan Suya Isı Pompası (Suyun ısıtılması ve soğutulması)
Climatemaster sudan suya ısı pompaları 8-100 kW aralığında soğutma ve ısıtma kapasitelerine sahiptir. R410A Çevre dostu soğutucu akışkan ile yüksek verimlidir. Düşük işletim maliyeti sağlar. Tek bir cihazla ısıtma ,soğutma ve kullanım sıcak suyu sağlayabilir. Evsel ve ofis-ticari uygulamalarda yerden ısıtma, fancoil ve klima santrali gibi sulu ısıtma ve soğutma sistemleri ile çözüm yapılır. Soğutmada 7,50 EER değeri, ısıtma 5,50 COP değerine ulaşır. Modüler kullanımı sayesinde yüksek kapasiteli ihtiyaçlara kolaylıkla cevap verebilir. Daha çok toprak kaynaklı sistemler, yer altı suyu uygulamaları veya göl-nehir deniz suyu uygulamaları ile kullanılsa da kule kazan destekli sistemlerde de kullanımı mevcuttur. -5°C ile +45°C arasında giriş suyu sıcaklığında çalışmaya uygundur. Sudan suya ısı pompası cihazları küçük ebatları sayesinde az yer kaplarlar. Kontrol ünitesi, sistemi yüksek veya düşük basınca karşı korur. Akıllı resetleme konumu vardır.
Su Kaynaklı Isı Pompası Avantajları
a-Kullanıcı / İşletme Açısından
Her kullanıcı birbirinden bağımsız olarak soğutma ve ısıtma yapabilir. Her kullanıcı harcadığı kadar enerji bedeli öder İç dekorasyona uygun yatay-dikey-konsol tip ünitelerle çözüm imkanı sağlar. Kullanıma uygun şekilde kolaylıkla kapasite artırımı ve azaltılması mümkündür. Yüksek verim, düşük enerji harcaması sayesinde minimum kullanım maliyeti sağlar. Düşük bakım maliyeti vardır. Komple devre dışı kalmaktan korunma sağlar.
b-Yatırımcı Açısından
Ön yatırım sadece kule, küçük bir kazan ve izolasyonsuz tesisat borularıdır. Ana cihazlar kullanıcılar tarafından alınabilir. ( ilk yatırımda avantaj ) Bina dışında sadece soğutma kulesi olacağı için görünümü bozan çok sayıda ünite kullanılmaz. Her kullanıcı bağımsız olarak ısıtma ve soğutma yapabilir. Farklı sistemlerin bir arada kullanılmasını ortadan kaldırır. Türkiye ve Dünya'da denenmiş bir teknolojidir. Bu konforu sağlayabilmek için gerekli ilk yatırım maliyeti, alternatiflerine göre minimumdur. 4 borulu fancoil konforunu daha ekonomik olarak kullanma imkanı verir.
c-Uygulama Açısından
Basit,iki borulu su hattı uygulaması ile 4 borulu sistem konforu sağlar. (Aynı anda ısıtma ve soğutma) İzolasyona ihtiyaç duyulmaz. (Çevrimsuyu sıcaklığı 15°C'nin altına düşmediğinden, izolasyon gerekmez.) Tesisat sistemi bakır borulu bir sistem olmadığından, kaynak problemi yoktur. Her kullanıcı iç dizaynına göre yerleşim yapabilir. Geniş kanal şaftlarına ihtiyaç yoktur. Dış ünite olmadığından binada yerden tasarruf sağlar.
Sistem Bakım Masrafları
4 Borulu fancoil 1,4
VAV Merkezi sistem 1,2
VAV Paket klima 1,1
Su kaynaklı ısı pompası 1,0
(ASHRAE standartlarına göre)
Soğutma Modu
Soğutma kulesi devrede, kazan kapalıdır. Tüm zonlar soğutma ihtiyacında ve soğutma esnasında açığa çıkan enerji kule, yer altı veya toprak altı borulaması ile atılır. Bu esnada çevrim suyu ısınır. Kule set edildiği değeri tutturacak şekilde devreye girip çıkar. (genelde 25°C yada 30°C)
Isıtma Modu
Kazan devrede, soğutma kulesi kapalıdır. Tüm zonlar ısıtma modunda iken, enerji, kazan, yer altı veya toprak altı borulaması ile cihazlara transfer edilir. Bu esnada çevrim suyu soğur. Kazan set edildiği değeri tutturacak şekilde devreye girip çıkar. (genelde 15°C yada 20°C)
Soğutma ve Isıtma Birlikte / Geçiş Mevsimi
Günümüzün iyi izole edilmiş binalarında özellikle iş merkezi, avm, hastane, otel tarzı binalarda kışın dahi ısıtma soğutma ihtiyacı birarada oluşmaktadır. Özellikle cam giydirme binalarda bu daha net olarak ortaya çıkmaktadır. Bu, hem binaların izolasyonundan hem de artan iç yüklerden kaynaklanmaktadır. (insanlar, aydınlatma, ekipmanlar... v.s.). Bu durumda modern binaların en büyük ihtiyacı yıl boyunca aynı anda farklı bölümlerde ısıtma yada soğutma yapabilmektir.
AVM'lerde kış sezonunda genellikle kazan devreye girmez. Cihazlar kendi aralarında yaptıkları ısı geri kazanım ile çevrim suyunu kullanırlar. En soğuk günlerde sabah saatlerinde sadece 1-2 saat kazan dev- reye girebilir.
Soğutma ve ısıtmanın aynı anda yapılması ile gerçekleşen enerji paylaşımı sayesinde, cihazlar arası ısı geri kazanımı olur. Bu sayede enerji tasarrufu ve yüksek verimli çalışma sağlanır.
Su hattına hem ısıtma hem de soğutma esnasındaki enerji paylaşımı / transferi aynı anda yüklenecektir. Özellikle iç zonlar, iç yüklerden dolayı soğutma isteyecektir, Dış zonlar bölgesel olarak ısıtma isteyecektir. Kule ve Kazan büyük çoğunlukla kapalı kalacak ya da kısa süreli devreye girecektir.
Su Kaynaklı Isı Pompası Sistem Dizaynı
Mekan, kullanımına göre zonlara ayrılmalıdır. Her zon için bir yük hesabı ile zonun soğutma – ısıtma ihtiyacı tespit edilmelidir. (saatlik bazda yıllık analiz) İdeal konfor açısından her zona bir yada birden fazla cihaz seçilmelidir. Yerleşim, ses, yedekleme açısından 60,000 Btu/h'den küçük cihazlar tercih edilebilir. Cihaz seçiminde kapasite arttırılmamalı tam tersi bir küçük ünite tercih edilmelidir. Kompresör ile çalışan ünitelerde, ünitenin çok fazla dur kalk yapması değil, özellikle nem almayı da sağlayabilmesi için, uzun süreli çalışması arzu edilen çalışma şeklidir. Kapasiteyi 2 cihaza bölmekte aynı etkiyi yaratır.
Maksimum yük ile minimum yük dağılımı arasında çok fark olan hacimlerde birden fazla ünite seçilerek çözüm yapılmalıdır.
Yıllık analiz sonuçlarına göre, cihazların birbirlerine aktaracakları enerji ve su hattı denge durumu ortaya çıkacaktır.
Buna göre sistemin maksimum ısıtma ve soğutma ihtiyacı noktası ve süreçleri belli olacaktır. Kule genelde maksimum soğutma kapasitesi ile (1/1) orantılı olarak seçilir. Kazan ise yıllık analiz sonucunda çıkan maksimum kazan devreye girme ihtiyacına göre belirlenir ve bu toplam kapasite birden fazla kazana bölünerek kaskad sistem uygulanması önerilir. Yapılan bir çok uygulamada kullanılan kazanların yarısının hiç devreye girmediği görülmüştür.
Kondenser hattında cihazlardan doğru miktarda su debisinin geçmesi önemlidir. Klasik borulama izolesiz ve reverse return şeklindedir. (yani dağıtıma en yakın ünite, toplamaya en uzak olmalıdır) Alternatif olarak normal borulama yapılıp dinamik balans vanaları kullanılabilir. Balans vanalı sistem tavsiye edilir.
Büyük sistem yada dağıtımlarda frekans kontrollü pompa kullanılıyor ise, cihaz girişlerinde selenoid vana kullanılmalıdır. (enerji tasarrufu için) 50 cihazın üzerindeki tüm sistemlerde frekans kontrollü pompa tavsiye edilir.
Sistem devreye alınmadan önce tüm hattın çok iyi temizlenmiş olması en önemli noktalardan biridir. Isı pompası sistemlerinde tesisat tarafı borulamasında dinamik balans vanalı bağlantı kiti kullanılır. Bağlantı kiti sayesinde her bir cihaza doğru debide su girişi sağlanarak sistemin verimli ve sorunsuz çalışması sağlanır. Bağlantı kiti; 2 adet flex hortum, 1 adet pislik tutucu, 1 adet balans vanası (dinamik), 2 adet küresel vana ve test portlarından oluşmaktadır. Motorlu selenoid vana isteğe bağlı olarak opsiyonel olarak sunulmaktadır. Bu kitler hazır paket olarak sunulmaktadır. (opsiyonel)
Kule-Kazan Destekli Isı Pompası Uygulaması
Sistemin ana elemanları; kaynak tarafında soğutmada, soğutma kulesi ve ısıtmada kazan, Bina/yük tarafın- da ise sudan havaya ısı pompaları kullanılır. Klasik sistemlere göre daha küçük kule ve kazan seçilerek proje çözümü yapılır. Çevrimde (loop) dolaşan su sıcaklığı 15-30°C aralığında sıcaklık kontrollü olarak otomasyon kurulur. Daha çok AVM-Ofis ve diğer ticari binalarda tercih edilmektedir. Özellikle Alışveriş merkezlerin- de aynı anda hem ısıtmanın hem soğutmanın istenmesi ve bu zamanlarda cihazlar arası ısı geri kazanım sayesinde düşük enerji harcaması ile sistem öne çıkar. AVM'lerde kışın sabahları yapılacak ısıtmayı takiben, mağazalar bina dış yüküne minimum maruz kaldığından içlerinde bulunan aydınlatma ve insan yüklerinden dolayı soğutma ihtiyacı duyarlar. Sudan havaya ısı pompası sistemleri daha çok soğutma ihtiyacının yüksek olduğu projelerde kullanılır.
Toprak Kaynaklı Uygulamalar
1- Toprak kaynaklı uygulamaları:
Toprak sıcaklıkları yıl boyunca çok az değişim gösterir. Belirli bir derinlikten sonra yaz-kış toprak sıcaklıkları sabit ortalama 16-17°C civarındadır. (Türkiye ortalaması) Isıyı çok iyi depolayabilme özelliği sayesinde toprak en verimli ısı kaynağıdır. Toprak altına yatay serme veya dikey borulama (sondaj) yapılarak topraktaki saklı ısının borular içinde dolaşan suya transferi ile enerjisin- den faydalanılır.
-
a)Yatay serme:
Hafriyat sonucu açılan toprakta 1 metreden daha derin bir yerleşimle borular yatay olarak döşenir. Diğer borulama tiplerine göre daha fazla alana gereksinim duyduğundan arazinin müsait olduğu yerlerde uygulanır. Isıtma öncelikli sistemlerde tercih edilir. Genellikle 100 kW altındaki küçük kapasitelerde uygulanır.
Örnek Uygulamalar: Nazire Dedeman Villa - Dinçkök Villa
b) Dikey Borulama / Sondaj:
Sondaj makinaları ile açılan kuyulara U tip borular indirilir. Ortalama sondaj çapı 15-25cm ve derinliği 50-150 metre arasındadır. Arazinin yatay borulamaya müsait olmadığı alanlarda ve kapasite ihtiyacının yüksek olduğu yerlerde uygulanır.
Örnek Uygulamalar: Meydan M1 AVM - İstanbul
2- Göl, nehir, deniz uygulaması:
Göl,nehir veya deniz içerisine borular helezoni şekilde yerleştirilir. Isı transferinin en verimli ve en ekonomik sağlandığı borulama sistemlerdir.
Örnek Uygulamalar: Belek Golf Resort
3- Açık devre göl, nehir, deniz ve yer altı suyu uygulamaları:
Yer altı suyu tanımı jeotermal su ile karıştırılmamalıdır. Yeraltında bulunan (falez / kuyu.. vb) suyun, yada direk göl-nehir-deniz suyunun plakalı eşanjör vasıtasıyla kullanımıdır. Bu durumda kaynak yani su tarafında borulama ihtiyacı yoktur. Yüksek verimli ve düşük yatırımlı sistemlerdir.
Örnek Uygulamalar: Laura AVM - Özdilek AVM, Terracity AVM
Sistem Diyagramı
