isi pompalari - okincay/dersnotu/  · yatay toprak kaynaklı ısı pompası dikey toprak

Download ISI POMPALARI - okincay/dersnotu/  · Yatay toprak kaynaklı ısı pompası Dikey toprak

If you can't read please download the document

Post on 29-Aug-2019

216 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • Prof. Dr. Olcay KINCAY

    ISI POMPALARI

  • SUNUM PLANI

    1. GĐRĐŞ

    2. ISI POMPASI TANIMI VE ÇALIŞMA PRENSĐPLERĐ

    2.1. Isı Pompası Temel Bileşenleri 2.2. Isı Pompasının Sınıflandırılması

    2.2.1. Hava kaynaklı ısı pompaları 2.2.2. Su kaynaklı ısı pompaları 2.2.3. Toprak kaynaklı ısı pompaları

    2.2.3.1. Yatay tip kolektörler

    2.2.3.2. Dikey tip kolektörler

  • 1. GĐRĐŞ

    Fosil yakıtlar (kömür, petrol, doğalgaz vb.) söz konusu olduğunda, ne yazık ki hepimiz birer bağımlıyız.

    Günümüzde fosil yakıtların (petrol, doğalgaz, kömür) yakın bir tarihte tükeneceği tahmin edilmektedir.

  • � Fosil yakıt rezervlerin azalması, çevre kirliliğine neden olması ve ekonomik boyutları nedeniyle yenilebilir enerji kaynağı kullanan, çevreci, düşük enerji tüketimi ve performans katsayısı yüksek olan ısı pompası sistemleri daha cazip hale gelmeye başlamıştır.

  • � Bir evin enerji ihtiyacının en büyük kısmını,

    ısınma ihtiyacı oluşturur.(% 77,8)

    � Bir evin enerji ihtiyacının en büyük kısmını, ısınma ihtiyacı oluşturur (% 77,8)

  • 2. ISI POMPASI TANIMI VE ÇALIŞMA PRENSĐPLERĐ

    Isı Pompası Nasıl Çalışır?

    Isıtma sektöründe çoğu insan için “Isı Pompası” terimi yenidir.

    Oysaki evlerimizdeki buzdolabı, klima, nem giderici ve dondurucular aynı prensibe göre çalışan cihazlardır.

  • Isı Pompaları

    � Isıyı düşük sıcaklıktaki ısı kaynağından yüksek sıcaklıktaki ısı kaynağına aktarırlar. Hava, su, toprak gibi doğal kaynaktan yararlanırlar.

    � Kuyulardan, göllerden, nehirlerden, şehir şebekelerinden ve proseslerden elde edilen su, ısı kaynağı olarak kullanılabilir.

    � Tek cihazla ısıtma-soğutma-sıcak kullanım suyu imkanı sağlar.

  • 2.1. Isı Pompası Temel Bileşenleri

    � Isı pompasını oluşturan temel bileşenleri evaporatör (buharlaştırıcı), kompresör, kondenser (yoğuşturucu) ve genleşme valfi olarak sıralayabiliriz.

  • � Fosil yakıt kullanımı (Sera etkisinde artış)

    � Ormanların azalması

    Đklim değişimleri – Sera etkisi

    Küresel ısınmanın nedenleri:

    Çevre dostluğu!

  • Isı Pompası

    Etkinlik Katsayısı (COPIP)

  • 2.2. Isı Pompasının Sınıflandırılması

    Isı pompalarını, ısı kaynağı bakımından

    � Isı kaynağı “Hava” olan ısı pompaları

    � Isı kaynağı “Su” olan ısı pompaları

    � Isı kaynağı “Toprak” olan ısı pompaları olarak adlandırılır.

  • Toprak kaynaklı (yatay) IP

    CO2 Derinlik sondajı

    Yer altı suyu IP

    Toprak kaynaklı (dikey) IP

    Hava kaynaklı IP

    (Split yada kompakt sistem)

    Isı Pompası Sistemleri

  • Isı Pompası Çalışma Sıcaklıkları

    � Hava sıcaklığı - 20°C den + 45°C kadar değişir � Su sıcaklığı + 8°C den + 30°C kadar değişir � Toprak sıcaklığı + 10°C dan +20°C kadar değişir

    Toprak kararlı yapısı ile yaz-kış ısı pompası uygulamalarına çok uygundur.

  • Yatay toprak kaynaklı ısı pompası Dikey toprak kaynaklı ısı pompası

    Hava kaynaklı ısı pompasıSu kaynaklı ısı pompası

  • 2.2.1. Hava Kaynaklı Isı Pompaları (HKIP)

    HKIP ısı kaynağı olarak dış hava kullanılmaktadır. Ancak dış hava koşullarının, yıl içinde mevsimler, aylar, hatta saatler boyunca değişmesi nedeniyle COP değeri oldukça değişkendir, kararlı değildir.

  • � Hava sıcaklığının soğuk iklimlerde mevsimler arasında büyük değişim göstermesi nedeniyle, HKIP karasal iklimlerde sınırlı bir kullanıma sahiptir. Çünkü iç ve dış sıcaklıklar arasındaki fark arttıkça ısı pompasının COP değeri azalır. Dış hava sıcaklığının kış aylarında 0°C veya daha düşük olduğu bölgelerde HKIP çoğunlukla ek ısıtıcıyla birlikte kullanılmaktadırlar.

    � Ayrıca hava sıcaklığının 0°C veya daha düşük olduğu bölgelerde ısı pompasının buharlaştırıcısında donma probleminin ortaya çıkması ve oluşan buzun çözülmesi için defrost yapılmasının zorunlu olması enerji tüketimini artırmakta ve ısı pompasının ısıtma COP değeri azaltmaktadır.

  • � Müstakil evler ve apartman daireleri için � Isınma, sıcak su ve serinletme ihtiyacınızı karşılar

  • Evin enerji ihtiyacına göre kendi çalışma

    performansını ayarlar.

    (4-12 kW veya 6-18 kW)

    Modülasyonlu HAVA Isı pompası:

    � MODÜLASYONLU ne anlama gelir ?

  • 2.2.2. Su Kaynaklı Isı Pompaları

    � Toprağın ulaşılabilir derinliğinde sürekli akışı olan yeraltı su kaynağı bulunması durumunda bu kaynaktaki su ısı kaynağı olarak kullanılabilir. +8ºC ila +12ºC sıcaklıkları arasındaki su optimal bir işletmeye imkan tanır.

    � Bu sistemlerde, yeraltı suyu açılan bir kuyu ile topraktan emilir, ısı pompasında kullanıldıktan sonra emiş kuyusuna min. 5 metre uzaktaki bir geri basma kuyusu ile tekrar toprağa gönderilir. Kuyulardan, göllerden, nehirlerden, şehir şebekesinden ve üretim işlerinden elde edilen su, ısı kaynağı olarak kullanılabilir.

  • � Kullanım alanları:

    � Müstakil evler ve apartmanlar için

    � Sanayi uygulamaları

    � Küçük arazilerde

    � Isınma ve sıcak su ihtiyacını karşılar

    � 180 kW ye varan enerji tedariki

    � Yer altı suyunun uygun derinlikte bulunması halinde

    Su Kaynaklı Isı pompası

  • � 10 m ve daha fazla derinliklerde yer altı suyunun sıcaklığı yıl boyunca çok az değişir. Sıcaklığı ortalama olarak 10ºC’dir. Kuyuların yerleştirildiği sahaya ve suyun çıkarıldığı yer altı suyu stok durumuna göre, yer altı suyu sıcaklığı kış ortasında 8-12ºC ve yaz ortasında 10-14ºC arasında değişir.

    � Su kaynağı olarak göller, nehirler gibi yerüstü sularından yararlanıldığında ise, sıcaklık kuyu sularına göre daha fazla değişmekle beraber, hava kadar değişmemektedir. Ülkemizde yerüstü sularının genellikle 0ºC’nin altına düşmemesi de ayrıca bir avantajdır.

  • Su ve Toprak Kaynaklı IP Sistemleri

  • 2.2.3. Toprak Kaynaklı Isı Pompaları (TKIP)

    Topraktan ısıyı çekmek için temel olarak iki yöntem kullanılmaktadır:

    A) Yatay Tip Toprak Kaynaklı Isı Pompaları (YTKIP)

    B) Dikey Tip Toprak Kaynaklı Isı Pompaları (DTKIP)

  • Dünyanın hayat kaynağı olan güneşten gelen enerjinin yaklaşık % 46’sı dünyanın kütlesinde tutulur. TKIP’nın amacı, dünyanın kütlesinde bulunan bu hazır enerji kaynağından faydalanmaktır.

    Toprak ısıtma sezonunda dış havadan daha yüksek sıcaklıkta, soğutma sezonunda ise havadan daha düşük sıcaklıkta kalarak, tüm yıl boyunca yaklaşık olarak sabit sıcaklıkta kalır ve dolayısıyla daha kararlı bir enerji kaynağıdır.

  • � Toprağın diğer bir ısıl özelliği ise yüzey toprağının birkaç metrelik kısmı, havadaki ısıya kıyasla toprak sıcaklığındaki sapmayı en aza indirerek toprağı ve daha alt tabakalarındaki yeraltı suyunu yalıtır.

    � Bu ısıl dalgalanmalar, ısıtma ya da soğutma yükünü mevsimsel ihtiyaca göre değiştirmeye yardımcı olur. Toprak kış mevsiminde atmosferden daha sıcak, kış mevsiminde ise atmosferden daha soğuk olmaktadır.

    Yıllık toprakaltı sıcaklık değişimi

  • Toprak altı sıcaklığının aylara göre değişimi

  • � TKIP toprağı enerji kaynağı olarak kullanmaktadır. Güneş ışımasının bulutlara, bulutların üzerinden yağmurla toprağa veya direk olarak ışınların toprağa gelmesiyle toprağın 1,2 – 1,5 m derinliğine kadar bir enerji birikimi olur.

    � Güneşten gelen ışıma ile bu derinliklerde toprak bu enerjiyi depolar. Topraktaki ikinci enerji ise dünyanın çekirdeğinden gelen ısı akışıdır. Isı akışı yer kabuğuna doğru azalır ve yüzeye 2 m kala sıfır olur.

  • Toprağın ölü bölgesini gösteren eğriler

    Burada önemli olan toprağın yüzeyden 1,5 - 2 m aralığındaki derinlikte enerji depolanmamasıdır. Bu yüzden burası ölü bölge olarak bilinir ve enerji çekilemez.

  • 2.2.3.1. Yatay Tip Toprak Kaynaklı Isı Pompaları

    � YTKIP en verimli olduğu derinlik 1,2 – 1,5 m’dir. 1,5 - 2 m aralığı ise ölü bölge olup ısı akışı sıfır olmaktadır. YTKIP’nın döşendiği alanın üstüne beton atılmamalıdır ve yağmurun toprakla teması engellenmemelidir.

  • � Kullanım alanları:

    � Müstakil evler için � Isınma ve sıcak su ihtiyacınızı karşılar � Yeterli ve uygun arazi alanının mevcut olması durumunda � En yüksek verimli sistem (en düşük işletim masrafları) � 35 kW ye kadar ısı ihtiyacını karşılar

    Yatay Tip Toprak Kaynaklı Isı Pompası

  • � Borular, yatay olarak geniş bir