toprak kanaklı isı pompası

7/30/2019 Toprak Kanakl Is Pompas

1/18

TOPRAK KAYNAKLI

ISI POMPASI

PROJES


2/18

2

indekiler:

1-Is Pompasnn Genel Tanm.................................................................................................32-Toprak Kaynakl Is Pompas ve Jeotermal Enerjinin Tarihesi.........................................3-53-Dnya zerinde Toprak Kaynakl Is Pompalar................................................................5-64-Is Kayna Olarak Topran Kullanlmas.............................................................................65-Toprak-Su Kaynakl Istma-Soutma Pompas Nasl alr..............................................6-76-Toprak Kaynakl Is Pompaseitleri..............................................................................7-127-rnek Bir Ofis Binasnda Toprak Kaynakl Is Pompas Maliyeti..................................12-138-Toprak Kaynakl Is Pompasnn lk Yatrm Maliyetinin Hesaplanmas.......................13-159-Toprak Kaynakl Is Pompas Tasarm Admlar..................................................................1510-Toprak Kaynakl Is Pompasnn Avantajlar................................................................15-1711-Sonu..................................................................................................................................17


3/18

3

1.Is Pompasnn Genel Tanm:

Is pompas basit olarak s enerjisini bir ortamdan dier bir ortama tayan ve elektiklebeslenen bir sistemdir. Bilindii zere enerji vardan yok, yoktan var edilemez, sadece yabiim deitirir yada bir yerden bir yere tanr. Is pompasda adn, s enerjisini birortamdan dier bir ortama "pompalama" veya "tama" kabiliyetinden alr. rnek olarakdalg pompalar verilebilir. Dalg pompalar nasl suyu retmiyorlarsa, s pompalar da syretmeyip sadece tarlar. Dalg pompalarnn su pompalamas iin bir su kaynanadaldrlmalarna benzer olarak, s pompalarda yeryznde bir enerji kaynana temas

etmedikleri srece sy tayamazlar. Gerekli artlar salandnda yksek miktarlarda enerjidk maliyetlerle kullanma sunulabilir.

Istma sektrnde ou insan iin spompas terimi yenidir. Oysaki evlerimizdekibuzdalab, klima, nem giderici ve dondurucular ayn mantn rndrler. alma prensibisy tama mantna uyduundan "s pompas" bal altnda toplanabilirler.

Soutma makinalar stma veya stma ve soutma amal kullanlrlarsa s pompas adnalrlar. rnek olarak evlerimizde kullanlan buzdolablarn alalm. Buzdolaplarndayiyeceklerin bulunduu i ortam souktur ve arkasndaki borular oluan sy ortama

braktklarndan scaktr. Hemen hemen her kii bu olayn farkndadr. Ve bu snn neredengeldiini merak etmektedir. rnektede grld gibi soutma makinalar sy ve souuayn anda retirler. Anlalaca gibi s pompalarndan bahsedildiinde soutma makinalarna

ba vuruyoruz.. yleyse s pompalar uzun sredir bilinen bir kavramdr yani 90'l yllar iinyeni bir teknoloji deildir. Is pompas teknolojisi mantk olarak ilk 18.yy.'daolumutur. Is pompasnn gnmze kadar soutmada izledii ykselen grafikle olduugibi, bugnden itibaren stma amal kullanmda da ok byk bir rol olacaktr.

Istma pompalar genel anlamda sy retmek yerine tamay amalar. Bunun iinde snnalnaca bir s ukuruna ihtiya vardr. lkemizde kullanlan s pompalarnn hemen hemenhepsi s ukuru olarak havay kullanmaktadrlar. Gnmzde havay s ukuru olarakkullanan s pompalar Split klima ve iller olarak adlandrlmaktadr. Hava kaynaklcihazlarn verimleri , d hava scaklklarn deiimlerinde, farkldeerler alrlar. Verimdeerlerinin gn iinde dahi sabit kalmas sebebiyle , iletme maliyetlerinde beklenmeyen

artlarmeydana gelir. Bu verim deiimlerini nleyen scakl sabit kabul edebilecek sukurlarda mevcuttur. Bu amala kullanlan scakl sabit kabul edebilen s ukurlar toprakve sudur.

Toprak - Su kaynakl s pompas teknolojisi yeryznn belirli bir derinliinde scaklnyl iinde nispeten sabit kalmas gereine dayanr. Bahsedilen derinlikte toprak tabakas knyeryznn altnda veya yer alt sularnda depolanm sy binaya, yazn bina iindeki syyeraltna tayarak doann bize verdii bu avantaj kullanrlar. Ksaca yer alt; kn bir sykayna, yazn ise bir s ukuru olarak davranr.

Toprak - Su kaynakl s pompalar gnmzde stma - soutma ve scak kullanm suyueldesinde kullanlmaktadrlar. Bu ihtiyalarn tmne tek makinayla vevap verebildikleri iinde tercih sebebi olmulardr.

2.Toprak Kaynakl Is Pompas ve Jeotermal Enerjinin Tarihesi:


4/18

4

Bilinen tarihi kaytlar Trklerin, Romallarn, Japonlarn, zlandallarn ve MerkeziAvrupallarn jeotermal enerjiyi ykanma, snma ve piirme amal olarak kullandklarngstermektedir. Roma mparatorluundaki banyolar, Osmanllar dnemindeki Trkhamamlar, lca ve kaplcalar toplumlarn sosyal yaamlarnda salk ve ykanmaya ynelikgeleneklerde jeotermal enerjinin etkisini aklamaktadr.

Jeotermal kaynaklar dnyada birok yerde vardr. Jeotermal sistemler ve jeotermal enerjiounlukla yerkredeki levha snrlaryla ilikilendirilmektedir. Jeotermal enerji volkanikblgelerde bulunmakla beraber, sedimanter formasyonlar iinde lk yeralt sular olarak tagrlmektedir. Doal k olan jeotermal sistemler olduu gibi herhangi bir yeryzetkinlii gstermeyen sistemlerde vardr.

Jeotermal saha, sistem ve rezervuarlar birbirlerinden ayrmak zere aadaki tanmlaryaplabilir:

Jeotermal Saha: Yeryznde bir jeotermal etkinlii gsteren corafik bir tanmdr. Eeryeryznde herhangi bir etkinlik yoksa, yeraltndaki jeotermal rezervuarn stndeki alantanmlamakta kullanlr.

Jeotermal Sistem: Yeraltndaki hidrolik sistemi btn paralaryla birlikte (beslenme zonu,

yeryzne k noktalar ve yeraltndaki ksmlar gibi) tanmlamakta kullanlr.Jeotermal Rezervuar: Dorudan iletilen jeotermal sistemin scak ve geirgen ksmntanmlar.

Jeotermal sistemler ve rezervuarlar; rezervuar scakl, akkan entalpisi, fiziksel durumu,doas ve jeolojik yerleimi gibi zelliklerine gre snflandrlrlar. rnein jeotermalrezervuarda 1 km derinlikteki scakla bal olarak sistemleri 2 gruba ayrmak olasdr1:1) Rezervuar scaklnn 150oCdan dk olduu dk scaklkl sistemler: Bu tr

sistemler genelde yeryzne ulam doal scak su veya kaynar klar gsterirler.2) Rezervuar scaklnn 200oCdan yksek olduu yksek scaklkl sistemler: Bu tr

sistemler ise buhar, kaynayan amur gletleri ve altere olmu yeralt formasyonlarylabilinirler.

3) Trkiyede Kzldere ve Germencik jeotermal rezervuarlarnn scakl 200-220oCarasnda olup, Balova-zmirin de iinde bulunduu dierleri ise genelde dk scaklklsistemlerdir.

Sistemleri scaklklarna gre olduu gibi entalpilerine gre de dk entalpili ve yksekentalpili sistemler diye iki gruba ayrmak olasdr. 190oCdaki entalpi olan 800 kJ/kgdandk entalpili sistemler dk entalpili sistemler olarak, entalpisi 800 kJ/kgdan dahayksek olanlar ise yksek entalpili sistemlerolarak tanmlanabilirler.

Jeotermal sistemler snflandrlrken sistemin fiziksel durumuna bal olarak yaplansnflandrma literatrde daha fazla rabet grmektedir. Bu yaklama gre 3 farkl rezervuardurumu tanmlanmaktadr:

1)

Svnn etken olduu jeotermal rezervuarlar:

Rezervuardaki basn koullarnda suscaklnn buharlama scaklndan daha dk olduu rezervuarlar tanmlamaktakullanlr. Rezervuar basncn sv su faz kontrol etmektedir. Bu tr rezervuarlarda,zellikle basncn dk olduu retim kuyular civarnda su buharna rastlamak olasdr.

2) ki fazl jeotermal rezervuarlar:Rezervuarda sv su ve su buhar birlikte bulunmaktadrve rezervuar basnc ve scakl suyun buhar basnc erisini izler.

3) Buharn etken olduu jeotermal rezervuarlar:Rezervuar basncndaki akkan scaklnnsuyun buhar basnc erisi scaklndan daha yksek olmas durumunda bu trrezervuarlar oluurlar. Rezervuardaki basnc su buhar faz kontrol etmektedir.Jeotermal sistemlerin ve rezervuarlarn iinde fiziksel durum yere bal olarak deiiklik

gsterebilir ve rezervuarlar zamanla durum deiiklii de gsterebilirler. rnein svnn

etken olduu bir rezervuar, retim sonucu oluan basn dmnden dolay, zamanla iki fazlbir jeotermal rezervuar durumuna dnebilir. Rezervuar iinde buhar (veya rezervuardaki


5/18

5

suyun yeterli oranda znm CO2 iermesi durumunda gaz) bal oluabilir. Dkscaklkl sistemler genelde svnn etken olduu sistemler tanmna girerken, yksek scaklklsistemler ise gruba da girebilir.

Trkiyede buharn etken olduu rezervuar kefedilmemitir. Tm svnn etken olduurezervuarlar grubundandr. Ktlesel olarak %1.5 kadar CO2 ieren Kzldere jeotermal

rezervuar balangta svnn etken olduu bir rezervuar davran gsterirken, yaplan retimsonucu oluan rezervuar basncnn sv su-CO2 sistemi iin geerli buharlama (veyagazlama) basncndan daha dk dzeylere inmesinden dolay, rezervuar u anda iki fazl

jeotermal rezervuar davran gstermektedir. Dnyada buharn etken olduu jeotermalrezervuarlar olarak A.B.D.deki Geysers sahas ve talyadaki Larderello sahas rnek olarakverilebilir.

Jeotermal sistemler ayrca doal durumuna ve jeolojik konumuna bal olaraktasnflandrlmaktadrlar2:1) Volkanik sistemler: Volkanik etkinlikle ilikilendirilen sistemlerdir. Is kayna mama

veya scak ykseltilerdir. Geirgen atlaklar ve fay zonlar volkanik sistemlerde suyun

akn kontrol ederler.2) Tanm sistemleri: Dey s ak deerlerinin yksek olduu tektonik olarak aktif

blgelerde scak kabuun s kayna olduu sistemlerdir. Dey atlak ve faylarnbulunduu ortamlarda jeotermal su 1 kmden daha derinlere indikten sonra aadakikayalardan s almakta ve daha sonra ykselerek tanmsistemlerini oluturmaktadr.

3) Sedimanter sistemler: 1 kmden daha derin yerlerde geirgen sedimanter tabakalardaoluan, s tanmndan ok iletimin doal olarak etken olduu ve baz durumlarda faylarda ieren sistemlerdir.

4) Yksek-basnl sistemler: Yksek basnl petrol ve gaz rezervuarlarna benzer olarak,basncn normal basnlardan yksek olduu tabakalarn bulunduu sistemlerdir. Geneldeolduka derindirler.

5) Scak kuru kaya sistemleri:Volkanizma veya anormal yksek s ak sonucu olumukaya hacmlardr ve fakat geirimsiz zellii olan sistemlerdir. Geirgen olmadndanve akkan iermediinden normal jeotermal rezervuarlar gibi iletilemezler. Yapayatlaklar alarak yine yapay bir rezervuar yaratma yntemiyle iletilmesi henz aratrmaaamasndadr.Trkiyede bilinen ve iletilen sahalarn tektonik olarak aktif blgelerdeki tanm

sistemleri olduu sylenebilir. Bat Anadolu blgesindeki birok jeotermal saha (Kzldere veBalova gibi) blgedeki graben yaplar iinde yeralmaktadr. Dou Anadolu blgesindevolkanik sistemlerin varl tahmin edilmekte beraber, bugne kadar yaplan aratrmalarsonucunda henz ekonomik olarak iletilebilir bir saha bulunmamtr.

Jeotermal enerji yerin ssdr. Enerji olarak konutlarn ve binalarn stlmasnda vesoutulmasnda kullanld gibi, scak su temininde ve ayrca endstrinin s gereksinimininkarlanmasnda dorudan kullanlr. Dnyada 2000 yl itibariyle elektrik-d kullanm(seralar, havuzlar, merkezi stma, endstriyel ilemler) 15 133 MWt olarak tahminedilmektedir. Trkiyede Balova-Narldere, Afyon, Gnen, Simav, Kzlcahamam, Krehirgibi yerlerdeki jeotermal merkezi stma projeleri on binlerce konutun stlmasngerekletirmektedir ve jeotermal stma kapasitesinin 350 MWta kt belirtilmektedir. 4Jeotermal enerji elektrik retiminde de dolayl olarak kullanlmaktadr. Kzldere jeotermalsantral 20.4 MWe kurulu gcyle jeotermal enerjiden elektrik eldesi iin lkemizdeki teknemli rnektir. A.B.D.de kurulu gc 2850 MWe olan jeotermal g sektr gelimidurumdadr. Dnyada 2000 yl itibariyle jeotermal elektrik santrallarnn kurulu gc 7974

MWee ulamtr. Filipinlerde elektriin %18i, Nikaraguada %17si, El Salvadorda%12si ve Kosta Rikada %11i jeotermal buharndan elde edilmektedir. lkemizde henz


6/18

6

yeteri kadar gelimemi olmakla beraber, jeotermal s pompalar dnyada birok lkedejeotermal enerjiden verimli yararlanmak zere yaygn olarak kullanlmaktadr. rneinA.B.D.de 200 000 kadar jeotermal s pompas konutlar ve binalar jeotermal enerjiylestmak amacyla kullanlmaktadr.3-Dnya zerinde Toprak Kaynakl Is Pompalar:

Toprak kaynakl s pompalar getiimiz yarm yzyl ierisinde k sezonunun uzun vesert getii Kuzey Avrupa, skandinavya Kanada ve Kuzey Amerika'da avantajlar ve yksekkonfor zelliklerinden ve ok ynl kullanlabilir olmasndan dolay tercih edilmitir.

Sre iinde Kuzey Avrupa lkeleri tarafndan AR-GE' ye verilen nem sayesindemkemmel bir teknie sahip olmutur. Enerji politikalar ve petrol rnlerinin birimfiyatlarndaki beklenmedik artlar s pompasn n plana alm evre faktrde eklendiindetek sistem olduu ortaya kmtr.

Toprak kaynakl s pompalar alternatif sistemlere nazaran rettii enerjinin 1/3'i bedelkarl dnlrse sadece tketicinin deil, devletlerinde d kaynakl enerji alm

politikalarnda byk bir avantaj salayaca ispatlanm ve bu sayede s pompas teknolojisidevletler tarafndan tevik ve destek grmektedir.

4-Is Kayna Olarak Topran Kullanlmas:

Dan dibinde, ayn sy tm yl muhafaza edebilen bedava bir s kaynay bulunur. Dassn kullanmak her tip bina (byk ve kk, kamusal ve zel) iin gvenli, garantili veevre dostu stma tekniidir. Yatrm masraflar relatif olarak yksektir. Ancak uzun vadede,uzun mrl, alma garantili ve servis ihtiyac ok dk bir stma alternatifi elde etmiolursunuz. Is faktr yksektir (3 deerine ular).Tesisat az yer kaplar ve ok kkalanlarda dahi ayarlanabilir. Delme ileminden sonraki onarm nemsizdir. Bu nedenle deliinevresindeki doa tahribat minimumdur. Yer alt suyu kullanlmad iin bu sularn tesisatseviyesine etkisi yoktur.

Is enerjisi, mevcut, geleneksel su kafesi stma sistemi ve scak su retimi iinkullanlabilir.

Yaz dneminde, topran zerinde gne ss depolanr. Yksek enerji tketimi olanevlerde Istma iin bu enerji metodundan yararlanmak uygundur. Ykseksu muhteviyat olantopraklardan daha fazla enerji elde edilir.

5-Toprak-Su Kaynakl Istma-Soutma Pompas Nasl alr:

Topraksu kaynakl s pompalar (TSKIP), topran veya yeralt suyunun yaz ve kaylarnda hemen hemen sabit denebilecek scaklktaki ( 7 22 C arasnda deiebilen )


7/18

7

enerjisinden faydalanmak suretiyle kn stma, yazn ise soutma amacyla yaygn olarakkullanlr.

Yazn mahalden alnan s, bir s pompas yardmyla topraa veya yeralt suyundanaktarlrken, kn mahalli stmak iin gerekli sy yine ayn cihaz vastasyla topraktan veyayeralt suyundan ekebilmek mmkndr. ekil 1 de tipik bir jeotermal kaynakl s pompas

(TSKIP) sistemin nasl alt gsterilerek, sistemin elemanlar aada aklanmtr. (1) deyer alt suyu (genellikle 7-22C) TSKIP sna pompalanmaktadr.(2) nolu gazdan suya s deitiricisinde soutkan (genellikle R-22) pompalanan yer alt

suyu ile yazn youturulmakta, kn ise buharlatrlmaktadr. Is deitiricisinde yer altsuyu ile yazn youturulmakta, kn ise buharlamaktadr. Is deitiricide yer alt suyu(stma durumunda ) yaklak 5 8 C arasnda soutulmaktadr. (soutma durumunda ise )yine 5 - 8 C arasnda stlarak geri pompalanmaktadr. (3) Kompresr. (4) gaz halindekisoutkan sktrarak basncn arttrmaktadr. Gazdan havaya s deitiricisinde (5)mahalden dn havas yazn soutularak, kn ise stlarak fleme kanal sistemine (6) nolufan yardmyla flenmektedir.(7) nolu drt yollu vana (reversing valf) soutkann ak ynndeitirerek (5) nolu s deitiricisinde yazn soutma, kn ise stma yaplmasn

dzenlemektedir. Is deitiricilerinin giriinde soutkan yksek basnl sv fazndan alakbasnl gaz fazna geirmek suretiyle soutmay salayan genleme (veya kslma ) elemaneklinde gsterilmitir.

Grld zere, bu sistemin daha aina olduumuz hava kaynakl s pompas (HKIP)sisteminden tek fark (3) nolu s deitiricisinin soutkandan suya tipinde bir s deitiricininsoutkandan suya tipinde bir s deitiricisi olmasdr. Bylelikle, TSKIP larnda soutkannyouturulmas (yazn), veya buharlatrlmas (kn) hava yerine su ile yaplmaktadr.evrimin dier aamalarnda TSKIP ile HKIP arasnda hibir fark olmamaktadr.

6-Toprak Kaynakl Is Pompas eitleri:Ak evrim Sistemler:

Jeotermal kurulumlarn ou kapal evrim sistem

kullanrken ak evrim sistemlerde ayr bir seenektir.Gmlborunun iinde akan antifriz solsyon yerine ak evrim


8/18

8

sistemler gl,kuyu gibi kaynaklardan gelen suyu kullanr.Su snn zmsendii s pompasnapompalanr.Daha sonra orjinal kaynana veya dnm kuyusuna boaltlr.

Kaynak suyu dizaynlar en yaygn ve fiyat asndanen efektif olanlardr.Kaynak hemevin su ihtiyacn karlar hemde s pompasnda kullanlr.1 ton soutma kapasitesi iinyaklak olarak 3 gallon/dak kaynak(kuyu) suyu gerekir.3000 (square-foot)yi yaltlm bir ev

10-15 galon/dak suya ihtiya duyar.Ak sistemlerde su kalitesi nemli birkonudur.Mineraller s deitiricisinde birikebilir.Demir ve dier kirler dnm kuyusunutkayabilir.Gl ve dier kaynaklardan gelen organik maddeler jeotermal sistemi hzla tahripedebilir.Suya andrclk,asitlik ve mineral ierii testleri yaplmaldr.

Ak evrim sistemler evreye zarar verdikleri gerekesiyle baz yerlerde kullanlmamhatta yasaklanmtr.Su geri verilmezse su kaynaklar tkenebilir.Bulama riskide artan bi

problemdir.Dzgn kurulmamkuyular gbre,organik madde gibi eyleri yzeydekikaynaklardan su kaynaklarna tar.-Su Kaynaklar:

Yeralt sulu s pompas bir ak evrim sistemidir.Gvenilir

bir su kaynana ve iyi su kalitesine ihtiya duyar.Ayrca sldeiime uram su ilemden sonra yok edilebilmelidir.Sukayna 1.5-3 galon/dak su salayabilmelidir.Yeterli boaltmasalanmaldr.Su kalitesi nemli bir sorundur.Kt su sdeitiricisini andrr ve ekipmann mrn azaltr.Uygun yersuyunu kullanp kullanmamay tercih ederken pompalamamaliyetide hesaba katlmaldr.Analizler gstermitir ki

pompalama maliyeti stma ve soutma maliyetinden % 25fazla olabilir.Alternatif bir kapal evrim sistem aratrlmaldr.-Gller Havuzlar vb :

Gl,havuz gibi su kaynaklar yerletirildiinde bunlarpotansiyel s kaynadr.Bu durumda boru demetleri dkseviye suyun metrelerce altndadr.Bu derinlik yaklak 8feettir.Bu derinlikte kn donma olmaz.

zel Durumlar:evrim haraketli su ktlelerineyerletirilmemelidir.(sel tehlikesi olan yerlerde).Sel dzlemlerievrimi yok edebilir.Hacimsel olarak en az %20 olmak zereantifriz sv kullanlmaldr.Su ktlesi yapya yaknolmaldr.Eer su ilen olan mesafe artarsa yatay alana uyumsalar ve su altnda kalan evrim hi bir avantajgetirmez.Kurulumlar normal olarak paralel konfigrasyon

kullanlr.Kaynak bal bir tarafta evrimler ortada dnmbal dier taraftadr.Bu sistemlerin performansn suyun katmanlamas,yosun geliimi gibinedenler yznden kestirmekgtr.-Yeralt Suyu Scakl:

Yeralt suyunun scakl yl boyunca nispeten sabit kalr.Bir yerin yzey scakl yaklakolarak o yerin yllk hava scaklk ortalamasna eittir.Yer ve yeralt suyu scaklklarmevsimlik hava scaklna gre ok daha duraandr.Bu duraan ve sabit s kayna

boyutlandrma prosesini yer ifti borulu evrimlerine gre farkl klar.-Boyutlandrma:Bir s pompasnn boyutlandrlmas iin iki eye ihtiya duyarz:1-Binann stma ve soutma ykleri ve yerel scak su stma gereksinimleri s pompas

sistemi tarafndan karlanmaldr.2-Is pompas iletim saatlerine gre yeralt s deitiricisinin ykleri llmelidir.


9/18

9

Jeotermal sistemi boyutlandrmada izlenecek yntem yledir:1-Aadaki yntemlerden birini kullanarak binann stma ve soutma dizayn yknhesaplanr.a) ASHRAe tavsiyelerine dayanan el hesaplar b) kabul grm bilgisayaryazlmlar.2-Bu ykleri karlayabilecek uygun s pompasnn seimi.

3- datm sisteminin tipinin seilmesi.Haval sistemler ev,yerleim ve baz sanayiyerleimlerinde,sudan havaya sistem ise byk ok blgeli ticari kurulularda kullanlr.4- datm sistemini boyutlandrn..bunu yapmak iin pek ok yardmc el kitab ve yazlmkullanlabilir.5-Uygun hava kayna ve dnm yayclarn seilmesi.6-u faktrlere gre binann enerji gereksinimlerinin hesaplanmas;a)Istma ve soutmaykleri b)iklim ve topran sl karakteri c)Seilmi s pompasnn tipi ve ebad7-Yllk ve aylk yklere gre s deitiricisinin yknn llmesi.-Enjeksiyon ve Boaltma:

Yeralt sulu s pompas sisteminde su sistemden bir kere

akar.Geri ykleme kuyusu,gl havuz veya akntlar boaltmiin kullanlabilir.ok miktarda su kullanldndandnm(atk)suyun ilenmesi artlmas ekonomikdeildir.Eer ilenmesi artsa en ekonomik zm kapal yeriftli evrimlerin kullanlmasdr.Bu sistemi kullanmadannce su rnei saygn bir laboratuvar tarafndan incelemeyealnmal ve pH,yksek znmeyenkatlar,demir kalsiyum vedier minerallere dair testler yaplmaldr.Ayrcaandrcln bir lm olan Langelier Doyma ndeksini de

hesaplayabilir.Suyun kalitesi (kurulumda ve gelecekte) s pompasnn mrn tayineder.Kuyu,havuz veya gln bir sene iyi bir kaynakken bir sene zayf kalabileceidnlmelidir.Yeralt sulu sistemin sorunlar unlardr:a)Anma:Benzer olmayan metaller beraber kullanldnda anma durumugrlr.(galvenize anma)Mesela,demir veya galvenize boru s pompasnda bakrboru ile

beraber kullanlmamaldr.Lastik,polietilen,PVC,Polibtilen kabul edilebilir materyallerdir.b)Pullanma:Mineraller sudan keldiinde borularn i taraflarna ve s pompasndaki sdeitiricisinde grlr.Pullanma s transferini azaltr ve pompalama maliyetiniarttrr.Pullanmaya sebep olan mineraller kuyu suyunda belli bir miktarda mevcuttur.Eer suscakl aniden ykselir veya su basnc aniden derse bu mineraller karbonat tabakasoluur.Pullanma (tabakalanma-kelme) yi nlemek iin ilk adm tm su izgilerini basnaltnda tutmaktr.kinci adm su scakl artn soutma modunda 20 dereceden fazla

arttrmamaktr.ou s pompas su scakln 10-12 dereceden fazla ykseltmez(soutmamodunda)Eer daha byk art gzlenirse ak oran ayarlanmaldr.Istma modunda kelmeolmaz.

c)Encrustation(Paslanma):Dnm kuyularnda grlr.Bu amursu kahverengi-portakalrengi bir tortudur.Sebebi demir bakterisidir.Bu da sistemi pullanma gibi tkayabilir.Suyollarn basn altnda tutmak ve hava temasn kesmek bakteri oluumunu engeller.Eerolumusa chorine beyazlatc solsyonla dzenli temizlenerek giderilir.d )Kemirilme:Suyun kum ve kum gibi partikllerden arndrlm olmas istenir.Bunlar s

pompasn andrr.Dzenli etkib filtreleme s pompasna giren partiklleri azaltr veanmay minimuma indirir.Su ekilirken filtreleme gereklidir.Ayrca basn tank ve s

pompas arasna da olas partiklleri gidermek iin filtre taklmaldr.Baz reticiler dayanm

daha yksek olan kupro-nikel s deitiricisini vakra tercih ederler.Kapal evrim Sistemler:


10/18

10

Kapal evrim sistemler jeotermal kurulumlarn en yaygnolandr.Is deitirici-sv dolu borudan ibaret evrim-yer altnagmlr.

Sv srekli olarak gml boru iinde sirkle olur.Bu sradatopraktan yada yerden s eker.Bunu kn evimizde yada

iyerimizde kullanrz.Scak aylarda ise sv sy ieriden uzaklatrptopraa vermek iin kullanlr.-Kapal evrim Sistem Tipleri:

a)Merkez Kapal evrim Sistemi:Btn s pompalar merkezi odadadr.Su veya hava stlanyada soutulan odalarda dner.

b)Datlm Sistemler:Merkezi bir su pompas ve ayr alanlara ve odalara hitap eden spompalarndan ibarettir.Okul-ofis gibi yaplarda grlr.c)Modler Sistemler:Ayr ayr s pompalar su pompalar ve evrimler mevcuttur.Bu sistem

bamsz kiisel kontrol ve operasyona izin verilir.d)Hibrid Sistem:Soutma kulesi kullanlr.Soutma kulesi yer s deitiricisinin boyunukltr ve kurulum masrafn azaltr.

-Yatay evrim::Sert kaya olmayan yeterli alan mevcutsa yatay evrin kurulumu genellikle en ekonomikyoldur.Yatay evrimler genellikle yeni yaplan evler ve ticari binalardakullanlmaktadr.Yatay evrimlerde birka hendek metodu vardr.Borulama hendeklerde

birka yoldan ayarlanabilir.a)Tek boru b)Dar hendek ve oklu boru c)Geni hendek ve okluboru.

Hendekler genelde 4 feet yada daha fazla derinliktedir.Bu gmlen boru saysna gredeiir.Eer delme yada hendekleme iin yeterli yer varsa yatay kapal evrim enekonomiktir.Is deitiricisi seri yada paralel borulu olabilir.Her birinin kendi avantaj vedezavantajlar vardr.

Eer delme yada hendekleme iin yeterli yer varsa yataykapal evrim en ekonomik olandr.Is deitiricisi seri yada

paralel borulu olabilir.Herbirinin kendi avantaj ve dezavantajlarvardr.

A-Seri Sistem:

Avantajlar:1-Tek ak yolu ve boru tipi2-Birim boru bana daha yksek sl performansDezavantajlar:1-Daha byk boru daha fazla su ve antifriz ister.2-Birim boru alan bana daha yksek maliyet3-Sv basnc dmesinden dolay daha snrl uzunluk

B-Paralel Sistem:


11/18

11

Daha kk apl borudan retilir.Genelde dahaekonomiktir.Boru evriminde hava kalmamasna zen gsterilmelidirAvantajlar:1-Dk boru maliyeti,daha az antifriz gerekmesiDezavantajlar:

1-Havann giderilmesi nemlidir.2-Paralel yol olumas iin dengeli ak gereklidir

Yatay s deitiricisine baz rnekler:-Tek 1,25-2 in boru,seri su ak,350-500 feet/ton nominal uzunluk6 feet e gmlr

-2 tane 1,25-2 in boru,seri su ak,210-300 feet hendek,420-600/ton nominal uzunluk 6 feetderine gmlr.-Dey evrim:

Eer alan snrlysa jeotermal borulama iin dey evrimkullanlabilir.Ayrca dey evrimler kayalk alanlarda (kaz iin

elverisiz) ve byk lekli eitim ve ticari kurululardakullanlr.Dey evrimi kurmak iin mtahit yerde delikaar.Daha sonra uzun borular yerletirilir.Daha sonra borularkapanr,svanr,doldurulur.Binaya uzanan hendekteki balklara

balanr.Delme derinlii en ekonomik olacak ekilde tayinedilir.Tipik derinlik 150-200 feettir.Dey borunun amac belirli

bir miktar boru denmesidir.Mutlak derinlie ulamakdeil.Eer 600 feet boru gerekliyse delme derinlii 200 feettir.Daha ekonomik biryoldur.Jeotermal evrim iin delik amak su bulmak iin alan kuyulardan dahabasittir.Delik genelde daha ksadr.Bu delme zamann drr.Dey evrimin seri ve paralelolmak zere iki tip mevcuttur.A-Seri evrim:

Avantajlar:1-Tek ak yolu ve boru tipi2-Birim boru bana daha yksek sl performansDezavantajlar:1-Daha byk boru daha fazla su ve antifriz ister.2-Birim boru alan bana daha yksek maliyet3-Sv basnc dmesinden dolay daha snrl uzunluk

B-Parelel evrim:

Avantajlar:1-Dk boru maliyeti,daha az antifriz gerekmesiDezavantajlar:1-Havann giderilmesi nemlidir.2-Paralel yol olumas iin dengeli ak gereklidir

Ana Bileenler:-U-bendleri 180 derece al deliin dibinde bulunur.

-Kaynak ve dnm balklar (daha byk boruda basn kaybnn en az olmas iin)


12/18

12

-Ters dnm yada sk balklar(her evrimin yaklak olarak ayn evrime sahip olmasiin)-Kaynak balndan delie oradanda dnm balna bal evrimler.

Tek U bandl 0.75-1 in boru evrimli 1.25-2 in balkl,paralel su akl 150-280 feet/tondelik uzunluu ve 300-500 feet/ton boru uzunluu.

-Bobin Tipi evrim:

Yerleim yerlerinde gittike yaygnlaan biruygulamadr.Avantaj s transferi alann kk hacmesdrmasdr.Daha az yer ve daha s hendek istemesi ev sahipleriiin en byk avantajdr.Bobin hendee yaylarak konur vegmlr.Sk bir bobin hendek uzunluunu 2 boru ve 4-6 footderinliklerine gre 2/3 azaltr.Geni bir bobin bu mesafeyi 1/3

orannda azaltr.zel dizayn uzunluklar iklim ve toprakuzunluklarna gre gre deiir.Bobinler 3 foot geniliinde hendee

yatay olarak yerletirilir.-Bobin retimi:

Bobinler dnm borusu bobininin dibine balanarak yatayolarak retilir.Tama asndan avantaj salar.Bobin hendeeyerletirilmeden nce dnm borusu tabandan kesilerekkarlr ve bobinin tepesine yerletirilir.Bu durumda her evrimarasnda 20 vardr ve evrimler sadece dipte kesiir.

Bir baka metodta bobinler 30-32 in apndadr.Bu bobinlerbirbirlerine balanrken ekil vermeyi kolaylatrr.

-Testler:Pennysylvania Kurumu tarafndan yaplan testler gsteriyorki yatay ve dey bobinkurulumu arasnda hi bir fark yoktur.yi bir performans iin delikler dzgn bir ekildesvanmal ve kapanmaldr.Yatay kurulumlarn daha kolay kapand grlmtr.7-rnek Bir Ofis Binasnda Toprak Kaynakl Is Pompas Maliyeti:

ncelenmesini yapacamz rnek, her kat yaklak 600 m den oluan, iki katl vetoplam kullanm alan 1200 m lik bir ofis binasdr. Bina kullanm alanlar ve s teknii

asndan 7 adet zona blnmtr. Sz konusu binann mimari ve inai zellikleri datas birIs Kayb Is Kazanc programnda analiz edilerek dizayn soutma / stma ykleri veedeer yllk alma saatleri her zoniin aadaki gibi hesaplanmtr. (Tablo 1)

TSKIP sistemlerinde, binay stmak ve soutmak iin gerekli toprak alt s deitiricininhesab da gerekli olduu iin, sz konusu rnekte bu hesaplar bir bilgisayar programvastasyla hesaplanmtr.

Bilgisayar programndan kan sonular yledir;

Soutma durumunda, yeterli kondensasyonu salayabilmek iin gerekli toplam boruuzunluu 2400 mdir.

Alacak kuyularn derinlii 80 mdir. HDPE boru ap 1 ki kuyu aras 6 m dir.


13/18

13

Klima cihaz Soutmada suGiri / k scakl : 29.4 / 34.7 C

Klima cihaz Istmada SuGiri / k scakl : 13.3 / 9.9 C

Toprak Scakl Kn : 16.6 C Soutma Yk : 243.000 Btu / h Soutmada Enerji htiyac : 23 kw Istmada Enerji htiyac : 17 kw

Zon No: Dizayn

soutmayk saat8-12(btu/h)

Dizayn


Dizayn


Dizayn

IstmaYk(Btu/h)

YllkSoutmaSaati

YllkSoutmaSaati

1 62000 89000 0 36000 1125 350

2 58000 85000 0 18000 1200 110

3 46000 36000 21000 38000 1050 220

4 26000 18000 15000 24000 760 540

5 20000 36000 90000 53000 450 350

6 62000 56000 0 42000 1080 420

7 33000 22000 0 32000 920 480

Tablo-1

Soutmada Cihaz EER : 14.9 Soutmada Sistem EER : 14.1 Istmada Cihaz COP : 4.4 Istmada sistem COP : 4.1 Toprak Is letkenlik katsays : 0.597 kcal/h m-CElbette, bu hesaplar yaplrken binann kurulaca blgedeki topran zellikleri esas

alnmtr. Bu bina, farkl bir corafyada kurulu olsa idi; toprak zellikleri deieceinden,toplam toprak alt boru boyu, alacak kuyularn derinlii, cihaz performans ve verimi de

buna bal olarak deiecektir. Dolaysyla bu hesaplarn etdn yeni duruma gre yapmakgereklilii ortaya kacaktr.

8-Toprak Kaynakl Is Pompasnn lk Yatrm Maliyetinin Hesaplanmas:

Kurulacak TSKIP klima sistemine ait ilk yatrm hesap etd Means Mechanical CostData maliyet hesap kitabndan alnarak etd edilmitir.

1. TOPRAK ALTI ISI DETRCS................................................................................. 41.000 USD


14/18

14

Toplam 2400 metre kuyu derinlii ( yaklak 500 m boru uzunluu ) 1 PE borudan, 6m aralklarla alm. Kuyulardan oluan ve kuyularn 6 mye kadar betonladoldurulmas dahil 3 adet 2 apnda kollektr dahildir.

2. KLMA CHAZLARI MALZEME TEMN VEMONTAJI............................................... 31.590 USD

Yukarda sz edilen toplam 11 adet ve 48.000 Btu/h nominal kapasiteli TSKIPtemini ve montaj

3. BNA BORULAMA...................................................................................................... 8.400 USD

30 m 3, 20 m 2, 12 m 1 , 60 m 1 HDPE boru ve boru montaj malzemesinin teminive montaj

4. BNA BORU ZOLASYONU........................................................................................ 1.580 USD

12 mm kalnlkta kapal hcreli boru izolasyonu yapm

5. KRESEL VANALAR. ZON VANALARI, FLEXIBLE BALANTI............................... 3.390 USD

6. POMPALAR, EKVALF VE PSLK TUTUCULAR.......................................................... 2.760 USD

2 adet 2 HP gcnde 20 t/h ve 14 mmSS sirklasyonu pompas

7. OTOMASYON........................................................................................................................ 3.610 USD

11 adet programl termostata bal, fark basncna gre hz kontrol yapabilenotomasyon sisteminin kurulmas

8. HAVA KANALI MALATI VE MONTAJI........................................................................... 26.480 USD

Galvaniz sactan mamul, izoleli hava kanallar ve menfez, anemostattemini ve montaj

TOPLAM

...................................................................................................................

............ 118.810 USD

Sz konusu rnek binada, stma, soutma sisteminin toplam 11 adetpaket tip TSKIP klima cihaz ile yaplaca esas alnmtr.

Cihaz adet ve kapasiteleri yledir ;

o 2 adet 30.000 Btu / h nominal kapasiteli klima cihaz


15/18

15

o 1 adet 36.000 Btu / h nominal kapasiteli klima cihazo o o o 8 adet 48.000 Btu / h nominal kapasiteli klima cihaz

Metre kare bana birim maliyet yaklak 100 USD / m dir.

Sonu olarak ;

Bu yazda A.B.D. de kurulu bulunan bir ofisin yl boyunca klimatizasyonunu salamakamacyla kurulmu bulunan TSKIP sisteminin incelenmesi ele alnmtr. Binaya ait shesaplar, toprak alt s deitiricisinin zellikleri ve en nihayet sz konusu sistemin ilkyatrm maliyet hesab genel olarak deerlendirilmitir. letme maliyeti dk, konfor artlarhava soutmal kondanserli s pompalarna gre yksek, basit, gvenilir, dayankl, evrekirlilii yaratmayan zelliklere haiz TSKIP klima sistemlerinin kullanm henz lkemizde

balamamtr. Oysaki evimizin arka bahesi, evimizi yazn soutmak ve kn stmak iinsonsuz bir enerjiye sahiptir. Topran altnda yatmakta olan bu enerjiyi karp, kullanmakkonforun yannda enerji ekonomisi de salanmaktadr.

9-Toprak Kaynakl Is Pompas Tasarm Admlar:

1. Kullanlacak binaya ait s kayb ve s kazanc hesaplar yaplr.

2. Kullanlacak s pompas tipi seilir.

3. Kullanlacak olan boru tip ve malzemeleri seilir. Seilen boru tipi iin diren deerlerisaptanr.

4. Toprak cinsi belirlenir. Ayrca topraa ait yllk ortalama scaklk ve diren deerlerisaptanr.

5. Eer su kaynakl s pompas ise, kullanlacak olan suyun scaklk ve diren deerleribelirlenir. Suyun kalitesi ve iindeki partikl deerlerinin uygunluu kontrol edilir.

6. alma faktr hesaplanr.

7. Is kaynann ortalama ve minimum scaklklar belirlenir.

8. Kullanlacak s pompasna karar verilir.

9. Is deitirici boyutu hesaplanr.

10-Toprak Kaynakl Is Pompasnn Avantajlar:

1.Temizlikevre kirlilii yaratmaz.

Fosil yaktl stma sistemleri ile kyaslandnda, TSKIP sistemlerinin evre kirliliiyaratan karbonmonoksit ve NOx emisyonu olmad iin evre temizliine olumlu etkisivardr. Elbette, HKIP sistemleri de TSKIP gibi evre kirlilii yaratmazlar.

2. Yksek verimDk iletme maliyeti


16/18

16

TSKIP nn stma soutma verimleri, HKIP larna gre yksektir. COP olarak bilinenperformans katsays yani bir kW elektrik enerjisi tketimiyle elde edilen stma soutmagc HKIP larnda 2.8 3 arasnda deiirken, TSKIP sistemlerde 4- 5 arasndadeimektedir. Elbette tasarm aamasna, gerek verim hesab iin proje dizayn artlar vecihaz imalats tarafndan verilen performans tablolar baz alnarak mukayese yaplmaldr.

3. stn konfor kalitesiIstmada sreklilik

HKIPlar mahalli stmak iin gerekli enerjiyi d havadan salad iin performanslard hava scaklna bamldr. HKIP larnn salad stma gc ihtiyala ters orantldr.Yani d hava scakl azaldka mahalli stmak iin daha fazla stma kapasitesi ihtiyaduyulurken HKIP snn salayabildii stma gc azalmaktadr. Ayrca d hava scaklnn+5 C altna dt corafi blgelerde, HKIP snn d s deitirici yzeyi buzlakaplanmakta ve oluan buzu zmeye yarayan defrost mekanizmasnn aktive olduu

periyotlarda mahalle souk hava flenmektedir. Bu da mahal scaklnn dalgalanmasnaneden olduu iin ortamn konfor artlar zaman zaman bozulabilmektedir.

Oysa, TSKIP lar kn ortam stmak iin saladklar stma enerjisini topran veyayeralt suyunun hemen hemen sabit denebilecek stabil scaklndan aldklar iin, busistemlerde HKIP olduu gibi souk fleme (cold blow effect ) ile buz zme (defrost cycle)olaylar yaanmamaktadr.Dolaysyla HKIP larna gre daha konforlu bir stmasalanmaktadr.

ekil 2 de Kuzey Amerika iin aylara gre havann yzeyden 1.5m derinlikteki topran veyeralt suyunun scaklk dalgalanmalar grafik olarak verilmitir. Grafikte grld gibi,yeralt suyunun scaklk dalgalanmalar grafik olarak verilmitir. Grafikte grld gibiyeralt suyu en stabil scaklk karakterine sahiptir. Bununla birlikte toprak ta (yerin 1.5maltndaki derinlikte bile) daha kararl bir karakter sergilerken havann scaklk deiimi enkararsz karakteri gstermektedir. Elbette topran daha derinine inildiinde scaklkkararll artacaktr.

4. Uygulama esneklii ok eitli tipte ve modelde cihaz retimi

TSKIP sistemleri imalatlar tarafndan birok deiik tip ve model olarakretilmektedir.

Bunlardan bazlar aada sralanmtr.


17/18

17

Kanall tip paket TSKIP lar at tipi TSKIP lar Kanall tip split TSKIP lar YerTavan tipi montaja uygun konsol tipi TSKIP lar Sudan suya TSKIP (Fan -coil sistemleri iin ) Kullanm scak suyunu da retebilen TSKIP lar (Desuperheaters)

Bu alternatifler sayesinde TSKIP larndan birok projede yararlanma ansbulunabilmektedir.

TSKIP larnn projelerde kullanm ansn arttran bir dier zellii de stmakonumundan soutma konumuna geme ilemi her an otomatik veya el kontrol ileyaplabildii iin drt borulu fan - coil sistemlerinin sunduu konfor avantajna benzer biruygulama yapmak mmkn olacaktr.

Ayrca kapasite bakmndan da TSKIP lar geni bir aralkta imal edilebilmektedirler.

7.000400.000 BTU/h arasndaki kapasitelerde rn bulabilmek mmkndr.

11-Sonu:

Bir binada s pompas uygulamasna balarken nce s kaynann detayl irdelenmesigerekir. rnein, s kayna toprak ise toprak sl direnci, yllk ortalama toprak scakl,toprak yaps vb.; s kayna hava ise yllk scaklk deiimi, hava kalitesi vb. gibi

parametreler incelenmelidir. Bu parametreler ilk yatrm ve iletme giderlerini etkileyeceknemli hususlardr. n aratrmas iyi yaplmam bir sistem ekonomik olmayacaktr.

Is kayna olarak toprak ge snp ge souduu iin, toprak kaynakl s pompassisteminin performans katsays kararl bir yapdadr ve d hava scaklndan fazlaetkilenmez. Ayrca toprak kaynakl s pompasnn belirli scaklk aralklarnda pasif soutma(kompresr kullanlmadan sadece akkann toprak iersinde sirkle ettirilmesi) ile dealabilecei dnlrse hava kaynakl sisteme gre nemli bir avantaja sahiptir. Hava skayna olarak kararl olmad iin, hava scaklnn deimesi sonucu s pompasnnperformans katsaysndaki kararllkta srekli deiir.


18/18

18

Kaynaklar:

1. www.heatpumpcentre.org2. www.alliantenergygeothermal.com3. www.ghpc.org4. www.mmo.org.tr/istanbul/tesisat/tes68/toprak.htm5. www.tusiad.org/turkish/rapor/enerji/html6. www.yesilcizgi.com.tr/isipom.shtml7. www.atlas.cc.itu.edu.tr/~pdgmb/jeotermal/jeotermaldoga.htm8. www.msb.gov.tr/bulten/Bulten_17/Makaleler/09_JeotermalEnerji.htm
http://www.heatpumpcentre.org/http://www.heatpumpcentre.org/http://www.alliantenergygeothermal.com/http://www.alliantenergygeothermal.com/http://www.ghpc.org/http://www.ghpc.org/http://www.mmo.org.tr/istanbul/tesisat/tes68/toprak.htmhttp://www.mmo.org.tr/istanbul/tesisat/tes68/toprak.htmhttp://www.tusiad.org/turkish/rapor/enerji/htmlhttp://www.tusiad.org/turkish/rapor/enerji/htmlhttp://www.yesilcizgi.com.tr/isipom.shtmlhttp://www.yesilcizgi.com.tr/isipom.shtmlhttp://www.atlas.cc.itu.edu.tr/~pdgmb/jeotermal/jeotermaldoga.htmhttp://www.atlas.cc.itu.edu.tr/~pdgmb/jeotermal/jeotermaldoga.htmhttp://www.msb.gov.tr/bulten/Bulten_17/Makaleler/09_JeotermalEnerji.htmhttp://www.msb.gov.tr/bulten/Bulten_17/Makaleler/09_JeotermalEnerji.htmhttp://www.msb.gov.tr/bulten/Bulten_17/Makaleler/09_JeotermalEnerji.htmhttp://www.atlas.cc.itu.edu.tr/~pdgmb/jeotermal/jeotermaldoga.htmhttp://www.yesilcizgi.com.tr/isipom.shtmlhttp://www.tusiad.org/turkish/rapor/enerji/htmlhttp://www.mmo.org.tr/istanbul/tesisat/tes68/toprak.htmhttp://www.ghpc.org/http://www.alliantenergygeothermal.com/http://www.heatpumpcentre.org/

toprak kanaklı isı pompası

Documents