Bu yazımda siz değerli okurlarım için toprak kaynaklı ısı pompasının tasarımı ve özelliklerinden bahsedeceğim. Dünyamızda yaşanan iklimsel değişmeler ve fosil yakıtların artık azalma dönemine girildiğinden dünya genelinde farklı alternatif çözümler için araştırmalar yapılmaktadır. Güneşin yaydığı ısıl enerjiyi emen topraktan faydalanarak ısı pompası dediğimiz kapalı çevrim olarak çalışan ısıtma ve soğutma amaçlı kullanılan cihazlar sayesinde evlerimizde ya da işyerlerimizde ısıtma problemimizi çözebilme imkanı vermektedir.
Toprak kaynaklı ısı pompasının kullanabilmemiz için ilk önce kullanılacak bölgenin toprak özelliklerine bakılması gerekmektedir. Zira mevcut bölgede bulunan toprağın özellikleri ısı pompası için ideal değil ise hava kaynaklı (fan coil) ile çalışan ısı pompası kullanılmalıdır. Toprak özellikleri uygunsa yatay veya dikey döşeme yapılacağına karar verilir ve gerekli hesaplamalar ile döşenecek boru boyu uzunluğu bulunur. Kullanılacak boru korozyona dayanıklı, toprak altında çürümeye maruz kalmayacak cinsten olmalıdır. Sürekli su ile temas halinde olmasından dolayı plastik borular tercih edilmelidir. Boru sisteminin içerisinde dolaşan su %20 ~ %30 oranında etilen glikol ülkemizde bilinen adı ile antifrizli su karışımı dolaşmalıdır. Bu karışımın kullanılma sebebi ise kış mevsiminde ısı pompasının kullanılmadığı zaman ve sirkülasyon pompası aktif olmadığı durumlarda iç enerji stabil olan suyun donma riskini azaltmaktır bir nevi suyun donma sıcaklığını düşürmektedir.
Toprak Kaynaklı Isı Pompası Çalışma Prensibi
Yukarıdaki çizimden yola çıkarak sizlere ısı pompası soğutma sisteminin çalışma prensibini anlatacağım.
1 Numaralı Kısım yukarıda bahsettiğim toprak altı boru sistemi 2 Numara evaporatör, 3 numara genleşme valfi kısılma valfide deniliyor, 4 numara kondenser, 5 numara ise kompresörür.
1 Numarada dolaşan etilen glikol karışımlı su toprağın içerisindeki güneş ışınlarının yaydığı sıcaklığı emerek 2 numaraya sirkülasyon pompası vasıtası ile taşır. 2 Numarada çevrimde dolaşan akışkan toprak hattından gelen su ile ısı transferi gerçekleştiri. Burada gaz ile toprak altında dolaşan su birbirine karışmamaktadır. İç içe geçmiş iki tane boru düşünün. İçteki borunun içerisinde akışkan, iki boru arasındada toprak altından gelen su olduğunu düşünün. Bu iki akışkan birbirine karışmadan ısı transferi gerçekleştirilir.
5 Numarada kompresör akışkanı sıkıştırarak basıncını yükseltmektedir. 4 Numarada ise kondenser sıkıştırılarak basıncı ve sıcaklığı arttırılmış akışkan ile ısıtma cihazlarından dönen (radyant ısıtıcılar vb.) soğurulmuş suyu ısıtarak (2 numaralı evaporatörün çalışma mantığı ile aynıdır. Evaporatörde sudan gaza ısı geçişi konderser de ise gazdan suya ısı geçişi olmaktadır.) radyant vb. ısıtıcı elemanlara göndererek mahallerin ısıtılması sağlanır. Kondenserden çıkan basıncı yüksek gaz ise genleşme valfinde basıncı düşürülerek evaporatöre gönderilir ve kapalı çevrim tamamlanmış olur.
Toprak kaynaklı ısı pompası ilk yatırım maliyetine bakıldığı zaman doğalgazlı sisteme göre maliyeti yüksektir. İşletme maliyetleri göz önüne alındığında ise toprak kaynaklı ısı pompası avantajlı durumdadır ve ilk yatırım maliyetlerinde harcanacak parayı birkaç yıl içerisinde amorti edebilmektedir.