Isı pompası, dış havadaki, topraktaki ya da sudaki ısıyı elektrikle çalışan bir soğutucu akışkan çevrimiyle toplayıp binanın içine taşıyan cihazdır. Isıyı yakıt yakarak üretmez; var olan ısıyı soğuk taraftan alır ve sıcak tarafa pompalar. Bu yüzden harcadığı her kilovat elektrik karşılığında binaya birkaç kilovat ısı verir. Aynı cihaz yazın çevrimi tersine çevirerek soğutma yapar, yıl boyunca da sıcak kullanım suyu hazırlar.
Isıyı üretmek değil, taşımak
Isı kendiliğinden sıcaktan soğuğa akar: kışın evin ısısı duvarlardan, çatıdan ve pencerelerden dışarı kaçar. Isı pompası bu akışın yönünü çevirir; soğuk dış havadan ısı alır ve onu daha sıcak olan iç mekâna verir. Suyu aşağıdan yukarıya basan bir su pompası gibi bu iş de dışarıdan enerji ister. Isı pompasında o enerjiyi kompresörü döndüren elektrik sağlar.
−10 °C'lik hava insana soğuk gelir, ama içinde hâlâ ısı vardır; mutlak sıfır olan −273 °C'nin çok üzerindedir. Soğutucu akışkan dış havadan daha soğuk tutulduğu sürece bu ısıyı çekebilir. Buzdolabı da aynı ilkeyle çalışır: dolabın içinden aldığı ısıyı arkadaki serpantinden mutfağa atar. Isı pompası bu düzeni bina ölçeğine taşır; dış hava dolabın içi, binanız ise mutfak olur. Aynı çevrimi yalnızca soğutma için kullanan makineye chiller denir; ikisinin işini ısı pompası ve chiller farkı yazısında karşılaştırdık.
Çevrim dört adımda
Cihazın içinde kapalı bir devrede soğutucu akışkan dolaşır. Akışkan, basıncı düşükken düşük sıcaklıkta buharlaşır, basıncı yüksekken yüksek sıcaklıkta yoğuşur. Isı pompası bu özelliği kullanır ve her turda aynı dört adımı tekrarlar:
- Evaporatör (buharlaştırıcı): Düşük basınçtaki sıvı akışkan, dış ünitedeki kanatlı serpantinden geçerken fanın üflediği havadan ısı alır ve buharlaşır. Akışkan bu basınçta dış havadan soğuk olduğu için ısı kendiliğinden ona geçer.
- Kompresör: Buhar sıkıştırılır; basıncı ve sıcaklığı yükselir. Cihazın çektiği elektriğin büyük bölümünü bu adım harcar.
- Kondanser (yoğuşturucu): Sıcak ve yüksek basınçlı buhar, bir eşanjörde (konut cihazlarında genellikle plakalı) ısısını tesisat suyuna bırakır ve yoğuşarak yeniden sıvıya döner. Yerden ısıtmaya, radyatörlere ya da boylere giden su burada ısınır.
- Genleşme valfi: Sıvının basıncı bir valften geçerken düşürülür. Akışkan soğur, evaporatöre geri döner ve çevrim yeniden başlar.
Devrede hangi akışkanın dolaştığı da önemlidir. Akışkan, cihazın hangi dış sıcaklıkta ne kadar sıcak su üretebileceğini ve sızıntı hâlinde iklime etkisini belirler. Bugün yeni cihazlarda küresel ısınma potansiyeli düşük akışkanlara geçiliyor; propan, yani R290, bunların en bilinenidir.
Kompresörün devrini, fanı ve genleşme valfini bir kontrol kartı yönetir. İnverter kompresörlü cihazlarda kapasite, binanın o an istediği ısıya göre kademesiz ayarlanır. Cihaz sık sık durup kalkmak yerine düşük devirde çalışmayı sürdürür; hem konfor hem verim bundan kazanır.
Tek cihazdan ısıtma, soğutma ve sıcak su
Devredeki dört yollu vana akışkanın yönünü değiştirir. Kışın dış ünitedeki serpantin evaporatör, içerideki eşanjör kondanser görevi görür; yazın roller yer değiştirir. İçerideki eşanjör bu kez tesisat suyunu soğutur, binadan alınan ısı dışarı atılır. Soğuk su fancoillere ya da yerden soğutma devresine gönderilir.
Isıtmada bir fark daha göze çarpar: ısı pompası suyu kazandan daha düşük sıcaklıkta ve daha uzun süre üretir. Yerden ısıtma 30–40 °C suyla çalıştığı için bu düzene en iyi uyan tesisattır. Radyatörlü binalarda ise suyun kaç dereceye çıkması gerektiği önceden bilinmeli ve cihaz buna göre seçilmelidir.
Sıcak kullanım suyu için cihaz, ısıtma devresi yerine boylerin ya da tankın serpantinine yönlendirilir. AD sistemlerinde bu iş iç ünitede çözülür: HİDRA tanklı iç ünite 80–140 litrelik tankı gövdesinde taşır, duvar tipi HİD / HİT ise harici bir boyleri besler. Fancoil tesisatı olmayan evlerde HİDREM iç ünite soğutmayı klima iç üniteleriyle yapar; yazın odalardan çektiği ısıyı tanktaki suya aktarır.
Kışın bir ayrıntı daha vardır. Hava 0 °C civarında ve nemliyken dış serpantinin yüzeyinde buz birikir. Cihaz bunu algılar ve kısa bir süre çevrimi ters çalıştırarak buzu eritir. Bu defrost anları normaldir; iyi tasarlanmış bir kontrol onları gerektiği kadar seyrek tutar.
1 kW elektrikle neden birkaç kW ısı?
Elektrikli bir ısıtıcı çektiği her kilovatı bir kilovat ısıya çevirir, fazlasını veremez. Isı pompasında ise elektrik ısının kendisi değil, ısıyı taşıyan kompresörün enerjisidir. Binaya giden ısının bir kısmı bu elektrikten, geri kalanı dış havadan gelir. Oran COP (performans katsayısı) ile ifade edilir: COP'si 4 olan bir cihaz 1 kW elektrikle 4 kW ısı verir, bunun 3 kW'ı dışarıdan toplanmıştır.
COP sabit değildir; dış hava ile tesisat suyu arasındaki sıcaklık farkı büyüdükçe düşer. Aynı cihaz +7 °C'de 35 °C su üretirken, −7 °C'de 55 °C su üretirken olduğundan daha verimlidir. COP ile SCOP'un farkını ve bir evin gerçekte ne kadar elektrik harcadığını ısı pompası elektrik tüketimi yazısında örnek hesapla anlattık.
Isı kaynağına göre türler
Isı pompaları ısıyı aldıkları yere göre üçe ayrılır. Hava kaynaklı cihazlar dış havayı kullanır; sondaj ya da kuyu gerektirmediği için en yaygın tiptir. Toprak kaynaklı sistemler yer altına döşenen borularla toprağın yıl boyu az değişen ısısını, su kaynaklı sistemler ise göl, deniz ya da yeraltı suyunu kullanır. İkinci ayrım ısının binaya nasıl verildiğidir: bir su devresiyle (hava-su) ya da doğrudan havayla (hava-hava). Monoblok ve split yapıyı, hibrit sistemleri ve absorpsiyonlu cihazları da ısı pompası türleri yazısında karşılaştırdık.
Nerelerde kullanılır?
En bilinen kullanım konut ısıtmasıdır: müstakil evler, villalar ve apartman daireleri. Oteller, okullar, yurtlar ve ofis binaları ısıtmayı ve soğutmayı tek sistemde birleştirmek için ısı pompası seçer. Seralar ve hayvancılık tesisleri kış boyunca sabit bir iç sıcaklık ister. Fabrikalarda üretimden çıkan atık ısı bir ısı pompasıyla geri kazanılıp sosyal alanları ya da proses suyunu ısıtabilir. Havuz ısıtma, ürün kurutma ve gemiler daha özel uygulamalardır; hepsini ısı pompası kullanım alanları yazısında örnekleriyle topladık.
AD ısı pompaları: hava kaynaklı, su devreli
AD markasıyla ürettiğimiz cihazlar hava kaynaklı, su devreli ısı pompalarıdır. Konut ölçeğinde dört seri var ve aralarındaki fark, anma kapasitesini verdikleri dış hava sıcaklığıdır: Poyraz −7 °C, Boran −25 °C, Vaha +2 °C için tasarlandı; R290 ve R134a devrelerinin art arda çalıştığı Ayaz ise −30 °C'de bile 75 °C su üretir. Poyraz ile Boran'da doğal akışkan R290, kıyı iklimine göre ayarlanan Vaha'da R32 kullanılır; kompresörler DC inverterdir.
Konut serilerinin her biri 12, 14 ve 16 kW kapasitede üretilir. Daha büyük binalar için 20–56 kW arası V ve W serisi dış üniteler, seralar ve toplu konutlar için 200–1.200 kW'lık Mega merkezi sistem var. Tüm modelleri ve teknik tablolarını ısı pompası ürünleri sayfasında bulabilirsiniz.
Doğru cihazla başlamak
Çalışma ilkesi her ısı pompasında aynıdır. Verimi belirleyen, cihazın iklime, binanın ısı kaybına ve tesisatın su sıcaklığına doğru eşleşmesidir. Hangi bilgilerle başlanacağını ısı pompası seçimi rehberinde adım adım anlattık. Projeniz hazırsa ısı kaybı hesabını ya da mevcut kazanınızın tüketimini teklif formu üzerinden gönderin; seriyi ve kapasiteyi birlikte belirleyelim.
