HEHeHeİlB - TMMOB Makina Mühendisleri Odası Arşivi - Makina ...

Güneş yardımlı
ısı pompası ile
bina ısıtması
Dr. M. Cemal OKUYAN
Balıkesir Mühendislik Fakültesi
öğretim Görevlisi BALIKESİR
M. Akif OKUYAN
Mak.Müh.
Isınma amacıyla en ucuz enerji, güneş enerjisinden
yararlanarak sağlanabilir. Ancak, güneş enerjisi sürekli
kullanılabilecek bir kaynak olmadığından, güneş
enerjisinin yetersiz olduğu koşullarda yardımcı bir
ısıtma sistemi gerekmektedir. Bu amaçla geliştirilen
ısı pompası, düşük sıcaklıktaki bir bölgeden ısıtılması
düşünülen bölgeye ısı pompalamak için kullanılmaktadır
Bugüne kadar ısı pompalarının paralel ve seri tipleri
geliştirilmiştir. Bu yazı ile bu iki tipin olumlu yönleri
birleştirilerek oluşturulan bir üçüncü tip (Güneş
Yardımlı Isı Pompası) incelenerek önerilmektedir.
The cheapest energy for heating purposes can be
obtained from the sun. But since sun isn't a continvous
energy source, an auxiüary heating system is needed.
Heatpump is used for transferring heat from low
temparature region to the unit uıhich ıvill be heated.
Two types of heat pump - parallel and series - are
used at the moment, in this article, a combination of
these two types ofpumps is proposed and surveyed
uıhich is called Solar Aided Heat Pump.
Son yıllarda yapılan tüm Dünya Enerji Konferanslarının
ortak yargısı, 15-20 yıl sonra içine düşeceğimiz enerji
darboğazıdır. Nükleer enerji ve diğer alışılmamış enerji
teknolojilerinin gelişimi gözönüne alındığında, sorunun
2000 yılı sonrasında çözümü mümkün olabilecektir. Ancak;
yine de yaklaşık 10-12 yıl sürecek bir enerji sorununu,
bugün Dünya'da herkes kabullenmektedir.
Termik ve hidroelektrik enerji kaynaklarına dayalı
enerji üreten, ve tüketilen enerjinin % 42,4 ünü konutlarda
% 36.2 sini sanayide, % 15.4 ünü ulaştırmada, % 2.9 unu
tarımda kullanan ülkemizde, enreji açığından ilk etkilenecek
noktalar, konutlar ve sanayi olacaktır. Şu andaki
koşullarda dahi enerji dışalımı yapma zorunda kalan
ülkemiz için, enerji açısından gelecek iyi değildir. Tüm
hidroelektrik ve termik potansiyelini enerji üretimi için
kullanılmasında dahi, yaklaşık 10 yıl sonra ilk etkilerini
göstermeye başlıyacak olan enerji açığının kapatılması
mümkün olamıyacaktır.
Bu durumda iki seçenek vardır. Bir başka enerji kaynağına
yönelmek (örn. nükleer enerji) veya daha az enerji
tüketmeye çalışmak.. Bizim gibi gelişmekte olan ülkeler
için, ikinci yöntem çok daha uygundur. Birinci yöntem,
dışa bağımlı pahalı bir yatırımı ve yepyeni bir teknolojiyi
getirmektedir. İkinci yöntemde ise, tamamen yerli olanaklar
yeterli olacaktır. İkinci yöntemin, geleekteki enerji
açığını kapatacak yetenekte olmamasına karşın, yine de
sorunun geciktirilmesine büyük katkısı olacaktır.
Planlı enerji tüketimi, yalnızca enerji tüketen aygıtların
sayısını azaltmak değildir. Bunun içine, aynı amaç için
tüketilen enerjiyi azaltmak da girmektedir. Ülkemizde konutlarda
tüketilen enerjinin önemli bir kısmı ısıtma için
kullanılmaktadır. En az işletme masrafıyla ısıtma yapmak
için tek seçenek, "Güneş Enerjisi" dir. Ancak; güneş
enerjisinin sürekli bir enerji kaynağı olmaması nedeniyle,
tek başına kullanılması mümkün değildir. Güneş enerjisiyle
birlikte çalışacak, onun yetmediği anlarda devreye girecek
bir yardımcı ısıtıcıya gerek duyulmaktadır. Bunun için
en uygun ısı üretici "Isı Pompası' dır.
Isı pompası nedir?. Isı pompası en yalın tanımıyla,
"Ekonomik değeri olmıyan düşük sıcaklıklı bir bölgedeki
ısıyı, ısıtılması düşünülen bölgeye pompalıyan ve bu işi
yapmak için çok az enerji harcıyan (yaklaşık % 20 -25)
bir sistem" dir. Ters amaçlı olmakla birlikte, daha sonraki
bölümlerde açıklandığı gibi, soğutma düzeneğine çok
benzemektedir. Aynı işi yapan elektrikli ısıtıcılara göre,
3-4 kat daha az enerji tüketir. ABD nin öncülüğüyle son
yıllarda Avrupa ülkelerinde de kullanılmaya başlanmış
olup, enerji tasarrufu konusunda küçümsenmiyecek ölçüde
büyük başarılar sağlamaktadır.
Isı pompasında yoğuşma ve buharlaşma sıcaklıkları
arasındaki farkın fazla olması, tek kademeli sıkıştırma
için kompresörün daha sık devreye girmesine, daha güçlü
olmasına ve vuruntu yapmasına neden olur. Ancak verimin
yüksek tutulması ve daha iyi ısıtma sağlanması için,
bu iki sıcaklık arasındaki farkın elden geldiğince büyük
olması arzulanır. Soğuk kış aylarında, buharlaşma sıcaklığının
dış ortam sıcaklığının altında tutulması gerekliliği
nedeniyle, bu iki sıcaklık arasındaki fark büyür. Isı pompası
için önemli olan, yoğuşma sıcaklığının elden geldiğince
yüksek tutulmasını sağlamaktır. Bu nedenle, elektrik
enerjisi azaltılması amacıyla, buharlaşma sıcaklığının başka
bir kaynak yardımıyla yükseltilmesi gerekir. İşte bu
iş için en ucuz ve uygun kaynak, "Güneş Enerjisi" dir.
Bu güne kadar, daha sonraki bölümlerde açıklanan iki
farklı sistem (paralel ve seri sistemler) geliştirilmiştir.
Bu çalışmada, her iki sistem birleştirilmiş ve ortaya oldukça
değişik ve ülkemiz için yeni bir sistem çıkarılmıştır.
Yeni sisteme, "Birleşik güneşli ısı pompası sistemi" veya
"Geliştirilmiş güneşli ısı pompası sistemi" adını vermek
doğru olacaktır. Sistemin kullanılmasındaki en büyük
sorun, olağan halde paralel, bunun dışında seri sistemin
devreye girmesindeki teknik sorundur. Çalışmada, bu güçlük
giderilmiş ve gerekli termik ve ekonomik analiz yapılmıştır.
MÜHENDİS VE MAKİ NA DERGİSİ CİLT : 27 SAYI : 318 TEMMUZ 1986 23