Isı Pompası Nedir? Nasıl Çalışır?

Isı pompası en basit tanımıyla elektrik enerjisini kullanarak ısıyı bir yeren başka bir yere taşıma işlemini gerçekleştiren sistemdir.  Bilindiği üzere enerji vardan yok, yoktan da var edilemez, yalnızca biçim değiştirir.
Isıtma sektöründe çoğu insan için ısı pompası terimi yenidir. Oysa ki evlerimizdeki buzdolabı, klima, nem giderici ve dondurucular aynı mantığın ürünüdürler. Çalışma prensibi ısıyı taşıma mantığına uyduğundan “ısı pompası” başlığı altında toplanabilirler.
Fosil yakıtlarin tükenmekte olması ve her geçen gün bu yakıtlarin fiyatlarında ciddi artışlar yaşanması ayrıca çevre bilincinin gelişmesi gibi birçok sebepten ısı pompasının çok yakın bir gelecekte ülkemizde de yaygınlasması kaçınılmaz bir sonuçtur. Soğutma makinaları ısıtma veya ısıtma ve soğutma amaçlı kullanılırlarsa ısı pompası adını alırlar. Örnek olarak evlerimizde kullanılan buzdolaplarını alalım. Buzdolaplarında yiyeceklerin bulunduğu iç ortam soğuktur ve arkasındaki borular oluşan ısıyı ortama bıraktıklarından sıcaktır. Hemen hemen her kişi bu olayın farkındadır ve bu ısının nereden geldiğini merak etmektedir. Örnekte de görüldüğü gibi soğutma makinaları ısıyı ve soğuğu aynı anda üretirler. Anlaşılacağı gibi ısı pompalarından bahsedildiğinde soğutma makinalarına başvuruyoruz. Isı pompasının günümüze kadar soğutmada izlediği yükselen grafikle olduğu gibi, gün geçtikçe ısıtma amaçlı kullanımda da çok büyük bir rolü olacaktır.
Isı pompaları genel anlamda ısıyı üretmek yerine taşımayı amaçlar. Bunun içinde ısının alınacağı bir ısı çukuruna ihtiyaç vardır. Ülkemizde kullanılan ısı pompalarının hemen hemen hepsi ısı çukuru olarak havayı kullanmaktadırlar. Günümüzde havayı ısı çukuru olarak kullanan ısı pompaları Split Klima ve çiller olarak adlandırılmaktadırlar. Hava kaynaklı cihazların verimleri , dış hava sıcaklıklarının değişimlerinde , farklı değerler alırlar. Verim değerlerinin gün içinde dahi sabit kalmaması sebebiyle , işletme maliyetlerinde beklenmeyen artışlar meydana gelir. Bu verim değişimlerini önleyen sıcaklığı sabit kabul edilebilecek ısı çukurları da mevcuttur. Bu amaçla kullanılan sıcaklığı sabit kabul edilebilen ısı çukurları toprak ve sudur. Toprak – Su Kaynaklı Isı Pompası teknolojisi yeryüzünün belirli bir derinliğinde sıcaklığın yıl içinde nispeten sabit kalması gerçeğine dayanır. Bahsedilen derinlikte toprak tabakası kışın havadan daha sıcak, yazın ise daha soğuktur. Toprak – Su Kaynaklı Isı Pompaları kışın yeryüzünün altında veya yer altı sularında depolanmış ısıyı binaya, yazın bina içindeki ısıyı yeraltına taşıyarak doğanın bize verdiği bu avantajı kullanırlar. Kısaca yer altı; kışın bir ısı kaynağı, yazın ise bir ısı çukuru olarak davranır. Toprak – Su Kaynaklı Isı Pompaları günümüzde ısıtma – soğutma ve sıcak kullanım suyu eldesinde kullanılmaktadırlar. Bu ihtiyaçların tümüne tek makinayla cevap verebildikleri için de tercih sebebi olmuşlardır.
Nasıl Çalışır?
Alkol su karışımı ile doldurulmuş polietilen boru toprağın içine yerleştirilir ve toprakla olan ısı alışverişinin gerçekleşmesini sağlar. Sirkülasyon pompası, alkol su karışımını, ısı çukuru ile ısı pompası arasında dolaştırır. Alkol su karışımı, ısı enerjisini ısı çukurundan alır, buharlaştırıcıya transfer eder ve ısı pompasının işletilmesi için gerekli enerjiyi sağlamış olur. Buharlaştırıcıya aktarılan enerji sayesinde soğutucu akışkan (R407A) buharlaşır. Soğutucu akışkan, kapalı bir devre içinde ve basınç altında dolaştırılır. Soğutucu akışkanın basıncı arttırıldığında sıcaklığı da yüksek mertebelere ulaşacaktır. Soğutucu akışkan buharlaştırıcıdan gaz halinde çıkarak kompresöre ulaşır. Kompresörde sıkıştırılan gaz halindeki soğutucu akışkanın, basıncıyla birlikte sıcaklığı da artar. Kompresörden geçen soğutucu akışkan, yoğuşturucuya ulaştığında ısısının büyük bir kısmını, plakalı ısı değiştiricileri yardımıyla, ısıtma tesisatı çevrimine aktarır. Soğuyan akışkan yoğuşur ve sıvı faza geçer. Daha sonra genleşme valfinde basıncı düşürülür ve düşük sıcaklıktaki soğutucu akışkan çevrimin başına dönmüş olur.