Antifiriz/su ısı pompaları

Antifriz-su ısı pompaları topraktan enerji kazanır

Toprak çok büyük, neredeyse tükenmez bir ısı deposu ve aynı zamanda en önemli ısı kaynaklarından biridir. Belli bir derinlikten sonra toprak, yaklaşık on santigrat derece bir temel sıcaklığa sahiptir. Ortam havasına kıyasla sıcaklık çok sabittir. Bu, toprağın üst tabakası buzlanmış olsa bile jeotermal ısı pompalarının, kışın bile ısı kaynağı ve akış sıcaklığı arasındaki fark nispeten düşük kaldığından verimli bir şekilde çalışabileceği anlamına gelir.

Bir antifriz-su ısı pompasının çalışma şekli

Diğer tüm ısı pompaları gibi bir antifriz-su ısı pompası da aynı prensibe göre çalışır: Önce topraktan termal enerji elde edilir ve akabinde soğutucu maddeye iletilir. Soğutucu madde buharlaşır ve bir kompresör yardımıyla sıkıştırılır. Bu esnada sadece basıncı değil, sıcaklığı da artar. Burada elde edilen ısı bir ısı eşanjörü (kondenser) tarafından emilir ve ısıtma sistemine iletilir. Bu sürecin detayları Antifriz-su ısı pompasının çalışma şekli bölümünde açıklanmaktadır. 

Resim antifiriz- su ısı pompasının nasıl çalıştığını şematik olarak göstermektedir

Antifriz-su ısı pompası

[1] Vitocal antifriz-su ısı pompası
[2] Boyler
[3] Isıtma suyu depo, boyleri

Isı kazanım seçenekleri

Jeotermal ısı iki şekilde elde edilebilir: ya yüzeye yakın döşenen jeotermal enerji kolektörlerinden ya da toprağa 100 metreye kadar nüfuz eden jeotermal enerji sondalardan.    

Jeotermal enerji kolektörleri toprak altına döşenir

Jeotermal ısının kazanılması için bir boru sistemi don sınırının altında yatay ve yılan biçiminde döşenir. Burada derinlik çim veya toprak yüzeyinin yaklaşık bir ila iki metre altındadır. Boru sisteminde sirküle edilen donmaya dayanıklı tuzlu su solüsyonu termal enerjiyi alır ve ısı eşanjörüne aktarır. Gerekli kolektör yüzeyinin ne kadar büyük olacağı diğerlerine ilaveten ilgili binanın ısıtma ihtiyacına bağlıdır. Uygulamada bu genellikle ısıtılacak yüzeyin 1,5 ila 2 katı kadardır.

Jeotermal enerji kolektörleri ısı enerjisini yüzeye yakın bölgeden alır. Bu enerji güneş ışınları ve yağmur suyu tarafından sağlanır. Bu nedenle toprak niteliği kolektörlerin enerji çıktısı için belirleyici bir rol oynar. Önemli olan, boru sisteminin üstündeki alanın asfaltlanmaması veya inşa edilmemesidir. Jeotermal enerji kolektörlerinin döşenmesinde başka nelere dikkat edilmesi gerektiği Antifriz-su ısı pompaları için jeotermal enerji kolektörleri bölümünde açıklanmıştır. 

Jeotermal enerji sondaları ısıyı daha derin toprak katmanlarından elde eder

Jeotermal enerji kolektörlerinin bir alternatifi ise jeotermal enerji sondalarıdır. Sondajlar yardımıyla jeotermal enerji sondaları dikey ve eğik olarak toprağa yerleştirilir. Bunun içindeki tuzlu su solüsyonu 40 ila 100 metre derinlikte jeotermal ısıyı alır ve bir ısı eşanjörüne aktarır. Yaklaşık on metre derinlikten itibaren sıcaklık tüm yıl boyunca sabit kaldığından jeotermal enerji sondaları çok düşük dış hava sıcaklıklarında da verimli şekilde çalışır. Jeotermal enerji kolektörlerine kıyasla daha az yer kaplarlar ve yazın serinlemek için de kullanılabilirler. Sondajın derinliğinin ne kadar olacağı ısıtma ihtiyacına ve toprağın ısıl iletkenliğine bağlıdır. 100 metreye kadar bir sondajda birden çok yeraltı suyu ileten katmanlar delindiğinden toprak sondajları için her zaman onay alınması gerekir.
 

Toprak sondajları için onay

Tesis sahipleri antifriz-su ısı pompalarını jeotermal enerji sondaları ile çalıştırmak isterse yeraltı suyu makamlarından resmi onay almak zorundadırlar. Gereksinimler eyaletten eyalete değişiklik gösterdiği için ilgilenenle önceden bilgi edinmelidir.

Jeotermal enerji sondalarından farklı olarak jeotermal enerji kolektörlerinin kurulumu için onay gerekli değildir. Çalışmanın bildirilmesi yeterlidir. Yine de uzmanlar, planlanabilir projenin fizibilite ve ön koşullarını su yönetimi açısından açıklığa kavuşturmak için ilgili idari otorite ile koordine edilmesini tavsiye ederler. Bu sayede gereksiz planlama maliyetleri engellenir ve çoğu durumda ücretsizdir. Bazı durumlarda telefon yoluyla bilgi verilebilir.

Bir jeotermal ısı pompasının avantajları 

Bir jeotermal ısı pompasının kullanılması çok sayıda avantaj sunar. En önemlileri:

  • Günün her saatinde mevcut olan ücretsiz ısı kaynağı
  • Sabit yüksek sıcaklık sayesinde işletimi kış aylarında da verimlidir
  • Yaz aylarında doğal serinletme için de kullanılabilir

Antifriz/su ısı pompaları

Antifriz/su ısı pompaları birincil ısı kaynağı olarak, toprak altı kolektörleri veya toprak altı sondaları üzerinden toprağı kullanırlar. Isı kaynağı olarak su mevcutsa, su/su ısı pompaları kullanılır.