Isı Pompası İşletim Türleri
Isı pompaları işletim türlerine göre üçe ayrılır: monovalent, monoenerji ve bivalent işletme.
Monovalent (Tekli) İşletme
Monovalent işletmede, ısı pompası binanın ısıtma yükünü tek başına karşılayan ısı üreticisi olarak kullanılır. Bu işletmede yüksek performans katsayılarına erişilir. Burada, bağlanmış ısı dağıtım sisteminin ısı pompasının gidiş suyu sıcaklığının altında bir değere projelendirilmiş olması şarttır.
Monovalent sistemler için tipik uygulamalar müstakil evler, apartmanlar ve ofis binalarında iki şekildedir (ör: yerden ısıtma sistemi ve radyatör). Minimum ısı pompası debisi sirkülasyon pompası (4) tarafından korunmalıdır. Isıtma devresi pompaları (7) ve (8) kullanımı mümkündür. Isıtma suyu depo boylerinin (3) üst boyler sıcaklık sensöründe (2) ölçülen sıcaklık değeri kontrol panelinde ayarlanmış olan istenen sıcaklık değerinden daha düşük ise, ısı pompası (1), primer pompa ve sirkülasyon pompası (4) çalışır. Isı pompası (1) ısıtma devresini ısı ile beslemektedir. Isı pompasına (1) entegre edilmiş olan dış hava kompanzasyonlu kontrol paneli sayesinde ısıtma suyu gidiş sıcaklığı ve böylece ısıtma devresi kontrol edilir.
Sirkülasyon pompası (4) ısıtma suyunu 3 yollu ventil (5) üzerinden boylere (6) veya ısıtma suyu deposuna basar (3). Isıtma devreleri için gerekli su miktarı ısıtma devresi pompaları (7) ve (8) tarafından basılır.
Isıtma devresinin debisi radyatörlerdeki veya yerden ısıtma devresindeki termostatik vanaları açıp kapatarak ve/veya ısıtma devresi kontrol paneli ile değiştirilebilir. Isıtma devresi pompaları (7) ve (8) projelendirilirken, debi, ısı pompasının debisinden (sirkülasyon pompası (4)) farklı olabilir.Bu debiler arasındaki farkı dengeleyebilmek için ısıtma devresine paralel olarak bir ısıtma suyu deposu (3) öngörülmüştür. Isıtma devresinin çekmediği ısı ısıtma suyu deposunda (3) depolanır. Böylece ısı pompasının (1) uzun çalışma sürelerinde daha dengeli çalışması sağlanabilir. Isıtma suyu depo boylerinin alt boyler sıcaklık sensöründeki (9) sıcaklık değeri kontrol panelinde ayarlanmış sıcaklığa ulaştığında, ısı pompası kapanır.
Bu durumda ısıtma devresi ısıtma suyu deposu (3) tarafından beslenir. Isıtma suyu deposunun (3) üst boyler sıcaklık sensöründeki sıcaklık istenen sıcaklığın altına düştüğünde ısı pompası (1) tekrar çalışmaya başlar.
Isı pompası (1) ile kullanma suyu ısıtması, ısıtma devresine göre önceliklidir ve bir uzaktan kumanda üzerinden gece saatlerindeki düşük tarife zamanlarında çalışır. Talep 3 yollu ventile (5) boyler sıcaklık sensöründen gelir. Kontrol paneli, gidiş suyu sıcaklığını kullanma suyu ısıtması için gerekli değere yükseltir.
Ek kullanma suyu ısıtması elektrikli ısıtıcı seti tarafından gerçekleştirilir. Boyler sıcaklık sensöründeki mevcut değer kontrol panelinde ayarlanmış olan istenen değeri geçtiğinde, kontrol paneli ısıtma suyunu 3 yollu ventil (5) üzerinden ısıtma devresine gönderir.
Monoenerji İşletim Türü
İki ısı üreticisinin aynı enerji tipi (elektrik akımı) ile çalıştırıldığı bivalent (ikili) işletme türüdür. Burada tesisat gidişine bir ısıtma suyu eşanjörü veya boylerde ve/veya ısıtma suyu depo boylerinde bir elektrikli ısıtıcı seti kullanılabilir. Enerji verimliliği ve yatırım maliyeti için iyi bir kombinasyondur. Monoenerji işletim türü, yerden ısıtma sisteminin kullanıldığı, çoğunlukla müstakil yada iki ailenin yaşadığı benzer kullanım karakteristiklerinin olduğu evlerde tercih edilmektedir. (Şekil. 39). Isı pompasının minimum debisi sekonder pompa ve by pass ventili ile sağlanmaktadır. Isı pompasının (1) dönüş suyu sıcaklık sensöründe ölçülen mevcut sıcaklık değeri kontrol panelinde ayarlanmış sıcaklık değerinden daha düşük ise, ısı pompası (1) ve sirkülasyon pompası (2) çalışmaya başlar. Isı pompası (1) ısıtma devresini ısı ile beslemektedir. Isı pompasına (1) entegre edilmiş olan dış hava kompanzasyonlu kontrol paneli sayesinde ısıtma suyu gidiş sıcaklığı ve ısıtma devresi kontrol edilir. Sirkülasyon pompası (2), 3 yollu ventil (3) ile ısıtma devresine yada boylere (4) gerekli su miktarını basar.
Elektrikli ısıtıcı (5) ile gidiş suyu sıcaklığı yükseltilebilir. Elektrikli ısıtıcı düşük hava sıcaklıklarında pik ısıtma yüklerini karşılamak içindir (< -10°C). Isıtma devresinin debisi, radyatörlerdeki termostatik vanaları veya yerden ısıtma sistemi kollektöründeki vanaları açıp kapatarak kontrol edilir. Divicon ısı çevrimi kollektöründe (6) bir by-pass kontrol ventili öngörülerek, ısı pompası devresinde gerekli sabit debi oluşması sağlanmalıdır. Mevcut dönüş suyu sıcaklığı kontrol panelinde ayarlanmış olan istenen sıcaklık değerinin üzerine çıktığında ısı pompası ve primer pompa kapanır. Boylere bağlı dönüş ısı pompası (1) için gerekli debiyi ayarlamaktadır. Böylece ısı pompasının (1) minimum çalışma zamanı sağlanmış olur. Kullanma suyu ısıtması monovalent işletim ile çalışır.
Bivalent (Hibrit) İşletim
Bivalent işletim bir ısı pompasının, farklı bir enerji kaynağı kullanan (katı, sıvı veya fuel oil) başka bir ısıtma sistemi ile birlikte kullanılan işletim türüdür. (Şekil. 40). İki sistem paralel olarak veya alternatifli çalıştırılabilir. Alternatifli işletimde, belli bir değerin üzerindeki dış hava sıcaklıklarında ısı pompası tüm ısıtmayı karşılar. Daha düşük sıcaklıklarda ısı pompası kapasitesi yetmeyecektir. Bu durumda sistem ikinci ısı kaynağına yönelecek ve sistemin ihtiyaç duyduğu ısının tamamı bu kaynaktan sağlanacak, ısı pompası devre dışı bırakılacaktır.
Isıtma Suyu Depo Boyleri
Isıtma suyu depo boyleri kullanımı optimum çalışma sürelerine, dolayısıyla daha yüksek yıllık çalışma sayılarına ulaşılmasını sağlar.
Isıtma suyu depo boylerleri
debiyi ısı pompası ve ısıtma devresine dağıtır. Isı pompasının dengeli çalışmasını sağlar. Örneğin termostatik valfler ısıtma devresinin debisini düşürse bile, ısı pompasının debisi sabit kalır.
Ayrıca güneş enerjisi sistemleri hem ısıtmada hem de kullanma suyu ısıtmasında çok tercih edilmektedir. Güneşten kazanılan enerjinin sisteme transfer edilmesi faydalı olur.
Isıtma suyu depo boyleri ilavesi için aşağıdaki sebepler de sayılabilir:
- Elektriğin kesintiye uğradığı zamanlarda ısıtmanın karşılanması,
- Isı pompasına sabit debinin sağlanması,
- Isıtma sistemi modernizasyonunda sirkülasyon pompasının değiştirilmesine gerek olmaması,
- Isıtma devresi sisteminde akış sesinin duyulmaması .
Isıtma suyu depo boylerinin hacmi elektriğin kesintiye uğradığı zamanlar için hazırlıklı olmalıdır.
Isıtma suyu deposu boyutlandırması kabaca aşağıdaki gibi yapılabilir:
VHP = QG · (60 ila 80 litre)
VHP =depo hacmi [litre]
QG =binanınısıihtiyacı[kW]
Güç kesintisi olmadığında depo hacmi
VHP=QG·(20 ila 25litre)
Isı pompasının çalışma zamanını uzatmak için yeterlidir.
Kullanma Suyu Isıtması
Prensip olarak kullanma suyu ısıtması için mahal ısıtmasına göre daha farklı şartlar gerekmektedir. Kullanma suyu ısıtmasında yıl boyunca gerekli ısı miktarı ve sıcaklık seviyesi değişmez.
Tercihen kullanma suyu ısıtması akşam yapılır. Böylece gündüz ısı pompasının kapasitesi ısıtma için kullanılır.
Isı pompası sistemleri genellikle
45 ile 50°C arası kullanma suyu sıcaklıkları sağlayabilir. Boyler boyutlandırılırken bu sıcaklıklar göz önüne alınmalıdır.
Boyutlandırma yaparken(DVGW) tarafından basılmış “Kullanma suyu ısıtma ve borulama sistemleri” çalışma föyü kullanılmalıdır.
Kaynak: Viessmann-TR Mesleki Yayınlar “Isı Pompaları”