TOPRAK SU ve HAVA KAYNAKLI ISI POMPALARI Yenilenebilir Enerji Platformu ; Jeotermal Enerji Nedir? Jeotermal enerji kaynağı yerkabuğunun içinde bulunan temiz ve sürdürülebilir bir enerji tipidir. Yerkabuğunun birkaç kilometre altından magma tabakasına kadar farklı derinliklerden yeryüzüne çıkan bu enerji sıcak su ve sıcak kaya olarak bulunur. Yeryüzüne ısı pompaları sayesinde çıkartılan enerji santrallerde elektrik üretme; bina ve sera ısıtma aynı zamanda serinletme işlerinde kullanılır. Jeotermal ısı pompası: Isı pompası, hava taşıma sistemi ve ısı transfer borularından oluşur. Kış aylarında jeotermal kaynaklı ısı formundaki enerjiyi iç mekana aktaran pompa yaz aylarında tersine çalıştırma yöntemiyle iç mekandan topladığı ısıyı dışarı taşıyarak oda sıcaklığını düşürür ve serinletme işleminde kullanılır. Gelişmiş ısı pompa sistemlerinde yaz aylarında iç mekandan toplanan ısı enerjisi ile su ısıtan çözümler bile bulunur.
Jeotermal Enerji kaynaklarına ülkemizde Ege, İç Anadolu ve Batı Karadeniz bölgelerinde yaygın olmakla beraber diğer bölgelerimizde de rastlanır. Çok çeşitli kullanım alanı olan jeotermal enerji kaynaklarına sondajla açılan kuyulardan ya da yerkabuğu içindeki doğal çatlaklardan ulaşılır. Yeryüzüne çıkarılan enerjiden buhar formunda türbinlerde elektrik üreterek ya da sıcak su halinde ısıtma sistemlerinde ısı transferi yoluyla faydalanırız. Sıcak kaya katmanları ise dünyanın her yerinde 5-7km derinlikte bulunur. Sıcak kayalardaki enerjiyi yeryüzüne çıkarmak için bir kuyudan soğuk su pompalayıp aynı kaya katmanına uzanan diğer bir kuyudan sıcak su çekmek gerekir. Sıcak kayalardan elde edilen jeotermal enerji türünün en güçlü enerji kaynağıdır. Günümüzde jeotermal enerji kaynaklarından çeşitli şekillerde faydalanılmasına rağmen Uluslararası Yenilenebilir Enerji Laboratuarı teknoloji geliştirme ve azami fayda sağlamak için yapılan çalışmalar sürdürülmektedir. Konu ev ısıtma yöntemlerine geldiğinde jeotermal ısıtma sistemleri bunlardan sadece bir tanesidir. Gün geçtikçe yaygınlaşan jeotermal ısıtma yöntemi büyük faydalar sağlayan etkin çözümler arasında yer alır. Jeotermal ısıtma konusunu daha iyi anlamak için çeşitli başlıklar altında incelemek gerekir: Jeotermal ısıtma nedir? Jeotermal ısı pompalarının faydaları nelerdir? Kaç çeşit jeotermal ısı pompası çeşidi var? Jeotermal ısı pompaları nasıl çalışır? Jeotermal ısı pompası seçiminde ve kurulumunda nelere dikkat etmeliyiz? Jeotermal Isı Pompası nedir? Aynı zamanda yer altı ısı kaynağı olarak bilinen jeotermal sistemler sera, ev, fabrika gibi mekanları ısıtma ve serinletme işleminde kullanılırlar. Yenilenebilir enerji kaynaklarına artan ilgi sayesinde gelişen jeotermal ısıtma yöntemleri her gün daha fazla kişinin başvurduğu bir çözüm haline gelmiştir. Yeryüzünün altında sabit dereceli ısıyı kaynak olarak kullanan jeotermal sistemler sabit ısıdan faydalanarak ısıtma ve serinletme işlemlerini gerçekleştirir. Soğuk kış aylarında düşük ısıya sahip mekanları yer altındaki sabit ısıyla ısıtan sistem sıcak yaz aylarında oda içindeki sıcaklığı yer altına yönlendirerek serinletici etki yapar. Bu sistemlerde etkin ısı değişimi için yapının yakınında yer altına ısı değiştirici borular döşenir. Isıtma ve serinletme işleminin verimli gerçekleşmesi için bu boru sistemi şarttır. Isı iletim aracı olarak sistem içinde pompalanan sıvının bu boru sisteminden geçip toprakla ısı değişimi yapması gereklidir. Pompa sistemi borular içindeki ısı iletmekle görevli sıvıya hareket kazandırarak iç mekana yönlendirmekle görevlidir. Pompa hem ısıtma hem de serinletme işlemlerinde aynı amaçla kullanılır. Sıcak ya da düşük ısılı havanın iç mekandan alınıp yapının dışına(yeraltına) taşınması bir dizi ısıtma kanalı sayesinde gerçekleşir. Bu sebeple hava filtreleri ve çıkışı engellenmemiş havalandırmalar çok
önemlidir. Tıkanmış bir filtre ya da hava tahliyesi engellenmiş çıkışlar sistemin verimliliğini ciddi ölçüde düşürürler. Isı pompa sistemleri iç mekanlara ısı sağlamanın yanında sıcak su sistemlerinde de kullanılırlar. Desüperhiyter(kızgın buhar soğutucusu) adı verilen bileşen sayesinde jeotermal ısı pompa sisteminde üretilen fazla ısı su tankına yönlendirilir. Bu sadece sezonluk bir uygulamadır çünkü sıcak aylar boyunca sistem ısı üretmez. Jeotermal Enerji ile Isınma: Jeotermal enerjinin ısınma amacı ile kullanılması günümüzde popüler olan bir konudur. Yeryüzünde bulunan birçok jeotermal kaynak ısınma amacı ile kullanılmaktadır. Peki, jeotermal enerjinin ısınma amacı ile kullanılmasının nedeni nedir ve ne gibi yararları vardır? Simdi isterseniz biraz bu konuya değinelim. Öncelikle jeotermal ısı pompalarının verimlilik seviyeleri yüksektir. Amerika Birleşik Devletleri Enerji Bakanlığının yaptığı bir araştırmaya göre jeotermal ısı pompaları geleneksel ısıtma sistemlerinden %25-%50 arası daha az elektrik harcamaktadırlar. Enerji tüketimindeki bu azalma atmosfere verilen sera gazlarına da ayni şekilde yansımakta ve jeotermal ısı pompalarının çok daha çevreci olmasını sağlamaktadır. Örneğin jeotermal ısı pompaları hava kaynaklı ısı pompalarına göre %44, elektrik rezistans rezistansına dayalı ısıtma sistemleri ve klimalara göre de %72 oranında daha az sera gazi emisyonuna neden olur. Enerji tüketimlerinin az olması ve çok daha az sera gazi salınımı gerçekleştirmelerinin yani sıra, jeotermal isi pompalarının bir başka avantajı da kapalı alanlardaki nemlilik oranını düzenlemeleridir. Jeotermal sistemlerin ısınma amacı ile kullanılması %50 oranında bir kapalı alan nemliliği sağlar. Bu özelliği ile de nemliliği azaltıcı sistemlerin kullanılması gerekliliği ortadan kalkar. Başka bir değişle nemlilik azaltıcı sistemler için enerji harcanmasına gerek kalmaz ve yine dolaylı olarak bu sistemleri çalıştırmak için üretilen elektriğin oluşturduğu sera gazi emisyonlari önlenmiş olur. Jeotermal ısı pompalarının bir başka özelliği ise binalara kolayca entegre edilebilmeleridir. Bu sistemler sadece yeni inşaatlarda değil aynı zamanda eski binalarda da kolayca kullanılabilirler. Jeotermal ısı pompasının normal bir klima veya ısıtma sisteminden çok daha az yer kaplaması ise binalarda fazladan yer yaratması ve kolay kullanılabilirlik alanında büyük avantaj sağlar. Jeotermal ısıtma sitemlerinin bahsedeceğimiz son avantajı ise, isi pompalarının iç yapısıdır. Bu pompalar çok fazla hareket eden parça içermedikleri için bozulmadan uzun yıllar kullanılabilirler. Sistemin gereksinim duyduğu hareket eden parçaların ise Ganalıkla bir binanın iç kısımlarına konulduğu göze alınacak olur ise sistemin dayanıklılığı daha da iyi anlaşılmış olur. Bir jeotermal ısı pompasının 25-50 yıl arası kullanım garantisi vardır. Bu nedenle sağlam, uzun omurlu ve güvenilirlerdir. Jeotermal Isı Sistemleri Arasındaki Farklar: Günümüzde çeşitli jeotermal isi pompası sistemi bulunmaktadır. Bu sistemlerin çalışma prensiplerini, aralarındaki farkları ve hangi durumlarda kullanıldıklarını anlamak önemlidir. Kullanılacak ısı pompası sistemini seçerken hava koşulları, toprak durumu, bütçe ve mevcut bos alan gibi birçok
değişken gözden geçirilmelidir. Jeotermal isi pompaları iki ana kategori altında sınıflandırılır. Bunlar acık devre ve kapalı devre sistemleridir. Kapalı Isı Değiştirici Sistemler: Yatay ısı değiştirici sistemler: Düşük maliyeti nedeniyle genellikle ev tipi uygulamalarda tercih edilen yatay sistemler için asgari derinlik 1,3 metredir. Nispeten yüzeye yakın bu uygulamanın dezavantajı ise çok fazla alan gerekmesidir. En yaygın uygulama şekli 1 yada 2 ısı değiştirici boru sisteminin spiral şeklinde biçimlendirilerek farklı derinliklere gömülmesidir. Bu sayede daha az yer kaplayan sistemin kurulum maliyeti de düşer. Ör: İlk boru hattı 2 metre derinliğe döşenip üstü 1 metre örtüldükten sonra ikinci boru hattı döşenip üzeri tamamen kapatılır. Yatay Döngü Sistemler: Bu tür sistemler genellikle kısıtlı alanlarda ya da hendek yapmak için yeterli toprağın olmadığı yerlerde kullanılan ticari amaçlı uygulamalardır. Yatay döngü sistemleri aralarında yaklaşık 6 metre boşluk bırakılarak yerin 30 ila 120 metre altına delik açılarak döşenir. Deliklere iki boru takılır ve bu borular U şekli oluşturacak şekilde altta birleştirilir. Deliklerin tepesinde hendek boyunca uzanan ve yatay boruları birleştiren bir manifold (yatay boru) bulunmaktadır. Bu boru binanın içindeki ısıtma sistemine bağlanır. Yatay döngü sistemleri özellikle çevrenin görüntüsünü bozmamak için tercih edilebilir. Gölet/Göl Sistemleri: Adından da anlaşıldığı gibi gölet/göl sistemlerinin yeterli boyuttaki su birikintilerinin yakınlarına kurulması gerekir. Hacim, derinlik ve suyun kalitesinin göz önünde bulundurulması önemlidir. Bu tür sistemlerde boru yapıdan suya uzanır. Boru donmayı önlemek için yüzeyin en az 2.5 metre altına döşenir. Yeterli miktarda suyun olduğu durumlarda bu sistemler en ekonomik olandır. Açık Döngü Sistemler: Açık döngü sistemleri sürekli bir ısı değişimi sıvısı döngüsünün aksine dış bir su kaynağı kullandıklarından dolayı oldukça farklılardır. Açık sistemlerde ya bir kuyudan ya da yüzeysel su tabakasından gelen su, (ısı için) ısı üreten ya da (soğutma için ısı değişimi) ısıtılan sistem içinde döndürülür ve daha sonra tekrar bir kuyuya ya da yüzeysel su tabakasına boşaltılır. Bu sistemlerdeki zorluklar hükümetsel ya da çevresel gerekliliklerden dolayı meydana gelmektedir. Açık sistemler için suyun temiz ve ayrıca sürekli ve yeterli miktarda olması gereklidir. Suyun temiz ve sürekli olmasına ek olarak bu sistemleri kullanmak için uyulması gereken yerelaltı suyu boşaltımına ilişkin kanun ve uygulamalar vardır. Uygun Jeotermal Isı Pompalama Sistemini Nasıl Seçebilirim? Jeotermal ısı pompalama sistemi döşemek için her bir seçenekte önemli bir rol oynayan bir çok faktörün olduğunu algılamak oldukça önemlidir. Bunlar arasında sistemin etkinliği, finansal faktörler ve konum vardır. Kullanılacak üniteyi seçerken performansı anlamak çok önemlidir. Göz önünde bulundurulması gereken iki derecelendirme vardır. Isıtma ve soğutma performası da kendi farklı derecelendirmeleriyle
belirtilir. Isıtma performansını değerlendirmek için performans katsayısı (coefficient of performance - COP) önemli bir faktördür. Bu enerji tüketimi gerekliliklerine kıyasla elde edilen ısıyı ölçer. Bu özellikle ünitenin soğutmadan çok ısıtma amaçlı kullanılacağı soğuk iklimlerde özellikle önemlidir. Soğutmanın daha fazla kullanıldığı sıcak iklimlerde Enerji Etkinliği Oranı (Energy Efficiency Ratio - EER) önemlidir ve bu ünite için gerekli voltaj gereksimine karşılık saat başı kaybedilen ısıyı ölçer. Birçok diğer üründe olduğu gibi Energy Star da bulunması gereken faktörlerden biridir. Bu performans katsayısının 2,8 ve üstü ve enerji etkinliği oranının 13 ve üstü olduğunu gösterir. Satın almaya karar verirken finansal durumlarda da çok da önemli olmasada göz önünde bulundurulması gereken faktörlerdendir. Jeotermal ısı pompaları bakımından kurulum fiyatı, enerji harcamasından elde edilebilecek tasarruf ve özel finansman ve insiyatiflerin olması değerlendirilmesi gereken noktalardır. Ünitenin fiyatı markaya, etkinliğe, özelliklere ve kaliteye bağlıdır; kurulum ise sistemin çeşidine (dikey, yatay, vb) göre farklılık gösterir. Mekan uygunluğu, su ve su kaynağına erişim ve toprak seviyeleri kurulum seçeneğini etkiler. Ancak bu gibi kısıtlamalar daha pahalı kurulumların seçilmesine neden olabilir. Ünitenin fiyatıyla birlikte bu harcamalar daha sonra enerjiden tasarruf edince telafi edilebilir. Özel finansman ve insiyatifler yere göre değişlik gösterir. Birçok eyalet ve belediye ve ayrıca federal hükümet ve bazı durumlarda yerel sağlayıcılar jeotermal ısı pompaları döşerken özel finansman ve insiyatifler önermektedir. Bu bakımdan müteahhitiniz ve/veya tedarikçinizle bu programları görüşmenizde yarar var. Ayrıca başka finansmanlar için internet araştırması yaparak da fayda görebilirsiniz. ENGİN Mühendislik Yenilenebilir Enerji Sistemleri Doğal Enerji / NİBE Yetkili Satış Temsilcisi Emre ENGİN Esenkent Mah. Ortanca Sokak. No : 7 Daire 3 Maltepe -İstanbul 0533 733 7884 / 0543 733 7884 www.nibeisipompasi.com / info@nibeisipompasi.com