[MeyveliTepe]

Orijinal Mesaj Sahibi ykaya194

Isı depolamak amacıyla toprağa döşenecek kısmı şemaya ilave çizim yapmadan sistemi yorumladım dolayısıyla yanlış değerlendirildi. Doğrudur, şemadaki toprak kaynaklı ısı pompasıdır, ancak toprak kaynaklı yerine su ve hava kaynaklıda olabilir.

Burada tartışılıp paylaşılması gereken asıl mesele, güneş enerjisinden yararlanarak ısıyı toprağa depolamak bize ne getiri sağlar olmalı.

Toprak kaynaklı ısı pompası yerine hava ve su kaynaklı ısı pompaları da olabilir tabii. Ancak bu durumda güneş paneli ile toprağa ısı depolamaya çalışmak hepten alakasız olurdu.

Sizi yanıltan;

... güneş destekli toprak kaynaklı ısı pompası (Solar assissted ground source heat pump) taktırabilirsiniz bu sistemi basitçe yaz boyunca güneş enerjisini göreceli olarak iyi bir yalıtkan olan toprağın altına depolayıp kışın bu depoladığınız enerjiyi evinizde kullanmak üzere geri çekmek olarak özetleyebiliriz sizi bilmem ama bu sistemi taktırınca kazanan mühendis olacaktır artık evinizin ömrü kaç yıl bilemiyorum ama pahalı bir sistem taktırarak evinizin fiyatını şişirmiş olacaksınız...ve metrelerce borular cihazlar vs evinizde monte edilecek...

Şeklindeki ifade olmalı. Burada toprak tarafına ısı değiştiricinin dışında ayrıca borular çekilirmiş gibi anlaşılıyor. Hoş, kaynağı belli olmasa da öyle bir çizim de gördük. Sondaj kuyusuna ısı değiştirici dışında ayrıca borular döşenmişti.Toprak kaynaklı ısı pompaları yer kabuğuna yüklenmiş enerjinin varlığı prensibine dayanır. Burada topraktaki ısı derecesinin ne olduğunun çok önemi yok. Önemli olan, toprağa döşenecek ısı değiştiricinin ısı pompası tarafından alınan enerjinin ne kadarını yerine koyabildiğidir.

Yaz boyunca güneş ve sıcak hava yer kabuğuna enerji yüklüyor zaten. Bu enerjinin 1-2 güneş paneli ile kıyaslanabilmesi, ya da 1-2 panelin toprağın doğal olarak yüklendiği enerjiye yapabileceği katkı bana pek mantıklı gelmiyor.
Diyelim ki, panelleri koyduk ve Mayıs ortasından itibaren, mevcut ısı değiştirici borularımızı kullanarak başladık toprağı ısıtmaya.

Toprağın cinsine çok bağlı olmakla beraber, özellikle killi toprakta ısı iletkenliği düşüktür. Ancak bu ısının temas yoluyla iletilmeyeceği anlamına gelmez. Birim zamanda temas yoluyla transfer edilen ısının düşük olması, aylar sürecek zaman diliminde etrafındaki git gide daha büyük bir kütle ile dengeye gelmesine engel olmaz.

Toprak tarafı ısı değiştiricileri de muhtelif özelliklerde olabiliyor. Temelde sondaj tipi ve yatay tip diye iki türde oluyor. Sondaj tipi olanlarda, ısı pompasının gücüne ve ısınma için gereken sıcak su miktarına bağlı olmakla beraber genelde (15-20kW cihazlar için) 100 metrelik 2 kuyu kullanıyorlar. Yatay sistemlerde ise boru mesafesi epey daha uzun oluyor. Bizdeki sistem 3,5mt derinlikte yatay borulama ve kullanılan boru mesafesi (50'lik boru) 1200 metre. Isı pompasıyla yükselti farkı da olan bu borudaki sıvıyı çevirmek için hayli güçlü bir pompa gerekiyor. Hali hazırda bu pompa sadece ısı pompası devreye gireceği zaman 1 dakikalık zaman farkıyla çalışıyor (yani ısı pompası devreye girmeden 1 dakika önce başlıyor, ısı pompası devreden çıktıktan 1 dakika sonra duruyor). Mayıs ortasından Eylül sonuna kadar bu pompanın günde ortalama 8 saat kadar sürekli çalışarak borularda sıcak su dolaştırması gerekiyor ki yer kabuğunu fazladan ısıtalım.

İşin gerçeği, anladığım kadarıyla bu gibi tasarımlarda amaç yerkabuğuna ilave enerji depolamak değil. Özellikle soğuk ülkelerde ve ısı değiştiricisi derin kuyu tipi olan sistemlerde ısıtma döneminde kuyular fazlasıyla soğuyor ve yaz döneminde dahi kışın kaybettiği enerjiyi geri toplayamıyor, yıldan yıla verimsizleşiyor, COP değerleri düşüp daha fazla elektrik harcamaya başlıyorlar. Bu sebeple güneş enerjisi desteği ile kuyular "recharge" edilmeye çalışılıyor. Bu konuda en çok Kanada'nın çalışmaları olduğunu gözlemledim. İsveç'de de bazı kapsamlı çalışmalara rastladım.

Kuyulara regeneneratif özellik kazandırabilmek için "unglazed" denilen tipte, camsız, kapalı havada bile ortam ısısını alabilen, esnek, çatıların yanısıra duvarlara da monte edilebilen, düşük dereceli çalışabilen kollektörlerden olabildiğince çok metrekare kullanıyorlar.

Bunlar camlı tiplere göre düşük derecelerde de çalışabildiğinden kışın da doğrudan entegre edildiği kaynak tarafı sirkülasyonunda işe yarıyor. Başka bir anlatımla sıvıyı 50-60 dereceye çıkarması gerekmiyor, 10-15 dereceye çıkardığı zaman da kaynak tarafında evaporatör için gerekli enerji sağlanmış oluyor.

Preliminary Review of Geothermal Solar Assisted Heat Pumps dökümanının sonuçlar bölümünde; toprak kaynaklı ısı pompası sistemine güneş enerjisi ilave etmenin marjinal etkilerinin açık olmadığını, temel bir sistemin güneş enerjisi ilave edilmiş ve edilmemiş durumlarının performans karşılaştırmasını yapan bir çalışmanın henüz bulunmadığını söylüyor. Yaz aylarında kaynak tarafına güneş enerjisi göndermenin toprağı ilk termal kapasitesine recharge edebileceğini, bu çalışmadan elde edilen sonuçların simülasyon sistemleriyle güneş enerjili ve güneş enerjisi olmadan uzun dönemli karşılaştırmalarını yapacak modellere entegre edilebileceğini ilave ediyor.

Bir başka araştırmada, ısı pompası yazın soğutma amacıyla kullanıldığında şayet kaynak tarafındaki borularda güneş panelinden gelen sıcak su döndürülmekte ise bu defa soğutmada verimsizlik olduğu bildirilmiş, ki bu da mantıklı.

Bu yaklaşımın hali hazırda evlere kurulan bir model olmadığını, daha çok verimliğini ve etkinliğini araştıran, çokça deneysel ve simülasyonlara dayanan araştırmalar seviyesinde olduğu da söylenebilir.

Bu yaklaşım, "toprak kaynaklı ısı pompasının güneş enerjisiyle desteklenmesi" olarak adlandırılıyor. Temelde ısı pompasının ilk performansının devamına, kışın da düşük sıcaklıktaki güneş panelleriyle kaynak tarafının desteklenmesine yönelik.

Bizim evde yaptığımız, dünyada da pek çok pratik uygulaması olan ise "ısınmanın güneş enerjisiyle desteklenmesi" olarak adlandırılabilir.

Bu yaklaşımda, panellerde ısı bulunduğunda -ki paneller ışımayı yakaladığında hemen ısı pompasının ayarlı olduğu 42C'nin üzerine çıkıyor- doğrudan yük tarafına yarayacak şekilde sirkülasyon başlatıyorlar. Kontrol paneline bağlı sensörler ısı pompasının akümülasyon tankı ile aynı sıcaklıktaki sıcak su tankına ve paneldeki sıcaklığa bakıp benim belirlediğim marjda sıcak su sirkülasyonunu başlatıyor..

Bunun da toprağın regeneratif özelliğine etkisi var tabii. Güneş panelleri yılın sekiz ayı kesintisiz kullanma sıcak suyunu sağlarken, aynı zamanda ısı pompası sonbaharda topraktan enerji almaya epey daha geç başlıyor (çalışma süresi kısalıyor). İlkbahar ise daha da önemli, sonbahara göre göreceli olarak enerjisi azalmış topraktan enerji almak yerine güneşten alarak ısı pompasının çok daha az çalışmasını sağlıyor. Bunun da yazın doğal ısınmanın toprağın termal kapasitesini tamamlamasında etkisi olacağı muhakkak.

Faydalı olacağını düşündüğüm bir kaç kaynak belirteyim:

EXPERIMENTAL ANALYSIS OF AN INDIRECT SOLAR ASSISTED HEAT PUMP FOR DOMESTIC WATER HEATING

Solar Collectors Combined with Ground-Source Heat Pumps in Dwellings

Experimental Study of A Solar Assisted Ground Source Heat Pump for Heating

Hybrid Systems: Solar-Thermally Assisted Heat Pumps

COMBINED SOLAR THERMAL AND GROUND SOURCE HEAT PUMP SYSTEM