Isı Pompası Nedir? Nasıl Çalışır ve Ne İşe Yarar?

Isı pompası, ısıyı doğrudan üretmek yerine bir ortamdan başka bir ortama taşıyan ısıtma ve soğutma sistemidir. Kışın dış havadan, topraktan veya sudan aldığı ısıyı eve aktarabilir; uygun sistemlerde yazın yönünü tersine çevirerek içerideki ısıyı dışarı taşıyıp soğutma da yapabilir.

Isı pompası nedir?

Isı pompası, buzdolabı ve klimanın kullandığı soğutma çevriminin aynı temel prensiplerinden yararlanır. Sistem elektrik enerjisini esas olarak kompresörü, fanları ve pompaları çalıştırmak için kullanır; elde edilen ısının önemli bölümü ise çevreden taşınır.

Bu yüzden “elektrikli ısıtıcı” ile aynı şey değildir. Rezistanslı bir ısıtıcı elektrik enerjisini doğrudan ısıya çevirirken, ısı pompası mevcut ısı enerjisini düşük sıcaklıktaki bir kaynaktan daha yüksek sıcaklıktaki kullanım noktasına taşır.

Isı pompası nasıl çalışır?

Çoğu ısı pompasında kapalı bir devrede dolaşan soğutucu akışkan, dört temel aşamadan geçen bir çevrim oluşturur:

1. Buharlaşma: Soğutucu akışkan dış ortamdan ısı alır ve buharlaşır.
2. Sıkıştırma: Kompresör gaz halindeki akışkanın basıncını yükseltir. Basınç yükseldiğinde sıcaklığı da artar.
3. Yoğuşma: Sıcak akışkan, eşanjör üzerinden ısıyı bina içindeki havaya veya ısıtma suyuna aktarır ve yeniden sıvı hale geçer.
4. Genleşme: Genleşme elemanından geçen akışkanın basıncı ve sıcaklığı düşer; çevrim yeniden başlar.

Soğutma modunda çalışan ters çevrimli sistemlerde bu yön değiştirilebilir. Böylece ısı içeriden alınarak dışarı taşınır.

Isı pompası ne işe yarar?

Isı pompaları binayı ısıtmak, uygun modellerde soğutmak ve bazı sistemlerde kullanım sıcak suyu hazırlamak için kullanılabilir. Tek bir cihaz ailesiyle birden fazla ihtiyacın karşılanabilmesi, ısı pompasının en önemli avantajlarından biridir.

Ancak her ısı pompası her işi aynı biçimde yapmaz. Hava-hava sistemleri çoğunlukla doğrudan iç ortam havasını ısıtır veya soğutur. Hava-su sistemleri ise yerden ısıtma, fan-coil ya da uygun sıcaklık aralığında çalışan radyatör tesisatlarına sıcak su sağlayabilir.

Isı pompası türleri nelerdir?

Isı pompaları, ısıyı hangi kaynaktan aldığına ve nereye aktardığına göre sınıflandırılır.

• Hava kaynaklı ısı pompası: Dış havadaki ısıyı kullanır. Kurulumu görece kolay olduğu için konutlarda en sık karşılaşılan tiplerden biridir.
• Toprak kaynaklı ısı pompası: Yer altındaki daha dengeli sıcaklıklardan yararlanır. Sondaj veya geniş kolektör alanı gerektirebildiği için ilk yatırım maliyeti daha yüksek olabilir.
• Su kaynaklı ısı pompası: Uygun bir yer altı veya yüzey suyu kaynağından ısı alışverişi yapar; uygulanabilirliği bulunduğu yere bağlıdır.

Isı pompası dışarısı soğukken nasıl ısıtır?

Soğuk hava “hiç ısı yok” anlamına gelmez. Sıcaklık sıfırın altında olsa bile dış ortamda taşınabilecek termal enerji bulunur. Isı pompası bu düşük sıcaklıktaki enerjiyi soğutucu akışkan çevrimi ve kompresör yardımıyla daha yüksek sıcaklığa taşır.

Bununla birlikte dış hava sıcaklığı düştükçe özellikle hava kaynaklı sistemlerin kapasitesi ve verimi değişebilir. Cihazın tasarımı, kullanılan soğutucu akışkan, kompresör teknolojisi ve tesisat sıcaklığı bu performansı etkiler. Bu nedenle “her ısı pompası her iklimde aynı verimde çalışır” demek doğru değildir.

COP nedir?

COP (Coefficient of Performance), ısı pompasının belirli bir çalışma koşulunda sağladığı ısıtma enerjisinin tükettiği elektrik enerjisine oranını ifade eder. Örneğin COP 4 olan bir sistem, test edilen o koşulda 1 birim elektrik enerjisi kullanırken yaklaşık 4 birim ısı enerjisini kullanım tarafına aktarır.

COP sabit bir cihaz etiketi gibi düşünülmemelidir. Dış hava sıcaklığı, tesisata gönderilen su sıcaklığı ve çalışma yükü değiştikçe anlık COP da değişir. Sezon geneline yayılan performans için SCOP gibi mevsimsel göstergeler kullanılır.

Isı pompası ile klima aynı şey mi?

Teknik olarak birçok modern split klima da hava-hava tipi bir ısı pompasıdır. Soğutma yaparken iç ortamdan aldığı ısıyı dışarı taşır; ısıtma modunda ise çevrimi tersine çevirerek dışarıdan içeri ısı taşır.

Günlük kullanımda “ısı pompası” denildiğinde ise özellikle tüm evin ısıtma tesisatına bağlanan hava-su veya toprak kaynaklı sistemler kastedilebiliyor. Yani çalışma prensibi akraba olsa da sistem mimarisi ve kullanım şekli farklı olabilir.

Isı pompası ile kombi arasındaki fark nedir?

Kombi genellikle doğal gaz gibi bir yakıtı yakarak ısı üretir. Isı pompası ise elektrik kullanarak çevrede bulunan ısıyı taşır. Bu fark, cihaz seçimini yalnızca “hangisi daha az yakar?” sorusuna indirgememek gerektiği anlamına gelir.

Binanın yalıtımı, bulunduğu iklim, mevcut radyatörlerin ihtiyaç duyduğu su sıcaklığı, elektrik ve yakıt tarifeleri, sıcak su ihtiyacı ve ilk yatırım maliyeti birlikte değerlendirilmelidir.

Isı pompası en verimli hangi sistemlerle çalışır?

Isı pompaları genel olarak daha düşük gidiş suyu sıcaklığıyla çalışabildiğinde avantajlıdır. Bu nedenle iyi yalıtılmış binalar, yerden ısıtma ve düşük sıcaklığa uygun fan-coil veya geniş yüzeyli radyatör sistemleri ısı pompasıyla iyi eşleşebilir.

Mevcut bir binada yüksek sıcaklık isteyen küçük radyatörler varsa sistem yine çalışabilir; ancak istenen su sıcaklığı yükseldikçe verim düşebilir. Doğru kapasite hesabı ve tesisat tasarımı bu yüzden önemlidir.

Isı pompasının avantajları nelerdir?

• Isıtma ve bazı sistemlerde soğutmayı tek sistemle sağlayabilir.
• Isıyı üretmek yerine taşıdığı için uygun koşullarda dirençli elektrikli ısıtmaya göre çok daha verimli olabilir.
• Yakma işlemi olmadığı için bina içinde baca gazı üretmez.
• Güneş elektriği gibi kaynaklarla birlikte kullanılabilir.

Isı pompasının dezavantajları nelerdir?

• İlk yatırım maliyeti klasik bazı ısıtma sistemlerinden yüksek olabilir.
• Yanlış kapasite seçimi veya yüksek tesisat sıcaklığı beklenen verimi düşürebilir.
• Hava kaynaklı sistemlerde dış ünitenin sesi ve yerleşimi önemlidir.
• Çok soğuk havalarda performans cihaz modeline göre değişir ve defrost döngüleri görülebilir.

İç hava kalitesini etkileyen filtreleme tarafı ayrıca değerlendirilmelidir. Isı pompası tek başına yüksek verimli partikül filtresi anlamına gelmez; bu konu için HEPA filtre nedir? yazısına bakabilirsiniz.

Sık sorulan sorular

Isı pompası çok elektrik harcar mı?

Tüketim; binanın ısı kaybına, dış sıcaklığa, cihazın verimine, hedef iç sıcaklığa ve tesisatın çalışma sıcaklığına bağlıdır. Sadece cihaz gücüne bakarak yıllık tüketimi doğru hesaplamak mümkün değildir.

Isı pompası peteklerle çalışır mı?

Evet, uygun tasarımla çalışabilir. Ancak mevcut peteklerin evi ısıtmak için çok yüksek su sıcaklığına ihtiyaç duyması verimi azaltabilir. Projelendirmede oda bazlı ısı kaybı ve radyatör kapasitesi kontrol edilmelidir.

Isı pompası sıcak su yapar mı?

Birçok hava-su ve toprak kaynaklı sistem uygun boyler veya entegre depo ile kullanım sıcak suyu hazırlayabilir. Cihazın teknik özellikleri kontrol edilmelidir.

Isı pompası doğalgaz gerektirir mi?

Elektrikle çalışan klasik ısı pompalarının çalışmak için doğal gaza ihtiyacı yoktur. Ancak bazı binalarda ısı pompası başka bir kazanla hibrit sistem olarak da kullanılabilir.

Isı pompası yazın soğutur mu?

Ters çevrim destekleyen birçok sistem soğutma yapabilir. Fakat tesisatın buna uygun olması gerekir; örneğin yerden soğutmada yoğuşma riskini yönetmek için nem ve yüzey sıcaklığı kontrolü önemlidir.

Kaynaklar

• U.S. Department of Energy – Heat Pump Systems
• U.S. EPA – Heat Pumps
• ENERGY STAR – Air-Source Heat Pumps