SANAYİDE ENERJİ EKONOMİSİ

Bu şekil elektrik tahrikli kompresörlü ısı pompasına aittir. 

Çevreden ısı çekildiğinde, buharlaştırıcıdaki sıvı fazlı soğutucu akışkan düşük basınç altındadır ve düşük bir sıcaklık seviyesindedir (1). Buharlaştırıcıdaki düşük sıcaklık seviyesi sayesinde soğutucu akışkan buharlaşır ve çevreden ısı çeker. Kompresör (2) akışkan buharını emer ve sıkıştırarak basınçlandırır. Sıkıştırma sırasında buhar fazındaki akışkanın basıncı arttığı için sıcaklığı da artar. Kompresördeki sıkıştırma işleminden sonra buhar fazındaki akışkan yoğuşturucuya gelir. Yoğuşturucuyu (3) çevreleyen tesisat suyunun sıcaklığı, soğutucu akışkanın yoğuşma sıcaklığından düşüktür. Buhar fazındaki akışkan soğuyarak sıvı faza geçer. Buharlaştırıcının çevreden çektiği ısı ve kompresördeki sıkıştırma işlemi sırasında ilave edilen elektrik enerjisi ısıtma suyuna aktarılmış olur. Soğutucu akışkan bir genleşme valfinden (4) geçerek tekrar buharlaştırıcıya döner. Bu sırada akışkan kompresörün yüksek basıncından buharlaştırıcının düşük basıncına genleşir ve sıcaklığı da düşer. Böylece çevrim tamamlanmış olur.

Yıllık performans sayısı her zaman COP’den küçüktür fakat laboratuarda ölçülemez ve her sistemde farklıdır. Yıllık performans sayısı sadece kompresörde tüketilen enerjiyi değil sistemde elektrik tüketen tüm enerjileri (primer ve sekonder pompalar) dahil eder. Diğer bir deyişle yıllık performans 4 ifadesi, üretilen ısı enerjisi, ısı pompası sisteminde (devirdaim pompaları ve kompresör dahil) tüketilen elektrik enerjisinin 4 katıdır anlamına gelir. Böylece elde edilen ısı enerjisini daha büyük bir enerji girdisine böldüğümüzden dolayı verimlilik düşer. Yıllık performans sayısının belirlenmesi ve hesap yöntemleri normlarda tarif edilmektedir ve iyi tasarlanmış sistemlerde COP değerinden 0,5-1 puan daha düşüktür.

Isı pompaları hava, toprak ve su kaynaklı olarak çalışabilmektedirler. Isı pompaları buzdolaplarıyla aynı prensipte çalışmakla birlikte yazın soğutma amaçlı, kışın ise ısıtma amaçlı kullanılmaktadırlar. Doğru cevap E'dir.

Sayılan tüm özellikler fosil yakıtların olumsuz özellikleridir. Doğru cevap E'dir.

Bir ısı pompasında kompresör, genleşme valfi, yoğuşturucu ve buharlaştırıcı bulunur. Doğru cevap B'dir.

Soğutucu akışkanların özellikler ozon tabakasına zarar vermemesi ve kloroflorokarbon içermemesi beklenmektedir. Doğru cevap D'dir.

Isı pompaları yeni ve mevcut binaların tümünde kullanılabilir. Isı pompaları hastane, oteller, iş merkezi, okul, konut gibi tüm binalar için uygundur. Isı pompalarının tek dezavantajı sıstma suyu sıcaklığının yaklaşık 55 derce ile sınırlı olmasıdır.

Ara eşanjörlü ısı pompasında kullanılan eşanjör, buharlaştırıcıya giden soğutucu akışkanına enerji vererek sıcaklığını artırır. Bu sayede kompresörde soğutucu akışkana daha az enerji verilerek ısı pompasının performansında yüzde 5 artış sağlanır.

Absorbisyonlu ısı pompaları 50 kW üstünde kullanılmaktadır. Sistemde su veya amonyak bulunması avantaj teşkil etmemektedir. Absorbsiyonlu ısı pompaları henüz bina ısıtmalarında kullanılamamaktadır. Sistemde solvent pompasından başka hareketli parçanın bulunmaması bir avantajdır. Doğru cevap C'dir.

Bir ısı pompasının verimliliği veya performans katsayısı, odaya verilen ısı miktarı / kompresöre verilen enerji miktarı ile belirlenir. Doğru cevap B'dir.

Isı pompası soğutma amaçlı kullanıldığında performans katsayısı Odadan çekilen ısı miktarı/Kompresöre verilen enerji miktarı olarak belirlenir. Doğru cevap A'dır.

Isı pompasının performans katsayısı 30/6=5 olarak bulunur. Doğru cevap B'dir.

Isı pompası sistemleri genelde çevre enerjisinden yararlanma prensibine dayanır. Isı pompasının yararlandığı çevre enerjileri üç grupta toplanabilir:

Hava: Havanın enerjisinden yararlanan ısı pompaları (Hava kaynaklı ısı pompası)

Toprak: Toprağın enerjisinden yararlanan ısı pompaları (Toprak kaynaklı ısıpompası)

Su: Suyun enerjisinden yararlanan ısı pompaları (Su kaynaklı ısı pompası)

Scroll kompresörler, birisi sabit diğeri uydu şeklinde dönen ve dar tolerans aralıklarıyla çalışan iki spiral elemandan oluşmaktadır. Dönme hareketi yapan iki spiral, soğutucu akışkanı sıkıştırır.

Pistonlu kompresörler, bir silindir içersinde gidip gelme hareketi yapan bir pistonla sıkıştırma işlemini yapan bu tip kompresörlerde tahrik motorunun dönme hareketi bir krank-biyel sistemi ile doğrusal harekete çevrilir.

Vidalı kompresör, birisi erkek diğeri dişi bir helisel vida çiftinden meydana gelmektedir. Dönme hareketi ile soğutucu akışkan sıkıştırılır.

Genel olarak soğutucu akışkanlarda aranması gereken bazı özellikler aşağıdaki gibi sıralanabilir.

Soğutucu akışkanın buharlaşma ısısı (buharlaşma sürecinde dışarıdan çekti-

ği ısı miktarı) yüksek olmalıdır.

Kondenser basıncının düşük olması istenir.

Evaparatör basıncının yüksek olması istenir.

Daha az bir enerji girdisi ile daha çok soğutma elde edilmesi istenir.

Soğutma devresinde nem ve su bulunmamalıdır. Bulunması halinde soğutucu akışkanla zararlı reaksiyonlara girmemelidir.

Havaya karıştığında yanıcı ve patlayıcı bir ortam oluşturmamalıdır.

Emniyetli ve güvenilir olmalıdır.

Kolay sağlanabilmeli, fiyatı düşük olmalıdır.

Kaçak olması halinde çevreye zarar vermemelidir