Certification Dimensioning Energy adviser Heat pump Heating load Heating system Total heating demand

Isı pompası sistemlerinin boyutlandırılması

May 4, 2020

Özet

Isı pompasının doğru boyutlandırılması, verimli, güvenilir ve düşük karbonlu ısıtma için hayati önem taşır. Çok büyük bir ısı pompası sık sık devreye girip çıkarak aşınmayı, gürültü riskini ve elektrik tüketimini artırabilirken, çok küçük bir ısı pompası ise daha soğuk dönemlerde yedek elektrikli ısıtmaya aşırı derecede bağımlı hale gelebilir.

Bir ısı pompası sistemini doğru boyutlandırmak için tasarımcıların binanın tasarım ısıtma yükünü hesaplamaları, ısı dağıtım sıcaklıklarını, kullanım sıcak suyu gereksinimlerini ve iklim koşullarını dikkate almaları ve güvenilir, bağımsız olarak doğrulanmış ürün performans verilerini kullanmaları gerekir. Avrupa, revize edilen F-gaz çerçevesi kapsamında binaların karbon salımının azaltılmasını hızlandırırken, enerji performansı beklentilerini sıkılaştırıyor ve düşük GWP değerine sahip soğutucu akışkanlara geçiş yaparken, ısı pompası sistemlerinin doğru boyutlandırılması daha da önemli hale gelmektedir.

Isı pompasının boyutlandırılması neden bu kadar önemlidir?

Fosil yakıtlı sistemlere kıyasla ısı pompalarıyla ısı üretmenin ekonomik ve çevresel faydaları, ancak sistemler özenle planlanmış, doğru şekilde boyutlandırılmış ve kurulmuş ve ardından uygun şekilde işletilmişse anlamlı hale gelir. Özellikle, ısı pompası sistemlerinin boyutlandırılması, önemli bir tasarım zorluğu oluşturur. Isı pompasının verimliliği, çalışma sıcaklıkları, çalışma süreleri, iklim koşulları ve sistem tasarımıyla yakından bağlantılı olduğundan, hataların etkisi geleneksel petrol veya gaz kazanlarına kıyasla daha büyük olabilir.

Toplam ısıtma talebi ve ısıtma yükü nedir?

Kötü tasarlanmış veya yanlış eşleştirilmiş bir ısı dağıtım sistemi, ısı pompasının verimliliğini düşürebilir ve hizmet ömrünü kısaltabilir. Sistem kurulduktan sonra hataları düzeltmek zordur. Bu nedenle, ısı pompası gücünün boyutlandırılması için binanın hem yıllık ısıtma talebini hem de tasarım ısıtma yükünü belirlemek önemlidir. Hesaplamalar, her ülkedeki en son geçerli standartlara ve ulusal yöntemlere göre yapılmalıdır.

Isıtma ihtiyacı ile ısıtma yükü aynı şey değildir. Isıtma ihtiyacı, belirli bir süre boyunca gereken enerji miktarını ifade eder ve genellikle yıllık kWh cinsinden ifade edilir. Isıtma yükü ise ısıtma sisteminin tasarım dış ortam koşullarında sağlaması gereken ısı çıkışı veya gücü ifade eder ve genellikle kW cinsinden ifade edilir. Isı pompasının boyutlandırılması için tasarım ısıtma yükü temel parametredir.

Isıtma talebi nasıl hesaplanır?

Yaşam alanının metrekare başına özel ısıtma talebi, binanın yapısına bağlıdır. Gerçek değerler yalıtım seviyesi, hava sızdırmazlığı, ısı köprüleri, havalandırma, bina geometrisi, iç tasarım sıcaklıkları ve yerel iklime bağlıdır.

Not: Aşağıdaki değerler yalnızca gösterge niteliğindedir ve projeye özgü ısı yükü hesaplamasının yerini almamalıdır.

Bina türü	Gösterge niteliğinde özgül ısıtma ihtiyacı
Pasif ev	0,015 kW/m²
Yalıtımı çok iyi olan yeni bina	0,04 kW/m²
Standart ısı yalıtımına sahip yeni bina	0,06 kW/m²
Yenilenmiş eski bina veya sınırlı yalıtımı olan yeni bina	0,08 kW/m²
Isı yalıtımı olmayan eski bina	0,12 kW/m²

Binanın ısıtma ihtiyacını hesaplama formülü şöyledir:

Yaşam alanı [m²] × özgül ısıtma ihtiyacı [kW/m²] = gösterge niteliğinde bina ısıtma ihtiyacı [kW]

Bu basitleştirilmiş hesaplama ilk tahmin için yararlı olabilir, ancak bir ısı pompasının seçilmesinde nihai dayanak olarak kullanılmamalıdır. Özellikle yenileme projeleri, düşük sıcaklıklı ısı vericileri, hibrit sistemler ve yalıtım seviyeleri değişkenlik gösteren binalar için, geçerli ulusal yönteme göre odaya göre ayrıntılı bir hesaplama yapılması önerilir.

Isıtma yükü nasıl hesaplanır?

Bir binanın ısıtma yükü, geçerli standart veya ulusal yönteme göre hesaplanır ve toplam ısıtma ihtiyacı ile karıştırılmamalıdır. Isıtma yükü, ilgili tasarım dış hava sıcaklığında istenen iç mekan sıcaklığını korumak için bir ısıtma sisteminin sağlaması gereken gücü gösterir.

Yıllık ısıtma ihtiyacı = zaman içindeki enerji tüketimi
Isıtma yükü = tasarım koşullarında gerekli ısıtma gücü

Isıtma yükünü belirlemek için iklim koşulları dikkate alınır ve ilgili bölgeler için standart dış ortam sıcaklıkları şeklinde hesaba katılır.

Örneğin, Almanya’nın birçok iç kesiminde veya yüksek rakımlı bölgelerinde tasarım dış ortam sıcaklıkları sıfırın önemli ölçüde altında olabilir. Daha ılıman kıyı bölgelerinde ise tasarım dış ortam sıcaklıkları genellikle daha ılımandır. Yapı malzemeleri, U değerleri, ısı köprüleri, havalandırma kayıpları, hava sızdırmazlığı ve bina geometrisi de hesaplamaya dahil edilir.

Çoğu zaman, ısıtma yükü ve yıllık ısıtma ihtiyacının hesaplanması atlanır ve bir güvenlik marjı sağlamak amacıyla daha büyük ısı pompaları seçilir. Sık sık, ısı pompası ihtiyacın çok üzerinde olur. Bu durum, verimlilik, konfor ve kompresörün ömrü üzerinde olumsuz bir etkiye sahiptir. Özellikle geçiş dönemlerinde, yani ilkbahar ve sonbaharda, aşırı büyük bir ısı pompası, sık sık açılıp kapanma döngülerine yol açabilir; bu durum, çalışma sürelerinin kısalmasına neden olarak aşınmayı artırabilir ve sistem verimliliğini düşürebilir. Güç çok düşükse, soğuk havalarda yedek ısıtıcı yükün daha büyük bir kısmını karşılamak zorunda kalabilir; bu da elektrik tüketimini ve işletme maliyetlerini artırır.

Doğru ısı pompası boyutlandırmasında ayrıca aşağıdakiler de dikkate alınmalıdır:

Isı verici türü ve gerekli akış sıcaklığı (örneğin radyatörler, yerden ısıtma, fan coil üniteleri veya hava tabanlı sistemler)
Kurulumdan önce veya sonra planlanan bina yapısal iyileştirmeler
Evsel sıcak su üretimi ve depolama gereksinimleri
Yedek ısıtmanın devreye girdiği sıcaklık dahil olmak üzere, bivalent veya hibrit çalışma
Kısmi yükte ve farklı dış ortam sıcaklıklarında ısı pompasının performansı
Ses gücü seviyeleri ve konum kısıtlamaları
Soğutucu akışkan türü ve gelecekteki yasal gereklilikler; buna, (AB) 2024/573 sayılı Yönetmelik kapsamında daha düşük GWP değerine sahip soğutucu akışkanlara geçiş de dahildir.

Sertifikasyon, doğru performans verilerini nasıl sağlar?

Bir binanın beklenen yıllık talebi ve daha da önemlisi, gerekli olan kesin ısıtma yükü bir enerji danışmanı, tasarım mühendisi veya kurulumcu tarafından belirlenmiş olsa bile, yanlış üretici bilgileri yine de bir sorun oluşturabilir. Sertifikasyon, bu hata kaynağını ortadan kaldırmaya yardımcı olur ve ısı pompalarının mümkün olan en yüksek ekonomik ve ekolojik avantajları sağlamasına olanak tanır.

Örneğin, Eurovent Sertifikalı Isı Pompası Performansı (Eurovent-HP) ve Isı Pompaları NF 414, ısıtma kapasitesi 100 kW veya daha az olan konut ve hafif ticari ısı pompaları için aynı ürün kapsamını ve sertifikalı özellikleri paylaşır. Sertifikalı özellikler arasında ısıtma ve/veya soğutma kapasiteleri, elektrik güç girişleri, COP, tasarım kapasitesi, SCOP, SCOPnet, mevsimsel verimlilik, yıllık tüketim ve ses gücü seviyeleri yer alabilir.

Eurovent Certification ayrıca Soğutucular ve Isı Pompaları için Eurovent Sertifikalı Performans (LCP-HP), Isı Pompası KEYMARK, Isı Pompaları için MCS ve Hibrit Isı Pompaları NF 462 dahil olmak üzere ısı pompalarıyla ilgili diğer programlar da sunmaktadır. Ürün türüne ve hedef pazara bağlı olarak, bu programlar teknik şartname, tasarım, mevzuata uygunluk ve teşvik programları için bağımsız olarak doğrulanmış, karşılaştırılabilir performans verilerine erişimi destekler.

Laboratuvar testleri, tanınmış Avrupa ve uluslararası standartlar kullanılarak, sıkı bir şekilde tanımlanmış ve aynı koşullar altında üçüncü taraflarca gerçekleştirilir. Fabrika kontrolleri, ürün gözetimi ve veri doğrulama süreçleri, yetkinlik, tarafsızlık ve bağımsızlık gerekliliklerini karşılamak üzere tasarlanmıştır.

Tasarımcılar, montajcılar, şartname hazırlayıcılar ve son kullanıcılar için, sertifikalı veriler, dayanağı olmayan üretici iddialarına güvenme riskini azaltır. Bu veriler, doğru boyutlandırma, enerji modellemesi, ürün karşılaştırması, ihale şartnamesi, gürültü değerlendirmesi ve uzun vadeli performans beklentilerini destekler. Bu durum, karbonsuzlaştırma stratejilerinin merkezinde ısı pompalarının yer aldığı ve güvenilir verilerin düşük performanslı sistemlerden kaçınmak için hayati önem taşıdığı projeler için özellikle önemlidir.

SSS

Isı pompasının doğru boyutlandırılması neden önemlidir?

Isı pompasının doğru boyutlandırılması, sistemin gereksiz boyutlandırma olmadan binanın ısıtma ihtiyaçlarını verimli bir şekilde karşılayabilmesini sağlar. Aşırı büyük boyutlandırılmış bir ısı pompası sık sık devreye girebilir; bu da verimliliği düşürür ve bileşenlerin aşınmasını artırır. Yetersiz boyutlandırılmış bir ısı pompası ise soğuk havalarda yedek ısıtmaya aşırı derecede bağımlı hale gelebilir; bu da elektrik tüketimini ve işletme maliyetlerini artırır.

Isıtma talebi ile ısıtma yükü arasındaki fark nedir?

Isıtma talebi, bir binanın zaman içinde ihtiyaç duyduğu enerji miktarıdır ve genellikle yıllık kWh cinsinden ifade edilir. Isıtma yükü ise tasarım dış ortam koşullarında gerekli olan ısıtma gücüdür ve genellikle kW cinsinden ifade edilir. Isıtma yükü, bir ısı pompasının seçimi ve boyutlandırılması için kritik öneme sahip bir rakamdır.

Isı pompasını sadece taban alanı kullanarak boyutlandırabilir miyim?

Zemin alanı, kaba bir ilk tahmin sağlayabilir, ancak nihai ısı pompası seçimi için yeterli değildir. Güvenilir bir hesaplama, yalıtım seviyesi, U değerleri, hava sızdırmazlığı, ısı köprüleri, havalandırma kayıpları, bina geometrisi, kullanım sıcak suyu ihtiyaçları, ısı yayıcıları ve yerel tasarım sıcaklıklarını içermelidir.

Neden Eurovent sertifikalı ısı pompalarını tercih etmelisiniz?

Eurovent sertifikalı ısı pompaları, bağımsız olarak doğrulanmış performans verileri sunarak, kullanıcıların güvenilir ve tutarlı bilgilerle ürünleri karşılaştırmasına yardımcı olur. Sertifikasyon, doğru sistem boyutlandırmasını, enerji verimliliğini, mevzuata uygunluğu, sağlam bir değerlendirmeyi ve beyan edilen performansın üçüncü taraf testleri ve sürekli izleme yoluyla kontrol edildiğine dair güveni destekler.