Güneş enerji destekli ısı pompasının bir villa projesine uygulanması ve termoekonomik analizi

Güneş enerjisi geçmişte olduğu kadar günümüzde de önemli bir yere sahiptir. Ülke olarak enerji alanında sürdürülebilir politikalar geliştirmek ve bu politikaları sürdürmek için fosil yakıt tüketimini azaltmak ve aynı zamanda enerji verimliliği faaliyetlerini yaygınlaştırmak, konutlarda yeşil bina tasarımlarının hayata geçirilmesi gerekmektedir. Mahal ısıtma ve soğutmaları için geçmişten günümüze birçok farklı sistem kullanılmıştır. Günümüzde iklim değişikliği sebebi ile emisyonu az ısıtma ve soğutma sistemlerinin arayışları her geçen gün artmaktadır. Artık konutlarda ısıtma ve soğutma ihtiyacı yenilenebilir enerji kaynaklarıyla karşılanmaktadır. Isı pompası teknolojisindeki gelişmeler ve avantajları göz önüne alırsak ısı pompası sistemlerinin daha çok tercih edilme sebebi olduğunu görürüz. Bu çalışmamda, Batman ilinde bulunan iki katlı bir villanın PV (Fotovoltaik) panel entegreli ısı pompası ile yerden ısıtılması incelenerek, doğalgaz ile yerden ısıtma yapılarak ısıtılmasının tercih edilmesi durumunda performans ve emisyon değerlendirmelerindeki değişimler karşılaştırılmıştır. Batman ili iklim şartlarında bulunan bir villada güneş enerji destekli ısı pompası kullanılarak ısıtma, soğutma ve kullanım sıcak suyu ihtiyacı karşılanmıştır. Bu çalışmamda; gerekli ısı kaybı hesabı, soğutma hesabı ve boyler kapasite hesabı için Daikin firmasının geliştirdiği Heating Solutions Navigator programı ile villada kullanılan yapı bileşenlerinin değerleri girilerek ısı kaybı hesabı, soğutma yükü hesabı ve boyler kapasite hesabı yapılmıştır. Doğalgaz ile yapılan hesaplamalarda ise; ısı kaybı baz alınarak villada yapılan yerden ısıtma ve gerekli kapasite ihtiyacı için doğalgazlı kombi seçimi yapılmıştır. Yapılan seçim sonucunda performans ve emisyon değerlendirmelerindeki değişimler ısı pompası ile karşılaştırılmıştır. PV (Fotovoltaik) panel tasarım ve hesabı için ise PVsyst programı kullanılmıştır. Bu program sayesinde ise gerekli çatı alanı ve villada kullanılan günlük elektrik tüketimi göz önüne alınarak panel ebatlarına göre çatıya panel yerleşimi tasarlanmıştır. Villanın fosil yakıt tüketiminin azaltılması ve villada yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı göz önünde bulundurulmuştur. Yapılan tasarımda ısı pompası sisteminin evaporatör ve kondenser sıcaklıkları sırasıyla -25°C ve 55°C olarak seçilmiş, sistemde R32 soğutucu akışkan kullanılmış ve ısı pompasının SCOP (Seasonal Coefficient of Performance) değeri 3,76 olarak hesaplanmıştır. Isıtma ve soğutma sezonu boyunca ısı pompası sistemine entegre edilen 83 adet güneş panelleriyle elektrik ve doğalgaz faturası ödemeden ısıtma ve soğutma ihtiyacı çözülmüş oldu. Villanın ısıtma sezonu olarak Ocak, Şubat, Mart, Nisan, Ekim, Kasım, Aralık ayları seçilmiş olup sıcak su elde etmek ve ısıtma ihtiyacını sağlayabilmek için gereken enerji 8281,3 kwh olarak bulunmuş, çatıya kurulmuş olan 83 adet güneş paneli ile doğalgazdan tasarruf edilmiştir. PV (Fotovoltaik) paneller sayesinde ısıtma sezonunda yılda ortalama 7532,86 TL tasarruf sağlandığı bulunmuştur. Tasarlanan sistem sayesinde yıllık CO2 emisyonu 801 kg azalmış olup ısıtma ve soğutmayı tamamıyla yenilenebilir enerji ile çözmüş olduk. Isı pompalı yerden ısıtmalı sistemin ilk yatırım maliyetindeki yüksek olmasına rağmen fiyat farkının işletme maliyetindeki azalmadan karşılanabileceği görülmektedir. Sonuç olarak ısı pompalarının yatırım maliyetleri doğalgaza kıyasla yüksek olmasına rağmen, temiz ve güvenilir olmaları, özellikle yerden ısıtma ile avantajlı bir ısıtma sistem olduğu görülmektedir.