AVenS’ in Yeni viral savaşçısı Vortice DEPURO EVO POMSAD’TAN BATARYA HAMLESİ VE AVRUPA BİRLEŞİK SU ETİKETİ Solarex İSTANBUL 2021 Bulaşı riskini azaltmak için Temiz Hava Dolabı geliştirdi ATLAS COPCO’DAN TÜRK SANAYİSİNE ÜCRETSİZ ANALİZ HİZMETİ Nobel İlaç Düzce Üretim Tesisi’nde ALDAĞ Güvencesinde CIAT Fancoil Cihazları Tercih Edildi GF Hakan Plastik yalınlaşıyor BİN 400 KOBİ MÜHENDİSLİK DESTEĞİ İLE KORUNACAK Tavuk Gübresinin Bertarafı ile 2.3MWe Elektrik Üretilecek Yapı sektöründe dönüşüm rüzgarı SÜT-D DÜNYA TEMİZLİK GÜNÜ ÇAĞRISI Türkiye’nin En kapsamlı Engelsiz Yaşam Merkezi’nde ALDAĞ Güvencesi ile CIAT Soğutma Grupları Tercih Edildi 35 ÜLKENİN FİKİR ÖNDERLERİ ZEROBUILD FORUM’DA SIFIR ENERJİ BİNALARI KONUŞACAK Bahçeşehir Kolejlerinin Tercihi Yine Aldağ Oldu İzmir’in tarihi stadyumu E.C.A ile iklimlendiriliyor

Prof. Dr. Hasan A. Heperkan

ISI POMPALARI STANDARTLAR VE SERTİFİKASYON

 

Ülkemizde 1980’li yıllardaki ekonomik kalkınma ile enerji üretim ve tüketimi büyük artış göstermiş ve enerji ithalatını zorunlu hale getirmiştir. Türkiye, genel olarak enerji üretim kapasitesinin enerji talebini karşılayamaması nedeniyle enerji ithal eden bir ülkedir. Bunun tabii bir sonucu olarak da enerjinin ve enerji kaynaklarının kullanım verimlilikleri ön plana çıkmaktadır. Türkiye'de bir birim katma değer yaratabilmek için diğer ülkelere göre çok daha yüksek miktarda enerji tüketilmektedir.

 

Enerji, iktisadi ve sosyal kalkınma için önemli girdilerin başında gelir. Dünya enerji ihtiyacının önemli bir bölümünü karşılayan fosil yakıt rezervinin büyük bir hızla tükenmesi, sanayileşme sürecinde enerji tüketimindeki hızlı artışa bağlı olarak sera gazı emisyonlarının insan yaşamını tehdit eder duruma gelmesi ve ozon tabakasının zarar görmesi nedeni ile enerji temini ve etkin kullanımı günümüzün en önemli sorunlarından birini oluşturmaktadır. Yaşamakta olduğumuz Covid-19 pandemisi ve bulunduğu açıklanan yeni doğalgaz rezervleri bu durumu değiştirmemiş, hatta riskleri artırmıştır.

 

Uzun yıllardır bir türlü doğru ve tutarlı bir enerji politikası oluşturamayan Türkiye, bu tutumunun olumsuz yansımalarını sürekli yaşamak zorunda kalmaktadır. Enerji fiyatları ve enerji arzının güvenliği ve sürekliliği tartışma konusu olmaktadır. Enerji fiyatlarının uzun yıllar boyunca dünyadaki ve ülkemizdeki değişimine göz atacak olursak sosyo-politik nedenlerle önemli miktarda dalgalanmalar gösterdiği anlaşılmaktadır. Özellikle günümüzde, ekonomik durumumuzdaki kırılganlık ve içerisinde bulunduğumuz coğrafyada meydana gelen gelişmeler konuyu daha da önemli hale getirmiştir; Doğu Akdeniz bölgesinde yaşanan enerji çatışmaları buna en iyi örneklerden biridir. İklimlendirme sektörü, sanayi ve bina kapsamıyla bir ülkenin enerji arz ve talep dengesinde en kritik aktörlerin başında gelmektedir.

 

Diğer taraftan, sadece enerji arzına bakmamak, arz/talep dengelerini de dikkate almalıyız. Enerji verimliliği; tüketilen enerji miktarının, üretimdeki miktar ve kaliteyi düşürmeden iktisadi kalkınmayı ve sosyal refahı engellemeden en aza indirilmesi biçiminde ifade edilmektedir. Enerjinin verimli ve etkin kullanımını özendirmek ve bu hedefle çeşitli çalışmalar yapmak, bazı uygulamaları zorunlu hale getirmek, yapılan çalışma ve uygulamaları denetlemek amacı ile ülkemizde de yakın zamanda bir takım yasal düzenlemeler yapılmıştır.

 

Enerji kaynaklarının kullanımında fosil yakıtların yakılması büyük önem taşımaktadır. Yakma sistemlerinin veriminde yapılacak ufak gelişmeler dahi ülke genelinde büyük tasarruflara neden olacaktır. Günümüzde kullanılan enerji üretim teknolojilerinin hepimizce bilinen sakıncaları bulunmaktadır. Sınırlı kaynaklara bağlıdırlar (fosil yakıtlar), çevreyi kirletirler (hava ve su kirliliği, atık depolama, karbondioksit) ve sera etkisi yaratırlar. Karbondioksit iklim değişikliği yaratan insan etkinliklerinin yaydığı en önemli sera gazıdır. Bugün, özellikle kuraklıklar, seller ve rekor kıran sıcaklıklar yüzünden mercanların ağarması ve kutupların erimesi gibi iklim değişikliği etkilerine tüm dünya tanık olmaktadır. Bu nedenle en kısa zamanda yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelerek, acilen karbondioksit yayılımını azaltmaya ve fosil yakıtlardan vazgeçmeye başlamak zorundayız.

 

Dünyamız aslında enerji bakımından zengindir, sorun enerjinin nerede ve hangi sıcaklıkta bulunduğudur. Termodinamik olarak, enerjinin yüksek sıcaklıkta bulunması durumunda işe çevrilebilme potansiyeli vardır. Tesisat sektörü için, sanayide veya binalarda kullanılsın, önemli olan doğru enerji kaynağının doğru yerde bulunması ve en verimli şekilde kullanılmasıdır. Isı pompaları, başka türlü işe yaramayan, toprak, su ve havada depolanmış düşük sıcaklıktaki enerjiden, çok küçük miktarda yardımcı enerji kullanarak faydalanabilmemizi sağlar. Bir bakıma genelde büyük sorun teşkil eden ısı depolamayı doğal olarak gerçekleştirir. Örneğin, toprak kaynaklı ısı pompaları, yazın soğutma işlemi sırasında toprağa verdiği (depoladığı) enerjiyi kışın ısıtma işleminde geri alır. Bir anlamda ısıyı ters yönde akıtır, soğuk ortamdan sıcak ortama aktarır. Tabii termodinamiğin ikinci yasası gereği bir iş verilmelidir. Yardımcı enerji burada kullanılır. Sistemin verimi ne kadar fazlaysa (COP ne kadar büyükse) yardımcı enerji o kadar azalır.

 

Mevcut fosil yakıtlı enerji modeli artık uygun olmadığından, enerji strateji ve politikalarını düşük karbonlu bir toplum yönüne çevirebilmek için bir paradigma değişikliği gerekmektedir. Uluslararası Enerji Ajansı, IEA 2017 Enerji Teknolojisi Perspektifi kapsamında, örneğin tüm ekonomik sektörlerde çeşitli elektrifikasyon senaryolarının yararlarını ve zorluklarını araştırmıştır. Bu bağlamda, elektrifikasyon açısından büyük potansiyeli nedeniyle bina sektörünün rolüne özel önem vermiştir. İklimlendirme teknolojilerinde artan elektrik ve elektronik kullanımı, yenilenebilir enerji kaynaklarının binalara entegrasyonu açısından ilginç fırsatlar da sunmaktadır. Bu çerçevede, HVAC sistemlerinin rolü çok önemli olup optimal kullanımları durumunda, yerel yenilenebilir enerji kaynaklarıyla bütünleşme, sera gazlarının ve hava kirletici emisyonlarının azaltılması ve elektrik şebekesinin dengelenmesi sağlanabilecektir. Öte yandan, büyüyen mahal soğutma ihtiyaçları ve yüksek konfor standartları nedeniyle artan enerji talebi, HVAC teknolojilerinin verimliliği için çaba sarf edilmesini gerektirmektedir. Konutlarda ve ticari binalarda elektriğin en az kullanıldığı iki alan mahal ve su ısıtmadır. Bu bakımdan mevcut teknolojik çözümlerin, yoğuşmalı gaz kazanı, biyokütle kazanı, elektrikli kazan ve elektrikli ısı pompasının karşılaştırılması, bina sahiplerinin elektrik teknolojilerine yönelik bakışlarını etkileyebilir [1].

 

Isı pompalarının ısıtma işlemi sırasında toprak, su ve havadan kazandığı ilave ısının yenilenebilir olup olmadığı yıllarca tartışma konusu olmuştur. Bu sorun, ısı pompalarının AB’nin Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Kullanımının Teşvik ve Desteklenmesi Direktifi (2009/28/EC, RES Directive, Article 2) ve Binaların Enerji Performansı Direktifi’ne (2010/31/EU, Article 2) dahil edilmesiyle çözülmüş oldu.

 

Avrupa Birliği yenilenebilir enerji kullanım oranını 2030 yılına kadar yükseltmeyi hedeflemektedir. Bu hedefe ulaşmakta çok büyük bir potansiyel olan ısı pompalarının yenilenebilir enerji kaynağı kullanan sistemler sınıfına dahil edilmesi sonunda gerçekleşmiştir. Avrupa Komisyonu yenilenebilir enerji kaynakları tanımına hava, su ve topraktan kazanılan ısıyı da dahil etmiştir.

 

Isı pompası teknolojisi zaten iyi bilinen bir teknoloji olup, Avrupa Isı Pompası Birliği verilerine göre 2005 ile 2010 yılları arasında 2 640 000 adet cihaz satılmıştır.  Pazar büyümesi, 2003 yılından beri ortalama %30 olarak gerçekleşmiştir. Uluslararası Enerji Ajansı, IEA Pazar hacminin 2050 yılına kadar 3.6 milyara ulaşacağını tahmin etmektedir.

 

Yine bu kapsamda, Bina Enerji Performansı Direktifi, EPBD, 2021 yılından sonra bütün yeni binaların yaklaşık sıfır enerjili bina olmasını istemektedir. İlaveten, yenilenen binalar için de benzer talepler olacaktır. Özellikle eski binalarda yaklaşık sıfır enerjili bina elde etmede ısı pompaları çok etkili olacaktır.

 

AB’nin Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Kullanımının Teşvik ve Desteklenmesi Direktifi (2009/28/EC, RES Directive, Article 2) yenilenebilir enerji kaynaklarını aşağıdaki şekilde tanımlamıştır. Yenilenebilir enerji kaynaklarından elde edilen enerji, rüzgar, güneş, aerotermel, jeotermal, hidrotermal ve okyanus kaynaklı enerji, hidrolik, biyokütle, gömülü çöplerden elde edilen gaz, arıtma tesislerinde üretilen gaz ve biyogaz gibi fosil yakıtlara dayanmayan enerjidir. Aerotermal enerji, havada ısı şeklinde depolanan, jeotermel enerji, yer yüzeyinin altında ısı şeklinde depolanan enerji (Bu enerji eski tanımlamada da vardı), hidrotermal enerji ise yüzey sularında ısı şeklinde depolanan enerjidir.

 

Binaların Enerji Performansı Direktifi (2010/31/EU, Article 2) ısı pompasını şu şekilde tanımlamıştır. Isı pompası, hava, su veya toprak gibi doğal ortamdan aldığı ısıyı, ısının yüksek sıcaklıktan düşük sıcaklığa doğru doğal akışını tersine çevirerek bina veya endüstriyel bir uygulamaya ileten makina, cihaz veya kurulu sisteme verilen isimdir. Bu tanım yeniliklere ve geliştirilecek yeni teknolojilere açık bir ifadedir.

 

Burada dikkat edilmesi gereken husus, ısı pompasını çalıştırmak için gereken enerjinin (elektrik veya fosil yakıtlarla çalışan bir motor olabilir) yenilenebilir olmadığıdır. AB’nin Yenilenebilir Enerji Kaynaklarının Kullanımının Teşvik ve Desteklenmesi Direktifi’nin (2009/28/EC, RES Directive) 3. maddesinde bu konuya değinilmiş ve ısı pompasını çalıştırmak için gereken enerjinin toplam aktarılan ısıdan çıkarılması gerektiği ifade edilmiştir. Sadece, aktardığı enerji kullandığı yenilenemeyen birincil enerjiden belirgin miktarda fazla olan ısı pompaları dikkate alınmalıdır. Bilindiği gibi ısı pompalarının etkinliği, COP si ısı kaynağının sıcaklığı ile değişir. Hava soğudukça, verim düşer. Özellikle hava kaynaklı ısı pompaları dış hava sıcaklık değişikliklerinden fazlaca etkilenir. Sistemin değişen dış hava sıcaklıklarına göre hesaplanan COP değerleri kullanılarak gerçek performans bulunmalıdır. Hesapla ilgili bir yöntem, binaların enerji performansını değerlendiren DIN 18599 da ve eski adıyla Bayındırlık Bakanlığı tarafından hazırlanan BEP-TR yazılımı metodolojisinde ayrıntılı olarak açıklanmıştır.

 

Uluslararası Enerji Ajansı, IEA raporlarına göre 2019'da yaklaşık 20 milyon bina ısı pompası satın almıştır. Bazıları mahal ve su ısıtma ihtiyaçlarını kısmen karşılayan tersinir üniteler olsa bile, büyüme tüm birincil ısıtma pazarlarında - Kuzey Amerika, Avrupa ve Kuzey Asya'da belirgindir. Isı pompaları birçok ülkede yeni inşa edilen binalarda en yaygın teknoloji haline gelmesine rağmen, küresel bina ısıtma talebinin yalnızca %5'ini karşılamaktadır. Bu payın 2030 yılına kadar üç katına çıkması gerektiğinden, ön satın alma ve kurulum maliyetlerini azaltmak, yenileme için pazar engellerini kaldırmak ve enerji performansını ve soğutucu akışkan alternatiflerini iyileştirmek için daha fazla desteğe ve yeniliğe ihtiyaç vardır. 2019'da küresel olarak, konut ısı talebine yönelik satışların dörtte üçünü hala fosil yakıt tabanlı ve geleneksel elektrik teknolojileri oluşturmaktadır.

 

Bina sektörünün inşaat bölümü, ısı pompası teknolojisi alımlarının çoğundan sorumludur ve birçok ülkede ısı pompaları, tüm ısıtma teknolojileri arasında en yüksek pazar payına sahiptir. Örneğin Amerika Birleşik Devletleri'nde, yeni inşa edilen binalar için ısı pompası satışlarının payı, tek aileli konutlar için % 40 ve çok aileli binalar için % 50 civarındadır.

 

AB pazarı, 2018'de yaklaşık 1,3 milyon ısı pompası satışıyla hızla büyümektedir (2015'ten bu yana yıllık ortalama % 12 büyüme). Fransa, İtalya ve İspanya, Avrupa Birliği'ndeki tüm satışların yarısından sorumluyken, İsveç, Estonya, Finlandiya ve Norveç, her yıl binde 25'ten fazla ısı pompası satışı ile en yüksek penetrasyon oranına sahiptir. Ortalama yıllık enerji performansının bir göstergesi olan ısı pompalarının tipik mevsimsel performans faktörü, 2010 yılından bu yana mahal ısıtma uygulamaları için yaklaşık 4'e yükselmiştir. Özellikle Akdeniz bölgesi ve orta ve güney Çin gibi nispeten ılıman iklimlerde 4,5 veya daha yüksek faktörlere ulaşmak yaygındır. Bunun tersine, kuzey Kanada gibi aşırı soğuk iklimlerde, düşük dış sıcaklıklar, mevcut teknolojilerin enerji performansını kış mevsiminde ortalama 3-3,5 değerlerine düşürmektedir [2]. Son yıllarda invertör teknolojilerine geçiş, verimliliği artırmıştır. Günümüzde invertör teknolojileri, inverter olmayan teknolojilerin durması ve başlamasından kaynaklanan enerji kaybının çoğunu önlerken, kompresör sıcaklık artışını da azaltmaktadır.

 

Teknolojideki ilerlemenin yanı sıra düzenlemeler, standartlar ve etiketleme, küresel olarak gelişmeyi teşvik etmiştir; örneğin, Amerika Birleşik Devletleri'nde satılan ısı pompalarının ortalama mevsimsel performans faktörü, minimum enerji performansı standartlarındaki iyileştirmeler sonucu 2006'da % 13 ve 2015'te % 8 artmıştır. Buhar sıkıştırmalı sistemlerde, ısı pompası mevsimsel performans faktörünü 2030'a kadar 4.5-5.5'e yükseltmek için sistem odaklı çözümler (tüm bina enerji kullanımını optimize etmek) ve çok düşük veya sıfır küresel ısınma potansiyeline sahip soğutkanlar kullanmak gerekmektedir.

Isı pompalarının kurulum ve işletme maliyetleri incelendiğinde, daha yüksek enerji performanslarına rağmen yatırımın karlı olabilmesi için 10 ile 12 yıl gibi uzun süreler gerekir (örneğin, doğalgazdan bir elektrikli ısı pompasına geçerken). 2015 yılından beri uygulanan sübvansiyonların, ısı pompalarının ön maliyetini karşılama ve yeni inşa edilen binalarda alımlarını hızlandıran pazar dinamiklerini başlatmada etkili olduğu kanıtlanmıştır. Bu mali desteğin kaldırılması, özellikle toprak kaynaklı ısı pompalarının benimsenmesini önemli ölçüde engelleyebilir. Kentsel dönüşüm, bina yenilemeleri ve ısıtma ekipmanının değişimi tek başına, 2030 yılına kadar konut satışlarını üç katına çıkarma hedefi için yeterli olmayacaktır. Tadilatlar ve yenilemeler sırasında bina kabuğunun iyileştirilmesinin ve tesisatın yenilenmesinin, hava kaynaklı ısı pompalarının toplam yatırım maliyetini yaklaşık % 30 ve toprak kaynaklı ısı pompalarının % 65-85 azaltabileceği de unutulmamalıdır. Yerinde güneş PV panellerine bağlanma ve enerji pazarlarına katılma seçenekleri, ısı pompalarını daha çekici hale getirecektir.

 

Küresel olarak, fosil yakıt sübvansiyonları ve elektrik vergileri nedeniyle oluşan yüksek elektrik fiyatları çoğu pazarda hâlâ büyük engeldir. Küresel olarak elektrik fiyatları (kWh eşdeğeri başına ABD doları olarak), doğal gaz fiyatlarının yaklaşık iki katıdır ve bazı pazarlarda bu oran üç veya daha fazla kat olabilmektedir. Elektrik ve doğal gaz fiyatları arasındaki farkın daraltılması, genişlemekte olan pazar segmentlerinde (örneğin yeni binalar için hava kaynaklı ısı pompaları) alımı hızlandıracak ve yenilerinin (örneğin mevcut binalar) dağıtımını teşvik edecektir. Benzer şekilde, büyük ölçekli ısı pompaları da ticari olarak mevcuttur, ancak pazar oluşumu engelleriyle karşı karşıyadır. Güç-ısı uygulamalarında kullanılan elektriğe uygulanan vergilerin kaldırılması, bunların alımını kolaylaştıracaktır [2].

 

Isı pompalarının sertifikalandırılmasında en çok kullanılan programlardan biri NF 414 Revision 15 teknik standardıdır. Burada performans, özetle aşağıdaki başlıklar altında değerlendirilir. Daha fazla bilgi için standarda bakılabilir [3].

 

Isıtma modu (onaylı enerji performansı)

- performans katsayısı (COP)

- ısıtma kapasitesi (Ph)

- elektrik giriş gücü (Pe)

 

Akustik

- Ses gücü seviyesi

 

Değişken güç düzenlemeli ısı pompaları (özel performans, başvuru sahibinin seçtiği şekilde onaylanabilir)

- sürekli çalışmada minimum yük oranı (LRcontmin)

- LRcontmin'de COP

- LRcontmin'deki performans düzeltme katsayısı (CcpLRcontmin)

Soğutma modu (Soğutma işlevi yalnızca mahal ısıtma işlevi ile onaylanabilir)

- soğutma verimliliği (EER)

- soğutma kapasitesi (Pc)

- elektrik giriş gücü (Pe)

 

Yardımcı sistemler 

(performansı-, başvuru sahibinin tercihine göre onaylanabilir)

- yardımcılar için elektrik gücü payı (oran); yardımcı donanımlar için elektrik gücünün toplam elektrik gücü içindeki payı (oran), pik noktasında bekleme gücü (standby) ile güç girişi arasındaki orandır.

 

Mevsimsel ısıtma performansı (hava/hava, hava/su, su/su ve glikol su/su ısı pompalarının mevsimsel performans seviyeleri, başvuru sahibinin seçtiği diğer iklimlerin yanı sıra en azından ortalama bir iklim için ısıtma modunda onaylanmalıdır)

- mevsimsel performans katsayısı SCOP

- net mevsimsel performans katsayısı SCOPnet

- mevsimsel enerji verimliliği  ηs

 

Mevsimsel soğutma performansı (başvuru sahibinin seçtiği hava/hava, hava/su, su/su ve glikol su/su ısı pompalarının mevsimsel performans seviyeleri, soğutma modunda onaylanmalıdır)

- mevsimsel performans katsayısı (SEER)

 

Kaynaklar

[1] G. Crespi, E. Bompard, “Drivers for energy transition of Italian residential sector”, The REHVA European HVAC Journal, Volume: 57 Issue: 1, pp.6-11, Şubat 2020.

[2] https://www.iea.org/reports/heat-pumps

[3] Certification technical standard NF 414 Revision 15 – December 2018 Heat Pump - NF mark

 


Pnosan-36