ısıtma sektöründe yeni teknolojiler ve gelecek

Makale
ISITMA SEKTÖRÜNDE YENİ
TEKNOLOJİLER VE GELECEK
Rüknettin KÜÇÜKÇALI
yere sahiptir. Güneş enerjisi kullanma suyu ve bi­
ÖZET
Özelde ısıtma sektöründe, genelde enerji sek­ na ısıtmasında kullanılabildiği gibi fotovoltaikler
töründe geleceği belirleyen iki temel kısıt söz ko­ yoluyla binalarda elektrik enerjisi üretiminde de
nusudur. Bunlardan birincisi klasik enerji kayna­ kullanılacaktır.
ğı olan fosil yakıtların tükenmekte oluşu, diğeriyse yanma sonucu oluşan ürünlerin doğayı tüket­ 1. GİRİŞ
Bugün için ısıtma sektöründeki gelişmeleri
mekte oluşudur. Bu iki ana kısıt kendini somut
olarak enerji maliyeti ve C 0 2 emisyonu sınırla­ yönlendiren iki ana etken ileri sürülebilir. Bunlar
maları olarak göstermektedir. Isıtma sektörünün enerji maliyetleri ve çevrenin korunmasıdır. Kla­
gelişmesi ve yönelimini de enerji maliyetleri ve sik enerji kaynağı olan fosil yakıtlar tükenmekte­
dir. Bu nedenle fiyatları sürekli bir biçimde art­
C 0 2 sınırlamaları belirleyecektir.
Mevcut ve gelişmekte olan teknolojileri, esas maktadır. Bir dönem varili 9 $ olan petrol fiyatla­
olarak fosil yakıt tüketen teknolojiler ve yenilene­ rı bugün 28 $ mertebelerindedir. Bu fiyatm 30 $
bilir enerji teknolojileri şeklinde sınıflamak mertebelerine kadar çıktığı dönemler olmuştur.
mümkündür. Fosil yakıt yakan teknolojilerde ana Diğer yakıt fiyatlarının da petrole bağlı olarak tır­
yönelim verimin artırılmasıdır. Mevcut en etkin mandığını düşündüğümüzde, enerji maliyetleri­
teknoloji yoğuşmalı kazan teknolojisidir. Yakın nin sistemlerin en önemli özelliği haline geldiği­
gelecekte bu alanda küçük ölçekli kojenerasyon ni söylemek mümkündür. Tablo l'de konutlarda
teknolojisi pazara girmektedir. Yaygınlaşma eğili­ ve sanayide yakıt fiyatlarının son yıllardaki deği­
minde olan diğer teknoloji grubu ise kısmen yeni­ şimi verilmiştir. Örneğin LPG 1999-2000 arası
lenebilir teknolojilerdir. Bunlar içinde ısı pompa­ yıllık artış oranı %100 ve 1999-2003 arası 4 yıl­
lan önemli bir yer tutmaktadır. Üzerinde yoğun lık artış oranı %900 mertebesindedir.
çalışılan bu gruptaki bir diğer önemli teknoloji ise
Bugün yakıt fiyatları ve ilk yatırım maliyetle­
yakıt pilleridir. Orta vadede yakıt pilleri ısıtma ve rine bakıldığında çarpıcı bir tablo ile karşılaşıl­
birlikte elektrik üre­
maktadır. Buna gö­
timinde önemli bir
re, binaların bir
Süknettfn KÜÇÜKÇAU
paya sahip olacak­
mevsim yakıt har­
1950 yılında doğdu. 1972 yılında İTÜ Makîna Fakültesinden
Yüksek
Mühendis
olarak
mezun
oldu.
Sungurlar
ve
Tbkar
fir­
tır. Isıtma sektörün­
caması, kazan be­
malarında mühendis ve şantiye şefi olarak görev yaptıktan sonra,
de yenilenebilir tek­
delinin
2 ile 10 katı
1975 yılında ISISAN A.Ş.'yi kurdu. Halen bu firmanın yöneticisi
noloji olarak güneş olarak görev yapmaktadır. MMO, TTMD ve ASHRAE üyesidir. Ev­ olmaktadır. Bu du­
enerjisi öncelikli bir li ve lek çocuk sahibidir.
rumda geçmişte paTESİSAT MÜHENDİSLİĞİ / Kasım-Aralık 2003 • 61
Tablo 1. Konutlarda yakıt fiyatları değişimi
01.01.1999
11.09.2000
Dolar
315.000 TL
670.000 TL
1.439.200 TL
%113
%357
Doğal Gaz
68.040 TL/m3
145.800 TL/m
3
370.148 TL/m*
%114
%361
Fuel Oil (No.4)
80.600 TL/kg
221.350 TL/kg
848.000 TL/kg
%175
%792
Motorin
176.200 TL/kg
517.621 TL/kg
1.645.553 TL/kg
%194
%691
LPG (Dökme)
138.000 TL/kg
277.000 TL/kg
1.605.000 TL/kg
%101
%886
Elektrik
26.290 TL/kWh
56.425 TL/kWh
158.344TL/kWh
%115
%386
Yakıt fiyatları
döviz kurları
30.07.2003
halı olarak değerlendirilen yüksek verimli sistem­
ler günümüzde kullanılabilir hale gelmişlerdir.
Bu, yüksek verimli, daha az yakıt tüketen veya
hiç yakıt tüketmeyen sistemlerin gelişmesine yol
açmıştır. Daha önce üzerinde teorik olarak çalışı­
lan ısıtma sistemleri, bugün ticari ürün olarak kul­
lanıma sunulabilmektedir.
Diğer ana etkense yanma sonucu oluşan ürün­
lerin doğayı tüketmekte oluşudur. Yanma sonucu
oluşan zehirli ürünler insan sağlığım ve doğayı
tehdit ve tahrip ederken, C 0 2 emisyonu sera etki­
siyle dünyanın ısıl dengesini bozmaktadır. Bu ne­
denle S0 2 , CO, NOx gibi zararlı gaz emisyonları­
na ve C 0 2 emisyonlarına sınırlamalar getirilmek­
tedir. Özellikle C 0 2 sınırlamasının ısıtma sektörü­
nün geleceğine büyük etkisi olacaktır. Çünkü ne
kadar iyi yakılırsa yakılsın, fosil yakıt yanması
sonucu C 0 2 oluşmaktadır. Birim ısıtma enerjisi
için farklı yakıtların C 0 2 emisyonu farklıdır. Bu
emisyonlar Şekil l'de gösterilmiştir. Buna göre
en düşük emisyonlu yakıt doğal gazdır.
62
•
TESİSAT MÜHENDİSLİĞİ / Kasım-Aralık 2003
Artış yüzdesi
1999-2000
Artış yüzdesi
1999-2003
Hiç C 0 2 emisyonu olmayan yakıt ise, Hidro­
jen gazı olmaktadır. Ancak Hidrojen gazı ticari
olarak bugün için yaygın değildir. Ama bu özelli­
ği nedeniyle ticari bir yakıt haline gelebilmesi ve
çeşitli amaçlarla kullanılabilmesi için üzerinde
geniş çaplı araştırmalar yapılmaktadır ve hidroje­
ne geleceğin yakıtı olarak bakılmaktadır.
C 0 2 emisyonlarını ortadan kaldırmanın bir yo­
lu da yanma içermeyen güneş, rüzgar, jeotermal
gibi yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelmek­
tir. Her ne kadar bu sistemler konvansiyonel sis­
temlere göre daha büyük yatırım maliyeti gerektirse de yukarıda sözü edilen zorlamalar nedeniy­
le yenilenebilir kaynaklardan yararlanma giderek
artmaktadır. Özetle ısıtma sektörünün gelişmesi
ve yönelimini yakın gelecekte, enerji maliyetleri
ve C 0 2 sınırlamaları belirleyecektir.
2. GELECEĞİN ISITMA SİSTEMLERİ
NELER OLACAKTIR?
Geleceğin ısıtma sistemlerinde gelişme iki
yönde olmaktadır. Birinci yön­
deki gelişmeler sistem verimle­
rinin artırılmasına yöneliktir. Ya­
lan geçmişte ve günümüzde ısıt­
ma sistemlerindeki asıl gelişme
kazan verimlerinin artırılması
yönünde olmuştur. Bu yöndeki
gelişmeler yoğuşmalı doğal gaz
kazanlarının ortaya çıkışıyla en
uç noktasına ulaşmıştır. Doğal
gaz yakan yoğuşmalı kazanlar
ısıtma sektöründe en yüksek ve-
pa'daki 24 önemli pazarda cihaz
satış rakamları verilmiştir. Konvansiyonel ürünlerin toplam satış
rakamı, hala 5 milyon adet merte­
belerindedir.
Buna
karşılık
875.000 adet ile yoğuşmalı duvar
tipi kazanlar önemli bir yer tut­
maktadır. Güneş enerjisi de dikka­
te değer bir gelişme göstermiştir.
Diğer sistemler pazara yeni gir­
mektedir.
Şekil 2. Almanya pazarında çeşitli tip kazanların
rakamlarındaki değişim.
rimli cihazlar olarak bugün yaygın bir kullanım
noktasma ulaşmıştır. Şekil 2 Almanya pazarında
farklı tip kazanların son yıllardaki satış rakamla­
rındaki gelişmeyi göstermektedir.
Bütün diğer tip kazanlar satış olarak geriler­
ken, yoğuşmah doğal gaz kazanları hızla artmak­
tadır. Eğilim bu artışın devamı yönündedir.
Aynı şekilde Avrupa pazarmda çeşitli ısıtma
sistemlerinin satış rakamlarına bakıldığında da
aynı eğilim görülebilmektedir. Tablo 2'de Avru-
Sistem verimlerini artırma yö­
nündeki yeni gelişme alam elekt­
rik enerjisi ve ısıtma enerjisinin
satış
birlikte üretilmesidir. Elektrik üre­
timinde konvansiyonel sistemlerde
verim %30-40 arasındadır. Geri kalan enerji ısı
olarak dışarı atılmaktadır. Dışarı atılan ısmm ısıt­
mada kullanılmasıyla bedava ısıtma yapmak
mümkündür. Kojenerasyon adı verilen bu sistem
endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır. Kojenerasyonun konutlarda ve ticari yapılarda kulla­
nılması ise ısıtma sistemlerinde yeni bir gelişme
olarak ortaya çıkmaktadır.
Kojenerasyon alanında yeni bir gelişmeyse ya­
kıt hücreleridir. Yakıt hücrelerinde yakıtın sahip
olduğu kimyasal enerji doğrudan
Tablo 2. Avrupa pazarında merkezi ısıtma cihazları 2002
elektrik enerjisine dönüştürülebilmek­
yılı satış rakamları
tedir. Ayrıca ortaya çıkan atık ısı yine
ısıtmada kullanılabilmektedir. Yakıt
Cihaz Tipi
Satış Adedi
hücrelerindeki doğrudan dönüşüm ne­
1 Kazanlar
7.200.000
deniyle verimler konvansiyonel sis­
1.1. Yer Tipi Kazanlar
2.100.000
temlere göre çok daha yüksek olabil­
1.1.1. Sıvı/Gaz Yakıtlı Üflemeli Brülörlü Kazanlar
960.000
mektedir. Yakıt hücrelerinde farklı ya­
1.1.2. Atmosferik Brülörlü Kazanlar
890.000
kıtlar kullanılabilmekle birlikte, bu­
l.!.2.1.Yoğuşmasız
860.000
gün için en iyi yakıt hidrojen olarak
1.1.2.2. Yoğuşmah
30.000
ortaya çıkmaktadır. Hidrojenin gele­
1.1.3. Katı Yakıt Kazanları
250.000
ceğin yakıtı olmasında bir önemli ne­
1.2. Duvar Tipi Kazanlar
5.100.000
den de yakıt hücreleridir.
1.2.1. Yoğuşmah
875.000
1.2.2. Yoğuşmasız
2. Isı Pompalan
3. GUneş Kollektörleri
4. BHKW Kojenerasyon Cihazları
4.225.000
60.000
1.150.000
3.000
Geleceğin ısıtma sistemlerinde di­
ğer bir grup gelişme yenilenebilir
enerji kaynaklarına yöneliktir. Isıtma
açısından en önemli kaynak güneş
TESİSAT MÜHENDİSLİĞİ / Kasım-Aralık 2003
•
63
enerjisidir. Jeotermal yerel bir kaynak olduğun­
dan, universal uygulamalarda güneş enerjisi öne
çıkmaktadır. Güneş enerjisi doğrudan ısıtmada
kullanılabileceği gibi, elektrik üretiminde de kul­
lanılabilir. Bugün kullanılan ve giderek yaygınla­
şan bir teknoloji de ısı pompalarıdır. Isı pompala­
rında elektrik enerjisi tüketilmekle birlikte ısı
enerjisi kaynağı toprak, su ve hava gibi yenilene­
bilir kaynaklardır. Bu nedenle ısı pompaları yarı
yenilenebilir olarak tanımlanmaktadır. Buna göre
geleceğin ısıtma sistemlerini Şekil 3'de gösteril­
diği gibi sınıflandırmak mümkündür.
3. YOĞUŞMALI KAZANLAR
Bugün kendinden yoğuşmalı kazanlar ile daha
küçük boyutlarda daha yüksek verimler elde edil­
mektedir. Yakıt tüketimi azaltılırken, montaj için
daha küçük alanlar yeterli olmaktadır. Yoğuşmalı
tip kazanlarda yanma ürünleri içindeki su buharı­
nın yoğuşturulmasıyla, buharın yoğuşma enerji­
sinden çok yüksek oranda yararlanmak mümkün
olabilmektedir. Yoğuşmalı kazanlarda tasarımın
ana gayesi yoğuşma yaratmaktır. Fazladan yo­
ğuşma enerjisinin kullanılmasıyla alt ısıl değere
göre tanımlanan ısıl verim %100 değerinin üzeri­
ne çıkabilmektedir. İdeal olarak doğal gazda alt
ısıl değere göre tanımlanan ısıl verim %111 değe­
rine kadar çıkabilir. Bunun için duman gazı ?le te­
mas eden yüzeylerin sıcaklıklarının 55°C altına
indirilmesi gerekir. Dönüş suyu sıcaklıkları ne ka­
dar düşük olursa, duman aynı oranda soğutulabi64
•
TESİSAT MÜHENDİSLİĞİ / Kasım-Araiık 2003
lir ve yoğuşma aynı oranda yüksek
olur. Pratik olarak en düşük dönüş
suyu sıcaklıklarına döşemeden ısıt­
ma sistemlerinde inilebilmektedir.
Bu tip uygulamalarda %109'a va­
ran norm kullanma verimlerine
ulaşılabilmektedir.
Yoğuşmalı kazanlarda yüzey­
lerde yoğuşan suyun yarattığı korozyon etkisine karşı özel malzeme
kullanmak gerekmektedir. Genel­
likle paslanmaz çelik veya benzeri
paslanmaz malzeme kullanılır. Bu
malzeme pahalı olduğundan yoğuşmalı kazanlar
diğer kazanlara göre pahalıdır. Ancak aradaki fi­
yat farkını zaman içinde yakıttan olan kazanç ile
geri öderler.
Duvar tipi yoğuşmalı kazanlar
•(Kapasite aralığı 11 kW - 60 kW)
Yoğuşmalı tip kazanların en küçük kapasite
aralığında duvar tipi cihazlar bulunmaktadır (Şe­
kil 4). Bu cihazlar modülasyonlu kapasite kontrol
(havayı ve gazı birlikte oransal olarak ayarlar)
imkanına sahiptirler. Modülasyonlu brülörler yo­
ğuşmalı kazan teknolojisine en uygun brülör tip­
leridir. Bu
durumda ve­
rimleri, özel­
likle düşük
yüklerde
maksimize
etmek müm­
kündür. Bu
kazanlarda
kapasite yak­
laşık
%30
mertebesine
kadar modü­
le edilebil­
mektedir. Ci­
haz verimi
40/30 °C döŞekil 4. Duvar tipi yoğuşmalı kazan
şemeden ısıtma sistemlerinde %109 değerlerine
kadar ulaşabilmektedir. Bu durumda baca gazı sı­
caklığı 38°C değerine kadar inebilmektedir. Ba­
cada gazların hareketi fanla gerçekleşmektedir.
Ön karışımlı seramik brülör sayesinde düşük sı­
caklıkta tam yanma sağlanabilmektedir. Böylece
CO ve NOx emisyonları çok düşüktür.
Kaskad Sistem
(kapasite aralığı 60 kW - 480 kW)
Tek büyük döşeme tipi kendinden yoğuşmalı
kazan yerine, birden fazla sayıda duvar tipi ciha­
zın paralel bağlanarak kaskad sistem oluşturulma­
sı belirli kapasitelere kadar yatırım maliyeti açı­
sından daha ekonomik olabilmektedir (Şekil 5).
Örneğin tek 80 kW döşeme tipi cihaz yerine 2
adet 43 kW duvar tipi cihaz daha ekonomiktir.
Kaskad sistemde özel kontrol panelleriyle sekiz
cihaza kadar duvar tipi yoğuşmalı kazam paralel
çalıştırmak ve tek bir kazan gibi kullanmak müm­
kündür. Kaskad sistemde bütün kazanlar modülasyonlu olarak çalıştırılmaktadır ve kazanlara
otomatik olarak rotasyon uygulanmaktadır.
Yoğuşmalı duvar tipi kazanlardan oluşturulan
kaskad sistemler ilave çok sayıda avantaja sahip­
tir. Bu avantajları aşağıdaki gibi maddeler halinde
sıralamak mümkündür:
- Bu sistemler tam modülasyonlu brülörlere sa­
hiptir ve bu brülörlerde hava ve yakıt birlikte
oransal olarak ayarlanır.
Şekil S. Duvar tipi yoğuşmalı kazanlardan oluşturulan
kaskad sistem
- Oransal kontrol yanında aynı zamanda sıra kont­
rol avantajına da sahiptir. Böylece toplamda ka­
pasite %4 ile %100 arasında sürekli kontrol edi­
lebilmektedir.
- En alttaki %4'e kadar olan dilimde ise pompa
start-stop ile modülasyon sağlanır.
- Yer kaybı çok azdır.
- Gövdesi küçük olduğundan ışınım kaybı çok az­
dır.
- Alev sıcaklığı çok düşüktür. Bu nedenle NOx
emisyonları 20 mg/kWh değerinin altında kal­
maktadır ve nötralizasyona gereksinim duymaz.
Döşeme Tipi, Orta Kapasitede Yoğuşmalı
Kazanlar (Kapasite aralığı 60 kW-1.200 kW)
Üç tam geçişli olarak üretilen bu kazanların
yanma odası ve yoğuşmalı ısı geçiş yüzeyleri pas­
lanmaz çeliktir. Yoğuşma doğrudan kazan içinde­
ki ısıtıcı yüzeylerde meydana gelmektedir. Gaz ve
suyun akışı ters yöndedir. Gaz, sıcaklığının en dü­
şük olduğu noktada sistemden dönen en düşük sı­
caklıktaki su ile karşılaşır.
Yoğuşmalı ısı geçiş yüzeylerinde ısı geçişini
optimize etmek üzere duman tarafında sıvı filmi
oluşmasını önleyecek yapıda borular kullanılma­
lıdır. Oval borular gaz geçiş kesitini aşağıdan yu­
karı doğru genişletme imkanı verir. Böylece dü­
şük basınç kaybı ve sabit hız elde etmek müm­
kündür. Ayrıca düşey yapı ve aşağı doğru gaz akı­
şı, kondensin aşağı akışına imkan verir.
Kazana iki ayrı dönüş suyu bağlantı ağzı
vardır. Böylece farklı dönüş suyu sıcaklığı­
na sahip iki ayrı devreyi kazan^ bağlama
imkanı vardır. En düşük sıcaklıktaki dönüş
devresi en sona bağlanır. Tek girişe göre
iki girişle %4'e kadar tasarruf -yapmak
mümkündür.
Kendinden yoğuşmalı büyük
kapasiteli kazanlar
(Kapasite aralığı 1.000 kW-20.000 kW)
Dört tam geçişli olarak üretilen bu ka­
zanlarda, yoğuşma için korozyona dayaTESİSAT MÜHENDİSLİĞİ/Kasım-Aralık 2003
•
65
nıklı paslanmaz çelik malzemeden yüzeyler kaza­
nın son bölümlerinde yer almaktadır. Bu paket tip
çözümde yine norm kullanma verimleri %108
mertebelerine kadar yükselebilmektedir. Duman
gazlarindaki ısının büyük kısmı yoğuşmanm ol­
madığı yüksek su sıcaklıklarında kazandaki suya
geçmektedir. Geri kalan ısı geçişi ise son bölüm­
de düşük su sıcaklıklarında ve düşük duman gazı
sıcaklıklarıyla gerçekleşmektedir. Bu bölümde
yoğuşma olmaktadır. Duman borularında türbülatör bulunmamalıdır. Bu kazanlarda da iki farklı sı­
caklıkta dönüş devresi bağlama imkanı bulun ;
maktadır. En düşük sıcaklıktaki dönüş yoğuşma
bölümüne bağlanır.
4. ISI POMPALARI
Isı pompası teknolojisi uzun yıllardır bilin­
mekle birlikte ticari yaygm kullanılmaya başlan­
ması, ancak son yıllarda mümkün olabilmiştir. Isı
pompaları hava, su veya toprak kaynaklı olabilir.
Bu üç kaynaktan yararlanarak ısıtma yapabilen
çok sayıda alternatif çözüm üretilebilir. Burada
havadan suya, sudan suya ve topraktan suya ol­
mak üzere, üç tip üzerinde durulacaktır.
4.1. Hava Kaynaklı Isı Pompaları
Hava kaynaklı ısı pompaları prensip şeması
Şekil 6'da görülmektedir. Bu cihaz dış ortama ve­
ya kazan dairesine iç ortama yerleştirilebilir. İç
ortama yerleştirildiğinde, hava kanalı bağlantısı
yapılmalıdır. Dış hava kanalla cihaza ulaştırılıp,
kullanılmış hava cihazdan tekrar dışarı kanalla ta­
Şekil 6. Havadan suya ısı pompası bina içi tesisi şeması
66
TESİSAT MÜHENDİSLİĞİ / Kassm-Aralik 2003
şınmalıdır. Hava hareketim sağlayan fan, cihazm
entegre bir elemanıdır ve performans değerleri
hesaplanırken bu fan da göz önüne alınmaktadır.
Havadan çekilen ısı, kapalı sıcak sulu ısıtma dev­
resinde dolaşan suya aktarılır. Sıcak sulu ısıtma
devresinde su sıcaklığı 55 °C değerinin üzerine
çıkamaz. Bu nedenle ısı pompalarının kullanıldı­
ğı sıcak sulu ısıtma sistemleri düşük sıcaklık ısıt­
ma sistemleri olmak zorundadır. Bu amaca en uy­
gun çözüm döşemeden ısıtma sistemleridir.
Konutlarda ve küçük ticari uygulamalardaki
ısı pompalarında hava çok kullanılan universal bir
ısı kaynağıdır. Hava sıcaklığı -18 ile 24 °C kabul
edilebilir. Cihaz çalışma aralığı -8 ile 35 °C değe­
rindedir. Soğutucu akışkan sıcaklığı ısıtma modunda dış hava sıcaklığından 6-11°C daha soğuk­
tur. Hava kaynaklı ısı pompalarında dış hava sı­
caklığı ve buz oluşumu en önemli iki tasarım parametresidir. Hava sıcaklığı düştükçe ısıtmada
pompanın verimi ve kapasitesi düşer. Cihaz kışın
ısıtma yükünü belli oranda karşılarken, yazın so­
ğutma modunda aşırı büyük kalmamalıdır.
Optimum cihaz boyutları açısından seçilecek
denge sıcaklığı çok önemlidir. Isı pompasının bi­
nanın ısı yükünün tamamını karşıladığı en düşük
dış sıcaklık değerine denge sıcaklığı denir. Bu sı­
caklığın altındaki hava sıcaklıklarında ikinci bir
yardımcı ısıtıcı devreye girmelidir. Bu ısıtıcı ge­
nellikle elektrikli ısıtıcıdır. Denge sıcaklığı tanımı
şematik olarak Şekil 7'de gösterilmiştir. Öte yan­
dan dış hava sıcaklığı 5,5 °C mertebelerine indi­
ğinde dış serpantinin yüzey sıcaklığı 0 °C merte-
Şekil 7. Denge sıcaklığının şematik tanımı
belerindedir. Bu dış sıcaklığın altında çalışmada
eşanjör buz yapar. Oluşan buzun eritilmesi için
defrost yapılır. Defrost sayısı pek çok faktöre bağ­
lıdır. Nemli iklimlerde defrost ihtiyacı 20 dakika­
da bir değerine kadar inebilir. Bu sırada kaybedi­
len zaman ve harcanan elektrik enerjisi sistem ve­
riminde hesaba katılmalıdır. Genellikle denge sı­
caklığı 5 °C mertebelerinde veya üzerinde olacak
şekilde ısı pompası seçilir. Havadan suya ısı pom­
palarında mutlaka takviye ısıtma yapılması ihti­
yacı vardır.
4.2. Yeraltı Sulu Isı Pompaları
Su kaynaklı ısı pompaları olarak açık devreli
sistemler ele alınmıştır. Burada kaynak su kuyula­
rıdır. Kuyudan bir pompa ile basılan su ısı pom­
pasından geçerek tekrar toprağa döndürülür. Nor­
mal uygulamada ikinci bir kuyu açılarak su bura­
ya verilmeli, yüzeye deşarj edilmemelidir. Bura­
da, kullanılan kuyu suyunun kalitesi cihaz ömrü
açısından çok önemlidir. Öncelikle su analiz edil­
melidir. Su kimyası uygunsa bakır eşanjör kulla­
nılabilir. Uygun su yoksa, paslanmaz çelik eşanjörlü ısı pompası kullanmak gerekir. Isıtma devre­
si hava kaynaklı ısı pompası gibidir. Su kaynaklı
sistem şeması Şekil 8'de görülmektedir.
Yeraltı sulu ısı pompalarında iki çözüm vardır.
A) kuyudan pompalanan su ısı pompası eşanjöründen dolaşır ve bir başka kuyuya geri verilir. Bu
Şekil 8. Sudan suya ısı pompası şeması
direk sistemler villa ısıtması gibi küçük uygula­
malarda kullanılır. B) kuyu suyu bir eşanjör aracı­
lığı ile kapalı bir su devresinden ısı alır veya ve­
rir. Bu kapalı su devresine çok sayıda ısı pompası
bağlıdır. Klasik kapalı su devreli su/su ısı pompa­
sı sistemlerindeki su soğutma kulesi/kazan çifti
yerine su kuyusu gelmiştir.
Yeraltı sulu ısı pompaları çok avantajlı sistem­
lerdir. Dezavantajları kaliteli ve bol su ihtiyacı, ısı
değiştirgeçlerinde kireçlenme sorunları ve pompa
enerjisine olan gereksinimdir. Bu sistemlerde su­
yun kalitesi çok önemli bir parametredir. Yer altı
suyu sıcaklığı 7-12 °C kabul edilebilir. Cihaz ça­
lışma aralığı 7-25 °C değerindedir. Kaynak sıcak­
lığının göreceli olarak sabit kalması nedeniyle ka­
pasite yıl boyu fazla değişmez ve defrost sorunu
yoktur. Bu nedenle bütün yıl boyunca ısıtma ihti­
yacını tek başına karşılayacak şekilde seçilebilir­
ler. Pratik olarak 30 kW güce kadar kullanılan ısı
pompalarında pompalama derinliği 15 m'yi aşmamalıdır.
4.3. Deniz Suyu veya Kalitesiz Su KEİlanan Isı
Pompaları
İtalya'da yapılan bir çalışmada Akdeniz kıyı­
larında deniz suyu kullanan ısı pompaları ile COP
değerlerinin 5 mertebesinde olacağı ifade edil­
mektedir. Bu uygulamada deniz suyu boru ile ka­
zan dairesine pompalanır. Bu su filtre edilir, biyo­
lojik oluşumlar için dozajlamr veya elekt­
rotlar arasından geçirilerek yüklenir. Son­
rasında bir ısı değiştirgecinden geçtikten
sonra tekrar denize geri verilir. Burada
deniz suyunun alım ağzı, deniz suyu ile
temastaki yüzeylerde yosun teşkili ve tuz­
lu suyun korozyon etkisi özel problemler­
dir. Isı değiştiricisinde sekonder-kapalı
devre akışkanı olan temiz su soğutulur. Isı
pompasının eşanjöründe bu temiz su do­
laşır. Bu sistem göl gibi yüzey suları, en­
düstriyel atık sular, kalitesiz sular halinde
de kullanılabilir.
Primer ve sekonder devre arasında
TESİSAT MÜHENDİSLİĞİ / Kasım-Aralık 2003
•
67
plakalı ısı değiştirgeci kullanılır. Plakalı ısı de­
ğiştirici seçiminde basınç düşümü ile, toplam ısı
geçiş katsayısı arasında bir optimizasyon yapıl­
ması gerekir. Basınç düşümü işletme maliyetini
artırırken, ısı geçiş katsayısının artması küçülen
yüzeyler dolayısıyla yatırım maliyetlerini azaltır.
Genellikle ısı değiştirgeçleri 1,7 °C (luptan dönen
su sıcaklığı ile eşanjörü terk eden su sıcaklıkları
arasındaki fark) yaklaşımı ve basınç düşümünün
70 kPa'dan daha düşük olmasıyla seçilirler. Pla­
kalı eşanjörler kolayca temizlenebildiğinden bü­
yük kirlilik faktörleri hesaba konmamalıdır.
4.4. Toprak Kaynaklı Isı Pompalan (GSHP)
Toprak kaynaklı ısı pompasında bir kapalı
devre söz konusudur. Bu kapalı devrede antifirizli su dolaşır. Toprağa gömülen borulardan oluşan
toprak ısı değiştirgecinde ısı topraktan çekilir ve
kapalı devre akışkanı tarafından ısı pompası eşanjörüne taşınır. Bu devrede antifirizli suyu dolaştı­
ran bir sirkülasyon pompası bulunur. Sıcak sulu
ısıtma devresi yine aynıdır. Bu sistemin şeması da
Şekil 9'da verilmiştir. Toprak kaynaklı ısı pompa­
larında toprağa yerleştirilen ısı değiştirgeci boru­
lar için iki konum mümkündür. Yatay yerleştirme­
de, toprak 1-2 m kadar kaldırılarak borular ser­
pantin halinde yatay olarak toprağa serilir ve tek­
rar üstü kapatılır. Bu durumda topraktaki sıcaklık
dış havanın sıcaklık değişimlerinden belirli ölçü­
de etkilenmektedir.
Düşey yerleşimde ise, dar bir sondaj deliği de­
Şekil 9. Topraktan suya ısı pompası şematik gösterimi
68
•
TESİSAT MÜHENDİSLİĞİ / Kasım-Aralık 2003
linerek ısı değiştirici borular toprağa düşey olarak
yerleştirilir. Sondaj derinliği 100 m mertebelerin­
de olabilir. Derin toprakta sıcaklık yaklaşık yıl
boyunca sabit olarak kalır. Kaynak sıcaklığının
göreceli olarak sabit kalması nedeniyle kapasite
yıl boyu fazla değişmez ve defrost sorunu yoktur.
Bu nedenle bütün yıl boyunca ısıtma ihtiyacını
tek başına karşılayacak şekilde seçilirler.
I m derinlikte Yer sıcaklığı -7ile 17 °C , 15
m derinlikte yer sıcaklığı 8 ile 12 °C arasında
değişir. Cihaz çalışma aralığı -5 ile 25 °C değe­
rindedir. Dik borulu eşanjörde U şeklinde kıvrıl­
mış iki boru delinen delikten toprağa yerleştirilir.
Boru çapı 20 - 40 mm ; delik derinliği 15-100 m
olabilir. Birden fazla deliğin kullanılması halinde,
delikler arasındaki mesafe en az 6 m olmalıdır.
Genellikle yıllık ısıtma yükü soğutma yükünden
daha fazladır. Düşey borulu GSHP avantajı yük­
sek verimli olması, dezavantajı pahalı olmasıdır.
Ayrıca tesis edilmesi özel uzmanlık ister.
Yatay borulu tiplerde eşanjör toprağa açılan 12 m derinlikte kanallara yerleştirilen 1, 2 veya 4
sıra boru veya spiral şeklinde kıvrılmış borular­
dan veya tamamen kaldırılan toprağın altına ser­
pantin şeklinde döşenen borulardan oluşur. Birbi­
rine paralel devrelerden oluşan sistemde, bir dev­
renin boru uzunluğu 100 m'den fazla olmamalı­
dır. Borular arasmda en az 0,7 ile 0,8 m aralık ol­
malıdır. Ayrıca bu kapalı devrede hava yapmama­
sına ve havanın tahliye edilebilmesine dikkat
edilmelidir. 12 kW gücünde bir sistem için gerek­
li minimum alan 450 m2 mertebesindedir. Bu bo­
ruların üzerine inşaat yapılamaz. Bu nedenle yo­
ğun yapılaşma olan şehirlerde uygulama şansı za­
yıftır.
4.5. Yıllık Yakıt ve Enerji Tüketimi
4.5.1. Havadan Suya Isı Pompası
Havadan suya ısı pompasıyla aynı kapasitede
alternatif 3 farklı tip konvansiyonel kazan seçil­
miştir. Bu kazanlar doğal gaz kombi, LPG kombi
ve motorin kazanı olarak belirlenmiştir, kazanla­
rın ve ısı pompasının yıllık enerji veya yakıt tüke-
jörlü
olmasına
bağlı olarak fark­
D.Gaz
Mazot
Isı pompası
LPG
lı fizibilite değer­
34200
34200
34200
34200
Isı ihtiyacı (kWh)
lerine sahiptir.
3314
4113
3057
Yakıt tüketimi (m3)
Bu açıdan her iki
1522
4906
5451
Yakıt maliyeti (MTL/yıi)
tip ısı pompası
9712
İsı pompası elektrik tüketimi (kWh/yıl)
ayrı değerlendi;
1537
İsı pompası elektrik maliyeti (MTL/yıl)
rilmelidir. Bura­
3914
Yakıt-elektrik maliyet Farkı (MTL/yıl) -15
3369
da daha uç değer­
1950
13000
1420
1420
Cihaz maliyetleri (MTL)
lere sahip Düşey
YOK
3,8
3,3
Eşanjörlü Toprak-Su Isı Pom­
timleri hesaplanmıştır. Hesaplanan değerler Tablo
pası üzerinde durulacaktır. Karşılaştırma amacıy­
3'de verilmiştir.
la aynı kapasitelerde 4 farklı tip kazan seçilmiştir.
Bu kazanlar yoğuşmasız doğal gaz kazanı, yo­
4.5.2. SB-SU Isı Pompası Fizibilitesi
ğuşmalı
doğal gaz kazanı, yoğuşmasız LPG kaza­
Aynı kapasitelerde 4 farklı tip kazan seçil­
miştir. Ru kazanlar yoğuşmasız doğal gaz kazanı, nı ve motorin kazanı olarak belirlenmiştir. Her ka­
yoğuşmalı doğal gaz kazanı, yoğuşmasız LPG ka­ zan için yıllık enerji veya yakıt tüketimleri hesap­
zanı ve motorin kazam olarak belirlenmiştir. Her lanmıştır. Hesaplanan değerler Tablo 5'de veril­
kazan ve ısı pompası için yıllık enerji veya yakıt miştir. Topraktan suya ısı pompasında ayrıca
tüketimleri hesaplanmıştır. Hesaplanan değerler enerji tüketen sirkülasyon pompaları bulunmakta­
dır. Bu pompaların yıllık enerji tüketimleri de he­
Tablo 4'de verilmiştir.
Sudan suya ısı pompasında ayrıca enerji tüke­ saplanmış ve tabloya ilave edilmiştir.
Tablo 3. Sistem anma gücü 19 kW hesap sonuçları
ten kuyudan cihaza suyu basan dalgıç pompaları
bulunmaktadır. Bu pompaların yıllık enerji tüke­
timleri de hesaplanmış ve tabloya ilave edilmiştir.
4.53. Toprak-Sıı Isı Pompası Fizibilitesi
Toprak- su ısı pompaları yatay ve düşey eşan-
4.6. Isı Pompası Değerlendirmesi
Isı pompalarının sıcak sulu ısıtma amacıyla
kullanımında bir potansiyel bulunmaktadır. Özel­
likle yeterli ve uygun kalitede yeraltı suyu bulun­
ması durumunda su-su ısı pompası cazip olabil-
Tablo 4. Sistem anma gücü 25 kw; 50/40 °C sıcak sulu sistem
Doğal
Gazlı
Yoğuşmalı
LPG
Mazot
Isı pompası
45000
Isı ihtiyacı (kWh)
45000
45000
45000
45000
Yakıt tüketimi (m3)
5412
4435
4023
4361
Yakıt maliyeti (MTL/yıl)
2003
1641
6457
7176
Isı Pom. Elektrik tüketimi (kWh/yil)
8601
Pompalama Elek. TUk. (kWh/yıl)
875 •:/'
Toplam elk. Tük. (kWh/yıl)
9476
Elektrik maliyeti (MTL/yıl)
1471
Yakıt- elektrik Maliyet Farkı (MTL/yıl)
532
170
4986
5705
Cihaz maliyetleri (MTL)
1420
1880
1420
1420
Geri ödeme süresi(yıl)
22
YOK
2,3
2
11700
TESİSAT MÜHENDİSLİĞİ / Kasım-Aralık 2003
•
69
Tablo 5. Sistem anma gücü 27 kw; 50/40 °C sıcak sulu sistem
D.Gaz
D.Gaz
Yoğ.h
LPG
Mazot
Isı pompası
48600
48600
48600
48600
48600
Yakıt tüketimi (m )
5844
4790
4345
4710
Yakıt maliyeti (MTL/yıl)
2162
1773
6973
7748
Isı ihtiyacı (kWh)
3
İsı Pom. Elektrik tüketimi (kWh/yıl)
8629
Pompalama Elek. Tük. (kWh/yıl)
750
Toplam elk. Tük. (kWh/yıl)
9379
Elektrik maliyeti (MTL/yıl)
1483
Yakıt-elektirik Maliyet Farkı (MTL/yıl)
679
290
5490
6265
Isı pompası maliyeti (MTL)
11375
Tesis Maliyeti (MTL)
15000
Kazan/Isı Pomp, toplam maliyeti (MTL)
1420
1880
1420
2000
Geri ödeme süresi(yıl)
39
91
4,8
4,2
mektedir. Yakıt fiyatları yükseldikçe gelecekte ısı
pompaları daha yaygın kullanılacaktır. Isı pompa­
larının çevreyi koruma yönündeki üstünlüğü ve
aynı zamanda yazın soğutmada kullanılabilme
özelliği, kullanımlarını teşvik eden diğer önemli
faktörlerdir.
• Doğal gaz kullanma imkanı varsa, yoguşmalı tip
kazanlar çok avantajlı konumdadırlar. Isı pom­
paları bugünkü koşullarda yoguşmalı kazanlarla
rekabet edemez konumdadırlar. Ancak doğal ga­
zın bulunmadığı alanlarda ısı pompaları ticari
bir alternatif oluşturabilmektedirler.
• En cazip alternatif sudan suya ısı pompalarıdır.
Uygun yeraltı suyu kaynağı bulunması halinde
bu tiplerin geri ödeme süresi 3 yıla kadar inebilmektedir.
• Topraktan suya ısı pompalarında eşanjör mali­
yetleri çok yüksektir. Eşanjör ve tesisat maliye­
ti ısı pompasının kendi fiyatından daha fazla
olabilmektedir. Ayrıca sistem iyi hesaplanmaz­
sa, beklenilen performansın elde edilmesi müm­
kün değildir.
26375
sit ve temiz bir sistem oluşturulabilir.
• Sıcak sulu ısıtma sistemi mutlaka düşük sıcaklık
ısıtması olmalıdır.
S. GÜNEŞ ENERJİSİ SİSTEMLERİ
Türkiye'nin her bölgesinde güneş enerjisini
verimli olarak kullanılmak mümkündür. Yıllık
güneş ışınımı 1000 kWh/m2 ile 1700 kWh/m2 ara­
sındadır. Bina tesisatında güneş enerjisi sistemle­
ri, güneş enerjisiyle kullanma suyu ısıtması ve is­
tenirse ısıtmaya destek için kullanılmaktadır. Kul­
lanma suyu ısıtmasında kullanılan güneş enerjisi
sistemleri günümüz koşullarında ekonomiktir,
enerji tasarrufu sağlar ve çevreyi kirletmez. Bu
nedenle kullanımları yaygındır. Kullanma suyu
ısıtmasıyla beraber ısıtma desteği sağlayan güneş
enerjisi sistemleri ise giderek yaygınlaşmaktadır.
Güneş kollektörü sistemlerinin en yaygın kul­
lanım şekli kullanma suyu ısıtmasıdır. Yıllık sıcak
su gereksiniminin belirli bir oram güneş enerjisi­
nin sağladığı enerji ile karşılanabilir. Yazın kul­
lanma suyu ısıtması için gereken enerjinin nere­
• Hava-su ısı pompaları her yerde uygulanabilme deyse tamamı güneş enerjisi sistemi tarafından
avantajına ve kolay tesis özelliğine sahiptir. An­ karşılanır (Şekil 10). Buna rağmen mevcut koncak bir yardımcı enerji kaynağına gereksinim vansiyonel ısıtma sistemi, güneş enerjisinden ba­
mutlaka bulunmaktadır. Yüksek denge sıcaklık­ ğımsız olarak kullanma suyu ısıtma ihtiyacım
ları seçilerek makul geri ödeme süreleri olan ba­ karşılayabilmelidir. Uzun süre hava koşullarının
70
•
TESİSAT MÜHENDİSLİĞİ / Kasım-Aralık 2003
su ihtiyacı 200 İt. alınarak; uygulamanın yapıla­
cağı yerin özelliklerine ve ısıtma sisteminin kali­
tesine bağlı olarak yıllık sıcak su ve ısıtma ihtiya­
cının %20 ila %40'ı güneş enerjisi sistemleriyle
karşılanabilir.
Şekil 10. Kullanma suyu ısıtması için gereken
enerjinin güneşten karşılanma oranı
kötü gitmesi durumunda, sıcak su konforu garan­
ti edilmelidir. Kullanma suyu ısıtmasında, değişik
talepler doğrultusunda komple paket güneş ener­
jisi sistemleri mevcuttur. Bu sistemlerle yerin bü­
yüklüğüne göre yıllık kullanma suyu ısıtması için
gereken enerjinin %60 ila %80'i karşılanır. Kul­
lanma sıcak suyu ihtiyacı hesaplamalarında baz
olarak kişi başına günlük 50 İt. sıcak su ihtiyacı
esas alınır. Kollektörler için güneye bakan, 30° 35° eğimli çatılar seçilmelidir. Yüksek yapılarda­
ki kullanımda ve farklı çatı yönlerinde özel se­
çimler yapılması tavsiye edilir.
Çevre bilinci ile hareket ederek, güneş kollektörü sistemlerini sadece kullanım suyu ısıtmasın­
da değil, aynı zamanda ısıtmaya destek olarak da
düşünmelidir. Isıtma sadece; ısıtma sistemi dönüş
suyu sıcaklığı, güneş kollektörü sıcaklığından da­
ha düşük olduğu zaman yapılabilir (Şekil 11). Bu
nedenle, ısıtma sistemi olarak düşük sistem sıcak­
lığında çalışan geniş yüzeyli ısıtıcılar kullanan
sistemler veya yerden ısıtma sistemleri güneş
enerjisinden yararlanmada idealdir. Kullanma su­
yu ısıtmasıyla beraber ısıtma desteği de sağlayan,
özel Kombi veya Termosifon tip-Kombi boyler­
lerle komple paket güneş enerjisi sistemleri mev­
cuttur. 4 kişilik kullanımda günlük ortalama sıcak
5.1. Sistem Hesabı
Boyler Hacmi
Basit hesap yöntemi ile günlük sıcak su tüke­
timinin iki katmı boyler hacmi olarak kabul et­
mek mümkündür. Bu hesap yapılırken konutta
yaşayan kısan sayısı ve yaşayanların ortalama
günlük su tüketimi dikkate alınmalıdır. 45°C sı­
caklığında kullanım suyu ihtiyacı aşağıdaki gibi
alınabilir;
- düşük, 40 İt/kişi gün
- orta, 50 İt/kişi gün (genel kabul)
- yüksek, 75 İt/kişi gün
Kollektor sayısı
Tecrübe sonucu ortaya çıkmıştır ki, koilektörierin doğru yerleşimi sonucu m2 kollektör yüzeyi
basma günlük 60 ila 80 litre arasmda sıcak kulla­
nım suyu sağlanabilmektedir. Bu hesap yöntemi­
nin kullanılabileceği durumlar;
- Güneyden sapma 10° batı veya doğuyu geçmi­
yor ise,
Şekil 11. Isıtmaya destek için güneş enerjisinden
yararlanma oranı
TESİSAT MÜHENDİSLİĞİ / Kasım-Aralık 2003
• 71
- Yerleşim açısı 30° ila 40° arasında ise.
Absorber şeritlerine omega formunda bağlanan
bakır borular, iyi bir ısı geçişi sağlar. Düzlemsel
5.2. Modern Düzlemsel Güneş Kollektörleri
Kollektor kalıcı olarak özel sıvı ile doldurulmuş
Güneş sistemlerinde kullanılan modern bir sistemlere uygundur. Özel sıvı -37 °C'den, +120
düzlemsel güneş kollektörü Şekil 12'de görül­ °C'ye kadar olan sıcaklıklarda çalışma garantisi
mektedir. Temel Özellikler:
sağlar. Bu sayede; kollektör içindeki sıvı donmaz
• Enerji tasarrufuna yönelik üretilmiştir.
ve buharlaşmaz. Tablo 6'da düzlemsel güneş kol• Geri dönüşümlü malzeme ile çevre dostudur. lektörlerinin bazı teknik özellikleri verilmiştir.
• Dayanıklı malzeme ile çok uzun ömürlüdür.
Düzlemsel Kollektörlerin dış gövdeleri plas­ Tablo 6. düzlemsel kollektör için teknik veriler
tiktir. GFK cam elyaf katkılı plastik çerçeve, kolKollektör alanı ( Brüt alan)
'İrf
2,4
lektör dış gövdesinin rijit kalmasını sağlar. Kol-,
Absorber yüzeyi alanı ( Net alan)
m2
2,1
lektorier 3 mm kalınlığında dayanımı artırılmış
Seçicilik (Absorpsiyon katsayısı)
0,92 - 0,94
özel emniyet camıyla kaplıdır. Şeffaf dökme cam
Seçicilik (Emisyon değeri)
0,12-0,16
parlaktır, yüksek ışınım geçirgenliğine sahiptir
Ağırlık
43
kg
(%92 Transmisyon) ve noktasal ve yayılı yük da­
Verim
%
75
yanımı çok fazladır. Gövde 60 mm kalınlığında
Kapatma Sıcaklığı
°C
120
cam yünüyle izole edilmiştir. İyi ısı yalıtımı ve
Maksimum Çalışma Sıcaklığı
179
°C
yüksek verim sağlar ve toplanan ısı enerjisinin
kaybolmasını önler. Absorber yüzey, siyah krom
tabaka ile kaplanmış şeritlerden meydana gelir. 5.3. Boylerler
5.3.1. Kullanım Suyu Isıtması İçin Çift
Serpantini Güneş Enerjisi Boyleri
Sistemlerin kullanım amacı ve kapasitelerine
göre farklı boylerler tercih edilmektedir. İkinci
serpantin sayesinde ihtiyaç duyulduğunda klasik
bir sıcak su kazanı ile ısıtma desteği sağlamak
mümkündür. Çift serpantinli boylerlerin geniş
olan serpantin yüzeyleri sayesinde çok iyi ısı
transferi gerçekleşir ve güneş enerjisi devresinin
boyler giriş ve çıkış noktaları arasındaki sıcaklık
farkının yüksek olması sağlanır.
Şekil 12. Düzlemsel güneş kollektörleri
72
•
TESİSAT MÜHENDİSLİĞİ / Kasım-Araiık 2003
5.3.2. Termosifon Boyler
Termosifon tip boylerler her koşulda, boyler
çıkış suyu sıcaklığını, kollektör çıkış suyu sıcak­
lığına yaklaştıracak şekilde belirli miktarda kulla­
nım suyu hazırlar. Özel iletim borusu içerisinde
ısıtılan su, yukarı doğru hareket eder ve boyler
içerisinde öncelikli olarak üst hacimdeki su ısıtı­
lır. Birincil hedef, istenen sıcaklıkta kullanım su­
yunu temin edebilmektir.Böylelikle, normal ışıma
zamanlarında dahi, çok kısa sürede istenilen sı-
caklıkta kullanım suyu temin edilebilmektedir.
Böylece kazan desteği daha seyrek devreye gire­
cektir. Özel iletim borusu içerisinde ısınarak yu­
karıya doğru çıkan suyun hareketi sıcaklık denge­
si oluşana kadar devam eder. İletim borusunun
belirli bir noktasında iç ve dış boyler sıcaklığı eş­
itlendiğinde silikon klapeler açılır ve boyler taba­
ka tabaka yukarıdan aşağıya doğru ısınır.
5.5. Geri Toplama Kaplı Kumanda Paneli
Kumanda paneli geri boşaltma prensibine gö­
re çalışır. Sistemde, kollektör ve boru içerisindeki
tüm suyu depolayan geri toplama kabı bulunmak­
tadır. Kumanda paneli, geri boşaltma sistemi ve
değişken debili çalışma şekline uygun tasarlan­
mıştır. Mevcut dişli pompa yüksek basma yük­
sekliğine sahiptir. Düşük enerji harcayan pompa,
ufak boru çapında bile 15 metre basma yüksekli­
5.4. Kontrol Paneli
ğine sahiptir. Boru yüzeyinden olan düşük ısı kay­
Güneş enerjisi kontrol paneli sirkülasyon bı ve düşük enerji kullanımı ile yüksek tasarruf
pompası, emniyet ventili, manometre, gidiş ve sağlanır.
dönüş hattı üzerinde vanalı termometre, debi sı­
Klasik Güneş Enerji Sistemlerinde donmaya
nırlayıcı ve ısı izolasyonu ile komple paket halin­ karşı korama, sisteme antifiriz madde ilavesi ile
dedir. Kontrol modülü, kollektör ile boyler arasın­ yapılmaktadır. Bu katkılar yazın özel sıvının çok
da sıcaklık farkı AT, 10K olacak şekilde kontrol yüksek sıcaklıklara ulaşmasına sebep olmaktadır.
yapar. Kollektör üzerinden ve boylerin alt nokta­ Sistemin çalıştırılmadığı ( tatil dönemlerinde ) ve­
sından iki adet duyar eleman yardımıyla sürekli ya elektrik kesintisin olduğu zamanlarda özel sı­
ölçüm yapılır. Kontrol paneli, yeterli güneş ışını­ vının aşırı ısınması sistem basıncını artırmakta ve
mında, yani AT ayar sıcaklık farkının üzerine çı­ emniyet ventili açılarak antifiriz katkılı özel sıvı­
kıldığında, solar sirkülasyon pompasını çalıştıra­ nın dışarı atılmasına sebep olmaktadır. Genleşme
rak boyler ısıtmasına başlar.
tankının küçük seçilmesi halinde emniyet ventili
Mevcut güneş ışınımında, sıcaklık farkı AT çok daha sık açacaktır. Buna karşın Geri Toplama
ayar değerin altına düştüğünde pompa devrini dü­ Kaplı Kumanda Paneli kullanılması halinde kolşürür. Kollektör devresinde dolaşan düşük debi lektörler, sadece pompanın çalıştığı zamanlarda
ile gidiş su sıcaklığı istenilen seviyede tutulmaya ısı taşıyıcı akışkan ile dolu olmaktadır. Sistemin
çalışılır. Kapama sıcaklık farkının yarısı aşıldı­ çalışmadığı anlarda, ısı taşıyıcı akışkan kontrol
ğında solar sirkülasyon pompası durur. Daha son­ paneline entegre geri toplama kabına dolmakta­
ra solar sirkülasyon pompası minimum devirde dır. Bu durumda, geri toplama kabındaki hava da
çalışmaya devam eder. Boyler sıcaklığı istenilen güneş koîlektörlerine taşınmaktadır. Böylece bo­
değere ulaşamadığı takdirde kazan devreye girer şalan kollektörler içinde su bulunmadığından
ve destek ısıtma işlemini gerçekleştirir.
kaynama riski ortadan kalkmakta, sistem basıncı
Düşük debili işletmede iken, kollektör ile boy­ kontrol altında tutulabilmektedir.
ler duyar elemanları arasındaki AT sıcaklık farkı,
ayarlanan değerin iki katında tutulmaya çalışılır. 6. YAKIT HÜCRELERİ
Böylece öncelikli olarak termosifon tip boylerin
Yakıt hücrelerinin çalışma prensibi elektrolizin
üst kısmındaki bölge ısıtılır. Hem kullanım suyu tersi olarak düşünülebilir. Elektrolizde anot ve ka­
istenen sıcaklığa çok hızlı bir şekilde ulaşır hem tot olarak kullanılan iki elektrot bir elektrolitik sıvı
de kazan desteği mümkün olduğunca az devreye içine daldırılır ve bir elektrik akımı uygulanır. Uy­
girer. Yüksek debili işletmede öngörülen sıcaklık gulanan elektrik doğru akımdır. Elektrik akımı
farkı korunur. Bu koşullarda kollektör ışınım kay­ anot ve katotta iki ayrı reaktantın ayrışmasına ne­
bı azalır ve boyler ısıtması daha yüksek bir verim­ den olur. Elektrolitik sıvı su olduğunda, anot ve ka­
le sağlanır.
totta ayrışan reaktantlar Hidrojen ve Oksijendir.
TESİSAT MÜHENDİSLİĞİ / Kasım-Aralık 2003
•
73
Yakıt hücrelerinde ise anot ve katota ayrı ayrı
yakıt (Hidrojen) ve Oksijen beslenir. Arada elekt­
rolitik ortam yine mevcuttur. Bu durumda hidro­
jen ve oksijen elektrotlar ve elektrolitik ortam
aracılığıyla reaksiyona girerken, iki elektrodu bir­
leştiren telden elektrik (elektron) akımı gerçekle­
şir. Ortaya çıkan elektrik akımı doğru akımdır ve
katot üzerinde tamamlanan oksidasyon (yani yan­
ma) sonucu ısı açığa çıkar. Böylece yakıt hücre­
sinde yakıtm yanması sonucu doğrudan elektrik
üretilirken, aynı zamanda ısı üretilir.
Yakıt hücrelerinde çeşitli yakıtlar kullanılabİT.
lir. Ancak klasik yakıt Hidrojendir. Bugün için de
yakıt hücrelerinde en uygun yakıt hidrojendir.
Asit elektrotlu hidrojen yakıtlı yakıt hücresinde
temel reaksiyon aşağıdaki gibi gerçekleşir:
Anotta hidrojen gazı iyonize olarak elektron
ve H+ iyonlarına ayrışır.
2H2 -> 4H+ + 4e"
Ortaya çıkan elektronlar elektrik akımı olarak
tel üzerinden katota ulaşırken H+ iyonları elektro­
lit üzerinden katota geçer ve katot üzerinde Oksi­
jenle birleşirler. Bu sırada ısı açığa çıkar.
02 + 4e" + 4H + -» 2H 2 0 + Isı
Yakıt hücrelerinin üstünlüğü kimyasal enerjiyi
doğrudan elektrik enerjisine dönüştürmesidir.
Klasik elektrik üretiminde kimyasal enerji önce
yanma sonucu ısı enerjisine dönüştürülür, ısı
enerjisi taşıyıcı bir çevrim akışkanına yüklenir ve
bu akışkan üzerindeki ısıdan, iş çevriminde me­
kanik enerji üretilir ve mekanik enerji yardımıyla
elektrik jeneratörlerinde elektrik üretilir. Klasik
elektrik jeneratörleri içten yanmalı motorlar ve
gaz türbini sistemleri olarak gelişmiştir. Bu do­
laylı yöntemde üstüste toplanan verimsizlikler ne­
deniyle toplam sistem verimi düşük olmaktadır.
Ayrıca sistemde sürekli bakım ve servis gerekti­
ren dönen mekanik parçalar bulunmaktadır. Hal"buki yakıt hücreleri yüksek verimli ve basit yapı­
dadırlar. Özellikle yakıt olarak hidrojen kullan­
74
•
TESİSAT MÜHENDİSLİĞİ / Kasım-Aralık 2003
maları halinde, çevre kirliliği ve çevrenin sürdü­
rülebilirliği bakımından mükemmel sistemlerdir.
Yakıt hücresinde üretilen elektriğin fazla ola­
bilmesi veya elektrik üretim veriminin yüksek
olabilmesi için,
1. Reaksiyon elektrot yüzeylerinde meydana gel­
diğinden, elektrot yüzeylerinin mümkün oldu­
ğu kadar büyük olması gereklidir. Bunun için
elektrotlar levha halinde ve poroz malzemeden
yapılır.
2. Reaksiyon hızını artırmak için yüzeylerde kata­
lizör kullanılır. Böylece yüzey verimi artırıl­
mış olur.
3. İki elektrot levha arasında kullanılan elektroli­
tik ortamın, aynı zamanda filtre görevi gören
bir membran olması gerekir. Bu membrandan
iyonlar tek yönlü olarak geçerken, elektronlar
geçmemelidir. Böylece elektrik akımı iki levha
arasında by-pass olmamalı, iki levhayı bağla­
yan tel üzerinden (elektrik devresi) geçmelidir.
4. Reaksiyonun başlaması için gerekli aktivasyon
enerjisinin temini amacıyla sıcaklık yükseltilebi­
lir. Sıcaklık artırıldıkça reaksiyon hızlanacaktır.
Yakıt hücrelerinde üretilen voltaj çok küçük­
tür. Bir hücredeki faydalı gerilim 0,7 Volt merte­
besindedir. Bu voltajı artırmak için hücreler seri
bağlanır. Hücrelerin seri bağlantısında tel yerine
"Bipolar levha" kullanılır. Bipolar levha bir hüc­
renin anoduyla diğer hücrenin katodu arasında
boydan boya yer alır ve iki hücre arasında elekt­
rik iletir. Elektrik akımını iyi iletebilmesi ve vol­
taj düşümü yaratmaması için mümkün olduğunca
ince olmalıdır. Şekil 13'de de üç hücrenin seri
bağlantısı şematik olarak görülmektedir.
İki hücre arasındaki mekanı tamamen kapladı­
ğından, bipolar levha aynı zamanda'bir tarafa ya­
kıt, diğer tarafa oksijen besleyecek yapıda olmalı­
dır. Böylece bipolar levha hem çok iyi bir iletken,
hem de yakıt ve hava akımlarım kesinlikle ayıran
bir izolatör görevi yapacak yapıda olmalıdır. Bi­
polar ara levhada üretilen ısıyı almak ve dışarı ta­
şımak için soğutucu su akış kanalları da bulunma­
lıdır. Yanma ürünü gazlar (Hidrojen yanması ha-
Şekil 14. Prototip yakıt hücresi demeti
Şekil 13. Üç hücrenin seri bağlantısının şematik
gösterilimi
ünde su buharı) yakma havası sirkülasyonuyla dı­
şarı taşınabilir. Bütün bu özellikleri taşıyan bipo­
lar levhanın tasarımı ve üretimi en önemli sorun­
lardan biridir. Bu levhalar genellikle grafitten ya­
pılır. Sonuç olarak da yakıt hücresinin en pahalı
elemanı olma özelliğindedir. Şekil 14'de prototip
olarak üretilmiş bir yakıt hücresi demeti görül­
mektedir.
Yakıt Hücresi Tipleri
Günümüzde mevcut yakıt hücresi tipleri 5 ana
grupta toplanabilir. Bu gruplar ve özellikleri Tab­
lo 7'de verilmiştir.
6.1. Yakıt Hücresi Siste­
minin Diğer Parçalan
Bir yakıt hücresi sis­
teminin çekirdek ünitesi
yakıt hücreleridir. An­
cak sistemin çalışması
için gerekli diğer yar­
dımcı ekipman ve ele­
manlar sistemde daha
büyük yer kaplarlar ve
çözülmesi gerekli mühendislik problemleri açı­
sından daha fazla hacme sahiptirler. Özellikle kojenerasyon olarak kullanılan yüksek sıcaklıklı ya­
kıt hücrelerinde yakıt hücreleri toplam sistemin
çok küçük bir bölümünü oluştururlar.
Öncelikle bütün yakıt hücresi tiplerinde, yakıt
ve havayı dolaştırmak için pompalara, fanlara,
kompresörlere ve ara soğutuculara gereksinim
vardır. Yakıt hücresi demetinde elde edilen DC
akım, devreye bağlanmak için mutlaka düzenlen­
melidir. Bunun için regülatörlere, DC/AC değişti­
ricilere gereksinim vardır. Ayrıca elektrik motor­
ları sistemin ayrılmaz parçalarıdır. Yakıt depola­
ması bir çok tipte sistemin bir parçasıdır. Eğer ya­
kıt hücresi hidrojen kullanmıyorsa bir biçimde
yakıt işleme ünitesine gereksinim vardır. Bunlar
genellikle büyük ve kompleks sistemlerdir. Çeşit-
Tablo 7. Günümüzde mevcut yakıt hücresi tipleri ve özellikleri.
Uygulamalar ve notlar
Tipi
Hareketli Çalışma
iyon
sıcaklığı
AFC
OH"
50-200 °C
Uzay araçlarında kullanılmıştır.
PEM
H+
50-200 °C
Araçlar ve hareketli uygulamalar için özellikle uygundur.
-220 °C
Çok sayıda 200 kW güçte kojenerasyon sistemlerinde
kullanımdadır.
MW kapasitelere kadar orta ve büyük kapasitelerde
kullanımdadır.
+
PAFC
H
MCFC
C032-
-650 °C
SOFC
02-
500-1000°C 2 kW güçten birkaç MW güce kadar bütün kojeneras­
yon boyutlarına uygundur.
TESİSAT MÜHENDİSLİĞİ / Kasım-Aralık 2003
•
75
li kontrol vanaları, basınç regülatörleri ve kontrol
sistemleri gereklidir. Sistemin çalıştırılması ve
susturulması karmaşık işlemleri gerektirir. Bunlar
kontrol sisteminin görevleridir. Küçük yakıt hüc­
releri hariç mutlaka bir soğutma sistemine gerek­
sinim vardır. Kojenerasyon sistemlerinde bu
amaçla bir ısı değiştirici kullanılır.
6.2. Sistemlerle Karşılaştırılmasında
Kullanılan Rakamlar
Bir yakıt hücresi sisteminin belirli gücü, hac­
mi ve kütlesi vardır. Elektrik jeneratörlerinin kar­
şılaştırılması amacıyla özgül güç ve güç yoğunlu­
ğu değerleri kullanılır. Bu değerler aşağıdaki gibi
tanımlanır:
Güç yoğunluğu= Güç / Hacim (kW/m3)
Özgül güç= Güç / Kütle (kW/kg)
Yakıt hücresi sisteminin maliyeti önemli bir
göstergedir. Bu değer USD/kW olarak ifade edile­
bilir. Yakıt hücresi sisteminin ömrü diğer makinalarda olduğu gibi tanımlanamaz. Yakıt hücresi za­
man içinde giderek üretebildiği güç olarak zayıf­
lar. Bu nedenle yakıt hücreleri anma güçlerinin al­
tına düştüklerinde ömürlerini tamamlamış sayılır­
lar. Örneğin 10 kW gücündeki yakıt hücresi, gücü
10 kW altına düştüğünde ömrünü tamamlamıştır.
Yeni yakıt hücresi ise genel olarak anma gücünün
%25 üzerinde bir güçtedir. Örneğin yeni bir 10
kW anma gücündeki sistem 12,5 kW güç verebilir.
Son performans değeri ise diğer sistemlerde
olduğu gibi verim değeridir. Ancak verim değeri
net olarak verilemez ve dikkatli biçimde kullanıl­
malı ve yorumlanmalıdır. Kojenerasyon sistemle­
rinde hedef maliyet 1000 USD/kW mertebelerin­
dedir. Sistem ömrü ise minimum 40.000 saat ol­
malıdır. Otomativ sektöründe bu değerler çok da­
ha düşüktür. Maliyet 10 USD/kW ve ömür 4000
saat mertebelerindedir.
6.3. Avantajlar! ve Uygulamaları
Bütün yakıt hücresi sistemleri için bugün en
önemli dezavantaj maliyettir. Buna karşılık sis­
temlerin önemli avantajları vardır. Bu nedenle
üzerinde yoğun olarak çalışılmaktadır. Avantajla­
76
•
TESİSAT MÜHENDİSLİĞİ / Kasım-Aralık 2003
rı aşağıdaki gibi sıralanabilir:
1. Verim: Yakıt hücrelerinde verim pistonlu veya
türbinli sistemlere göre daha yüksektir. Bun­
dan da önemlisi sistem verimi sistemin büyük­
lüğünden bağımsızdır. Bu nedenle küçük koje­
nerasyon sistemlerinde yakıt hücrelerinin daha
fazla rekabet şansı olmaktadır.
2. Basitlik: Yakıt hücrelerinin dayandığı esas çok
basittir. Sistemde dönen parça yoktur veya çok
azdır. Bu nedenle bakım ve servis istemez ve
uzun ömürlüdür.
3. Düşük emisyon: Yakıt olarak hidrojen kullanıl­
dığında ürün su olup, bu sıfır emisyon anlamı­
na gelir. Ancak unutulmamalıdır ki bugün için
hidrojen üretiminde hemen daima C 0 2 emis­
yonu olmaktadır.
4. Sessizlik: Yakıt hücreleri çok sessizdir. Hatta
içinde yakıt dünüşüm sistemlerini barındıran
yakıt hücreleri bile aynı özelliğe sahiptir. Özel­
likle yerel güç üretiminde bu özellik tercih ne­
deni olmaktadır.
Yakıt hücrelerinin en önemli kullanım alanları
büyük ve küçük ölçekli kojenerasyon sistemleri,
otomativ endüstrisi, askeri ekipmanlar ve taşına­
bilir kompüter ve telefon gibi cihazlardır.
7. KOJENERASYON ÜNİTELERİ
Güç üretimi sırasında üretilen ısıdan faydalan­
mak, genel verimi artırmak ve zararlı gaz emis­
yonlarını azaltmak için iyi bir imkandır. Böylece
elektrik üretimi yapılırken aynı zamanda ısı ener­
jisinden de yararlanılmaktadır. Kojenerasyonun
binalarda kullanılmasında elde edilen avantaj Şe­
kil 15'de enerji akış diyagramı içinde grafiksel
olarak anlatmaktadır. Bir binanın enerji ihtiyacı,
38 birim elektrik enerjisi ve 62 birim ısı enerjisi
olarak belirlenmiş olsun. Bu ihtiyacın karşılan­
ması amacıyla iki alternatif yöntem düşünülebilir:
a. Sol tarafta bu ihtiyaç konvansiyonel yolla kar­
şılanmaktadır. Bu yöntemde elektrik üretim ve­
rimi %39 olan büyük bir termik santralda üre­
tilen elektrik binaya beslenmektedir. Isı enerji­
si ise ısıl verimi %90 olan modern bir sıcak su
kazanından karşılanmaktadır. Bu durumda top­
lamda 167 birim primer yakıt enerjisi tüketildi-
ği şekilden görülmektedir. Santralda 98 birim
primer enerjiden 38 birim elektrik üretilirken
60 birim enerji dışarı atılmaktadır. Kazanda ise
69 birim primer enerjiden 62 birim ısı enerjisi­
ne dönüştürülürken 7 birim dışarı atılmaktadır,
b. Sağ tarafta ise binanın enerji ihtiyacı bir kojenerasyon sistemiyle karşılanmaktadır. Burada
diesel motorlu bir jeneratör (ısı-güç sistemi)
kullanılmaktadır. Sistem daha verimli çalış­
maktadır. Bir yandan elektrik üretirken dışarı
atılacak ısı enerjisi binanın ısı ihtiyacında kul­
lanılmaktadır. Bu sistem için sadece 112 birim
primer enerji (yakıt enerjisi) kullanılması ye­
terlidir.
dan ve motor soğutma suyundan ısıtmada yararla­
nılır. Şekil 16'da örnek bir ünite görülmektedir. Bu
paketteki ana elemanlar 1. Motor, 2. Isı değiştirici,
3. Jeneratör ve 4. Dış kılıf olarak sayılabilir.
Enerji kullanım oranı %90 değerlerine çıkar­
ken, kıymetli enerji olan elektrik enerjisi üretil­
mektedir ve konvansiyonel yöntemlere göre %40
mertebelerinde primer enerji kullanımında tasar­
ruf gerçekleşmektedir. Kullanılan primer enerjini
yaklaşık %35,4 oram elektrik enerjisine, yaklaşık
%55,2'si ısı enerjisine dönüştürülür ve yaklaşık
%9,4 oranında enerji kaybolur.
Kojenerasyon sistemleri seçilirken binanın
elektrik ve ısı gereksinimleri birlikte gözönüne
alınır. Isı ihtiyacının tamamım karşılayacak güçte
Sonuç olarak basit bir karşılaştırma kojenerasbir cihaz gereksiz yere pahalı olacaktır. Tam güce
yon sisteminin, konvansiyonel sisteme göre yak­
yakın ihtiyaçların karşılanmasında konvansiyel
laşık 1/3 oranında daha az primer enerji tüketerek
yolla elektrik ve ısı enerjisi takviyesi yapılır. Ci­
aynı ihtiyacı karşılayabildiğim göstermektedir.
haz ise genellikle elektrik enerjisi ihtiyacına göre
Daha az yakıt tüketimi yakıt ekonomisi olduğu belirlenen optimum güçte seçilir.
kadar çevrenin daha az kirletilmesi açısından da
Paket ünitenin gücü genellikle elektrik üretim
önem taşımaktadır.
gücüne göre belirlenir. Bu ünitelerde 90/70 °C sı­
cak su üretildiğinde üretilen ısı enerjisi yaklaşık
7.1. Kojenerasyon Paket Üniteleri
elektrik gücünün 2 mislidir. Motor emisyonları
Paket kojenerasyon üniteleri ticari ve endüstri­ yönetmelik değerlerinin altında olmalı ve gürültü
yel binalarda kullanılabilecek ölçekte ünitelerdir. düzeyi çevreyi rahatsız etmeyecek düzeylere
Bölge ısıtma sistemlerinde, spor salonları, hasta­ akustik izolasyonla indirilmiş olmalıdır. Isı ener­
neler, alışveriş merkezleri ve ofis binaları gibi jisi motorda üç noktadan alınır. Birinci kaynak
yerlerde kullanılabilir. Sistem paket halinde dü­ motor yağı soğutmasıdır. İkinci kaynak motor so­
zenlenmiş olup ana ekipman gaz motorudur. Mo­ ğutma suyudur. Üçüncü kaynak egzoz gazlarıdır.
tordan elde edilen güç elektirik jeneratöründe Kapalı devre glikol-su karışımı önce yağ, sonra
elektrik üretiminde kullanılırken, egzoz gazların­ motor ve en son da egzoz gazı soğutucusundan
geçerek kademeli olarak ısıtı­
lır. Bu sıcak su bir plakalı eşanjörde ısıtılacak devreden
gelen maksimum 70 °C sı­
caklıktaki suyu 90 °C sıcaklı­
ğa kadar ısıtır. Motor gövde­
sinde dolaşan su korozyon
önleyici özellikte ve kapalı
devre olmalıdır. Egzoz gazı,
ısı değiştiricisinde en fazla
120 °C'ye kadar soğutulur.
Soğutma devresinde ve sıcak
Şekil 15. Kojenerasyon sistemi ve konvansiyonel sistem için enerji akış diyagramı
su devresinde dolaşan su deTESİSAT MÜHENDİSLİĞİ / Kasım-Aralık 2003
•
77
pahalı olmaları nedeniyle binalar­
da kullanılmaları ve ticari ürünler
olarak pazarda yer almaları zama­
na gerek duymaktadır. Ancak
üzerinde yoğun olarak çalışılan
bir konudur.
Geleceğin ısıtma sistemlerin­
de diğer bir grup gelişme yenile­
nebilir enerji kaynaklarına yöne­
liktir. Özellikle C 0 2 emisyonları­
nın indirilebilmesi yenilenebilir
enerji kaynaklarının daha fazla
kullanılmasını gerektirmektedir.
Isıtma açısından en önemli yeni­
Şekil 16. örnek bir paket kojenerasyon ünitesi iç görüntüsü.
lenebilir kaynak güneş enerjisidir.
bileri sabit olmalıdır.
Jeotermal yerel bir kaynak olduğundan, universal
uygulamalarda güneş enerjisi öne çıkmaktadır.
SONUÇ
Güneş enerjisi doğrudan ısıtmada kullanılabilece­
Geleceğin ısıtma sistemlerinde gelişme iki ği gibi, elektrik üretiminde de kullanılabilir.
yönde olmaktadır. Birinci yöndeki gelişmeler sis­
Bugün kullanılan ve giderek yaygınlaşan bir
tem verimlerinin artırılmasına yöneliktir. Kon- teknoloji de ısı pompalarıdır. Isı pompalarında
vansiyonel sıcak su kazanlarmda verim değerleri elektrik enerjisi tüketilmekle birlikte ısı enerjisi
yoğuşmalı doğal gaz kazanlarının ortaya çıkışıyla kaynağı toprak, su ve hava gibi yenilenebilir kay­
en uç noktasma ulaşmıştır. Yoğuşmalı kazanlar naklardır. Bu nedenle ısı pompaları yarı yenilene­
günümüzde kullanıldığı gibi önümüzdeki yıllarda bilir olarak tanımlanmaktadır.
da artan oranda kullanılmaya devam edecektir.
Sistem verimini artırma yönündeki diğer bir KAYNAKLAR
gelişme kojenerasyon sistemleridir. Binalarda
[1] LARMİNİE, J., DİCKS "Fuel cell systems
kullanılabilecek büyüklükte paket tipi konvansi- explained", J. Wiley, 2000.
yonel kojenerasyon sistemleri pazara girmiştir.
[2] Planungsunterlage, Erdgas- Blockheizk­
Bu ünitelerde genellikle gaz motora kullanılmak­ raftwerk Loganova BHKW - Modul, Buderus,
tadır. Elektrik enerjisi ve ısıtma enerjisi birlikte 12/2001
karşılanmakta olup, toplam primer enerji olarak
[3] Isısan Çalışmaları No : 285, Isı Pompala­
bakıldığında %40 mertebesinde daha fazla verim­ rı, 2002
den söz edilebilir.
[4] Isısan Çalışmaları No : 325 Güneş Enerji­
Kojenerasyon alanında yeni bir gelişmeyse ya­
kıt hücreleridir. Yakıt hücrelerinde yakıtın sahip
olduğu kimyasal enerji doğrudan elektrik enerjisi­
ne dönüştürülebilmektedir. Ayrıca ortaya çıkan
atık ısı yine ısıtmada kullanılabilmektedir. Yakıt
hücrelerindeki doğrudan dönüşüm nedeniyle ve, rimler konvansiyonel sistemlere göre çok daha
yüksek olabilmektedir. Yakıt hücreleri bu gün için
78
•
TESİSAT MÜHENDİSLİĞİ / Kasım-Aralık 2003
si Tesisatı Kitabı, 2003
[5] GRABENHENRICH H.B., Kohle-HeizölErdgas-Wasserstoff?, Generationzyklen in der
haustecknichen Wärmeversorgung, 40. Landesinhungverbendstag des Schornsteinfegerhand­
werks, Baden-Wörttemberg, 2002.