SANAYİDE ENERJİ EKONOMİSİ - Deneme Sınavı - 11

Dış havanın bir fan yardımıyla buharlaştırıcıdan geçtiği kısım birincil (primer) devredir.

Genel olarak soğutucu akışkanlarda aranması gereken bazı özellikler aşağıdaki
gibi sıralanabilir.
• Soğutucu akışkanın buharlaşma ısısı (buharlaşma sürecinde dışarıdan çektiği 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

Adsorbsiyonlu ısı pompalarında aktif karbon, silika jel (cam türünde silikatlar) veya zeolit gibi katı maddeler kullanılır. Bir maden olan ve kaynayan taş olarak da adlandırılan Zeolit’in su buharını bünyesine alma (emme) ve kendisinde tutma veya bağlama (Adsorbsiyon) ve bu esnada 300°C sıcaklık seviyesinde ısı enerjisini dışarı verme (serbest bırakma) özelliği vardır. 

Adsorbsiyonlu ısı pompalarında da ısıyı alma ve serbest bırakma işlemi bir çevrimde gerçekleşir. Adsorbsiyonlu ısı pompasının çalışabilmesi için ön koşul tasarımında mutlaka bir vakum sisteminin var olmasıdır.

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.