Bir ısı pompası radyatörlerle nasıl çalışır?

Yüksek verimlilik, sorunsuz çalışma içsel olarak Çevre dostu özellikleri, düşük enerji tüketimi ve cazip devlet teşvikleri ile ısı pompası mükemmel bir ısıtma (ve tersinir ısı pompası durumunda soğutma) çözümüdür.

Bir diğer önemli avantajı ise, her bir konfigürasyon için verimlilikte belirgin bir fark olmasına rağmen, ısı pompasının eski (yüksek sıcaklık) veya yeni (düşük sıcaklık) radyatörler başta olmak üzere bir dizi evsel dağıtım sistemiyle uyumlu olmasıdır.

Bu makalede, kombine ısı pompası + radyatör çözümünü inceliyoruz: nasıl çalışır, radyatör seçim kriterleri, boyutlandırma ve alternatifler.

Radyatörlü ısı pompası: nasıl çalışır?

Isı pompası + radyatör kombinasyonu, ısıyı bir ortamdan diğerine aktarmak için termodinamik prensibini kullanan bir ısıtma sistemidir. Radyatörler, ısı pompası tarafından üretilen ısıyı binadaki çeşitli odalara dağıttıkları için bu sistemde merkezi bir rol oynarlar.

Radyatörlere bakmadan önce, bir ısı pompasının genel olarak nasıl çalıştığına bir göz atalım. Isı pompası, ısıyı dış ortamdan (ısı pompasının türüne bağlı olarak hava, su veya toprak) emer ve genellikle bir bina veya ev olmak üzere iç ortama aktarır. Isı pompasının termodinamik döngüsü dört ana aşamaya ayrılır:

1. Buharlaşma Düşük sıcaklıklı, düşük basınçlı bir soğutucu akışkan evaporatörde dolaşır ve dış ortamdan ısı emer. Bu enerji emilimi akışkanın buharlaşmasına neden olarak onu bir sıvıdan bir gaza dönüştürür;
2. Sıkıştırma Soğutucu gaz daha sonra kompresöre doğru yönlendirilir ve burada sıkıştırmanın etkisiyle daha da ısınır;
3. Yoğuşma Isıtılmış, yüksek basınçlı gaz daha sonra kondansatörden geçerek ısısını ısıtma devresindeki suya aktarır. Bu ısı transferi gazın yoğunlaşmasına ve sıvı haline dönmesine neden olur;
4. Rahatlama Son olarak akışkan, basıncını ve sıcaklığını düşürerek bir sonraki buharlaşma döngüsüne hazırlayan bir genleşme valfinden geçer.

Üretilen ısı bir dizi kanal aracılığıyla iç mekanlara dağıtılabilir: yerden ısıtma, fan coil üniteleri, kanal sistemleri, duvar ısıtması, radyant tavanlar ve radyatörler. Bizi ilgilendiren bu son konfigürasyondur. 

Soğutucu gaz yoğunlaşıp ısısını kondenserde bıraktığında, bir su devresini ısıtır. Bu sıcak su daha sonra radyatörlerde dolaşır. Su, ortamdaki havadan daha yüksek bir sıcaklıkta olduğu için ısısını havaya aktarır, hava da ısınır ve daha sonra odaya yayılır. Peki ya düzenleme?

Bu ısıtma sisteminde her radyatör, kullanıcının talimatlarına göre radyatörde dolaşan sıcak su miktarını kontrol ederek her odadaki sıcaklığın ayrı ayrı ayarlanmasını sağlayan bir termostatik vana ile donatılmıştır. Genellikle evin ana odasında bulunan ana termostat, oda sıcaklığı ayarlanan sıcaklığın altına düştüğünde ısı pompasına bir sinyal gönderir. Isı pompası daha sonra devreye girer ve radyatörler tarafından dağıtılan ısıyı üretir.

Tersine, oda sıcaklığı ayarlanan sıcaklığa ulaştığında veya aştığında, termostat ısı pompasını kapatmak için bir sinyal gönderir. Ardından radyatörlerdeki su kademeli olarak soğur ve odadaki sıcaklık düşer. Bu otomatik sıcaklık düzenlemesi, enerji tüketimini optimize ederken sürekli termal konfor sağlar.

Isı pompası ile ne tür bir radyatör kullanmalıyım?

Tüm radyatörler bir ısı pompası ile uyumlu değildir. Bu bir çalışma sıcaklığı meselesidir. Isı pompaları düşük sıcaklıklarda, genellikle 55°C'nin altında çalıştıklarında iki nedenden dolayı daha verimlidir: 

• Termodinamik döngüBu da ısının soğuk bir alandan sıcak bir alana aktarılması için daha fazla enerji gerektiğini ifade eder. Isı kaynağı (örneğin dış hava) ile ısının verileceği yer (örneğin ısıtma suyu) arasındaki sıcaklık farkı ne kadar büyükse, bu aktarımı yapmak için o kadar fazla enerji gerekir. Isı pompasının çok yüksek bir sıcaklıkta su üretmesi gerekiyorsa, sıcaklık farkı daha büyüktür, daha fazla enerji gerektirir ve dolayısıyla ısı pompasının COP'sini düşürür;
• Soğutucu akışkan sıkıştırma Suyun ısıtılması gereken sıcaklık ne kadar yüksekse, soğutucu akışkanın o kadar fazla sıkıştırılması gerekecek ve bu da daha yüksek enerji tüketimine yol açacaktır.

Kısacası, ısıtma sisteminizin verimliliğini en üst düzeye çıkarmak için düşük sıcaklıklı radyatörler kullanmayı tercih etmelisiniz. Şimdi iki seçeneği inceleyelim: düşük ve yüksek sıcaklık.

Düşük sıcaklıklı radyatörler

Düşük sıcaklıklı radyatörler, ısı pompaları gibi düşük sıcaklıkta su üreten ısıtma sistemleri için uygundur. Daha büyük bir ısıtma yüzeyine sahip olarak düşük su sıcaklığını telafi etmek zorunda olduklarından, genellikle standart radyatörlerden daha büyüktürler.

Tasarımları da farklıdır, çünkü daha iyi ısı yayılımı için yüksek ısı iletkenliğine sahip malzemelerden (özellikle alüminyum) yapılırlar. Genellikle doğal hava konveksiyonunu teşvik edecek şekilde şekillendirilirler.

Düşük sıcaklıklı radyatörler, bir ısı pompası + radyatör ısıtma sistemi için açık ara en enerji verimli seçenektir.

Yüksek sıcaklık radyatörleri

Eski evler genellikle yüksek sıcaklıklı radyatörlere sahip gaz veya yağ yakıtlı kazanlarla çalışan yüksek sıcaklıklı ısıtma sistemleriyle donatılmıştır. Bu evlerde, radyatörler ısı pompası kullanımına daha az uygun olduğundan, yenileme projesinin bir parçası olarak ısı pompasına geçmek bir sorun teşkil edebilir.

Yinelenen bir başka sorun Eski evler genellikle günümüz standartlarına göre kötü yalıtılmıştır. Sonuç olarak, ısı pompası tarafından üretilen ısı hızla kaybolur ve ekipmanın istenen sıcaklığa ulaşmak için daha fazla çalışması gerekir, bu da enerji tüketimini artırır ve sistemin verimliliğini azaltır.

Eski bir eve ısı pompası kurmayı planlıyorsanız, aşağıdaki seçeneklerden biri veya birkaçı arasında karar vermeniz gerekecektir: 

• Evinizin ısı yalıtımının iyileştirilmesi Konforlu bir iç ortam sıcaklığını korumak için gereken ısı miktarını azaltmak ve herhangi bir ısıtma sisteminin verimliliğini sağlamak için;
• Yüksek sıcaklıktaki radyatörlerin korunması Eğer iyi durumdaysalar ve yeterince büyüklerse. Ancak bu seçeneğin ekonomik olarak uygulanabilir olup olmadığının belirlenmesi için detaylı bir çalışma yapılması gerekmektedir; 
• Yüksek sıcaklık radyatörlerinin değiştirilmesi Düşük sıcaklıklı radyatörler veya yerden ısıtma sistemi ile. Bu sistemler ısı pompalarıyla daha uyumludur ve ısıtma sisteminizin verimliliğini en üst düzeye çıkarmanıza yardımcı olabilir;
• Yüksek sıcaklıklı ısı pompası kurulumu Eski yüksek sıcaklıklı radyatörlerinizi besleyecek kadar yüksek bir sıcaklıkta su üretebilir. Dezavantajı ise bu modellerin düşük sıcaklıklı modellere göre daha pahalı ve daha az verimli olmasıdır.

Yüksek sıcaklıktaki radyatörleri kullanmayı planlıyorsanız, yalıtım işinin yanı sıra, mevcut ısıtma sistemini temizlemeniz veya partikülleri, pası, kireci vb. gidermek için filtrelemeniz gerekecektir. Isıtma yüzeyini artırmak ve ısı dağılımını iyileştirmek için radyatör eklemeniz gerekebilir. Isıtma yüzeyini artırmak ve ısı dağılımını iyileştirmek için radyatör eklemeniz de gerekebilir. 

Isı pompası + radyatör sisteminde radyatörlerin boyutlandırılması

Sistemin verimliliği büyük ölçüde radyatörlerin boyutlandırılmasına bağlıdır. Üreticiler genellikle çok ayrıntılı boyutlandırma çizelgelerine sahiptir ve tüm konfigürasyonlara uygun ölçüye göre modeller sunarlar. Satıştan önce, montajcı size tasarım dosyasının bir parçası olarak eksiksiz bir boyutlandırma sayfası ve şeması sağlamalıdır.

Bir ısı pompası + radyatör sistemindeki radyatörlerin boyutlandırılması iki ana faktöre bağlıdır. Birincisi gerekli termal güçBu, ısıtılacak alanın büyüklüğüne ve evin ısıtma gereksinimlerine bağlıdır (aşağıdaki örneğe bakın).

Bir de şu var ısı pompası sıcaklık rejimi. Sıcaklık ayarı ne kadar düşük olursa (örneğin 50/40), radyatör yüzey alanı o kadar büyük olur ve dolayısıyla yukarıda açıklandığı gibi radyatör boyutu da o kadar büyük olur. Bir ısı pompası genellikle 50/40 veya 45/35 sıcaklık sağlayacaktır, bu da genellikle 80/60 sağlayan fosil yakıtlı bir kazandan (gaz veya yağ) daha düşüktür. Daha yüksek sıcaklıklar için uygun olan eski radyatörler genellikle bir ısı pompası için çok küçük bir yüzey alanına sahiptir. 

Bu durumda iki seçeneğiniz vardır: gerekli ısı miktarını ve dolayısıyla ihtiyaç duyulan gücü azaltmak için evinizin yalıtımını iyileştirmek veya hala en yaygın seçenek olan yüksek sıcaklıklı radyatörleri düşük sıcaklıklı radyatörlerle değiştirmek. Bu durumda, eski radyatörü sökmek için 150 €, yenisini satın almak ve takmak için ise 950 ila 2.000 € arasında bir ödeme yapmanız gerekecektir.

Radyatör boyutlandırmasına somut bir örnek

Ilıman bir iklimde 100 m²'lik bir ev örneğini ele alalım. Gerekli ısı çıkışı genellikle metrekare başına watt (W/m²) olarak tahmin edilir. Ortalama olarak, yalıtım ve maruziyete bağlı olarak kışın bir evi düzgün bir şekilde ısıtmak için 70 ila 100 W/m² arasında bir değere ihtiyaç duyulduğu tahmin edilmektedir. Örneğimiz için 85 W/m²'lik bir medyan değer alalım.

Dolayısıyla, 100 m²'lik bir ev için gereken termal güç : 100 m² * 85 W/m² = 8500 W veya 8,5 kW. Bu nedenle evi düzgün bir şekilde ısıtmak için 8,5 kilowatt termal güç üretebilen bir tesisata ihtiyacınız olacaktır.

Bu basit bir tahmindir, çünkü gereken gerçek ısı çıkışı evin yalıtımına, pencere sayısına ve türüne, evin yönüne, yerel iklime vb. bağlıdır. Sadece kalifiye bir profesyonel evinizin termal gereksinimlerini doğru bir şekilde değerlendirebilir.

Buna ısı pompasının sıcaklık rejimini de eklersek, radyatörlerin boyutunun bu miktardaki ısıyı daha düşük bir sıcaklıkta dağıtacak kadar büyük olması gerekir. Örneğin, 50/40 sıcaklık rejiminde, radyatörlerin modeline ve türüne bağlı olarak 8,5 kW ısı dağıtmak için radyatörlerin toplam yüzey alanının 10 ila 20 m² arasında olması gerekebilir.

Yerden ısıtma, radyatörlere cazip bir alternatif

Isıyı tek bir noktadan yayan radyatörlerin aksine, yerden ısıtma sistemleri odanın zeminine yerleştirilmiş sıcak su devreleri sayesinde ısıyı odanın her tarafına eşit olarak yayar. 

Pratik anlamda, ısı pompası suyu ısıtır ve zemindeki bu devrelere gönderir. Sıcak su daha sonra borularda dolaşarak ısıyı odanın her tarafına eşit ve daha hoş bir şekilde dağıtır. Yerden ısıtma sistemlerindeki su sıcaklığı genellikle radyatörlerde kullanılandan daha düşüktür, genellikle 30 - 40°C civarındadır, bu da ısı pompasının verimliliği için idealdir.

Radyatörlere alternatif olarak yerden ısıtmanın avantaj ve dezavantajları aşağıdaki tabloda özetlenmiştir.

Avantajlar	Dezavantajlar
Daha fazla konforIsı, çok sıcak veya çok soğuk alanlardan kaçınarak oda boyunca eşit olarak dağıtılır.	Reaksiyon süresiYerden ısıtmanın sıcaklığı yükseltmesi ve düşürmesi daha uzun sürer, bu da ayarlamayı zorlaştırabilir.
EstetikGörünür radyatörler olmadığından, iç tasarım için daha fazla özgürlüğe sahip olursunuz.	Yüksek kurulum maliyetleri Yerden ısıtma sisteminin kurulum maliyeti, özellikle yenileme durumunda, radyatör sisteminden daha yüksektir.
Enerji verimliliği Düşük sıcaklık rejimi (yaklaşık 30-40°C) sayesinde, yerden ısıtma sistemleri ısı pompasının daha verimli çalışmasını sağlar.	Büyük yenileme çalışmalarıYenilenmekte olan bir eve yerden ısıtma sistemi kurmak büyük bir çalışma gerektirebilir: mevcut zeminin yıkılması, yeni bir beton şap dökülmesi...
Daha iyi hava kalitesi Radyatörlerin aksine, yerden ısıtma sistemleri toz sirkülasyonu yapmaz, bu da iç mekan hava kalitesini artırabilir.	Bazı zemin kaplamaları ile uyumsuzlukTüm zemin kaplamaları yerden ısıtma ile uyumlu değildir. Örneğin, masif parke ısı etkisi altında eğrilebilir.

Radyatörlü ısı pompaları: sonuçlandırmak için

Radyatörlü bir ısı pompası kurmak, sistemin verimliliği ve optimum çalışması konusunda dikkatli düşünmeyi gerektirir. İster düşük sıcaklıklı radyatörleri, ister yüksek sıcaklıklı radyatörleri (eski evler için) veya hatta yerden ısıtmayı tercih edin, bu seçeneklerin ısı pompanızla uyumluluğu ve evinizin gereksinimleri dikkatlice analiz edilmelidir. 

Mevcut radyatörlerinizin türünü ve durumunu, evinizin yalıtımını ve düşündüğünüz ısı pompası türünü dikkate almanız gerekecektir. Yalnızca kalifiye bir profesyonel bu süreçte size rehberlik edebilir, bilinçli bir seçim yapmanızı ve evinizin termal konforundan ödün vermeden yatırımınızdan en iyi getiriyi elde etmenizi sağlayabilir.