100 m², 150 m² ve 200 m² Ev İçin Kaç kW Isı Pompası Gerekir?

Isı pompası kapasitesi, binanın boyutuna değil binanın ısıl kayıp değerine göre seçilir. Isıl kayıp, verilen bir iç ve dış sıcaklık farkında binanın bütün yüzeylerinden birim zamanda yitirdiği enerji miktarıdır ve EN 12831 standardı hesap yöntemini belirler. Formülün özü şudur: Q eşittir U çarpı A çarpı delta T; burada Q watt cinsinden ısı kaybı, U W/(m²·K) cinsinden yüzey ısı geçirgenlik katsayısı, A m² cinsinden yüzey alanı ve delta T ise iç ve dış sıcaklık farkıdır.

Pratikte her yüzey için ayrı hesap yapılır: dış duvar, çatı, döşeme, pencere ve kapılar. Sonuçlar toplanır ve elde edilen toplam, ısı pompasının sağlaması gereken minimum kapasiteyi verir. Buna bir de havalandırma kayıpları eklenir; havalandırma kaybı toplam kaybın yüzde 20-30'u mertebesindedir ve hesabı atlayan projeler bu kadar eksik kapasiteyle çalışır.

U değerleri konusunda Türkiye yapı yönetmeliğine göre birkaç referans vermek gerekir. TS 825'e göre 2. iklim bölgesi olan İstanbul için dış duvarda maksimum U değeri 0,60 W/(m²·K), çatıda 0,40 W/(m²·K) ve pencerede 2,40 W/(m²·K) olarak belirlenmiştir. Bu değerlerin üzerindeki eski yapılar bu sınırı aşmaktadır. Karşılaştırma için: modern pasif ev standardında dış duvar U değeri 0,10-0,15 W/(m²·K) aralığındadır. Aradaki fark, aynı binanın hesaplanan ısıl kayıp değerini dört kata kadar değiştirebilir. Bu yüzden ısı pompası kapasitesi, binanın yaşından değil U değerlerinin ölçümünden ya da dürüst bir tahmininden hareketle belirlenir.

Basitleştirilmiş hesap için birim alan yöntemi kullanılır. Bu yöntemde binanın ısıl kayıp sınıfına göre bir W/m² değeri belirlenir ve toplam ısıtılan alanla çarpılır. Türkiye'deki yapı stoğunu göz önünde bulundurduğumuzda dört temel sınıf vardır.

• Pasif ev ve A enerji sınıfı — 15-30 W/m²: yüksek yalıtım, mekanik havalandırma, ısı geri kazanım sistemi mevcut
• İyi yalıtımlı yeni yapı (2000 sonrası, TS 825 uyumlu) — 40-60 W/m²: dış duvar yalıtımı var, çift cam, ısıl köprüler azaltılmış
• Orta yalıtımlı yapı (1985-2000 arası) — 65-85 W/m²: kısmen yalıtım, tekli ya da eski çift cam, ısıl köprüler mevcut
• Düşük yalıtımlı eski yapı (1985 öncesi) — 90-120 W/m²: yalıtım yok ya da yetersiz, tek cam, dış duvarda ısı kaçağı belirgin

Bu aralıklar, tasarım dış sıcaklığının yaklaşık eksi 5 ile eksi 10 °C arasında olduğu ılıman iklim kuşağı için geçerlidir. İstanbul için tasarım dış sıcaklığı tipik olarak eksi 3 ile eksi 5 °C arasında alınır; bu da kıyı şehirlerinde birim alan değerinin yukarıdaki aralığın alt ucunda kalmasına olanak tanır. Erzurum veya Kars gibi kış şiddetinin yüksek olduğu yerlerde aynı yapı için değer yüzde 40-60 artabilir.

Tasarım dış sıcaklığı, ısı pompasının boyutlandırılacağı referans soğuk havayı tanımlar. Isı pompası bu sıcaklıkta bile tam ısıtma kapasitesini karşılayacak büyüklükte seçilir. Daha soğuk bir tasarım noktası seçmek kapasiteyi büyütür, daha ılıman bir nokta seçmek küçültür; ve bu fark aynı bina için iki farklı şehirde kolayca yüzde 30-50 kapasiteye dönüşür.

Türkiye'de kullanılan değerler şöyledir. İstanbul Avrupa yakası eksi 3 °C, İstanbul Anadolu yakası ve Kadıköy ilçesi eksi 4 °C, İzmir eksi 1 °C, Ankara eksi 12 °C, Bursa eksi 7 °C, Konya eksi 13 °C ve Erzurum eksi 24 °C. Bu değerler TS 825 standardındaki iklim bölge haritasından okunur. Hesapta kullanılacak değer tablo değeridir; gerçek hava tahminleri değil.

Aynı 150 m² iyi yalıtımlı evi iki şehirde karşılaştıralım. İstanbul'da tasarım sıcaklığı eksi 4 °C, iç sıcaklık 21 °C, fark 25 °C ve birim alan değeri 50 W/m²'dir; toplam ısıl kayıp 150 çarpı 50 bölü 1000 eşittir 7,5 kW olur. Ankara'da tasarım sıcaklığı eksi 12 °C, fark 33 °C ve birim alan değeri 66 W/m²'dir; aynı bina için toplam ısıl kayıp 150 çarpı 66 bölü 1000 eşittir 9,9 kW olur. Aynı binanın Ankara'daki ısı pompası, İstanbul versiyonundan yüzde 32 daha büyük olmak zorundadır.

Isı pompasının kendisi de sıcaklığa göre kapasite değiştirir. Hava kaynaklı ısı pompalarında dış hava sıcaklığı düştükçe kapasite de düşer. Örneğin 7 °C dış sıcaklıkta 10 kW kapasiteli görünen bir cihaz, eksi 7 °C'de 7-8 kW'a, eksi 15 °C'de ise 5-6 kW'a düşebilir. Bu yüzden katalog değerini değil, tasarım noktasındaki kapasiteyi esas almak zorunludur. Katalog değerleri genellikle A7/W35 veya A2/W35 koşulunda verilir: dış sıcaklık 7 ya da 2 °C, ısıtma devresi çıkış sıcaklığı 35 °C.

100 m² ev için ısı pompası kapasite hesaplama işlemi, yalıtım sınıfına ve şehrin iklim bölgesine göre 3 kW ile 13 kW arasında geniş bir aralıkta sonuç verir; bu aralığın tam ortasını doğru belirlemenin tek yolu ısıl kayıp hesabıdır. 100 m² ısıtmalı alana sahip, 2005 sonrası yapılmış, dış duvarları 6 cm EPS yalıtımlı, çift camı olan ve İstanbul'da bulunan bir daire için hesap yapalım. Bu yapı TS 825'e göre iyi yalıtımlı sınıftadır ve birim alan değeri 50 W/m² alınır. Tasarım dış sıcaklığı eksi 4 °C, iç sıcaklık 21 °C olduğundan sıcaklık farkı 25 K'dir.

Adım 1: toplam ısıl kayıp hesabı. Q eşittir 100 m² çarpı 50 W/m² eşittir 5.000 W, yani 5 kW. Bu değer binadan kaçan ısıl gücü temsil eder. Adım 2: havalandırma kaybı eklenir. TS 825 kapsamında havalandırma kaybı yaklaşık iletim kaybının yüzde 20'si alınır: 5 kW çarpı 0,20 eşittir 1 kW. Toplam ısıl ihtiyaç 5 artı 1 eşittir 6 kW.

Adım 3: emniyet payı ve kapasite seçimi. Hesaplama belirsizlikleri için yüzde 10-15 pay eklenir: 6 kW çarpı 1,15 eşittir 6,9 kW. Buna göre 100 m² İstanbul evi için 7-8 kW nominal kapasiteli bir ısı pompası uygundur. Ancak bu nominal değer A7/W35 koşuluna aittir. Tasarım noktası olan A-4/W35'te aynı cihaz yaklaşık 6,0-6,5 kW kapasiteye düşer ve bu hesaplanmış 6,9 kW gereksinimi karşılar.

Aynı 100 m²'lik ev için yalıtım sınıfına göre sonuçlar şöyledir. Pasif ev standardında (25 W/m²) gerekli kapasite 2,5-3 kW'tır. İyi yalıtımlı yeni yapıda (50 W/m²) 6-7 kW gerekir. Orta yalıtımlı eski yapıda (75 W/m²) 9-10 kW gerekir. Düşük yalıtımlı, yalıtımsız eski yapıda (100 W/m²) 12-13 kW'a ulaşır. Yalıtım yatırımı, ısı pompası kapasitesini yarıya indirebilir; bu da hem cihaz maliyetini hem enerji tüketimini doğrudan düşürür.

150 m² ev için ısı pompası seçiminde hesabın karmaşıklaştığı nokta, hem yalıtım sınıfı hem şehir iklim bölgesi etkisinin birlikte çalışmasıdır. 150 m² ısıtmalı alana sahip, 1998 yılı yapımı, dış duvarı yalıtımsız ama çift camlı ve Bursa'da bulunan bir villa için hesap yapalım. Bu yapı orta yalıtımlı sınıfa girer ve birim alan değeri 75 W/m² alınır. Bursa için tasarım dış sıcaklığı eksi 7 °C, iç sıcaklık 21 °C, fark 28 K'dir.

Adım 1: iletim ısıl kaybı. Q eşittir 150 m² çarpı 75 W/m² eşittir 11.250 W, yani 11,25 kW. Adım 2: havalandırma kaybı. 11,25 kW çarpı 0,20 eşittir 2,25 kW. Toplam ısıl ihtiyaç 11,25 artı 2,25 eşittir 13,5 kW. Adım 3: yüzde 15 emniyet payı ile 13,5 çarpı 1,15 eşittir 15,5 kW. Bu değer, tasarım noktasında karşılanması gereken kapasitedir.

Katalog nominal değerine geri dönerken dikkat edilmesi gereken nokta şudur: Bursa'nın tasarım noktası A-7/W45'tir (eksi 7 °C dış, 45 °C dönüş sıcaklığı eski radyatörlü sistemde). A7/W35 koşulunda 18 kW gösteren bir cihaz, A-7/W45 koşulunda yaklaşık 13-14 kW'a düşebilir. Bu yüzden 15,5 kW gereksinim için A7/W35 kataloğundan en az 20-22 kW görünen bir cihaz seçmek gerekebilir. Yerden ısıtma sisteminde dönüş sıcaklığı 35 °C'de kaldığından aynı cihaz daha verimli çalışır ve kapasitesini daha az yitirir.

Aynı 150 m²'lik ev için üç farklı şehirde sonuçlar şöyledir. İstanbul'da iyi yalıtımlı sınıfta (50 W/m²) 9-10 kW yeterlidir. Bursa'da orta yalıtımlı sınıfta (75 W/m²) 14-16 kW gerekir. Ankara'da orta yalıtımlı sınıfta (80 W/m²) 16-18 kW gerekir. Aynı büyüklükteki iki evin kapasitesi şehir ve yalıtım farkıyla iki katına çıkabilmektedir.

200 m² ev için ısı pompası kapasitesi en geniş yelpazede yer alır: iyi yalıtımlı bir İstanbul vilasında 13-14 kW yeterliyken, aynı büyüklükte yalıtımsız bir Ankara yapısında 30 kW'ı aşabilir. 200 m² ısıtmalı alana sahip, 2015 yapımı, dış duvarı 8 cm XPS yalıtımlı, üçlü camlı ve İstanbul Anadolu yakasında bulunan müstakil bir villa için hesap yapalım. Bu yapı iyi yalıtımlı sınıfın alt eşiğindedir ve birim alan değeri 45 W/m² alınır. İstanbul Anadolu yakası için tasarım sıcaklığı eksi 4 °C.

Adım 1: iletim ısıl kaybı. Q eşittir 200 m² çarpı 45 W/m² eşittir 9.000 W, yani 9 kW. Adım 2: havalandırma kaybı. Müstakil villada havalandırma oranı biraz daha yüksek alınır ve yüzde 25 eklenir: 9 kW çarpı 0,25 eşittir 2,25 kW. Toplam ısıl ihtiyaç 9 artı 2,25 eşittir 11,25 kW. Adım 3: yüzde 15 emniyet payı ile 11,25 çarpı 1,15 eşittir 12,9 kW.

Bu 200 m² iyi yalıtımlı villa için 13-14 kW nominal kapasiteli (A7/W35) bir ısı pompası seçilir; tasarım noktasında bu cihaz yaklaşık 11-12 kW kapasite sunar ve 12,9 kW gereksinimi sınırda karşılar. Daha güvenli bir seçim için bir üst model tercih edilebilir: 16 kW nominal kapasiteli bir cihaz tasarım noktasında yaklaşık 13-14 kW üretir ve emniyet payını rahatlatır.

Aynı 200 m²'lik villa için yalıtım farkı nasıl sonuç verir. İyi yalıtımlı (45 W/m²), İstanbul: 13-14 kW. Orta yalıtımlı (75 W/m²), İstanbul: 19-22 kW. Düşük yalıtımlı (100 W/m²), İstanbul: 25-28 kW. Fark dramatiktir: yalıtımı iyileştirmeden seçilen ısı pompası en az iki kat büyük seçilmek zorunda kalır ve yüksek kapasiteli bir cihaz daha fazla alan ister, kısa çevrimle çalışır ve verimliliği düşer.

COP, ısı pompasının verilen anlık çalışma koşulunda ürettiği ısı enerjisinin tükettiği elektrik enerjisine oranıdır. COP eşittir Q_ısı bölü W_elektrik. 10 kW ısı üreten ve 3 kW elektrik tüketen bir pompa için COP eşittir 10 bölü 3 eşittir 3,3 olur. Bu, her kilowatt-saat elektriğin 3,3 kWh ısıya dönüştüğü anlamına gelir; gazlı kombinin verimi en iyi halinde 0,95'tir, ısı pompasının COP'u 3'ten büyük ise ısı pompası üç kat daha verimlidir.

SCOP ise mevsimlik performans katsayısıdır ve ısı pompasının bir ısıtma sezonundaki gerçek performansını temsil eder. COP, sabit koşulda tek nokta ölçümüdür; SCOP, sezon boyunca değişen dış hava sıcaklıklarını, kısmi yük davranışını ve defrost döngülerini hesaba katar. Avrupa'da ısı pompaları EN 14825 standardına göre SCOP değeriyle sınıflandırılır. İyi yalıtımlı bir binada yerden ısıtmayla çalışan bir ısı pompasının SCOP değeri 4,0-5,0 arasındadır; radyatörlü devrede bu değer 3,0-4,0'a iner.

Kapasite ile SCOP ters yönde hareket edebilir. Gereğinden büyük seçilen bir ısı pompası kısa çevrimle çalışır: kompresör kısa sürede devre sıcaklığını karşılar, durur ve kısa süre sonra tekrar çalışır. Her çalışma döngüsü bir kalkış akımı ve bir ısınma geçiş sürecini içerir; bu dönemde kompresör tasarım verimliliğinde çalışmaz. Kısa çevrim, hem SCOP'u hem kompresör ömrünü düşürür. Minimum çalışma süresi 7-10 dakika olacak şekilde boyutlandırma yapılması tavsiye edilir.

Örnek hesap yapalım. 150 m² İstanbul evi için 9 kW kapasiteli seçim yapıldığında ve SCOP 4,2 iken yıllık elektrik tüketimi şöyle hesaplanır. Yıllık ısıl enerji gereksinimi, ısıl güç çarpı sezon saat sayısıdır: 9 kW çarpı 2.200 saat eşittir 19.800 kWh. Yıllık elektrik tüketimi ise 19.800 bölü 4,2 eşittir 4.714 kWh olur. Aynı binanın elektrik dirençli ısıtmayla 19.800 kWh tüketeceği düşünüldüğünde ısı pompası elektriği dörtte bire indirir. Elektrik tüketimi detayları için ısı pompası elektrik tüketimi rehberimize bakabilirsiniz. (Detay: Isı Pompası Ne Kadar Elektrik Harcar? Aylık Tüketim Nasıl Hesaplanır?)

SCOP değeri, ısı pompası seçiminde karşılaştırma kriteri olarak birincil öneme sahiptir; ancak iki koşulun sağlandığından emin olmak gerekir. Birincisi, karşılaştırılan cihazların SCOP değerleri aynı standart kapsamında (EN 14825) ve aynı iklim bölgesine göre (soğuk, ortalama veya ılıman) verilmiş olmalıdır. Türkiye'nin kıyı bölgeleri için ılıman iklim bölgesi (SCOP H2 veya H3) değerleri kullanılır; İç Anadolu için soğuk iklim değerleri (SCOP H1) daha gerçekçidir. İkincisi, ısı pompasının hizmet edeceği su sıcaklığı belirtilmiş olmalıdır: A7/W35 SCOP değeri ile A7/W55 SCOP değeri aynı cihaz için yüzde 30-40 ayrışabilir.

Isı pompasının kapasitesi ve verimliliği, devrenin çalışma sıcaklığına bağımlıdır. Radyatörlü sistemlerde gidiş suyu sıcaklığı tipik olarak 55-70 °C, yerden ısıtma devrelerinde ise 35-45 °C'dir. Düşük sıcaklıkta çalışan bir ısı pompası daha yüksek COP ve SCOP üretir, çünkü kompresörün sıkıştırma oranı düşer.

Rakamla göstermek gerekirse, 7 °C dış sıcaklıkta aynı cihaz için iki senaryo karşılaştırılabilir. A7/W35 koşulunda (yerden ısıtma) COP tipik olarak 4,5-5,0 aralığındadır. A7/W55 koşulunda (yüksek sıcaklıklı radyatör) COP 2,8-3,2 aralığına iner. Fark, ısı pompasının yıllık enerji tüketimini doğrudan yüzde 30-40 etkiler. Mevcut radyatörlü bir sisteme ısı pompası eklendiğinde bu verimlilik kaybı, devreye özel hesaplanmalıdır. Isı pompasını mevcut radyatörlü eve takmanın koşulları için ilgili rehberi inceleyebilirsiniz. (Detay: Isı Pompası Radyatörle Çalışır mı? Mevcut Petekli Eve Isı Pompası Takılır mı?)

Mevcut radyatörlü bir sistemde ısı pompasına geçildiğinde iki seçenek vardır. Birincisi radyatörleri büyütmek: mevcut peteklerin ısı transferi yüzeyi genişletilirse aynı ısıl gücü daha düşük su sıcaklığında iletmek mümkün olur. İkincisi düşük sıcaklıklı ısı pompası seçmek: bazı ısı pompası modelleri 65 °C'ye kadar çıkabilir (Viessmann Vitocal 100-A gibi), ancak bu yüksek sıcaklık çalışması COP'u belirgin düşürür. Yerden ısıtma sistemiyle ısı pompasının nasıl entegre edildiğini öğrenmek için ilgili rehberimize bakabilirsiniz. (Detay: Isı Pompası Yerden Isıtma ile Nasıl Çalışır? En Verimli Sistem Nasıl Kurulur?)

Yerden ısıtma tercih edildiğinde kapasite hesabı da farklılaşır. Yerden ısıtma borularının zemine döşendiği yapılarda betonun ısıl kütlesi bir tampon görevi görür ve ısı pompasının ani kapasite değişimine gerek kalmaz. Bu durum kısa çevrim riskini azaltır ve daha küçük kapasiteli bir cihadla yetinilebilmesine olanak tanır. Öte yandan betonun ısınma süresi uzun olduğundan hızlı oda sıcaklığı değişimine uygun değildir ve kontrol sistemi buna göre kurgulanmalıdır.

Pomeka Mekanik'in taşıdığı markalar arasında ısı pompası tarafında Viessmann ve Mitsubishi Electric öne çıkar. İki seri farklı kapasite aralıklarına ve teknik yaklaşımlara sahiptir. Doğru karşılaştırma için A7/W35 koşulundaki ısıl güç değerleri esas alınır.

• Viessmann Vitocal 100-A — Kapasite aralığı: 4 kW'tan 18 kW'a (A7/W35 koşulunda). Monoblok tasarım, dış ünite ve hidrolik modül ayrı. Yüksek sıcaklık modunda 65 °C'ye çıkabilir. A-15/W35 koşulunda kapasite düşüşü yaklaşık yüzde 30-35. Ses seviyesi dış ünite: 48-55 dB(A). Uygun kullanım: iyi yalıtımlı konutlar, yeni yapı, yerden ısıtma tercihi.
• Mitsubishi Electric Ecodan serisi — Kapasite aralığı: 4,5 kW'tan 16 kW'a (A7/W35 koşulunda), bazı üç fazlı modeller 14-20 kW aralığında. Split mimaride dış ve iç ünite ayrı. SCOP değerleri 4,0-4,8 arasında. A-15 koşulunda çalışabilme özelliği mevcuttur. Ses seviyesi: 47-54 dB(A). Uygun kullanım: hem yeni yapı hem mevcut sisteme entegrasyon, geniş kapasite seçeneği.
• Ortak nokta: her iki seri de R32 soğutucu akışkanla çalışır. R32'nin GWP değeri 675, eski R410A'nın 2088'dir. Avrupa F-gaz yönetmeliği bu geçişi zorunlu kılmaktadır.
• Kritik fark: Vitocal 100-A yüksek sıcaklık modunda kombisiz çalışabilir; Ecodan serisinin bazı modelleri düşük dış sıcaklıkta yedek elektrikli rezistansla destekle çalışır.

Hangi seri kime uygundur? 100 m² iyi yalıtımlı İstanbul evi için Vitocal 100-A 6 kW modeli ya da Ecodan 6 kW modeli uygundur. 150 m² Bursa orta yalıtımlı ev için kapasite gereksinimi 14-16 kW'a çıktığından Ecodan 14 kW üç fazlı model öne çıkar; Vitocal 100-A bu kapasitede monoblok olarak 16 kW modeliyle karşılık verir. 200 m² İstanbul iyi yalıtımlı villa için hem Vitocal 100-A 13 kW hem Ecodan 14 kW uygundur; seçim kurulum koşullarına ve boru güzergahına göre yapılır. Pomeka Mekanik taşıdığı ısı pompası modellerini incelemek isteyenler ürünler sayfasına bakabilir. (Detay: Isı Pompaları)

Her iki serinin kurulum gereksinimleri de karşılaştırmada dikkate alınmalıdır. Vitocal 100-A monoblok serisinde dış üniteyle hidrolik modül arasında 30 metre güzergaha kadar su borusu döşenebilir; bu avantaj, dış üniteyi mekanik odadan uzağa yerleştirmeyi kolaylaştırır. Ecodan split mimarisinde ise soğutucu akışkan hattı çekilir ve bu hat belirli uzunluk ve yükseklik sınırlarına tabidir; üretici belgelerindeki maksimum eşdeğer boru uzunluğu aşılmamalıdır. Kurulum güzergahı kısa ve engelsizse her iki mimari de eşdeğer performans sunar; uzun veya dikey güzergahlarda monoblok mimarinin esnekliği belirleyici olabilir.

Pomeka Mekanik bünyesinde bu iki marka dışında da karşılaştırma amacıyla değerlendirilebilecek seçenekler mevcuttur. Daikin ve Gree ısı pompası pazarında yaygın olmakla birlikte Pomeka Mekanik bu markaları tedarik etmemektedir; taşınan eşdeğer seriler olarak Viessmann Vitocal ve Mitsubishi Electric Ecodan önerilir. Markalar ve ürün gamı hakkında detaylı bilgiye markalar sayfasından ulaşılabilir. (Detay: markalar sayfamız)

Isı pompasının boyutu yalnızca mekân ısıtmasını değil, sıcak su hazırlama kapasitesini de belirliyorsa ek hesap gerekir. Kombili sistemlerde sıcak su anlık hazırlanır; ısı pompalı sistemlerde ise bir boyler tankı dolumu sürecinde ısıtılır ve bu süreçte mekân ısıtması yavaşlar ya da öncelik sıralanır. Bu değerlendirme, cihaz kapasitesini yukarı çekebilir.

Günlük sıcak su ihtiyacı kişi başı 40-60 litre kabul edilir. Dört kişilik bir aile için 160-240 litre/gün gereksinim vardır. 200 litre boyler dolumu için gereken enerji şöyle hesaplanır: Q eşittir m çarpı c çarpı delta T eşittir 200 kg çarpı 4,186 kJ/(kg·K) çarpı 45 K (şebeke suyu 15 °C, hedef 60 °C) eşittir yaklaşık 10,4 kWh. Bu enerji ısı pompasının COP'una bölündüğünde tüketilen elektrik bulunur: 10,4 kWh bölü 3,5 COP eşittir yaklaşık 3 kWh elektrik. Boyler ısıtması için ek kapasite gerekmeyebilir; önemli olan boyler dolum süresinin mekân ısıtmasını uzun süre kesmemesidir. Boyler türleri ve hacim seçimi için ilgili rehberimize bakabilirsiniz. (Detay: Kaç Litrelik Boyler Almalıyım? 2, 4, 6, 10 ve 20 Kişilik Boyler Hesabı)

Defrost döngüsü, hava kaynaklı ısı pompasının dış ünitesinde biriken buzu eritmek için çalışma yönünü geçici olarak ters çevirdiği süreçtir. Bu dönemde pompa ısıtma yapmaz, aksine mekândan ısı alarak dışarıya verir. Defrost döngüsünün süresi ve sıklığı, dış hava sıcaklığı ve nemine göre değişir; 0 ile 5 °C arasında, nemli havada en sık gerçekleşir.

Kapasite seçimi açısından defrost etkisi şöyledir: sezon boyunca defrost nedeniyle kayıp edilen ısı, toplam ısıl üretiminizin yaklaşık yüzde 5-10'u mertebesindedir. Bu kayıp SCOP hesabına dahildir; dolayısıyla EN 14825 kapsamında verilen SCOP değeri defrost döngülerini içermektedir. Seçilen cihazın SCOP değeri katalogda klinik koşulda değil, gerçek sezonal değer olarak verilmişse ek düzeltme gerekmez. Defrost döngüsünün kısa çevrimle karışmaması gerekir: kısa çevrim ısıtma talebini erkenden karşılayan büyük bir cihazın kompresörü durdurup başlatmasıdır; defrost ise ısıtma talebi olduğu hâlde zorunlu buz eritme sürecidir. İkisi farklı fiziksel olaylardır.

Defrost süresi ve sıklığı konusunda iki teknoloji arasındaki fark da bilinmesi gereken bir bilgidir. Geleneksel tersine çevirme yöntemiyle çalışan defrost sistemleri, 0 ile 5 °C arasında saatte 1-2 kez devreye girebilir ve her defrost döngüsü 3-7 dakika sürer. Bu süre boyunca mekân ısıtması durur ve daha iyi boyutlanmış bir binanın ısıl kütlesi bu boşluğu oda sıcaklığını düşürmeden kapatır. Buna karşılık daha ince ısıl kütleli yapılarda, örneğin hafif çelik çerçeve ve cam yünü kombinasyonlu yapılarda, oda sıcaklığı defrost süresinde 0,5-1 °C düşebilir. Bu yapılarda zaman programlı defrost yerine talebe göre defrost (demand defrost) yapan cihazlar tercih edilir; akıllı sensörler gerçekten buz oluştuğunda devreye girer ve gereksiz defrost döngüsünü önler.

Pomeka Mekanik'in İstanbul Kadıköy merkezli saha deneyiminde, 1980-2000 arası yapılmış ve ısı pompasına dönüştürülen konutların büyük bölümünde ilk teklif edilen kapasite gereğinden yüzde 20-30 büyük çıkmaktadır. Bunun iki ana nedeni vardır: birincisi, mevcut kombi gücünün referans alınmasıdır; kombiler hızlı sıcak su hazırlamak için fazla boyutlandırılır, bu boyut mekân ısıtması kapasitesine taşınmamalıdır. İkincisi, m² başına sabit katsayı kullanılmasıdır.

Sahada yapılan ısıl kayıp hesabı bu iki hatayı doğrudan düzeltir. Hesap aynı zamanda başka bir sonucu da ortaya çıkarır: mevcut radyatörlerin ısı pompasının düşük sıcaklıkta çalışmasına yetip yetmediği. Kadıköy'deki apartman stoğunun büyük bölümünde radyatörler 55-70 °C için tasarlanmıştır. Bu radyatörler 45 °C'de çalışabilmek için yaklaşık 1,5-2 kat daha büyük yüzeye ihtiyaç duyar; projede bu fark hesaplanmazsa ısı pompası teorik verimliliğini gerçekte hiçbir zaman yakalayamaz. Isı pompası ve kombi arasındaki ekonomik kıyaslama için karşılaştırma rehberimize bakabilirsiniz. (Detay: Isı Pompası mı Kombi mi? Doğalgaz ve Elektrik Maliyetleriyle Karşılaştırma)

Saha gözleminden öğrenilen üçüncü bir nokta daha vardır: apartman katları arasındaki kapasite farklılığı. Aynı apartmanda üst kat daireler çatı ısı kaybı nedeniyle, köşe daireler ise iki dış cephe nedeniyle benzer büyüklükteki iç dairelerden yüzde 15-25 daha fazla ısıl kapasiteye ihtiyaç duyar. Birleşik ısı pompası sistemlerinde bu farklılık değil yalnızca ortalama değer esas alındığında köşe ve üst kat daireler yetersiz ısınır. Doğru hesap, her daire veya zon için ayrı ısıl kayıp tespitini gerektirir.

Frekans inverter ısı pompası, kompresörün dönüş hızını anlık ısıtma talebine göre sürekli ayarlayan bir teknolojidir ve kapasite seçimini daha esnektir hale getirir. Frekans inverterli (değişken kompresör hızlı) ısı pompaları, sabit devirli modellerden farklı olarak kısmi yükte çalışabilir. Tasarım noktasında 10 kW kapasiteli inverterli bir cihaz, ılıman havada yüzde 30-50 kapasiteye inebilir ve gereği kadar ısı üretir. Bu özellik kısa çevrim riskini dramatik biçimde azaltır ve SCOP'u artırır. Eğer gerçek ısıtma ihtiyacı mevsimsel olarak çok değişiyorsa, örneğin kışın 10 kW gerektirip bahar aylarında 3-4 kW'la yetinilen bir konutta, frekans inverter ısı pompası bu değişimle başa çıkabilir ve sabit devirli modele göre yüzde 20-35 daha az elektrik tüketebilir.

Sabit devirli modeller ise ya tam kapasite ya sıfır çalışır. Bu on-off dinamiği kısa çevrim riskini artırır ve SCOP değerini düşürür. Sabit devirli modeller genellikle daha düşük ilk yatırım maliyeti sunar; ancak sezon boyunca enerji tüketimi farkı, fiyat farkını belirli bir sürede telafi edebilir. Kapasite yüzde 30-50 arasında değişen konutlar için inverterli modeller tercih edilir; talep sabit ve düşük olan uygulama noktaları için sabit devirli modeller değerlendirilebilir. Kapasite seçiminde pratik tavsiye şudur: eğer gerçek ısıl kayıp hesabınız 9 kW çıkıyorsa 9 kW nominal kapasiteli sabit devirli bir cihaz seçmek yerine 10-12 kW nominal kapasiteli inverterli bir cihaz tercih etmek, tasarım noktasına daha yakın ve daha uzun çevrimlerle çalışmayı sağlar. Inverterli cihazdaki ekstra nominal kapasite, kısa çevrime değil esnekliğe dönüşür. Frekans dönüştürücülü sistemlerin pompa tarafındaki karşılığı için ilgili rehberi inceleyebilirsiniz. (Detay: Frekans Konvertörlü Pompa Nedir? Gerçekten Elektrik Tasarrufu Sağlar mı?)

Isı pompası kompresörü, soğutucu akışkan devresi, ısı eşanjörleri ve kontrol elektroniğinden oluşan bütünleşik bir sistemdir. Kompresör ömrü, doğru boyutlama ve düzenli bakım koşullarında 15-20 yıldır. Ancak kapasite bu süreçte sabit kalmaz: kompresör valfleri ve contaları zamanla aşınır, soğutucu akışkan kaçakları kümülatif olarak kapasiteyi düşürür.

Pratik göstergeler şöyledir. İlk 5 yılda kapasite kaybı yüzde 2-3 mertebesindedir ve fark edilmez. 5-10 yıl arasında yıllık bakımda ölçülen kapasite testleri bu değişimi sayısal olarak ortaya çıkarır. 10 yılın üzerinde ve bakımsız çalışan cihazlarda kapasite yüzde 10-20 düşebilir; bu noktada soğutucu akışkan ikmali veya kompresör revizyonu gündeme gelir. Doğru boyutlanmış ve düzenli bakım yapılan bir cihaz 15 yılın üzerinde tasarım kapasitesinin yüzde 90'ını koruyabilir. Kapasite takibi için en pratik gösterge şudur: sezon başında ve sezon ortasında ölçülen gidiş-dönüş sıcaklık farkını ve devreye giren çalışma süresini kaydedin; aynı dış sıcaklıkta geçen yıla göre çalışma süresi belirgin uzamışsa kapasite düşmüştür ve bakım zamanı gelmiştir. Pompa ve mekanik ekipman bakımı için genel rehberimize bakabilirsiniz. (Detay: Pompa Bakımı)

Monoblok ısı pompasında tüm soğutma devresi bileşenleri dış ünitede yer alır; dış ve iç ünite arasında yalnızca ısıtma suyu taşınır. Split sistemde ise soğutucu akışkan iç ve dış ünite arasında dolaşır. Bu mimari fark, kapasite seçimini iki açıdan etkiler.

Birinci etki boru güzergahı kaybıdır. Monoblok sistemlerde boru güzergahı su taşıdığından sürtünme kaybı daha düşüktür; split sistemlerde soğutucu akışkan hattının uzunluğu kapasiteyi etkiler ve üretici genellikle maksimum güzergah uzunluğu belirtir. İkinci etki montaj koşuludur. Monoblok sistemlerde dış ünite içindeki su borularının donmaması için boşta kalma ısıtması devreye girebilir ve bu enerji tüketimi hesaba katılmalıdır. Monoblok ve split seçiminde diğer farklar için ilgili rehbere bakılabilir. (Detay: Monoblok mu Split Isı Pompası mı? Avantajları, Dezavantajları ve Farkları)