Soğutucu akışkan kompresöre buhar olarak girer ve burada yoğuşturucu basıncına sıkıştırılır. Kompresör çıkışında kızgın buhar halinde olan akışkan, yoğuşturucu da ortama ısı vererek soğur ve yoğuşur. Akışkan yoğuşturucudan sonra kılcal borulara girer ve kısılma etkisi ile basıncı ve sıcaklığı büyük ölçüde azalır. Soğutucu akışkan daha sonra buharlaştırıcıda soğutulan ortamdan ısı alarak buharlaşır. Çevrim, buharlaştırıcıdan çıkan akışkanın kompresöre girmesi ile tamamlanır.  

Örneğin; evlerde kullanılan buzdolabı da bu çevrime göre çalışan bir ısı pompasıdır. Dondurucu bölümü buharlaştırıcı, buzdolabının arkasındaki borular ise yoğuşturucu görevi görmektedir.  

Bu örnekten de anlaşılabileceği gibi ısı pompaları çok çeşitlidir. Isı çektikleri ortam ve ısı attıkları ortam değişik olabilmektedir.  

Yukarıdaki tabloda görüldüğü gibi ısı pompaları değişik kaynaklar kullanabilmektedirler ve Kullandıkları kaynaklara göre adlandırılırlar. Örneğin, hava kaynak olarak kullanıldığı takdirde hava kaynaklı ısı pompası, su kaynak olarak kullanıldığı takdirde su kaynaklı ısı pompası diye adlandırılmaktadır. Kullanılan kaynaklar sistemin toplam verimini ve doğal olarak işletim maliyetlerini direkt olarak etkilemektedirler.  

Hava çok kolay bulunabilen ancak sıcaklığı yazdan kışa çok fazla değişen bir kaynaktır. Isıtmada kaynak sıcaklığının olabildiğince yüksek, soğutmada ise olabildiğince düşük olması istenir. Hava ise yazın yani soğutmanın yapılması istendiğinde en yüksek değerlerine, kışında ısıtmanın ihtiyaç olduğu durumda en düşük değerine ulaşır. Bu durumda sağlanan soğutma ve ısıtma oldukça düşük verimlidir.  

Su kaynaklı ısı pompalarında, su kaynak olarak farklı şekillerde kullanılır. Bunlar; denizler, göller, ırmaklar olabileceği gibi derinliklerden çekilecek yer altı suları da olabilir. Ayrıca ısı pompaları için yeni bir kaynak sayılabilecek kazan/kule sistemide sulu kaynaklara örnektir.  

Toprak kaynaklı ısı pompalarında, toprak ısı kaynağı olarak kullanılır. Bu, toprak altına döşenen boruların içerisinden su dolaştırılarak sağlanır. Toprak altında ısına su yukarıdaki çevrimde anlatıldığı gibi sıcaklığını buharlaştırıcıya bırakır. Daha sonra kompresör bu sıcaklığı sıkıştırarak çok daha yüksek sıcaklıklara çıkarır ve yük tarafında binaya verir. Toprak, sıcaklığı yıl boyunca oldukça az değişen, sabit sıcaklıklı sayılabilecek bir kaynaktır. Her ülke, her şehir, her toprak tipine göre farklı sıcaklıklarda bulunabilirler. En önemli gereksinimi kurulumun yapılabileceği bir toprak alanına ihtiyaç duyulmasıdır.  

Yukarıda sayılan bu temel ve en çok kullanılan kaynakların yanı sıra, düşük sıcaklıklı jeotermal su kaynaklarından, bir işlem sonucu atılmış atık sıcak veya soğuk sulardan, depolanmış güneş enerjisinden de ısı pompası kaynak olarak faydalanabilir.   

YER KAYNAKLI ISITMA/SOĞUTMA NEDİR, NASIL ÇALIŞIR?  

Dış hava sıcaklığı, mevsimlerle birlikte değişiklik gösterir. Yeraltı sıcaklığı, yıl boyunca yer yüzeyinin 1,5 m – 2 m altında nispeten sabit kalır. Bir iç üniteyle, toprağın altına gömülmüş bir ısı değiştirgecinden meydana gelen Yer Kaynaklı Isıtma Soğutma (YKIS) sistemi, bu sabit sıcaklığı daha ucuz enerji elde etmek için kullanır. Kış mevsiminde, toprak altındaki ısı değiştirgecinden dolaşan sıvı, yeraltında depolanmış ısıyı taşıyarak bina içine getirir. İç ünite, bu ısıyı sıkıştırarak daha yüksek sıcaklıklara çıkarır ve binanın içine verir. Yaz mevsiminde ise sistem ters yönde çalışabilir. Isıyı bina içerisinden çekerek, ortamdan daha serin olan toprağa bırakması için ısı değiştirgecine aktarır. Görüldüğü gibi sistemde bir yakıt yakılması söz konusu değildir. Toprak altında var olan enerjinin ihtiyaç olan yere taşınması yani kısaca pompalanması söz konusudur. Bu nedenle yakıt harcanan doğalgaza göre %25, LPGye göre %65 karlıdır. Bundan sonraki anlatımlarda bu sistem, yapılan işin daha net anlatılması için Yer Kaynaklı Isı Pompası YKIP olarak anlatılacaktır.  

YER ISI DEĞİŞTİRİCİSİ  

YKIP sisteminde iki bölüm vardır. Isıtılacak ya da soğutulacak mekân yani yük tarafı ve ısının çekileceği veya atılacağı kısım kaynak tarafıdır. YKIP sisteminde yük tarafına su veya hava ısıtılmış veya soğutulmuş şekilde verilebilir. Bina içerisinde mevcut sistemlerle uyum içerisinde çalışır. Kaynak tarafı işin önemli kısmıdır ve birkaç ayrı yöntemi vardır. Bu yöntemler iki ana kalemde Kapalı veya Açık Sistem olarak adlandırılabilir. Bu yöntemler daha sonra kendi aralarında ayrılarak değişik isimlerde adlandırılırlar.  

KAPALI ISI DEĞİŞTİRİCİ SİSTEMİ  

Kapalı sistem ısı değiştirgeçleri, kapalı devre ve toprağın altına gömülü olan polietilen borulardan oluşur. Kapalı sistem yer ısı değiştirgeci borusu, mahal içinde bulunan ısı pompasına bağlıdır ve içinde doğayla dost antifriz döndürülmektedir. Kapalı sistem, ısı taşıyan sıvıyı, basınç altında bulunan boru içerisinde sürekli olacak şekilde dolaştırır, açık sistemdeki gibi kuyudaki suyu tüketmez.  

Birçok kapalı sistem, binaya bitişik ve yatay olarak toprağın altına serilir. Bununla birlikte, eğer yeterli alan yok ise ısı değiştiricileri dikey olarak toprağın altına yerleştirilir. İş yerinizin veya evinizin yakınında, boruların yerleştirilmesi için belirli bir toprak alanına sahip olmak sistem için yeterlidir.  

Kapalı sistemin alt dalı olan yatay sistem için kullanılan hendekler, içindeki boru sayısına göre değişkenlik göstermekle birlikte normal koşullarda 2m-3m derinlikte kazılır. İyi bir şekilde ısı yalıtımı yapılmış 600 m2 bir ev için 45 kW’ lık bir sistem ve toprak özelliklerine bağlı olarak 1700 m – 2500 m uzunluğunda boru yeterli olacaktır.  

Ayrıca yatay sermenin bir değişik şekli de helezon uygulamasıdır. Bu uygulamada polietilen borular sarmal şekline getirilerek daha kısa ama geniş bir hendek kazılmasıyla uygulanabilmektedir. Bu uygulama düz yatay serme yöntemine göre daha az kazı yapılmasından dolayı görece daha az toprak alanı gerektirir.  

Kapalı sistemin diğer bir alt dalı da dikey sistemdir. Bu sistemde yer ısı değiştirgeci dikey olarak açılan sondaj kuyularına uygulanır. Ucunda bir U parçası olan boru çifti kapalı sistem olarak içerisinden sıvıyı dolaştırmak için 3,5 kW için yaklaşık 60 m derinliğe indirilir. Bu deliklerin, yani sondajların, normal su sondajlarında farkı daha küçük çaplarda olması ayrıca kuyu çökmesini önleyici gömleklere ihtiyaç duymamasıdır.