Özet
Isı pompaları ve bunlara uygun bina içi dağıtım sistemleri, yenilenebilir enerji teknolojilerine dayalı sürdürülebilir, geleceğin araçlarından birisidir. Burada uygun bina içi dağıtım sistemleri, düşük sıcaklıklı ısıtma ve yüksek sıcaklıklı soğutma sistemleridir (örneğin döşemeden ısıtma, tavandan veya duvardan soğutma-ısıtma, betona gömülü termal aktif sistemleri-TABS). Bir başka ifadeyle ısı pompalarının yüksek sıcaklıklı ısıtma (radyatör, fan coil) ve düşük sıcaklıklı soğutma (fan coil) sistemleri ile verimli çalıştırılabilmesi mümkün değildir. Bu bağlamda AB enerji direktifi EPBD’de, 2020’de yüzde 20 yenilenebilir enerji  kullanımı hedefini tutturmada ısı pompaları önemli bir yer tutmaktadır. Ve AB komisyonu ısı pompalarını yenilenebilir enerji olarak tanımlamaktadır. Isı pompaları, 2021’de “Yaklaşık Sıfır Enerjili Binalara” ulaşma ve benzer şekilde binaların renovasyonlarının da enerji verimli hale getirilmesi hedefinin önemli araçlarından birisi olarak görülmektedir.

Giriş
Yukarıda belirtilen bina içi dağıtım sistemlerinin ısıl çıktıları 40-80 W/m2 civarındadır. Bunun anlamı, geleneksel Türkiye bina yapım şekli (örneğin TS 825’e uygun binalar) ile bu sistemlerin verimli biçimde kullanılamayacağıdır. Bu nedenle bu sistemlerin verimli biçimde kullanılabilmesinin ön şartı, bina kabuğunun ısıl performansının yükseltilmesidir. Bu ise mimari disiplinden başlamaktadır. Enerji simülasyonu ile deneme yanılma yaparak ilk yatırım ve işletme maliyetleri açısından optimum bir çözüm bulunabilir. Diğer yandan soğutmada verim her bir derece sıcaklık için değişir. Enerji verimliliği ve konfor için tavandan soğutma sistemleri (chilled beam sistemleri de benzerdir) giderek önem kazanmaktadır. Bu sistemlerin bazı yararları aşağıdaki gibi özetlenebilir.

• Konvensiyal (sınırlı) enerji kaynakları tüketiminin minimuma indirilmesi
• CO₂ ve diğer sera etkisi yaratan, küresel ısınmaya katkısı olan gaz oluşturmaması nedeniyle çevre dostu olması
• Tamamen sessiz çalışma ve estetik dizayna sahip oluşu nedeniyle yerleştirileceği alan konusunda seçenek sağlaması
• Tek bir cihaz yatırımı ile ısıtma, soğutma ve sıcak su elde edilebilmesi
• Bina otomasyon zorunluluğunun olmaması
• Çok az mekanik oda ve şaft gereksinimi
• Yüksek enerji ve ekserji verimi
• Ekonomik bakım ve işletme maliyeti
• İhtiyaca göre kolaylıkla cihaz ekleme ve kısmi açılış yapabilme
• Yüksek enerji verimliliği
• Basit kontrol teknolojisi
• Mahallerde fan coil, iç ünite, radyatör vb. olmaması
• Fan ve filtre bulunmadığı için işletmesi basit ve işletme maliyetleri düşük
• Gürültü yok
• Kuru veya yaş uygulamalar yapılabiliyor
• Mahalde hava akımları (cereyan) ve toz kalkması çok az
• Binanın termal özelliklerini artırıyor
• Sistemler genişlemeye müsait
• İmalatı fabrikasyon ve çok hızlı montaj yapılabiliyor.

Tasarıma İlişkin Hususlar
Bu sistemler ısıtmada düşük (genellikle 45-30 °C arasında), soğutmada yüksek sıcaklık (genellikle 16-21 °C civarında) rejiminde çalışırlar. Bu sıcaklıklar bina içinde konfor sıcaklığı olan 20-26 °C değerlerine çok yakın olduğu için doğal ortamdan ısı pompaları veya doğrudan yeraltı suları kullanılarak enerjinin elde edilmesini kolaylaştırmaktadır. Radyatörler ve fan coiller 60 °C üzerinde, soğutmada fan coiller 12 °C civarında çalışmaktadır. Bu sıcaklık rejimlerinin doğal ortamdan elde edilmesinin ne kadar zor olacağı görülebilir. Aşağıdaki şekilde de ısı pompalarının verimlerinin, fan coil ve radyatör gibi sistemlerle çalışma durumunda yarıya yakın düştüğü görülmektedir.
Şekilde görüldüğü üzere su/su ısı pompalarının verimi hava/su sistemlerine göre yüzde 100 daha fazladır. Bu nedenle su soğutmalı sistemlerin seçilmesi ve düşük sıcaklık uygulamaları önemli olmaktadır. Diğer yandan düşük enerjili binalar için ısı pompaları, güneş enerjisi desteği ve ısı geri kazanım desteği sağlanırsa çok uygun sistemler olmaktadır. Ancak yukarıda açıklandığı üzere bu sistemlerin uygulanabilmelerinin ön şartı, bina kabuğunun iyileştirilerek ısıtma ihtiyacının 40-80 W/m2 civarına indirilmesidir. Bu ise iklim şartlarına bağlı olarak 15 cm üzerinde yalıtımı, cam alanlarının mümkün olduğunca azaltılmasını, cam ısıl performansının artırılmasını gerektirmektedir.
Bu tasarımda enerji modellemesi (simülasyon) çok önemli bir araçtır. Bina stoğunun yenilenmesinin hedeflendiği bir ortamda bu hususların dikkate alınması ülkemizin enerjide dışa bağımlılığın azaltılması için çok önemlidir. Öte yandan bu sistemler binalar ve endüstriyel alanlardan toprak altı ısıtma ve tarımsal uygulamalara kadar çok çeşitli alanlarda kullanılabilmektedir.

Uygulama Şekilleri
Aşağıda bu sistemlerin uygulamalarına ilişkin bazı örnekler görülmektedir.