Kenneth Elovitz, Profesyonel Mühendis, Energy Economics, Inc.
Bu makale yazarın izni ile linked’in hesabından alınarak Türkçe’ye çevrilip yayınlanmıştır. Makalenin orjinal, İngilizce versiyonu için tıklayınız…
Mevcut Sistem
Mevcut soğutma sistemi, 2013 yılında kurulan 2½ ton SEER 13 klimalı bir ünite ve 1983 yılında kurulan 2½ ton fancoil ünitesiydi. Isıtma sistemi, %85 AFUE sıcak su kazanı ve çevresel taban ısıtmasıydı. Projenin motivasyonu, 40 yıllık fancoil ünitesini arızalanmadan önce değiştirmekti.
Yeni Isı Pompası
Yeni ısı pompası, nominal 3 ton, değişken hızlı, SEER 18/SEER2 16 dış ünitesi ve nominal 3 ton EC motor fancoil ünitesidir. Tablo 1, yeni ve eski ünitelerin soğutma kapasitelerini karşılaştırmaktadır.
Soğutma Kapasitesi Karşılaştırması (MBH)
Bir soğutma sistemi seçerken, kapasitenin iş koşullarındaki durumunu kontrol etmek önemlidir. Burada nominal %20 soğutma kapasitesi artışı (3 ton/2½ ton) sadece %8’lik bir alansal duyusal soğutma kapasitesi artışı sağlar. Bu küçük artış, potansiyel olarak faydalı %19’luk gizli soğutma (nem alma) kapasitesi artışı ile birlikte gelir.
Birçok durumda, özellikle soğuk iklimlerde, soğutma yükünü karşılamak üzere boyutlandırılan bir sistem ısıtma yükünü karşılayamayacaktır. Bir retrofit’te, soğuk havalarda ısı pompasını desteklemek için gaz veya yağla çalışan sistemi korumak avantajlı olabilir. Bu düzenleme genellikle “hibrit” sistem olarak adlandırılır.
Isı pompasını %100 ısıtma yükünü karşılayacak şekilde büyütmek bazı sakıncalar doğurabilir. Sistem soğutma için fazla büyükse, iyi nem almaz ve kısa devre yapma eğiliminde olur. Unutmayın ki, zirve yükü yılda sadece birkaç saat meydana gelir. Bu nedenle, düzgün boyutlandırılmış bir sistem bile çoğu zaman kısmi yükte çalışır. Soğutma performansı düşüncelerinin yanı sıra, ısı pompasını büyütmek, yeni ekipmanın ilk maliyetini artırır. Daha büyük ünite ayrıca daha büyük bir elektrik devresi gerektirebilir, bu da maliyeti artırır ve projenin kapsamını genişletir.
Mevcut yakıtla çalışan sistemi koruyan hibrit bir sistem, ısıtma sistemini çok daha küçük bir bekleme jeneratörü ile çalıştırma avantajı da sağlayabilir.
İşletme Maliyeti
Tablo 2, yedek ısı pompasının kapasite ve verimlilik derecelerini sunmaktadır.
Notlar:
- Kapasite, 1040 CFM, 65F giriş havasına (iç mekan) dayanmaktadır.
- Elektrik maliyeti, yerel dağıtım şirketi için $0.165/kWh ve üretim ücreti için $0.145/kWh (2023-2024 fiili maliyetler) temel alınmıştır.
- Maliyet/MBTU, maliyet/kWh * kW giriş/MBH kapasitesi şeklinde hesaplanır.
- Bold veriler yayımlanmıştır; diğerleri interpolasyonlu veya hesaplanmıştır.
Gaz ısıtma maliyeti, $2.20/therm (Ocak ve Şubat 2023 için fiili maliyet) ve %78 verimlilik temel alınarak hesaplanmıştır. ($2.20/therm)/%78 verimlilik = teslim edilen 10^5 BTU başına $2.82 veya teslim edilen MBTU başına $0.028. %78 verimlilik, ısı pompasına hafif bir eğim vermektedir çünkü kazan %85 AFUE olarak derecelendirilmiştir. $2.20/therm, $0.98/therm emtia artı $1.22/therm yerel dağıtım içermektedir.
Teslim edilen MBTU başına gaz ısıtma maliyeti $0.028 iken, ısı pompası sadece dış ortam sıcaklığı 52F ve üzerindeyken işletim maliyetinde daha ucuz olur.
2017-2021 yılları arasındaki gaz faturalarını “Analyzing Building Energy Use” (HPAC Eylül 2013) makalesinde açıklanan teknikle analiz etmek, 0.733 MBH/F sıcaklık farkı ısıtma yükünü belirledi. Bu ısıtma yükü için Tablo 3, ısı pompası ısıtmanın enerji maliyetlerinde yıllık $21 tasarruf sağlayabileceğini göstermektedir. Bu tasarruflar, ısı pompasının BTU başına gaz sıcak su maliyetinden fazla olmadığı 50F üzerindeki 2210 saat/yıl boyunca elde edilir. Bu tasarruflar, ısı pompasının boşta olduğunda çektiği 15 watt (0.1 amper) ile kısmen dengelenir.
- Isıtma yükü, 65F iç mekan sıcaklığına dayanmaktadır.
Elektrik faturası analizi, mülkün 2023 yazında soğutma için yaklaşık 600 kWh kullandığını göstermektedir. Yeni 18 SEER sisteminin 1‑(13 SEER/18 SEER) * 600 kWh = 167 kWh veya $51/yıl tasarruf sağlaması beklenmektedir.
Teşvik ve beklenen vergi kredilerinden sonra projenin net ilk maliyeti $6,387.50:
- Sözleşme fiyatı: $12,950.00
- Yardımcı program teşviki: ($3,562.50)
- Beklenen Federal Gelir Vergisi Kredisi: ($2,000.00)
- Beklenen Eyalet Gelir Vergisi Kredisi*: ($0.00)
- Net: $7,387.50
- Massachusetts’te mevcut değil.
Yıllık $70 civarında tasarrufla, geri ödeme süresi 100 yıldan fazladır. Bu nedenle, ısı pompası dönüşümü işletim maliyetlerini düşürmek için mantıklı değildi.
Isı pompası iç kontrolleri, maksimum dış ortam sıcaklık değişim noktası olarak 40F’yi belirlemektedir. Isı pompası otomatik modda bırakılırsa, 42F ve 47F sıcaklık aralıklarında ısıtma için çalışacaktır. Bu 2 sıcaklık aralığını kazan yerine ısı pompasına eklemek, yıllık işletme maliyetini $24 artıracaktır. Bu maliyet artışı, ısıtma sezonunda ısı pompası ısıtmasından elde edilen işletim maliyeti tasarruflarını ortadan kaldıracaktır.
Ocak 2024 itibarıyla, gazın tedarik (emtia) maliyeti, Ocak ve Şubat 2023’te ödenen $0.98/therm’den $0.25/therm düşmüştür ve bu analizde kullanılmıştır. Gaz maliyetleri düşerken elektrik maliyetleri düşmezse, ekonomik denge gaz kazanını daha da fazla tercih eder. Elektrik maliyetleri düşmemekle kalmaz, yerel elektrik dağıtım şirketi önümüzdeki 5 yıl için yıllık %2.2 oranında bir zam talep etmiştir.
Ocak 2023 ortasından Ocak 2024 ortasına kadar (mevcut en son 12 aylık dönem), evdeki gaz ve elektrik kullanımı ve maliyetleri Tablo 4’te verilmiştir.
Gaz maliyetleri %12 düşerken elektrik maliyetleri %5 artmış ve artmaya devam ederken, karbonsuzlaştırma en azından Massachusetts’te, tüketici için giderek daha olumsuz bir ekonomik teklif gibi görünmektedir.
Diğer Hususlar
Değişken hızlı, inverter sürücülü kompresörler AM radyo parazitine neden olabilir. Üreticiler, bu sorunu önlemek için genellikle elektrik hattı filtreleri takar. Filtrenin varlığına rağmen, ısı pompası başlatma sırasında sorunlu AM radyo parazitine neden oldu. Önümüzdeki birkaç gün içinde potansiyel sebep üzerine yapılan inceleme, montajcının gelen gücü yanlış bağladığını ve üretici tarafından takılan gürültü filtresini atladığını ortaya çıkardı. Ünitenin üzerindeki diyagrama göre yeniden kablolama yapmak sorunu çözdü.
Termostat kablolarındaki kullanılmayan iletkenler yayın antenleri haline gelip radyo parazitine neden olabilir. Günümüzdeki ekipmanlardaki elektronik kontrol miktarı göz önüne alındığında, termostat kablolarındaki kullanılmayan uçların topraklanması iyi bir uygulamadır.
Soğuk havalarda sistem gece gerilemesinden ilk kez kalktığında, kazan için bir çağrı yapıldığında fancoil fanı çalışmaya başladı. Termostat üzerinde yapılan basit bir programlama değişikliği sorunu çözdü, ancak sorun geri arama gerektirdi. Geri aramalar müteahhit için maliyetli olur ve müşteriyi rahatsız eder. Kurulum kılavuzlarının, diğer sistemlerle düzgün entegrasyon için termostatları ve kontrolleri ayarlama konusunda daha ayrıntılı talimatlar içermesi gerekmektedir.
Sistemle birlikte gelen termostat, bir güç kesintisinden sonra varsayılan olarak soğutma moduna geçmektedir. Bu kusur, gece boyunca anlık bir güç kesintisi yaşandığında keşfedildi ve evin sıcaklığı sabah uyandıklarında 60F’nin altındaydı. Termostat soğutma modunda ve ortam sıcaklığı soğutma ayar noktasının çok altında olduğundan, gece gerilemesi sonunda ısı devreye girmedi. Mühendisler, termostatların güç geri geldikten sonra önceki çalışma moduna dönmesini veya varsayılan olarak ısıtma moduna geçmesini belirleyebilirler. Bu özellik, özellikle ev sahipleri uzaktayken bir güç kesintisi meydana gelirse boruların donabileceği iklimlerde değerli olabilir.
