Toprak ve su kaynaklı ısı pompalarının ekonomik ve çevresel etkilerinin incelenmesi: Gaziantep örneği
Investigating the economic and environmental effects of ground and water source heat pumps: Gaziantep case study
Yazar: CEM ULUYÜCE
Danışman: DOÇ. DR. MERİH AYDINALP KÖKSAL
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Temiz Tükenmez Enerjiler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Toprak kaynaklı ısı pompası = Ground source heat pump

Özet:
Türkiye gibi, gelişmekte olan ülkelerin enerji ihtiyaçları ve buna yönelik dışa bağlımlı olarak harcanan maliyetler oldukça yüksektir. Ülkemiz enerji ihtiyacının büyük bir kısmı fosil yakıtlar ile sağlanmaktadır. Bu durum hem ekonomik hem çevresel olarak uzun vadede ülke ekonomisine zarar vermektedir. Toprak ve su kaynaklı ısı pompası ülkemizde de kullanılabilen temiz enerji teknolojilerinden sayılmaktadır. Doğal yaşamın korunabilmesi, karbon emisyonlarının makul seviyelere indirilebilmesi ve enerji kaynaklarının doğru kullanılabilmesi yönünde atılan adımların daha fazla fayda sağlaması için, toprak ve su kaynaklı ısı pompalarının uygulama verilerini içeren bu tez çalışması oluşturulmuştur. Bu çalışmada hem ısıtma hem soğutma ihtiyacı bulunan bir bölgede toprak ve su kaynaklı ısı pompaları maliyet ve çevresel etkiler yönünden konvansiyonel doğalgazlı kazan sistemleri ve klima sistemleri ile detaylı olarak karşılaştırılmıştır 
Bu sistemlerin ekonomik yönden analiz edilebilmesi için ilk yatırım maliyetleri ve geri ödeme süreleri hesaplanmıştır. Bu hesaplamalar yapılırken geçtiğimiz on senenin elektrik ve doğalgaz fiyatları analiz edilerek gelecekte alabilecekleri değerler hesaplanmıştır. Hesaplanan enerji fiyatları ile yapılan yatırımların kendinin amorti etme süreleri belirlenmiştir.
Buna göre toprak ve su kaynaklı ısı pompaları konvansiyonel sistemlere oranla yıllık enerji maliyeti bazında oldukça ekonomik bir alternatif olarak karşımıza çıkmaktadır. Fakat bu sistemlerin ilk kurulum maliyetlerinin yüksek olması sebebiyle yapılan hesaplamalarda kendilerini ortalama 18 senede amorti ettiği belirlenmiştir. Elazığ'da 2006 yılında yapılan başka bir çalışmada tek bir odanın ısıtma ve soğutulması için kurulan ısı pompası sistemlerinin kendini 11 yılda geri ödediği sonucuna varılmıştır. Tez çalışmasında kullanılan sistemlerin 18 yıl olan geri ödeme süresinin 10 daireli bir apartmanda 1767 m2 büyüklüğünde bir alan için oldukça makul olduğu sonucu çıkarılmıştır.
Ayrıca karbon emisyon tüketimi bazında toprak kaynaklı ısı pompaları yılda 9.388 kg CO2 / yıl salım yaparken, su kaynaklı ısı pompaları 7.615 kg CO2 / yıl salım yapmaktadır. Konvansiyonel doğalgazlı kazan sistemleri ve klima sistemlerinin birlikte uygulandığı senaryoda ise 36.484 kg CO2 / yıl salım yapıldığı tespit edilmiştir. Yapılan hesaplamalarda toprak kaynaklı ısı pompası sistemlerinin salım miktarını %74 oranında, su kaynaklı ısı pompalarının ise salım miktarını %79 oranında azalttığı gözlenmiştir. Bu da  karbon emisyonlarının makul seviyelere indirilebilmesi ve enerji kaynaklarının doğru kullanılabilmesi yönünde ısı pompalarının kullanılmasının teşvik edilmesi gerektiğini göstermektedir.

Abstract:
Both the energy needs and the costs spent externally on the energy in developing countries, such as Turkey, are quite high. In Turkey, most of the heating and cooling processes are done by fossil fuels. This situation harms the national economy both economically and environmentally in the long term. In order to solve this problem, the usage of renewable energy technologies for building heating and cooling processes should be encouraged. Ground and water source heat pumps are considered one of the clean energy technologies that can be used in Turkey.
This thesis contains application data of ground and water source heat pumps in order to provide more benefits for the protection of natural life, to reduce carbon emissions to reasonable levels and to use energy sources correctly. In this study, ground and water source heat pumps are compared with conventional natural gas boiler systems and air conditioning systems in terms of cost and environmental effects in a region where both heating and cooling demands are high. 
In order to analyze these systems economically, initial investment costs and payback periods are calculated. While making these calculations, electricity and natural gas prices of the last 10 years have been analyzed and their possible future values have been estimated. The estimated energy prices and the duration of payback periods of the investments are determined.
In this regard, ground and water source heat pumps are a very economical alternative in terms of the annual energy cost compared to conventional systems. However, it was determined that these systems amortized themselves in 18 years in the calculations made due to the high initial installation costs. In another study conducted in Elazig province in 2006 concluded that the heat pump systems installed for the heating and cooling of a single room has a payback period of 11 years. The payback period of these systems, which is 18 years, seems to be quite reasonable for an area of 1767 m2.
In addition, based on the carbon emission consumption, ground source heat pumps emit 9.388 kg CO2 / year and water source heat pumps emit 7.615 kg CO2 / year. In the scenario where conventional natural gas boiler systems and air conditioning systems are applied together, 36,484 kg CO2 / year emission is determined. In the calculations, it was observed that the emissions of ground source heat pump systems are 74% less and that of water source heat pumps are 79% less when compared with conventional natural gas boiler and air conditioning systems. This suggests that the use of heat pumps should be encouraged to reduce carbon emissions to reasonable levels and to use energy resources correctly.