İklimlendirme Soğutma Elektriği ve Kumanda Devreleri BÖLÜM TERMOSTATLAR

Transkript

1 BÖLÜM TERMOSTATLAR AMAÇ: İklimlendirme ve soğutma alanında kullanılan temel elektrik termostatlarını tanıyabilme ve devrelere uygun şekilde bağlayabilme. Termostatlar 43

2 BÖLÜM-4 TERMOSTATLAR 4.1 TERMOSTATIN TANIMI VE SINIFLANDIRILMASI Termostatlar, sıcaklık kontrolü yapabilen kontrol elemanlarıdır. Kontrol edilen ortam sıcaklığındaki değişim, termostat kontaklarına elektriksel veya mekaniksel olarak yansır. İşte bu etkiyle bir ısıtma veya soğutma sisteminin kontrol etmesi sağlanır. Termostat, iklimlendirme ve soğutma mesleğinde soğutma gruplarında, kazanlarda, klima santrallerinde, buzdolaplarında, bireysel klima sistemlerinde, taşıt iklimlendirme sistemlerinde, soğuk depoculukta ve sıcaklığın kontrol edilmesi gereken tüm ortamlarda kullanılır. Şekil 4.1Çeşitli Termostatlar Termostatları; kullanım yeri, gerilimi ve yapılarına göre aşağıdaki şekillerde sınıflandırabiliriz: 1. Kullanım Yerine Göre a) Ev tipi soğutucu termostatı b) Ticari soğutucu termostatı c) Klima termostatı d) Oda termostatı 2. Gerilim Seviyesine Göre a) Hat gerilimli termostatlar b) Düşük gerilimli termostatlar c) Mili volt gerilimli termostatlar 3. İç Yapısına Göre a) Bimetal-cıvalı termostat b) Gaz-sıvı körüklü termostat c) Elektronik termostat (normal veya programlı tipte olabilir.) 4. Özel Termostatlar (Diferansiyel, Defrost vb. Termostatlar) 44 Termostatlar

3 4.2 EV TİPİ SOĞUTUCU TERMOSTATLARI Ev tipi soğutucuların iç kısmına takılır. Hissedici kuyrukları, evaporatör yüzeyine ya da soğutucu bölme gövdesine bağlanır. Ortam sıcaklığından etkilenmesini önlemek için kılcal boru üzerine kuyruk sonrasından gövdeye kadar plastik kılıf geçirilir. Eski tiplerde kadranın (düğme) ortasında yarı otomatik defrost düğmesi, gövde üzerinde ise iki terminal ve bir topraklama ucu bulunur. Şekil 4.2 Ev tipi termostatlar 4.3 TİCARİ SOĞUTUCU TERMOSTATI Bu termostatların hissedici kuyrukları, evaporatör yüzeyine bağlanır. Ev tiplerinden farklı olarak ise sıcaklık kademeleri daha yüksektir ve defrost düğmeleri yoktur. Bu termostatlar, ticari amaçlarla kullanıldıklarından daha fazla aç kapa yaparlar. Ev tipi dolap termostatlarına göre daha çabuk arızalanırlar. Soğutulması istenilen madde veya ortam sıcaklığına göre farklı tip ve yapıda ticari soğutucu termostatları mevcuttur. Termostatlar 45

4 Şekil 4.3 Ticari tip soğutma termostatları 4.4 KLİMA TERMOSTATLARI Ticari soğutucu termostatlar ile aynı özelliklere sahip termostatlardır. Klimaları istenilen sıcaklıkta devreye sokan ya da devreden çıkaran termostatlardır. Şekil 4.4 Paket tipi klima termostatları 46 Termostatlar

5 4.5 ODA TERMOSTATLARI Bu tip termostatlar, genelde merkezi ısıtma-soğutma sistemlerinde, odaların istenilen sıcaklık aralıklarında tutulabilmesi için kullanılırlar. Merkezi ısıtma-soğutma sistemlerinde, odada bulunan fancoilin fanını kontrol etmekte, kombili ısıtma oda sıcaklığına göre kombiyi kumanda etmektedir. Oda sıcaklığı istenilen değere gelince fanın enerjisini keserek devreden çıkartır ya da kombide gazı keser. Şekil 4.5 Oda termostatları 4.6 HAT GERİLİM TERMOSTATLARI Hat gerilim termostatları, aşağıdaki bölümlerden oluşur. 1. Sıcaklık hissedici eleman a) Bimetal b) Gaz-sıvı dolgulu 2. Elektrik kontakları 3. Kademe ayar kadranı 4. Diferansiyel ayarlama vidaları a) Devreye girme (cut-in) b) Devreyi kesme (cut-out) Termostatlar 47

6 4.6.1 Bimetal termostatın çalışması Değişik termostat türleri ortaya çıkmasına rağmen, geliştirilmiş çift metal şeritli bimetal termostatlar, günümüzde en yaygın kullanılan termostat tiplerinden birisidir. Genleşme katsayısı farklı iki metalin birer uçlarının birleştirilmesinden meydana gelir. Farklı metallerin sıcaklıkla farklı uzaması metal çiftte eğilmeye neden olur. Bu eğilme sıcaklık kontrolünün yapılmasını sağlar. Bu kontrol Şekil 4. 6 da gösterilmiştir. Şekil 4.6 Bimetal termostatın çalışması Bazı termostatlarda metal kontaklar yerine civa tüplü kontaklar; düz bimetal yerine sarmal bimetal kullanılır. Cam tüpün sağ ucu aşağıda olduğunda civa, bu tarafta bulunur ve civa, kontak parçalarını birleştirir. Tüpün sağ ucu yukarıya kalktığında civa, diğer uca kayar. Kontak parçalarının arası açılır. Böyle bir termostatın bulunduğu yerde sıcaklık düşerse sarmal bimetal toplanır. Termostat kontağı kapanmışsa açılır, açılmışsa kapanır. Şekil 4.7 Sarmal bimetal termostatın çalışması 48 Termostatlar

7 4.6.2 Sıvı gaz dolgulu termostat Ev tipi soğutucularda kullanılan termostat, soğutulacak ortam sıcaklığına göre kompresörü devreye sokup çıkaran, sıcaklık kontrol elemanıdır. Bir kuyruğa bağlı kılcal boru, körük ve körüğün kumanda ettiği bir kontak grubundan oluşur. Kuyruk ve körük içerinde termostatın cinsine bağlı olarak R12 / R115 / R500 gazlarından biri vardır. Bu gazlar, sıcaklık etkisiyle kolay buharlaşabilen ve buharlaşma miktarına göre de değişik basınçlar meydana getiren gazlardır. Bu gazların bu özelliklerinden yaralanılarak çalışan termostatlı bir kumanda sistemi şekil 4.8 de gösterilmektedir. Şekil 4.8 Sıvı gaz dolgulu termostatın çalışması 4.7 DÜŞÜK GERİLİM TERMOSTATLARI Düşük gerilim termostatları aşağıdaki bölümlerden oluşur. 1. Bimetal hissedici kuyruk 2. Elektrik kontakları ( Mekanik kontak ve Cıvalı kontak) 3. Sıcaklık ayar kadranı 4. Ayarlanabilir erken uyarıcı direnç (ısıtma antisipatörü) 5. Ayarlı erken uyarıcı direnç (soğutma antisipatörü) 6. Kılıf 7. Termometre 8. Bağlantı kaidesi (temeli) 9. Kumanda düğmeleri ( Fan anahtarı ve Sistem anahtarı) 4.8 MİLİVOLT GERİLİMLİ TERMOSTATLAR Mili volt termostatları aşağıdaki bölümlerden oluşur. 1. Bimetal hissedici kuyruk 2. Elektrik kontakları ( Mekanik kontak ve Cıvalı kontak) Termostatlar 49

8 3. Sıcaklık ayar kadranı 4. Erken uyarıcı direnç (antisipatör) 5. Kılıf 6. Termometre 7. Bağlantı kaidesi Şekil 4.8 Cıvalı mili volt termostatı Bu sistemlerde, sıcaklık belirli değere gelince bimetal sarmal, açılarak civanın kontaklardan ayrılmasını ve devrenin elektriğinin kesilmesini sağlar. Soğuma neticesinde tekrar civa kontakları birleştirerek bağlı olduğu sistemin çalışmasını sağlar. 4.9 DİJİTAL TERMOSTATLAR Sıcaklığı, LCD veya LED li ekranlarda gösteren termostatlardır. Diğer termostatlara göre daha hassas sıcaklık ayarları yapılabilir. Bir prob vasıtasıyla sıcaklık kontrolü yapılacak ortamın sıcaklığını algılar. Ortam sıcaklığı, ayar değerine geldiğinde kompresörün enerjisini keser. Soğuk depolarda ve ticari dolaplarda yaygın şekilde kullanılmaya başlanmıştır. Ekrandaki sıcaklık tuşları vasıtasıyla girilen sıcaklık aralığında kompresör, defrost ve evaporatör fanını kontrol edebilir. Sıcaklık algılayıcı olarak PTC veya NTC prob kullanılır. Her termostat kendine uygun probda doğru sonuç verir. Zamana göre defrost kontrollü dijital termostatlar ve bekletme defrostlu dijital termostatla defrost ayarı yapılabilmektedir. Prob boyları genelde iki metre olup kullanıldığı yere göre metal, suya dayanıklı veya pvc muhafazalı prob başlıkları tercih edilebilir. Şekil 4.9 da dijital termostat ve elektik ve prob bağlantı şeması verilmiştir. 50 Termostatlar

9 Şekil 4.9 Dijital termostatlar 4.10 PROGRAMLI TERMOSTATLAR Bu tip termostatlar ile günün değişen saatlerinde farklı sıcaklıklar ayarlanabilir, haftalık veya mevsimlik programlar yapılabilir, sabah uyanmadan veya eve gelmeden belirli bir süre önce cihazlar çalıştırılabilir. Program girilerek günün değişen saatlerinde sistem durdurulup çalıştırılabilir. Bu termostatlarla dış ortam sıcaklığı algılanarak iç ortam için su sıcaklığı ayarlanabilir. Değişen dış ortam sıcaklığına göre kazanı ya da üç yollu vanayı açıp kapayabilir. Termostatlar 51

10 Şekil 4.10 Programlı termostatlar 4.11 DEFROST TERMOSTATLARI No frost buzdolaplarında defrost işlemini bitiren termostatlardır. Bimetal malzemelerden yapılmıştır. Defrost sonunda sıcaklığı algılayıp kontaklarını açarak defrost ısıtıcılarının elektrik beslemesini kesen ve cihazı aşırı sıcaklıktan kaynaklanabilecek arızalardan koruyan devre elemanıdır. Şekil 4.11 Defrost termostatları 4.12 DONMA TERMOSTATLARI Soğutma gruplarında su sıcaklığının +4 0 C nin altına düşmesini önleyen termostatlardır. Klima ve soğutma sistemlerinde ısı eşanjörlerinin su taraflarında suyun donmasını engellemek için kullanılır. Soğutma ve klima sistemleri ve sıcaklığın 0 0 C ın altına düşerek donma meydana gelebilecek ev ve sanayi tipi alanlar ve ticari binalarda kullanılabilir. 52 Termostatlar

11 Şekil 4.12 Don termostatları 4.13 DİFERANSİYEL TERMOSTAT İki farklı ortam sıcaklığını değişik algılayıcılarla aynı anda ölçerek bu sıcaklıklar arasındaki farkı değerlendiren ve bağlı olduğu sistemi kumanda eden elektronik devreli termostattır. Bağlantı uçlarını bağlarken katalog bilgileri dikkate alınıp doğru bağlanmalıdır. Aşağıdaki şemada güneş enerji paneli ve boylerdeki suyun sıcaklığını algılayarak pompaya yol veren bir sistem görülmektedir. Şekil 4.13 Diferansiyel termostat Termostatlar 53

12 4.14 SICAKLIK SENSÖRLERİ Endüstriyel ortamlarda sıcaklık ölçümünün önemi giderek artmaktadır. Farklı ortamlarda birbirinden ayrı özelliklere sahip sıcaklık ölçüm teknikleri ortaya çıkmıştır. Kullanım ortamına, sıcaklık ölçme aralığına ve proses şartlarına göre doğru sıcaklık sensörlerinin seçimi ön plana çıkmaktadır. Piyasada en yaygın olarak yarı iletken termokupl (Fe- Const,NiCr-Ni, PtRh-Pt) ve termorezistans (PT100-PT1000 vb.) kullanılmaktadır. Sıcaklık sensörleri, sıcaklık ölçüm aralığına göre çeşitli yarı iletken malzemeler olabileceği gibi termistörlerde ( PTC-NTC vb.) daha düşük sıcaklık uygulamalarında maliyet açısından ön plana çıkmaktadır. Sıcaklık sensörleri yalnız başına sıcaklık ölçme işlemi gerçekleştiremezler. Ancak bağlı oldukları elektronik devreye sinyal göndererek sıcaklık ölçümünde kullanılırlar Termorezistanslar: Termorezistanslar sıcaklıkla direnci değişen elamanlardır. Sıcaklığa bağlı direnç değişimlerinin karşılığı olarak ohm cinsinden bir değer verirler. Bu değer, tabloya oturtulduğunda karşılığına gelen değer o anki sıcaklığı gösterir. Termorezistanslara C ile 800 0C arasında çalışabilirler. Bu aralıkta oldukça lineer davranırlar. Termorezistans ile cihaz arasındaki bağlantılar standart bakır kablolar ile yapılabilir. Fakat proses şartları her zaman buna izin vermediği için ortam şartlarına uygun özel bandajlı kablolar ile bağlanırlar. Mesafe uzadıkça kablonun direnci termorezistansa ilave olacağından belli mesafelerin üzerinde üç telli veya dört telli olarak imal edilirler ve ölçme cihazlarına o şekilde bağlanırlar. Şekil 4.14 te görüldüğü gibi ohm kademesindeki avometre ile ölçüm yapıldığında sıcaklıkla direnç artıyorsa PTC, direnç düşüyorsa NTC eleman olduğu sonucuna varılır. İşte omajdaki bu değişim elektronik kart tarafından algılanarak sıcaklık tespit edilir. Elektronik kart, bu şekilde bağlı bulunduğu sistemi kontrol ve kumanda eder. Şekil.4.14 PTC ve NTC elemanın ölçümü 54 Termostatlar

13 Termokupllar: Termokupllar, iki farklı metal alaşımın uçlarının kaynaklanması ile elde edilen bir sıcaklık ölçü elemanıdır. Kaynatılan nokta, SICAK NOKTA; açık kalan iki uç, SOĞUK NOKTA olarak adlandırılır. Termokupl sıcak nokta ile soğuk nokta arasındaki sıcaklık farkından oluşur. Sıcaklık farkına orantılı olarak soğuk nokta uçlarında mv değerlerinde gerilim üretir. Sıcak nokta ile soğuk nokta sıcaklık dağılımı nasıl olursa olsun üretilen gerilim sıcak ile soğuk nokta arasındaki sıcaklık farkına orantılıdır. Sıcak nokta ile soğuk nokta arasındaki sıcaklık farkı termokupl üzerinde gerilim (EMK) yaratır. Termokupllar (Isıl çift) iki farklı metal veya alaşım tel olmasına rağmen endüstride genelde çıplak olarak kullanılmazlar. Prosesin şartları (mekanik darbeler, fiziksel ve kimyasal özellikler) göz önüne alınarak özel koruyucu kılıflar içinde kullanılır. Eleman telleri, iki farklı kutuplarda olduğundan birbirlerinden seramik izolatörler ile izole edilirler. Şekil.4.15 Termokupl ölçümü 4.15 İKİ KADEMELİ TERMOSTATLAR İki kademeli termostatlar, iki ayrı soğutma veya ısıtma kademesini kontrol ederler. İlk kademesinde belirli bir sıcaklık değeri için kontaklarını ya açarlar ya da kapatırlar. İkinci kademede devreye girme, sıcaklık değeri ilk kademe sıcaklık değerinin üzerinde ya da altında olabilir. (Soğutma Isıtma İşlemleri) İki kademeli brülörlerde 70 0 C a kadar iki kademe birden devrededir C den sonra tek kademeye düşerek 90 0 C a kadar tek kademede çalışır C de sistem durur. Sistem dur kalk yapmadan daha uzun süre çalıştığı için enerjiden tasarruf sağlanır TERMOSTAT ERKEN UYARICILARI (ANTİSİPATÖR) ÖZELLİKLERİ Isıtma termostatlarında, termostat kontakları ile seri bağlanan sabit veya değişken dirençtir. Kontrol cihazının erken devreye girmesini sağlar. Isıtma amaçlı kullanılan düşük voltaj termostatlarında mevcuttur. Soğutma termostatlarında, kontaklar arasına paralel bağlanan sabit karbon dirençtir. Termostatın (kontrol cihazı) ataletini azaltmak amacıyla kullanılır. Termostatlar 55

14 Şekil.4.15 Termostat erken uyarıcının yapısı 4.17 ELEKTRONİK TERMOSTATLARIN BAĞLANTI VE KULLANIMINDA DİKKAT EDİLMESİ GEREKEN HUSUSLAR Termostatı tutmadan önce vücuttaki statik enerji boşaltılmalı. Termostatı yerine bağlamadan önce kontrol voltajı kesilmeli. Termostat plastik kutulara monte edilmeli. Program yaparken kalem ucu, tornavida vs. sivri uçlu nesneler kullanılmamalıdır. Nemli bölgelere montajdan kaçınılmalıdır. Direkt güneş ışınlarına maruz yerlere monte edilmemelidir. Yüksek ısıya maruz kalabilecek yerlere monte edilmemelidir. Su ile temas edebilecek yerlere monte edilmemelidir. Mutlaka toprak hat bağlantısı olmalıdır. Besleme voltajı termostat çalışma voltajına uygun olmalı. Devre şemasına uygun kablo bağlantısı yapılmalıdır. Sensörlerin doğru bağlanmasına dikkat edilmelidir. Şekil.4.16 Elektronik termostat 56 Termostatlar

15 4.18. DUVAR TERMOSTATLARININ YER SEÇİMİ VE MONTAJI Duvar tipi termostatların yer seçimi ve montajında aşağıda belirtilen hususlara dikkat edilmelidir. Sensörün oda sıcaklığını en algılayabileceği yer seçilmelidir. Nemli bölgelere montajdan kaçınılmalıdır. Direkt güneş ışınlarına maruz yerlere monte edilmemelidir. Yüksek ısıya maruz kalabilecek yerlere monte edilmemelidir. Su ile temas edebilecek yerlere monte edilmemelidir. Mutlaka toprak hat bağlantısı olmalıdır. Besleme voltajı termostat çalışma voltajına uygun olmalı. Devre şemasına uygun kablo bağlantısı yapılmalıdır. Sensörlerin doğru bağlanmasına dikkat edilmelidir. Normal hava dolaşımına sahip şartlandırılan alana yerleştirilmeli Montaj yapılırken TV setleri, lambalar, güneş ışınları, hava cereyanları, banyoya bitişik duvarlar, mutfak duvarları vs. yapay-doğal ısı ve soğu kaynaklarından uzak tutulmalıdır. Termostatın yerleştirileceği binada termostatik radyatör vanaları varsa mutlaka bir tanesi tam açık olmalıdır. Montajda şekil 16 da verilen ölçülere uyulmalıdır. Şekil 4.16 Duvar termostatlarının montajı Termostatlar 57