Etkin soğutulmuş hava huzmeli sistemlerde yoğuşma nasıl önlenir?

Transkript

1 Aktif Soğuk Kiriş Sistemlerinde Yoğuşmaya Karşı Koruma Witold Leven Swegon Polonya Dr. Andrzej Odyjas Çevre Mühendisliği Enstitüsü, Poznan Teknik Üniversitesi Etkin soğutulmuş hava huzmeli sistemlerde yoğuşma nasıl önlenir? İndüksiyonlu konfor modülleri kullanılan iklimlendirme sistemleri Polonya da, özellikle de çalışma alanları ve işyerlerinde her geçen gün artan bir ilgiyle karşılaşıyor. Çağdaş işyeri ve çalışma alanlarının bulunduğu binalarda açık alan planlı tasarımlar tercih ediliyor. Bu tür bir tercih çalışma alanını yani mekânı kullanan insanlara bir yandan esneklik sunarken, bir yandan da her odadaki sıcaklık kontrolünün kendine özgü yapılabilmesine de olanak tanıyor. İndüksiyonlu konfor modüllü sistemlerin tesisine en uygun koşullar da ancak böyle tanımlanabilir. İndüksiyonlu konfor modüllü iklimlendirme sistemlerinin sahip olduğu pek çok avantaj arasında Her odaya özel tam kapsamlı ve sınırsız sıcaklık kumanda ve kontrolü Çok sessiz çalışma olanağı Çok düşük servis hizmet maliyetleri gibi özellikler sayılabilir. Ancak bu tür bir sistem planlanır ve tasarlanırken, çok önemli bir husus göz önünde bulundurulmalı, hava emme sisteminin yoğuşmaya karşı korunması mutlaka sağlanmalıdır. İndüksiyonlu konfor modüllü iklimlendirme sistemlerinde olası yoğuşma sorunlarına ilişkin çoğu kez temeli bile bulunmayan pek çok soru işareti bugüne dek defalarca dile getirilmiştir. Elbette, eşanjörlerin ve soğutulmuş su sistemi parçalarının yüzeyinde yoğuşma oluşması riski her zaman bulunmakta. Yaz mevsimlerinde iç mekandaki havanın optimal koşullar altındaki çiylenme noktası yaklaşık 13-15º C dır. Soğutulmuş hava huzmeli sistemler ise yaklaşık 15 16º C civarındaki sıcaklıktaki soğutulmuş su sistemi tedarik suyuna göre tasarlanır. Sistemdeki parçaların yüzey sıcaklıkları odadaki havanın çiylenme sıcaklığının altına düştüğünde ise ortamdaki havadan buharlaşan bir yoğuşma oluşur. Bu tür bir olaya yetersiz sistem tedarik suyu sıcaklığı, odadaki nem oluşumunun aşırı derecede olması (örneğin insanlardan kaynaklanabilir) ve tedarik edilen temiz havadaki nem içeriğinin artması neden olabilir. Dış mekân havasının tedariki iç mekândaki havanın temiz ve taze kalmasını sağlayabilmek ve bir odada oluşan (genellikle insanlardan kaynaklanan) nemi ortadan kaldırmak için gereklidir. Hava odaya varmadan önce havayı işleyen birimde bulunan çillerden geçer ve gerekli hava girişi sıcaklığına ulaşıncaya dek soğutulur ve kurutulur. Odadaki havanın aşırı derecede soğutulmasını engellemek amacıyla emilen hava sıcaklığı genellikle dışarı atılan hava sıcaklığına uygun olacak düzeyde tutulur. Bu arada hava işleyen birimde havayı kurutma işlemi aralıksız sürdürülür (çiller yüzey sıcaklığı düşük tutulur). Bununla birlikte bazı durumlarda bu yetersiz kalır ve sistemin yoğuşmaya karşı korunabilmesi için havadaki nemliliği kontrol edecek ek önlemler alınması gerekir. Soğutulmuş hava huzmeli çalışan sistemler tasarlanırken havayı işleyen birimin hava kurutma işlevi daima göz önünde bulundurulmalıdır.

2 İndüksiyonlu konfor modüllü sistemleri yoğuşmaya karşı korumak için var olan temel yöntemler arasında (havayı işleyen birimde havanın kurutulmasının yanı sıra) başka yöntemlerin de yanı sıra sıralanabilecek yöntemler aşağıdaki gibidir; Odalara çiylenme noktasını tespit edecek sensorlar tesis edilebilir. Çiylenme noktasını kontrol edecek sensörler doğrudan konfor modülüne de takılabilir. Soğutulmuş tedarik su sıcaklığı dışarı atılan hava sıcaklığına veya dış mekân hava entalpisine göre ayarlanabilir. Her yöntemin elbette kendine özgü avantajları ve dezavantajları vardır. Çillerin kısıtlı kapasitesi yüzünden dış mekân havasının entalpisi yüksek olduğu takdirde havayı işleyen birimdeki kurutma işlemi yetersiz kalabilir, bu durumda da çiylenme noktası kontrol eden sensörler odadaki sistemi etkisiz kılabilirler ve soğutma ancak içeri giren hava sayesinde yapılabilir hale gelir. Soğutulmuş tedarik su sıcaklığındaki herhangi bir değişiklik (artış) sistemin soğutma kapasitesini azaltacaktır. Her gün geçerli olacak uygulamalarda sistemdeki parçalarda yoğuşmanın oluşma riski iç mekândaki havanın nemliliğine bağlıdır, bu da bir odadaki nemde artış olmasına ve içeri alınan havanın nem içeriğine bağlı olduğu anlamına gelir. Dış mekândaki havanın yüksek entalpiye sahip olması havayı işleyen birimdeki çillerin havayı kurutma kapasitesinin düşük olduğu anlamına gelebilir. Bu da odadaki çiylenme noktasına ulaşılan sıcaklığın artmasına ve yoğuşmanın oluşmasına neden olacaktır. Dış mekândaki havanın hesaplanmış entalpisi yaklaşık 60 kj/kg civarındadır. İşte bu yüzden dış mekândaki havanın entalpisi bu tür bir değeri aşmazsa düzgün tasarlanmış bir sistem sorun çıkarmayacaktır. 1 ve 2 numaralı şekiller 1997 yılında dış mekândaki havanın ortalama saat başı entalpi değerlerindeki yaklaşık değişimlerini göstermektedir. Bu değerler geçtiğimiz yıllar boyunca Poznan Teknik Üniversitesi Çevre Mühendisliği Enstitüsü nde yapılan iklimsel ölçümlere dayalı temsili değerlerdir.

3 Şekillerden de görüldüğü gibi, 1997 yılında dış mekândaki havanın entalpisi sırasıyla 60 kj/kg - 65 kj/kg değerlerini sadece 41 ve 6 saatlerde aşmıştır. Yukarıda sözü edildiği gibi indüksiyonlu konfor modüllü sistemleri yoğuşmaya karşı korumak için ilginç yöntemlerden biri de, yoğuşma riski olduğunda soğutulmuş tedarik suyu sıcaklığını arttırmak olacaktır. Dış mekândaki hava entalpisine ve dışarıya verilen havadaki nemliliğine (çiylenme noktasına ulaşılan sıcaklık) bağlı olarak iki adet kontrol seçeneği bulunur. İlk seçenek herkesin bildiği bir yöntem olsa da, iç mekândaki nem artışlarının gerçek düzeyini göz önünde bulundurmaz. İkinci seçenek ise iç mekân nem artışı sabit düzeyde seyreden odalar için uygundur ve bir referans oda veya bölge belirlenebilir veya tüm odalardaki kumanda ve kontrol mekanizmaları soğutulan tedarik su sıcaklık kontrol sistemine (örneğin binadaki Bina Yönetim Sistemine) bağlanabilir. İndüksiyonlu konfor modülünün tedarik noktasındaki soğutulmuş su sıcaklığını arttırmak (uygulamada azami 2 3º C) elbette soğutulan hava huzmesinin soğutma kapasitesinin azalmasıyla sonuçlanacaktır. Konfor modülünün soğutma kapasitesi eşanjör yüzeyi ile içinden geçen havanın sıcaklıkları arasındaki farka ve havayı işleyen birimden geçen birincil hava akışına bağlıdır. Normalden daha yüksek olan soğutulmuş tedarik suyu sıcaklığına bağlı olarak konfor modülünün soğutma kapasitesinde azalma olmasını engelleyebilmek için, özellikle de o sırada azami kapasite gerekli olacağından havayı işleyen birimden gelen birincil hava akışı arttırılabilir. Tedarik suyu sıcaklığı arttığında içeri alınan hava akışında olması gereken değişim ise soğutulmuş hava huzmesinin hangi türde olduğuna bağlıdır. 3 numaralı şekil Swegon un İndüksiyonlu konfor modül türlerinden biri için [2] içeri gelen hava akışında olması gereken değişimi göstermektedir.

4 Tedarik suyu sıcaklığı 3º C arttığında durumu telafi etmek için hava akışının örneğin %40 oranında artarak 14 l/s den 20 l/s ye çıkarılması gerekir ve bu da kayda değer bir değişiklik demektir. Bu tür bir değişim sistemde aerodinamik açıdan uyumsuzluklara yol açacaktır. Ancak sistem direncine oranla hava konfor modüllerinin hidrolik direnci göreceli olarak yüksek olacağı ve bu durumun bir yıl içinde yinelenme oranı kısa süreli olarak gerçekleşeceğinden günlük kullanımda pratik anlamda kayda değer sorunlar yaşanmaz. Yukarıdaki örnekte, içeri alınan hava tarafındaki konfor modülünün hidrolik direnci 70 Pa değerinden 140 Pa ya çıkarılmıştır. Sistemin düzgün bir şekilde işleyebilmesi için havalandırma borularının tam anlamıyla simetrik bir şekilde yönlendirilmesi, kontrol, kumanda ve ayarlama sistemlerinin uygun şekilde genişletilmesi, artan hava akışına uygun olacak şekilde havayı işleyen birimdeki parçalarla hava sistemi ebatlarının değiştirilmesi gerekecektir. Resim 1 de yer alan basitleştirilmiş örnek bu tür bir sistemin temel parçalarını göstermektedir [2].

5 Sistem işletim algoritması şu şekilde olabilir; hava sabit ve önceden belirlenmiş sıcaklık seviyesinde olmak üzere havayı işleyen birim aracılığıyla tedarik edilir. Gerekirse hava aynı zamanda kurutulabilir. Soğutulmuş tedarik suyu sıcaklığı yaklaşık 15 16º C civarında olacak şekilde sabit bir düzeyde tutulur. Oda içindeki havanın nemi arttığında, dışarıya atılan havanın çiylenme noktası sıcaklığı da artar ve otomatik kontrol ve kumanda sistemi soğutulmuş tedarik suyu sıcaklığını çiylenme noktası sıcaklığının yaklaşık 2º C üstündeki bir seviyede tutar. Konfor modülünün azalan soğutma kapasitesini telafi edebilmek için klima santralindeki emilen hava akışı da akabinde artar ve böylelikle gerekli olan konfor modülü soğutma kapasitesi ve gerekli oda sıcaklığı korunmaya çalışılır [2]. Referanslar: Basińska M.: IIŚ PP deney evi dış mekan ikliminden yayımlanmamış veriler, Swegon reklam ve teknik dökümanları. Odyjas A.: Belki chłodząco-grzejne rozwiązania konstrukcyjne, zasady stosowania i wskazówki projektowe, CHŁODNICTWO & klimatyzacja, 4/2005, Odyjas A.: Charakterystyka i właściwości aktywnych belek chłodząco-grzewczych, CHŁODNICTWO & klimatyzacja, 5/2004,