SOĞUTMA SİSTEMLERİNDE KULLANILAN OTOMATİK KONTROL CİHAZLARI

SOĞUTMA SİSTEMLERİNDE KULLANILAN OTOMATİK KONTROL CİHAZLARI MAK. YÜK. MÜH. ALİ METİN DURUK (FRİGO SOĞUTMA SAN. VE TİC. AŞ.) 19 NİSAN 1994

SOĞUTMA SİSTEMLERİNDE OTOMATİKLER Soğutma sistemi ana elemanları, elektrik motoru, kompr e s or, k öndenser ve evaporatorden oluşur. Yardımcı sistemleri ise EU kulesi, pompalar, hava soğutnıal: kondenser fanları olara}; sayılabilir. Yukarıdaki saydı ğınuı ana elemanların sistem olarak bir uyum halinde birbirine bağımlı çalışabilmesi için, otomatik kontrol sistemine ihtiyaç vardır. Soğutma sisterelerindeki otomat iki erinde birbiriyle uyumlu dizayn edilmesi devreyi çeşitli değiş}-:enliklere karşı koruyacaktır. Soğutma sistemlerindeki karmaşıklığı ısının bir ortamdan alınıp diğer ortama nakledilirken; atmosfer şartlarının yıl boyu ve gün boyu değişkenlik göstermesi, bunun karşılığında kurulacak soğutma sisteminin bu değişikliklere uyumlu olabilmesi bir çok otomatik kontrol elemanlarını zorunlu kılmaktadır. Ancak yanlış dizayn edilmiş olan bir sistemi otomatik kontrol ancak büyük arızalara karşı koruyabilir ve zaman zaman sistemin devre dışı kalma koşullarını asgariye indirebilir, sıhhatli hale getiremez. Yukarıda saymış olduğumuz Elektrik Motoru, Kompresör, Kondenser, Evaporator ana elemanlarının, Su Kulesi, Pompalar veya Hava Soğutmalı Kcndenser fanlarının kapasite olarak uyumlu olması sistem için asgari şarttır. Soğutma sisteminde kontrol ikiye ayrılır: a) Güvenlik Kontrolü b) Ana Kontrol GÜVENLİK KONTROLÜNÜ SAĞLAYAN ELEMANLAR: Yüksek basınç presostadı, Diferansiyel basınç presostadı, Donma termostadı, gibi elemanlardır. Güvenlik kontrolü sağlayan elemanlar resetli elemanlardır.^ ANA KONTROL SAĞLAYAN ELEMANLAR: Te rmostat, s c#jl e n o i d v a 1 f, expansion valf, su régulasyon va1fi, kondenser basınç ayar v a1f i, emiş basınç ayar valf i, alçak basınç presostatı vs. gösterilebilir. Soğutma sistemleri çevriminde iki ana gaz grubu kullanılmaktadır. a) Freon Bileşikleri (R-12, R-22, R-502, R-13BÏ, vs.) b} Am ony a k 17

Yukarıdaki gazlardan Freon cinsi gazlar ozon tabakasd. yönünden büyük problemler oluşturmaya başlaması nedeniyle daha once yaygın kullanım bulmakta olan R-12 (normal soğutma sistemleri 0 C/10 C) R-502 (derin soğutma sistemleri -15 C/-35 C) bünyelerinde serbest kalabilen Cl. molekülleri^ nedeniyle terk edilmektedir. Daha ozon dostu olan R-22 gazı normal soğutma ve derin soğutma sistemleri için tek gaz konumuna gelmiştir. R-22 gaz; ozona zarar vermesi oldukça az olması nedeniyle serbest kullanımda olan tek gaz konumunda olacaktır. Bunun yanında ozona daha az zarar verecek olan Freon cinsi gazlar hızlan devreye girecek şekilde araştırmalar sürmektedir. Freon ve amonyak gazlarına kullanılan otomatikler malzeme cinsi yönünden farklılık gösterdiği gibi. Freondan başarılı kullanılan otomatik kontrol sisteminin amonyakta veya amonyakta başarılı olanın problemli olduğunu söyliyebiliriz seçilen gaz cinsine göre otomatiklerinin seçilmesi yoğun bir soğutma tecrübesini gerektirmektedir. Soğutma sistemlerinde kontrol elemanlarını ana elemanlardan yarak siraliyabiliriz. basin - Elektrik Motoru : Tejjnik -.Motorun aşırı akım çekmesi halinde kompresörüde emniyete alması nedeniyle hassas ayar yapılması gereklidir. Yarı hermetik ve hermetik kompresörlerde iç termistör ve termostat vasıtasıyla kompresör sargılarının aşırı yüklenmesi ve yüksek sıcaklığa maruz kalmasına sistemi besleyen ana beslemeyi keserek durdurur. Kompresör Kontrol Elemanları: ALÇAK VE YÜKSEK BASINÇ PRESOSTATI : Birleşik olarak ikisi bir arada (dual tip) veya ayrı ayrı dizayn edilen prosostatlar sisteminin çalışma basıncına ayarlanır ve yüksek basınç olanı sistemin emniyeti için dizayn edilmiştir. Çoğunlukla resetli olan tip tercih edilir. Presostat yüksek basınç ayarında hiç bir şekilde kompresör imalatçı firmasının tavsiye ettiği değerin üzerinde ayarlanmaması gerekir.

ALÇAK BASINÇ PRESOSTATI : Alçak Basınç Presostatı çift amaçla kullanılır. Sistemi durdurma kumandası Termostat * Solenoid Valf : kumandası». Kapasite kontrol kumandası Kompresör kafasında var olan kapasite kontrol Solenoid Valflerine kumanda vererek kompresör silindirlerinin yükte veya yüksük çalışmasını sağlar. Burada dikkat edilecek husus, presostat basıncı ayarlanması yanında devreye girme çıkma aralığı olan diferans çok hassas ayarlanmalıdır. Sistemde oluşabilecek Solenoid Valf kaçağı ve zamanla genleşebilecek gazlar nedeniyle alçak basınç durma noktasının kumandası kaybolması halinde kompresörün kısa aralıklarla devreye girip çıkmasını elektrik kontrol panosu üzerinden termostat mühürlemesi ile emniyete alınması gerekir. DİFERANSİYEL YAĞ BASINÇ PRESOSTATI: Gelişmiş olan Amonyak ve Freon Kompresörlerinin vazgeçilmez emniyet sistemidir. Diferansiyel Yağ Basınç Presostatının sıhhatli montajı, ayarlanması, elektrik kontrol panosuna bağlanması sistem için çok önemlidir. Sistem pompa basıncı ile kompresör karter basıncı arasındaki fark ile çalışan sistem; ayarlanan basınç farkına erişemezse presostatm gecikme zamanına bağlı olarak 45 sn. ila 120 sn. arasında gecikmeyle sistem ana devresini keserek emniyete alır. Diferansiyel Yağ Basınç Presostatı herhangi bir nedenle atması halinde, resete basılarak çalış kumandası verilmeden önce sistemin niçin durduğu konusu bulunarak arıza giderilmelidir. Presostatm montajı sırasında alçak basınç kumandası filitrelerinden sonra alınması gerekir. mutlaka emiş Diferansiyel Yağ Basınç Presostatı çalışma prensibi belli bir zaman dilimi içerisinde presostat bünyesinde * ar olan ısıtıcının basınç azlığı veya eşitliği halinde enerjilenerek kontağı açmasıdır. Kısa aralıklara veya sure ile enerjilenme sistemi açmayacağı için presostat kesmez*. 19

TERMOSTAT Tüm sistemlerde ana kumandanın alındığı yerdir. Soğutma ihtiyacı bir sıcaklık farkı ile tanımlanması nedeniyle termostatlar Freon devrelerinde çoğunlukla. Solenoid Valfe kumanda vererek kompresörü alçak basınçtan durdurur. Amonyak devrederinde ise Solenoid Valf ve fanlara kumanda eder. Termostat sistemi bir ON-OFF sistemi olup çoğunluk duyar elemanı vasıtasıyla aldığı'* sinyalin tepkime hızı dakikada 0,5 C aralığı içindir. Çoğunlukla termostatların sıcaklık aralığı ayarlanabilir 1 C için devreye giriş çıkış takriben 2 dakika civarındadır. Kademeli termostatla kapasite kontrolü yapılması oldukça alışılmış ve sıhhatli bir yöntemdir. Termostat kademeleri kompresörleri veya kompresör kafa Solenoid Valflerini devreye sokup çıkararak kapasite kontrolü sağlanabilir. KONDENSER KONTROLÜ :.1 Su Soğutmalı Kondenserlerin küçüklerinde alışılmış olan su regulasyon valfi (water regulating valve) kondenser basıncının düşmesi halinde suyu keser yükselmesi halinde yaya karşı çalışan bir mambran vasıtasıyla açarak kondenserdeki basıncı sabit tutar. Water regulating valflerin bazıları ise sıcaklık dizayn edilmiştir. kontrollü olarak SU REGULASYON VALFI Bu Freon sistemleri için vazgeçilemiyecek kontrollardan biri olup Expansion Valfin arkasındaki basıncın gece-gündüz yaz-kışhr^imasını sağlayacak sistemim tam kapasitede verimli çalışmasını sağlar. Daha büyük sistemde ise Uç yollu motorlu vanalar kondenser hattına konulur. Hava Soğutmalı Kondenserde ise sabit basınç elde edebilmek için presostat vasıtasıyla fanların Sıralı durdurulması ve çift devirli fanlarla devir düşürülmesi emiş havasının oransal dnmper ile kısılması çok uygulanan rne tod lardandır. Ayrıca Su Soğutmalı ve Hava Soğutmalı sistemlerde bnsır.a hattından elman bir bettin sabit basınç ayar valfi ile basınç sabitliği r.ng- 1 a m a s ı ıı v ; ; u ] a v\ ı r. 20

Amonyak gazı ile çalışan sistemler çoğunlukla cebri pompalı ve tabi akışlı olarak dizayn edilmeleri nedeniyle Freon kadar hassas değildir. Ancak evaporatif kondenserde enerji ekonomisi sağlamak amacıyla evaporatif kondenserin fanları yüksek devirden düşük devire geçer veya fanlardan baz.ıları presostat vasıtasıyla sıralı olarak durdurulur. EVAPORATOR KONTROL ELEMANLARI : SOLENOID VALF : Solenoid Valf1er kapanma cinsi yer çekimi, basınç veya yay kuvveti ile olur. Açılması ise enerjilenen bobin çekirdeği vasıtasıyla gerçekleşir. Ağırlıklı olarak normalde kapalı cinsleri imal edilmektedir. Direkt operasyonlu Solenoid Valfler solenoid bobininin çekme gücünü kullanarak açılır. Çoğunlukla küçük tiplerde kullanılma tercih edilir. Direkt Operasyonlu Solenoid Valf Pilot Operasyonlu Solenoid Valf Pilot operasyonda önce pilot port A açılır bilahare sistemin basıncı farkı ile ana geçiş açılarak sistem tam açık hale gelir. Kapatma işleminden sonra ise basınç eşitleme deliği vasıtasıyla sistemin basıncı eşitlenmektedir. - Soğutma sisteminlerinde Solenoid Valf seçiminde aşağıdaki konulara dikkat edilir. ^ - Geçen akışkanın basınç ve sıcaklığı gözönünden bulundurulmalı sıcak gaza kullanılacak solenoid özel dizayn edilmelidir. - Vanadan geçen akışkanda müsaade edilen basınç düşümü aşılmamalı küçük solenoid valfler oluşan basınç düşümü nedeniyle özellikle expansion valfe yeterli besleme yapamayacağı için sistemi tam kapasiteden uzaklaştırır verimsizleştirir. - Bağlanan boru çaplarına uyumlu olmalıdır. - Solenoid Valfin bulunduğu ortam sıcaklığı göz önünde bulundurulmalıdır. - Solenoid Valfın bağlandığı frekansın bobin karekterine kontrol edilmeli. -2İuygun]uftu

Soğutmada Solenoid Valf üç ayrı yere kullanılır. * Likit Hattı : 1- Kompresör durduğu zaman evaporatöre likit akışını kesmek, 2- Çok odalı veya bölümlü sistemlerde her parçanın veya odanın ihtiyacına göre evaporator beslemesini yapmak, 3- Çeşitli evaporator kısımlarını merkezi klima sistemde besleme. *Emiş Hattı Solenoid Valfleri : Ticari amaçlı evaporator sistemlerde evaporatörün yüksek oranda soğutucu akışkan ile dolu olması halinde emişe Solenoid Valf uygulanır. Bu her evaporatörün kendi içinde izolasyonunu sağlar. Yoksa evaporator içindeki fazla miktardaki' akışkan diğer kısımlara kaçarak durma periyodu sırasında dengesizliğe sebep olabilir. Yukarıdaki durumlarda Solenoid Valf termostat vasıtasıyla kumanda alır. Kompresör ise alçak basınç presostatı veya termostat vasıtasıyla çalışma kumandası alır. * Sıcak Gaz Devresi Solenoid Valfleri: Kompresör kapasite kontrolü işlemi sırasında silindirlerin devreye girip çıkmasını sağladığı gibi kompresörden kondensere basılan sıcak gazı evaporatöre göndererek oluşan buzların çözülmesini sağlar. Bu tip Solenoid Valflerin özel yüksek sıcaklığa dayanıklı imal edilmesi gerekmektedir. SOĞUTMA REVERSE VALFLERİ : Özellikle heatpump uygulamalarında kullanılmakta olan dört yollu valfler sistemi soğutma çevriminden ısıtma çevrimine geçirirken kondenseri evaporator evaporatörü ise kondenser gibi çalıştıracak şekilde dizayn edilmiştir-

SOLENOID VALF İLE ÖZEL UYGULAMALAR Eskiden amonyak sisteminde.de kullanılan Expansion Valfler günümüzde ' ağırlıklı olarak Freon sistemlerin vazgeçilmez kontrol elemanıdır. Valf seçiminde dikkat edilecek hususlardan en önemlisi hangi tip soğutma sistemi için dizayn edildiği kontrol edilmelidir. Klima, normal soğutma, derin soğutma sistemlerinden hangisine kullanılacağı ve buna uygun olup olmadığıdır. İmalat tekniğinin gelişmesi nedenfiyle bir çok firma +10 C/-40 C arasında tek bir tip Expansion Valf dizayn etmişlerdir. Genel prensibi duyar bulb üzerinden alınan impuls valfın ınambranı üzerine etki ederek genleşme görevini yapan iğneyi itip çekerek gerekli miktarda ak'ışkanın evaporatöre geçmesini sağlar. Kompresörün ilave bir yükle karşılaşmasını önlemek amacıyla günümüzde Expansion Valfler MOP (en üst çalışma basıncı) tabir ettiğimiz değerle imal edilir.

AMONYAKLI SİSTEMLER emni- Soğutma sistemlerinde özellikle amonyakta seviye kontrolü ve yeti çok önem taşır. Surge tank, pompa akümülatörü, ara soğutucu mutlaka çalışma ve ern-r niyet kontrolü ile teçhiz edilmelidir. Yalnız çalışıma kon trolü 1 k^i s- zâ^n teme likit gitmesine sebep olabilir. Çalışma kontrolü ON-OFF elektrikli şamandıra ile veya Float-Valf ile olabilir. ON-OFF kumanda özellikle büyük sistemle.rde kabarcıklanmaya sebep olabilir. Bunun önüne geçmek için Float Valf seçilmelidir. Tüm tanklarda sisteme likit gitmemesi için üst alarm kilitleme elektrikli seviye kontrolü konulması şarttır. verilmiş- Aşağıda Float Valfli bir tank akümülatör bağlantı detayı tir.

Pompalı sistemlerde emiş tankı ile pompa arası yükseklik asp,nri 2 metre olmak zorundadır. Bu seviyeden daha düşük sistemler hor an pompada yağ ve hava yığılmasına 'neden olunarak pompanın amonyak basmasına engel olur. Tankın ilave küçük imal ed.ilmesi kompresöre likit vurması ve parçalanmaya sebep olur. Amonyak sistemlerinin ana arızası seviye emniyet alarmları ve kontrollarınm çalışmaması ve yanlış dizaynıdır, ' / Float Valf ve Servo Motor kombinasyonu amonyak sistemlerinin hatli çalışmasını sağlar küçük sistemlerde ise yalnız Float üzerinde besleme yapılabilir. sılı- Valf EMİŞ BASINÇ AYAR VALFİ : Sistemde var olan çeşitli basınçta emişi ayarlamak için emiş basınç ayar valileri kullanılacaktır ve sistemi de dengeli bir çalışma sağlayacaktır. Ayrıca çeşitli devreler otomatik kontrolları ek'te verilmiştir.

ELEKTRONİK KONTROL SİSTEMLERİ Elektronik tekniğinin gün geçtikçe gelişmesi günümüzde birçok kontrol elemanının '/erdiği değerlerin tek beyinde toplanarak merkezi değerlend irili e y e s a h i p o 1 m a sim mü m k ün kılmıştır. Scoutnıa sistemlerinin çeşitli basınç, sıcaklık,' seviye, alarm kontrol 1 a rı özel yazılımı, merkezi elektronik kontrol s i s t e m1 e r i ile değerlendirilebilir. Bu sistemlere mi k r o pr es e s s o r kontrol sistemleri ismi verilir. Günümüzde seri olarak imal edilen termostat, defrost, zaır.an kontrolü, 1 imi t!eme, fan gecikmesini sağlayan soğutma sistemi 1 kartları (elektronik devre elemanları) çok ucuz olarak üretilmektedir. Vidalı kompresör sistemleri ve büyük soğutma sistemleri için özel yazılımı haiz veya yazılımı değiştirilebilen mikroprosessör sistemleri hazırlanmış olup nisbeten daha pahalı sistemlerdir. Merkezi supervisor sistemleri ismini verdiğimiz özel yazılımlı elektronik sistemler ise yukarıda belirttiğimiz elemanların bir bilgisayarda toplanması ile büyük soğutma sistemlerinin merkezi kontrol sağlamasının yanında istenirse modem hattı (telefon) hatları çok uzaklardan tüm sistemin set noktalarının değiştirilmesi, yazıcı kumandaları, alarm ve arızaların sebeplerinin bulunması ve arıza giderme gibi işlemleri başarı ile yaptırılabilir. Ekte bu konu ile ilgili eleman ve sistem çözüm örnekleri sunulmuştur. 28

AMONYAK VE FREON SİSTEMLERİNDE ÖRNEK BAĞLANTI DETAYLARI VE KONTROL SİSTEMLERİ. 2 l