Sayın Okurumuz, Bu bültenle, çalışma alanımızda Alarko Carrier ve iş ortaklarımızın teknik ve geliştirme çalışmalarımızın açıklandığı makaleleri sizlerle paylaşmak istiyoruz. Amacımız bir süre sonra okurlarımızın bilgisayarlarında her zaman başvurabilecekleri bir Alarko Carrier kütüphanesi oluşturmaktır. Bülten konusundaki düşünceleriniz bizler için yol gösterici olacaktır. Haberleşme adresimiz aşağıda verilmiştir. Yararlı görürseniz bültenimizi çevrenizde duyurmanızdan memnun oluruz. Bültenin gönderilmesini istemiyorsanız aşağıdaki adresimize tıklamanız yeterlidir. Saygılarımızla... ALARKO CARRIER BÜLTENLERİ - Yeni Ürün - Haberler - Gerçek Konfor Bu bültenleri e-bülten olarak e-mail ile almak isterseniz, lütfen www.alarko-carrier.com.tr adresinden abone olunuz. Bu bülteni almak istemiyorsanz lütfen ebulten@ alarko-carrier.com.tr adresine boş e-posta gönderiniz. Haberleşme Adresi: info@alarko-carrier.com.tr Temmuz 2013 Sayı 52 Sayın Okurumuz, Bu bültenle, çalışma alanımızda Alarko Carrier ve iş ortaklarımızın teknik ve geliştirme çalışmalarımızın açıklandığı makaleleri sizlerle paylaşmak istiyoruz. Amacımız bir süre sonra okurlarımızın bilgisayarlarında her zaman başvurabilecekleri bir Alarko Carrier kütüphanesi oluşturmaktır. Bülten konusundaki düşünceleriniz bizler için yol gösterici olacaktır. Haberleşme adresimiz aşağıda verilmiştir. Yararlı görürseniz bültenimizi çevrenizde duyurmanızdan memnun oluruz. Bültenin gönderilmesini istemiyorsanız aşağıdaki adresimize tıklamanız yeterlidir. Saygılarımızla... AQUA Serisi Su Soğutmalı Soğutma Grubu Haziran 2013 Sayı 49 Carrier Su Soğutma Grupları ve Su Soğutma Kulelei Bkz. www.alarko-carrier.com.tr Isı Geri Kazanımlı Soğutma Grupları İçin Uygulamalar HAVA SOĞUTMALI SU SOĞUTMA GRUPLARI ve ISI GERİ KAZANIMI Carrier Corporation, Syracuse, New York Carrier Su Soğutma Grupları ve Su Soğutma Kuleleri Bkz. www.alarko-carrier.com.tr ALARKO CARRIER BÜLTENLERİ - Yeni Ürün - Haberler - Gerçek Konfor Bu bültenleri e-bülten olarak e-mail ile almak isterseniz, lütfen www.alarko-carrier.com.tr adresinden abone olunuz. Bu bülteni almak istemiyorsanz lütfen ebulten@ alarko-carrier.com.tr adresine boş e-posta gönderiniz. Haberleşme Adresi: info@alarko-carrier.com.tr SU SOĞUTMALI CİHAZLARDAN ISI GERİ KAZANIMI
TEKNİK BÜLTEN Sayfa 2 Temmuz 2013 - Sayı 52 SU SOĞUTMALI CİHAZLARDAN ISI GERİ KAZANIMI Isı Geri Kazanımlı Soğutma Grupları için Uygulamalar SUNUŞ Su soğutmalı bir sistemden atık ısıyı kullanarak enerji tasarruf etmek mümkün müdür? Bu sorunun cevabı muhakkak ki evet tir. Isı Geri Kazanımı olarak bilinen süreç su soğutmalı sistemlerde de kullanılır. Bu makalede su soğutmalı sistemlerden ısı elde edilmesini sağlayan ısı geri kazanım yöntemlerinden birkaçı incelenecektir. Su soğutmalı bir sistemden çevreye atılacak olan ısı bina ısıtma, kullanım suyu ısıtma ve süreç ısıtma uygulamaları gibi birçok amaçla kullanılabilir. Su soğutma sisteminin verimliliğini düşürmeden en fazla atık ısıyı elde etmek için, sistemin aşağıdakileri koşulları sağlaması gerekir. Sistem; Yararlı amaçlar için yeterli ısı sağlamalıdır. Su soğutucunun buharlaştırıcısı ile yoğuşturucusunun sıcaklık ve basınçları arasındaki fark (*) en düşük, dolayısıyla su soğutucunun verimi en yüksek düzeyde olmalıdır. Su soğutma sisteminin düzenli çalışmasını bozmadan sıcak su sıcaklığı kontrol edilebilmelidir. Bunları sağlamak daha az enerji tüketimi, daha az sera gazı üretimi ve daha çok LEED sertifikası puanları almak demektir. Günümüzdeki enerji koruma odaklı anlayışlara ve yüksekverimli binalara baktığımızda, yukarıda sayılanların fevkalade arzu edilir hedefler olduğunu görürüz. (*) Bu fark bu makalede su soğutucunun ısıl farkı (SSIF) olarak tanımlanacaktır. ATIK ISI KAYNAKLARI Yararlı Amaçlar İçin Yeterli Isı Elde Etmek Hava koşullandırma (HK) sistemleri bir ortamdan bir diğerine, tipik olarak elektrik tüketen bir iş vasıtasıyla, ısı aktarır. İç ortamı soğutmak için sisteme çekilen ısı yoğuşturucuda atık ısı olarak sistemi terk eder (Şekil 1). Atık ısının miktarı, sürecin yarattığı soğutmadan %25 daha fazla olabilir. Genleştirici Çıkan ISI Yoğuşturucu Buharlaştırıcı Giren ISI Kompresör Şekil 1 - Bir HK sisteminde ısı ve iş arasındaki ilişki Sistemin yarattığı bu atık ısının yeniden kullanılması ısı geri kazanımı olarak tanımlanıyor; çünkü bu yolla atık ısı geri kazanılmakta ve sıcak su üretimi dahil başka amaçlar için kullanılmaktadır. Bu süreç yeni değil ancak ısı geri kazanımının kullanımı ve böylece sağlanan yararlar bugün geçmişe göre çok daha fazla. Sıcak su üretmek için ısı geri kazanımı kullanılması, bir binanın toplam enerji ihtiyaçlarını azaltır ve eğer doğru uygulanırsa, binanın LEED sertifikası almasına katkıda bulunur. Bu atık ısıyı kullanma potansiyelini belirlemek için sistem verimlilikleri bilinmelidir. Bir HK sisteminde verimlilik ölçülerinden biri Performans Katsayısı dır (COP). Isı üreten bir sistemin COP u çıkan ısının giren işe oranıdır (Denklem 1). COP = Q / W Denklem 1. Performans Katsayısı Giren İŞ (Elektrik) Bu denklemde, Q yararlı ısı, W (kompresörde) tüketilen iştir.
TEKNİK BÜLTEN Sayfa 3 Temmuz 2013 - Sayı 52 Şekil 1 den bu sistemin ısı geri kazanımı için nasıl kullanılacağını inceleyelim. Çıkan ISI yı yararlı bir amaç için kullanılırken Performans Katsayısı denklemi Denklem 2 ile ifade edilebilir. = Çıkan ISI / Giren İŞ COP ısıtma Denklem 2. Isıtma için Performans Katsayısı Ancak bir ısı geri kazanım sistemi sadece ısı üretmez, soğutma da üretir. Geleneksel HK sistemi yerine sıcak su üreten ve buna ek olarak soğuk su da üreten bir sistem düşünelim. Bu durumda, soğuk su üretmenin verimliliğini ölçmek için Performans Denklemi, Denklem 3 de gösterildiği şekilde ifade edilebilir. COP soğutma = Giren ISI / Giren İŞ Bir binanın içeriden ısıtılması radyant ısıtma veya tekrar-ısıtma kaynaklarından, bir hava- işleme sisteminin parçası olarak yerleştirilmiş sıcak su bataryalarına kadar ve bunların arasında bulunan birçok şekilde yapılabilir. Burada önemli olan sıcak su sıcaklıklığının, debi (m 3 /h veya galon/dakika) ve kapasite (kwh veya Btu/saat), binanın yıl boyunca maruz kalacağı dinamik ısı aktarım etkilerinin ışığında tam olarak bilinmesi gerekliliğidir. Dış sıcaklıktaki dalgalanmalar, güneş ve aydınlatmalar, büro ekipmanları ve kişiler gibi içerideki ısı kaynaklarının neden olduğu, güneşten kazanımların sürekli değişen yükleri ve havalandırmanın hayati önem taşıyan yükü gerektiği şekilde dikkate alınmalıdır. Binanın ısıya ilişkin performansını bütün bir yıl boyunca değerlendiren ısı yükü değerlendirme programları, sistem tasarımcısının ısı gereksinimlerini etkileyen dinamik ısıl güçlerin daha iyi anlamasına yardım eder. CARRIER in Saat Başı Analiz Programı (HAP), ısı yükünü bir HVAC sistemi bakış açısından değerlendirilmesini sağlar [1] (Şekil 2). Denklem 3. Soğutma için Performans Katsayısı Fakat ısı geri kazanımlı soğuk sulu sistemlerde sıcak ve soğuk suyun yararları birlikte düşünülmelidir. Bu durumda, sıcak ve soğuk suyun ortak yararları Denklem 4 de gösterildiği şekilde ifade edilebilir. COP soğutma = (Çıkan ISI/Giren İŞ)+(Giren ISI/Giren İŞ) Denklem 4. Isı Kazanımı + Soğuk Su için Toplam Performans Katsayısı Bu ortak verim, bütün binanın enerji tüketimini azaltmaya katkı yapabilir, aynı zamanda LEED sertifikasyonu için LEED-NC EAc1 puanları sayısını etkileyebilir. Hem ısıtma hem soğutma amaçlı, yeterli miktarda yararlı ısı üreten sistemler tamamen mümkündür. Hatta ısı geri kazanım sistemleri, bir bina içinde veya süreç (proses) uygulamalarında kullanılmak üzere eşzamanlı sıcak ve soğuk su üretebilir. SICAK SU SİSTEMLERİ Geri kazanılan ısı nasıl kullanılır? Sıcak sudan ısı bir binada veya işlem (proses) uygulamalarında birçok amaçla kullanılabilir. Özellikle, ısı binayı ve kullanım suyunu ısıtmak amacıyla ya da sanayi sürecinde üretimin bir parçası olarak kullanılabilir. Bu ısıtma ihtiyaçlarının her biri için çok sayıda örnek vardır. Fakat ihtiyaçlar için uygun sistemi dikkate almadan, her bir uygulama için bazı tasarım kriterleri bilinmelidir. Unutulmamalıdır ki, bina ısıtması ve kullanım sıcak suyu için ASHRAE 90.1-2004 koşulları farklıdır, o nedenle sistemi tasarlamadan önce standartın çok iyi incelenmesi ve anlaşılması gerekir. Bina Isıtması Şekil 2 - Carrier HAP version 4.3 Binayı ısıtmak amacı için uygun sıcak su ısı gereksinimlerini bilmek önemlidir. Çoğu tekrar-ısıtma ve bina ısı uygulamalarında, tatmin edici seviyede bir performans için 54,5-60 o C sıcaklıklara gereksinim duyulmaz. Daha sonraki bölümlerde tartışacağımız gibi, ısı geri kazanımlı su soğutucusunda ısı geri kazanımını arttırmak için yoğuşturucudan çıkan suyun sıcaklığını yükseltmek, yoğuşturucu ve buharaştırıcı basınç ve sıcaklıklaraı arasındaki farkı (SSIF) artıracağı için sonuçta soğutma sisteminin verimliliğini düşürür. 2004 ASHRAE- Sistem ve Donanım Elkitabı ve Uygulamalı Isı Pompası ve Isı Geri Kazanım Sistemleri nde s.8.20 ne göre tipik binalar için, su soğutucular mekan ısıtması için normal olarak 40,6-43.3 o C arasında olan sıcak su sağlar. Değişken hava hacimli (VAV) tekrar-ısıtma uygulamasında, 40,6 o C sıcaklığındaki su, basitçe 1-sıralı yerine 2-sıralı ye-
TEKNİK BÜLTEN Sayfa 4 Temmuz 2013 - Sayı 52 niden ısıtma bataryası kullanılarak, çok etkili şekilde gerçekleştirilebilir. Böylece, ısıtma uygulamalarında yüksek sıcak su sıcaklıklarını hedeflemek gerekli olmayabilir. Daha düşük sıcaklıklarda su soğutucu sisteminin etkinliğini en yüksek düzeye çıkartılırken enerji tüketimi en düşük düzeye indirilir. Bina ısıtma yükü koşullarını ve bir ısı geri kazanımı sisteminin potansiyelini daha iyi anlamak için, aylık hatta saatlik ısıtma yükleri incelenmelidir. Şekil 3 te Chicago da bir ofis binası için tipik bir sıcak su kazan tesisi yükünü gösterilmiştir. Bu bilgi, ısıtma ve soğutma yüklerinin ne zaman meydana geldiğini belirlemek için gereklidir. HAP veya benzeri bir program bu yüklerin hangi saatlerde oluştuğunun anlaşılmasına yardım eder. Şekil 3 - Carrier HAP versiyon 4.34 ile saatlik ısıtma sistemi sonuçları. Ancak ısıtma yükü, bir ısı geri kazanım sistemi tarafından karşılanacak gerekli ısının sadece yarısıdır. Binanın soğutma yükleri de değerlendirilmelidir. Aynı bina için tipik soğutma yükleri Şekil 4 te verilmiştir. Şekil 4 - Carrier HAP versiyon 4.34 ile saatlik soğutma bataryası yükü Tasarımcının sorunu, ısıtma ve soğutma yüklerinin ikisinin de ne zaman var olduklarını ve bir ısı geri kazanım sistemininyararını en yükseğe çıkarmak için ısıyı en iyi şekilde nasıl geri kazanacağını belirlemektir. Bina ısıtma uygulamaları için, ısı geri kazanımı için en uygun durum binanın içinde dış ortamla ilişki içinde olan ve ısı yükü fazla olan çevre alanlarında fazla soğutma gereken bina günde 24 saat faal olduğunda oluşur. Gazinolar, hastaneler ve tam servis veren oteller bu duruma örnek olarak verilebilir. Kullanım Suyunun Isıtması Kullanım suyu ihtiyacı bina tiplerine, oturanlar sayısına göre ve çamaşır-bulaşık yıkama, yiyecek hazırlama ve benzeri gibi bina içi süreçlere bağlı olarak büyük değişiklikler gösterir. Tasarım mühendisinin en yüksek sıcak su talebini daha iyi belirleyebilmesi için birçok tasarım referansı vardır. Ancak, tüm uygun yasaları ve yerel yönetmelikleri doğru bir şekilde bilmek, anlamak ve sıhhi tesisat sistemine uygulamak tasarım mühendisinin sorumluluğudur. Kullanım suyu ısıtıcısını ve ısı kaynağını doğru ölçmek, bütün aygıtlara her zaman yeterli sıcak su gitmesini sağlamak için esastır. Ulusal olarak tanınan ve/veya yasaların onayladığı debi talebi (tipik olarak m 3 /h veya galon/saat) ve talep etkenleri, bu sistemleri doğru ölçmek için bilinmelidir. Bina veya tesis tipini esas alan sıcak su debi talebi ve hesaplanmış sonuçları, olası en yüksek talebi (m 3 /h veya galon/saat), bunun için gerekli su ısıtıcısının kapasitesini (kwh veya Btu/saat) ve gerekli her hangi bir depolama tankı kapasitesini (m 3 veya galon) içermelidir. Bazı düzenlemelere göre sıcak su sisteminin tepe noktadaki sıcak su talebini devamlı sağlaması gerekir. Eğer ASHRAE 90.1-2004 verileri kullanılırsa, kullanma sıcak suyunu 29,4 o C sokak sıcaklığından yararlanarak ılıtmak yeterlidir. Ancak çoğu ısı geri kazanımlı su soğutucu 50-57 o C arasında sıcak su üretebilir; bu da ASHRAE kriterlerinden çok daha fazladır ve muhtemelen kullanım suyu açısından daha yararlıdır. Sıcaklığı dikkate almadan, ısı geri kazanım sistemi, tepe noktasındaki sıcak su taleplerini devamlı karşılarken, aynı zamanda sıcak kullanma suyu için de kontrollü bir kaynak sağlamalıdır. Bu konuda daha fazla bilgi bu makaledeverilecektir. İçilebilir su veya insanlar tarafından içilerek tüketilecek su, bu amaçla kullanılsın veya kullanılmasın içme suyu olarak yeterli kalitede olmalıdır, Bu nedenle, bu su potansiyel zararlı kaynakların kirletmesine karşı korunmalıdır. Birçok düzenleme, içilebilir sıcak su kaynağını içilemez su kaynağından, ısı bataryası içinde çift-duvarlı havalandırılmış bir boşlukla ayırmayı şart koşar. Bu durum iç sızma ve iki sıvı arasında çapraz bulaşma riskini en aza indirir. Yasanın amacına uygun başka yollar da vardır. Tasarım mühendisi sistem tasarımına başlamadan önce yasanın gereklerini dikkate almalıdır. İşlem (Proses) Sıcak Suyu Endüstri ve üretim süreçlerinde sıcak su (işlem sıcak suyu) birçok değişik kaynaktan sağlanabilir ve birçok uygulamada kullanılabilir. Plastik enjeksiyon kalıp makinesi önısıtmasından yüzme havuzu ısıtmasına, işlem ısıtma koşulları her uygulamaya göre değişir. Isı geri kazanım sistemi tasarlamak için yaygın kullanılan bilgi, yukarıda tarif edilen
TEKNİK BÜLTEN Sayfa 5 Temmuz 2013 - Sayı 52 bina ısıtması ve işlem sıcak suyu uygulamalarına çok benzer. İşlem ısıtma ihtiyaçlarını desteklemek için sıcak su debisi, sıcaklık ve kapasite mutlaka belirlenmelidir. Gördüğümüz gibi, ısı geri kazanım sistemi tarafından üretilen sıcak su için potansiyel olarak çok değişik kullanım şekilleri vardır. Her birinin koşulları ve tasarım kriterleri kendine özgüdür. Şimdi bir ısı geri kazanım sisteminden, atık ısı düşürücü enerji tüketimini en düşük düzeye indirirken, soğutucu sistem verimliliğini en yükseğe çıkararak yararlı ısı elde etmenin en iyi yolunu keşfedelim. ISI GERİ KAZANIM GEREKLİ Mİ? ASHRAE 90.1-2004 Enerji Standardı Geçerli ASHRAE 90.1-2004 Enerji Standart 6.5.6.2 İşlem Suyunu Isıtmak İçin Isı Geri Kazanımı bölümü 24 saat çalışan büyük tesislerde işlem sıcak suyunu ön-ısıtmak için susoğutmalı sistemlerin yoğuşturucu tarafından ısı geri kazanımını gerektirir [2]. Bu standartta birkaç istisna tanımlanmıştır; tasarım mühendisi standartın içeriğini ve amacını tam olaraka anlamak istiyorsa, bu standardı ve projeye ilişkin diğer düzenlemeleri daha ayrıntılı incelemelidir. ASHRAE 90.1-2004 ün amaçladığı hedefleri karşılaması istenen sistemlerde ısı geri, kazanımı, Şekil 5 te gösterildiği gibi, yoğuşturucu dönüş suyuna yerleştirilmiş plaka tipi bir ısı değiştirici ile yapılabilir. Bu sistemle 29,5 o C sıcaklığında önısıtma uygulanmış işlem suyu elde etmek mümkündür. Fakat bu sonuç soğutma sisteminden gelen yoğuturucu çıkış suyu sıcaklığının (YÇSS) bir fonksiyonudur. Unutulmamalıdır ki YÇSS, dış ortam yaş termometre sıcaklığı, yoğuşturucu debisi ve su soğutucu yükünün bir fonksiyonudur. Standartın hedefine ulaşmak için en yoğun koşullarda en az 29,5 o C sıcakta işlem suyu gerektiğinden, sistemin bu sıcaklığın biraz üstünde YÇSS üretmesi gerekir. Ancak, YÇSS nı yükseltmek grubun buharlaştırıcı ve yoğuşturucu sıcaklık ve basınç farkını (SSIF) da artıracak, bunun sonucu gurubun verimi düşecek ve soğutucu sistemin enerji tüketimi artacaktır. Bu arzu edilen bir durum değildir. Bu uygulamanın enerji yararlarını belirlemek için bu koşullar anlaşılmalıdır. Bu tasarımın potansiyel bir yararı, daha soğuk yoğuşturucu suyunun su soğutma kulesine yollanabilmesi ve kulenin daha az enerji tüketmesine neden olmasıdır. İlave olarak, işlem sıcak suyu ön-ısıtması için gereken enerji tüketimi de düşer. Ancak, yükselen YÇSS, SSIF nın da artması, daha düşük soğutucu sistem verimi ve artan enerji tüketimi gibi olumsuzluklar arasındaki denge dikkatle tartılmalıdır. Bunu göz önünde tutarak, LEED-NC EAc1 ile en yüksek sertifikasyon puanlarına ulaşmayı hedefleyen projelerde bina enerji tüketimi en düşük düzeye indirecek bir yöntem kullanılarak, ısı geri kazanımı uygulaması seçilebilir. Bunu yapmak için, tasarımcı yeterli ısı geri kazanımının en iyi yollarını belirlemeli ve bunu, soğutucu sistemin etkinliğini düşürmeden yararlı amaçlara dönüştürmelidir. Sabit Hızlı Yoğuşturucu Su Pompası Soğutma Kulesi Kullanım Sıcak Su Girişi Yoğuşturucu Suyu Isı Değiştiricisi Su Soğutucular En az 29,5 o C Birincil Soğuk Su Çevrimi Hava İşleme Ünitesi (AHU) veya Fan-Coil Şekil 5. Yoğuşturucu suyu ısı değiştiricisi ile kullanım sıcak suyuna ön-ısıtma uygulaması
TEKNİK BÜLTEN Sayfa 6 Temmuz 2013 - Sayı 52 SSIF NI EN AZA İNDİRMEK SOĞUTUCU SİSTEMİN VERİMİNİ EN YÜKSEĞE ÇIKARIR SSIF NASIL EN DÜŞÜK DÜZEYE İNDİRİLİR? Isı geri kazanımı enerji tüketimini düşürmek isteyen uygulamalar için düşünülmelidir. Ancak, bunu yaparken tasarım mühendisi, toplam soğutma grubu veriminde bir kayıp olmayacağından da emin olmalıdır. Daha fazla ısıyı kazanmak arayışı, yoğuşturucu çıkış suyunun daha yüksek sıcaklıklarda olmasını dikkate almayı gerektirebilir. Fakat yoğuşturucu çıkış suyunun daha yüksek sıcaklıklarda olması, soğutma grubu verimini düşürecektir. Bu durumun nasıl oluştuğu tipik bir soğutucu Basınç-Entalpi (P-h) diyagramı incelenerek anlaşılabilir. BASINÇ-PSI SIVI DOYMUŞ TOPLAM ISI ATIMI YOĞUŞTURMA KOMPRESÖR YÜKSELTMESİ SOĞUTMA ETKİSİ DOYMUŞ BUHAR KIZDIRMA SIKIŞTIRMA SIKIŞTIRMA ISISI Şekil 6 daki üst çizgi (A-D), aynı zamanda sistemden atılan toplam ısı olarak tanımlanan yoğunlaştırıcı yükünü gösterir. Bu, gaz halindeki soğutkandan geri kazanılabilecek ısı miktarıdır. Yoğuşturucunun çıkış suyu sıcaklığını yükseltmek, Şekil 7 de gösterildiği gibi soğutkanın basıncını artıracaktır. Kompresörün yapması gereken iş, yani gerekli basınç artışını sağlaması, yükseltme (lift) diye tanımlanır. Pozitif sıkıştırmalı kompresörlerde yüksek basınç olarak da bilinen yükseltme, en iyi soğutkanın daha düşük bir basınçtan çok daha yüksek bir basınca yükseltmek için gereken iş miktarı olarak tanımlanabilir. Artan basınç farkı, soğutkanı sıkıştırmak için gereken iş miktarının artması anlamına gelir. Kompresörün yaptığı iş, kompresörün motoru tarafından sağlanır; kompresör şaftını döndürebilmek için elektrik enerjisi kullanılır. Sonuç olarak, daha fazla yükseltme, elektrik talebini ve enerji tüketimini artırır. Bu iş bu kadar basittir. SSIF nı artırmak, soğutucunun güç tüketimini artırır ve kaçınılması gereken bir durumdur. Bu nedenle, sistem tasarımcısı enerji tüketimini en düşük düzeye indirmek amacıyla yükseltmeyi azaltmak için her türlü girişimde bulunmalıdır. Başka bir deyişle, yükseltmeyi en aza indirmek, enerji tasarrufunu en yükseğe çıkartır. Bu nedenle soğutma tesisinin tümüne yükseltilmiş yoğuşturucu suyu sıcaklığıyla ısı geri kazanımı uygulamaktan kaçınılmalıdır. Aksi halde soğutma tesisinin verimi tümüyle düşecektir. Isı geri kazanım sistemini tasarlarken bu önemli ilke hatırlanmalıdır. Bu ilke, Şekil 8 de Chicago da bir binaya uygulanan 2 adet benzer 1760 kw kapasiteli soğutma grubu yıllık enerji etkisi karşılaştırılarak gösterilmiştir. Şekilde 0,2 m 3 /kw.h yoğuşturucu suyu akışı olan iki soğutma grubu karşılaştırıyor. Soğutuculardan birinin yoğuşturucu suyu çıkış sıcaklığı 35 o C, diğerinin ise 46 o C tır. Bu örnekte, yoğuşturucu çıkış suyu Şekil 6 - Soğutma P-h Diagram BASINÇ-PSI SIVI DOYMUŞ ENTALPİ- BTU/LB DAHA YÜKSEK YOĞUŞTURUCU SU SICAKLIĞI ENTALPİ- BTU/LB 29,5-35 o C Yoğuşturucu suyu Bu soruya cevap vermek için, iç mekandan( hava işleyicideki su soğutma bataryası) dış mekana (soğutma kulesinde) ısı aktaran geleneksel soğutulmuş suyla çalışan bir HK sistemi Şekil 9 da gösterilmiştir. Soğutma kulesinde sistemi terk eden ısı, açık havaya atılması nedeniyle atık dır. Hatta, aslında enerji, soğutma kule- ARTTIRILMIŞ- KOMPRESÖR YÜKSELTMESİ SOĞUTMA ETKİSİ ENTALPİ- BTU/LB DOYMUŞ BUHAR KIZDIRMA SIKIŞTIRMA SIKIŞTIRMA ISISI Şekil 7 - Yüksek yoğuşturucu suyu sıcaklığı kompresör yükseltmesi ni ve güç tüketimini artırır sıcaklığı daha yüksek olan su soğutucunun yıllık enerji tüketimini düşük olana göre %34 daha fazladır. Bu durum doğal olarak yüksek seviye LEED sertifikasyonu almak isteyen projeler için avantajlı sonuçlar sağlamıyor. YARARLI AMAÇLAR İÇİN ATIK ISIYI TASARRUF ETMEK Bir Su Soğutucuda Atık Isı En Aza Nasıl İndirilir?
TEKNİK BÜLTEN Sayfa 7 Temmuz 2013 - Sayı 52 AYLARA GÖRE ELEKTRİK ENERJİSİ KULLANIMI PROJE: Isı geri kazanımı karşılaştırması 29,5/35 o C ve 35/46 o C UYGULAMA: Bina Sistemleri ve Servisleri 29,5/35 o C Sistemi 35/46 o C Sistemi ENERJİ KULLANIMI (kwh/ay) AYLAR Şekil 8- Enerji Tüketimi Karşılaştırması: 1760 kw kapasiteli, yoğuşturucu su sıcaklıkları 29,5/35 o C ve 35/46 o C olan iki soğutma grubu sinde ve yoğuşturucu su pompalarında, bu ısıyı dış ortamda açık havaya atılırken tüketilmektedir. Bu atık ısı en aza indirilebilse ve sonra binayı ısıtmak veya sıcak su üretmek için yeniden kullanılsa nasıl olur? Bu tümüyle mümkündür. Aksi halde boşa gidecek, anlamlı miktarda enerji tasarrufu sağlanabilir. İlk adım soğutma kulesine pompalanması şart olan ısı miktarını en aza indirmektir. Bunu yapmanın en kolay yolu, ASH- RAE 90.1-2004 asgari verimlilik seviyesini aşan tam ve kısmi yük verimliliğine sahip, yüksek randımanlı soğutucular belirlemektir. Daha verimli soğutucular, daha az atık ısı üretip, Çıkan ISI Sabit Hızlı Yoğuşturucu Su Pompası Soğutma Kulesi Su Soğutucular Birincil Soğuk Su Çevrimi Hava İşleme Ünitesi (AHU) veya Fan-Coil Giren ISI Şekil 9- Soğuk sulu hava koşullandırma sistemi
TEKNİK BÜLTEN Sayfa 8 Temmuz 2013 - Sayı 52 daha çok yararlı işi soğutulmuş su üretimine dönüştürürler. Bugün pazarda bulunan bazı değişken hızlı vidalı kompresörlü su soğutucuları, ARI 550/590 koşullarında, tam yükte 0,53 kw/ton ve kısmi yükte 0,33 kw/ton verimliliğine sahiptir. Hatta yoğuşturucuda ısı aktarımının gerçekleştiği akışkanların birbirlerine ters yönde aktıkları ters akımlı sistemlerde tam ve kısmi yüklerdeki bu verimler, sırasıyla 0,49 kw/ton ve 0,29 kw/ton gibi daha iyi değerlere ulaşır. Bu tip soğutma grubu, atık ısıyı en aza indirmek ve binanın LEED sertifikasyonu için enerji tüketimini azaltmak isteyen projeler için düşünülmelidir. Atık ısıyı en aza indirmenin bir başka yolu, bu ısıyı ısı tutabilen ve yararlı bir ısı kaynağına dönüştüren bir cihaza yönlendirmektir. Bu cihaz ısı geri kazanımlı soğutucu olarak adlandırılır. Tüm buhar sıkıştırmalı soğutucular, ısı geri almalı soğutucuları bile, soğutma sürecini devam ettirmek için yoğuşturucularından ısı atmak zorundadır. Yoğuşturucu, soğutkandan yoğuşturucu suyuna ısı aktarımı yoluyla soğutkan basıncını düşüren cihazdır. Böylece yoğuşturucu suyunun sıcaklığı arttırılır. Böylece yoğuşturucu yararlı amaçlar için yeterince sıcak su üretebilir. Fakat bir sorun vardır. Daha önce anlattığımız gibi, yoğuşturucu çıkış suyu sıcaklığını yükseltilirse, soğutkan ısıl yükseltme sağlıyor ve sistemin verimi düşürüyordu. Bu da açıkça arzu edilmeyen bir durum. Verim kaybı ve bunun sebep olduğu daha yüksek yoğuşturucu sıcaklığı nedeniyle artan enerji tüketimine bir örnek Şekil 10 da gösterilmiştir. Bazı durumlarda, soğutucu sistemin yoğuşturucu çıkış suyu sıcaklığını yükselterek sıcak su üretmek için gereken ısının sağlaması öngörülebilir. Bu uygulama kesinlikle önerilmez. Şekil 10 da görüleceği gibi yükseltme nin artması sonucu soğutucu tesisi verimi düşüyor, enerji tüketimi yükseliyor. Bu noktada bir çözüm bulunabilir. Çok daha pratik ölçüde, soğutucu sistem verimliliği tümüyle etkilenmeden, ısı geri kazanılabilir ve yararlı amaçlar için kullanıma dönüştürülebilir. ISI GERİ KAZANIMLI SOĞUTMA GRUBUNUN ESASLARI Isı Geri Kazanımlı Soğutma Grubu Isı geri kazanımlı soğutma grubunda yoğuşturucunun içindeki yüksek basınçtaki soğutkan gaz, daha yüksek sıcaklıkta yoğuşturucu suyu üretmek için kullanılabilir. Isı geri kazanımlı soğutma grubu geleneksel soğuk su soğutucusuna çok benzer, ancak ısı geri kazanım verimini en uygun hale getirmek için geleneksel tiplerden bazı değişiklikler gösterir. Bu değişiklikler; en uygun duruma getirilmiş kompresör motoru ve destekleyici elektrik sistemleri, her soğutkan devresi için ısı geri kazanım yoğuşturucu paketi ve yoğuşturucu çıkış suyu sıcaklığını kontrol sistemini kapsar. Daha önce de tarif edildiği gibi, her binaya ait özgün ısı, işlem suyu ısıtması ve işlem sıcak su talebi düşünüldüğünde sıcak su gereksinimleri çok farklı olabilir. Bu ihtiyaçları karşılayacak birkaç tip ısı geri kazanım cihazı vardır: Tek Paket Tipi Isı Geri Kazanımlı SS Şekil 11 de gösterilen bu soğutucu paketi, içilmez su uygulamaları için 49 o C a kadar sıcaklıkta çıkış suyuna ihtiyaç olan bina ısıtma ve işlem suyu sistemleri gibi yerlerde kullanılır. Paket tipi bir su soğutucuda, yerleşik kontrol sistemi yoğuşturucudan çıkan sıcak suyun sıcaklığı korunurken, eşzamanlı olarak soğutulmuş su da üretilir. Çift Duvarla Havalandırılan Isı Geri Kazanımlı SS Çift duvarla havalandırılan ısı geri kazanımlı soğutma grubu 57 o C a kadar sıcak su üretebilir. Bu soğutucular, çift duvarla havalandırılan ısı değiştirici tasarımı nedeniyle, ancak yerel inşaat düzenlemeleri izin veriyorsa, içme suyu uygulamaları için de kullanılabilir. Isı değiştirici içilebilir suyu soğutkandan ayıran bir hava boşluğuna sahiptir, böylece içme suyunun bulaşma potansiyeli en aza iner. Değişik Yoğuşturucu Giriş/Çıkış Sıcaklıklarında Su Soğutucu Verimi Tam Yükte Su Soğutucu Verimi (kw/ton) 19,5/24 24/29,5 29,5/35 29,5/37,8 35/40,5 Yoğuşturucu Giriş/Çıkış Sıcaklıkları ( o C) Şekil 10 - Daha yüksek yoğuşturucu su sıcaklıklarına göre su soğutucunun enerji tüketimindeki artış Şekil 11 - Carrier Isı Geri Kazanımlı Su Soğutucu
TEKNİK BÜLTEN Sayfa 9 Temmuz 2013 - Sayı 52 Şekil 12 de gösterilen düzenlemede, sıcak içilebilir su üretmek için kızgınlık alıcıya (desuperheater) sahip olan bir soğutma grubu gösterilmiştir. Şekilde, kızgınlık alıcılı ssoğutma grubu, kompresör/soğutucu bitişindeki mavi kutuya yerleştirilmiştir. Soğutma grubu yüksek basınçlı ve yüksek sıcaklıktaki soğutkandan ısı çekilir. Böylece kızgınlık soğutmasıyla soğutkanın basıncı düşer. Bu süreçte sıcak su da üretilir. Bu yöntemle tek paket ısı geri kazanımlı soğutma grubu göre daha az miktarda ısı çekilir. Kızgınlık soğutmasında tam yoğuşma olmadığı için, geri kalan yoğuşma sürecinin oluşması için soğutkan buharı ayrı bir ısı değiştiriciye yönlendirilir. Bu süreç, ayrı bir su soğutmalı veya hava soğutmalı yoğuşturucuda gerçekleştirilebilir. İçilebilir su çıkışı Ayrı bir yoğuşturucu için soğutkan çıkışı, Devre A ve B İçilebilir su girişi Şekil 12 - Çift duvar havalandırmalı kızgınlık alıcılı (desuperheater) ısı geri kazanımlı su soğutucu Çift Paket Tipi, Tam Yoğuşmalı Isı Değiştiriciye Sahip Olan Isı Geri Kazanımlı SS Çift paket, tam yoğuşmalı ısı değiştiricili ısı geri kazanımlı soğutma grubu ile 57 o C a kadar sıcaklıkta su üretilir ve ikinci ısı değiştirici paketi vasıtasıyla soğutkanın tam yoğunlaşması sağlanır. İlave ısı değiştirici (Şekil 13 te mavi kutunun altında yer alan ısı değiştirici) soğutkanın yoğuşmasını sağlar. Çift paket tipi su soğutucularında çıkış sıcak suyunun sıcaklığını korumak için cihazın üzerinde kontroller bulunur. Soğutma grubu yoğuşturucularda yüksek basınç kontrolü, arzu edilen sıcak su sıcaklığına ulaşabilmek için gereklidir. Bu kontrol soğutma grubundan gelen 4 ile 20 ma arası bir sinyalle kontrol edilen bir ayar vanası veya 3-yollu bir pas geçiş (bypass) vanası olabilir. İçilebilir su çıkışı Tam yoğuşma için yoğuşturucu suyu, Devre A ve B İçilebilir su girişi Şekil 13 - Çift duvar havalandırmalı kızgınlık alıcılı (desuperheater) çift paket tip ısı geri kazanımlı su soğutucu Sıcak Su Sıcaklık Kontrolü Bazı paket tip soğutma grupları kapasite kontrolü yeteneğine sahiptir. Bu tip kontrollerde, giriş ve çıkış su sıcaklıkları kullanılarak istenen sıcak su sıcaklığının korunması için gerekli olan kompresör kapasitesi belirlenir. Bu yöntem, geleneksel soğutucuların çıkış soğuk suyu sıcaklığını kontrol etme şekline çok benzer. Ancak, bu kontrol sisteminde ISI ayar noktasını korumak için, yoğuşturucu su sıcaklığı verileri kullanılır (Şekil 14). Yoğuşturucu çıkış suyu sıcaklığı ISI ayar noktasından saptığından su soğutucu, sıcak su sıcaklığını korumak için kompresörün kapasitesini ayarlar. Bunun bir istisnası vardır. ISI konumu süresinde, soğutulmuş su sıcaklığı dalgalanmaya bırakılmıştır ve bu neenle kapasite kontrolü için artık birincil girdi değildir. Bu durum, hafif soğutma yükü koşullarında, soğutulmuş su çevrimini aşırı soğutabilir. Ancak soğuk çıkış suyu sıcaklığı, soğutma ayar noktasının altına düştüğünde, ek bir rutin yazılım ısı geri kazanımlı soğutma grubunun kapasitesini sınırlandırır. Bu mantık düşük kaynak koruması olarak bilinir. Soğuk çıkış suyu sıcaklığı soğutma ayar noktasının altına düştüğünde, kapasite tekrar ayarlanır. Bu durum, soğutulmuş su sisteminin dengesini bozmadan ısı geri kazanımlı su soğutucusundan en büyük miktarda yararlı ısının çekilmesini sağlar. Şekil 14 - Sıcak su sıcaklık kontrolörü
TEKNİK BÜLTEN Sayfa 10 Temmuz 2013 - Sayı 52 ISI GERİ KAZANIMI İÇİN SOĞUTMA TESİSİ UYGULAMALARI Bir ısı geri kazanım sistemini yapılandırmanın ve kontrol etmenin birkaç yolu vardır. Bu soğutucu tesisleri yapılandırmalarının hepsi; Yararlı amaçlar için yeterli ısı ele geçirmeli, Yükseltmeyi en aza, soğutucu verimini en yükseğe çıkarmalı, Soğutulmuş su tesisinin dengeli işlemesini bozmadansıcak su sıcaklığını kontrol etmelidir. Isı Geri Kazanımlı Su Soğutuculu Birincil/İkincil Akışlı Soğutulmuş Su Sistemi Bu, soğutma grubu sistemi birbirine paralel yerleştirilmiş küçük kapasiteli ısı geri kazanımlı bir soğutma grubu ile geleneksel bir birincil/ikincil soğutulmuş su sisteminden oluşur (Şekil 15) 3]. Bu yapılandırma, soğutucu tesisininde yükseltmeyi en aza indirir ve enerji verimini en yükseğe çıkarır. Aynı zamanda sıcak ve soğuk su sıcaklıklarının her ikisinin de doğrudan kontrol edilmesine izin verir. Isı geri kazanımlı soğutma grubu, ISI ayar noktasına göre kontrol edilen sıcak su üretirken, soğutulmuş sudan bir temel yük üretir. Isı geri kazanımlı soğutma grubu, soğutulmuş sudan birincil soğutuculara girmeden sağladığı bu temel yükle ana soğutucu tesisin yükünü telafi eder. Temel yük altında çalışmada, ısı geri kazanımlı soğutma grubu ikinci çevrime soğutulmuş su sağlar. Isı geri kazanım lı su soğutucusunun düşük kaynak koruması özelliği, soğutulmuş su sıcaklığının soğutma ayar noktasının belirlediği sıcaklığı altına düşmemesini sağlar. Bu özellik, soğutucu tesisinin, kontrollü bir sıcak su kaynağı sağlarken, dengeli çalışmasını garanti eder. Eğer soğutulmuş suyun sıcaklığı, ısı geri kazanımlı soğutma grubu tarafından sağlanamazsa, birincil çevrimdekii birincil soğutucu gerekli soğutulmuş su sıcaklığını sağlamak ve böylece ikincil çevrimdeki su koşullarını korumak için harekete geçirilir. Bu yapılandırma istikrarlı, kontrollü bir sıcak su kaynağı ve soğutulmuş sudan bir temel yük sağlarken, ana soğutucu tesisin verimini etkilemez. Isı Geri Kazanımlı Soğutma Grubu Değişken Birincil Akışlı Soğutulmuş Su Sistemi Değişken birincil akımlı soğutulmuş su sistemi, ısı geri kazanımının sağladığı yararlardan başka diğer su soğutucu sistem yapılandırmalarından daha fazla enerji tasarrufu sağlar. Bu konuda yapılan bir çalışmanın bulgularına göre; değişken akım, salt-birincil sistemler, geleneksel sabit birincil akım/değişken ikincil akım sistemlere oranla, yıllık tesis enerjisi toplamını %3 ile %8, ilk maliyeti %4 ile %8 ve sistemin işletme ve bakım maliyetleri de dahil olmak üzere bütün hizmet ömrü içerisindeki maliyetini gösteren hayat döngüsü maliyeti ni %3 ile %5 arasında azaltmıştır [4]. Değişik tesis ve yük değişkenleri bu tasarrufa katkıda bulunur. Düşük enerji çözümleri arzu edildiğinde bu sistemler üzerinde dikkatle durulmalıdır. Bu sistem daha önce söz edilen ısı geri kazanımlı soğutma grubunun birincil soğutma grubu tesisi için soğutulmuş sudan bir temel yük sağladığı, birincil/ikincil sisteme çok benzer şekilde çalışır (Şekil 16). Birincil çevrimin soğutulmuş su sıcaklığını korumak üzere bir soğutma çağrısı geldiğinde, ısı geri kazanımlı soğutma grubu, soğutmanın birinci aşaması olarak harekete geçirilir. Isı geri kazanımlı soğutma grubunun üst akış (upstream) bölgesine yerleştirilen kontrol vanası açılır. Soğutucuda soğutulmuş su akış Sabit Hızlı Yoğuşturucu Su Pompaları Soğutma Kulesi Su Soğutucular İkincil soğuk su çevrimi Sabit Hızlı Birincil Pompalar Değişken Hızlı İkincil Pompalar Hava İşleme Ünitesi (AHU) veya Fan-Coil Sabit Hızlı Birincil Pompalar Sıcak Su Pompası Isı geri kazanımlı su soğutucu Şekil 15 - Isı geri kazanımlı su soğutuculu birincil/ikincil soğutulmuş su sistemi
TEKNİK BÜLTEN Sayfa 11 Temmuz 2013 - Sayı 52 TEKNİK BÜLTEN Sayfa 11 Temmuz 2013 - Sayı 52 Sabit Hızlı Yoğuşturucu Su Pompaları Soğutma Kulesi Su Soğutucular Birincil soğuk su çevrimi Hava İşleme Ünitesi (AHU) veya Fan-Coil Sıcak Su Pompası Isı geri kazanımlı su soğutucu Şekil 16 - Isı geri kazanımlı su soğutuculu değişken birincil akışlı soğutulmuş su sistemi Isı Geri Kazanımı Soğutuculu Seri Bağlı Ters Akışlı Soğutulmuş Su Sistemi Yoğuşturucu veya ısı değiştiricilerde ısı aktarımının gerçekleştiği akışkanların birbirlerine ters yönde aktıkları ters akışlı (counter flow), seri bağlı soğutulmuş su sistemi uygulamaları daha da fazla enerji tasarruf etmenin bir başka yoludur (Şekil 17). Değişken hızlı vidalı kompresörlü soğutma grupları, değişken su akışı ve ısı koşulları altında hassas kapasite kontrolü sunar, aynı zamanda olağanüstü tam ve kısmi yük verimi sağlar [5] [6]. Bu soğutucular bu uygulama için algılayıcısı yardımıyla akış miktarı belirlenir ve soğutucu ISI ayar noktası sıcaklığını kroumak için harekete geçer. Aynı zamanda, ısı geri kazanımlı soğutma grubu düşük kaynak koruması özelliği, soğutulmuş su sıcaklığının soğutma ayar noktasının belirlediği sıcaklığın altına düşmemesini sağlar. İdeal olarak, ısı geri kazanımlı soğutma grubu, birincil soğutucu tesisine soğutulmuş sudan bir temel yük sağlar ve ISI ayar noktasına bağlı olarak sıcak su sıcaklığını kontrol eder. Bu kontrol ısı geri kazanımlı soğutma grubu çalışırken kontrollü bir sıcak su kaynağı sağlanmasını ve soğutulmuş sudan bir temel yükün birincil soğutucu tesisine eklenmesini sağlar. Sabit Hızlı Yoğuşturucu Su Pompaları Soğutma Kulesi Birincil soğuk su çevrimi Hava İşleme Ünitesi (AHU) veya Fan-Coil Su Soğutucular Sıcak Su Pompası Isı geri kazanımlı su soğutucu Şekil 17- Isı geri kazanımlı su soğutuculu seri bağlı ters akışlı soğutulmuş su sistemi
TEKNİK BÜLTEN Sayfa 12 Temmuz 2013 - Sayı 52 idealdir, çünkü merkezkaçlı (santrifüj) kompresörlü soğutma gruplarındaki dalgalanmayla ilişkilendirilen dengesizlikler bu sistemde oluşmaz. Değişken frekanslı sürücü (VFD) ile hız kontrolü yapılan vidalı kompresörlü soğutma grupları, yükte ve basınçtaki değişikliklere olağanüstü iyi cevap verir. Ancak, başka soğutucu tipleri de, seri bağlantılı ters akışlı düzenlemenin sunduğu daha yüksek genel soğutucu sistemi verimliliğinden yararlanabilir. Bu sistem, soğutulmuş çıkış suyu sıcaklığı ile yoğuşturucu çıkış suyu sıcaklığı arasındaki daha küçük farkların sağladığı daha düşük yükseltme nin avantajını kullanır. Seri bağlantılı ters akışlı sistemler önemli ölçüde daha düşük yükseltme ve geliştirilmiş genel soğutucu sistem verimliliğinden yararlanır. Daha önce tarif edilen birincil/ikincil ve birincil değişken akışlı uygulamalarında olduğu gibi, soğutmanın birinci aşaması, ısı geri kazanımlı su soğutucu tarafından sağlanır. Birincil soğutulmuş su çevriminden bir soğutma çağrısı geldiğinde, ısı geri kazanımlı soğutma grubu, soğutmanın birinci aşamasını sağlamış, aynı zamanda ISI ayar noktasını temel alarak kontrollü bir sıcak su kaynağı sağlamıştır. Buna eşzamanlı olarak, ısı geri kazanımlı soğutma grubunun düşük kaynak koruması özelliği, soğutulmuş su sıcaklığının soğutma ayar noktasının belirlediği sıcaklığın altına düşmemesini sağlar. Eğer, birincil çevrimin soğutulmuş su sıcaklığını sürdürmek için ek soğutma yapması gerekiyorsa, seri bağlı ters akışlı soğutucu harekete geçirilir. Bu arada, ısı geri kazanımlı soğutma grubu, ISI ayar noktasını temel alarak, sıcak su sıcaklığını kontrol etmeye devam eder ve soğutulmuş sudan bir temel yük sağlar. TUTULAN ISIYI KULLANMAK Sıcak Suyun Hazır Olmasını Sağlamak Isı geri kazanımlı soğutma grubu çalışırken 57 o C a kadar sıcaklıkta su üretir. Bu su birçok uygulamaya yetecek kadar sıcaktır. Fakat bazı uygulamalarda 57 o C tan daha sıcak bir sıcak su kaynağının sürekli mevcut bulunmasına ihtiyaç duyulur. Binanın soğutma yükü sağlandığında, soğutulmuş su çevriminin aşırı soğutulmaması için, ısı geri kazanımlı soğutma grubu kapanır. Bu noktada, sıcak su ısı geri kazanımlı soğutma grubu tarafından üretilmez. Sıcak suyun devamlı olarak gerekli sıcaklıkta mevcut olmasını temin etmek için Şekil 18 de gösterilene benzer bir sistem düşünülmelidir. Bu sistem, mevcut olduğu zamanda, ısı geri kaznımlı su soğutucusundan ısı alır ve belli bir uygulama için istenilen sıcaklıkta sıcak su sağlar. Soğuk ilave suyu ön-ısıtmanın yararları ısı geri kazanımlı soğutma grubu çalışırken fark edilir. Birçok ticari içme suyu sisteminde musluk açıldığında hemen sıcak su akmasını sağlamak için sıcak suyun binayı baştan aşağıya dolaşımını gerektirir. Bunu sağlamak için, bir dolaşım pompası binada her tarafa sıcak suyu dağıtır. Şekil 18 de, ısı geri kazanımlı soğutma grubunun bu tip bir sıcak su dolaşım sistemine boru hattıyla nasıl bağlanacağı gösterilmiştir. Bu sistem ısı geri kazanımlı soğutma grubu ve çift duvarlı ısı değiştirici ile birlikte içme suyu uygulamaları için de kullanılabilir. Bu noktada ısı geri kazanımlı soğutma grubunun devreye girme süresine göre ön-ısıtma depolama tankının boyutlandırılması önemlidir. Devreye girme süresi, depolama tankı hacmi, soğuk su ilave hızı ve sıcaklığı, ısı geri kazanımlı soğutma grubu ısıtma kapasitesinin bir fonksiyonudur. Tankın boru bağlantılarının yerlerine dikkat edilme- Isı geri kazanımlı su soğutucu Soğuk su beslemesi ve dönüş Isıtma yükü için Soğuk kaynak suyu Karıştırma vanası Sıcak su beslemesi Isı geri kazanım beslemesi Isı geri kazanım dönüş Isı geri kazanım su pompası Drenaja Sıcak su çevrim pompası Su ısıtıcı Ön-ısıtma depolama tankı Sıcak su dönüş Şekil 18- Dolaşımlı (sirkülasyonlu) içilebilir su ısıtma sistemi
TEKNİK BÜLTEN Sayfa 13 Temmuz 2013 - Sayı 52 lidir. Bu tankların içinde ısıl tabakalaşma oluşum veya uygun olmayan ısıl karışımlar kötü sıcak su kontrolüne neden olur. Boru bağlantılarının yerleri, tankların içinde kusursuz ısıl karışım olmasını sağlanmalıdır. Isı geri kazanım kaynağı su ısıtma tankına, tankın tepesinin yaklaşık 1/3 kadar aşağısından girmelidir. Su ısıtma tankı ile ön-ısıtma depolama tankını birbirine bağlayan boru, su ısıtma tankına mümkün olduğunca alçaktan ve ön-ısıtma depolama tankına tepeden girmelidir. Bu boruda akış sistemden çekilen sıcak su oranına ve ısı geri kazanımlı soğutma grubundan geçen ısı geri kazanım su akışına bağlı olarak her iki yönde olabilir. Uygun karışımı temin etmek için, ön-ısıtma depolama tankı ile ısı geri kazanımlı soğutma grubu arasındaki ısı geri kazanım su pompası daima açık olmalıdır. Isı geri kazanım dönüş boru hattı, ön-ısıtma tankına mümkün olduğunca alçaktan bağlanmalıdır. Bu öneri ön-ısıtma depolama tankında uygun karışımı sağlamak için önemlidir. Bu sistemlerde ısı geri kazanımlı soğutma grubu çalışmadığı zamanlarda kontrollü bir sıcak su kaynağı mevcut olmasını sağlamak için mutlaka bir yedek su ısıtıcısı bulunmalıdır. Yedek su ısıtıcısı geleneksel bir su ısıtıcısı, sıcak su kazanı veya buhar dönüştürücü olabilir. Sıcak su dolaşımına uygun ısıda suyun dağıtımını sağlamak için karıştırma vanası gerekir. Bu sistem, ilave soğuk suyun, ısı geri kazanımlı soğutma grubunun ürettiği sıcak su tarafından ön-ısıtılmaya tabi tutulmasını ve ısı yüküne verilen sıcak su sıcaklığını kontrol edilmesini sağlar. SONUÇ Yararlı ısıyı tutmak, uygun donanımın, sıcak su ve soğutulmuş su sistem gereksinimlerini karşılamak üzere uygulanmasıyla mümkündür. ASHRAE 90.1-2004 ün amacına uymanın, aynı zamanda LEED-NC sertifikasyon puanlarını en yüksek düzeye çıkarmanın birkaç yolu vardır. Isı geri kazanım sistemleri, bugünün teknolojisiyle mutlaka daha pratik ve uygulanabilir durumdadır. Bu sistemler şunları da sağlar: Yararlı amaçlar için yeterli ısı sağlanması, Yükseltme nin en aza indirilmesi, soğutucu veriminin en yükseğe çıkarılması, Dengeli bir soğutulmuş su sistemi işletmesiyle kontrollü bir sıcak su kaynağı sağlanması, Doğru tasarlanmış bir ısı geri kazanım sistemi şunları temin etmelidir: 1. Sıcak su kullanımı tepe noktasının isabetli olarak belirlenmesi. 2. Isı geri kazanımlı soğutma grubunun sıcak su üretmesi için uygun bir hazırlık zamanı. Bu, depolama tankı boyutu, soğuk su ilave hızı ve sıcaklığı ile ısı geri kazanımlı soğutma grubunun ısıtma kapasitesinin bir fonksiyonudur. 3. Isı geri kazanımlı soğutma grubunun ısıtma amaçlı doğru boyutlandırılması. Soğutucuyu fazla büyük olmamalıdır. Aşırı büyük bir ısı geri kazanımlı soğutma grubu, kısmi yük koşullarında kısa devre yapacak ve sıcak su sıcaklığı kontrolünün kötü olmasına ve soğutucu ömrünün kısalmasına yol açacaktır. 4. Doğru boyutlandırılmış sıcak su tankları, sıcak su depolamak için gerekli hazırlık zamanı ve dengeli sıcak su sıcaklık kontrolü sağlar. Asgari 6,0 galon/ton ile 10,0 galon/ ton arası etkin çevrim hacmi için ısıtma gereklidir. Etkin çevrim hacmi, yoğuşturucu veya kızgınlık alıcı (desuperheating) soğutucusu hacmi, ısı geri kazanım boru hattı, su ısıtma tankı ve ön-ısıtma depolama tankının hacimlerini kapsar. 5. Depolama tankları için doğru boru hattı bağlantıları yerleri. Tank ısıl gradyanının üstesinden gelebilmek için çoklu boru bağlantıları gerekli olabilir. Bağlantı yerleri, bütün tank hacminin 6,0 ile 10,0 galon/ton arası asgari çevrim hacmine katkı yapabilmesini temin etmek için, tankın içinde derinlemesine bir karışımın olmasını desteklemelidir. Dengeli sıcak su sıcaklık kontrolü için, soğuk ilave suyun, dolaşımdaki sıcak suyla ve ısı geri kazanım suyuyla doğru karıştırılması esastır. 6. Isı geri kazanımlı soğutma grubunun çalışmadığı zamanlar için sistemle birleşik yedek ısı sağlanması. Bu yedekleme geleneksel su ısıtıcısı, sıcak su kazanı veya buhar dönüştürücü olabilir. Yedek ısı, ısı geri kazanımlı soğutma grubu sıcak su depolama tankı sıcaklığını sürdürecek yeterli ısıyı sağlayamıyorsa, sistemin ısıtma yükünü sağlayacak boyutta olmalıdır. 7. Ana soğutucu atılan ısıdan geri kazanılmış ön-ısıtılmış su ile ısı geri kazanımlı soğutma grubu birincil ısıtılmış suyu entegre etmek için depolama tankı düzenlemeleri. Deneyimler gösteriyor ki, yukarıdaki öneriler doğru ısı geri kazanımlı su soğutucusu işletmeleri ve dengeli sıcak su sıcaklığı kontrolü için esastır. Soğutucunun kısa devre yapmasından, dengesiz sıcak su sıcaklığı kontrolünden, depolama tanklarında kötü ısıl karışımından ve yedek ısıtma sisteminin uygunsuz birleşimlerinden kaçınmak için bu öneriler mutlaka uygulanmalıdır.
TEKNİK BÜLTEN Sayfa 14 Temmuz 2013 - Sayı 52 Binanın veya işlemin (proses) ısıtma gereklerini karşılamak için ısı geri kazanımlı su soğutma sisteminin nasıl tasarlanacağını anlamak önemlidir. Kontrollü bir sıcak su kaynağı istendiğinde, bu gereksinimlere hizmet edecek uygun donanımı belirlemek de önemlidir. Bu hedefe ulaştıracak birkaç soğutucu sistemi vardır. Sıcak su için kontrollü bir ısı geri kazanım kaynağı sağlayabilecek donanım belirlenmelidir. Yerleşik soğutucu kontrolleri, bütün soğutulmuş su tesisinin verimliliğinden fedakarlık etmeden sıcak su ayar sıcaklıklarını koruyabilir. Tutulan ısının en uygun soğutucu sistem verimliliği ile birleşimi enerji tüketimini en aza indirecek ve LEED-NC sertifikasyon puanlarını en yüksek düzeye çıkaracaktır. KAYNAKLAR [1]. The Benefits of System Based Design, James Pegues, Sr. HVAC Systems Engineer, Carrier Software Systems, Carrier Corporation, Syracuse, New York, April, 2002 [2]. 90.1 User s Manual, ANSI/ASHRAE/IESNA Standard 90.1-2004, American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc., Atlanta, GA USA [3]. Diyagramlar sadece gösterme amaçlı olarak düzenlenmiştir. Sistem tasarlamalarında veriler sistemin gereklerine uygun olarak tasarım mühendisi tarafından belirlenmelidir. [4]. Variable Primary Flow Chilled Water Systems: Potential Benefits and Application Issues Final Report, Volume 1, March 2004, Bahnfleth, and Peyer, Air- Conditioning and Refrigeration Technology Institute, ARTI-21CR [5]. Carrier ın 23XRV değişken hızlı vidalı su soğutucuları çok üstün sistem verimliliğine sahiptir. Ters akışlı tesislerde sistem verimi tam yükte 0,49 kw/ton ve kısmi yükte 0,29 kw/ton a ulaşmaktadır. [6]. En düşük ve en yüksek soğutucu akış gerekleri ve akış değişim sınırları için uygulama verileri konusunda su soğutucu üreticine danışılmalıdır.
TEKNİK BÜLTEN Sayfa 15 Temmuz 2013 - Sayı 52 ÜRÜN TANITIMI Güvenlik Özellikleri ASME tasarımlı ısı değiştiricler PED/CE tasarım opsiyonu Düşük voltaj kontrol devreleri Sektördeki en düşük soğutucu akışkan kaçak oranı (% 0,1 den daha az) Hermetik olarak contalanmış kompresör motoru İşletmeye almadan önce otomatik kontrol imkanı 65K AIC devre kesici 23XRV... Yüksek Verimli Değişken Hızlı Vidalı Kompresörlü Su Soğutmalı Soğutma Grupları 23XRV dünyadaki ilk değişken hızlı vidalı kompresörlerin entegre edildiği su soğutmalı soğutma grubudur. 23XRV cihazı su soğutmalı soğutma grubu teknolojisinde gerçek işletme koşullarında çevreye zarar vermeden mükemmel güvenilirlik ve süper verim sağlayan büyük bir buluştur. Kaliteli tasarım ve konstrüksüyonu, Evergreen 23XRV soğutma gruplarını modern ve verimli soğutma ihtiyacı olan yerler için en iyi seçenek yapar. Carrier Evergreen soğutma grupları yüksek verimli klorinsiz değişken hızlı vidalı kompresörleri ile HVAC soğutma grupları içinde en iyi performansı sunar. Performance Özellikleri 879 kw - 1.934 kw arasında kapasite değerleri 0.299 a kadar IPLV Klorinsiz HFC-134a soğutucu akışkanı Tam yükte 0,53 kw/ton Tri-rotor, pozitif displacement vidalı kompresör Hermetik kompresör motoru Soğutucu akışkan ile soğutulan, cihaza monte değişken frekanslı sürücü Düşük kalkış akımı İşletmede 0,99 a kadar güç faktörü Flooded tip shell-and-tube evapotaör Şamandıralı vana Süper yağ kontrolü/soğuk kondenser su işletimi İçten ve dıştan yüzeyi genişletilmiş bakır borulama (0.635 mm) 1034 kpa a kadar dayanımlı kondenser ve evaporatör basıncı LCD kontrol ekranı Mikro işlemci tabanlı Product Integrated Control (PIC) III Çok dil seçenekli kontrol ekranı Carrier Comfort Network (CCN) iletişim linki ile talep limitleme yeteneği Bakım Özellikleri Dahili arıza teşhis fonksiyonu, arıza önleme, alarmlar için düzeltici aksiyon tavsiyeleri içeren şifre korumalı genişletilmiş servis menüsü Son 25 alarm ve uyarısı mesajını hafızasında tutma özelliği Konfigüsayon ve yedekleme hafızası Soğutucu akışkan filtre kesme vanaları Her su nozuluna kolay bağlantılı termistör tipi sıcaklık sensörleri Soğutma grubundaki akışkan depolama için akışkan kesme vanaları (Fabrikada montaj opsiyonlu) Servis sırasında akışkanı grubun içinde depolamak için cihaza monte akuple depolama üniteli (Fabrikada montaj opsiyonlu) Mafsallı su kutuları (Fabrikada montaj opsiyonlu) Servis kontratı imkanı Montaj Özellikleri Modüler konstrüksüyon Tek nokta elektrik bağlantısı Sökülüp tekrar monte edilebilir Tek nokta bağlantılı cihaza monte VFD Küçük oturma alanı Akustik ses izolasyonu kiti (Fabrikada montaj opsiyonlu) Tam soğuk yüzey ısıl izolasyon kiti (Fabrikada montaj opsiyonlu) Soğutucu akışkan şarjlı yükleme (Fabrikada montaj opsiyonlu) Standart Garanti İşletmeye almadan itibaren 1 yıl veya yüklemeden itibaren 18 ay. Üretim tarihinden itibaren 5 yıl soğutucu akışkan garantisi. Genişletilmiş ilave garantiler için lütfen üretici ile temas kurunuz.