Mart 2020 – Derin Mekanik Mühendislik Ankara

Fan Coil Sistemlerinde (Sulu Sistemlerde) Free Cooling Uygulaması

Sulu sistemlerde su tarafı free cooling sistemleri doğrudan ve dolaylı olarak iki tipe ayrılabilir. Doğrudan su tarafı sistemleri, fiziksel olarak soğutulmuş su devresiyle kondenser devresini free cooling operasyonu sırasında birleştirir. Böylece ısıyı direkt olarak soğutma kulesinden dışarı atmak mümkün olur.

Burada soğutulmuş su devresi , free cooling sırasında açık devre haline gelmektedir. Bu tekniğin ana avantajı , soğutulmuş su sıcaklığını dış hava yaş termometre sıcaklığına yaklaştırmak ve minimum değere indirebilmektir. Böylece free cooling kapasitesini maksimize etmek mümkün olur. Ancak bu sistemin dezavantajı , çok sıkı su şartlandırma yapılarak , korozyon riskini minimize etmek ve suyu çok iyi filtre etmektir. Soğutma kulesinden giren toz, toprak ve kirin , soğutulmuş su devresinde çökelmesini önlemek zorluğu vardır. Bu nedenle çok iyi bir filtrasyon gereklidir. Kirlilik ve korozyon riski bu sistemlerin kullanımını sınırlamaktadır.

Bu sistemde free cooling, dış hava yaş termometre sıcaklığının düşük olduğu dönemlerde yapılabilir. Bunun için dış sıcaklığın düşük olduğu bu dönemde sistemde (bilgisayar odaları gibi) hala ciddi bir soğutma yükü olması şarttır. Bu nedenle bu sistemlerde soğutulmuş su sıcaklığının biraz daha yüksek olması kabul edilebilir.

Hava Perdesi Kullanılmasının Avantajları Nelerdir ?

Hava perdeleri dış ortam kapıları sürekli açılıp kapanan hacimlerde, iç mekanı , dış ortamın olumsuz etkilerinden korur. Hava perdeleri , hava perdeleme (izolasyonu ) yeteneği ile birlikte , ısıtma sistemi sayesinde iç ortamdaki ısı kaybını engelleyerek , ısıtma enerjisinden de büyük oranda tasarruf sağlar.

Hava perdeleri, kapısı açık çalışan ya da sık sık açılan tüm işyerleri için sessiz ve etkili perdeleme sağlamaktadır. Kışın soğuk havanın , yazın sıcak havanın , toz , nem , pis kokular , egzoz gazı , duman , zehirli gazlar, sinek ve haşerenin hiçbir türünün şartlandırılınan mekana girmesine izin vermez. Ayrıca ; hava perdeleri , kapı ölçüsüne göre özenle seçilmelidir.(Hava perdeleri uygulamalarında 90 cm , 120 cm ve 150 cm modellerde değişik kapı ölçülerinde uygulama yapmak mümkündür.) Hava perdeleri , elektrikli ısıtıcılı, ısıtıcısız ve sulu bataryalı olmak üzere değişik tiplerde mevcuttur. Sadece soğutma yapılan yerlerde , yalnız soğuk (ısıtıcısız ) modeller tercih edilebilir.

Üzerindeki elektrikli ısıtıcı veya sulu batarya olan modellerde kışın soğuk hava üflenmez, altından geçen insanları rahatsız etmez. Mevcutta sıcak su tesisatı varsa , sulu bataryalı modeller tercih edilmelidir , böylece enerji tasarrufu sağlanır. Hava perdeleri uzaktan kumandalı ve üzerinden kumandalı olarak farklılık gösterebilir. Hava perdesini kolay kontrol edebilmek için uzaktan kumandalı modeller tercih edilmelidir.

Kaskad Sistem Kullanılması ve Avantajları

Tek döşeme tipi yoğuşmalı kazan yerine, birden fazla sayıda duvar tipi yoğuşmalı kazanın paralel bağlanarak kaskad sistem oluşturulması belirli kapasitelere kadar yatırım maliyeti açısından daha ekonomik olabilmektedir. Kaskad sistemde 25 cihaza kadar duvar tipi yoğuşmalı kazanı birlikte çalıştırmak mümkündür.

Kaskad sistmenin avantajları aşağıdaki gibidir ;

Bu sistemler tam modülasyonlu brülörlere sahiptir ve bu brülörlerde hava ve yakıt birlikte oransal olarak ayarlanır. Modülasyonlu brülörü ve fanı kapasiteyi kontrol eder.
Oransal kontrol yanında aynı zamanda sıra kontrol avantajına da sahiptir. Böylece toplamda kapasite %2 ile %100 arasında sürekli kontrol edilebilmektedir. %0-2 arasında ise oransal kapasite kontrolü , pompa modülasyonu (pompa çalışma süresi kontrolü )yardımıyla sağlanır. Brülör modülasyonuna paralel gerçekleşen pompa modülasyonu sayesinde sistemde dolaşan su miktarı , dolayısıyla sa kayıplar azalır.
Oda sıcaklığı kontrol hassasiyeti ± 0,1 C değerindedir.
Primer pompalar çok küçüktür. Dolayısıyla elektrik tüketimi çok küçüktür.
Yer kaybı çok azdır.
Gövdesi küçük olduğundan ışınım kaybı çok azdır.
Tek zonlu ısıtma sistemlerinde ve tek zon ısıtma + boyler sistemlerinde karıştırıcı 3 yollu vana ve aksesuarlarına ihtiyaç yoktur.
Alev sıcaklığı çok düşüktür. Bu nedenle NOX emisyonları 20 mg/ k Wh değerinin altında kalmaktadır.
Sistem sürekli yedeklidir.
Hermetik baca bağlantısı mümkün olduğundan baca bağlantılarında avantaj sağlanır. Her cihaz ortak bacaya bağlanabildiği gibi , gerekli durumlarda tek tek baca bağlantısı da yapılabilir.
Cihazlar 24 saatte bir sıra değişir. Bu sayede tüm cihazlar eşit zamanlarda çalışır.
Cihazların su hacmi düşük olduğundan kısa sürede istenen gidiş suyu sıcaklığına ulaşır.
Yanma fan yardımı ile gerçekleştirildiğinden , bacanın pozitif basınçlı dizayn edilmesi mümkündür. Bu sayede daha küçük baca çapları hesaplamak mümkündür.
Hava – yakıt karışımı pnömatik olarak yapıldığından , baca çekişinden etkilenmez. Mevsim değişikliklerinde tekrar brülör ayarı gerektirmez
Dönüş suyu kontrolü ve yoğuşma için önlem almaya gerek yoktur. İlk yatırım maliyeti düşüktür.
Logomatıc panel sayesinde sistem kapasitesinde sistem kapasitesine % 100 uyabilen çok hassas kapasite kontrolü ( ısı üretimi ) en yüksek verimli işletmeyi sağlar.

Kendinden Yoğuşmalı Kazanların Kullanılması

Yoğuşmalı kazanları,

*Kendinden yoğuşmalı

*Yoğuşmasız kazan + yoğuşma ekonomizörü çözümleri olarak ikiye ayırmak mümkündür. Ancak her iki çözüm arasında verim ve fiyat olarak önemli farklar bulunmaktadır. Kendinden yoğuşmalı kazanların diğer çözüme göre önemli avantajları bulunmaktadır.

Bu avantajları :

Verimin daha yüksek olması
Yer kaybının daha az olması
Daha düşük gövde kaybı
Türbülatör bulunmaması
Nakliyenin daha ucuz ve kolay olması
Yatay ve düşey taşımanın daha kolay olması
Yoğuşma eşanjörü için ayrıca montaj gerektirmemesi
Beton kaidelerin daha küçük ve dolayısıyla daha ucuz olması olarak sıralamak mümkündür.
1.200 Kw kapasitesinin üzerinde ise entegre yoğuşma eşanjörlü kazan tercih edilebilir. İlave yoğuşma eşanjörü kullanımına göre gene yer kazancı olacaktır.

Radyatör Sistemi Ve Seçimi İle İlgili Pratik Notlar

Sıcak sulu ısıtma tesisatlarından, radyatörler tesisatın temel elemanlarından biridir. Bunun en önemli nedenleri :

Isı kaybı en çok cam yüzeylerde oluşmakta, dolayısıyla burada soğuk etkisi ortaya çıkmaktadır. Radyatörler pencere altlarına konulduğundan soğuk hava kaynağında ısıtılmak da ve en yüksek konfor konfor elde edilmektedir. Ayrıca radyasyon etkisi sayesinde oda içinde soğuk yüzeylerin oluşumu önlenir. Bu , konforu daha da artırır.
Sorunsuz bir sistemdir. Isıtma sezonu boyunca herhangi bir bakım-servis istemez, işletmede teknik personeli gerektirmez.
Sessizdir. Hareketli bir parça veya elektrik motoru içermez. Enerji harcamaz.
Kolay işletilir ve sürekli ayar gerektirmez.
Termostatik vana ile her oda farklı sıcaklıkta kontrol edilebilir.
Yatırım maliyeti düşüktür.
Yer kaybı azdır.
Montajı kolaydır.

Radyatör seçimi ile ilgili pratik noktalar aşağıda belirtilmiştir ;

Konforlu ve ekonomik bir ısıtma için uygun radyatör seçimi çok önemlidir. Sıcak sulu ısıtma tesisatında kullanılabilecek çeşitli tipde radyatör bulunmaktadır. Bunları malzemelerine göre çelik, döküm, alüminyum gibi gruplara ayırmak mümkün olduğu gibi; formlarına göre panel, dilimli gibi sınıflandırmak mümkündür.

Radyatör seçiminde dikkat edilecek unsurlar :

Yer kaybı daha az olmalıdır. Böylelikle ;

Duvardan açıklığı (genişliği ) az olur.

Duvar ile radyatör arasında boşluk bırakmaya ihtiyaç olmaz

Tül veya perde kullanımı kolaylaştırır

Radyatör arkası net olarak görünmediği için radyatör arkası duvarın boyanma ihiyacı oluşmaz veya çok daha azalır.

Homojen ve konforlu ısıtma sağlanmalıdır.
Radyatör arkasındaki duvardan ısı kaybı az olmalıdır.
İşletme maliyeti de ilk yatırım maliyeti de ekonomik olmalıdır.
Radyatör yerleşimine dikkat edilmelidir.

Tortu, Pislik Ve Hava Ayırıcılar

Tesisatta Hava: Tesisat suyunun içinde eriyik halde bulunan hava su sıcaklığının artmasıyla gaz haline geçerek sistemdeki suyla birlikte dolaşmaya başlar. Bu hava , tesisattaki metal malzemelerde (boru , armatür , kazan , kombi vb.) korozyona sebep olduğu gibi , ses , dolaşım bozuklukları , pompalarda kavitasyona neden olur. Radyatörlerin hava yapması nedeniyle ısınmama sorunlarını da beraberinde getirir. Özellikle oksijen bariyersiz plastik boru kullanılan yerden ısıtma tesisatlarında sisteme sürekli hava girişi olduğundan bu sorun daha da büyür.

Tesisatta Pislik: Klasik tip pislik tutucularda temizlik ve bakım zahmetli bir iş olduğu için teknik personel tarafından yapılır. Kullanıcı tarafından kolayca yapılmaması nedeniyle temizlik genellikle ihmal edilir. Bu yüzden de filtrede tıkanmalar , hatta filtrenin doğrudan su geçiş yolu üzerinde olması nedeniyle su geçişini tamamen bloke etmesi sıkça görülür ; dolayısıyla sirkülasyon bozuklukları , ısınamama ve işletmenin kesintiye uğraması bu tip tesisatlar da en büyük sorunlardır. Pislik ayırıcı korunması gereken cihazdan önce kullanılırken , hava ayırıcı sistemin en sıcak noktasına konur. Isıtma sitemlerinde ayrı iki cihaz kullanılması gerekir. Ama bir soğutma sisteminde bu iki nokta aynı yerde olduğunda ayrı ayrı iki cihaz kullanılması yerine kombi tip cihazlar kullanılabilir.

Statik yüksekliğin 15 metreyi geçtiği ısıtma ve 5 metreyi geçtiği soğutma tesisatlarında veya yüksek su hacminin bulunduğu yatay tesisatlarında ise özel hava ayırıcılar kullanılır. Bu cihazlar sistemin dönüş hattı üzerine bağlanır. Cihaz temel olarak bir tank , tank girişinde manyetik kapama ventili ve tank çıkışında ise yüksek basınçlı pompadan oluşur. Manyetik ventil açarak tank içine tesisat suyunu alır ve sonra kapanır. Yüksek basınçlı pompa , vakum etkisi yaratarak tesisat suyu içindeki havayı ayrıştırır. Açığa çıkan hava tank üzerinde bulunan otomatik prüjör ile atılır. Havası alınmış su tesisata verilir ve bu işlem hava tahliye edene kadar sürer.

Isı Pompaları

Isı pompası çalışma mantığı toprak, hava veya su gibi ısı kaynaklarından elde edilen enerjisinin ısı pompasının kapalı devresinde bulunan buharlaştırıcı üzerinden alınması ile ısı taşıyıcı sıcaklığının artırılması ve buharlaştırılması, kompresör yardımı ile basınç ve sıcaklığı iyice arttırılan gazın enerjisini yoğuşturucu üzerinden kullanılacak kapalı devrede bulunan suya aktarılmasına dayalıdır.

Hava Kaynaklı Isı Pompaları

Mevsim geçişlerinde ve ılıman iklimlerde avantajlıdır.

Havadan çekilen ısı, kapalı sıcak sulu ısıtma devresinde dolaşan suya aktarılır. Sıcak sulu ısıtma devresinde su sıcaklığı 550 C’nin üzerine çıkamaz.

Hava kaynaklı ısı pompalarında COP değerleri 2,5 ila 4,1 değerleri arasındadır.

Hava kaynaklı ısı pompalarında sıcak sulu sistemleri düşük sıcaklık ısıtma sistemleri tercih edilmelidir. En uygun çözüm yerden ısıtma sistemleridir.

Su Kaynaklı Isı Pompaları

Su kaynaklı ısı pompaları uygulamaları su kuyuları, göl, akarsu ve deniz gibi yüzey suları veya atık enerji sular ile yapılmaktadır. Açık devreli sistemlerdir. Su kaynaklı ısı pompaları bugün için 90 Kw maksimum kapasitede üretilmektedir ama uygulamalar 30 Kw mertebelerine kadar pratikte yapılmaktadır. En çok yapılan uygulama, kuyudan bir pompa yardımı ile alınan suyun ısı pompası üzerinden geçirilerek tekrar toprağa döndürülmesidir.

Toprak Kaynaklı Isı Pompaları

Toprak kaynaklı ısı pompaları kapalı devre olarak çalışan çalışan sistemlerdir. Derin kuyu ve toprak kolektörü olmak üzere iki ana uygulama tipi bulunmaktadır. Toprağa gömülen borulardan oluşan toprak ısı değiştirgecinde ısı topraktan çekilir ve kapalı devre akışkanı tarafından ısı pompası eşanjörüne taşınır. Bu devrede antifirizli suyu dolaştıran bir sirkülasyon pompası bulunur. Sıcak sulu ısıtma ısıtma devresi yine aynıdır. Toprak yerküre için bir izolasyon görevi görmektedir ve toprak yüzey sıcaklıkları mevsimlere göre yani dış havanın sıcaklığına bağlı değişme göstermesine rağmen yeryüzünün 15 m altından itibaren sıcaklık sabit yaklaşık 10 C olmaktadır. Toprak kaynaklı ısı pompaları yaklaşık 70 Kw kapasitelere kadar uygulanmaktadır ve çoklu uygulamalarda mümkün olmaktadır. COP değerleri işletme sıcaklıklarına bağlı olarak 2 ila 4,8 değerleri arasında değişmektedir.

Oda Sıcaklığı Ayar Noktasının Doğru Seçimi

Bir binanın yakıt tüketimine etki eden en önemli faktörlerden biri iç sıcaklık değeridir. İç ortam sıcaklığı için genel kabul görmüş standart bir hesap sıcaklık değeri vardır. Kış şartlarında bu iç sıcaklık 20 C değerindedir. İşletme sırasında ise bu iç ortam sıcaklık değeri yakıt savurganlığının en önemli noktasıdır. Birincisi ; bu sıcaklık başta kabul edildiği gibi 20 C ile sınırlı tutulmaz ve kullanıcı tarafından kontrol sistemi bunun çok üzerinde değerlere ayarlanır. İkincisi bu sıcaklık ısıtma sistemi tarafından istenilen değerde kalacak biçimde kontrol edilemez ve çok yüksek değerlere çıkar. İç ortam sıcaklığının 1 C artışında , farklı koşullarda yakıt tüketiminin ne kadar veya hangi oranda artacağı bilinmelidir. Yıllık yakıt tüketimin hesabında sistem verimlerinin de dikkate alınabilmesi için sıcaklık aralığı yöntemi kullanılır.

Değişken Devreli Sirkülasyon Pompaları

HVAC sistemlerinde pompaların enerji tüketim payları önemlidir. Özellikle payları önemlidir. Özellikle tam sulu klima sistemlerinde, yıllık elektrik enerjisi tüketiminde pompalar önemli paya sahiptir. Bu tür klima sistemlerinde, HVAC cihazları toplam elektrik tüketimi içinde payı % 3-12 mertebesindedir.

Isıtmada kullanılan sirkülasyon pompaları küçük güçlü olsalar da , sürekli çalıştıklarından toplamda tükettikleri elektrik enerjisi çok büyüktür.

AB ülkelerinde konut ısıtmada kullanılan küçük ( gücü 250 W’dan küçük )sirkülasyon pompaları yılda yaklaşık olarak 40 TWh/ (=40.106 kWh/yıl) elektrik enerjisi tüketmektedir.

Sirkülasyon pompaları zamanlarının büyük kısmında kısmi yükte çalışır. Sıcak su tesisatında kullanılan sirkülasyon pompalarının sağladığı tasarrufun değerlendirilmesi için bir çalışma yapılmıştır. Bu çalışmada Ankara’da tipik bir kış mevsimi boyunca sirkülasyon pompalarının enerji tüketimi hesaplanmıştır. Kısmi yüklerde değişken devirli pompanın , basıncı sabit tutacak biçimde çalıştırıldığı dikkate alınarak gerekli güç değeri bulunmuştur. Öte yandan sabit debili halde güç değeri yıllık çalışma saatiyle çarpılarak sabit debili sistemin enerji tüketimi kolayca bulunabilir.

Boyler Seçimi

Çift cidarlı boylerler
– Ataletlarinin çok fazla olması ,
– Isıtıcı akışkan dış yüzeyde olduğu için ısı kayıplarının çok fazla olması ,
– Isı yalıtım kalitesinin düşük olma riski ,
– Yeterli hijyen şartlarının sağlanamaması ,

– Paslanmaya ve korozyona karşı dayanıklı olmaması ,
– Bakım ve temizliğin zor olması , gibi nedenlerle artık kullanılmamaktadır.

Plakalı eşanjör + depolama tankı ( Dıştan Serpantinli boyler )
Bu sistem , kullanımın kesintisiz (sürekli) olduğu çok özel uygulamalarda ve 30-40 m3/h dan büyük ihtiyaçlarda kullanımı avantajlıdır.
Sistemin en önemli dezavantajı ise ;
– Depolama hacmi küçük olduğundan (pik yüklerdeki ihtiyaca cevap verebilecek şekilde ) kazan kapasitesini çok büyük seçmek zorunluluğu ,
– Plakalı eşanjör ile depolama tankı arasındaki sürekli çalışan sirkülasyon pompasının fazladan enerji tüketimi ,
– Eşanjör direnci genellikle daha yüksek olduğu için primer ısıtma pompası da daha büyük seçildiği , için daha fazla enerji harcanması ,
– Kazan otomasyon sistemlerinde genellikle uyum sağlanmamasıdır. Çünkü boyler sensörünün su sıcaklığını doğru algılaması ve kazan suyu hedef sıcaklığını hesap etmesi için yeterince büyüklükte depo hacmine ihtiyaç vardır. Plakalı şenjör ile depolama tankı arasına pompa gerekmeyebilir