soğutma tesisinin büyüklüğünü minimize etmek

Buz Depolarýnýn Ön Boyutlandýrmasý
SOÐUTMA TESÝSÝNÝN
BÜYÜKLÜÐÜNÜ
MÝNÝMÝZE ETMEK
Pre-dimensioning Ice Depots - Minimizing Size of Cooling Facilities
Eðer bir prosesin veya bir binanýn soðutma kapasitesi sabit
deðilse, bir soðutma deposunun kullanýlmasý faydalý olabilir.
Soðutma deposu, soðutma yükü soðutma tertibatýnýn
gücünden düþük olduðu zamanlarda doldurulur ve yüksek
soðutma kapasitesi gerektiren zamanlarda deþarj edilir.
Pik kapasitelerini de karþýlayabilir. Bu strateji ile, belirgin bir
þekilde daha küçük ebatlý kurulan bir soðutma tertibatý ayný
yük profilini karþýlayabilir [1, 2].
1.
Giriþ
Yatýrým masraflarýnýn soðutma ve soðutma geri kazaným
tesisleri küçültülerek azaltýlmasý, depolama ve hazýrlama
odasý masraflarýyla karþý karþýya kalmýþtýr. Ýþletme maliyetlerinin azaltýlmasý,
ihtiyaç duyulan soðutma faaliyetinin
daha uygun saatlerde yapýlmasýyla (iþ
maliyeti) ve sonradan da depolananýn
kullanýlmasýyla elde edilir. Ýlaveten
ikinci tasarruf olanaðý, düþük elektrik
enerjisi maliyetleriyle (çalýþma fiyatý)
saðlanýr.
H
V
A
C
Tesisat Dergisi
Sayý 98 - Þubat 2004
D
O
S
Y
A
S
I
Bir çok uygulamada, proses soðutucularý, soðutma depolarýyla-özellikle
de buz depolarýyla-standart uygulama
þekline gelmiþtir. Depolama tasarýmý
seçiminde, depolama ünitesinin yapý
þekli ve hidrolik þeklinden elde
edilebilecek teknik anma sayýlarýndan faydalanýlabilir. Makalenin ilk
bölümü bu bakýþ açýsýyla konuya
yaklaþmýþtýr.
Ardýndan bir anma sayýsý sistemi
tanýmlanýr. Bu sayýlar soðutma yükü
profilinden farklý bina tiplerine göre
alýnýr. Bu þekilde farklý kullaným
tiplerine göre ve soðutma taleplerinden çýkartýlan analizlerden, gün
boyunca buz depolamanýn kullanýlmasýnda yapýlacak seçimler gösterilecektir.
78
Yazanlar:
Prof. Dr. Müh. Arnd Hilligweg,
Yük. Müh. (FH) Peter Hoffmann
Çeviren: Korhan Küçümen
Kaynak:
TGA Fach planer , 6/2003
Ýlk bölümde yer alan bilgiler kombine edildiðinde, buz depolamanýn ve kullaným alanlarýnýn deðerlendirilmesine iliþkin bazý temel
bilgiler oluþmaktadýr.
Buz depolama sistemleri arasýnda seçim yapmak, depolama ve soðukluk nakli için kullanýlan malzemenin cinsine göre Tablo 1'den
yapýlýr. Kullaným koþuluna baðlý olarak, bu
sistemlerden Þekil 1'de belirtildiði gibi düþünülen tasarým ile ilgili seçim stratejileri tespit
saptanýr.
2. Deðerlendirme Kriterleri
Buz depolama sistemlerinin ilk deðerlendirilmelerinde, belirtilen anma sayýlarý ve sýcaklýk profillerinden yararlanýlýr.
2.1. Özgül Depolama Kapasitesi
Soðuk su depolama ünitesiyle karþýlaþtýrýl-
dýðýnda, buz depolamanýn çok yüksek özgül depolama kapasitesi olduðu görülür [4].
Soðuk su depolamasý ~ 7kWh/m3
(ΔT=6K olduðunda)
Buz banký sistemi
~53 kWh/m3
Buz küresi sistemi
~ 53 kWh/m3
Buz yapým sistemi
40-44 kWh/m3
2.2. Yük Eðrileri
Buz deposunda yükleme yapýldýðýnda,
oluþan buz katmaný, buzlu su (t=0 oC) ile
soðukluk taþýyýcýsý arasýnda git gide artan
bir izolasyon tabakasý oluþturur. Zamanla
ýsý geçirgenlik katsayýsý azalýr (Þekil 2).
Yükleme süresi uzadýkça, azalan ýsý geçirgenlik katsayýsýný kompanse etmek için ve
makul bir ýsý akýþýný sabitlemek için, yükleme sýcaklýðýnýn daha uzun sürelerde düþürülmesi saðlanýr. Böylece yükleme sürelerine,
Tablo 1. Soðutma ve Klima Tekniðinde termik depolama sistemleri [3]
Depolama
Tipi
Depolama
sistemi
Depolama
maddesi
Duyulur
Soğuk su deposu
Su
Gizli
Yükleme
sýrasýndaki
soğutkan
Deşarj
sýrasýndaki
soğukluk taşýyýcý
Su
Su
Soğutkan
Su
Buz yapıcısı
(harici erime)
Buz
Salamura
Salamura/Su
Buz yapıcısı
(dahili erime)
Buz veya azami erime
kabiliyeti olan karışım
Salamura
Salamura
Buz küreleri
(veya başka bir madde)
Buz veya azami erime
kabiliyeti olan karışım
Tuzlu su soğutma
Tuzlu su soğutma
Buz kulesi / Eisharvester
Kesme veya kırık buz
Soğutkan
Su
Çiftli buz deposu
Katkılarla birlikte buz/su
Katkılarla birlikte
buz/su
Katkılarla birlikte
buz/su
yunu soðukluk taþýyýcýsý olarak kullanmak),
Bir buz rezervinin doðrudan kullanýlmasý
(kesme buz veya ikili buz).
START
Klima
tekniðindeki
kullanýmý
t < 0 oC ?
Hayýr
Evet
Çiftli buz deposu veya
Eutektium [azami erime
kabiliyeti]
(örneðin bilyalý depo)
Hayýr
Proses
soðutmasý yaklaþýk
5 oC’de
Proses s
oðutmasý yaklaþýk
0 oC’de
Evet
Buz kýrýmlarý, çubuk
þeklindeki buz, ikili buz,
Evet buz yapý sistemi
(Doðrudan buharlaþtýrýcý)
Alýþýlagelmiþ
talepler
Yükselen
deþarj gücü
Hayýr
Soðukluk
taþýyýcý olarak
salamura?
Hayýr
Çok büyük
deþarj gücü
(örneðin acil soðukluk
ihtiyaçlarýnda)
Hayýr
Evet
Evet
Entegre edilmiþ eritme
üniteli buz bankasý
sistemi
Evet
Dýþ eritme üniteli ve
hibrit buz depolu buz
yapý sistemi (ara ýsý
deðiþtiriciyle birlikte su/
tuzlu su)
Deþarj sýrasýnda hava
üfürmeli buz bankasý
sistemi
Þekil 1. Tercih þemasý [2]
Su sýcaklýðý
Δt1
Buharlaþma sýcaklýðý
Boru cidarý
EIS
Þekil 2. Yükleme sýrasýnda borulardaki
sýcaklýk profili [5]
2.3. Özgül Deþarj Kapasitesi
Özgül deþarj kapasitesi, (örneðin kW/m3 cinsinden) sistem tipinden ve bir dizi çalýþma
parametresinden etkilenir. Kapasitesi aþaðýda yer alan unsurlarla çoðaltýlýr:
Yüksek gidiþ sýcaklýklarý,
Gidiþ ve dönüþ sýcaklýklarý arasýnda yüksek fark
Depo haznesinin deþarj sýrasýnda karýþtýrýlmasý (örneðin hava üfleyerek),
Harici eritme iþlemi yapýlmasý (depo suÞekil 3.
Yükleme
sýcaklýðýnýn
deðiþimi (örnek)
0
-1
Öncelikle temel olarak buz depolama
ünitesi kurmanýn mantýklý olup olmayacaðý
konusunda karar verilmelidir. Tedariki
planlayacak olan mühendis, hýzlý bir þekilde buz depolama yönteminin hangi enerjik ve ekonomik faydalarýný, ne gibi ilave
masraflar ve deðiþecek hacim pahasýna
saðlanacaðýný saptamasý gerekir.
Projelerin erken safhalarýnda, yatýrýmcý,
mimar ve tedarik mühendisi çeþitli bina
tasarýmlarý hakkýnda yürüttükleri tartýþmalarda, buz depolama sisteminin yapýlýp
yapýlmayacaðý konusunda kesin bir karara
varmalýdýrlar.
Bu gibi kararlarýn verilebilmesi için hazýrlýk
aþamasýnda, aþaðýdaki bölümde yer alan
baþka anma sayýlarý daha tanýtýlýr; bunlar
sadece tek baþýna soðutma kapasitesi profilinden gelen veya, bunlar bilinmiyorsa,
basit bir iþlem ile tahmin edilebilen
deðerlerden ibarettir.
Bu karakteristik sayýlar, aþaðýdaki sistematik
kullaným alanlarý ve faydalanma süreleri
açýsýndan, ancak depo tipine baðlý olmadan belirtilmiþtir.
-2
-3
-4
-5
-6
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Diðer karþýlaþtýrmalar ve depolama tasarýmýnýn seçilmesi, teknik tanýmlama sayýlarý
baz alýnarak, ilk bölümde anlatýldýðý gibi
uygulanabilir.
79
Tesisat Dergisi
Sýcaklýk [oC]
3. Klima Tekniði Proje Kapsamý
Klima soðutmasý alanýnda, izah edilen
bileþenlere ve projeye özel anma sayý tanýmlamalarý, daha sonraki planlama safhalarýnda yardýmcý olacaktýr.
Buz yüzeyinin sýcaklýðý 0 oC
Δt2
↓
2.5. Özgül Masraflar
Özgül masraflar sistem seçiminden daha
ziyade projenin büyüklüðüne, depolama
tanklarýnýn þekline, depolama maddesinin
cinsine, uygulama ve izolasyonun þekline
vb. unsurlara baðlýdýr.
Sayý 98 - Þubat 2004
↓
istenilen ýsý akýþý ve depolamanýn
tasarýmýna baðlý yükleme eðrileri elde edilir.
(Þekil 3).
2.4. Deþarj Eðrileri
Deþarj iþlemi sýrasýnda da salamura veya
soðutma suyu sýcaklýðýna, geometrik þekle,
depolama tipine, ýsý akýsýna ve sýcaklýk seviyesine baðlý, özel bir akýþ eðrisi elde edilir.
Proje bazlý bir deþarj eðrisinin bilinmesi,
buz depolama sisteminin seçiminde yararlý
olur.
4. Ön Boyutlandýrma
Büyüklük Hedefleri
Buz depolama/soðutma makinesi sistemi,
aþaðýda yer alan baz büyüklüklerle belirlenir (karþýlaþtýrýnýz Þekil 4).
QO [kW]
QES [kWh]
QES [kWh]
Eðer kapasite doðru bir þekilde boyutlandýrýlmýþsa, klima tekniðinde kullanýlan buz
depolama sistemleri genel olarak yeteri derecede deþarj edecek güce sahip olacaktýr.
Bu veriler, depolama sistemlerine yapýlan
rastgele kontrollerle, tanýtýlan taným sayýsý
sistemine göre, deþarj diyagramýndan [6]
tespit edilebilmiþtir. Bu nedenle deþarj gücü,
kabaca ebatlandýrýlan buz depolama sistemlerinde klima tekniðinde kullaným açýsýndan pek de bir rol oynamaz.
Böylece buz depolama kapasitesi QES ve
soðutma makinesinin soðutma gücü Q0, ilk
olarak deðerlendirilmesi gereken büyüklükler olmalýdýr. Elde edilen neticeleri sonradan toparlayýp görsel þekle getirmek için,
belirli oransal sayýlar tespit edilir, bunlar
proje soðutma yüküne yani binanýn max.
yüküne baðlý hedef büyüklüklerdir:
a) Proje oraný rAL
.
Q
rAL = . 0 . 100 % [%]
QK max
[G1.1]
Soðutma makinesinin soðutma gücü buz
deposuyla baðlantýlý olarak, maksimum
soðutma gücü QK max' ile oranlanýr ki, bu
durum buz deposu olmayan konvansiyonel
sistemlerde hesaplama temelini oluþturur.
900
Buz deposu doldurma
Buz deposuboþaltma
Soðutma makinesi
800
Soðutma kapasitesi [kW]
Soðutma makinesinin
Soðutma gücü
Buz deposunu kapasitesi
Buz deposunun deþarj
kapasitesi
1.000
700
600
500
400
300
200
100
0
0 1
2
3
4 5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Saat
Þekil 4. Hedef büyüklüklerin görsel þekli.
temel boyutlarýný tespit etmek, güç profilinden elde edilebilen bazý sayýsal tanýmlar
temelinde mümkün olmalýdýr. Bu gibi tanýmlanmýþ sayýlarýn bulunmasý ve muhtemel iliþkilerinin hedef büyüklüklerini belirlemek için, bir hesaplama programý [6] farklý güç profilleri için tanýmlanmýþtýr. Aþaðýda
belirtilen güç profillerine uygulamalar
yapýlmýþtýr:
a) Gerçeðe yakýn daðýlýmlý profiller:
Bu tip profiller binanýn tipi ve kullaným
þekline göre elde edilen tecrübe bilgilerine
dayanmaktadýr.
b) Ýdeal Profiller:
Bu tip profiller, belirli kriterler sonucu oluþturulmuþtur; örneðin dikdörtgen profiller,
üçgen þeklindeki profiller vs.
Beþ farklý sýnýf güç profili araþtýrýlmýþtýr. Bunlarýn çalýþma süreleri ile azami soðutma gücü kapasiteleri (sekiz kademede 200 kW'tan
2500kW'a kadar) arasýnda varyasyonlar da
getirilmiþtir. Toplam olarak 320 varyasyon
oluþturulmuþ; bunun her birine göre buz
deposu kapasitesi ve soðutma makinasýnýn
soðutma gücü belirlenmiþtir [7].
Bunun dýþýnda yükleme profillerine dayanan tüm hesaplamalar, detaylý bir analize
tabi tutulmuþtur. Karakteristik özellikleri tespit edilmiþ ve boyutlardan baðýmsýz tanýmlama sayýlarý saptanmýþtýr.
Son olarak hedef büyüklüklerine baðlý olarak belirlenen tanýmlama sayýlarý araþtýrýlmýþtýr.
Hedef büyüklükleriyle boyutsuz tanýmlama
sayýlarý arasýnda görece belirgin bir baðýmlýlýk olduðu tespit edilmiþtir. Bulunan üç
tane boyutsuz sayý, hedef büyüklükleriyle
açýk bir iliþki içindedir ve bu baðlantý görselleþtirilmiþtir.
Aþaðýda bu taným sayýlarýný [7] veren denklemlerin, Þekil 5'te gösterildiði þekilde güç
profillerinden saðlamasý yapýlabilir.
b) Eþdeðer tam güç- deþarj süresi tVE
tVE =
.
QES
[h]
.
QK max
[G1.2]
1.000
900
Tesisat Dergisi
5. Soðutma Gücü Profilleri ve
Karakteristik Anma Sayýlarý
Soðutma tedarik sisteminin tasarýmýnda
hesap temeli, ön görülen soðutma gücünün
zamanla deðiþimi olan soðutma gücü profili
QK(t) 'dir. Eðer bir buz depolama sistemi
boyutlandýrýlacak ise, ilk bakýþta farklý
soðutma gücü profilleri, benzer sonuçlara
getirebilir. Fakat buz depolama tesisinin
80
Soðutma kapasitesi [kW]
Sayý 98 - Þubat 2004
800
Ýþlem zamaný göstermektedir, buz deposunun sabit QK max deþarj gücünde tam boþalmasý için geçecek süredir.
700
600
500
400
300
200
100
0
0 1
2
3
4 5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Saat
Þekil 5. Ýþletme binasýna ait tipik güç profilleri [6].
[-]
24 h
[G1.3]
Dikdörtgen soðutma gücü profili α'nýn ifadesi, belirlenen bir yükleme profilinin ayný
çalýþma süresindeki dikdörtgen profile göre
ne kadar benzer olduðunu gösterir:
1
tB
α =
. 24 Q
Ki
Σ
i=1
.
[-]
Q K max
[G1.4]
Soðutma gücünün zamana göre daðýlýmýný
tüm hesap günü üzerinden tespit edilmesi
eþdeðer y soðutma gücü profili olarak
tanýmlanýr.
1 . 24 Q
Ki
24 h
γ =
.
Σ
i=1
[-]
Q K max
[G1.5]
Bu üç tanýmlama sayýsýnýn bir iliþkisi vardýr:
γ=τ.α
[-]
[G1.6]
6. Sýnýr Þartlarý ve Tesis Tekniði
Ekte belirtilen sonuç ve diyagramlara göre,
bazý tespitlerin yapýlabilmesi mümkündür:
Buz deposu sistem tekniði serbestçe
seçilebilmektedir (Buz bankasý, buz
yapýmý sistemi, …).
Kýsmi depolama konsepti ayrýca ele
alýnýr:
Soðutma makinesinin proje gücü
mümkün olduðunca küçük olmalýdýr.
Bu nedenle soðutma deposunun yüklenilmesi, soðutma gücüne gerek duyulmadýðý zamanlarda yapýlýr. Bunun bu
þekilde yapýlmasý, yükleme süresinin
ucuz tarifelerin dýþýnda olduðu zamanlarda dahi geçerlidir.
Böylece geçerli denklem:
Tesisat Dergisi
Sayý 98 - Þubat 2004
tL = 24 h - tB
[h]
Þekil 6'yý bütünlemek adýna akla þu soru
geliyor, proje oraný rAL gece/gündüz güç
oraný ν 'ye ne kadar baðlýdýr? Þekil 7 baðýmlýlýðýn oldukça düþük olduðunu yani
diyagramla desteklenen boyutlandýrmanýn birden çok soðutma makinesi için
mümkün olduðunu gösterir. Gösterilen
deðiþimler, dikdörtgen profiller üzerinde
hesaplanmýþtýr.
Þekil 8'de eþdeðer tam yük-deþarj süresi tVE
olarak gösterilen buz deposu kapasitesi,
zaman oraný τ'ya makul bir baðýmlýlýk gösterir. "Sürekli çalýþtýrma" (τ=1) ve "soðutma
yükü olmamasý" (τ=0) sýnýr koþullarý için
bekleneceði gibi buz deposu kullanmak
mantýksýzdýr. Ayrýca Þekil 8'den anlaþýldýðý
gibi, her bir profil grubunun benzerlik α'ya
göre dikdörtgen profile göre düzenlenebileceði görülür.
Gündüz/gece güç oraný ν'nün eþdeðer deþarj
süresine etkisi de kontrol edilmelidir, ancak
yük profilleri yine dikdörtgen olmalýdýr.
Þekil 9'da gösterildiði gibi, zaman oranýnýn
küçük ve büyük deðerlerinde etki kaybolmaktadýr. Bunun böyle olmasý makuldür
çünkü buz deposu büyüklüðü sýfýr deðerine
doðru yaklaþýr. Orta deðerler için örneðin
10-14 saatlik çalýþma sürelerinde, depo büyüklüðündeki deðiþiklik eðer v 0.7'den
0.75'e veya 0.65 deðiþtirilse % +/-5
deðerindedir,
Þekil 10 iki ek içerir. Bir yandan α =0.25
için bir eðri eklenmiþtir; diðer taraftan ise
hesaplama sonuçlarýna dayanan temel bilgiler gerçeðe yakýn yük profillerine göre iþaretlenmiþtir. Görülen noktalarýn biraz daha fazla
α eðrisine az çok yakýn olduklarý görülür. Ancak bir istisna, bir tiyatronun güç profili temelinde elde edilen sonuçta görülür. Buradaki
oldukça orantýsýz güç daðýlýmlarý, aðýrlýk noktasýný deþarj süresinin sonlarýna doðru götürür.
100
90
Þekil 6.
Proje oraný
rAL'ýn γ sayýsý ile
deðiþimi
Tek Deðer
Ayýrma Çizgisi
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
Eþit daðýlým γ [-]
[Gl,7]
Temel yükün karþýlanmasýna özellikle dikkat etmek gerekir. O iþlem zaten bu makalede tartýþýlmamaktadýr.
Soðukluk üretimi kompresyonlu soðutma
tesisinde yapýlýr.
Yükleme çalýþtýrmasýnda soðukluk belirgin
þekilde düþük sýcaklýkta (<0 oC) elde
edilmelidir. Yükleme sýrasýndaki soðutma
gücü normal çalýþtýrmaya göre daha düþüktür. Soðutma makinesinin projelendirilmesinde gece/gündüz güç oraný v
dikkate alýnýr:
.
Q
ν = . 0.L [-]
[G1.8]
Q0
82
7. Sonuçlarýn Gösterilmesi
.
Soðutma gücü Q O’ veya döþeme oraný rAL
ve depolama kapasitesi QES’ ya da buna
eþdeðer tam yük- deþarj süresinde t VE
hedef büyüklükleri, aþaðýda benzerlik α,
düzgün daðýlým γ ve zaman oraný τ boyutsuz sayýlarýna taþýnacaktýr. Sonuçlarýn
analizinde proje oraný rAL'nin düzgün daðýlým γ'da uygulanmasý kuvvetli bir etkiye
sahiptir (Þekil 6). Ýki büyüklük arasýnda
çok açýk bir þekilde bir iliþkinin olduðu
görülür. Þekil 6'dan buz depolama
sistemiyle baðlantýlý soðutma makinesinin
rölatif soðutma gücü, konvansiyonel
sistemle karþýlaþtýrýlarak rahat bir þekilde
okunabilir.
100
90
Tesisatlandýrma oraný rAL [%]
tB
τ =
Burada tanýtýlan simülasyon hesaplarý
çerçevesinde tecrübe bilgilerine eþdeðer
olarak v=0,7=sabit bilgisi girilmiþtir.
(Seçilen hedef büyüklüklerine etkisi,
dikdörtgen yük profilleri temelinde incelenecektir.)
Tesisatlandýrma oraný rAL [%]
Hesap günündeki soðutma gücü süresinin
ölçüsü olarak zaman oraný r tanýmlanmýþtýr:
Þekil 7.
Farklý ν
gece-/gündüz
güç oranlarýna
göre proje oraný
rAL'ýn γ sayýsý ile
deðiþimi
(Baz:dikdörtgen
yük profilleri
0,65
0,70
0,75
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
Eþit daðýlým γ [-]
0,7
0,8
0,9
1,0
α= 1,00
4
α= 0,75
3
α= 0,50
2
1
0
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
Zaman oraný τ [-]
Prosedür, teknik bina donanýmý alanýndan bir örnekle anlatýlmalýdýr. Ele alýnan bir büro binasý olsun ve gün boyunca 12 h
soðutma 800 kW pik güçte gerekli olsun. Kesin güç profilleri
henüz belli deðildir. Öncelikle zaman oraný τ=12h/24h =0.5
belirlenir. Anlatýldýðý gibi, dikdörtgen profile benzerlik α ilk tesisat
teknolojisi kullanýmlarýnda α = 0.75 belirlenerek düzgün daðýlým γ =0.5 . 0.75 =0.375 olmasý saðlanýr.
5
4
3
2
0,65
0,70
0,75
1
Bu boyutsuz sayýlarla, diyagramdan þunlar okunabilir:
0
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9 1,0
Zaman oraný τ [-]
Eþ deðer tam kapasite deþarj süresi tVE [h]
Þekil 9. 8 Eþdeðer tam güç deþarj süresi tVE'nin zaman oraný τ 'ya
baðlý olarak farklý gece ve gündüz güç oranlarý ν için deðiþimi
(Baz: dikdörtgen yük profilleri)
5
rv1: Tiyatro
rv2: Fuar salonu
rv3: Alýþ veriþ mrkz.
rv4: Klinik A
rv5: Büro binasý B
rv6: Klinik B
α= 1,00
rv6
rv2
4
rv3
rv5
α= 0,75
3
rv4
2
rv7
rv1
α= 0,50
Ýlk yaklaþýmda 3000 kWh soðutma gücü kapasitesinde bir buz
deposu ile soðutucu gücünün bu örnekte yaklaþýk 415 kW
düþürülebilir olmasý beklenilebilir, 800 kW konvansiyonel
soðutma tesisi yerine 385 kW buz depolu sistem kullanýmý mümkündür.
α= 0,25
1
0
0,0
Eþdeðer tam yük-deþarj süresi deðeri tVE≈3.7h
Yani buz depolama kapasitesi:
QES ≈ 3.7h . 800 kW ≈ 3000 kWh
Proje oranýnýn deðeri rAL ≈ %48
Yani soðutma gücü
QO ≈0.48 * 800 kwH ≈ 385 kW
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9 1,0
Zaman oraný τ [-]
Þekil 10. 10 tVE-τ-diyagramýnda gerçeðe yakýn profillerin konumlarý
Ancak burada yeniden tL=24-tB sýnýr koþullarýna iþaret edilmelidir, pratik uygulamalarda çoðu kez seçilmeyip dikkate
alýnmamaktadýr. Tüm proje noktalarýnda mümkün olan en
küçük soðutma makinesi gücünü elde etmek için bu uygulamada özellikle ele alýnmýþtýr.
Start
t’nin tespit
edilmesi
mümkündür
Hayýr
Þekil 11.
Buz depolama
önceden
boyutlandýrýlmasý
için akýþ þemasý
Son
Evet
a týnýmý
mümkündür
Evet
Bu depolama
kapasitesinin
okunmasý
γ =α.τ
hesaplanmasý
Soðutma makinesi
gücünün okunmasý
Sayý 98 - Þubat 2004
Eþ deðer tam kapasite deþarj süresi tVE [h]
Þekil 8. Eþdeðer tam güç deþarj süresi tVE'ninτ sayýsýna göre deðiþimi
8. Boyutsuz Sayý Diyagramlarý Yardýmýyla
Projelendirme
Bina tekniðine dayalý farklý soðutma gücü profillerinin analizi,
α=0.75 'in bu kullaným bölgesinde uygulanabileceðini göstermiþtir. Bunun anlamý, soðutma profili bilgisi olmaksýzýn buz depolamanýn boyutunun tahmini olarak tespit edilebileceðidir. Bunun
için sadece gerekli olan τ sayýsýdýr, bu sayý soðutma yükü süresinin
güne oranýný göstermektedir. Basitçe belirlenebilen bu parametre
yardýmý ile γ =τ . 0,75 olarak elde edildikten sonra, Þekil 6'dan
buz depolu soðutma makinesi gücünün buz deposuz makine
gücüne oraný okunabilir (proje oraný rAL). Ardýndan Þekil 8'den
buz deposu kapasitesi, eþdeðer tam güç - deþarj süresi tVE þeklinde
ifade edilmiþ olarak alýnabilir. Ön boyutlandýrmadaki proje stratejisi Þekil 11'de gösterilmiþtir.
Son
Hayýr
TGA
alanýnda
kullanýmý
Hayýr
Son
Evet
Ýlk tahmini
deðerler
Bu depolama
kapasitesinin
okunmasý
γ=0,75 *τ
hesaplanmasý
Bu depolama
kapasitesinin
okunmasý
Son
83
Tesisat Dergisi
Eþ deðer tam kapasite deþarj süresi tVE [h]
5
9. Sonuç
Buz depolamasý tipleri ve soðutma tedarik
sistemlerine hidrolik baðlantýlarýndan elde
edilebilen teknik deðerlendirme kriterleriyle tarif edilebilir. Bu kriterler, buz depolama sisteminin kullanýmýyla ilgili karar
verme aþamasýnda belirleyici olabilir. Eðer
böyle bir karar önceden gündeme getirilecekse veya bir planlama safhasýnda bir
çok sýnýr þartý için tartýþýlacak ise, baþka
kriterlere daha ihtiyaç vardýr. Bu kriterler
buz depolamasýnýn büyüklüðü (ve hacmi)
ile soðutma makinesinin baðlantý gücü
hakkýnda bilgi verilebilmelidir.
Bu makalede soðukluk tedariki yapan
sis-temlerde, buz depolama büyüklüklerinin yükleme profilindeki boyutsuz karakteristik sayýlarýndan belirlenebileceðini göstermeye çalýþtýk. Klima
soðutma alanýnda bir çok kullaným
koþullarýna bir araya toplanmýþ olarak
bakýlabilir ve proje safhasýnýn ilk evrelerinde boyutlar hakkýnda bilgi verebilir.
Kýsaltma ve Semboller
.
QK(t) Soðutma yükü
.
QK max azami (pik) soðutma yükü
.
QKi i saatindeki soðutma iþi
.
QO soðutma makinesinin soðutma gücü
.
QO,L yükleme çalýþtýrmasýndaki soðutma
.
gücü (geceleri)
QES Buz deposunun soðutma iþi
(depolama kapasitesi)
tL yükleme süresi (tL=24h-tB)
tB çalýþma süresi, soðutma yükü süresi
n soðutma makinesi gücünün gece/gündüz güç
oraný
Literatür:
[l] Recknagel/Sprenger/Schramek: Taschenbuch für Heizung und Klimatech-nik.
Oldenbourg Verlag. München - Wien
[2] Hilligweg, A.: Kälteanlagen, in: Handbuch Facility Management (Hrsg. W.
Lutz). ecomed-Verlag. Landsberg. 1998
[3] ARI-Guideline T: Specifying the Thermal
Performance of Cool Storage Equip-ment.
Air-Conditioning ft Refrigeration Institute.
Arlington. 1994
[4] Bruder, T.: Eisspeicher in der Klimatechnik, Ki Klima-Kälte-Heizung 4/1993
[5] Maake, W., Eckert, H.-J.: Pohlmann
Taschenbuch der Kältetechnik. 17. Aufl.
(1988). Verlag C. F. Müller. Heidelberg
[6] Grandegger, K.: Technische Unterlagen
und Auslegungssoftware für Fafco
Eisspeicher. Fa. Fafco Deutschland.
Leinfelden-Echterdingen
[7] Hofmann, P.: Dimensionslose Kennzahlen zur Bewertung der Kälteversorgung
von Gebäuden. Diplomarbeit im Fachbereich Maschinenbau und Versorgungstechnik. Georg-Simon-OhmFachhochschule Nürnberg. 1999
[8] Hilligweg, A., Hofmann, P.: Kennzahlgestützte Dimensionierung von Eisspeicheranlagen, Kl Luft- und KältetechTD
nik 9/1999, S.450-453