Isıtma Havalandırma ve Klima Sistemlerinde
Transkript
Isıtma Havalandırma ve Klima Sistemlerinde
T.C. ANADOLU ÜN‹VERS‹TES‹ YAYINI NO: 2977 AÇIKÖ⁄RET‹M FAKÜLTES‹ YAYINI NO: 1931 ISITMA HAVALANDIRMA VE KL‹MA S‹STEMLER‹NDE ENERJ‹ EKONOM‹S‹ Yazarlar Fatih ÖNER (Ünite 1, 2) Serkan ÜREN (Ünite 2-5, 7) Yrd.Doç.Dr. Mehmet Ziya SÖ⁄ÜT (Ünite 6, 8) Editör Prof.Dr. Tahir Hikmet KARAKOÇ ANADOLU ÜN‹VERS‹TES‹ Bu kitab›n bas›m, yay›m ve sat›fl haklar› Anadolu Üniversitesine aittir. “Uzaktan Ö¤retim” tekni¤ine uygun olarak haz›rlanan bu kitab›n bütün haklar› sakl›d›r. ‹lgili kurulufltan izin almadan kitab›n tümü ya da bölümleri mekanik, elektronik, fotokopi, manyetik kay›t veya baflka flekillerde ço¤alt›lamaz, bas›lamaz ve da¤›t›lamaz. Copyright © 2013 by Anadolu University All rights reserved No part of this book may be reproduced or stored in a retrieval system, or transmitted in any form or by any means mechanical, electronic, photocopy, magnetic tape or otherwise, without permission in writing from the University. UZAKTAN Ö⁄RET‹M TASARIM B‹R‹M‹ Genel Koordinatör Doç.Dr. Müjgan Bozkaya Genel Koordinatör Yard›mc›s› Doç.Dr. Hasan Çal›flkan Ö¤retim Tasar›mc›lar› Yrd.Doç.Dr. Seçil Banar Ö¤r.Gör.Dr. Mediha Tezcan Grafik Tasar›m Yönetmenleri Prof. Tevfik Fikret Uçar Ö¤r.Gör. Cemalettin Y›ld›z Ö¤r.Gör. Nilgün Salur Grafikerler Ayflegül Dibek Aysun fiavl› Hilal Küçükda¤aflan Gülflah Karabulut Kitap Koordinasyon Birimi Uzm. Nermin Özgür Kapak Düzeni Prof. Tevfik Fikret Uçar Ö¤r.Gör. Cemalettin Y›ld›z Dizgi Aç›kö¤retim Fakültesi Dizgi Ekibi Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi ISBN 978-975-06-1637-2 1. Bask› Bu kitap ANADOLU ÜN‹VERS‹TES‹ Web-Ofset Tesislerinde 6.000 adet bas›lm›flt›r. ESK‹fiEH‹R, Ocak 2013 iii ‹çindekiler ‹çindekiler Önsöz ............................................................................................................ xi Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi.................................. 2 G‹R‹fi .............................................................................................................. KL‹MA S‹STEM‹NDE ENERJ‹ EKONOM‹S‹ ‹LE ‹LG‹L‹ KAVRAMLAR ......... Is› Yal›t›m›...................................................................................................... Pencereler ve Enfiltrasyon ............................................................................ ‹ç Hava Kalitesi ............................................................................................. Cihaz Verimleri.............................................................................................. Otomatik Kontrol .......................................................................................... Optimizasyon................................................................................................. Elektrik Tüketimi........................................................................................... KOMPRESÖRLER VE DÖNÜfiTÜRÜCÜLÜ (‹NVERTER) S‹STEMLER.......... Kompresörler ................................................................................................. ‹nverter Teknolojisi ...................................................................................... ‹nverter Sistemler, Enerji Tasarrufu ve Konfor Sa¤lanmas› ........................ Enerji Verimlili¤i ............................................................................................ Hassas Kontrol Sistemi.................................................................................. Güçlü, Sessiz ve Verimli Çal›flma ................................................................. ÜFLEME HAVASI VE ODA ‹Ç‹ HAVA DA⁄ILIMI ...................................... Taze Hava Al›fl›.............................................................................................. Klimada Oda S›cakl›¤›................................................................................... Enerjinin Tafl›nmas› ....................................................................................... Enerjinin Hava veya Suyla Tafl›nmas› Maliyetlerinin Karfl›laflt›r›lmas›........ KAPAS‹TEN‹N YÜKSEK SEÇ‹LMES‹ VE AfiIRI BÜYÜK BOYUTLANDIRMA (OVERSIZING) ............................................................ HAVALANDIRMADAN OLAN ISIL KAZANÇLARI AZALTMA ÖNLEMLER‹ ................................................................................................... So¤uk-S›cak Bölge fiartlar› ............................................................................ Havaland›rmay› Koflullara Göre Ayarlamak ................................................ Ayd›nlatmadan Olan Kazançlar› Azaltma Önlemleri................................... Ofis Makinelerinden Olan ‹ç Kazançlar› Azaltma Önlemleri ..................... So¤utmada ‹ç S›cakl›¤› Art›rman›n Etkisi ..................................................... Di¤er Öneriler ............................................................................................... FANLARDA ENERJ‹ TASARRUFU ................................................................. HAVA KANALLARINDA ENERJ‹ TASARRUFU............................................. Havaland›rma Sistemlerinde ‹lave Enerji Tasarrufu Önlemleri .................. Hava Kanal› ve Boru Boyut Optimizasyonu ............................................... Hava Kanallar›ndaki Hava Kaçaklar›n›n Maliyeti ........................................ MERKEZ‹ SO⁄UTMA S‹STEMLER‹N‹N S‹RKÜLASYON BORULARINDA ISI KAZANCI VE POMPALAMA ENERJ‹S‹.................................................... Pompalarda Enerji Tasarrufu ........................................................................ VRV S‹STEMLER ........................................................................................... Oda S›cakl›k Kontrolü, Enerji Ekonomisi .................................................... Enerjinin Paylafl›m› ........................................................................................ 3 3 4 4 4 4 5 5 5 6 6 6 7 7 8 8 8 9 10 10 11 14 14 14 14 15 15 15 15 16 16 16 16 17 17 18 18 19 19 1. ÜN‹TE iv ‹çindekiler B‹REYSEL SO⁄UTMA S‹STEM‹NDE ENERJ‹ TASARRUFU.......................... KANALLI SPLIT KL‹MA VE ÇATI T‹P‹ KL‹MADA, KL‹MAHAVALANDIRMA OTOMASYONUYLA ENERJ‹ TASARRUFU .................... Ekonomizör Kullan›m› (Free Cooling ‹mkân›)............................................ Zon Kontrolü ................................................................................................. Split Klima Cihazlar›n›n Verimli Kullan›lmas› ‹çin Faydal› Bilgiler ............ Hava Perdesi Kullan›lmas›n›n Avantajlar› .................................................... KL‹MADA ENERJ‹ TASARRUFU ‹Ç‹N ANA BAfiLIKLAR ............................ Özet................................................................................................................ Kendimizi S›nayal›m...................................................................................... Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. Yararlan›lan Kaynaklar.................................................................................. 2. ÜN‹TE 19 20 20 22 22 23 24 26 27 28 28 29 S›hhi Tesisatta Enerji Ekonomisi ........................................... 30 G‹R‹fi .............................................................................................................. SIHHI TES‹SAT ‹LE ‹LG‹L‹ TANIM VE KAVRAMLAR.................................. Temiz So¤uk Su Tesisat› Cihaz ve Armatürleri ........................................... Temiz S›cak Su Tesisat› Cihaz ve Armatürleri ............................................. Lejyoner Hastal›¤› ve Buna Yönelik Olarak Tesisatta Al›nabilecek Önlemler ........................................................................................................ Kullanma S›cak Suyu Tesisat›nda Lejyoner Hastal›¤›.................................. Lejyonella Bakterisi Kontrol Yöntemleri ...................................................... SIHH‹ TES‹SATTA ENERJ‹ EKONOM‹S‹N‹N ÖNEM‹ .................................. TEM‹Z SU TES‹SATINDA SU TÜKET‹M‹N‹ AZALTMA YOLLARI............... Mimari Tasar›m Önlemleri ............................................................................ Daha Az Su ile Daha ‹yi El Y›kama............................................................. Mekanik Tasar›mda Al›nabilecek Önlemler................................................. Temiz Su Tesisat›nda Su Tüketimini Azaltmak Amac›yla Uygulamada Yap›labilecek Çal›flmalar............................................................................... SU DA⁄ITIM VE BASINÇLANDIRMA S‹STEMLER‹NDE EKONOM‹ .......... KULLANIM SICAK SUYU TES‹SATINDA EKONOM‹ .................................. Kullanma Suyu S›cakl›¤›n›n Seçimi .............................................................. Boyler Su S›cakl›¤› Yükseldikçe Artan Enerji Kay›plar› .............................. Mekanik Tasar›mda Önlemler ...................................................................... Kazan Seçimi ................................................................................................. Boylerler ........................................................................................................ Da¤›t›m ve Sirkülasyon ................................................................................ Kullanma S›cak Suyu Sirkülasyon Pompalar› .............................................. Kullan›m S›cak Suyu Tesisat›nda Ekonomi Sa¤lamaya Yönelik Çal›flmalar....................................................................................................... Kullan›m S›cak Suyunda Günefl Enerjisi Kullan›m›..................................... Özet................................................................................................................ Kendimizi S›nayal›m...................................................................................... Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. Yararlan›lan Kaynaklar.................................................................................. 31 31 31 34 35 36 37 39 39 39 40 41 44 45 46 46 47 47 48 49 49 50 51 51 53 54 55 56 57 v ‹çindekiler Is›tma Sistemlerinde Enerji Ekonomisi................................... 58 G‹R‹fi .............................................................................................................. ISITMA TES‹SATI ELEMANLARI VE C‹HAZLARI ......................................... S›cak Su Kazanlar› ve Is›t›c› Cihazlar ........................................................... Is›t›c› Elemanlar ............................................................................................. Boru, Vana, Pompa, Kollektörler ve Brülörler............................................ ISITMA S‹STEMLER‹, S‹STEM SEÇ‹M‹ VE ENERJ‹ EKONOM‹S‹ ................. Bireysel Is›tma Sistemleri .............................................................................. Merkezi Is›tma Sistemleri (Bina Alt›ndan Is›tma) ........................................ Bölgesel Is›tma .............................................................................................. Tek Borulu Da¤›tma Sistemleri .................................................................... Alttan Da¤›tma Alttan Toplama Sistemi ....................................................... Üstten Da¤›tma Üstten Toplam Sistemi ....................................................... Çat› Is› Merkezleri ......................................................................................... DÜfiÜK SICAKLIKLI ISITMA S‹STEMLER‹.................................................... Yüzeyden Is›tma Sistemleri........................................................................... Yerden Is›tma Sisteminin Olumlu Yönleri............................................. Yerden Is›tma Sisteminin Olumsuz Yönleri .......................................... Duvardan Is›tma (So¤utma) Sistemleri......................................................... Duvardan Is›tma-So¤utma Sisteminin Olumlu Yönleri ............................... Duvardan Is›tma-So¤utma Sisteminin Olumsuz Yönleri............................. Yo¤uflmal› Sistemler ...................................................................................... ISITMADA GÜNEfi ENERJ‹S‹ DESTE⁄‹........................................................ KASKAD S‹STEMLER..................................................................................... OTOMAT‹K KONTROL VE ENERJ‹ EKONOM‹S‹........................................ Özet ............................................................................................................... Kendimizi S›nayal›m ..................................................................................... Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. Yararlan›lan Kaynaklar.................................................................................. Yararlan›lan ‹nternet Kaynaklar›................................................................... 59 59 59 61 64 67 68 69 70 71 72 72 72 72 73 76 77 78 79 80 80 82 84 85 92 93 94 94 96 96 Tesisatta Enerji Ekonomisi ..................................................... 98 G‹R‹fi ............................................................................................................. TES‹SATTA ENERJ‹ EKONOM‹S‹N‹N ÖNEM‹ ............................................. TES‹SAT YALITIMINDA KULLANILACAK MALZEMELERDEN BEKLENEN ÖZELL‹KLER .............................................................................. Is› ‹letim Katsay›s› ........................................................................................ Su Buhar› Difüzyon Direnç Katsay›s› (µ) .................................................... Çeflitli Kuvvetlere Dayan›kl›l›¤› ve Direnci.................................................. Hacimce Su Emme ve Gözenek Yap›s› ...................................................... S›cakl›¤a Dayanma ve Yanma S›n›f› ............................................................ Uygulama Kolayl›¤› ....................................................................................... Ekonomiklik .................................................................................................. TES‹SAT YALITIMINDA KULLANILAN YALITIM MALZEMELER‹............... Is› Yal›t›m Malzemesi Çeflitleri...................................................................... Cam Yünü (Glass Wool)............................................................................... 3. ÜN‹TE 99 99 100 101 101 103 103 104 104 104 104 104 105 4. ÜN‹TE vi ‹çindekiler Tafl Yünü........................................................................................................ Seramik Yünü ............................................................................................... Genlefltirilmifl Polistren (Expanded Polystrene-EPS)................................... Ekstrude Polistren (Extruded Polystrene - XPS) ......................................... Poliüretan Köpük (Polyurethane Foam)...................................................... Elastomerik Kauçuk Köpü¤ü........................................................................ Polietlen Köpük............................................................................................. PVC Köpük .................................................................................................... Kalsiyum Silikat ............................................................................................. TES‹SATTA ENERJ‹ EKONOM‹S‹ SA⁄LANAB‹LECEK YERLER .................. So¤uk Hatlarda So¤uk Su Borular›n›n Yal›t›m› ........................................... Il›k Hatlarda S›cak Su ve Kalorifer Borular›n›n Yal›t›m› ............................. S›cak Hatlarda Buhar ve K›zg›n Su Borular›n›n Yal›t›m› ............................ Vana ve Armatürlerde Yal›t›m Uygulamalar›............................................... So¤utulmufl Su Tafl›yan Borularda ve So¤utulmufl Hava Tafl›yan Kanallarda Is› Yal›t›m›................................................................................... Endüstriyel Ekipmanlarda Yal›t›m ................................................................ Özet................................................................................................................ Kendimizi S›nayal›m...................................................................................... Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. Yararlan›lan Kaynaklar.................................................................................. 5. ÜN‹TE 107 109 110 112 113 115 116 117 117 118 119 119 120 120 120 122 123 124 125 126 127 Kazanlarda Enerji Ekonomisi ................................................. 128 G‹R‹fi .............................................................................................................. KAZANLARIN SINIFLANDIRILMASI VE ÖZELL‹KLER‹ ............................... Standart, Düflük S›cakl›kl› ve Yo¤uflmal› Kazanlar ..................................... KAZAN ‹Ç‹N ENERJ‹ TAK‹B‹, EMN‹YET VE KONTROL DONANIMLARI . KAZANLARDA SANKEY D‹YAGRAMI VE ENERJ‹ GER‹ KAZANIMI ......... Kuru Baca Gaz› ile Bacadan At›lan Enerji................................................... Yak›ttaki Su ve Yak›ttaki Hidrojenle Havadaki Oksijenin Birleflmesi Sonucunda Ortaya Ç›kan Suyun Buharlaflmas› Yoluyla At›lan Enerji ....... Kazan Yüzeyinden Radyasyon ve Konveksiyon Yoluyla At›lan Enerji ..... Blöf Nedeniyle At›lan Enerji ......................................................................... Yanmam›fl Yak›t Nedeniyle Ortaya Ç›kan Enerji Kay›plar› ........................ KAZANLARDA VER‹M‹ ETK‹LEYEN FAKTÖRLER ...................................... ‹ki ve Üç Geçiflli Kazanlar ............................................................................ Kazanlarda Türbülatör Kullan›m› ................................................................. Kazanlarda Verimi Etkileyen Faktörler ........................................................ ÖLÇÜM VE ANAL‹ZLERLE ENERJ‹ EKONOM‹S‹......................................... Yak›t ‹zleme ve Takibiyle Enerji Ekonomisi ............................................... Baca Gaz› Analizi ve Enerji Ekonomisi ....................................................... Yakma Yönetim ve Brülör Kontrol Sistemleri ile Enerji Ekonomisi ......... Özet................................................................................................................ Kendimizi S›nayal›m ..................................................................................... Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. Yararlan›lan Kaynaklar.................................................................................. 129 129 130 131 133 134 135 136 136 137 140 140 141 142 146 147 149 153 155 156 157 157 159 vii ‹çindekiler Pompalar .................................................................................. 160 G‹R‹fi .............................................................................................................. TEMEL KAVRAMLAR..................................................................................... Bas›nç ........................................................................................................... Debi................................................................................................................ Hacimsel Debi ......................................................................................... Kütlesel Debi ........................................................................................... Süreklilik ........................................................................................................ Manometrik Yükseklik .................................................................................. Hidrolik Güç.................................................................................................. Pompalarda Verim......................................................................................... Hacimsel Verim ....................................................................................... Genel Verim ............................................................................................ Mekanik Verim ........................................................................................ Vizkozite ........................................................................................................ Kavitasyon ..................................................................................................... POMPA ÇEfi‹TLER‹ ....................................................................................... Pistonlu Pompalar ......................................................................................... Eksenel Pistonlu Pompalar ..................................................................... Radyal Pistonlu Pompalar....................................................................... El ile Çal›flan Pistonlu Pompalar ............................................................ Diflli Pompalar ............................................................................................... D›fltan Diflli Pompalar ............................................................................. ‹çten Diflli Pompalar ............................................................................... Pervaneli ve Türbin Pompalar...................................................................... Düfley Milli Türbin Pompalar ................................................................. Hermetik Kovanl› Türbin Pompalar....................................................... Dalg›ç Pompalar...................................................................................... Pervaneli Türbin Pompalar..................................................................... Santrifüj Pompalar ......................................................................................... POMPALARDA ENERJ‹ EKONOM‹S‹............................................................ Pompalarda Debi Kontrolü........................................................................... Kontrol Vanas› ile Debi Kontrolü .......................................................... By-Pas Vana Kontrolü............................................................................. Emme ve Basma Yüksekli¤inin De¤ifltirilmesi ............................................ Pompa Çark Kesidinin De¤ifltirilmesi .......................................................... Pompan›n Devir Say›s›n›n De¤ifltirimesi...................................................... Pompalar›n Paralel ve Seri Ba¤lanmalar›..................................................... ÖMÜR DEV‹R MAL‹YET‹N‹N HESAPLANMASI ........................................... POMPA SEÇ‹M‹ ............................................................................................. Özet................................................................................................................ Kendimizi S›nayal›m...................................................................................... Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. Yararlan›lan Kaynaklar.................................................................................. 161 163 163 163 163 164 165 166 166 167 167 167 168 168 170 172 172 173 174 175 176 177 177 178 178 179 179 180 181 185 185 186 188 188 189 189 191 192 194 196 197 198 198 199 6. ÜN‹TE viii 7. ÜN‹TE ‹çindekiler Bina Yönetim Sistemleri......................................................... 202 G‹R‹fi .............................................................................................................. B‹NA YÖNET‹M S‹STEM‹N‹N YAPISI .......................................................... Çal›flma Prensibi ............................................................................................ Bina Yönetim Sisteminin Avantajlar›............................................................ Sensörler ........................................................................................................ S›cakl›k Sensörleri ................................................................................... Bas›nç Sensörleri ..................................................................................... Nem Sensörleri ........................................................................................ Hava H›z› Sensörleri ............................................................................... Hava Kalite Sensörleri............................................................................. YANGIN ALGILAMA VE ALARM S‹STEMLER‹............................................. Yang›n Alg›lama ve ‹hbar Sistemi Elemanlar› ............................................. Yang›n ‹hbar Dedektörlerinin Seçimi, Yerleflimi ve .................................. Uygulamas› S›ras›nda Dikkat Edilmesi Gereken Noktalar.......................... KARTLI GEÇ‹fi VE KONTROL S‹STEMLER‹ ................................................. AYDINLATMA OTOMASYONU.................................................................... Enerji Tasarrufu Sa¤layan Baz› Kontrol Uygulamalar› ................................ KAPALI DEVRE TV S‹STEMLER‹ .................................................................. Kapal› Devre TV Sistemlerinin Avantajlar› ve Kullan›m Alanlar› ............... Güvenlik ile ‹lgili Kullan›m Alanlar› ve Avantajlar ............................... ‹fl Güvenli¤i ile ‹lgili Kullan›m Alanlar› ve Avantajlar .......................... Yönetim Arac› Olarak Kullan›m Alanlar› ve Avantajlar ........................ Bilimsel ve T›bbi Alanlar ile ‹lgili Kullan›m Alanlar› ve Avantajlar ..... Sistemlerinde Kullan›lan Donan›mlar ......................................................... Kameralar ve Lensler .............................................................................. Siyah-Beyaz (S/B) ve Renkli Kameralar ................................................ Tüplü ve CCD Kameralar ....................................................................... Sabit ve Hareketli Kameralar.................................................................. Dome Kameralar ..................................................................................... Lensler...................................................................................................... Görüntü ‹letim Hatlar› ........................................................................... Monitör .................................................................................................... Seçiciler .................................................................................................. Kay›t Cihaz› (Recorder)........................................................................... Dörde Bölücü (Quad)............................................................................. Çoklay›c› (Multiplexer) ........................................................................... AKILLI EV S‹STEMLER‹ ................................................................................ B‹NA OTOMASYONU................................................................................... Özet................................................................................................................ Kendimizi S›nayal›m...................................................................................... Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. Yararlan›lan Kaynaklar.................................................................................. 203 203 204 205 206 207 208 208 210 211 211 212 217 217 219 220 223 223 224 224 225 225 225 226 226 227 228 228 228 229 230 230 231 231 231 232 233 236 238 239 240 240 241 ix ‹çindekiler So¤utma Sistemleri ................................................................. 242 G‹R‹fi .............................................................................................................. TEMEL KAVRAMLAR .................................................................................... Is› ................................................................................................................. S›cakl›k .......................................................................................................... So¤utma Rejimi........................................................................................ So¤utma Yükü ........................................................................................ So¤utma Devresi ..................................................................................... So¤utma ........................................................................................................ Ak›flkanlarda Faz Dönüflümleri .............................................................. SO⁄UTMA YÖNTEMLER‹ ........................................................................... Kimyasal Yöntemler ..................................................................................... Elektriksel Yöntemler .................................................................................. Termoelektrik So¤utma ......................................................................... Paramanyetik So¤utma .......................................................................... Fiziksel Yöntemler ....................................................................................... Absorbsiyonlu So¤utma ......................................................................... Adsorbsiyonlu So¤utma ......................................................................... Di¤er So¤utma Yöntemleri .......................................................................... Vorteks Tüpü ......................................................................................... Sterling Çevrimi ...................................................................................... Buharl› Jet Su So¤utma Çevrimi ............................................................ Hava So¤utma Çevrimi ................................................................................ BUHAR SIKIfiTIRMALI SO⁄UTMA ÇEVR‹MLER‹ ....................................... Ters Carnot Çevrimi ..................................................................................... ‹deal Buhar S›k›flt›rmal› So¤utma Çevrimi .................................................. Gerçek Buhar S›k›flt›rmal› So¤utma Çevrimi .............................................. SO⁄UTMA S‹STEMLER‹ UYGULAMA ALANLARI VE SO⁄UTUCU AKIfiKANLAR ................................................................................................ Ev Tipi So¤utucular ..................................................................................... Ticari So¤utucular ........................................................................................ Araçlarda So¤utucular .................................................................................. Endüstriyel So¤utucular ............................................................................... So¤utucu Ak›flkanlar .................................................................................... SO⁄UTMA ÇEVR‹M ELEMANLARI .............................................................. Kompresörler ................................................................................................ Aç›k Pistonlu Kompresörler .................................................................. Yar› Hermetik Tip Kompresörler .......................................................... Hermetik Tip Kompresörler .................................................................. Paletli Dönel Kompresörler ................................................................... Vidal› (Diflli) Kompresörler ................................................................... Santrifüj Kompresörler ........................................................................... Scroll Tipi Kompresörler ....................................................................... Evaporatörler (Buharlaflt›r›c›-So¤utucu) ...................................................... Hava So¤utucu Evaporatörler ............................................................... Su So¤utucu Evaporatörler .................................................................... 243 244 244 245 245 246 246 246 246 247 247 248 248 249 249 250 251 252 252 253 253 255 256 256 258 259 260 260 260 260 261 261 264 264 265 266 266 266 268 268 269 270 271 272 8. ÜN‹TE x ‹çindekiler Kondenserler (Yo¤uflturucular) ................................................................... Hava So¤utmal› Kondenserler ............................................................... Su So¤utmal› Kondenserler ................................................................... Evaporatif Kondenserler ........................................................................ K›s›lma Vanas› .............................................................................................. Termostat ....................................................................................................... Kurutucular ve Süzgeçler.............................................................................. Manometreler................................................................................................. Termometreler .............................................................................................. SO⁄UTMA S‹STEMLER‹NDE ENERJ‹ EKONOM‹S‹ ..................................... Özet................................................................................................................ Kendimizi S›nayal›m...................................................................................... Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. Yararlan›lan Kaynaklar.................................................................................. 273 274 275 277 278 279 280 280 281 281 283 284 285 285 286 Önsöz Önsöz Günümüzde geleneksel enerji kaynaklar›n›n giderek pahalanmas› ve bu kaynaklar›n gün geçtikçe azalmas›, bu konuda yenilikçi çözümler gelifltirmek zorunda k›lm›flt›r. Buna ba¤l› olarak yenilenebilir enerji kaynaklar›n›n kullan›m› ön plana ç›kar›lm›flt›r. Fakat unutulmamal›d›r ki, enerji kaynaklar›n›n tükenmesinin de yan›nda enerjiye ödenen maliyetler de önemli bir sorundur. Bu anlamda enerji tasarrufu ve enerji ekonomisi uygulamalar› günümüzde ihtiyaç olmaktan çok zorunluluk haline gelmifltir. Enerji ekonomisi uygulamalar› sayesinde mevcut enerji kaynaklar›n›n en verimli flekilde de¤erlendirilme imkan› do¤arken enerji için yap›lan harcamalarda da ciddi boyutlarda tasarruf sa¤lanabilir. Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi, isimli bu kitab›m›zda, endüstride ve konutlarda kullan›lan ›s›tma, havaland›rma ve iklimlendire sistemlerinde enerji ekonomisi sa¤lamaya yönelik önlemler ve uygulamalara de¤inilmifltir. Her bir ünitede, konunun detaylar›na inilmifl, enerji ekonomisinin önemine vurgu yap›lm›flt›r. Is›tma havaland›rma ve klima sistemleri, günlük hayat›m›z›n konfor ve sa¤l›k aç›s›ndan vazgeçilmez bir parças›d›r. Is›l konfor ve insan sa¤l›¤› üzerine yap›lm›fl olan pek çok bilimsel çal›flma ile bu durum ortaya konulmufltur. Yaflam alan›m›z olan evlerimiz, al›flverifl merkezleri, ifl merkezleri, ofisler, hastaneler ve okullar ilk akla gelen kullan›m yerleridir. Endüstride, çal›flanlar›n verimlili¤inin sa¤lanmas›n›n gereklili¤i de son y›llarda önem kazanm›flt›r. Pek çok sanayi tesisinde art›k çal›flanlar›n daha verimli çal›flmas›n› sa¤lamak amac›yla ›s›tma havaland›rma ve klima sistemlerinin kullan›m› yayg›nlaflt›r›lm›flt›r. Buradan da anlafl›laca¤› üzere, iklimlendirme sistemleri günümüzde her alanda kullan›lmaktad›r. Bu kadar yo¤un kullan›m› söz konusu olan bu sistemlerin, enerji tüketimleri de göz ard› edilemeyecek seviyelerdedir. Son dönemlerde yap›lan yasal düzenlemeler de bu konunun ne kadar önemli oldu¤unu anlamam›z aç›s›ndan bir di¤er unsurdur. Kitab›m›z›n ilgili bölümlerinde, bu sistemlerin verimlili¤ini art›rma ve bu sistemlerde enerji ekonomisi sa¤lamaya yönelik dikkat edilmesi gerekenler detaylar›yla ele al›nm›flt›r. Aç›kö¤retim tekni¤ine göre haz›rlanm›fl olan bu kitab›m›zda, konular bir bütün olarak ele al›nm›fl olup, okuyucunun konuyu kavrarken yorumlamas›n› sa¤lamaya yönelik olarak s›ra sizde sorular› okuyucuya yöneltilmifltir. Konunun daha iyi anlafl›lmas› için ayr›ca örneklerle ve görsellerle aç›klamalara yer verilmifltir. Her ünite sonunda yer alan kendimizi s›nayal›m bölümünde, konuyu tamamlayan okuyucunun bilgi düzeyi s›nanm›flt›r. Yazar arkadafllar›m ile ö¤renim tasar›m›, grafik tasar›m ve dizgi ekiplerinin kitab›n haz›rlanmas›nda büyük katk›lar› olmufltur. Kitap haz›rlama sürecinde katk›lar›ndan dolay› çal›flma arkadafllar›m Arfl.Gör.Dr. Önder ALTUNTAfi’a, Mak.Müh. Elif YILDIRIM’a, Mak.Müh. Yasin fiÖHRET’e ve Uçak Müh. Seyhun DURMUfi’a teflekkür ediyorum. Kitab›n, ö¤rencilerimize ve tüm okuyuculara yararl› olmas›n› diliyorum. Editör Prof.Dr. Tahir Hikmet KARAKOÇ xi ISITMA HAVALANDIRMA VE KL‹MA S‹STEMLER‹NDE ENERJ‹ EKONOM‹S‹ 1 Amaçlar›m›z N N N N N Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra; Klima sisteminde enerji ekonomisi ile ilgili temel kavramlar› aç›klayabilmek, Kompresörler ve dönüfltürücülü (inverter) sistemleri tan›mlayabilmek, Fanlarda ve kanallarda enerji tasarrufunu aç›klayabilmek, Merkezi so¤utma sistemlerinin sirkülasyon borular›nda ›s› kazanc› ve pompalama enerjisini aç›klayabilmek, Bireysel so¤utma sistemlerinde enerji tasarrufunu aç›klayabilmek için gerekli bilgi ve becerilere sahip olabilirsiniz. Anahtar Kavramlar • • • • Is› Yal›t›m› Optimizasyon ‹ç Hava Kalitesi Sistem Verimi • Dönüfltürücülü (‹nverter) Teknolojisi • Merkezi ve Bireysel So¤utma Sistemleri ‹çindekiler Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi • G‹R‹fi • KL‹MA S‹STEM‹NDE ENERJ‹ EKONOM‹S‹ ‹LE ‹LG‹L‹ KAVRAMLAR • KOMPRESÖRLER VE DÖNÜfiTÜRÜCÜLÜ (‹NVERTER) S‹STEMLER • ÜFLEME HAVASI VE ODA ‹Ç‹ HAVA DA⁄ILIMI • KAPAS‹TEN‹N YÜKSEK SEÇ‹LMES‹ VE AfiIRI BÜYÜK BOYUTLANDIRMA (OVERSIZING) • HAVALANDIRMADAN OLAN ISIL KAZANÇLARI AZALTMA ÖNLEMLER‹ • FANLARDA ENERJ‹ TASARRUFU • HAVA KANALLARINDA ENERJ‹ TASARRUFU • MERKEZ‹ SO⁄UTMA S‹STEMLER‹N‹N S‹RKÜLASYON BORULARINDA ISI KAZANCI VE POMPALAMA ENERJ‹S‹ • VRV S‹STEMLER • B‹REYSEL SO⁄UTMA S‹STEM‹NDE ENERJ‹ TASARRUFU • KANALLI SPLIT KL‹MA VE ÇATI T‹P‹ KL‹MADA, KL‹MA-HAVALANDIRMA OTOMASYONUYLA ENERJ‹ TASARRUFU • KL‹MADA ENERJ‹ TASARRUFU ‹Ç‹N ANA BAfiLIKLAR Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi G‹R‹fi Su ak›tan muslu¤u gördü¤ümüzde, hepimiz kapat›r›z. Damlatan musluk varsa bunu da kapatmaya çal›fl›r›z. Kapanmazsa tamir ettiririz. Çünkü akan veya damlayan su, ciddi bir maliyettir. Bunu gördü¤ümüz için yapar›z; oysa benzer flekilde binalardan d›flar› enerji ak›yor. Bu enerji israf›n› göremedi¤imiz için, afl›r› enerji tüketimi devam etmektedir. Bu bölümde, klima sistemlerinde enerji ekonomisi ve optimizasyonu ele al›narak incelenmeye çal›fl›lm›flt›r. Klima sistemlerinde, ülkemizde birim enerji maliyeti (T/kWh) en yüksek olan elektrik enerjisi kullan›lmaktad›r. Elektrik enerjisinin kullan›ld›¤› bu sistemlerde konfordan fedakârl›k etmeden gerçeklefltirilebilecek tasarruf, iflletme maliyetlerinde önemli karl›l›klar sa¤layacakt›r. Bu çerçevede al›nabilecek pek çok önlem bulunmaktad›r. Projede, uygulamada ve iflletmede sistem seçimiyle bafllay›p, detaylarda %5, %1, %0,5, %0,01 gibi önemsenmeyen rakamlar›n (kay›plar›n) toplam›, çok büyük de¤erlere ulaflmaktad›r. Çok iyi planlanan ve iflletilen bina ile kötü planlanan bina aras›nda enerji tüketimlerinde 4-5 misli farklar oluflabilmektedir. HVAC (›s›tma (heating), havaland›rma (ventilating), iklimlendirme (air conditioning)) tesisat› gereksiniminde, ›s›tma ve so¤utma öne ç›kmaktad›r. HVAC tesisat›, önce ›s›tma ve so¤utma ihtiyac› için gerekli gözükmektedir. Ancak binalar›n ›s›tma ihtiyac› 5-7 ay; so¤utma ihtiyac› 3-5 ay (bölgelere göre de¤iflebilir) olmas›na ra¤men, havaland›rmaya 12 ay boyunca ihtiyaç vard›r. Büyük al›flverifl merkezlerinde so¤utma ve havaland›rmaya 12 ay ihtiyaç duyulur. Ancak k›fl aylar›nda ve ilkbahar - sonbahar›n büyük bir bölümünde ve mevsim geçifllerinde (y›ll›k ortalama 5 ayl›k) so¤utma ihtiyac›, havaland›rma ile (taze hava oran›n›n art›r›lmas› ile) karfl›lanabilir. Hem free cooling yap›l›p enerji ekonomisi sa¤lan›r, hem de taze hava yüksek oranda kullan›ld›¤› için, iç hava kalitesi çok yüksek olur. Free-cooling nedir? Aç›klay›n›z. SIRA S‹ZDE 1 KL‹MA S‹STEM‹NDE ENERJ‹ EKONOM‹S‹ D‹LE ‹LG‹L‹ Ü fi Ü N E L ‹ M KAVRAMLAR Tesisatta enerji ekonomisine bakarken; ›s›tma, so¤utma ve havaland›rma konular› S O R U birlikte incelendi¤inde, ›s›tmadan sonraki en önemli kriterin havaland›rma oldu¤u görülecektir. AMAÇLARIMIZ D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT D‹KKAT SIRA S‹ZDE SIRA S‹ZDE N N SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ 4 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Is› Yal›t›m› Is› yal›t›m›, enerji tasarrufu için bir ilk ad›m olarak tan›mlanabilir. Burada, yap›lardaki ›s› kay›plar›n›n azalt›lmas›na çal›fl›lm›flt›r. Bunun en önemli yans›mas›, bina d›fl kabuklar›n›n ›s›l izolasyonunun art›r›lmas› olmufltur. Çat›, döfleme ve d›fl duvarlar, yal›t›m kabiliyeti yüksek malzemelerden oluflturulmaya bafllanm›flt›r. Zaman içinde izolasyon de¤erleri art›r›larak, binalar›n d›fltan yal›t›m malzemeleriyle mantolanarak izole edilmesi noktas›na gelinmifltir. Mantolama, binan›n d›fl yüzeyinin yal›t›m malzemesi ile tamamen kaplanmas›d›r. Pencereler ve Enfiltrasyon Pencerelerde çift cam kullan›m› ve pencere alanlar›n›n azalt›lmas›, yine enerji tasarrufu kavram› içinde uygulanmaya bafllam›fl ve ayn› zamanda pencereler ve kap›lar gibi d›fl kabuk aç›kl›klar›, daha s›zd›rmaz hale getirilmifltir. Böylece hem iletimle olan kay›plar, hem de enfiltrasyonla ilgili kay›plar azalt›lm›flt›r. Binalarda kullan›lan yap› elemanlar›n›n aral›klar›ndan veya d›fla aç›lan pencere ve kap›lardan giren havaya k›saca enfiltrasyon denir. Pencere boyutlar›n›n küçültülmesi k›fl›n ›s› kay›plar›n›, yaz›n da özellikle güneflten gelen ›s› kazançlar›n› azaltt›¤› için, enerji ekonomisi sa¤lan›r. ‹ç Hava Kalitesi Geliflen teknoloji ile binalar›n d›fl kabu¤unun s›zd›rmazl›¤›n›n art›r›lmas›, iç hava kalitesi sorunlar›n› beraberinde getirmifl ve iç hava kalitesi kavram›, enerji tasarrufu ile çat›flan yeni bir çal›flma alan› yaratm›flt›r. Contal› pencere do¤ramalar›yla, binaya kontrolsüz hava s›z›nt›s› durdurulmufl ve böylece ›s›tma so¤utma yükleri azalt›larak enerji ekonomisi sa¤lanm›flt›r. Ancak mekanik havaland›rma olmayan binalarda (özellikle konutlarda) hal›, dolap, mobilya ve boyalardan yay›lan kimyasal gazlar, iç hava kalitesini bozarak alerjik rahats›zl›klara sebep olmaktad›r. Geliflmifl ülkelerde ve Türkiye’deki lüks konutlarda yaflayan insanlarda (özellikle çocuklarda) alerjik rahats›zl›klar ve ast›m sorunu yaflayanlar›n oran› %30 mertebesine ulaflm›flt›r. Ayr›ca grip olan insanlardan (hapfl›rma ve nefesleriyle) ortama giren virüs miktar›, yüksek konsantrasyona ulaflt›¤› için grip vb. rahats›zl›klar›n bulaflma riski de artar. Pencerelerin s›zd›rmaz oldu¤u binalarda taze havay› filtre ederek ve konfor flartlar›na uygun s›cakl›¤a kadar k›fl›n ›s›tarak ve yaz›n da mümkünse so¤utarak verecek mekanik bir sistem (hiç olmazsa filtre edilmifl taze hava) yap›lmas› gereklidir. SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ 2 SIRA S‹ZDE ‹ç ortam aç›s›ndan, iç hava kalitesini belirleyen unsurlar nelerdir? Cihaz Verimleri D Ü fi Ü N E L ‹ M Yap›larda enerji tasarrufu, ›s› yal›t›m yönetmelikleriyle sa¤lan›rken, enerji ekonomisinin di¤er önemli bir aya¤› olan cihaz ve sistem verimlerinin art›r›lmas›, baflka S O R olmufltur. U bir çal›flma alan› Sonuçta; kazan, so¤utma grubu, jeneratörler, pompalar, fanlar gibi ekipmanlar ve borular, hava kanallar› gibi ›s› enerjisini tafl›yan elemanlar, verimsizlikleri D ‹ K K A Tnedeniyle enerji kayb›na neden olmaktad›r. Bunlar›n daha verimli hale getirilmesi, önemli ölçüde enerjinin tasarrufu anlam›na gelmektedir. Avrupa’daki son e¤ilim, cihaz verimlerinin s›n›rland›r›lmas›yla ilgilidir. HVAC SIRA S‹ZDE tesisat›nda kullan›lan çeflitli cihazlar için alt verim s›n›rlar› getirilmekte ve bunun alt›nda verim de¤erine sahip cihazlar›n pazara girmesi yasaklanmaktad›r. 12 kW N N AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P K ‹ T A P TELEV‹ZYON TELEV‹ZYON 5 1. Ünite - Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi gücün alt›ndaki klima cihazlar› buna bir örnek olarak gösterilebilir. 2004 y›l›nda G s›n›f› (enerji tüketim seviyesi olarak) bütün cihazlar›n kullan›m›na son verilmesine karar verilmifltir. Bir program dâhilinde, 2010 y›l›na kadar D s›n›f› cihazlar›n kullan›m›na son verilecektir. Bunun anlam›, bugün pazardaki cihazlar›n %70’inin kald›r›lmas›d›r. Enerji tüketen cihazlar, enerji verimliliklerine göre s›n›fland›r›l›rlar. Verimi en yüksek cihaz A s›n›f› ve en düflük verime sahip cihaz G s›n›f› cihaz olmak üzere bu s›n›fland›rma flu flekilde yap›l›r: • A s›n›f› • B s›n›f› • C s›n›f› • D s›n›f› • E s›n›f› • F s›n›f› • G s›n›f› SIRA S‹ZDE Evinizde kulland›¤›n›z enerji tüketen belli bafll› cihazlar›n (buzdolab›, çamafl›r makinesi, bulafl›k makinesi vb.) enerji verimlili¤i aç›s›ndan hangi s›n›fa dâhil oldu¤unu nas›l anlayabilirsiniz? 3 D Ü fi Ü N E L ‹ M SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M Otomatik Kontrol R U Her türlü de¤iflen iklim koflullar›nda, bina koflullar›nda ve iflletmeS Okoflullar›nda konforun sa¤lanmas›, ancak otomatik kontrolle gerçekleflebilir. Uygun sistem seçimi, ›s› geri kazanma cihazlar›n›n sisteme dahil edilmesi, uygun kontrol Dve‹ Kbina otomasyon KAT sistemlerinin kullan›lmas›, enerji ekonomisinin en kuvvetli enstrümanlar›d›r. Ak›ll› binalar bu ihtiyaçlar için ortaya ç›km›flt›r. Bu binalarda bütün mekanik teSIRA S‹ZDE sisat otomasyonla verilen bir program dâhilinde kendi kendine çal›flmaktad›r. Ancak unutulmamal›d›r ki; bir bina ak›ll› bina standard›nda yap›lmam›flsa, yani mimari, mekanik tesisat, elektrik tesisat› vb. olarak uygun yap›lmam›flsa, sadece otomasAMAÇLARIMIZ yonla istenilen verimlilikte çal›flt›r›lamaz. Ak›ll› bina ve onun mekanik tesisat›, her fleyden önce standard›na uygun yap›lm›fl olmal›d›r. Bütün sistemler optimize edilmifl ve otomasyona uygun biçimde tasarlanm›fl olmal›d›r. K ‹ T A P N N S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P Optimizasyon Optimizasyon, bir uygulama s›ras›nda belirli koflullar alt›ndaT Emümkün L E V ‹ Z Y O Nolan seçenekler aras›ndan en iyisini seçmektir. Bu kavram, enerji tasarrufu fikri yerine, enerji ekonomisi, enerjinin do¤ru kullan›m› fikrini getirmektedir. Özellikle ulusal yönetmeliklerin bak›fl aç›s›, enerji tasarrufu de¤il, enerjinin do¤ru kullan›m›n› sa¤la‹ N T E R ve N E Tenerjinin en makt›r. Yani ne pahas›na olursa olsun enerji tasarrufu yerine, ak›lc› ekonomik flekilde kullan›m›, birinci önceli¤e sahiptir; çünkü ekonomi ayn› zamanda optimizasyonu içermektedir. Bütün kaynaklar›n sürdürülebilirli¤i anlam›nda ekonomik çözüm, optimum çözümdür ve bu çözüm dinamiktir. Elektrik Tüketimi Tek bafl›na klimada enerji ekonomisi ele al›nd›¤›nda, kullan›lan enerji, esas olarak elektrik enerjisidir. Dolay›s›yla klimada en k›ymetli enerji kayna¤› kullan›lmaktad›r. Elektrik fiyatlar›n›n petrole ba¤l› olarak t›rmand›¤›n› düflündü¤ümüzde, enerji maliyetlerinin, sistemlerin en önemli özelli¤i haline geldi¤ini söylemek mümkündür. Bugün enerji fiyatlar› ve ilk yat›r›m maliyetlerine bak›ld›¤›nda çarp›c› bir tab- TELEV‹ZYON ‹NTERNET 6 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi lo ile karfl›lafl›lmaktad›r. Örne¤in bir so¤utma grubunun bir so¤utma mevsiminde harcad›¤› elektrik enerjisi, uygulamaya, büyüklü¤e ve cinse göre de¤iflmekle birlikte kendi sat›n alma fiyat›n›n %20 - %40’› mertebesindedir. KOMPRESÖRLER VE DÖNÜfiTÜRÜCÜLÜ (‹NVERTER) S‹STEMLER Kompresör, so¤utucu ak›flkan çevriminde so¤utucu ak›flkan› dolaflt›rmak için bir pompa gibi çal›fl›r. Düflük s›cakl›k ve düflük bas›nçl› so¤utucu ak›flkan, evaporatörde buharlaflt›r›l›r ve so¤utucu ak›flkan buhar›, kondenserde kolayca s›v› faza geçebilece¤i bas›nca kadar s›k›flt›r›l›r. Kompresörler Kompresörler, s›k›flt›rma flekillerine göre volumetrik (hacimsel) s›k›flt›rma ve santrifüj (merkez kaç etkisini kullanarak bir döner çark ile) s›k›flt›rma olarak s›n›fland›r›l›rlar. En çok bilinen ve yayg›n olarak kullan›lan kompresör tipleri afla¤›da s›ralanm›flt›r: • Pistonlu kompresörler • Döner (rotary) kompresörler • Spiral (scroll) kompresörler • Vidal› kompresörler • Santrifüj kompresörler Yap›lar›na göre kompresörler üçe ayr›lmaktad›rlar: • Aç›k tip kompresörler • Yar› hermetik tip kompresörler • Hermetik tip kompresörler ‹nverter Teknolojisi fiekil 1.1 Oda S›cakl›¤›n›n Zamana Göre De¤iflimi Do¤ru ak›m› (DC), alternatif ak›m (AC) biçimine dönüfltürebilen, frekans› ve gerilimi birbirinden ba¤›ms›z ayarlanabilen cihazlara dönüfltürücülü (‹nverter) sistemler ad› verilir. Is› kazanc› hesab› ile mahalin pik so¤utma yükü hesaplan›r ve bu hesaba göre kapasite tayin edilir. Ancak, so¤utma mevsimi boyunca sistem genellikle k›smi yükte çal›fl›r. K›smi yükte çal›flan dönüfltürücülü (‹nverter) kompresörlü sistem, klasik on-off kontrollü sisteme göre daha verimli çal›flmaktad›r. Klasik kompresörlerde, kompresör rotasyonu sabittir. KomIs›tma Devri & Is›tmaya presör sabit kapasitede çal›fl›r. Bafllang›ç S›cakl›¤› fiartland›r›lan mekânda ayarla(Is›tma) nan s›cakl›¤a ulafl›ld›¤›nda komAyarlanan presör durur. Kompresörün durs›cakl›k 0.5-1.0 derece kalk yapmas›, klasik sistemlerin Oda çal›flma fleklidir. Kompresörün s›cakl›¤› ayn› kapasite ile dur-kalk yaparak iç ortam s›cakl›¤›n› hassas Bafllang›ç Zaman kontrol etmesi mümkün de¤ildir. Is›tma Gücü Elektrik devir Oda s›cakl›¤›ndaki dalgalanmaOtomatik frekans› olarak lar nedeniyle, konfor flartlar›ndan ayarlan›r sapma meydana gelir ve enerji tüketimi artar. 7 1. Ünite - Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi ‹nverter kompresörler kapasitelerini modüle edebilmektedir. ‹nverter teknolojisi flebekeden gelen sabit frekansl› elektri¤in frekans›n› de¤ifltirerek kompresör devrini ayarlar. Dönüfltürücülü (‹nverter) kompresörlerde, flartland›r›lan mahalin s›cakl›¤› ± 0,5°C hassasiyette fiekil 1.1’deki grafikte gösterildi¤i gibi sabit tutulabilir. ‹nverter sistemlerde konfor flartlar›ndan sapma yoktur. Elektrik harcamas› klasik kompresörlü sistemlere göre yaklafl›k %30 daha azd›r. Bu durum fiekil 1.2’de gösterilmifltir. Kompresör Frekans› (Hz) fiekil 1.2 ‹ç ortam s›cakl›¤›(˚C) OFF Ayarlanan s›cakl›k Rejime girme 3˚C Zaman (a) ‹nverter olmayan sistem Tam Güç Düflük Güç M‹N. Ayarlanan s›cakl›k ‹ç ortam s›cakl›¤›(˚C) ON MAKS Rejime girme 1˚C Zaman (b) ‹nverter sistem ‹nverter Sistemler, Enerji Tasarrufu ve Konfor Sa¤lanmas› So¤utma ve ›s›tma kapasitesi, d›fl ortam s›cakl›¤›, iç ortam s›cakl›¤› ve ayar s›cakl›¤›na ba¤l› olarak de¤iflir. • Oda s›cakl›¤› belirli bir aral›kta sürekli sabit kal›r. • Sistem, mekan› k›sa sürede istenen s›cakl›¤a ulaflt›rabilir. • Yüksek verimli ve so¤utucu ak›flkan kontrollü çal›flma, enerji tasarrufu ve konfor sa¤lar. • Dönüfltürücülü (‹nverter) kompresörlerde, kompresör motorunun devri, frekans kontrollüdür. Bu yüzden kompresörün devrini de¤ifltirmek genifl bir alanda kompresörün kapasitesini kontrol etmeyi mümkün k›lar. • Bunlar›n yan› s›ra dönüfltürücülü (‹nverter) sistemlerde defrost süresi çok k›sad›r. Bu sayede, defrost süresince oda s›cakl›k düflüflü küçüktür. Ayarlanan oda s›cakl›¤›na ulaflma h›z›, standart kompresörlü sistemlere göre daha yüksektir. Oda s›cakl›¤›ndaki de¤iflkenlik çok küçük oldu¤undan s›cakl›k farkl›l›klar› oluflmaz. • Mahalin ›s› ihtiyac›na göre, kompresör %20 oran›nda modüle edildi¤inde kompresör motoru %80 devirle döner. • Motor %80 devirle çal›fl›rken, tam devirdeki güç harcamas› ile k›yasland›¤›nda enerji harcamas› %50 oran›na düfler. Enerji Verimlili¤i Frekans kontrolü ile çoklu kompresörlü cihazlarda, yüke göre %4-100 çal›flma kapasitesi aral›¤›nda tüketim gücü ayarlanarak kompresörün minimum enerji tüketimi sa¤lan›r. Cihaz sürekli dur-kalk yapmad›¤›ndan, kompresörün ilk çal›flmas›ndaki yüksek enerji tüketimi ortadan kald›r›lm›fl olur. ‹nveter Sistemlerde S›cakl›k Kontrolü 8 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Hassas Kontrol Sistemi Oda s›cakl›¤›n›, ayar s›cakl›¤›na göre 0,1°C hassasiyetle sabit tutarak rahats›z edici ›s› dalgalanmalar›n› ve nem sorunlar›n› ortadan kald›r›r. Yüksek verim ve konfor sa¤lar. Güçlü, Sessiz ve Verimli Çal›flma ‹nverter kompresörler ilk çal›flt›rma an›nda, ayarlanan oda s›cakl›¤›na daha k›sa sürede ulaflmak için kapasitelerini en yüksek seviyeye ç›kar›rlar. Ayarlanan oda s›cakl›¤›na bir kez erifltikten sonra, kapasite azalt›l›r. Ayarlanan s›cakl›¤› sabit tutmak için genellikle cihaz düflük kapasitede çal›fl›r. Cihaz düflük kapasitede çal›flt›¤›ndan yüksek enerji verimlili¤ine sahiptir. Kompresörler tamamen izoleli oldu¤undan çok sessizdir ve enerji kayb›na yol açmaz. ÜFLEME HAVASI VE ODA ‹Ç‹ HAVA DA⁄ILIMI fiekil 1.3 Statik Is›tman›n Yap›ld›¤› Bir Uygulama Örne¤i Klima ve havaland›rma sistemlerinde flartland›r›lm›fl havan›n odaya verilmesi ve oda içinde da¤›l›m›, çok önemlidir. ‹stenilen miktarda ve istenilen flartlarda hava odaya verilse bile, e¤er oda içine verilen havan›n düzgün da¤›l›m› sa¤lanamazsa, beklenilen etki gerçekleflmez ve konfor oluflmaz. Bunun için so¤utma ve havaland›rma için gerekli üfleme havas›, • Ortama mümkün ise tavandan verilmelidir. Bununla ilgili olarak fiekil 1.3’te örnek verilmifltir. • Üfleme havas›n›n s›cakl›¤›, oda s›cakl›¤›ndan daha düflük olmal›d›r. Is›tmada ise, cam önlerinden; radyatör vb. elemanlarla (statik ›s›tma) yap›lmal›d›r. Böylece, • Hava, ortama yaz - k›fl yüksek olmayan h›zlarda üflenir. Ses, gürültü ve insanlar›n üzerinde hava ak›m› oluflmaz. Daha konforlu ortam yarat›l›r. • Taze hava veya kar›fl›m havas› (iç ve d›fl hava kar›fl›m›) tavandan ve oda s›cakl›¤›n›n alt›nda üflendi¤i için, egzoz menfezine by-pass riski önlenir; taze hava, ortamdaki havaya çok iyi kar›fl›r ve daha verimli kullan›l›r. • Statik ›s›tma (cam önlerinde radyatör vb ›s›t›c›lar) varsa, k›fl›n da ortama hava, oda s›cakl›¤›n›n biraz alt›ndaki s›cakl›kta üflenmelidir. Böylece tavanda biriken (ayd›nlatmadan gelen, insanlardan yükselen) ›s›dan yararlan›l›r ve enerji tasarrufu sa¤lan›r. • Özellikle de¤iflken hava debili ve hava kanall› split klima sistemlerinde %10-20 oran›nda al›nan taze hava, % 80-90 oran›ndaki iç hava ile kar›flt›r›larak üflendi¤i için, kar›fl›m havas›n› ›s›tmaya ihtiyaç olmaz (‹stanbul, ‹zmir, Ankara benzeri iklimlerde). 9 1. Ünite - Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi • Is› geri kazan›m› sa¤lan›rken, ilave bir enerji de gerekmez. Çok iyi bir ekonomizör sistemi gibi çal›fl›r. Is›tma ihtiyac› varsa, bunu s›cak hava ile karfl›lamak yerine, statik ›s›tma yap›lmal›d›r. S›cak hava üfleyerek ›s›tma yapmak kötü bir fikirdir. Is›tma ihtiyac›n› statik ›s›tma yapmadan, tavandan havay› s›cak üfleyerek karfl›lamak istenirse; • Daha yüksek oda s›cakl›¤›na ihtiyaç duyulur.(Hissedilen ortam s›cakl›¤› statik ›s›tmaya göre daha düflük olur, hava hareketi de hissedilen s›cakl›¤› ayr›ca düflürür). • Bu nedenle daha fazla yak›t tüketilir. • Oda havas›n›n nemlendirme ihtiyac› artar (Oda s›cakl›¤› artt›kça hava daha fazla kurur). • Tavandaki s›cak havay› afla¤›ya indirmek için, daha yüksek h›zla üflemek gerekir. • Bu durumda hava sesi oluflabilir. • Ortam havas›n› daha yüksek h›zla üflemek, fan bas›nc›n›, dolay›s›yla elektrik tüketimini (az da olsa) art›r›r. • Havan›n egzoz menfezine do¤ru by-pass riski daha fazla olur. • Havadan havaya ›s› geri kazan›m cihazlar›nda ilave direnci yenmek için, taze hava ve egzoz devrelerinde daha büyük fan motorlar› kullan›l›r. Bu motorlar, yaz k›fl sürekli taze hava temini ve egzoz yapmak için çal›fl›rlar ve sürekli enerji harcarlar. D›fl ortamdaki havay› (özellikle ara mevsimlerde) binaya oldu¤u gibi vermek daha uygun olsa bile, hava bu cihazlardan geçmek zorundad›r ve enerji tüketilir. • Böyle durumlarda mümkün oldu¤u kadar by-pass damperleri kullan›lmal›d›r. Havadan havaya ›s› geri kazan›m cihazlar›, bölgeye ba¤l› olarak, proje baz›nda incelenmelidir. ‹sveç ve Kanada’da çok yararl› oldu¤u kesin olan havadan havaya ›s› geri kazan›m cihazlar›n›n, ‹stanbul, ‹zmir, Antalya vb. flehirlerde ne kadar yararl› veya zararl› olduklar› da tart›fl›lmaktad›r. Bu konu proje baz›nda incelenmelidir. SIRA S‹ZDE So¤utma için gerekli üfleme havas›; ortama hangi s›cakl›kta ve mahalin neresinden verilmelidir? Taze Hava Al›fl› 4 D Ü fi Ü N E L ‹ M SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M Taze havay› alt kotlardan, yani kuranglez içinden, topra¤a yak›n seviyelerden alS O R toz U sürüklenir. d›¤›m›zda hava ile birlikte klima santrali filtresine do¤ru, daha fazla Bu nedenle taze havay› mümkün oldu¤u kadar üst kottan almak gereklidir. Baflka k›s›tlamalar yoksa taze havan›n çat›dan al›nmas› idealdir. Bu durumda; D‹KKAT • D›fl hava üst seviyelerde daha tozsuz ve daha az kirli olacak, • Filtreler daha geç t›kanacak, SIRA S‹ZDE • Filtre ömrü daha uzun olacak, • Enerji tüketimi daha az olacak, • ‹ç hava kalitesi ve konfor daha iyi olacakt›r. AMAÇLARIMIZ Büyük binalar›n girifl kap›lar› sabah saatlerinde yo¤un insan girifli nedeniyle sürekli aç›k kal›r. K›fl›n so¤uk hava ve yaz›n tozlu hava girifli, iç hava kalitesini bozar. Büyük binalar›n giriflinde hava perdeleri kullan›lmal›d›r. K ‹ T A P ‹ç hacimler, d›flar›dan toz giriflini önlemek üzere bas›nçland›r›lmal› ve daima (+) bas›nçta tutulmal›d›r. Bunun için taze hava miktar› egzozdan daha fazla olmal›d›r. N N S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON TELEV‹ZYON ‹NTERNET ‹NTERNET 10 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Havadan havaya ›s› geri kazan›m cihazlar› kullan›lan binalarda (yüksek blok), ›s› geri kazanma hücresinin yaratt›¤› direnç nedeniyle hava beslemesi azal›nca iç hacimler (-) bas›nçta kalabilir. Çünkü WC ve mutfak egzozlar› de¤iflmeden ayn› debide çal›flmay› sürdürmektedirler. Böylece emilen hava de¤iflmezken beslenen hava azal›nca, hacimler negatif bas›nca dönmektedir. Bu tür uygulamalarda artan direnci karfl›lamak ve besleme havas›n› art›rmak üzere taze hava fan› daha büyük olmal›d›r. SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON ‹NTERNET 5 HVAC sistemlerinde taze havan›n çat› kotundan al›nmas›n›n avantajlar› nelerdir? SIRA S‹ZDE Klimada Oda S›cakl›¤› D Ü fi Ü N E L ‹ M Sürekli yaflanan hacimlerde (ofis vb.) yaz aylar›nda 24°C oda s›cakl›¤› idealdir. Enerji ekonomisi için 25°C insanlar için ideal kabul edilebilir. Yaflam mahallerinde O R U yaz›n sürekliS oturulmuyorsa, girip-ç›k›l›yorsa (flantiye ofisleri, hatta bahçeli evlerde bahçeye s›k ç›k›fllar vb) oda s›cakl›¤›n›n d›fl hava s›cakl›¤›n›n yaklafl›k 6-8°C alt›nda olmas›; önce sa¤l›k (nezle olmamak için), sonra da enerji ekonomisi için daha D‹KKAT uygundur. Is›tma mevsiminde d›fl hava s›cakl›k fark› çok fazla oldu¤u için, her odan›n s›SIRA S‹ZDE cakl›¤› termostatik radyatör vanas› veya oda termostat› ile ayr› ayr› kontrol edilmelidir. Termostatik Radyatör Vanas›, bir vana ve bu vanan›n üzerine ba¤lanm›fl termostattan oluflmaktad›r. Oda s›cakl›¤› termostat üzerindeki skala yard›m›yla ayarlaAMAÇLARIMIZ n›r. Termostat, oda s›cakl›¤› ayarlanan de¤ere geldi¤i zaman otomatik olarak vana üzerindeki pimi iterek su ak›fl›n› k›sar ve vanay› kapatarak radyatörün gereksiz yere ›s› yaymas›n› K ‹ T önler. A P Oda Termostat› ise, odan›n s›cakl›¤›n› ölçen ve s›cakl›¤›n›n istenen seviye geldi¤i anda ›s›tma cihaz›n›n çal›flmas›n› durduran elemanlar›d›r. Is›tma mevsiminde iç ortam s›cakl›¤› 20°C ise, k›fl›n d›fl hava iç hava s›cakl›k fark› yüksek T E L de¤erlerdedir. EV‹ZYON • ‹stanbul’da (d›fl hava proje s›cakl›¤› -3°C) : ∆T = 20-(-3)= 23°C • Ankara’da (d›fl hava proje s›cakl›¤› -12°C) : ∆T = 20-(-12)= 32°C • ‹zmir’de (d›fl hava proje s›cakl›¤› 0°C) : ∆T = 20-0= 20°C ‹ N T E R N E(d›fl T hava proje s›cakl›¤› +3°C) : ∆T = 20-3= 17°C • Antalya’da Bu nedenle radyatörlerde, termostatik radyatör vanalar› kullan›lmal›d›r. Oysa ayn› flehirlerde so¤utma mevsiminde, iç ortam ile d›fl havan›n s›cakl›k farklar›, s›cak yaz günlerinde bile 8-12°C gibi düflük de¤erlerdedir. So¤utmada ise, iç-d›fl ortam s›cakl›k fark› çok daha azd›r. Ancak günefl etkisi saatlere ve yönlere göre farkl›d›r. Yani so¤utmada, her odan›n s›cakl›k kontrolünü ayr› ayr› yap›lmak yerine otel, hastane ve özel uygulamalar hariç zon kontrolü yap›labilir. Ancak günefl, ciddi oranda ortam s›cakl›¤›n› etkiler. Yani so¤utmada oda s›cakl›¤›n› kontrol etmek için zonlama yap›lmas› yararl›d›r. Oda termostatlar›n›n ayar noktalar›ndaki s›cakl›k farklar›n›n ± yaklafl›k 1°C oldu¤u ve bu de¤iflimin hissedilmedi¤i düflünülürse; ayn› zondaki benzer hacimlerin yaz›n so¤utma için bir oda termostat› ile kontrol edilmesi pratik olabilir. N N Enerjinin Tafl›nmas› Is› enerjisinin tafl›nmas›nda iki önemli konu vard›r: • Enerjinin tafl›nd›¤› mesafe, • Enerji tafl›n›m flekli (su veya hava gibi) Bu tafl›ma iflleminde, su veya havan›n hareketini sa¤layan pompalar veya fanlar, elektrik ile çal›fl›r. Tesisattaki direnç artt›kça, pompa ve fan motorlar› da çok 1. Ünite - Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi 11 daha fazla elektrik tüketecektir. Baflka bir deyim ile elektrik enerjisini fanlar de¤il, hava kanallar›; pompalar de¤il, borular tüketir. Hava kanallar›nda direnç daha azsa, daha az enerji tüketilir ve daha küçük fan motoru yeterli olur. Ayn› flekilde borulardaki bas›nç kayb› daha azsa, daha az enerji tüketilir ve daha küçük pompa yeterli olur. Elektrik motoruna verilen enerji, borularda ve hava kanallar›nda sürtünmelerle ›s› enerjisine dönüflerek tüketilir. Üstelik so¤utma halinde bu ›s›, so¤utma yükü olarak çillere yüklenir ve tafl›nan so¤utma kapasitesini azalt›r. Di¤er önemli bir konuysa, fanlar›n ve pompalar›n sürekli çal›flmalar›d›r. Dolay›s›yla enerji tüketimleri süreklidir, bundan kaynaklanan ›s› kazanc› süreklidir. Bu nedenle ›s› enerjisinin ekonomik tafl›nmas› enerji tasarrufunda önemli bir konudur. Is› tafl›y›c› ak›flkan gaz›n›n evaporatörlerde s›v› halden gaz haline geçerken oluflturdu¤u so¤utma potansiyelinin en k›sa mesafede kullan›lmas›, ciddi oranda enerji ekonomisi sa¤lar. Görüldü¤ü gibi enerjiyi uzak mesafelere su ile tafl›mak yerine, havayla tafl›mak aras›nda gerekli güç aç›s›ndan so¤utmada fark neredeyse 10 mislidir. Bu fark ›s›tmada daha da artmaktad›r ve oran 60 misli mertebelerindedir. Ancak havayla enerji tafl›man›n free cooling gibi avantajlar› da dikkate al›narak karfl›laflt›rma yap›lmal›d›r. Sulu sistemlerde mahallerin ihtiyac› olan taze havay› tafl›mak için, ayr›ca enerji harcanaca¤› da dikkate al›nmal›d›r. Esas belirleyici olan di¤er bir faktör ise, enerjinin tafl›nmas› gereken mesafedir. Sonuç olarak mekanik sistemlerin merkezi da¤›t›m avantajlar›na karfl›n, • Enerjiyi uzak noktalara tafl›ma, • Tafl›rken oluflan ›s› kay›p ve kazançlar›, • Pik yük d›fl›ndaki düflük kapasite ihtiyaçlar›ndaki verim düflümü, • Farkl› çal›flma saatlerine uyum sa¤lama zorluklar› gibi dezavantajlar› da vard›r. Enerjinin Hava veya Suyla Tafl›nmas› Maliyetlerinin Karfl›laflt›r›lmas› Hava veya su ile tafl›nan enerji miktar›n›n hesaplanmas›nda afla¤›daki eflitlik kullan›l›r: Q = V ρ. .cp.∆T (1.1) ∆T s›cakl›k fark›, so¤utma halinde su için 6°C veya 5°C; hava için 9°C kabul edilebilir. Is›tma halinde ise ∆T s›cakl›k fark›, su için 15°C veya 20°C ve hava için 10°C veya 15°C kabul edilebilir. Bu formüldeki sembollerin anlamlar› ve hesap de¤erleri Çizelge 1.1’de verilmifltir. Sembol Anlam› Birimi So¤utma Halinde Enerji Tafl›y›c› Is›tma Halinde Enerji Tafl›y›c› Hava Su Hava Su 1 1 1 Q Tafl›nan ›s› gücü kW 1 ∆T S›cakl›k fark› °C 9 cp Özgül ›s› kJ/kg.°C 1,0 4,2 1,0 4,2 Yo¤unluk kg/m3 1,2 1000 1,2 1000 Gerekli debi m3/h 333 0,140 0,170 ρ V 6 5 10 278 15 185 15 20 0,057 0,043 Çizelge 1.1 1 kW Enerjinin (So¤utma ve Is›tma ‹çin Ayr› Ayr›) Hava ve Suyla Tafl›nmas› ‹çin Gerekli Debi De¤erleri 12 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Çizelgede 1 kW enerji tafl›mak için gerekli hacimsel debi hesab› görülmektedir. Buna göre ayn› enerjinin tafl›nmas› için hava halinde çok büyük debi gerekmektedir. Debilerin oran› so¤utmada 2000, ›s›tmada 5000 mertebesindedir. Dolay›s›yla gerekli hava kanal› veya boru boyutlar› çok farkl›d›r. Ayn› 10 kW gücünde enerjinin tafl›nmas› için, hava halindeki 315 mm bir hava kanal› yerine, su halinde 25 mm bir boru yeterlidir. Enerjinin tafl›nmas› için, ak›flkan hareketini sa¤layan hava fan› veya su pompas› taraf›ndan çekilen enerjinin hesaplanmas›nda ise afla¤›daki eflitlik kullan›l›r: P= V .∆p 3600.η p .η m (1.2) Fan veya pompa taraf›ndan sa¤lanan bu bas›nç enerjisi, hava kanallar›nda veya borularda sürtünmelerle ›s› enerjisine dönüflerek kaybedilir. Bu formüldeki sembollerin anlamlar› ve de¤erleri Çizelge 1.2’de verilmifltir. Havan›n hareketi için haval› sistemlerde sa¤lanmas› gerekli bas›nç, suyun hareketi için sulu sistemlerde sa¤lanmas› gerekli bas›nçtan daha düflüktür. Su ile so¤utma halinde ortama tafl›nan su, bir fan coil vb cihazdan geçirilerek ortam so¤utulur. 1kW so¤utma kapasitesi için ortalama 4,5 kW fan coil motor gücü gereklidir. Bu de¤er de su ile so¤utma için gerekli güç de¤erine eklenmelidir. Çizelge 1.2 1 kW Enerjinin (So¤utma ve Is›tma ‹çin Ayr› Ayr›) Hava ve Suyla Tafl›nmas› ‹çin Gerekli Güç De¤erleri Sembol Anlam› Birimi So¤utma Halinde Enerji Tafl›y›c› Hava Su Is›tma Halinde Enerji Tafl›y›c› Hava Su V Ak›flkan debisi m3/h 333 ∆p Toplam bas›nç Pa 1100 250000 1100 80000 – %70 %65 %70 %65 %90 %90 %90 ηp Fan/pompa verimi* ηm Motor verimi – %90 P Gerekli güç W 162 0,140 17 0,170 20 278 185 135 90 0,057 2,2 0,043 1,6 *Daha yüksek verimlerde çal›flan fan ve pompalar seçilebilir. So¤utmada hava için karakteristik de¤erler; ∆p = 1100 Pa ve su için ∆p = 250000 Pa (25 mSS), Is›tmada hava için karakteristik de¤erler; ∆p = 1100 Pa ve su için ∆p = 80000 Pa (8 mSS) al›nabilir. Bu bas›nç de¤erleriyle 1 kW enerji tafl›mak için gerekli güç hesab› Çizelge 1.2’de görülmektedir. • Görüldü¤ü gibi enerjiyi uzak mesafelere su ile tafl›mak yerine, havayla tafl›mak aras›nda gerekli güç aç›s›ndan so¤utmada fark neredeyse 10 mislidir. Bu fark ›s›tmada daha da artmaktad›r ve oran 60 misli mertebelerindedir. • Ancak havayla enerji tafl›man›n free cooling ve cool down avantajlar› da dikkate al›narak karfl›laflt›rma yap›lmal›d›r. • Sulu sistemlerde mahallerin ihtiyac› olan taze havay› tafl›mak için, ayr›ca enerji harcanaca¤› da dikkate al›nmal›d›r. 13 1. Ünite - Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi • Esas belirleyici olan di¤er bir faktör ise, enerjinin tafl›nmas› gereken mesafedir. Sonuç olarak mekanik sistemlerin merkezi da¤›t›m avantajlar›na karfl›n, • Enerjiyi uzak noktalara tafl›ma, • Tafl›rken oluflan ›s› kay›p ve kazançlar›, • Pik yük d›fl›ndaki düflük kapasite ihtiyaçlar›ndaki verim düflümü, • Farkl› çal›flma saatlerine uyum sa¤lama zorluklar› gibi dezavantajlar› da vard›r. 5 kW enerjinin; a) 10°C s›cakl›k fark› ile hava ile tafl›nmas› için gerekli debiyi hesaplay›n›z. b) 6°C s›cakl›k fark› ile su ile tafl›nmas› için gerekli debiyi hesaplay›n›z. ÖRNEK 1 Çözüm 1: a) 5 kW enerjinin 10°C s›cakl›k fark› ile hava ile tafl›nmas› için Çizelge 1.1’deki de¤erleri Eflitlik 1.1’de yerlerine koyarsak; gerekli debi; V= Q = ρ.c p ∆T 1, 2 kg m3 5kW .1, 0 kJ kg °C .10°C = 0, 416 m s 3 V = 0,416 m3/s (veya 1497,6 m3/h) olarak bulunur. b) 5 kW enerjinin 6°C s›cakl›k fark› ile su ile tafl›nmas› için Çizelge 1.1’deki de¤erleri Eflitlik 1.1’de yerlerine koyarsak; gerekli debi; V= Q = ρ.c p ∆T 1000 kg m3 5kW .4, 2 kJ kg °C .6°C = 0, 0002 m s 3 V = 0,0002 m3/s (veya 0,72 m3/h) olarak bulunur. SIRA S‹ZDEhesaplay›n›z. 12 kW enerjinin 15°C s›cakl›k fark› ile hava ile tafl›nmas› için gerekli debiyi D Ü fi Ü N E L ‹ M 6000 m3/h debiye sahip hava ile so¤utma yapan %70 fan ve %90 motor verimli bir cihaz›n ihtiyaç duydu¤u gerekli güç kaç W d›r? (Toplam bas›nç de¤erleri için kaS O R U rakteristik de¤erler göz önüne al›nmal›d›r) 6 Ö RD ÜNfiEÜ NKE L ‹2M S O R U Çözüm 2: D‹KKAT 6000 m3/h debiye sahip hava ile so¤utma yapan bir cihaz için güç hesab› yapabilmek için, Çizelge 1.2’deki de¤erleri Eflitlik 1.2’de yerlerine koyarsak gerekli güç; P= .1100 Pa V .∆p h = = 2910W 3600.η p .η m 3600.0, 70.0, 90 3 6000 m SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ P = 2910 W = 2,9 kW olarak bulunur. D‹KKAT N N K ‹ T A P S‹ZDE 5000 m3/h debiye sahip hava so¤utma yapan %70 fan ve %90 motor SIRA verimli bir cihaz›n ihtiyaç duydu¤u gerekli güç kaç W d›r? (Toplam bas›nç de¤erleri için karakteristik de¤erler göz önüne al›nmal›d›r) TELEV‹ZYON SIRA S‹ZDE 7 SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M TELEV‹ZYON D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U ‹NTERNET S O R U ‹NTERNET D‹KKAT D‹KKAT SIRA S‹ZDE SIRA S‹ZDE 14 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi KAPAS‹TEN‹N YÜKSEK SEÇ‹LMES‹ VE AfiIRI BÜYÜK BOYUTLANDIRMA (OVERSIZING) Kapasiteyi yüksek seçmek kötü bir fikirdir. Afl›r› büyük sistem veya cihaz, yanl›fl bir seçimdir. Genellikle hesaplardaki hata paylar›, belirsizlikler ve kabuller nedeniyle emniyetli tarafta kalmak üzere emniyet katsay›lar› kullanmak ve kapasiteyi her ihtimale karfl› büyük seçmek, mühendislikte uygulanan bir yöntemdir. Asl›nda her emniyet katsay›s›, hesaptaki yetersizli¤in bir iflaretidir. Bir seçim veya tasar›mda hesap kabiliyeti ne kadar iyi ise, seçilen veya tasarlanan sistem veya cihaz da gerçek ihtiyaca o kadar yak›nd›r. Gereksiz yere büyük seçilen cihaz veya sistem hem pahal› olacakt›r hem de genel olarak iflletme, bak›m ve yedek parça maliyeti daha fazla olacakt›r. Çünkü büyük cihaz veya sistem, daha çok k›smi yüklerde çal›flacakt›r ve genellikle termik sistemler, k›smi yüklerde daha düflük verim de¤erlerine sahiptir. Günümüzde gelifltirilen cihazlardaki mükemmel kapasite kontrol sistemleri, k›smi yüklerdeki verim düflümlerini azaltm›fl olsalar da bu genel do¤ru, kazan, so¤utma grubu, fanlar, pompalar gibi pek çok cihaz için geçerli de¤ildir. Bu nedenle afl›r› büyük cihaz ve sistem seçimlerinden mümkün oldu¤unca kaç›nmak gerekmektedir. ‹htiyac›n minimum kapasiteyle karfl›lanmas› (konforu etkilemeden) bir tasar›m hedefi olmal›d›r. SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M SIRA S‹ZDE S O R U D Ü fi Ü N E L ‹ M D‹KKAT S O R U SIRA S‹ZDE D‹KKAT AMAÇLARIMIZ SIRA S‹ZDE K ‹ T A P AMAÇLARIMIZ TKE L‹E VT ‹ ZA Y OP N TELEV‹ZYON ‹NTERNET ‹NTERNET 8 Gere¤inden SIRA büyükS‹ZDE seçilen sistemlerin, sistem yat›r›m ve iflletmesine etkileri nelerdir? D Ü fi Ü N E L ‹ M 9 SIRA S‹ZDE Klima sistemlerinde enerji ekonomisi için mimari tasar›m önlemleri nelerdir? S O R U HAVALANDIRMADAN OLAN ISIL KAZANÇLARI D Ü fi Ü N E L ‹ M AZALTMA ÖNLEMLER‹ Havaland›rmadan D ‹ K K A Tolan ›s›l kazançlar› önleme amac›yla belli bafll› yöntemler vard›r. S O R U enerji tüketen cihazlar›ndan kaynaklanan ›s›l kazançlar› azaltBunlar iç ortamdaki mak, havaland›rma sistemi ile iliflkili olan ›s›l kazançlar ve iç ortama ba¤l› olan ›s›l SIRA S‹ZDE kazançlard›r.D ‹Bu alt›nda bunlara de¤inece¤iz. K K Abafll›k T N N N N So¤uk-S›cak Bölge fiartlar› AMAÇLARIMIZ SIRA S‹ZDE D›fl havan›n k›fl›n çok so¤uk oldu¤u günlerde, iç ve d›fl havan›n s›cakl›k fark› fazlad›r. ‹çle d›fl aras›nda bas›nç fark› artar. Afl›r› bas›nç fark› nedeniyle d›flar›dan içeriye kontrolsüz K ‹ Thava A P girifli artar. D›fl hava böyle günlerde çok so¤uk (yaz›n da çok AMAÇLARIMIZ s›cak) oldu¤u için, binan›n enerji tüketimi ciddi oranda artar. Ayr›ca taze hava tozludur ve girifli kontrolsüzdür. S›cak bölge genellikle d›fl hava yüksek nem oran›na sahiptir. KonT KE L ‹E VT‹flartlar›nda ZAY OPN trolsüz hava girifli içeride nem yükünü (gizli ›s› kazanc›) de art›r›r. Bu durumda ilave yükü karfl›lamak üzere klima cihazlar› çok daha fazla enerji tüketeceklerdir. Dönüfl Thavas›n›n E L E V ‹ Z Y O Nemilmesi, hatta hava dönüflünün ayd›nlatma armatürleri vas›ta‹ N T E R%25 N E T mertebesinde olan ayd›nlatma yükünü %15 mertebesine düflüs›yla yap›lmas› recektir. Hatta hava kanall› split kullan›lan sistemlerde (tam haval› sistemler) ve seri fanl› VAV sistemlerde bu at›k ›s› faydal› ›s› olarak da k›fl aylar›nda kullan›labilir. ‹NTERNET Havaland›rmay› Koflullara Göre Ayarlamak Taze hava miktarlar›n› yaz›n güneflten kazanc›n en fazla oldu¤u saatlerde azaltmak, buna karfl›l›k özellikle gece saatlerinde havaland›rma yapmak ve free cooling 15 1. Ünite - Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi imkân›ndan mümkünse yararlanmak en etkin önlemdir. Taze hava miktar› mahaldeki insan say›s›na göre CO2 sensörleri ile kontrol edilerek de ayarlanabilir. Ayd›nlatmadan Olan Kazançlar› Azaltma Önlemleri • Verimli ayd›nlatma armatürleri kullanmak (elektronik balastl›), • Ayd›nlatmadan oluflan ›s› kazanc›n› armatür üzerinden do¤rudan d›flar› atmaya imkân veren armatürler ve sistem kullanmak, • Mümkün oldu¤u kadar do¤al ayd›nlatmadan yararlanmak veya ayd›nlatma otomasyonu kullanmak. Ofis Makinelerinden Olan ‹ç Kazançlar› Azaltma Önlemleri • Daha düflük enerji tüketen verimli ofis cihazlar› kullanmak, • Bilgisayar, faks, fotokopi makinelerinin enerji tüketimlerini ve bunlardan oluflan ›s› kazançlar›n› azaltmak, • Büyük binalarda so¤utulmufl su p›narlar› yerine merkezi so¤utulmufl içme suyu tesisat› kullanmak gerekir. Tekil su p›narlar› ve buzdolaplar› bina içinde ›s› kayna¤› oluflturmaktad›r. So¤utmada ‹ç S›cakl›¤› Art›rman›n Etkisi Klima sistemlerinin hemen hepsi, etkin bir otomatik kontrol sistemine sahiptir. Dolay›s›yla iç s›cakl›klar›n›, istenilen bir de¤erde veya bu de¤erin etraf›nda bir aral›kta sabit tutabilirler. Burada önemli olan kullan›c› taraf›ndan ayarlanan (set edilen) iç s›cakl›k de¤eridir. Yaz›n so¤utma yükünde iç kazançlar›n, güneflten olan kazançlar›n ve taze hava yükünün en büyük pay› ald›¤› görülmektedir. Yaz mevsiminde, iç ve d›fl s›cakl›k de¤erleri aras›ndaki fark azd›r. Bu nedenle iç s›cakl›ktaki de¤iflimler kazanca daha büyük oranda etkili olur. Klima sistemlerinin yaz›n ortam nemini azaltma etkisi vard›r. ‹stanbul gibi nemli iklimlerde mekanik klimatizasyonun en fazla hissedilen etkisi, belki de so¤utmadan çok nemin azalt›lmas›na ba¤l›d›r. Sistemin rejime girinceye kadar (sistem düzenli çal›flana kadar) olan dönemdeki çal›flmas› s›ras›nda bu yük çok etkilidir. Sistem rejime girdikten sonra, yani nem de¤eri kararl› bir düzeye düflürüldükten sonra, sistem sadece iç ve d›fl nem kazançlar›n› karfl›lamaya çal›fl›r ki rejim halindeki bu de¤er, duyulur ›s› kazançlar› yan›nda küçük kal›r. ‹ç s›cakl›¤›n 1°C azalt›lmas›, duyulur ›s› yükünü art›rd›¤› kadar olmasa da gizli ›s› yükünü de art›r›r. Di¤er Öneriler • ‹nsanlar›n yaz›n kendini konforda hissetti¤i iç flartlar pek çok parametreye ba¤l›d›r ve koflullara göre de¤iflir. • Sürekli kal›nan ofis veya konut gibi ortamlarda 24°C ideal olmakla birlikte, yaz›n iç s›cakl›¤›n 25°C de¤erine set edilmesi ekonomik ve uygun bir seçimdir. • Sürekli girilip ç›k›lan ve k›sa süre kal›nan yerlerde ise bu de¤er daha yukar› al›nabilir. Burada d›fl s›cakl›kla 6°C mertebesinde bir fark yarat›lmas› yeterlidir. • Daha düflük s›cakl›klara yap›lacak ayarlamalar, hem enerji tüketimini art›racakt›r, hem de hasta olma riskini yükseltecektir. S‹ZDE Yaz flartlar›nda konut, ofis gibi sürekli kal›nan mekânlarda iç ortamSIRA hedef s›cakl›¤› kaç °C olmal›d›r? Banka, al›fl-verifl merkezi gibi sürekli girip ç›k›lan mekânlarda hedef s›cakl›k de¤erleri aras›ndaki fakl›l›klar nelerdir? 10 SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U S O R U D‹KKAT D‹KKAT 16 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi FANLARDA ENERJ‹ TASARRUFU Fanlar, sirkülasyon pompalar› gibi sürekli çal›flt›klar›ndan, HVAC sistemlerinde fanlar›n enerji tüketim paylar› çok önemlidir. Özellikle tam haval› klima sistemlerinin y›ll›k elektrik enerjisi tüketiminde fanlar, en büyük paya bile sahip olabilir. Toplamda klima santralleri (dolay›s›yla fanlar) en büyük elektrik enerjisi tüketim noktalar›ndan biri olarak ön plana ç›kmaktad›r. Bu büyük payda, kullan›lan klima sisteminin etkisi de gözden kaç›r›lmamal›d›r. Söz konusu klima sistemi, tam haval› olup bütün ›s›tma ve so¤utma ifllemleri havayla sa¤lanmaktad›r. Bu nedenle fanlar için enerji tasarrufu imkân›, fan›n kullan›ld›¤› uygulamaya göre de¤erlendirilmelidir. Her fleyden önce “fanlara verilen enerji, hava kanallar›nda tüketilir” gerçe¤i ak›ldan ç›kar›lmamal›d›r. Bunun için de öncelikle kanal sistemi, optimum enerji maliyeti oluflturacak biçimde tasarlanmal›d›r. Binalarda mekanik tesisatta havaland›rma fanlar›, klima santrali fanlar›, kule fanlar›, hava so¤utmal› çiller fanlar› gibi farkl› amaçlarla kullan›lan fanlar mevcuttur. Genellikle sabit debili fanlar kullan›l›r. ‹htiyac›n de¤iflken oldu¤u yerlerde, de¤iflken debili fanlar›n kullan›lmas› büyük enerji tasarrufu sa¤lar. Ancak mevcut sistemlerde her uygulamada, sabit debili fanlar› de¤iflken debili fanlara döndürme imkan› yoktur. Fan debisinin de¤iflimi, devir say›s›n› de¤ifltirerek yap›lmal›d›r. Fan devri de¤iflti¤inde; debi, devirdeki de¤iflimle do¤ru orant›l› de¤iflir. Fan bas›nc› devir de¤iflim oran›n›n karesiyle, fan›n çekti¤i elektrik gücü ise devir de¤iflim oran›n›n küpüyle orant›l› de¤iflir. Fan›n devir say›s›n› de¤ifltirerek debi %20 azalt›ld›¤›nda, bas›nç %36 ve güç %50 azal›r. Fan seçerken, de¤iflen hava debilerindeki verim e¤risi dikkatle kontrol edilmelidir. Azalan hava debisinde elektrik tüketiminin nas›l de¤iflti¤i ve da¤›t›m kanallar›ndaki balans›n nas›l etkilendi¤i de kontrol edilmelidir. HAVA KANALLARINDA ENERJ‹ TASARRUFU Fanlar genellikle sürekli çal›flt›¤› için, çok enerji tüketir. Ancak fana verilen enerji esas olarak hava kanallar›nda tüketilir. Uygun tasarlanan bir kanal sisteminde hava da¤›t›m› basit olmal›, fazla dolaflmamal›, fazla fittings kullan›lmamal› ve enerji tüketimi minimize edilmifl olmal›d›r. Hava kanal›ndaki bas›nç kayb› artt›kça bununla orant›l› olarak gerekli fan gücü ve çekti¤i elektrik enerjisi de artar. Artan motor gücüne ba¤l› olarak fandan geçen hava da ›s›n›r. Fanda enerji tasarrufu, iyi hava kanal› tasar›m›yla bafllar. Bunun için de öncelikle kanal sistemi, optimum enerji maliyeti oluflturacak biçimde tasarlanmal›d›r. Havaland›rma Sistemlerinde ‹lave Enerji Tasarrufu Önlemleri • Havaland›rma fanlar›n›n gereksiz çal›flmas› durdurulmal›d›r. • Taze hava miktar›, iç hava kalitesini düflürmeden minimize edilmelidir. • Klima santrallerinde entalpi kontrolü yap›larak hava taraf›na ekonomi çevrimi uygulanmal›d›r. • Gece so¤utmas› ve havaland›rmas› yap›lmal›d›r. Hava Kanal› ve Boru Boyut Optimizasyonu Prensip olarak kanal sisteminin kesiti ne kadar küçük tutulursa, kanal yat›r›m maliyeti azal›r. Buna karfl›l›k, fandaki y›ll›k enerji tüketimi ve fan yat›r›m maliyeti artar. Bunlar ters yönde iflleyen temel parametrelerdir. Bunun d›fl›nda maliyete etki eden ikinci derecede parametreler de bulunmaktad›r. 1. Ünite - Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi So¤utulmufl su borular›nda da (aynen hava kanallar›nda oldu¤u gibi) boru çap› ne kadar büyük seçilirse, • Su ak›fl›na karfl› olan direnç azal›r. • Pompalama enerjisi azal›r. • Pompa küçülür, maliyeti azal›r. Buna karfl›l›k, • Boru maliyeti artar. • Vana, fittings ve armatür maliyeti artar. • Boru yal›t›m› maliyeti artar. • Is› kazanc› artar. Ancak optimizasyonda enerji kay›plar›n› minimumda tutmak ön planda tutulmal›d›r. Hava Kanallar›ndaki Hava Kaçaklar›n›n Maliyeti Avrupa standartlar›nda hava kanallar›nda üç s›zd›rmazl›k s›n›f› tarif edilmektedir. Bu s›zd›rmazl›k s›n›flar›; • A (düflük) s›n›f› : 400 Pa’da 1,32 l/s.m2 kaçak • B (orta) s›n›f› : 400 Pa’da 0,44 l/s.m2 kaçak • C (yüksek) s›n›f› : 400 Pa’da 0,15 l/s.m2 kaçak olarak tan›mlanm›flt›r. Kanal sistemlerindeki kaçaklar yolu ile kaybedilen enerji ciddi boyutlardad›r. Özellikle temiz oda uygulamalar›nda, baz› endüstriyel uygulamalarda ve nem alma uygulamalar›nda kanallardaki hava kaçaklar›, enerji kayb› d›fl›nda özel öneme sahiptir. Sadece havaland›rma yap›lmas› durumunda hava kaçaklar›n›n enerji maliyeti fan enerji tüketiminde ortaya ç›kmaktad›r. Kaçak ne kadar fazla ise fan gücü bu oranda bofla harcanm›fl olacakt›r. Klima kanallar›nda ise kaçak hava, ayn› zamanda so¤utma ve ›s›tma enerjisi kayb› anlam›na gelmektedir. Dolay›s› ile klima sistemlerinde hem fanda, hem de so¤utma (veya ›s›tma) grubunda enerjinin bofla harcanmas› söz konusudur. fiartland›r›lan hacimlerden geçen kanallardaki s›zma, yine iklimlendirilen hacme olaca¤›ndan, bir kay›p oluflturmayaca¤› ileri sürülebilir. Ancak bu halde bile s›zan hava istenilen fonksiyonu yerine getirmeyecek, menfezlerden hedef bölgeye üflenemeyecektir. En kötü durum, besleme ve egzoz kanallar›n›n beraber geçtikleri asma tavan içinde ve düfley tesisat flaftlar›ndaki kay›plard›r. Burada flartland›r›lm›fl havan›n do¤rudan k›sa devre olmas› söz konusudur. Hava kanallar›ndaki hava kaçaklar›, contal› yuvarlak hava kanallar› kullan›larak büyük ölçüde ortadan kald›r›labilir. Ancak hava kanallar›ndaki kaçaklar önlense bile menfez ba¤lant›lar›nda kaçaklar devam edebilmektedir. S›zd›rmaz kanal kullan›ld›¤›nda menfez ba¤lant›lar›na özel önem verilmeli ve ba¤lant›lar tekni¤ine uygun yap›lmal›d›r. Hava kanallar›nda kullan›lan mastik kalitesi önemlidir. Zamanla kuruyan ve dökülen mastik kullan›lmamal›d›r. MERKEZ‹ SO⁄UTMA S‹STEMLER‹N‹N S‹RKÜLASYON BORULARINDA ISI KAZANCI VE POMPALAMA ENERJ‹S‹ Merkezi so¤utulmufl sulu klima sistemlerinde, örne¤in fan coil sistemlerinde, büyük miktarda su, sistemde sürekli dolaflmaktad›r. fiartland›r›lmam›fl hacimlerden geçen borulara çevreden ›s› kazanc› olur. E¤er boru yüzeylerinde yo¤uflma olursa ayn› zamanda d›fl havadan boruya nem transferi de gerçekleflir. Bu sirkülasyon borular›nda ›s› ve nem geçifline karfl› yal›t›m yap›lmakla birlikte, ›s› geçifli tamamen 17 18 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi önlenemez. Dolafl›m›n sürekli oldu¤u da dikkate al›nd›¤›nda toplamda gerçekleflen ›s› kazanc› ve bunu karfl›lamak üzere so¤utma grubunda harcanan elektrik enerjisi önemli boyutlardad›r. Uygulamada ve tasar›mda genellikle s›cak su ve buhar borular›nda yap›lan yal›t›ma daha fazla önem verilir. Standartlarda ve literatürde bu konuda genifl bilgi bulunabilir. Oysa so¤utulmufl su halinde, belki de s›cakl›k fark›n›n az olmas› nedeniyle, yal›t›m üzerinde fazla durulmaz. Yal›t›m kal›nl›¤›, genellikle d›fl yüzeylerde yo¤uflman›n önlenmesine yönelik olarak belirlenir. Hâlbuki so¤utma enerjisi en pahal› enerji cinsidir. Buradaki kay›plar, parasal boyutuyla çok önemlidir. Bu nedenle so¤utulmufl su borular›nda da ekonomik izolasyon kal›nl›¤› dikkate al›nmal› ve izolasyon kal›nl›klar› art›r›lmal›d›r. Üzerinde durulmas› gereken bir baflka konu, yal›t›m›n cinsidir. Kullan›lacak yal›t›m›n ayn› zamanda nem geçirmemesi gerekir. E¤er ›s› yal›t›m tabakas› içinde nem difüzyonu gerçeklefliyorsa, tabaka içinden difüzyonla boru yüzeyine ulaflan su buhar› burada yo¤uflur ve izolasyonu ›slat›r. Bu yo¤uflma olay›, yal›t›m tabakas›n›n geçirgen olmas› halinde sürekli olacakt›r. Bu nedenle ›s› yal›t›m›yla birlikte, yal›t›m›n d›fl›na bir nem yal›t›m› uygulanmal›d›r. Daha iyisi ›s› yal›t›m›, nem geçirmeyen plastik esasl› kapal› hücreli tipte olmal›d›r. Pompalarda Enerji Tasarrufu Özellikle tam sulu klima sistemlerinde, y›ll›k elektrik enerjisi tüketiminde pompalar önemli paya sahiptir. Bu tür klima sistemlerinde, pompalar›n HVAC cihazlar›n›n toplam elektrik tüketimleri içinde pay› %3-12 mertebesindedir. Binalarda mekanik tesisatta so¤utma devresi, so¤utulmufl su sirkülasyon pompalar›, kondenser devresi (so¤utma kulesi) pompalar›, s›cak su sirkülasyon pompalar› gibi farkl› amaçlarla kullan›lan sirkülasyon pompalar› mevcuttur. Sirkülasyon pompalar›, genellikle küçük motor güçlerine sahiplerdir ancak sürekli çal›flt›klar›ndan çok enerji tüketirler. Sirkülasyon pompalar› sabit debili ve de¤iflken debili olabilir. Genellikle kullan›lan tipler, sabit debili pompalard›r. ‹htiyac›n de¤iflken oldu¤u yerlerde de¤iflken debili pompalar›n kullan›lmas› büyük enerji tasarrufu sa¤lar. Ancak mevcut sistemlerin yenilenmesinde, her uygulamada sabit debili pompalar›, de¤iflken debili pompalarla de¤ifltirme imkan› yoktur. VRV S‹STEMLER Tek bir d›fl üniteye (veya d›fl ünite grubuna) tek bir bak›r boru hatt› ile ba¤lanabilen çok say›da iç ünite ile tüm ba¤›ms›z mekanlarda ›s›tma ve/veya so¤utma ve k›smi havaland›rma yaparak istenilen iklim koflullar›n› sorunsuz sa¤layan bir klima teknolojisidir. Son y›llarda enerji tasarrufunun, konforun, iflletme maliyetlerinin ve hassas kontrolün ön plana ç›kmas›yla VRV (Variable Refrigerant Volume-De¤iflken So¤utucu Ak›flkan Debisi) sistemler HVAC sektöründe önemli bir yer alm›flt›r. Modüler, kompakt ve esnek yap›lar› ile çok katl› binadan tek bir villaya kadar tüm yap›larda esnek uygulama imkân› sunmaktad›r. Bu sistemler bir tek gidifl ve dönüfl bak›r boru hatt› ile birden çok iç üniteyi çal›flt›rabilen sistemlerdir. Bu özellik VRV sistemler ile çoklu sistemleri birbirinden ay›ran en temel özelliktir. Y›llar boyunca VRV sistemleri büyük geliflmeler göstermifltir. Günümüzde 6 seri VRV sistem bulunmaktad›r. Bu seriler; Sadece So¤utma (Cooling Only): Sistem sadece so¤utma amaçl› kullan›ma imkân verir. Is›tma ve So¤utmay› Yapan Is› Pompalar› (Heat Pump): Sistem hem ›s›tma hem de so¤utma amaçl› kullan›labilir. Ancak bu seriler so¤utmada çal›flt›r›l›rken tüm iç 1. Ünite - Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi üniteler so¤utma modunda çal›flmak zorundad›r. Herhangi bir iç üniteyi ›s›tma modunda çal›flt›rmak mümkün olmaz. Ayn› durum ›s›tma modunda iken de geçerlidir. Is› Geri Kazan›ml› (Heat Recovery): Sistem ayn› anda hem ›s›tma hem de so¤utma amaçl› kullan›ma imkân verir. Su So¤utmal› VRV Is›tma ve So¤utmay› Yapan Is› Pompalar› (Water Cooled Heat Pump): Heat pump VRV’den fark›, ›s›n›n hava so¤utmal› kondenser ile d›flar› at›lmay›p, su so¤utmal› kondenser yoluyla d›flar› at›lmas›d›r. Sistem hem ›s›tma hem de so¤utma amaçl› kullan›labilir. Bu seriler de heat pump VRV sistemler gibi so¤utmada çal›flt›r›l›rken tüm iç üniteler so¤utma modunda çal›flmak zorundad›r. Herhangi bir iç üniteyi ›s›tma modunda çal›flt›rmak mümkün olmaz. Ayn› durum ›s›tma modunda iken de geçerlidir. Su So¤utmal› Toprak kaynakl› VRV Is›tma + So¤utma (Ground Source Water Cooled Heat Pump): Su so¤utmal› VRV’den fark› toprak kaynakl› suyu kondenser ›s›s›n› d›flar› atmak için kullanmas›d›r. Sistem hem ›s›tma hem de so¤utma amaçl› kullan›labilir. Bu seriler de heat pump mant›¤›ndad›r, sistem so¤utmada çal›flt›r›l›rken tüm iç üniteler so¤utma modunda çal›flmak zorundad›r. Herhangi bir iç üniteyi ›s›tma modunda çal›flt›rmak mümkün olmaz. Ayn› durum ›s›tma modunda iken de geçerlidir. Su So¤utmal› VRV Is› Geri Kazan›ml› (Water Cooled Heat Recovery): Heat recovery VRV’den fark› ›s›n›n hava so¤utmal› kondenser ile d›flar› at›lmay›p, su so¤utmal› kondenser yoluyla d›flar› at›lmas›d›r. Sistem ayn› anda hem ›s›tma hem de so¤utma amaçl› kullan›ma imkân verir. Sistemin ›s› geri kazan›ml› hale dönmesi için yön de¤ifltirme kutular›n›n ilave edilmesi yeterli olacakt›r. Oda S›cakl›k Kontrolü, Enerji Ekonomisi Hava so¤utmal› VRV sistemleri son derece geliflmifl elektronik kontrol imkân› sa¤lar. Ak›flkan s›cakl›¤›na ba¤l› iç ünite fan devir ayar›, talebe ba¤l› kompresör tüketim kontrolü imkân› (dönüfltürücülü (inverter) kompresör), elektronik genleflme valfleri ile ak›flkan miktar ve bas›nç kontrolü olana¤›, hassas oda s›cakl›k kontrolü ve buna ba¤l› olarak enerji tasarrufu sa¤lan›r. Oda s›cakl›k kontrolü baz› markalarda ±0,5°C’ye kadar ulaflm›flt›r. Enerjinin Paylafl›m› So¤utma kapasitesinin de¤iflkenli¤i sebebiyle enerjinin eflit paylafl›m› gereklili¤i daha önce incelenmiflti. Öte yandan VRV sistem ünitelerinin geliflmifl elektronik özellikleri sayesinde; • Toplam enerji harcamas›, • Her iç ünitenin çal›flma süresi, • Ünite bafl›na harcanan enerji miktar›, • ‹ç ünitelerin çal›flma e¤rileri kolayca grafik halinde elde edilebilmekte ve bu sayede enerjinin eflit paylafl›m› sa¤lanabilmektedir. Bu enerji da¤›l›m› oransal olarak yap›lmakta olup %100 bir ölçüm gerçeklefltirilememektedir. B‹REYSEL SO⁄UTMA S‹STEM‹NDE ENERJ‹ TASARRUFU ABD’de uzun y›llar pencere tipi klimalar kullan›ld›. Daha sonra bu cihazlar, iç ve d›fl ünite olarak ayr›ld› ve split klima cihazlar› ortaya ç›kt›. Ancak çok k›sa bir süre sonra hava kanall› split klimalara geçildi. Hava kanall› split klimalarda, iç ünitele- 19 20 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi re ba¤lanan kanal sistemi ile flartland›r›lan hava, farkl› hacimlere tafl›nabilir ve çok noktadan üfleme yap›larak oda içinde homojen da¤›l›m sa¤lan›r. Ayn› zamanda d›flar›dan al›nan taze hava da verilebildi¤inden yaflam mahallerinin taze hava ihtiyac› karfl›lan›r. Yap› elemanlar›n›n kalitelerinin gün geçtikçe daha da artmas› ve bunun sonucunda pencere ve kap› sistemlerinin neredeyse hiç hava s›zd›rmamas›, enfiltrasyon (s›z›nt›) sayesinde sa¤lanan do¤al havaland›rman›n yeni kaliteli binalarda yeterince gerçekleflmemesini beraberinde getirmifltir. Nefes alamayan bu binalarda havaland›rma sistemi yok ise oksijen yetersizli¤i oluflmakta; ortamda bakteri ve virüs konsantrasyonu artarak hastal›klar›n bulaflma riski ve h›z› artmakta; insanlardan, eflyalardan ve yap› malzemelerinden yay›lan koku ve gazlar, sigara duman› ve toz oluflumu gibi olumsuz etkiler sonucunda iç hava kalitesi çok düflerek sa¤l›ks›z bir ortam oluflmaktad›r. Binalarda havaland›rma, iklim ve mevsim flartlar›ndan ba¤›ms›z olarak, yani ›s›tma ve so¤utma ihtiyaçlar›ndan da önce gelen, 12 ay boyunca süren en birincil ihtiyaçt›r. ‹flte kanal tipi cihazlar›n en büyük avantaj› bu özelli¤e sahip olmalar›d›r. Çünkü bu cihazlar d›flar›dan ald›klar› taze havay› filtre edip (tozdan ar›nd›r›p); k›fl›n ›s›tarak, yaz›n ise so¤utarak en iyi konfor flartlar›nda ortama vermekte ve böylece so¤utma için zaten kullan›lan klima sistemi ile havaland›rmay› da gerçeklefltirmektedirler. En iyi konfor, en ucuz maliyetle bu sayede sa¤lanabilmektedir. Öte yandan iç hacimlere beslenen taze hava nedeniyle bina içinde pozitif bas›nç oluflur. Yani iç bas›nç, d›fl bas›nçtan daha yüksek olur. Bu durumda enfiltrasyon önlenir. Yani kontrolsüz olarak binaya hava girifli olmaz. Bu sayede, hem binaya toz girifli önlenmifl olur, temizlik gereksinimi azal›r, daha hijyenik bir ortam oluflur, hem de gereksiz yere kontrolsüz al›nan havan›n ›s›t›lmas› veya so¤utulmas› için harcanacak enerjiden tasarruf edilmifl olunur. Havaland›rma yetene¤inin yan›nda ortamda havan›n homojen da¤›t›labilmesi, sessizlik, iç ünitenin komflu hacimlere konularak servis ifllemlerinin yaflam mahali d›fl›nda gerçeklefltirilmesi, yüksek kapasite, uzun ömür, iç-d›fl ünite montaj mesafesinin uzunlu¤u ve optimum maliyet, kanal tipi klimalar›n di¤er önemli avantajlar›d›r. Hava kanall› split klima kullan›lan ofis binalar›nda ve evlerde statik ›s›tma varsa, ‹stanbul’da k›fl›n taze havay› ›s›tmaya ihtiyaç olmaz. Tavan seviyesinden ortama verilen kar›fl›m havas› (taze hava + iç hava kar›fl›m›) s›cakl›¤› (en so¤uk havada bile) yaklafl›k 17°C civar›ndad›r. Ortama verildi¤inde ayd›nlatmadan ve iç ›s› kaynaklar›ndan gelen ›s› ile ›s›n›r ve üflenen hava, oda s›cakl›¤›na yak›n bir de¤erde yaflam mahallerine ulafl›r. Bu, bina ›s›tma ihtiyac›ndan ortalama %30 mertebesinde tasarruf anlam›na gelebilir. KANALLI SPLIT KL‹MA VE ÇATI T‹P‹ KL‹MADA, KL‹MAHAVALANDIRMA OTOMASYONUYLA ENERJ‹ TASARRUFU Ekonomizör Kullan›m› (Free Cooling ‹mkân›) So¤utma s›ras›nda, uygun d›fl ortam flartlar› mevcutken, d›fl hava - dönüfl havas› kar›fl›m damperi kullan›larak taze hava oran› artt›r›labilir ve böylece kompresör kullan›lmadan so¤utma yap›labilir. Bu flekilde kar›fl›m havas› damperlerinin kontrol edilmesi durumu ekonomizör olarak adland›r›l›r. Bu ifllem; s›cakl›k kontrolü ve entalpi kontrolü olmak üzere iki biçimde gerçeklefltirilebilir: 21 1. Ünite - Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi fiekil 1.5 Taze Hava Sensörü KARIfiIM HAVASI • D›fl • Dönüfl Havas› Sensörü Tavan Seviyesinden Ortama Verilen Kar›fl›m Havas› K›fl›n Ekonomizör Gibi Çal›fl›r Kar›fl›m Havas› Sensörü DÖNÜfi HAVASI Oda Termostat› S›cakl›k kontrolünde al›nan d›fl hava miktar›, d›fl hava ve ortam havas›n›n kuru termometre s›cakl›¤›na göre izin verilen minimum oran ile maksimum oran aras›nda de¤ifltirilir. Tipik s›cakl›k kontrollü ekonomizör algoritmas› fiekil 1.6’da gösterilmifltir. fiekil 1.6 So¤utma gerekiyor mu? HAYIR Minumum taze hava al EVET D›fl hava s›cakl›¤› ile d›fl hava s›cakl›¤›n› karfl›laflt›r. D›fl hava < Dönüfl havas› EVET Kar›fl›m havas› s›cakl›¤›n› 13 ° C tutacak flekilde,taze hava ve dönüfl havas›n› kar›flt›r. Daha fazla so¤utma gerekiyor mu? EVET So¤utma kademelerini çal›flt›r. Ekonomizör Çal›flmas›n›n Algoritmas› 22 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Entalpi kontrollü sistemlerde, d›fl havan›n entalpi de¤eri ölçüldü¤ü için, yukar›daki ikilem ortadan kalkar. Entalpi kontrollü sistemlerde, d›fl hava entalpi de¤erinin sabit bir geçifl entalpi de¤eri ile karfl›laflt›r›lmas›, tek entalpi kontrolü olarak adland›r›l›r. Hem d›fl hava hem de dönüfl havas› entalpi de¤erlerinin ölçülüp karfl›laflt›r›ld›¤› sistemlere ise fark entalpi kontrolü denir. Tek entalpi kontrolünde, ölçülen d›fl hava entalpi de¤erinin seçilen sabit bir entalpi kontrol e¤risinin alt›nda olmas› durumunda d›fl hava kullan›l›r. Entalpi kontrolünde, s›cakl›k kontrolünde enerji tasarrufu sa¤lanamayan durumlarda da enerji tasarrufu sa¤lanm›fl olur. Fakat tek entalpi kontrolünün dezavantaj›, dönüfl havas›n›n s›cakl›k ve neminin her zaman konfor de¤erinde oldu¤unu varsaymas›d›r. Baz› durumlarda, d›fl havan›n entalpisi belirlenen geçifl entalpisinden düflükken, yine de ekonomizör moduna geçilmemesi daha ekonomik olabilir. Bu nedenle dönüfl havas›na koyulan bir entalpi sensörü ile d›fl ve dönüfl havas› entalpileri karfl›laflt›r›l›r ve entalpi de¤eri düflük olan hava kullan›larak daha az enerji ile istenilen konfor sa¤lanabilir. Zon Kontrolü Zon kontrolü, binay› ›s›tma veya so¤utma kontrolünün birbirinden ba¤›ms›z yap›ld›¤› bölgelere ay›rmakt›r. Bu sayede, her ayr› bölgenin ayr› bir ayar de¤eri, kontrolörü ve ilgili bölgeye giden ›s›y› kontrol eden son kontrol eleman› bulunur. Zon kontrolünün faydalar› afla¤›daki gibi s›ralanabilir: • Gün ve mevsimlere göre de¤iflen ›s›tma/so¤utma ihtiyaçlar›na göre sistemin kendisini uyarlamas›, • Bölgelerin ayr› ayr› s›cakl›klara ayarlanabilmesi, • Binan›n her yerinde homojen konfor flartlar›n›n sa¤lanmas›, • %30’a varan enerji tasarrufu. ‹lk yat›r›m maliyeti karfl›laflt›r›ld›¤›nda da, iki zonlu bir sistemi iki ayr› klima cihaz› yerine bir klima cihaz› ve zon kontrolü ile çözmek daha ekonomik olmaktad›r. Zon say›s› artt›kça aradaki fark daha da artmaktad›r. Ayr›ca, birden çok klima cihaz›n›n bak›m, servis maliyetleri aç›s›ndan iflletme maliyeti de daha fazla olacakt›r. Split Klima Cihazlar›n›n Verimli Kullan›lmas› ‹çin Faydal› Bilgiler • Klima çal›fl›rken ihtiyaç d›fl› ›s› yayan cihazlar kapat›lmal›d›r. • Termostat mümkün olan en yüksek s›cakl›kta tutulmal›. Tavsiye edilen s›cakl›k 24°C-25°C’dir. ‹ç mekânda sabit kal›nm›yorsa, d›fl ortam ile iç ortam aras›ndaki s›cakl›k fark›n›n 8°C olmas› insan sa¤l›¤› için idealdir. Çok s›k girilip ç›k›lan yerlerde ise d›fl-iç hava s›cakl›k fark›n›n 5-6°C olmas› yeterlidir. Aksi halde nezle olma riski oluflabilir. • Günün s›cak saatlerinde pencereleri açarak s›cak havay› içeriye almay›n. Do¤al havaland›rma yap›lmas› gerekiyorsa bunu gecenin serin saatlerinde yap›n. • Klima kanallar› veya üfleme emifl a¤›zlar› mobilya veya baflka bir eflya ile bloke edilmemelidir. • Binalar›n ›s› yal›t›m›, k›fl için önemli oldu¤u kadar, yaz için de önemlidir. Binan›zda ›s› yal›t›m önlemlerinin al›n›p al›nmad›¤›n› kontrol edin. Filtreli veya günefl ›fl›¤›n› yans›tabilen tipte cam kullan›n. • Yeni bir klima sat›n al›rken enerji aç›s›ndan verimli olan› seçin. • Odan›zdan belirli bir süre ayr›lacaksan›z fan› kapat›n. Aç›k kalmas› mutlak bir enerji israf›d›r. 23 1. Ünite - Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi • Kliman›z›n bak›m›n› yapt›r›n. Periyodik bak›m›n, cihaz›n ömrünü uzataca¤› gibi, afl›r› elektrik sarfiyat›n› önleyece¤i de unutulmamal›d›r. • Klimalar›n›z›n filtrelerini temiz tutun. Filtresi kirli cihazda %6’ya varan oranda enerji kayb› olmaktad›r. Kirli filtre ar›za riskini de artt›racakt›r. • Kliman›za kalifiye bir ekip taraf›ndan y›lda en az bir kere bak›m yapt›rman›z, verimli çal›flmas› için gereklidir. Kondenser paketlerini, so¤utma sezonu bafl›nda ve sonunda suland›r›lm›fl deterjan ile temizletin. • Kliman›z› direkt gün ›fl›¤›ndan koruyun. • Günün so¤uk saatlerinde pencerenizi açarak so¤uk d›fl hava ile evinizi so¤utun. Günün s›cak saatinde gün ›fl›¤›n›n odaya girmemesi için gerekli tedbiri al›n (D›fl panjur, günefl kesicileri vb). • D›fl üniteye hava girifl ve ç›k›fl k›s›mlar›n› kapatan herhangi bir engel bulunmamas›na dikkat edin (Her sezon bafl›nda kontrol edin.) • Klimatize edilen ve kap›s› çok s›k aç›lan binalarda hava perdesi kullan›n. Hava Perdesi Kullan›lmas›n›n Avantajlar› Hava perdeleri, d›fl ortama kap›lar› sürekli aç›l›p kapanan hacimlerde, iç mekân›, d›fl ortam›n olumsuz etkilerinden korur. Hava perdeleri, hava perdeleme (izolasyonu) yetene¤i ile birlikte, ›s›tma sistemi sayesinde iç ortamdaki ›s› kayb›n› engelleyerek, ›s›tma enerjisinden de büyük oranda tasarruf sa¤lar. fiekil 1.7’de hava perdesi görülmektedir. fiekil 1.7 Hava Perdesi TOZLAR içerideki s›cak havay›, • K›fl›n yaz›n da kliman›n sa¤lad›¤› POLENLER KOKULAR ‹KL‹MLEND‹R‹LM‹fi ORTAM BÖCEKLER HAfiERELER HAVA AKIMI SICAK VEYA SO⁄UK HAVA DIfiARIYA ÇIKMAZ. • • SICAK HAVA SO⁄UK HAVA ‹S-DUMAN • • • • serinli¤i koruyarak enerji tasarrufu sa¤lamaktad›r. Aç›k kap›n›n neden oldu¤u hava cereyan›n› önler. Ortam›, etkili perdelemeyle s›caktan, so¤uktan, tozdan, nemden, kokudan, her türlü gazdan, haflarattan koruyarak temiz ve hijyenik bir ortam sa¤lamaktad›r. Depolanm›fl sebze meyve, et ve her türlü g›dan›n bozulmas›n› önler, taze kalmas›n› sa¤lar. Halka aç›k yerlerde sigaral› ve sigaras›z yerleri birbirinden ay›r›r. Depolarda ve endüstri alanlar›nda, departmanlar aras› hava yal›t›m› sa¤lar. Verimli çal›flma ortam› yarat›r. Hava perdeleri, kap›s› aç›k çal›flan ya da s›k s›k aç›lan tüm iflyerleri için sessiz ve etkili perdeleme sa¤lamaktad›r. K›fl›n so¤uk havan›n, yaz›n s›cak havan›n, toz, nem, pis kokular, egzoz gaz›, duman, zehirli gazlar, sinek ve haflerenin hiç bir türünün flartland›r›lan mekâna girmesine izin vermez. Ayr›ca; hava perdeleri, kap› ölçüsüne göre özenle seçilmelidir (Hava perdeleri uygulamalar›nda 90 cm, 120 cm ve 150 cm modellerle de¤iflik kap› ölçülerinde uygulama yapmak mümkündür.). Hava perdeleri, elektrikli ›s›t›c›l›, ›s›t›c›s›z ve sulu bataryal› olmak üzere de¤iflik tiplerde mevcuttur. Sadece so¤utma yap›lan yerlerde, yaln›z so¤uk (›s›t›c›s›z) model- 24 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi ler tercih edilebilir. Üzerindeki elektrikli ›s›t›c› veya sulu batarya olan modellerde k›fl›n so¤uk hava üflenmez, alt›ndan geçen insanlar› rahats›z etmez. Mevcutta s›cak su tesisat› varsa, sulu bataryal› modeller tercih edilmelidir, böylelikle enerji tasarrufu sa¤lan›r. Hava perdeleri uzaktan kumandal› ve üzerinden kumandal› olarak farkl›l›k gösterebilir. Hava perdesini kolay kontrol edebilmek için uzaktan kumandal› modeller tercih edilmelidir. KL‹MADA ENERJ‹ TASARRUFU ‹Ç‹N ANA BAfiLIKLAR Yukar›da belirlenen tasarruf kalemlerinin uygulanmas›yla elde edilecek tasarruf, farkl› yap›larda ve sistemlerde farkl› olacakt›r. • Direkt günefl enerjisi kazançlar›n› azaltmak: D›fl gölgeleme elemanlar›, iç gölgeleme elemanlar› veya özel camlar kullanarak pencerelerden olan günefl ›s› kazançlar› azalt›labilir. Bu yolla bina toplam so¤utma yükü %5-15 azalt›labilir. • D›fl duvar yüzeylerini izole etmek: Bu yolla bina toplam so¤utma yükü %1 mertebesinde azalt›labilir. • Havaland›rmadan olan kazançlar› azaltmak: Talep kontrollü havaland›rma yap›labilir. Free cooling imkân›ndan yararlanarak bina so¤utma yükü azalt›labilir. Taze hava santrallerinde ›s› geri kazan›m hücreleri kullan›labilir. Yaz mevsiminde d›fl s›cakl›¤›n iç s›cakl›ktan daha düflük oldu¤u gece saatlerinde sistem tam aç›k duruma getirildi¤inde, gece boyunca so¤uk hava ile yap›lan so¤utma bina kütlesi içinde depo edilir. Burada depo edilen so¤uk, gün boyunca kullan›labilir. ‹klimin uygun oldu¤u bölgelerde, uygun tasarlanm›fl bir yap›da do¤al so¤utma yolu ile yap›y› bütün bir mevsim mekanik so¤utmaya gerek duyulmadan konfor flartlar› içinde tutmak mümkündür. • Oda s›cakl›¤› ayar noktas›n› yükseltmek: Oda s›cakl›¤› ayar de¤erini 1°C yükseltmek suretiyle so¤utma yükü yaklafl›k %7-10 mertebesinde azalt›labilir. • Hava kanallar›nda bas›nç kay›plar›n› ve hava kaçaklar›n› azaltmak: Hem elektrik tüketimi artt›r›l›rken hem de istenen mekânlar›n istendi¤i flekilde so¤utulmas›na olanak verecektir. • De¤iflken devirli fanlar kullanmak: Merkezi haval› klima sistemlerinde de¤iflken debili sistem ve de¤iflken devirli fanlar kullanarak fan enerjisinde %45-55 oran›nda ve toplam HVAC sisteminin kulland›¤› enerjide de %20-30 oran›nda tasarruf potansiyeli vard›r. • Borulardaki bas›nç kay›plar›n› azaltmak: Bas›nç kayb›n›n azalt›lmas›, pompalama için gerekli enerjiden (elektrik enerjisinden) tasarruf sa¤layacakt›r. • De¤iflken devirli pompalar kullanmak: Merkezi sulu klima sistemlerinde de¤iflken debili sistem ve de¤iflken devirli pompalar kullanarak pompa enerjisinde % 60-70 oran›nda ve toplam HVAC sisteminin kulland›¤› enerjide de %7-12 oran›nda tasarruf potansiyeli vard›r. • Hava kanallar›, borular ve cihazlar›nda çok iyi ›s› yal›t›m yapmak: Is› yal›t›m› her noktada ve en iyi flekilde yap›lmal›d›r. • Uygun ve yüksek verimli klima sistemleri kullanmak • ‹ç ve d›fl hava s›cakl›k farklar›na göre tasar›m: So¤uk-s›cak bölge flartlar›na dikkat edilmelidir. D›fl havan›n k›fl›n çok so¤uk veya yaz›n çok s›cak oldu¤u günlerde, iç ve d›fl havan›n s›cakl›k fark› fazlad›r. ‹çle d›fl aras›nda bas›nç fark› artar. Afl›r› bas›nç fark› nedeniyle d›flar›dan içeriye kontrolsüz hava girifli artar. D›fl hava bu günlerde k›fl›n çok so¤uk (yaz›n da çok s›cak) oldu¤u için binan›n enerji tüketimi ciddi oranda artar. Ayr›ca bu, toz ve nem kazançlar›n› da art›r›r. 1. Ünite - Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Çeflitli yöntemlerle enerji geri kazanmak mümkündür. Uygulaman›n cinsine ve kullan›lan sisteme ba¤l› olmakla birlikte, iyi bir mimari ve mekanik tasar›mla klima sistemi elektrik enerjisi giderlerini %80 oranlar›na kadar azaltman›n mümkün oldu¤u anlafl›lmaktad›r. Ayn› zamanda kurulufl maliyetleri yüksek olmamal›d›r. Ama bundan daha önemli olan, iflletme maliyetleridir. ‹flletme maliyetleri günümüzde k›sa zamanda cihazlar›n ilk sat›n alma maliyetlerinin üzerine ç›kmaktad›r. Bu nedenle toplam maliyete mutlaka bak›lmal› ve toplam maliyetin optimize edildi¤i sistemlere yönelmelidir. En fazla tasarruf aranmal›d›r. Bunun için mimariden bafllayarak sistem seçimi, cihazlar›n seçimi, montaj ve uygulama ve iflletme aflamalar›nda ayn› duyarl›l›k gösterilmelidir. 25 26 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Özet Bu bölümde, klima sistemlerinde enerji ekonomisi ve optimizasyonu ele al›narak incelenmeye çal›fl›lm›flt›r. Klima sistemlerinde, ülkemizde birim enerji maliyeti (T/kWh) en yüksek olan elektrik enerjisi kullan›lmaktad›r. Elektrik enerjisinin kullan›ld›¤› bu sistemlerde konfordan fedakârl›k etmeden gerçeklefltirilebilecek tasarruf, iflletme maliyetlerinde önemli karl›l›klar sa¤layacakt›r. Bu çerçevede al›nabilecek pek çok önlem bulunmaktad›r. Projede, uygulamada ve iflletmede sistem seçimiyle bafllay›p, detaylarda %5, %1, %0,5, %0,01 gibi önemsenmeyen rakamlar›n (kay›plar›n) toplam›, çok büyük de¤erlere ulaflmaktad›r. Çok iyi planlanan ve iflletilen bina ile kötü planlanan bina aras›nda enerji tüketimlerinde 4-5 misli farklar oluflabilmektedir. Tesisat›m›zdaki enerji ekonomisine bakarken; ›s›tma, so¤utma ve havaland›rma konular› birlikte incelendi¤inde, ›s›tmadan sonraki en önemli kriterin havaland›rma oldu¤u görülecektir. Kompresör, so¤utucu ak›flkan çevriminde so¤utucu ak›flkan› dolaflt›rmak için bir pompa gibi çal›fl›r. Düflük s›cakl›k ve düflük bas›nçl› so¤utucu ak›flkan evaporatörde buharlaflt›r›l›r ve so¤utucu ak›flkan buhar› kondenserde kolayca s›v› faza geçebilece¤i bas›nca kadar s›k›flt›r›l›r. Do¤ru ak›m› (DC), de¤iflken ak›m (AC) biçimine dönüfltürebilen, frekans› ve gerilimi birbirinden ba¤›ms›z ayarlanabilen cihazlara dönüfltürücülü (inverter) sistemler ad› verilir. Is› kazanc› hesab› ile mahallin pik so¤utma yükü hesaplan›r ve bu hesaba göre kapasite tayin edilir. Ancak, so¤utma mevsimi boyunca sistem genellikle k›smi yükte çal›fl›r. K›smi yükte çal›flan dönüfltürücülü (inverter) kompresörlü sistem, klasik on-off kontrollü sisteme göre daha verimli çal›flmaktad›r. Fanlar, sirkülasyon pompalar› gibi sürekli çal›flt›klar›ndan, HVAC sistemlerinde fanlar›n enerji tüketim paylar› çok önemlidir. Özellikle tam haval› klima sistemlerinin y›ll›k elektrik enerjisi tüketiminde fanlar, en büyük paya bile sahip olabilir. Toplamda klima santralleri (dolay›s›yla fanlar) en büyük elektrik enerjisi tüketim noktalar›ndan biri olarak ön plana ç›kmaktad›r. Bu büyük payda, kullan›lan klima sisteminin etkisi de gözden kaç›r›lmamal›d›r. Merkezi so¤utulmufl sulu klima sistemlerinde, örne¤in fan coil sistemlerinde, büyük miktarda su sistemde sürekli dolaflmaktad›r. fiartland›r›lmam›fl hacimlerden geçen borulara çevreden ›s› kazanc› olur. E¤er boru yüzeylerinde yo¤uflma olursa ayn› zamanda d›fl havadan boruya nem transferi de gerçekleflir. Bu sirkülasyon borular›nda ›s› ve nem geçifline karfl› yal›t›m yap›lmakla birlikte, ›s› geçifli tamamen önlenemez. Dolafl›m›n sürekli oldu¤u da dikkate al›nd›¤›nda toplamda gerçekleflen ›s› kazanc› ve bunu karfl›lamak üzere so¤utma grubunda harcanan elektrik enerjisi önemli boyutlardad›r. Uygulamada ve tasar›mda genellikle s›cak su ve buhar borular›nda yap›lan yal›t›ma daha fazla önem verilir. Standartlarda ve literatürde bu konuda genifl bilgi bulunabilir. ABD’de uzun y›llar pencere tipi klimalar kullan›ld›. Daha sonra bu cihazlar, iç ve d›fl ünite olarak ayr›ld› ve split (ayr›k) klima cihazlar› ortaya ç›kt›. Ancak çok k›sa bir süre sonra hava kanall› split klimalara geçildi. Hava kanall› split klimalarda, iç ünitelere ba¤lanan kanal sistemi ile flartland›r›lan hava, farkl› hacimlere tafl›nabilir ve çok noktadan üfleme yap›larak oda içinde homojen da¤›l›m sa¤lan›r. Ayn› zamanda d›flar›dan al›nan taze hava da verilebildi¤inden yaflam mahallerinin taze hava ihtiyac› karfl›lan›r. Yap› elemanlar›n›n kalitelerinin gün geçtikçe daha da artmas› ve bunun sonucunda pencere ve kap› sistemlerinin neredeyse hiç hava s›zd›rmamas›, enfiltrasyon (s›z›nt›) sayesinde sa¤lanan do¤al havaland›rman›n yeni kaliteli binalarda yeterince gerçekleflmemesini beraberinde getirmifltir. Kanall› split klimalar ve çat› tipi klimada klima-havaland›rma otomasyonuyla enerji tasarrufu sa¤lamak amac›yla ekonomizör kullan›labilir veya zon kontrolü yap›labilir. So¤utma s›ras›nda, uygun d›fl ortam flartlar› mevcutken, d›fl hava-dönüfl havas› kar›fl›m damperi kullan›larak taze hava oran› artt›r›labilir ve böylece kompresör kullan›lmadan so¤utma yap›labilir. Bu flekilde kar›fl›m havas› damperlerinin kontrol edilmesi durumu ekonomizör olarak adland›r›l›r. Zon kontrolü, binay› ›s›tma veya so¤utma kontrolünün birbirinden ba¤›ms›z yap›ld›¤› bölgelere ay›rmakt›r. Bu sayede, her ayr› bölgenin ayr› bir ayar de¤eri, kontrolörü ve ilgili bölgeye giden ›s›y› kontrol eden son kontrol eleman› bulunur. 1. Ünite - Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi 27 Kendimizi S›nayal›m 1. Afla¤›dakilerden hangisi yayg›n olarak kullan›lan bir kompresör tipi de¤ildir? a. Pistonlu kompresör b. Rotary kompresör c. Yayl› kompresör d. Santrifüj kompresör e. Scroll kompresör 6. Binalarda so¤utma ihtiyac› ortalama olarak bir y›lda ne kadard›r? a. 3-5 ay b. 5-7 ay c. 7-8 ay d. 8-10 ay e. 10-12 ay 2. Herhangi bir k›s›tlama yok ise klima sistemlerinde taze havan›n çat›dan al›nmas› tercih edilir. Afla¤›dakilerden hangisi bu durumun bir getirisi de¤ildir? a. D›fl hava üst seviyelerde daha az kirli olacakt›r. b. Filtreler daha geç t›kan›r. c. Filtre ömrü daha uzun olur. d. Enerji tüketimi artar. e. ‹ç hava kalitesinde iyileflme gözlenir. 7. Afla¤›dakilerden hangisi bireysel so¤utma sistemlerinde enerji tasarrufu sa¤lanabilmesi için yap›lmas› gerekenlerden de¤ildir? a. Klima çal›fl›rken ihtiyaç d›fl› ›s› yayan cihazlar›n kapat›lmas› b. Termostat s›cakl›¤›n›n artt›r›lmas› c. Gündüz pencerelerin aç›larak havaland›rma yap›lmas› d. Klima d›fl ünitesinin direkt olarak günefl gören yerlere konulmamas› e. Cihazlar›n periyodik bak›mlar›n›n yapt›r›l›p, filtrelerinin düzenli olarak de¤ifltirilmesi 3. Havaland›rma yapmadan ›s›l kazanç sa¤lamak için afla¤›da verilenlerden kaç tanesi yap›labilir? I. Gece saatlerinde havaland›rma yapmak. II. Free cooling imkan› varsa yararlanmak. III. Verimli ayd›nlatma armatürleri kullanmak. IV. Taze hava miktar›n› mahaldeki kifli say›s›na göre CO2 sensörleri ile kontrol etmek. V. Do¤al ayd›nlatmadan yararlanmak. a. 1 b. 2 c. 3 d. 4 e. 5 4. Afla¤›daki ifadelerden hangisi yanl›flt›r? a. So¤utulmufl su borular›nda boru çap› çe su ak›fl›na olan direnç artar. b. So¤utulmufl su borular›nda boru çap› çe pompalama enerjisi azal›r. c. So¤utulmufl su borular›nda boru çap› çe pompa maliyeti azal›r. d. So¤utulmufl su borular›nda boru çap› çe boru maliyeti artar. e. So¤utulmufl su borular›nda boru çap› çe boru yal›t›m› maliyeti artar. büyüdükbüyüdükbüyüdükbüyüdükbüyüdük- 5. Afla¤›dakilerden hangisi günümüzde kullan›lan VRV sistemlerinden biri de¤ildir? a. Sadece so¤utma b. Sadece ›s›tma c. Is› geri kazan›ml› d. Su so¤utmal› VRV ›s› geri kazan›ml› e. Is›tma+so¤utma 8. Binalarda kullan›lan yap› elemanlar›n›n aral›klar›ndan veya d›fla aç›lan pencere ve kap›lardan giren havaya ne ad verilir? a. Optimizasyon b. Free cooling c. Cool down d. Egzoz etmek e. Enfiltrasyon 9. Afla¤›da dönüfltürücülü (‹nverter) sistemlerinin enerji tasarrufu ve konfor sa¤lama teknikleri ile ilgili verilen ifadelerden hangisi yanl›flt›r? a. So¤utma ve ›s›tma kapasitesi, d›fl ortam s›cakl›¤›, iç ortam s›cakl›¤› ve ayar s›cakl›¤›na ba¤l› olarak de¤iflir. b. Oda s›cakl›¤› sürekli de¤iflir. c. Sistem, mekan› k›sa sürede istenen s›cakl›¤a ulaflt›rabilir. d. Yüksek verimli ve so¤utucu ak›flkan kontrollü çal›flma, enerji tasarrufu ve konfor sa¤lar. e. ‹nverter sistemlerde defrost süresi çok k›sad›r. 10. Is›tman›n; statik ›s›tma yapmadan, tavandan s›cak hava üfleyerek yap›ld›¤› durum için afla¤›dakilerden hangisi yanl›flt›r? a. Daha yüksek oda s›cakl›¤›na ihtiyaç duyulur. b. Tavandaki s›cak havay› afla¤›ya indirmek için, daha yüksek h›zla üflemek gerekir. c. Hava sesi oluflabilir. d. Daha az yak›t tüketilir. e. Oda havas›n› nemlendirme ihtiyac› artar. 28 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› 1. c 2. d 3. e 4. a 5. b 6. a 7. c 8. e 9. b 10. d Yan›t›n›z yanl›fl ise “Kompresörler” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Taze Hava Al›fl›” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Havaland›rmadan Olan Is›l Kazançlar› Azaltma Önlemleri” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Hava Kanal› ve Boru Boyut Optimizasyonu” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “VRV Sistemler” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Girifl” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Bireysel So¤utma Sisteminde Enerji Tasarrufu” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Klima sisteminde Enerji Ekonomisi ile ‹lgili Kavramlar” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “‹nverter Sistemler, Enerji Tasarrufu ve Konfor” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Üfleme Havas› ve Oda ‹çi Hava Da¤›l›m›” konusunu yeniden gözden geçiriniz. S›ra Sizde Yan›t Anahtar› S›ra Sizde 1 Free cooling; d›fl hava s›cakl›¤›n›n iç mahal s›cakl›klar›ndan daha düflük oldu¤u gün ve saatlerde (özellikle binalar›n so¤utma ihtiyac›n›n devam etti¤i ilkbahar ve sonbahar›n baz› günlerinde), taze hava miktar›n›n artt›r›lmas› veya flartland›r›lmadan binaya verilmesine denir. Bedava so¤utma anlam›nda kullan›lmaktad›r. S›ra Sizde 2 ‹ç ortam aç›s›ndan iç hava kalitesini belirleyen dört unsur bulunmaktad›r. Bunlar afla¤›daki gibi s›ralanabilir: Ortam s›cakl›¤›, ortam nemi, ortamdaki hava h›z› ve odan›n d›flar›ya bakan iç yüzey ile ortam s›cakl›¤› aras›ndaki fark. Konforlu bir ortam için, s›cakl›k 18-22°C, nem %35-70, hava h›z› 2,5 m/s olarak verilmektedir. Konforlu bir ortam için iç ortam s›cakl›¤› ile d›fl ortama bakan duvar›n iç yüzey s›cakl›¤› aras›ndaki fark›n 2-3°C aras›nda olmas› gerekmektedir. S›ra Sizde 3 Evlerimizde kulland›¤›m›z buzdolab›, çamafl›r makinesi, bulafl›k makinesi baflta olmak üzere pek çok cihaz›n üzerinde hangi enerji s›n›f›na dâhil oldu¤unu gösteren bir enerji kimlik etiketi bulunmaktad›r. Bu kimlik etiketine bakarak cihaz›n›z›n verimlili¤i hakk›nda bilgi sahibi olabilirsiniz. S›ra Sizde 4 Mümkün ise tavandan verilmelidir (Konser salonlar› vb yerlerde çok düflük h›zla alttan üflenen özel sistemler ve özel uygulamalar da vard›r.) ve üfleme havas›n›n s›cakl›¤›, oda s›cakl›¤›ndan daha düflük olmal›d›r. S›ra Sizde 5 HVAC sistemlerinde taze havan›n çat› kotundan al›nmas›n›n avantajlar›; d›fl havan›n üst seviyelerde daha tozsuz ve daha az kirli olmas›, filtrelerin daha geç t›kanmas›, filtre ömrünün daha uzun olmas›, enerji tüketiminin daha az olmas›, iç hava kalitesi ve konforun daha iyi olmas›d›r (Egzoz vb. gazlardan da uzaklafl›laca¤› için). S›ra Sizde 6 12 kW enerjinin 15°C s›cakl›k fark› ile hava ile tafl›nmas› için Çizelge 1.1’deki de¤erleri Eflitlik 1.1’de yerlerine koyarsak; gerekli debi; V= Q = ρ.c p ∆T 1, 2 kg V = 0, 666 m 3 s 12 kW kJ .15°C 3 .1, 0 kg °C m V = 0,666 m3/s (veya 2400 m3/h) olarak bulunur. S›ra Sizde 7 5000 m3/h debiye sahip hava ile so¤utma yapan bir cihaz için güç hesab› yapabilmek için, Çizelge 1.2’deki de¤erleri Eflitlik 1.2’de yerlerine koyarsak gerekli güç; P= 5000 m h .1100 Pa V .∆p = 3600.η p .η m 3600.0, 70.0, 90 P = 2425W olarak bulunur. 3 1. Ünite - Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi S›ra Sizde 8 Gere¤inden büyük seçilen cihaz veya sistemin hem ilk yat›r›m maliyeti, hem de iflletme, bak›m ve yedek parça maliyetleri yüksek olacakt›r. Genellikle büyük seçilen sistemler y›l›n daha büyük bir bölümünde k›smi yüklerde çal›flaca¤›ndan sistem verimi düflecektir. Bu nedenle sistem tasar›mlar›nda efl zaman veya diversite faktörlerini mümkün oldu¤u kadar hesaplara dâhil etmek gereklidir. S›ra Sizde 9 Klima sistemlerinde enerji tasarrufu sa¤lamak için al›nabilecek bafll›ca mimari önlemler afla¤›da s›ralanm›flt›r. D›fl gölgeleme elemanlar› kullan›m›: Günefli, içeri ›s› olarak emilmeden veya binaya ulaflmadan kesti¤i için daha etkindir. ‹çeride ›s›ya dönüflen günefl ›fl›n›m›, ancak so¤utma ile d›flar› at›labilir. D›fl gölgeleme sabit veya hareketli olabilir. Bu yolla güneflten olan kazanç %75 -90 oran›nda azalt›labilir. Yüksek olmayan yap›lar etraf›na, k›fl›n yapra¤›n› döken a¤açlar ekilirse; • K›fl›n güneflten olan ›s› kazanc›ndan ve güneflin sterilizasyon etkisinden yararlan›l›r. • Yaz›n da a¤aç yapraklar›n›n gölgeleme etkisi ve a¤aç çevresinde yapraklardan buharlaflan suyun oluflturdu¤u evaperatif etkiden yararlan›labilir. Teras çat›lardaki günefl kolektörleri tarlas› ayn› zamanda terasta gölgeleme yapar. Kolektörler, aksi halde teras›n absorbe edece¤i ›s›y› emerek suya geçirir ve çat›n›n ›s› kazanc›n› azalt›r. ‹ç gölgeleme elemanlar› kullan›m›: Bunlar›n uygulamas› daha kolay ve ucuzdur ve bu yolla ›s› kazançlar› %2070 oran›nda azalt›labilir. Bunlar›n aras›nda özel camlar kullanmak veya mevcutlar› ›fl›n›m yans›t›c› maddelerle kaplamak, pencere alan›n› azaltmak say›labilir. Al›nan önlemler baflka sorunlar yaratabilir. Bunu göz önüne alarak önlem gelifltirmelidir. Genellikle günefl yükünü azaltan önlemler: • K›fl›n güneflten ›s› kazanc›n› azalt›r. • Di¤er taraftan do¤al ayd›nlatmay› önleyerek, yapay ayd›nlatma yoluyla enerji tüketimini art›rabilir. • Günefl ›fl›nlar›n›n sterilizasyon etkisi çok azal›r. Sa¤l›kl› bir ortam oluflmas› engellenmifl olur. Binay› D›fltan Yal›tmak: Binan›n d›fltan ›s›l yal›t›m›, k›fl›n ›s› kay›plar›n›n azalt›lmas› için en etkin önlem oldu¤u gibi, yaz›n da ›s› kazançlar›n›n azalt›lmas› yönünde etkilidir. Klima tesisat› yap›lan binalarda (normalde bütün binalarda), ›s› yal›t›m› önüne ve/veya arkas›na nem yal›t›m› yap›lmal›d›r. Böylece nem difüzyonunun önüne geçilmifl ve herhangi bir katmanda yo¤uflma önlenmifl olur. 29 S›ra Sizde 10 Yaz flartlar›nda konut, ofis gibi sürekli kal›nan mekânlarda iç ortam s›cakl›¤› için 24°C ideal bir s›cakl›k iken s›cakl›k ayar›n›n 25°C olarak ayarlanmas› hem ekonomik hem de uygun bir seçim olacakt›r. K›sa süreli kal›nan mekânlarda ise bu de¤er daha yukar› al›nabilmektedir. Genellikle d›fl hava s›cakl›¤› ile ayarlanan s›cakl›k aras›nda 6°C’lik bir fark olmas› yeterli olacakt›r. Bu mekânlarda kalma süresinin k›sa olmas› düflük s›cakl›k ayarlanmas› halinde ani s›cakl›k de¤iflimi nedeniyle hasta olma riskini artt›raca¤› gibi elektrik tüketimini de artt›rmaktad›r. Yararlan›lan Kaynaklar ASHREA (1993), ASHREA Handbook Fundementals, ASHREA. ASHREA (2000), ASHREA Handbook HVAC Systems and Equipment, ASHREA ASHREA Transactions (1998), Winter Meeting, ASHREA. Buderus (1994), Handbuch für Heizung und Klimatechnik, Buderus Yay›nlar›. Buderus (2000), Tabellenbuch Sanitaer- HeizungLütfung, Buderus Yay›nlar›. D.R. Wulfinghoff (1999), Energy Efficiency Manual, Energy Institute Pres. Donald E. Ross (2001), HVAC Design Guide For Tall Commercial Buildings, ASHREA. Ernst-Rudolf Schramek (1997), Is›tma Klima Tekni¤i El Kitab› - Recknagel-97/98, TTMD Yay›nlar›. Faruk Bilal (2002), So¤utma ve Yal›t›m, ‹zolasyon Dünyas› Dergisi. ISISAN (2000), Is›tma Tesisat›, ISISAN. ISISAN (2005), Enerji Ekonomisi, ISISAN. ISISAN (2007), Yüksek Yap›larda Tesisat, ISISAN. ISISAN (2008), Yenilenebilir Enerjiler ve Alternatif Sistemler, ISISAN. Karakoç T. H. ve Di¤erleri (2010), Enerji Ekonomisi (Editör: Prof. Dr. T. Hikmet Karakoç), Anadolu Üniversitesi Yay›nlar› Yay›n No: 2114. M.T Jewell (2003), Energy-Efficiency Economics, Real WinWin Inc. ISITMA HAVALANDIRMA VE KL‹MA S‹STEMLER‹NDE ENERJ‹ EKONOM‹S‹ 2 Amaçlar›m›z N N N N Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra; Temiz su tesisat›nda su tüketimini azaltabilmeyi çözümleyebilmek, Su da¤›t›m ve bas›nçland›rma (hidrofor) sistemlerinde ekonomi sa¤lamay› çözümleyebilmek, Kullan›m s›cak suyu tesisat›nda ekonomi sa¤lamay› uygulayabilmek, Lejyoner hastal›¤›n› ve s›hhi tesisatta enerji ekonomisini çözümleyebilmek için gerekli bilgi ve becerilere sahip olabilirsiniz. Anahtar Kavramlar • S›hhi Tesisat • Enerji Ekonomisi • Temiz Su Tesisat› • Hidrofor • Boyler • Lejyoner Hastal›¤› ‹çindekiler Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi S›hhi Tesisatta Enerji Ekonomisi • G‹R‹fi • SIHH‹ TES‹SAT ‹LE ‹LG‹L‹ TANIM VE KAVRAMLAR • SIHH‹ TES‹SATTA ENERJ‹ EKONOM‹S‹N‹N ÖNEM‹ • TEM‹Z SU TES‹SATINDA SU TÜKET‹M‹N‹ AZALTMA YOLLARI • SU DA⁄ITIM VE BASINÇLANDIRMA S‹STEMLER‹NDE EKONOM‹ • KULLANIM SUYU TES‹SATINDA EKONOM‹ S›hhi Tesisatta Enerji Ekonomisi G‹R‹fi S›hhi tesisatla ilgili konulara girmeden önce, bir yap›n›n mimari planlamas›ndaki detaylar gözden geçirilmelidir. Dairedeki kifli say›s› ile su kullan›m miktarlar›n›n seçimi oldukça önemlidir. Bu miktara göre toplam su tüketimi miktar›, boru çaplar› ve tesisattaki bas›nçlar hesaplanacakt›r. Dirençlerin yüksek ç›k›p gereksiz bas›nç kay›plar›na yol açmamak için birleflme ve ba¤lant› eleman› ile dirsek kullan›m› ve seçiminde özen gösterilmelidir. Tesisattaki önemli konulardan birisi borulardan gelen ses problemidir. Tesisattan gelen gürültü ve ses ço¤u zaman ciddi konforsuzluk sorunlar› ortaya ç›karmaktad›r. Bunun önüne geçmek için boru çap› hesab› yap›l›rken bas›nç, debi gibi faktörlerin dikkate al›nmas› önemlidir. Tesisattaki önemli gürültü kaynaklar›ndan birisi de hidrofordur. Hidrofor özellikle üst katlarda suyun düflük bas›nçta akmas›n›n önüne geçmek için tesisata yerlefltirilen ve flebekeden gelen su bas›nc›n›n üst katlarda bile yeterli seviyede olmas›n› sa¤layan bir cihazd›r. Hidrofor bas›nc›n›n yüksek seçilmesi de tesisat içindeki gürültüyü artt›ran etkenler aras›ndad›r. S›hhi gereç say›s›n›n belirlenmesi ve yerlefltirilmesi de hem konforlu kullan›m hem de enerji tasarrufu aç›s›ndan önemlidir. ‹çme suyunun temin edilme flekli ve so¤ukluk derecesi de önemlidir. Oturarak ifl yapan insanlar için 5°C’deki su s›cakl›¤› uygun bir s›cakl›k olarak önerilmektedir. ‹çme suyunun so¤utulmas› için çeflitli tip so¤utucular kullan›lmaktad›r. SIHH‹ TES‹SAT ‹LE ‹LG‹L‹ TANIM VE KAVRAMLAR Yap›da s›hhi tesisat kavram›na temiz su tesisat› ve bununla ilgili cihaz ve armatürler, temiz s›cak su tesisat› ve bununla ilgili cihazlar, kullan›m suyunun haz›rlanmas› ve ›s›t›lmas›, pis su borular›, s›hhi gereçler, yang›n söndürme tesisat›, mutfak tesisat›, at›k su ar›tma, yüzme havuzlar› ve lejyoner hastal›¤› gibi konular girmektedir. S›hhi tesisatta enerji ekonomisi ile ilgili konulara girmeden önce s›hhi tesisat›n ana bafll›klar›na giren konular afla¤›da k›saca gözden geçirilmifltir. Temiz So¤uk Su Tesisat› Cihaz ve Armatürleri Son y›llarda kullan›lan suyu kullanmak, geri döndürmek ya da tekrar geri kazand›rmak önem verilen konular aras›na girmifltir. Su kaynaklar› azald›kça gerek su kullan›m›ndaki tasarrufla gerekse tekrar kullan›mlarla mevcut su kaynaklar›n› en iyi flekilde de¤erlendirmek önemli hale gelmifltir. Özellikle insan nüfusunun çok fazla oldu¤u yo¤un yerleflim bölgelerinde kullan›lan suyu geri döndürmek üzere 32 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi çeflitli yöntemler kullan›lmaktad›r. Bu yöntemlerde yar› gri, gri ve siyah suyun geri döndürülmesi çal›fl›lmaktad›r. Yar› gri su olarak kondens (yo¤uflmufl) sular›, ya¤mur sular› gibi organik at›k içermeyen berrak at›k sular anlafl›lmaktad›r. Bu nitelikli su, filtreleme ve ozonlama ile yeniden kullan›labilmektedir. Gri su, lavabo, evye, dufl ve di¤er kaynaklardan gelen ve insan organik at›¤› içermeyen kirli sulard›r. Gri su; ozonlama, yüzdürme, mekanik filtreleme, havaland›rma ile ar›t›labilir. Baz› özel durumlarda kimyasallar da kullan›lmaktad›r. Siyah su ise tuvaletlerden gelen ve insan at›¤› içeren pis sulard›r. Bu sular ileri ölçüde ar›tma gerektirmektedir. Yeniden kullan›m kavram›nda önemli bir kaynak ya¤mur suyudur. Pek çok yeni projede ya¤mur sular›n›n yer üstü havuzlar›nda ya da yer alt› depolar›nda bekletilerek kanal sistemine yavafl yavafl verilmesi yoluna gidilmektedir. Geri döndürülen suyun yeniden kullan›m›nda bahçe sulamas›, tuvaletlerde kullan›lan rezervuar ve y›kama suyu olarak kullan›lmas› ve so¤utma kulelerinde, mekanik so¤utma ekipmanlar›nda kullan›lmas› yoluna gidilmektedir. Temiz so¤uk su tesisatlar›na bakt›¤›m›zda kullan›lan bafll›ca elemanlar; borular, armatürler, su sayaçlar›, fittingler, temiz su depolar›, haval›klar, bas›nç regülatörleridir. Kullan›lan temiz su flehir flebekesinden gelmekte ve kullan›m yerine kadar boru ile ulaflt›r›lmaktad›r. Günümüzde flebeke suyu ile ilgili en önemli sorunlardan birisi, bu suyun temiz olmamas›ndan kaynaklanmaktad›r. fiehir flebekesinden veya kuyudan gelen suyun depoya verilmeden önce çeflitli yöntemlerle filtre edilip ar›t›lmas› gerekmektedir. Bu ifllemden sonra içilebilir kaliteye gelen su paslanmaz çelik depoda veya fayans kapl› kapal› bir betonarme depoda depolanmal›d›r. Günümüzde flehir flebekesi suyu baz› flehirlerde içilebilen ve baz› flehirlerde ise içilemeyen olarak sunulmaktad›r. Özellikle büyük flehirlerde toplam su ihtiyac›n›n belirlenmesi ve depolanmas› önemli bir konudur. fiehir için yap›lan su ihtiyac› hesab› otel, apartman, hastane, okul gibi her kullan›m yeri için de ayr› ayr› yap›lmal›d›r. Hidroforlar temiz so¤uk su tesisat›nda suyun bas›nçland›r›lmas› amac›yla özellikle yüksek katl› binalarda kullan›lan cihazlard›r. Hidrofor kullan›m›nda bas›nc›n seçimi ve suyun kullan›c›ya ulaflt›r›lmas›n› sa¤layan boru çap›n›n seçimi oldukça önemlidir. Hidroforlar sadece kullan›m suyu amaçl› de¤il, yang›n söndürme suyu, sulama suyu ve proses suyu amac›yla da kullan›lmaktad›r. Bir binadaki temiz su tesisat›nda üç ana bölüm bulunmaktad›r. Bunlar; bina ba¤lant› hatt›, su sayac› ve kullanma hatt›d›r. Tesisatta belirlenen su h›z›na ba¤l› olarak ses, titreflim, darbe ve afl›nma gibi çeflitli sorunlar ortaya ç›kabilir. Bu tür sorunlar, boru sistemindeki su h›z› 3m/sn’nin alt›na düflürülerek azalt›labilir. Temiz su tesisat› tasarlan›rken tesisattaki tüm kolon, branflman ve cihaz ba¤lant› hatlar›na mutlaka vana konulmal›d›r. Özellikle ›s›t›lmam›fl alanlardan geçen borular donma riskine karfl› yal›t›lmal›d›r. Borular›n s›cakl›ktan kaynaklanan genleflme ve büzülme durumlar› için önlemler al›nmal›d›r. Temiz su tesisat›nda, tesisat›n niteli¤ine göre pek çok armatür kullan›lmaktad›r. Su tesisat›nda kullan›lan armatürlerde genel olarak baz› özellikler aranmaktad›r. Öncelikle s›zd›rmaz bir flekilde kapanmalar› ve büyük bas›nç düflümleri oluflturmamal›d›r. Armatürlerden beklenen di¤er özellikler gürültü oluflturmamas›, bas›nç flokuna neden olmamas› ve kolay servis verilebilmesidir. ‹çinden su geçen bu armatürlerin korozyona dayan›kl› olmas› da beklenmektedir. Temiz su tesisat›nda kullan›lan bafll›ca armatürler; ay›rma vanalar›, sürgülü valfler, küresel vanalar ve kelebek vanalar, musluklar, emniyet armatürleri, çekvalfler, haval›klar, vakum k›r›c›lar›, flok absorberleri ve boru ay›r›c›lar›d›r. 2. Ünite - S›hhi Tesisatta Enerji Ekonomisi Ay›rma vanalar› genellikle tesisat›n bir bölümünü di¤erinden ay›rmak ve su ak›fl›n› düzenlemek için kullan›lmaktad›r. Ay›rma vanalar› boflaltmal› veya boflaltmas›z tipte olabilmektedir. Sürgülü valfler, fliber vana olarak da an›lmaktad›r. Genel olarak piyasada pirinçten yap›lanlar fliber vana, pikten yap›lanlar ise sürgülü vana olarak adland›r›l›rlar. fiiber vanalar ak›fla daha az direnç göstemesi, montaj boyunun daha k›sa olmas› yan›nda hep aç›k ve kapama vanas› için uygun özelliklere sahiptir. fiiber vanalar›n dezavantaj› olarak s›zd›rmazl›¤›n›n iyi olmamas› söylenebilir. Küresel vanalar s›zd›rmazl›k özelli¤i ve kolay aç›l›p kapanmalar› nedeniyle tercih edilmektedir. Küresel vanalar çabuk aç›l›p kapanmas› istenen ve çok aç›l›p kapanmas› gereken yerlerde kullan›lmaktad›r. Küresel vanalar su vanas› olarak kullan›m›n›n yan› s›ra gaz vanas› olarak da kullan›lmaktad›r. Kelebek vanalar fliber vanalar›n yerine tercih edilen bir vana olarak önerilmektedir. Az yer kaplamas› ve büyük çaplarda küresel vanaya göre ucuz olmas› tercih nedenidir. Kullan›m› kolay ve anlafl›labilirdir. Musluklar suyun kullanma noktas›nda aç›l›p kapanmas›n› sa¤layan elemanlard›r. So¤uk su ve s›cak suda kullan›labildi¤i gibi kar›flt›rma bataryas› olarak da kullan›lmaktad›r. Klasik olarak kullan›lan musluk ve bataryalar›n yan› s›ra termostatik bataryalar ve otomatik musluklar son y›llarda yayg›nlaflmaya bafllam›flt›r. Termik emniyetli batarya olarak da adland›r›lan termostatik bataryalar su s›cakl›¤›n› ayarlayarak hafllanmaya karfl› koruma yapmaktad›r. Termostatik bataryalar›n merkezi olanlar› da bulunmaktad›r. Ak›fl kontrollü musluklar, kendili¤inden aç›lan ve/veya kapanan otomatik musluklar olup, büyük ölçüde su kullan›m›n›n oldu¤u ifl yeri, okul, fabrika gibi yerlerde genel tuvaletlerin el y›kama bölümlerinde kullan›lmaktad›r. Ak›fl kontrollü musluklar belli bir miktar su ak›tt›ktan sonra kendili¤inden kapanmaktad›r. Bu tür musluklar genellikle su tasarrufu sa¤lamaya yönelik olup hijyen amaçl› kullan›lmak istendi¤inde elektronik veya optik olarak kendili¤inden çal›fl›p belirli bir miktarda su verdikten sonra kapanan tipte tasarlanmaktad›rlar. Otomatik musluklar›n kumandas› hidrolik, elektrik veya elektronik olarak yap›labilmektedir. Su ak›fl miktar› regülatörleri, lavabolarda ve dufllarda akan su miktar›n› s›n›rlamak amac›yla kullan›lmaktad›r. Su ak›fl miktar› regülatörü, bataryan›n veya muslu¤un ucuna tak›lmaktad›r. Bu cihaz bas›nç de¤iflse bile akan su miktar›n›n hep ayn› kalmas›n› sa¤lamaktad›r. Böylelikle su bas›nc› de¤iflse bile su ak›fl›ndaki düzensizlikler önlenir, musluk ne kadar aç›l›rsa aç›ls›n ve bas›nç ne kadar de¤iflirse de¤iflsin musluktan daha fazla su akmaz ve tasarruf sa¤lan›r. Bas›nç düflürücü emniyet armatürleri, tesisat›n emniyetli çal›flmas›n› sa¤lamak amac›yla kullan›lmaktad›r. Bas›nc›n yüksek oldu¤u durumlarda bas›nç düflürücü olarak kullan›l›r. Böylelikle bas›nç düflürücü elemandan sonraki tesisat bölümünde ayarlanan bas›nç sürekli olarak kullan›lmaktad›r. Villa türü ba¤›ms›z evlerde su flebekesine do¤rudan ba¤lant› yap›lan durumlarda bas›nç düflürücü su saatinin hemen sonras›na yerlefltirilmelidir. Genellikle yüksek bloklarda her kat›n girifline bir bas›nç düflürücü yerlefltirilmektedir. Yaln›zca s›cak ve so¤uk su giriflinin ayr› ayr› oldu¤u merkezi uygulamalarda, her iki hat üzerinde de ayn› karakterdeki bir bas›nç düflürücü kullan›lmal›d›r. Böyle olmazsa bataryada dengesizlikler ortaya ç›kmaktad›r. Çekvalfler, suyun tek yönde ak›fl›n› sa¤layarak geri dönüflün engellenmesi amac›yla kullan›lmaktad›r. Geri dönüflsüz valfler diye de adland›r›lmaktad›r. S›hhi tesisatta kullan›lan çekvalfler, suyun tesisata geri kaçmas›n› önleme amaçl› kullan›lmaktad›r. Haval›klar, tesisat›n havaland›r›lmas› amac›yla kullan›l›rlar. Tesisattaki havay› d›flar› atmak için kullan›lan hava at›c›lara prüjör ad› verilmektedir. Vakum k›r›c›, tesisattaki havay› emmek amac›yla kullan›lmaktad›r. fiok absorberler, tesisatta su koçu ad› verilen darbeleri önlemek amac›yla kullan›lmak- 33 34 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi tad›r. Temiz su tesisat›nda bulunan bas rezervuarlar otomatik kapama vanalar› ve küresel vana gibi ani kapanan musluk ve vanalar sistemde “Su koçu” ad› verilen bir bas›nç dalgas› yaratmaktad›r. Oluflan bu bas›nç dalgas› 50 bar bas›nc›n üzerine ç›kabilir ve bunun sonucunda conta bozulmas›, hortum tahribi, boru ba¤lant›s›n›n oynamas›, seramik dirseklerin k›r›lmas› gibi tesisatta zarar ortaya ç›karabilmektedir. Bunun d›fl›nda su koçu rahats›z edici bir darbe sesi oluflturmaktad›r. Su koçunun önlenmesinde sisteme yerlefltirilen bas›nç düflürücüler etkili olamamaktad›r. Bu nedenle de tesisatta flok absorberler kullan›lmaktad›r. Boru ay›r›c›lar da sistemde bir emniyet eleman› olarak kullan›lmaktad›r. Tesisattaki besleme bas›nc› belirli bir de¤erin alt›na düfltü¤ünde (en az 0,5 bar olmak üzere) bir tesisat bölümüne veya cihaza olan boru ba¤lant›s›n› güvenli bir flekilde ay›rma ifllemini görür. Temiz S›cak Su Tesisat› Cihaz ve Armatürleri Konut ve ifl yerlerinde temiz s›cak su haz›rlanabilmesi amac›yla çeflitli ›s›t›c›lar kullan›lmaktad›r. Bu ›s›t›c›lar merkezi ve depolu olabilece¤i gibi bireysel ve eflanjörlü (ani su ›s›t›c›l›) de olabilmektedir. S›cak su tesisat›n›n ve s›cak su sa¤layan cihaz›n seçimi enerji kullan›m ve tasarrufu aç›s›nda önem arz etmektedir. Bireysel su ›s›t›c›lar›nda enerji kayna¤› su ›s›t›c›s›n›n içinde bulunmaktad›r. Enerji kayna¤› olarak genellikle gaz yak›t ve elektrik kullan›lmaktad›r. Gaz yak›tl› ›s›t›c›lar flofben olarak an›lmakta olup, do¤algaz veya LPG kullanmaktad›r. Bu ›s›t›c›lar eflanjör tipli olup ani ›s›t›c›l› olarak an›lmaktad›r. Su eflanjör bölümündeki borular›n aras›ndan geçerken borular aras›ndan geçen alev ve bunun sonucu oluflan s›cak baca gaz› ile su ›s›t›lmaktad›r. Gazl› flofbenler banyo içine yerlefltirilmemeli sürekli taze hava alan bir mekânda bulundurulmal›d›r. Bireysel kullan›mda tercih edilen di¤er bir s›cak su ›s›t›c›s› elektrikli termosifondur. Bireysel kullan›m amaçl› di¤er s›cak su elde etme yolu depolu boylerlerdir. Kat kaloriferi kullan›m›nda kat kaloriferine ba¤l› olarak yerlefltirilen boylerde kat kaloriferinin içinden dolaflt›r›lan bir eflanjör vas›tas›yla elde edilen s›cak su depoda toplanmakta, ihtiyaç oldu¤unda kullan›c›ya gönderilmektedir. Depoda beklerken so¤uyan su bir by-pass hatt› ile kat kaloriferinde ›s›t›labilece¤i gibi elektrikli bir devreyle de ›s›tma sa¤lanabilmektedir. Merkezi kullan›mdaki s›cak su haz›rlama sistemleri de bireysel kullan›mdaki boylerin büyük kapasiteli tasar›m›d›r. S›cak su eldesi amac›yla kullan›lan boylerler genel olarak bak›ld›¤›nda bir ›s› de¤ifltiricisidir. Is›tma s›cak suyu boylerdeki suyu ›s›tmak amac›yla kullan›lmakta olup genellikle 90/70°C sistemindedir. Bunun anlam›, kazandan su 90°C’de ç›kmakta, boylerde ›s›tma ifllemini yerine getirdikten sonra 70°C’de geri dönmektedir. Kullan›m suyu ise genellikle 45-60°C s›cakl›¤›ndad›r. Hastanelerde ve çamafl›rhanelerde kullan›m suyu s›cakl›¤› 60°C’ye ç›kabilmektedir. Enerji tasarrufu sa¤layabilmek amac›yla su s›cakl›¤›n›n konutlarda 45°C’yi geçmemesi önerilmektedir. Enerji tasarrufu aç›s›ndan bir di¤er önemli konu da boylerin ›s› yal›t›m›n›n çok iyi bir flekilde yap›lm›fl olmas›d›r. Boyler tesisat›nda kullan›m›n yan› s›ra genelde su tesisat›nda kullan›lan baz› armatürler ile bunlar›n kullan›m amaçlar› afla¤›da k›saca aç›klanm›flt›r. Çekvalf, valfin ç›k›fl›ndaki suyun flebekeye geri kaçmas›n› önlemek amac›yla kullan›lan bir valftir. Boflaltma vanas›, sistemdeki veya boylerdeki suyu boflaltmak için kullan›lan bir vanad›r. Emniyet ventili, boylerlerde emniyet amac›yla kullan›lan bir cihazd›r. Boylerde suyun ›s›nmas› sonucu ortaya ç›kabilecek genleflmeye ba¤l› tehlikeleri ortadan kald›rmak için kullan›lan bir emniyet cihaz›d›r. Sistemdeki bas›nc›n kontrollü bir flekilde emniyet s›n›rlar› alt›na düflürülmesi sa¤lan›r. 2. Ünite - S›hhi Tesisatta Enerji Ekonomisi Üretilen kullan›m s›cak suyu ihtiyaç noktalar›na kadar s›cak su tesisat› ile da¤›t›l›r. Merkezi s›cak su tesisat›nda boyler genellikle bodrum katta bulunmaktad›r. Bu durumda üretilen s›cak su tasarlanan s›cak su tesisat› ile ihtiyaç yerine kadar da¤›t›l›r. Alttan da¤›tmal› sistemin yan› s›ra üstten da¤›tmal› ve alttan ve üstten da¤›tmal› kombine sistemler de bulunmaktad›r. Kullan›m s›cak suyunun da¤›t›lmas›ndaki di¤er bir sistem boylerin çat›ya yerlefltirilmesidir. Boylerin çat›ya yerlefltirildi¤i durumlarda da üstten da¤›tma ve alttan da¤›tma gibi da¤›tma sistemleri bulunmaktad›r. Merkezi s›cak su kullan›m› tesisat›nda sirkülasyon hatt› ve sirkülasyon pompas› bulunmaktad›r. Kullan›m s›cak suyu da¤›t›m hatt›nda musluklar kapal› oldu¤u ve s›cak su kullan›lmad›¤› durumlarda borulardaki su so¤uyacakt›r. Böyle durumlarda musluktan s›cak su akana kadar büyük miktarda su bofluna ak›t›labilmektedir. Bu yolla olan su israf›n› ortadan kald›rmak amac›yla s›cak su da¤›t›m hatt›na bir sirkülasyon hatt› oluflturulur. Borulardaki su sürekli boylerden döndürülerek s›cak tutulmas› sa¤lanmaktad›r. Sirkülasyon hatt›n›n iyi bir flekilde yal›t›m› enerji tasarrufu aç›s›ndan büyük önem arz etmektedir. Lejyoner Hastal›¤› ve Buna Yönelik Olarak Tesisatta Al›nabilecek Önlemler Lejyoner hastal›¤›, lejyonella bakterisi taraf›ndan oluflan ve ölüme kadar yol açabilen ciddi bir zatürre hastal›¤›d›r. Lejyonella bakterisi, nemli ve sulu ortamda yaflay›p ço¤almaktad›r. En yayg›n bulaflma yolu binadaki s›hhi tesisat ve klima tesisat›d›r. Özellikle otel, hastane, ifl merkezi ve fabrika gibi büyük kompleks yerlerde bu bakteriye rastlanmaktad›r. Lejyoner hastal›¤›n›n bulaflma yolu, bakteri tafl›yan ve aerosol haline gelmifl su taneciklerinin solunmas›yla gerçekleflmektedir. Aerosol, kat› ya da s›v› maddelerin gaz ortam› içerisinde çok küçük parçac›klar halinde bulunmas›d›r. Lejyonella bakterisinin yutuldu¤unda bir hastal›k riski oluflturdu¤una ve insandan insana bulaflt›¤›na yönelik bir bulgu bulunmamaktad›r. Lejyonella bakterisinin kontrolü, kullan›m suyu tesisat›nda, suyun binaya girdi¤i noktadan itibaren su depolar›, su ›s›t›c›lar›, vanalar, musluk a¤›zlar› ve da¤›t›m borular›n›n tüm ç›k›fl noktalar›na kadar olan bölgeyi kapsamaktad›r. Mikroorganizmalar›n oluflumunun engellenmesi için belediye taraf›ndan sa¤lanan su klorlanmaktad›r. Ancak lejyonella bakterisi klora karfl› di¤er bakterilere göre daha fazla dayan›kl›d›r. Lejyonella bakterinin kolonileflmesini önlemek amac›yla çeflitli yollar önerilmektedir. Bunlar; sistemin yüksek s›cakl›kta çal›flt›r›lmas›, termik dezenfektasyon, bak›r gümüfl iyonizasyon ifllemi, ozonlama, ultraviyole radyasyon yöntemi, afl›r› klorlama ile filtrelemedir. Lejyoner hastal›¤›n›n oluflabilmesi için lejyonella bakterisi ile kirletilmifl olan suyun aerosol halinde solunmas› gerekir. Bu yolla mikrop akci¤ere kadar ulaflarak hastal›¤› oluflturmaktad›r. Hastal›k riski solunan mikrop say›s›yla orant›l›d›r. Önemli bir risk faktörü de temas süresidir. Örne¤in dufl yaparken ki temas süresi dakikalar mertebesinde bulunmaktad›r ancak jakuzide veya terapi havuzunda bu süre çok daha uzundur. Hastal›¤›n bulaflabilmesi için lejyonella bakterisi ile kirlenmifl suyun mutlaka pülverize halinde gelmesi ve bu mikroplu aerosollerin solunmas› gerekmektedir. Lejyonella ile mücadele edebilmek için, öncelikle bu bakterinin üreyebilece¤i uygun ortam› yaratmamak gerekmektedir. Di¤er bir önlem pülverize su oluflturulmamal› ve bunun aerosolü do¤rudan veya hava ile insanlara ulaflmamal›d›r. Üreyebilen bakteri olmas› halinde ise dezenfeksiyon ile yok edilmesi gerekir. Lejyonellan›n büyüyebilmesi için en uygun s›cakl›k aral›¤› 12-45°C aras›d›r. 20°C’nin 35 36 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi alt›ndaki s›cakl›klarda üreme miktar› önemsizdir. Lejyonellan›n üredi¤i en uygun s›cakl›k 37°C olarak saptanm›flt›r. 37°C s›cakl›kta ve uygun ortamda iki saat içinde iki kat›na kadar ç›kmaktad›r. K›rk sekiz saat içinde ise lejyonella bakterilerinin say›s› tehdit edici boyuta ulaflmaktad›r. 46°C s›cakl›kta lejyonella bakterisinin üremesi durmaktad›r. Lejyonella bakterileri 50°C s›cakl›kta ancak birkaç saat yaflayabilmektedir, 60°C s›cakl›kta ömrü dakikalar mertebesindedir. 70°C s›cakl›kta ise yaflama flans› s›f›ra yak›nd›r. Ortamda bulunan demiroksit, büyüme ve ço¤almay› h›zland›rmaktad›r. Ortamda bulunan kir ve birikintiler lejyonellan›n kuluçkas› için uygun bir ortam yaratmaktad›r. Lejyonella bakterisi için 6,9 pH de¤eri uygun bir de¤erdir. Günefl enerjili ›s›tma sistemlerindeki kullanma s›cak suyu lejyonella için uygun bir ortam oluflturmaktad›r. Y›l›n büyük bir k›sm›nda 30-45°C aras›nda bulunmas› bu bakteri için uygun bir ortam yaratmas›na neden olmaktad›r. Kullanma S›cak Suyu Tesisat›nda Lejyoner Hastal›¤› Lejyoner hastal›¤›n›n en fazla karfl›lafl›ld›¤› yerlerden biri kullanma s›cak suyu tesisat›d›r. Bu hastal›¤a karfl› önlem olarak suyun boylerde 60°C’de depolanmas› istenirken; enerji tasarrufu için suyun boylerde 45°C’de depolanmas› önerilmektedir. Bu iki koflulu birden sa¤laman›n tek yolu termik dezenfeksiyondur. Lejyoner hastal›¤›na karfl› kullanma s›cak su tesisat›nda al›nabilecek pek çok önlem bulunmaktad›r. Öncelikle termik dezenfeksiyon konusuna dikkat edilmelidir. Bu periyodik olarak (örne¤in haftada bir kere) kullanma suyu s›cakl›¤›n›n en az 70°C’ye (tavsiye edilen 70-77°C) ç›kar›lmas›d›r. Kullanma suyu sirkülasyon dönüfl suyu s›cakl›¤› ise 51°C ve üzerinde olmal›d›r. Termal flok y›kama süresi en az 30 dakika süreyle yap›lmal›d›r. Termik dezenfeksiyon s›ras›nda suyun sirküle edilerek bütün borular›n dezenfekte edilmesi, yüksek s›cakl›kta y›kama yap›lmas› gereklidir. Kullanma s›cak suyu sirkülasyonu, son kullan›m yerlerinin tamam›na ulaflam›yorsa; buralarda s›cak su ak›t›larak en az 5 dakika y›kama yap›lmal›d›r. Termik dezenfeksiyonun yap›ld›¤› sürede sirkülasyon dönüfl suyu s›cakl›¤› 51°C ve üzerinde olacak flekilde sistem projelendirilmeli ve buna göre borular›n ›s› yal›t›m› yap›lmal›d›r. Bu ifllemin konutlarda ve otellerde gece yar›s›, iflyerlerinde hafta sonunda insanlar›n en az oldu¤u zamanlarda ve kullan›m yokken (ya da en az oldu¤u zaman) yap›lmas› uygundur. Otellerde termik dezenfeksiyonun yap›ld›¤› gün ve saat, müflterilere verilen genel k›lavuzun içinde belirtilmeli ve bu saatlerde banyo yap›lmamas› önerilmelidir. Sirkülasyonun yeterli olmad›¤› bölgelerde, termal flok yap›lan saatlerde 5 dakika suyun ak›t›lmas› dezenfeksiyon için yeterli olacakt›r. Boyler iç yüzeyleri kir tutmayan ve temizlenebilen bir malzemeyle kapl› olmal›d›r. En mükemmel olan› cam kapl› boylerdir. Boyler içinde termik dezenfeksiyonun tam yap›lmas› için ›s›t›c› serpantin, boyler alt yüzeyine en yak›n olacak flekilde monte edilmifl veya buna göre dizayn edilmifl olmal›d›r. So¤uk su girifli de alttan oldu¤u için yüksek s›cakl›¤›n sa¤lanabilmesi için bu bölüm kritik bölge olmamal›d›r. Boyler deposunun tamamen boflalt›labilme ve temizlenebilme imkan› olmal›d›r. Boylerlerde ›s›t›c› serpantin mümkün oldu¤u kadar alt seviyede bulunmal›, böylece suyun hareketi sa¤lanmal›d›r. Boyler tesisatlar›nda genleflme deposu olacaksa, içinde durgun su olan depolar kesinlikle kullan›lmamal›d›r. Miks batarya kullan›l›yorsa, s›cak ve so¤uk su birbirine kar›flmakta ve s›cak su, so¤uk su hatt›na kaçabilmektedir. Buna karfl› bir önlem al›nmal›d›r. Miks batarya kullan›ld›¤›nda daire girifllerinde her iki hatta da çekvalf kullan›lmal›d›r. Su deposundaki suyun s›cakl›¤› 20°C ve alt›nda tutulmal›d›r. Su depolar› toprak alt›nda olmal›, s›cak kazan dairesine yak›n olmamal›d›r. Kazan daireleri s›cak ise ›s› yal›t›m- 2. Ünite - S›hhi Tesisatta Enerji Ekonomisi lar› kötü yap›lm›fl, enerji kaybediliyor demektir. Su depolar›n›n iç yüzeyi kolay temizlenebilir olmal›d›r. Betonarme depolar›n iç yüzeyi derzsiz havuz serami¤i kaplanabilir. Su depolar›n›n alt›ndaki tortu al›nmal› ve depo yüzeyleri belirli periyotlarda temizlenmelidir. Temiz bir su deposu ve tesisat, lejyonella bakterisinin ihtiyaç duydu¤u besin dolu ortam› bar›nd›rmaz. Lejyonella Bakterisi Kontrol Yöntemleri Yüksek s›cakl›kta çal›flt›rma tekni¤i, sistem s›cakl›klar›n› 60°C ve üzerinde tutarak gerçeklefltirilmektedir. Bu tercih edilen bir yöntemdir. Ancak bu uygulama büyük ve eski tesisatlarda pratik olmamakta ve dufl bafll›klar›ndaki termostatik olmayan vanalar›n de¤ifltirilmesini zorunlu k›lmaktad›r. Termik dezenfeksiyon metodunda; sistem s›cakl›klar› 30 dakika boyunca 70°C ya da daha üstüne ç›kmakta ve s›cak su, tesisattaki tüm aç›kl›klardan ak›t›lmaktad›r. Herhangi bir Legionella bakterisi salg›n›n›n belirtisi oldu¤unda, su s›cakl›klar› 70-77°C s›cakl›klara kadar yükseltilmelidir. Günümüzde bu metot, birçok kullanma suyu tesisatlar›nda bakterileri öldürmek amac› ile kullan›lmaktad›r. Tesisatlardaki büyük miktarlarda bio-film, temas süresini artt›rmaktad›r. Bu uygulaman›n avantaj›, fazla bir harcama yap›lmamas› ve h›zl› bir flekilde uygulanmas›d›r. Dezavantaj› ise, kaynar su boflalt›l›rken büyük tesisatlarda koordinasyonun zorlu¤u ve kullan›c›lar›n hafllanma riskinin olmas›d›r. Legionella bakterisi riskinin afl›r› olmad›¤› bölgelerde bu sistem, en ekonomik iflletme flartlar›n› sa¤lad›¤› için tercih edilmektedir. Bak›r-gümüfl iyonizasyon yönteminin uygulanabilmesi için, bak›r-gümüfl elektrotlar›n bulundu¤u bir iyonlaflma odas›n›n sisteme monte edilmesi gerekir. Elektrotlara elektrik ak›m› gönderildi¤inde pozitif bak›r - gümüfl iyonlar sistemdeki suda çözünecektir. Pozitif iyonlar mikroorganizmalara ba¤lanacak ve onlar›n ölmesine neden olacakt›r. Bak›r-gümüfl iyonlar›n›n optimum konsantrasyonlar› s›ras› ile 400 ppb (milyarda bir) ve 40 ppb (milyarda bir) de¤erlerindedir. Bu alternatifin avantajlar›, ekipman›n kolayca monte edilebilmesi, bak›m›n›n kolay olmas› ve kal›c› bir dezenfeksiyon sa¤lamas›d›r. Dezavantaj› ise, bu yöntemin ilk yat›r›m maliyeti ve iflletme maliyetidir. Bak›r - gümüfl iyonlaflma yöntemi, genelde küçük sistemler için kullan›l›r. Daha çok ba¤›fl›kl›¤›n önemli oldu¤u hasta bak›m alanlar›nda kullan›lan domestik s›cak su sistemlerinde kullan›lmas› tavsiye edilir. Sisteme bak›r-gümüfl iyonlar› ekleyerek iyonlaflma metoduna bir alternatif teflkil edecek uygulama ise, bak›r-gümüfl iyonlar›n›n direkt olarak bir kimyasal besleme pompas› yard›m›yla sisteme enjekte edilmesidir. Düflük dozajlarda olsa bile bak›r›n direkt olarak kullan›m›, düzgün bir flekilde yerlefltirilip korunmad›¤› taktirde, çevre yetkililerinde bir tak›m flüpheler uyand›racakt›r. Bu sistemlerin uygulanmas› aç›s›ndan, e¤itimli ve dikkatli bir personel kadrosu gerekir. Domestik s›cak su sistemlerinde kullan›labilir klordioksit gaz enjeksiyonunda; klordioksit, bio-film tabakas› içine girer ve bakteriyi büyüme yerinde öldürür. Bu yöntemin; uzun süre çözeltide kalmas›, düflük konsantrasyonlar›n yeterli olmas›, klor korozyonunun minimize edilmifl olmas› gibi avantajlar› bulunmaktad›r. Klordioksit gaz enjeksiyonunun dezavantajlar› da bulunmaktad›r. Ekipmanlar› daha çok, küçük ve orta boyutlu uygulamalar için uygun olup pahal›d›r. Ayr›ca, her s›cak su sistemi için bir tane klordioksit gaz jeneratörü gereklidir. Klordioksit gaz enjeksiyonunun daha büyük uygulamalarda birkaç enjektörün kullan›labilmesi mümkündür. Klordioksit, ba¤›fl›kl›¤›n önemli oldu¤u hasta bak›m alanlar› için gerekli olan, domestik s›cak su sistemlerinde kullan›lmas› tavsiye edilen bir yöntemdir. 37 38 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Dozaj aral›klar› 0,3-1 ppm aras›nda de¤iflen halojenlerin (klor, brom, iyot) kullan›lmas›, suyun pH’› kontrol edildi¤i taktirde uygulanabilir bir seçenektir. Suyun pH’› düfltü¤ünde halojenin etkisi de düflecektir. Ultraviyole radyasyon yöntemi, sistemde bir nokta boyunca akarak yaln›zca bakteriyi öldürmede etkili bir yöntemdir. Yaln›zca küçük uygulamalarda ve k›sa boru tesisatlar›nda etkilidir. Di¤er yandan; büyük sistemlerde etkisizdir ve sistemin di¤er bölgelerinde var olan kolonilerin büyümesini engelleyemez. Ultraviyolenin, Legionella bakterisinin tek hücreli kesecikleri üzerindeki etkisi de bilinmemektedir. Ozonlama yöntemi, ozon jeneratörünün yak›nlar›nda bakteriyi öldürmede etkilidir. Bu metot, ozonun sistemde çabuk çözünmesi bakteriyi öldürmeye yetecek konsantrasyonlar›n elde edilmesini sa¤lar. Bu yöntemin sak›ncalar› ise flu flekilde s›ralanabilir: Eski tesisatlarda korozyona neden olabilir. Büyük sistemlerde etkisiz kalmakta ve kolonilerin oluflmas›n› engelleyememektedir. Pahal› bir uygulamad›r. Su ar›tma maliyetleri %85 azalt›l›r. Kimyasal depolama ve at›klar›n depolanmas›na gerek kalmayacakt›r. Afl›r› klorlama, bakteriyi öldürmede etkili bir yöntemdir. Bakteriyi öldürmek için yüksek klor konsantrasyonlar› gereklidir. Klor kullan›lmas› sonucu oluflan ürünler, potansiyel kanserojen maddelerdir. Klor, koroziftir (Korozyona yol açan madde) ve boru tesisat›nda bir hata say›labilecek afl›nmaya neden olur. Bu nedenle, özellikle birçok hastane uygulamas›nda pek tavsiye edilen bir yöntem de¤ildir. Filtreleme ve yeniden klorlama yöntemi; sisteme filtrelenmemifl su beslemesi olmas› halinde, boru tesisat› içerisinde oluflacak yabanc› maddeleri filtreleyip sistemi ar›nd›rmak amac›yla kullan›lmaktad›r. Böylelikle, bio-filmin yay›labilece¤i yerlerde oluflacak çökelti miktar› azalt›lm›fl olacakt›r. Tekrar klorlama, bio-film tabakas›n›n büyümesini engellemek amac›yla kullan›lan bir yöntemdir. Klor konsantrasyonlar›, fazla klorlaflmay› önlemek amac›yla kontrol alt›nda tutulmal›d›r. Filtreleme yöntemine ek olarak haftada iki kere ya da daha temel olarak her gece yar›s› kimyasal besleme pompas› yoluyla dörtlü amonyum biocide kullan›labilir. Bu bilefli¤in, tercihen bakterinin bu bilefli¤e karfl› ba¤›fl›kl›k kazanmas›n› engellemek ad›na ve bir baflka bilefli¤in bakterinin geliflimine karfl› daha farkl› bir yöntemle karfl› koymas› ad›na, farkl› bir biocide ile de¤ifltirilmesi gerekir. ‹yi bir biocide alternatifi olarak tiokarbonat verilebilir, ancak farkl› örnekler de mevcuttur. SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ 1 Kullan›mda SIRA olan S‹ZDE bir domestik s›cak su sisteminde Lejyonella bakterisinin yay›lmas›n› minimize edecek bir kontrol listesi ç›kar›n›z. D Ü fi Übakterisinin NEL‹M Lejyonella oluflum ve yay›lmas›yla temizlik aras›nda yak›n bir iliflki bulunmaktad›r. Aç›k dolafl›ml› bir sistemin kontrolündeki en önemli nokta suyun temizli¤idir. SKullan›m suyunun filtrelenmesi kayd›yla su temizli¤i, kabul edilebilen O R U bir seviye olan 30-40 mikrona getirilebilir. Bunu da kum filtreleri veya torba filtreler kullanarak sa¤layabiliriz. Çamur oluflumundan dolay› kum filtreleri, ayda bir D‹KKAT kabart›lmal›d›rlar. Torba filtreler ise temizlik gerektirmediklerinden, en iyi filtrelerdir. Klasik su tasfiye yöntemlerindeki sorun, lejyonella bakterisini etkin bir flekilde SIRA S‹ZDE önleyecek büyülü kurflunlar›n bulunmamas›d›r. E¤er suyun temizli¤i sa¤lanm›fl ve borulardaki çamur oluflumu engellenmiflse, bu sitemde filtreleme kullan›lm›flt›r. Baz› kimyasallar›n petri-kolonileri (laboratuvarda yetifltirilen lejyonella bakterisi) AMAÇLARIMIZ üzerinde etkili oldu¤u görülmüfltür. Ancak saha etkinli¤i testleri, bu patojenik grubu kontrol etme iddialar›n› çürütür. N N K ‹ T A P K ‹ T A P TELEV‹ZYON TELEV‹ZYON 39 2. Ünite - S›hhi Tesisatta Enerji Ekonomisi SIHH‹ TES‹SATTA ENERJ‹ EKONOM‹S‹N‹N ÖNEM‹ Ekolojik dengelerin korunmas›, azalan temiz su kaynaklar›na sahip ç›k›lmas›, ancak kullan›m suyunun dikkatli harcanmas› ile mümkündür. Kullan›m so¤uk ve s›cak su tüketimini konforu düflürmeden azaltmak, su maliyetlerinde ciddi tasarruflar sa¤layacakt›r. Su tüketimini azaltarak pompalama ve ›s›tma için harcanan enerjiden de ciddi tasarruflar sa¤lanacakt›r. Suda yap›lacak tasarruf, hem su maliyetlerinde hem de ›s›tma ve bas›nçland›rma enerjisi maliyetlerinde tasarruf anlam›na gelir ki birim su tasarrufu, maliyetlerde iki misli veya daha fazla azalmaya neden olur. Burada amaç; kullanmadan tüketmeyi önlemek, konforu art›rmak ve hijyen koflullar›n› sa¤lamakt›r. Bunun sonucunda ise su ve enerji tasarrufu, daha hijyenik koflullar ve en önemlisi de ekolojik dengenin korunmas› sa¤lanm›fl olur. Hijyen, Yunanca’da sa¤l›k anlamandaki hygies kelimesinden türemifltir ve sa¤l›k bilimi, sa¤l›k hizmetleri, koruyucu hekimlik gibi konular› kapsar. Yani sa¤l›k için gerekli koflullar›n sa¤lanmas› ve sürdürülmesi için öngörülen uygulamalard›r. Sözlük anlam› ise; kiflinin veya toplum olarak insanlar›n sa¤l›¤›n›n korunmas› ve gelifltirilmeSIRA S‹ZDE sine çal›flan beslenme, sa¤l›k ve çevre konular›ndaki bilgileri bir sentez halinde uygulayan bilim dal›d›r. D Ü fi Ü N E L ‹ M TEM‹Z SU TES‹SATINDA SU TÜKET‹M‹N‹ AZALTMA YOLLARI S O R U Temiz su tesisat›nda su tüketimini azaltmak amac›yla yap›lacaklar, s›hhi tesisatta enerji ekonomisi çal›flmalar›nda ilk bafll›k olarak incelenecektir. Temiz su tesisat›nD‹KKAT da su tüketiminin azalt›lmas› pek çok aç›dan büyük önem tafl›maktad›r. Su, dünyan›n en k›ymetli kaynaklar›ndan biridir. Ayr›ca su, gün geçtikçe daha de¤erli hale gelen do¤al bir kaynakt›r. Dünyan›n su kaynaklar› zamanSIRA içinde artmayacak, S‹ZDE tam tersine tüketim artacakt›r. Su kaynaklar›n›n artmayaca¤› ve daha çok kirlenece¤i de dikkate al›n›rsa, su daha da k›ymetli bir kaynak olacak ve de¤eri çok daAMAÇLARIMIZ ha fazla artacakt›r. Enerji maliyetlerindeki art›fl da (petrol, elektrik vb.) su maliyetini art›ran di¤er bir etkendir. Nüfus art›fl› ve refah düzeyinin yükselmesi, suya olan talebi art›racakt›r. Ayr›ca su tüketimi, sadece evsel kullan›mla da s›n›rl› de¤ildir. K ‹ T A P Mekanik tesisat›n, endüstriyel amaçlarla, tar›msal amaçlarla büyük ölçekte su tüketimi söz konusudur. Su, tuvaletlerde kullan›lan bir numaral› do¤al kaynak olmakla birlikte, tek tüketim de de¤ildir. Tuvaletlerdeki toplam tüketim, ayd›nlatma ve TELEV‹ZYON havaland›rma için kullan›lan elektrik enerjisi ile ka¤›t kullan›m› dolay›s›yla orman ürünleri gibi di¤er do¤al kaynaklar› da kapsamaktad›r. N N Suyun önemini, neden su tüketiminde tasarruf yap›lmas› ve suyun verimli ge‹ N T E Rkullan›lmas› NET rekti¤ini daha iyi kavrayabilmek için Dünya Su Forumu’nun resmi internet sitesi olan http://www.worldwatercouncil.org/ adresine baflvurabilirsiniz. Mimari Tasar›m Önlemleri MAKALE Mimaride banyo, tuvalet gibi ›slak hacimler olabildi¤ince düfley do¤rultuda üst üste, yatay do¤rultuda da yan yana yerlefltirilmeli ve mümkün oldu¤unca mekanik tesisat merkezine yak›n olmal›d›r. Bu hacimlere hizmet veren tesisat flaftlar› oluflturulmal› ve her banyodaki tesisat flaft›n›n yeri, flaft ile son armatür aras›ndaki mesafe en az olacak flekilde tasarlanmal›d›r. Böylece boru uzunluklar›n› minimumda tutmak mümkün olur. Bu, enerji kay›plar›n›n ve boru maliyetinin azalmas› anlam›na gelir. Böylece; boru maliyeti, pompalama, elektrik enerjisi maliyeti, kullanma s›cak suyu ve sirkülasyon borusundan ›s› kayb› azal›r. SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON ‹NTERNET MAKALE 40 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Tesisat flaftlar› (boflluklar›); yeterli büyüklükte, ulafl›labilir ve borular›n montaj›n›n, izolasyonunun ve bak›mlar›n›n kolay yap›lmas›n› sa¤layacak flekilde planlanmal›d›r. Otel, ifl merkezi vb. yerlerde flaft kapaklar› yerine, flaft kap›lar› yap›lmal›d›r. Donma riskini azaltmak için, kullanma suyu borular› so¤uk bölgelerde d›fl duvar içinden geçirilmemelidir. Kullanma s›cak su ve sirkülasyon borular› da olabildi¤i kadar ›s› kayb›n› azaltmak için d›fl duvar içinden geçirilmemelidir. Duvara 3 santimetre gömülü 1 metre borudaki ›s› kayb› W/m olarak Çizelge 2.1’de görülmektedir. Su depolar› mutlaka toprak alt›nda olmal›d›r. Toprak üstünde ve özellikle günefl alan depolarda bakteri üremesi çok h›zl› gerçekleflmektedir. Her suda bakteri vard›r. ‹çilebilir veya kullan›labilir sularda bakteri oran› çok düflüktür. Suyun s›cakl›¤›, bu düflük orandaki bakterilerin h›zla ço¤almas›na olanak sa¤lar. Çizelge 2.1 Duvara 3 cm Gömülü 1 m Borudaki Is› Kayb› Boru Çap› Ø (mm) Su S›cakl›¤› 45°C Su S›cakl›¤› 60°C Ortam S›cakl›¤› 20°C Ortam S›cakl›¤› 15°C Ortam S›cakl›¤› 15°C 15 ( 1/2 ") 43 77 136 20 ( 3/4 ") 61 95 160 25 (1 ") 75 109 178 32 (1 1/4 ") 89 123 197 40 (1 1/2 ") 101 134 212 50 (2 ") 111 145 226 Su depolar›n›n iç yüzeyi olabildi¤ince pürüzsüz olmal›d›r. Kargir depolarda (kargir depo, tafltan veya tu¤ladan yap›lm›fl olan depolara denir) derzsiz havuz serami¤i kaplanabilir. Binalara da¤›t›m› yap›lan su, su depolar›nda ve tesisatta kirlenmelerden korunmal›d›r. SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M 2 Binalar›n mimari projeleri haz›rlan›rken tuvalet, banyo gibi ›slak zeminlerin düfley do¤SIRA S‹ZDE rultuda üst üste, yatay do¤rultuda da yan yana yerlefltirilmesinin tesisatta ekonomi sa¤lanmas› aç›s›ndan nas›l bir katk›s› olabilir? D Ü fi Ü N E L ‹ M Daha Az Su ile Daha ‹yi El Y›kama S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON ‹NTERNET MAKALE Hijyen uzmanlar›na S O R U göre elleri y›kamak hastal›klar›n yay›lmas›n› önleyen en önemli unsurdur. El y›kama, solunum yolu enfeksiyonlar›na, ba¤›rsak hastal›klar›na ve özellikle Türkiye’de çok yayg›n olan sar›l›k da dahil olmak üzere pek çok bulafl›c› D‹KKAT hastal›¤a karfl› savunman›n birinci basama¤›d›r. Hapfl›rmak, öksürmek ve hayvanlara dokunmak gibi eylemlerden ve özellikle SIRA S‹ZDE tuvalete gittikten sonra, eller mutlaka y›kanmal›d›r. Bu, genelde bilinmesine ra¤men, pratikte pek uygulanmamaktad›r. Türkiye’de; taharetlenme al›flkanl›¤› vard›r. Bu yüzden eller çok daha iyi y›kanmal›d›r. Sar›l›k (hepatit) hastal›¤› çok yayg›nd›r AMAÇLARIMIZ ve çok yüksek risk oluflturur. Hayvanlar ile temas da her zaman risktir. 2000 y›l›nda yap›lan bir ankete göre; Amerikal› yetiflkinlerin %95’i tuvaleti kulland›ktan sonra y›kad›klar›n› söylese de, sadece %67’sinin y›kad›¤› tespit K ‹ T ellerini A P edilmifltir. Ayr›ca, elini y›kayan insanlar›n büyük bir k›sm› da, muhtemelen ellerini 20 saniye sabunla ovmamaktad›r. Ayr›ca ellerin y›kanmas› s›ras›nda, özellikle parmak aralar›n›n T E L E Vda ‹ Z Yçok O N iyi sabunlanmas›n› çok daha az insan yapmaktad›r. FDA, Food and Drug Administration (G›da ve ‹laç ‹daresi) kelimelerinin k›saltmas›d›r. Amerika Birleflik Devletleri Sa¤l›k Bakanl›¤›’na ba¤l› çal›flan; g›da, diyet N N ‹NTERNET MAKALE 41 2. Ünite - S›hhi Tesisatta Enerji Ekonomisi ürünleri, ilaç ve medikal ürünlere uygunluk testlerinden geçmesi durumunda onay veren kurumdur. FDA taraf›ndan yap›lan tan›ma göre, sadece elleri ›slatmak veya hafifçe sabunlamak etkili de¤ildir. Etkili olarak elleri, parmak aralar›n› ve t›rnak aralar›n› y›kayabilmek için elleri, akan suyun alt›nda önce; 4 saniye ön y›kama yapmak, 20 saniye sabun ile ovalamak ve 4 saniye durulamak gerekir. Öte yandan el y›kama s›kl›¤›n› ve ovma süresini artt›rmak, hijyen gere¤i yararl› olmakla birlikte, kullan›m suyu tüketimini art›rmaktad›r. Bu durumda suyun verimli kullan›lmas› gündeme gelmektedir. Örne¤in genel tuvaletlerde sensör kumandal› musluklar kullan›labilir ve böylece önemli miktarda su tasarrufu sa¤lanabilir. Normal ve sensörlü musluklar›n her ikisinde de 8,3 litre/dakika ak›fl oldu¤u kabul edilirse ve FDA taraf›ndan tan›mlanan el y›kama ifllemi uygulan›rsa, el y›kama bafl›na 4 litre su tasarrufu sa¤lanabilir. Sensör kumandal› musluklar, kullan›c›n›n elleri aktif bölgede olmad›¤› zaman çal›flmayacak flekilde dizayn edilmifltir. Halbuki normal musluklarda kullan›c› ellerini ovarken önemli miktarda su harcanmaktad›r. Ayn› zamanda sensör kumandal› musluklara al›flan kullan›c›lar normal musluklar› aç›k b›rak›p gidebilmektedir. Çizelge 2.2’de normal ve sensörlü musluklardaki su tüketimleri verilmifltir. Ölçümler 1 kere el y›kama iflleminde tüketilen su miktar› (litre) Normal Musluk Sensör Kumandal› Musluk Tasarruf (Fark) 4,6 0,6 4,0 120 kiflinin çal›flt›¤› bir ifl yerinde, her çal›flan›n günlük ortalama olarak 3 kere el y›kad›¤› belirlenmifltir. ‹fl yerindeki musluklar›n normal musluk oldu¤unu kabul ederek el y›kama yoluyla tüketilen günlük su miktar›n› bulunuz. Çizelge 2.2 Normal ve Sensör Kumandal› Musluklardaki Su Tüketimi ÖRNEK 1 Çözüm 1: Çizelge 2.2’den de görüldü¤ü gibi bir kiflinin bir kere el y›kamas›yla normal muslukta 4,6 litre su kullan›lmaktad›r. ‹fl yerinde 120 çal›flan›n günde 3 kere el y›kamas› ile musluk günde 360 kere kullan›lmaktad›r. Bu durumda tüketilen su miktar› 1656 litre su/gün olmaktad›r. Bir fabrikada toplam 250 personel bulunmaktad›r. Her personelin günde ortalama 5 kere SIRA S‹ZDE el y›kad›¤› bilinmektedir. Fabrikada sensör kumandal› musluklar kullan›l›yorsa bu fabrikadaki günlük su tüketim miktar› ne kadard›r? 3 D Ü fi Ü N E L ‹ M SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M Mekanik Tasar›mda Al›nabilecek Önlemler O R U Lavabo musluklar› ve dufl bataryalar›nda yap›lacak tasarruf veSverimlilik çal›flmalar› mekanik tasar›m önlemlerinin bafl›nda gelmektedir. Genel hacimlerin lavabo musluklar›nda su kullan›m›, 10 litre/dakika’n›n alt›nda olmal› veya otomatik musD‹KKAT luklarda (her aç›ld›¤›nda belli bir miktar su ak›tanlarda) su kullan›m› 0,95 litre/kullan›mdan daha az olmal›d›r. Daha az su ak›tan (2 litre/dakika veya 10 saniyede 0,4 SIRA S‹ZDE litre) genel hacim musluklar› da mevcuttur. Musluk uçlar›nda mutlaka perlatör (su ile havay› kar›flt›ran cihaza verilen isim) olmal›d›r. Sensörlü lavabo musluklar› önemli derecede su tasarrufuAMAÇLARIMIZ sa¤larken, sensörle çal›flmak için enerjiye ihtiyaç duymaktad›r. Bu ürünlerden baz›lar› alternatif ak›mla çal›flan kablolu ürünlerdir. Ama pilli olanlar daha yayg›nd›r. Pilli modellerin montaj› daha ucuzdur. Çok s›k kullan›lmayan yerlerde, bu pillerin K ‹ T ömrü A P 3 y›la kadar uzayabilir. 2002 y›l›n›n sonunda Amerika piyasas›na giren mangandioksit pilli N N S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON TELEV‹ZYON ‹NTERNET ‹NTERNET 42 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi musluklarda, pili flarj eden küçük bir hidroelektrik jeneratör kullan›lmaktad›r. Bu musluk, ekolojik (çevre ile uyumlu, çevreyi düflünerek haz›rlanm›fl, çevre dostu) tasar›m anlam›nda harika bir örnektir. Üreticiye göre, günde en az 5 kullan›m için 10 y›l boyunca herhangi bak›m ihtiyac› duymaz. Lavabo musluklar› ve dufl bataryalar› için al›nabilecek pek çok önlem bulunmaktad›r. Armatürler tüketimi azaltmaya teflvik edici, kullan›c›ya hofl gelen elemanlar olmal›d›r. Armatür seçerken teknolojiyle birlikte sa¤duyuyu da göz önünde bulundurmak gerekir. Suyun bas›nc›, musluk a¤z›nda yüksek ve de¤iflken olmamal›d›r (5 - 10 mSS akma bas›nc› genellikle yeterlidir.). Uygulamada ayn› su sisteminde bas›nçl› dufl bafll›klar› veya farkl› bas›nçta çal›flabilen dufl bafll›klar› kullan›lmamal›d›r. Olabildi¤i kadar kaliteli armatürler seçilmelidir. Kullanma suyunun tüketiminin azalt›lmas›nda en baflta, daha verimli armatürlerin kullan›lmas› gelmektedir. Daha verimli armatürden kastedilen; yeterli su debisini sa¤layan, dufl bafll›¤› suyu iyi pülverize eden (pülverize etmek, bir ak›flkan› (suyu), çok küçük parçalar (damlalar) haline getirmek anlam›na gelir), dufl bataryas› su s›cakl›¤›n› ve debisini kolayca kontrol imkan› veren, lavabo, evye, dufl alt muslu¤u ise ucunda perlatör olan, salmastras› kaliteli (kapat›ld›¤›nda suyu damlatmayan) olan, iyi bir y›kamaya olanak sa¤larken, gere¤inden fazla suyu ak›tmayan bataryalard›r. Duflun günde bir kere kullan›lmas›nda, 40°C’lik tüketim s›cakl›¤› ayarlanana kadar ortalama 35 saniye süresince faydalan›lmadan su ak›t›l›r. Bu durumda y›lda 1.680 litre su kayb› ve 29 kWh enerji kayb› oluflur. Dufl bafll›klar› genel dufllarda küçük boyutlu seçilmelidir. Lavabo musluklar›n›n aç - kapa diye tarif edilen miks tipte olmas› genellikle kullan›m› kolaylaflt›r›r. Kapat›p aç›ld›¤›nda ayn› s›cakl›kta su kullan›l›r, s›cakl›k ayar› için bofla su ak›t›lmaz konfor ve tasarruf sa¤lan›r. Ancak yanl›fl konumda kullan›ld›¤›nda ise dufl yaparken veya mutfak evyesinde ya da lavabolarda muslu¤un her aç›l›fl›nda gereksiz flekilde s›cak su sarfiyat›na sebep olmaktad›r. Bunlar›n yerine s›cak ve so¤uk su musluklar›nda ayr› ayr› olan armatürlerin kullan›lmas›, s›cak su sarfiyat›nda tasarruf sa¤layacakt›r. Ya da s›cakl›k kontrol ayar› olan, istenirse kol kald›r›ld›¤›nda yaln›z so¤uk su ak›tan tip miks bataryalar kullan›labilir. Miks batarya, tesisattan gelen s›cak ve so¤uk suyu kar›flt›rarak, suyu istenilen s›cakl›¤a getirebilen bataryalard›r. Üzerinde bulunan musluklar ya da kol sayesinde s›cak su ile so¤uk suyun oran› ayarlanabilir. Miks batarya kullan›ld›¤›nda önlem al›nmazsa so¤uk su, s›cak suya veya s›cak su, so¤uk suya kar›flabilir. Su s›cakl›¤›nda dalgalanmalar olur. Örne¤in birkaç bataryada so¤uk su kullan›l›rken, so¤uk su borusunda bas›nç düfler. O anda kullan›lmayan bir miks bataryada s›cak su (s›cak su borusundaki bas›nç daha yüksek kald›¤› için) so¤uk su devresine girer veya musluklar kapal›yken, do¤al sirkülasyon ile so¤uk su ve s›cak su borular›ndaki su birbirine kar›flabilir. Miks bataryalar kullan›lmad›¤› sürelerde tam sa¤ veya sol konumda tutulabilir. Ancak kullan›c›lardan sürekli bu dikkati göstermesi beklenemez. Her tuvalet veya banyo hacminin so¤uk ve s›cak su girifllerinde çekvalf (tesisattaki suyun geçmesine bir yönde izin veren, ters yönde ak›fl› otomatik olarak kapatan ve durduran bir vana tipi) kullan›lmas› ters ak›m› önleyece¤i için istenmeyen kar›fl›mlar da önlenmifl olur. Musluklarda sudan tasarruf etmek için anahtar çözüm, su ak›fl debisinin ve süresinin k›s›tlanmas›d›r. Bu amaçla özellikle genel lavabolarda sensör kumandal› musluklar kullan›lmal›d›r. Sensör Kumandal› Musluk, muslukta veya bataryada bulunan bir sensör sayesinde aç›l›p kapanan musluk tipidir. SIRA S‹ZDE 4 Perlatör kullanarak tesisatta nas›l bir tasarruf ve verimlilik sa¤lanabilir? SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U S O R U D‹KKAT D‹KKAT 43 2. Ünite - S›hhi Tesisatta Enerji Ekonomisi Klozet seçimi de mekanik tasar›m önlemleri aras›nda yer almaktad›r. Klozette üç özelli¤e dikkat edilmelidir: Yüzey y›kama yetene¤i (tam y›kama), temizleme kapasitesi (rezervuar su hacmi), rezervuar iç tak›m› kalitesinin rezervuara uyumu (rezervuarda su kaça¤› riski olmamas›). Klozetlerdeki su tüketiminin azalt›lmas›nda büyük geliflme olmufltur. 1950’den önce ilk klozetlerde her sifon çekiflinde 26 litre su tüketilmekteydi. 1950-1970 y›llar› aras›nda geliflen tiplerde tüketim 19-21 litre mertebelerine inmifltir. 1980’lerden bugüne geçerli standartlar›n kullan›lmaya baflland›¤› 1997 y›l›na kadar da 12-15 litre su kullan›lmaktayd›. 1 Ocak 1997’den bu yana ABD’de ticari binalardaki tuvaletlerde klozet y›kamada 6 litre/kullan›m de¤erinden daha fazla su kullan›lmas› yasaklanm›flt›r. Bu standart, her y›l milyonlarca litre su tasarrufu sa¤lamaktad›r. Baz› tip klozetler daha da fazla tasarruf yapabilmektedir. Hatta baz› bas›nç kontrollü klozet tipleri 1,9 litre kullan›m de¤erinden de az su ile çal›flabilmektedir. Baz› klozetler vakum pompas› veya hava kompresörünü çal›flt›rmak için elektri¤e ihtiyaç duysa da, di¤erleri havay› s›k›flt›rmak için su besleme hatt›n› kullanmaktad›r. fiekil 2.1’de y›llara göre klozetlerdeki su kullan›m› verilmifltir. Çift ak›fll› klozetler, s›v› ve kat› at›klar› y›kamada farkl› su miktarlar› sa¤lar. Sifon kolu, bir yöne bast›r›ld›¤›nda 3,8 litre; di¤er yöne bast›r›ld›¤›nda 6 litre su kullan›l›r. fiekil 2.1 Klozetlerde Bir Kullan›mda Harcanan Su Miktar› (Litre) 30 25 20 15 10 5 0 26 21 14 6 1950’ den 1950-1970 1970-1980 Günümüzde Önce Aras› Aras› 6 litre su ile tam y›kama ve temizlemeyi sa¤layan tip klozet-rezervuar ikilisi, bugün için ideal klozet tipidir. Tasarruflu rezervuar, hacmi optimum büyüklükte olan rezervuard›r. Çok küçük rezervuar kullan›lmas› her zaman su tüketimini azaltmaz. Çünkü bu durumda tek kullan›flta istenilen temizleme sa¤lanamayacak, rezervuar bir kaç kez çekilecektir. Klozet ve rezervuar birbirine uyumlu olmal›d›r. Binalardaki tuvaletlerde, at›k su ar›tma tesislerinden elde edilen ar›t›lm›fl su kullan›labilir. Ar›t›lm›fl su, kimyasal ar›tmayla at›k sulardan elde edilir ve binalara ayr› besleme hatlar›yla ulaflt›r›l›r. Ar›t›lm›fl su, çamafl›rhane, dufllar ve lavabolardan gelen ve gri su diye adland›r›lan at›k sudan çok farkl›d›r. Gri su genellikle evlerdeki tuvaletlerde klozet y›kamada kullan›l›r. Ar›t›lm›fl suyun mevcut oldu¤u yerlerde, tuvaletler için mutlaka ar›t›lm›fl su kullan›m› düflünülmektedir. Halen ar›t›lm›fl su yoksa fakat ileride ar›t›lm›fl su kullan›ma sunulabilecekse, bina sahipleri ar›t›lm›fl suya kolay bir geçifli sa¤layabilmek için, ikili boru tesisat›n› inflaat esnas›nda düflünmelidir. Pisuarlar ve pisuar musluklar› da tesisatta tasarruf sa¤lanabilecek bir baflka noktad›r. Pisuarlarda yüzey y›kama yetene¤inin iyi olmas› koku sorununu önler. Klasik tip pisuar musluklar› kullan›lmamal›d›r. Otomatik pisuarlar genel hacimler, büyük otel ve iflletmeler için uygundur. Ancak her pisuar›n su kontrolünün ayr› yap›lmas›, su tüketimini azaltacakt›r. Bas tipi pisuar musluklar›n›n maliyeti düflük oldu¤u için, kullan›m› daha yayg›nlaflt›r›lmal›d›r. Küçük iflletme ve ofisler için daha pratik çözüm olabilir. Ancak projede boru çaplar› buna göre yap›lmal›d›r. Otoma- Y›llara Göre Klozetlerde Su Kullan›m› 44 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi tik pisuarlar bir kullan›mda 4 litreden daha fazla su tüketmemelidir. Bununla birlikte su tüketmeyen yeni tip pisuarlar gelifltirilmifltir. Bu ürünlerde sifon yapmay› sa¤layan, idrardan daha hafif s›v›lardan faydalan›lmaktad›r. Boylerlerin so¤uk su girifline genleflme deposu monte edilmelidir. Genleflme deposu, içindeki suyu sirküle eden, hijyenik tipte olmal›d›r. Türkiye’de bu al›flkanl›k olmad›¤› için emniyet ventilleri ak›tmakta veya damlatmaktad›r. Bu, hem emniyet aç›s›ndan risk oluflturmakta, hem de su kayb›na neden olmaktad›r. Radyatörlere dönüfl muslu¤u tak›lmal›d›r. Aksi takdirde binalarda, her daire boyan›rken sistemdeki su boflalt›lmakta ve tekrar doldurulmaktad›r. Bu flekilde çok önemli miktarlarda su tasarrufu mümkün olur. Temiz Su Tesisat›nda Su Tüketimini Azaltmak Amac›yla Uygulamada Yap›labilecek Çal›flmalar Temiz su tesisat›nda su tüketimini azaltmak amac›yla uygulamada yap›labilecek pek çok çal›flma bulunmaktad›r. Musluk, dufl bafll›¤›, batarya imalatç›lar› taraf›ndan hangi bas›nçta hangi debinin al›nabildi¤i verilmelidir. Musluk uçlar›ndaki havaland›r›c›lar› perlatör olan tipler kullan›lmal›d›r. Bunlar ak›fl› k›s›tlarken, su ile havay› kar›flt›rarak ak›tt›¤› için su hacmini daha fazla gösterirler ve su tüketimini azalt›rlar. Su s›cakl›¤›nda ve bas›nc›nda dalgalanma olmamal›d›r. Miks tipi banyo bataryalar›nda so¤uk su bas›nc›ndaki (baflka yerlerdeki kullan›mla ilgili) de¤iflimler, su s›cakl›¤›n›n de¤iflmesine neden olur. Bu durumda hafllanma riski bile oluflabilir. Klozetlerin taharet musluklar›ndan zaman zaman s›cak su akan birçok bina vard›r. Dufl bafll›klar› küçük ve ince delikli ise su tüketimi azal›r. Ancak su kireçliyse delikler çabuk t›kanabilir. fiantiye, spor salonu gibi yerlerde dufllarda mümkünse kurna a¤z› olmayan dufl bataryalar› seçilmelidir. Sadece dufl bafll›¤›na su veren tip bataryalar›n seçilmesi ile daha az su tüketilecektir. Dufla ilk girildi¤inde kurna boflaltma a¤z›ndan su ak›t›larak s›cakl›k ayar› yap›l›rken; fazla su dökülür, boru çaplar› yeterli büyüklükte de¤ilse yandaki dufllarda suyun s›cakl›¤› de¤iflir. Ayr›ca di¤er dufltakilerin de s›cakl›k ayar›n› de¤ifltirmek istemeleri sonucu duflta kalma süreleri artar, konfor bozulur. Daha fazla so¤uk ve s›cak su dolay›s›yla da daha fazla enerji tüketilir. Kurna Tipi Batarya, yaln›zca s›cak su veya yaln›zca so¤uk su ak›tan bataryalard›r. Üzerinde sadece bir vana vard›r. Bu vana ile su debisi ayarlanabilir. Suyun do¤rudan dufl bafll›¤›ndan akmas› su tüketimini azaltacakt›r. Genel dufllarda dufl bafll›klar› küçük seçilmelidir. Genel dufllarda ve tuvaletlerde verimli su kullan›m›n› teflvik eden kullan›m k›lavuzlar› as›lmal›d›r. Bulafl›k makinesi kullan›m› elde y›kamaya göre; daha az s›cak su tüketir, daha az s›cak su tüketti¤inden, bulafl›k makinesi kullan›m› tercih edilmelidir. Su filtreleri pislik tutmaya bafllad›¤›nda direnç yaratarak enerji kayb›na neden olmaktad›r. Di¤er yandan filtreler t›kanmaya bafllad›¤›nda ise enerji kayb› çok artar ve konfor bozulur. Filtre ve pislik ay›r›c›lar, olabildi¤ince boru çap›ndan büyük seçilmelidir. Büyük tesislerde ana su girifllerinde veya hidrofor ç›k›fllar›nda, iflletilmesi ve bak›m› zor pislik tutucular yerine, kat› tutma hacmi büyük olan sanayi tipi su filtreleri kullan›lmal›d›r. Su yumuflatma cihazlar› öncesinde yine su filtresi kullan›lmal›d›r. Su ve buz p›narl› buzdolab› ve içme suyu tesisatlar›ndaki filtrelerde parazitleri tutma özelli¤i olmal›d›r. Tek kollu miks bataryalarda kullan›m bittikten sonra, kol en sa¤da veya en solda b›rak›lmal›d›r. Musluklar düzenli olarak tamir edilmeli, tesisat›n sürekli bak›m› yap›lmal›d›r. SIRA S‹ZDE 5 Tek kollu miks kullan›m bittikten sonra kolun en sa¤da veya en solda b›raSIRAbataryalarda, S‹ZDE k›lmas› nas›l bir fayda sa¤lamaktad›r? D Ü fi Ü N E L ‹ M D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U S O R U D‹KKAT D‹KKAT D‹KKAT D‹KKAT SIRA S‹ZDE N N 2. Ünite - S›hhi AMAÇLARIMIZ Tesisatta Enerji Ekonomisi Su da¤›t›m sistemleri hakk›nda daha fazla bilgi edinmek için ISISAN haz›rlanK taraf›ndan ‹ T A P m›fl olan S›hhi Tesisat (ISISAN Çal›flmalar› No: 272, 2001) isimli kitab› inceleyebilirsiniz. SU DA⁄ITIM VE BASINÇLANDIRMA S‹STEMLER‹NDE TELEV‹ZYON EKONOM‹ Su da¤›t›m sistemlerinin ifllevi s›cak ve so¤uk suyu, binan›n her yerindeki kullan›m apareylerine, uygun bas›nç ve s›cakl›kta iletmektir. Bu sistemler afla¤›daki temel ‹NTERNET amaçlar› gerçeklefltirmelidir: Su da¤›t›m ve bas›nçland›rma sistemi; suyu, uygun bir hacimsel debi, minimum bas›nç kayb› ve maksimum ak›fl koflullar› ile en uzaktaki cihaza ulaflt›rmal›MAKALE d›r. Maksimum ve minimum bas›nç koflullar›nda, en uzaktaki ve en yak›ndaki cihazda gereksinimleri karfl›lamaya yeterli bas›nç aral›¤›nda su sa¤lanmal›d›r. Çal›flma s›ras›nda sistem afl›r› bas›nçlardan korunmal›d›r. Yüksek yap›larda çok önemli oldu¤u bilinen bas›nç kay›plar› en az olacak flekilde tesisat›n projelendirilmesi ve uygulamas› konusundaki deneyimler, en küçük yap›lar ve villalar için de geçerli olmal›d›r. S›hhi tesisatta su bas›nçland›rma sistemleri ve bu sistemlerde enerji ekonomisi amac› ile al›nabilecek önlemlere iliflkin afla¤›daki notlar önerilmektedir: Yüksek yap›larda, sistemi bas›nç kademelerine ay›rarak, her kademeye özel hidrofor kullanmak daha do¤rudur. Yaklafl›k olarak her 35 m statik yükseklik, bir bas›nç alan› olmal›d›r. Gereksiz yere hidrofor bas›nc› yükseltildi¤inde; pompa verimi düfler, hidrofor pompalar›ndaki elektrik enerjisi tüketimi artar. Fazla enerji, sürtünmelerle kaybedilir. Ayr›ca musluktan akan su debisi artar. Dolay›s›yla da bas›nç art›fl› ayn› zamanda gereksiz su tüketimine neden olur. ‹htiyaçtan daha fazla olan bas›nç nedeniyle s›çrama, ses, fliddetli ak›fl oluflur ve konfor bozulur. Borulardaki su h›z› 2 m/s’nin alt›nda olmal›d›r. 3 m/s de¤erini geçerse afl›r› ak›fl oluflur ve gürültüye neden olur. Boru tesisat› ile bataryalar›n bak›r borular›n›n ba¤lant› noktalar› ve bunun gibi tesisat›n zay›f noktalar›ndan kaçaklar oluflabilir. Hidrofor ç›k›fl›nda bas›nç regülatörü kullan›lmal›d›r. Böylece bas›nç dalgalanmalar› önlenir, konfor artar, tesise istenen su sabit bas›nçta gönderilece¤i için su tüketimi azal›r. Kullanma suyu için yaklafl›k 5 m3/h debiden sonra çok pompal› (kademeli) hidrofor kullan›lmas›n› tavsiye edilmektedir. Azalan enerji tüketiminden olan kazanç, fiyat fark›n› bir veya birkaç y›lda amorti eder ve k›smen yedekleme imkan› oluflur. fiehir flebekesindeki bas›nc› mümkün oldu¤unca kullanmak gerekir. Ancak çekvalflerden önce pislik ay›r›c› kullan›lmal›d›r. Özellikle by-pass hatt›ndaki çekvalfin aras›na pislik girerse flebeke suyunun, geri kaçma riski oluflur. Büyük tesislerde de¤iflken devirli pompal› hidrofor kullan›lmal›d›r. Genellikle gerekli bas›nç sabit kald›¤›ndan de¤iflken devirli tek pompa kullan›m› hidrofor uygulamalar›nda uygun de¤ildir. Bunun için çok pompa kullanmak ve pompalardan birini de¤iflken devirli yapmak uygundur. Bas›nca duyarl›l›¤›n en önemli nedenlerinden biri, so¤uk su boru çaplar›n›n küçük seçilmesidir. Su tesisat›nda bas›nç dalgalanmalar›n›n olmamas› için boru çaplar›, do¤ru ve yeteri kadar büyük seçilmifl olmal›d›r. Duvar içine monte edilen kullanma so¤uk suyu, s›cak su ve sirkülasyon borular›na, terlemeye ve ›s› kayb›na karfl› ›s› yal›t›m› yap›lmal›d›r. Bu ›s› yal›t›m›n›n; buhar kesici ile birlikte yap›lmas› ve kelepçe, konsol detaylar›nda, so¤utulmufl su tesisatlar›ndaki detaylar›nda da kullan›lmas› gerekir. D›fl duvar geçifllerinde, temiz su borusunun, bütün duvar kal›nl›¤› boyunca koruma borusu (kovan) içinden geçirilmesi tavsiye edilir. Koruyucu kovan uzunlu¤u duvardan (s›va kal›nl›¤› da dikkate SIRA S‹ZDE 45 AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON ‹NTERNET MAKALE 46 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi al›narak) en az 10 mm daha fazla olmal›d›r. Çap› ise boru çap›ndan 20 mm daha fazla olmal›d›r. Aradaki boflluk dolgu maddesi ile doldurulmal›d›r. Aç›ktan geçen veya donma tehlikesi olan yerlerde borular donmaya karfl› yal›t›lmal›d›r. Az kullan›lan veya donma tehlikesi olan hatlar›n bir ay›rma vanas› ve bir boflaltma muslu¤u olmal›d›r. Çelik borular›n s›va, harç, alç› vb malzeme ile temas etmemesi sa¤lanmal›d›r. Aksi durumda önemli korozyon problemleri yaflan›r. SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON ‹NTERNET MAKALE 6 Bas›nçland›rma bütün binan›n tek pompa ile beslenmesi nas›l sonuçlar doSIRAsistemlerinde S‹ZDE ¤urur? D Ü fi Ü N E LSICAK ‹M KULLANIM SUYU TES‹SATINDA EKONOM‹ Su ›s›tma önemli bir enerji tüketim kalemidir. Kullanma suyu ›s›tma sistemi y›l boyunca genellikle S O R Usürekli çal›fl›r ve sürekli enerji tüketir. Kullanma s›cak su tüketiminin azalt›lmas› ayn› zamanda ›s›tma enerjisinden tasarruf anlam›na da gelir. S›cak su tesisat›ndaki verimsizlikler; kazanlardan, boylerlerden, da¤›t›m ve sirD‹KKAT külasyon boru tesisat›ndan, boylerdeki su s›cakl›¤›n›n yüksek seçilmesinden, hidrofor sisteminin bas›nc›n›n yüksek seçilmesinden, musluk ve batarya tiplerinden SIRA S‹ZDE kaynaklanabilir. Konutlarda s›cak su ›s›tmas› için gerekli ›s›, y›ll›k ›s›tma ihtiyac›n›n %10-20’si kadard›r. Binalarda ›s› yal›t›m›, otomasyon (otomatik kontrol sistemleri kullan›m›) AMAÇLARIMIZ vb. önlemlerle, ›s› kay›plar› ve bina ›s›tma ihtiyac› azalt›l›nca kullanma s›cak suyunun y›ll›k enerji ihtiyac› içindeki pay› daha yükselmifltir. Önlem al›nmazsa baz› binalarda iki Kkat›ndan ‹ T A P daha yüksek bir orana ulafl›l›r. Büyük ticari binalarda kullanma s›cak suyunu ›s›tmak için gerekli ›s›, y›ll›k enerji tüketiminin %4’ü mertebelerinde olabilir. Otellerde ise bu de¤er, y›ll›k ›s›tma ihtiyac›n›n %20-35’i (›s› yal›t›m› ve co¤rafiTbölgelere E L E V ‹ Z Y O Ngöre de¤iflken) oran›ndad›r. Birçok otelde, otel %80 kapasite ile dolu iken kullanma s›cak suyu haz›rlamak için harcanan enerji kadar ›s›, s›cak su ve sirkülasyon borular›nda kaybedilmektedir. N N ‹ N T ESuyu R N E T S›cakl›¤›n›n Seçimi Kullanma Ekonomik seçim olarak konutlarda boyler suyu s›cakl›¤› 45°C de¤erine ayarlanabilir. Son kullan›m yerlerinde ise 42°C kadar olan kullanma suyu s›cakl›klar›na izin verilir. A K A L E riski olan yerlerde kullan›m suyu s›cakl›¤› seçimi yap›l›rken Lejyoner Mhastal›¤› dikkat edilmesi gerekmektedir. Is›tma sisteminin periyodik termik dezenfeksiyon yapabilme yetene¤i olmal›d›r (Boyler su s›cakl›¤› 45°C ayarlan›r. Haftada bir defa 70°C’ye yükseltilerek, 30 dakika süreyle termik dezenfeksiyon yap›l›r.). Lejyoner hastal›¤› riski olan bölgelerde ise sürekli olarak su gidifl s›cakl›¤› 60°C olmal›, sirkülasyon dönüfl s›cakl›¤› 52°C de¤erinin alt›na inmemelidir. Kullanma suyu ve sirkülasyon borular›nda eflit direnç sa¤lanarak, sirkülasyonun tam olarak sa¤lanmas› gerekir. Sirkülasyonun yap›lamad›¤› kör noktalar kalmamal›d›r. Eflit direnç uygulanamayan yerlerde termal balanslama (tesisat›n her k›sm›nda düzgün bir ak›fl da¤›l›m› sa¤lanmas› için yap›lan uygulama) yap›labilir. Borular›n izolasyonu mutlaka çok iyi yap›lmal›d›r. Dezenfeksiyon s›ras›nda su s›cakl›¤› 70°C’ye kadar ç›kaca¤› için ›s› kay›plar› çok daha fazla olacakt›r. Çamafl›rhanelerde kullanma suyu s›cakl›¤›n›n tespitinde, çamafl›rhane için ayr› bir boyler seçilmesine, kullanma suyu s›cakl›¤› 55-60°C de¤erine ayarlanmas›na ve çamafl›rhane cihazlar›ndan dönen buhar ise ayr›ca bir ön boylerden geçirilip, ön ›s›tma yap›lmas›na özen gösterilmelidir. Ön boyler, çamafl›rhanenin boylerine veya boylerlerine seri olarak ba¤lanmal›d›r. 47 2. Ünite - S›hhi Tesisatta Enerji Ekonomisi 150 °C s›cakl›kta ve bas›nç alt›ndaki buhar, so¤utularak 90°C’de su haline getirilirek 1 kg buhar kondensi elde edilmektedir. Bu durumda 60 kcal/kg buhar ›s› a盤a ç›kmaktad›r. Günde 8 saat çal›flan ve 600 kg/h kapasiteye sahip bir buhar jeneratörünün kondensinden ne kadar ›s› a盤a ç›kar? Bu a盤a ç›kan ›s› kullan›larak, flebeke suyu s›cakl›¤› 15°C iken 45 °C s›cakl›ktaki kullanma suyundan günde kaç kg elde edilebilir? (1 kg suyu 15°C s›cakl›ktan 45°C s›cakl›¤a ç›karmak için 30 kcal/kg ›s› gerekmektedir.) ÖRNEK 2 Çözüm 2: Bir buhar jeneratörü kondensinden elde edilecek günlük ›s›; buhar kapasitesi, jeneratörün çal›flma süresi ve 1 kg kondensin verdi¤i ›s› miktar›n›n çarp›m›d›r. Bu durumda a盤a ç›kan ›s›; Q = 600 kg/ h Q =288000 . 8 h/ . gün 60 kcal/ kg kcal/gün Bu ›s›y› kullanma suyunu ›s›tmada kullanmak istersek Vsu = Vsu = Q q 288000 kcal gün 30 kcal kg Vsu = 9600 kg gün Bu at›k enerjinin mutlaka geri kazan›lmas›n›n gerekti¤i aç›kça görülmektedir. 165°C s›cakl›kta ve bas›nç alt›ndaki buhar, so¤utularak 100°C’de suSIRA haline getirilirek 1 kg S‹ZDE buhar kondensi elde edilmektedir. Bu durumda 65 kcal/kg buhar ›s› a盤a ç›kmaktad›r. Günde 12 saat çal›flan ve 600 kg/h kapasiteye sahip bir buhar jeneratörünün kondensinD Ü fisuyu Ü N E Ls›cakl›¤› ‹M den ne kadar ›s› a盤a ç›kar? Bu a盤a ç›kan ›s› kullan›larak, flebeke 15°C iken 50°C s›cakl›ktaki kullanma suyundan günde kaç kg elde edilebilir? (1 kg suyu 15°C s›cakl›ktan 50°C s›cakl›¤a ç›karmak için 35 kcal/kg ›s› gerekmektedir.) S O R U 7 Boyler Su S›cakl›¤› Yükseldikçe Artan Enerji Kay›plar› D‹KKAT Boyler suyu s›cakl›¤› konutlarda 45°C olmal› fakat kullanma yerlerinde, yani musluk giriflinde ise 42°C’nin alt›nda olmamal›d›r. Boyler su s›cakl›¤› daha yüksek S‹ZDE su s›cakl›ayarlan›rsa; birim su kütlesiyle tafl›nan enerji artar ve kullan›mSIRA s›ras›nda ¤› otomatik olarak kontrol edilemiyorsa, yüksek s›cakl›ktaki sudan daha fazla enerji tüketilmifl olur. Bu durumda, kullan›mda su s›cakl›¤›n› ayarlay›ncaya kadar, AMAÇLARIMIZ daha fazla su ve enerji tüketilir ve su da¤›t›m hatt›nda ve sirkülasyon hatt›nda daha fazla enerji kaybedilir. Ayr›ca boyler yüzeyinden daha fazla enerji kaybedilir ve kazan, daha yüksek s›cakl›kta çal›flmak zorundad›r. Bu durumda kazan, daha düK ‹ T A P flük verim ile çal›fl›r ve daha fazla yak›t tüketir. N N Mekanik Tasar›mda Önlemler TELEV‹ZYON Kullanma s›cak suyu üretiminde do¤rudan yak›t tüketmek yerine, at›k ›s›dan yararlanmak ilk bak›lmas› gereken konudur. Ticari yap›larda su so¤utma sistemlerinin kondenserlerindeki veya çamafl›rhanelerde buhar sisteminin kondens dönüflü ›s› de¤ifltiricilerindeki at›k ›s› kullan›larak, s›cak suyun ›s›tmas›nda‹ Nde¤erlendirilebilir. TERNET MAKALE SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON ‹NTERNET MAKALE 48 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Konutlarda yaz›n daha az s›cak su kullan›l›r, boyler ›s›tmas› için de daha az enerji gerekir. Boylere giren so¤uk su s›cakl›¤› yaklafl›k 20°C de¤erindedir ve daha az su kullan›l›r. Yaz›n çok büyük kazan, küçük yükler için çal›flt›r›l›r. Kazan Seçimi Kullan›m suyu s›cakl›¤›n›n belirlenmesinde kazan seçimi de önemli bir rol oynar. Bunun nedeni konutlarda kullan›m s›cak suyu elde edilirken kazan›n üretti¤i enerjinin kullan›lmas›d›r. Bu durum göz önüne al›narak kazan seçimi yap›l›rken özen gösterilmesi gereken baz› noktalar bulunmaktad›r. Su hacmi az olan kazan kullan›m› avantajl›d›r. Bu kazanlar; k›sa sürede rejime girer, daha az at›k ›s› oluflur ve durma kay›plar› genelde daha azd›r. Mümkünse kullanma s›cak suyu için ayr› ›s›tma kazan› kullan›lmal›d›r. Boylerin kazan› ayr› olursa daha az yak›t tüketilir. Ara mevsimde boyler için bina ›s›tma kazan› yüksek s›cakl›klarda çal›flt›r›l›p, daha fazla yak›t tüketmez. Boyler ›s›tma kazan›nda su s›cakl›¤› 90/70 seçilir kural› tart›fl›lmal›d›r. Tüm ›s›tma sisteminde su s›cakl›¤›n›n düflürülmesi, kazan iflletme verimini art›raca¤› için ›s›tmada ciddi ekonomi sa¤lanacakt›r. Boyler ›s›tma sistemi 90/70’lik seçilse de boylere giren suyun s›cakl›¤› k›fl›n yaklafl›k 10°C, yaz›n da yaklafl›k 20°C oldu¤u için ›s›tma dönüfl suyu s›cakl›¤› genelde 70°C olarak gerçekleflmez ve genellikle buna ihtiyaç da olmaz. Kaliteli boylerlerde ›s›tma serpantini boylerin en alt›na oturdu¤u için ›s›tma dönüfl suyu s›cakl›¤› düfler ve en yüksek kazan verimi elde edilir. Boyler ve ›s›tma için yüksek verimli kendinden yo¤uflmal› kazan kullan›m› genellikle avantajl›d›r. Kendinden yo¤uflmal› kazanlarla kaskad sistemi (apartman kazan dairelerinde kazan kullan›m› yerine birden fazla kombi birbirine ba¤lanarak yüksek kapasitede ›s›tma sa¤layan sistemlerdir. Bu sistemde en az 2 en çok 16 adet cihaz kaskad sistemiyle ba¤lanabilir. Kaskad kullan›m› ile enerji tüketimi daha da azalacakt›r. Boylerdeki kapasite kullan›m› gün içinde %0 ile %100 aras›nda de¤iflir. Kaskad sistemde kazan, oluflan ihtiyaç kadar devrede olaca¤› için, durma kay›plar› da en az olur. Boyler say›s› fazla olan sistemlerde bir adet veya daha fazla seri ba¤l› ön boyler kullanmak daha yararl› olabilir. SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON ‹NTERNET 8 Boyler say›s›SIRA fazlaS‹ZDE olan sistemlerde seri ba¤l› ön boylerler kullanman›n ne gibi avantajlar› vard›r? Ü fi Ü N E L ‹ M kazandaki kay›plar k›fl›n ayn› zamanda ›s›tma oldu¤undan, BoyleriDbesleyen kazan ›s›l verimiyle ilgilidir. Ancak yaz›n kazan sadece kullanma s›cak suyu üretiminde kullan›l›r. S O R Bu U durumda kesintili çal›flma sonucu kazanda bekleme kay›plar› oluflur. Kazanlarda kurum yapmay› önleyen pnömatik (hava bas›nc› ile çal›flan otoD‹KKAT masyon cihazlar›) yanma kontrolü yapan brülör kullan›lacak olursa; d›fl hava ›s›nd›¤›nda kurum yapma riski önlenir ve d›fl hava so¤udu¤unda fazla hava girifli neSIRA S‹ZDE deniyle gereksiz enerji kayb› önlenir. Bu durumda, hava fazlal›k katsay›s› daha fazla düflürülür. Bunun sonucunda, hava yak›t kar›fl›m› ve yanma sürekli mükemmeldir. Klasik oransal brülörlerde mekanik ayar tam yap›lamaz ve zamanla bozulur. AMAÇLARIMIZ Basit gibi görünen yapay zeka (canl›larda görüldü¤ünde zeka belirtisi olarak alg›lanan yeteneklerin analiz edilerek bu becerilerin makinelere yapt›r›lmas›) kullan›m›, klasik sistemlerle K ‹ T A P karfl›laflt›r›ld›¤›nda, yak›ttan % 2-10 aras›nda avantaj sa¤layabilir. Brülör bedeli, büyük kapasitelerde yak›t bedelinin yaklafl›k %10’udur. Pnömatik kontrol CO2 oran›n› hep yüksek tuttu¤undan, yo¤uflmal› kazanlarda yo¤uflma miktar›T Eartar. LEV‹ZYON N N ‹NTERNET 49 2. Ünite - S›hhi Tesisatta Enerji Ekonomisi Boylerler Boyler; merkezi ›s›tma sistemi kullan›lan konut, otel, turistik tesis, hastane vb. binalarda s›cak su elde etmek için kullan›lan cihazlard›r. Boyler, kazan taraf›ndan üretilen enerjinin bir k›sm›n› kullanarak suyun ›s›t›lmas› prensibine göre çal›fl›r. Bundan dolay› kazan ile boyler birbirine uyumlu olmal› ve birlikte seçilmelidir. Çift cidarl› boylerler günümüzde tercih edilmemektedir. Bunun bafll›ca nedenleri, ataletlerinin çok fazla olmas›, ›s›t›c›, ak›flkan d›fl yüzeyde oldu¤u için ›s› kay›plar›n›n çok fazla olmas›, ›s› yal›t›m kalitesinin düflük olma riski, yeterli hijyen flartlar›n›n sa¤lanamamas›d›r. D›fltan serpantinli boyler kullan›m› ise kullan›m›n kesintisiz oldu¤u çok özel uygulamalarda ve 30-40 m3/h’ten büyük ihtiyaçlarda avantaj sa¤lamaktad›r. En önemli dezavantaj›, depolama hacmi küçük oldu¤u için kazan kapasitesini çok büyük seçmek zorunlulu¤udur. Ayr›ca, plakal› eflanjör ile depolama tank› aras›ndaki sürekli çal›flan sirkülasyon pompas› fazladan enerji tüketecektir. Eflanjör direnci genellikle daha yüksek oldu¤u için (4-5 mSS) birinci ›s›tma pompas› da daha büyük seçilir ve daha fazla enerji harcar. Bunlar hem kurulufl, hem de iflletme maliyetini art›rabilir. ‹çten serpantinli boylerler genellikle optimum çözüm olarak görülmektedir. Kurulufl ve iflletme maliyetleri çok daha düflüktür. Ayr›ca hijyen flartlar›n› sa¤lamas› ve Legionella bakterisi dezenfeksiyonuna uygun olmas› da küçük avantajlar olarak eklenebilir. D›fltan serpantinli boylerde ›s› kayb› hem depodan hem de d›flar›daki eflanjörden olacakt›r. Plakal› eflanjörler genellikle izole edilmedikleri için 100 kW gücünde plakal› eflanjörde, bu kay›p 20 kWh/gün mertebelerine kadar yükselir. Sistemde daha yüksek s›cakl›kta su gerektiren yerler varsa ayr› bir boyler ve tesisat kullan›lmas› daha uygundur. Binalarda genellikle 45°C s›cak su kullan›l›r; fakat sadece küçük kapasiteli birkaç ekipman için yüksek s›cakl›kta su gerekiyorsa bunlar için küçük elektrikli ›s›t›c›lar kullan›labilir. Boylerlerde su s›cakl›¤›n›n düflürülmesinin faydalar› nelerdir? Da¤›t›m ve Sirkülasyon SIRA S‹ZDE 9 D Ü fi Ü N E L ‹ M Hollanda standartlar›na göre; boyler ile en uzaktaki son kullan›m yeri aras› 12 m ve daha fazla ise, kullanma s›cak suyu da¤›t›m›nda sirkülasyon hatlar› kullan›lmaS O RveU boyler ile en l›d›r. Amerikan standartlar›nda ise; 4 kattan daha yüksek binalarda uzaktaki kullan›m yeri aras› 35 m ve daha fazla ise, kullanma s›cak suyu da¤›t›m›nda sirkülasyon hatlar› kullan›lmal›d›r. D‹KKAT Konutlarda bir dairede s›cak suyun kullan›ld›¤› süre, günde toplam bir saatin alt›ndad›r. Oysa kullan›m suyu, s›cak su ve sirkülasyon borular›nda gün boyu doSIRA S‹ZDE laflt›r›l›rken ›s› kayb› oluflmaktad›r. Baz› yap›larda boyler yüzeyinden ve s›cak su borular›ndan kaybedilen günlük ›s›, kullan›lan faydal› ›s›dan çok daha fazlad›r. Bu nedenle apartmanlarda merkezi sistemin kullanma s›cak su tesisatlar› uygulamada AMAÇLARIMIZ sonradan iptal edilmifltir. Boylerde kullan›lan miktarda enerji, kullanma s›cak suyu da¤›t›m ve sirkülasyon borular›nda tüketilir. Sirkülasyon hatlar›ndaki kay›plar tesisat›n K ‹ T A büyüklü¤üne, P boru çaplar›na, su s›cakl›¤›na ve izolasyon de¤erine ba¤l›d›r. Genel bir de¤er vermek mümkün de¤ildir. Her bina için ayr›nt›l› bir hesap yap›lmal›d›r. Bu hesapta so¤uk boru bölümlerindeki su ve boru malzemesinin ›s›nmas› enerT E için L E V ‹ Zharcanan YON ji de dikkate al›nmal›d›r. S›cak su borular›nda tavsiye edilen yal›t›m kal›nl›klar›, N N ‹NTERNET MAKALE SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON ‹NTERNET MAKALE 50 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi standartlara göre farkl›l›k göstermektedir. Kullanma so¤uk su, s›cak su ve sirkülasyon borular› kesinlikle ayr› ayr› izole edilmelidir. Birlikte yal›t›m kesinlikle yap›lmamal›d›r. Bu borular›n birlikte yal›t›lmas› halinde; enerji kayb› gerçekleflir ve Legionella bakterisi oluflur. Boylerle kazan aras›ndaki s›cak su sirkülasyonu, en uygun olarak sirkülasyon pompas›n›n dur-kalk kumandas›yla gerçekleflir. Pompa ihtiyaç oldu¤unda çal›fl›r, böylelikle daha az elektrik enerjisi tüketilir. Bir di¤er yöntem de boyler giriflinde iki veya üç yollu kontrol vanalar› kullanmakt›r. Ancak bu durumda pompa sürekli çal›flarak enerji tüketecek ve kazan ile boyler aras›ndaki borularda s›cak ak›flkandan sürekli ›s› kayb› olacakt›r. Kazan ile boylerler aras›ndaki boru mesafesi, olabildi¤ince k›sa olmal›d›r. Arada minimum say›da dirsek kullan›lmal›d›r. Böylelikle; direnç azalaca¤› için daha küçük güçte ›s›tma sirkülasyon pompalar› kullan›l›r, borulardaki ›s› kay›plar› azal›r ve kurulufl maliyetleri de azal›r. Fikir vermek amac›yla bir örne¤i ele al›rsak; boru çap› 1 1/4" ve kazan ile boyler aras›ndaki mesafe 1,4 m olan bir kazan dairesinde, boru hatt›nda y›ll›k ›s› kayb› 45 kWh/y›l mertebesindedir. Bu kay›p, esas olarak kesintili çal›flma dolay›s›yla borularda so¤uyan sudan kaynaklanmaktad›r. Kullan›m s›cak suyu da¤›t›m ve sirkülasyon borular› da en az bas›nç kayb›na neden olacak flekilde projelendirilmelidir. Ayr›ca ›s›tma tesisat›nda yap›ld›¤› gibi kritik devre oluflmayacak flekilde projelendirme ve uygulama yap›lmas›na özen gösterilmelidir. Tesisatta daha az direnç oluflmas›n› sa¤lamak için baz› önlemlerin al›nmas› uygun olur. Bunlar, mimari tasar›mda uygun yerleflim yap›lmas›, boru uzunlu¤unun azalt›lmas› ve dirsek ve fittingsin en aza indirilmesidir. Fittings, borular› ve tesisattaki di¤er cihazlar› bir araya getirmek için kullan›lan ba¤lant› elemanlar›na denir. Bu durum, sirkülasyon pompas›n›n daha küçük seçilmesini sa¤layacakt›r. Birden fazla boyler varsa, her boylere ayr› pompa kullan›lm›yorsa, ›s›tman›n homojen olmas› için s›cak su ilk verildi¤i boylerden ilk toplanacak flekilde bir Tichelmann devresi oluflturulur. Kullanma S›cak Suyu Sirkülasyon Pompalar› S›cak su tesisat›nda kullan›lan ›s›tma ve kullanma suyu sirkülasyon pompalar›, küçük olmalar›na karfl›n, sürekli çal›flt›klar› için, elektrik enerjisi tüketimleri oldukça fazlad›r. Kullanma s›cak suyu sirkülasyon pompas›n›n çal›flmas›na, su tüketiminin fazla oldu¤u ve su tüketiminin olmad›¤› saatlerde ihtiyaç yoktur. Bu nedenle ihtiyaç olmayan zamanlarda, pompan›n durdurulmas› faydal› olacakt›r. Kullanma suyu sirkülasyon pompas›n›n çal›flma sürecinde, borularda kaybedilen ›s› maliyeti de yüksektir. Kullanma s›cak suyu sirkülasyon pompas› çal›flma saatleri kesinlikle belirlenmeli, ilave ›s› kay›plar›na izin verilmemelidir. S›cak su sirkülasyon pompas› musluk aç›ld›¤›nda s›cak suyun çok k›sa sürede akmas›n› sa¤lamal›, su tüketimini s›n›rland›rmal›d›r. Sistemde s›cak su sirkülasyonunun sürekli yap›lmas›, borulardan ›s› kayb› ve ilave pompa enerjisi nedeniyle sak›ncal›d›r. Kullan›m›n sürekli oldu¤u yerlerde, s›cak su sirkülasyon pompalar› kullan›m›n bafllayabilece¤i saatten 30 dakika önce çal›flt›r›lmal›d›r. Böylece musluk ve batarya kullan›m›nda an›nda s›cak su sa¤lanaca¤›ndan su ve elektrik enerjisi tüketimi minimum olacakt›r. Yaklafl›k yar›m saat çal›flt›ktan sonra pompa durdurulabilir. Çünkü art›k yap›da kullan›m bafllam›fl, her an s›cak su haz›r hale gelmifltir. Çok büyük enerji kay›plar› olan otel uygulamalar›nda sirkülasyon suyu dönüfl s›cakl›¤› 35°C’nin 2. Ünite - S›hhi Tesisatta Enerji Ekonomisi alt›na düfltü¤ünde sirkülasyon pompas› çal›flt›r›larak 35°C s›cakl›k sa¤lanabilir. S›cak su sirkülasyon hatt›, minimum pompa enerjisi ihtiyac› oluflacak flekilde projelendirilmeli ve uygulanmal›d›r. Pompan›n kontrolü için, kolon sonundan al›nan s›cakl›k uyar›s› özel durumlarda kullan›labilir. Kolon hatt› (flebekeden binaya gelen suyu bina içine da¤›tan hatt›r) sonunda s›cakl›k düflmüflse, pompalar çal›flmaya bafllayabilir veya zaman saati kullanarak belirli saatlerde çal›flma durdurulabilir. Kullan›m S›cak Suyu Tesisat›nda Ekonomi Sa¤lamaya Yönelik Çal›flmalar S›cak su da¤›t›m ve sirkülasyon borular› gibi sirkülasyon pompalar› da ›s›l olarak izole edilmelidir. Özellikle s›va alt›ndaki borular› izole etme al›flkanl›¤› olmad›¤›ndan, ›s› kayb› oluflmakta ve korozyon nedeniyle boru çabuk delinmektedir. K›fl›n içinden yaklafl›k 10°C su geçen borular, duvar içinde terlemeye neden olmakta ve geçti¤i duvarlarda az da olsa küf oluflumuna neden olabilmektedir. Öneri; S›va alt›ndaki galvaniz borular›n do¤algaz borular›nda kullan›lan koruyucu bant ile sar›l›p üzerine ›s› yal›t›m› yap›lmas›d›r. Ayn› flekilde so¤uk su borular› da terlemeye karfl› izole edilmelidirler. Boylerdeki suyun içinde, eriyik halde hava ve dolay›s›yla oksijen vard›r. Boylerdeki su ›s›n›nca hava ayr›fl›r, eriyik halden gaz haline geçer. Bunun sonucunda; tesisatta t›kaçlar oluflur, musluk aç›ld›¤›nda su s›çrayarak, konforu bozar, su tüketimi artar ve oksijen korozyonu k›sa vadede sorun oluflturur. Buna çözüm olarak; s›cak su kolonunun en üst seviyesinde, hava tüpü ve otomatik hava tahliye cihaz› kullan›lmal›d›r. Kullan›m›n olmad›¤› anlarda boylerlerde ›s›nan su da kalorifer sistemindeki gibi genleflir. Tesisatta hava cepleri yoksa genleflme sonucu emniyet ventili aç›l›r ve d›flar›ya su ak›t›l›r. Bu sorunu gidermek için boylerlere de genleflme deposu monte edilmeli, emniyet ventili son güvence olarak gerekirse aç›lmal›d›r. Kazan sisteminin bak›m›n› ve temizli¤ini periyodik olarak yapmak gerekir. S›cak su sirkülasyon pompalar›nda, ihtiyaç olmad›¤› saatlerde, pompalar›n çal›flmas› durdurulmal›d›r. Pompan›n kontrolü için, kolon sonundan al›nan s›cakl›k uyar›s› kullan›labilir. Kolon hatt› sonunda s›cakl›k düflmüflse, pompalar çal›flmaya bafllayabilir veya zaman saati kullanarak belirli saatlerde çal›flma durdurulabilir. Borular›n ›s› yal›t›mlar›n›n çok iyi durumda olup olmad›¤› her sene kontrol edilmelidir. Kullan›m S›cak Suyunda Günefl Enerjisi Kullan›m› Son y›llarda kullan›m s›cak suyu için günefl enerjisi kullan›m›nda istenilen düzeyde olmasa bile bir art›fl e¤ilimi görülmektedir. Kullan›m s›cak suyunda günefl enerjisinden yararlanarak toplam ihtiyac›n %90’a kadar varan k›sm›n›n karfl›lanabildi¤i durumlar bulunmaktad›r. Ancak bu durum uygulama alan›na, kullan›lan kollektör alan›na, kullan›lan kollektör ve ekipman kalitesine, sistem verimine ve özellikle de uygulanan bölgeye ba¤l›d›r. Özellikle yo¤uflmal› kazan uygulamalar›ndan sonra yo¤uflmal› kazanla günefl enerjisinin birlikte kullan›m›na yönelik uygulamalarda bir art›fl ortaya ç›km›flt›r. Günefl enerjisinin kullan›lmas› kullan›m suyuna harcanan giderlerde ciddi azalmalar ortaya ç›karabilmektedir. Burada önemli olan günefl enerjisini verimli kullanacak sistemlerin uygulanmas›d›r. Boyler kapasitesinin uygun boyutland›r›lmas› yat›r›m maliyetlerinin düflürülmesinde önemli bir etken olarak ortaya ç›kmaktad›r. Bireysel uygulamalarda, boyler hacmi seçilirken, günlük toplam su tüketiminin 1,5 kat›n› almak uygun bir katsay› olarak görülmektedir. Günefl enerjisi uygulamalar›nda enerji maliyetleri hesaplan›rken kullan›lan sirkülasyon pompas›n›n tüketti¤i elektrik enerjisi de dikkate al›nmal›d›r. Pompa seçi- 51 52 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi minde de¤iflken devirli pompa kullan›m›n›n enerji tüketiminin azalt›lmas›nda yarar sa¤layaca¤› aç›kt›r. Günefl enerjisi s›cak kullan›m suyu üretiminin yan›nda ›s›tmaya destek amaçl› da kullan›lmaktad›r. Günefl enerjisi destekli ›s›tma sistemlerinde en uygun çözüm düflük su s›cakl›¤› ile çal›flan döflemeden ya da duvardan ›s›tma sistemleridir. Özellikle hafta sonu evleri gibi özel kullan›m amaçl› yerlerde ›s›tma sistemi devreye girmeden önce günefl enerjisi kullan›larak devredeki suyun s›cakl›¤›n›n artt›r›lmas›nda yararlan›lmaktad›r. Son y›llardaki teknolojik geliflmelerden sonra özellikle hijyen baflta olmak üzere, kireçlenme, korozyon, düflük verim, buharlaflma, donma riski ve k›sa ömür gibi nedenlerden dolay› aç›k devrelerin yerini kapal› devreler almaya bafllam›flt›r. Kapal› devreli günefl enerjisi sistemlerinde kollektör, kumanda paneli ve boyler olmak üzere üç ana bileflen bulunmaktad›r. Günefl enerjisi boylerleri kullan›m amac›na göre üç tipe ayr›lmaktad›r. Bunlardan birincisi s›cak kullan›m suyu üretimi, ikincisi ›s›tmaya destek, üçüncüsü ise hem s›cak su üretimi hem de ›s›tmaya destek amaçl›d›r. Günefl enerjisi boylerleri, enerjiden sadece gündüz yararlanabildiklerinden ald›klar› enerjiyi tüm gün kullanabilmeleri için büyük depolu olarak üretilirler. Günefl enerjisi boylerleri gündüz üretilen enerji ile ›s›tt›klar› suyun s›cakl›¤›n› uzun bir süre korumak durumunda olduklar›ndan çok iyi bir yal›t›ma sahip olmalar› gerekmektedir. Ancak çok iyi yal›t›m sayesinde sahip oldu¤u s›cakl›¤› muhafaza edebilirler. Günefl enerjisi boylerlerinin kullan›m amac› günefl enerjisinden maksimum fayda sa¤lamak oldu¤u için maksimum su s›cakl›¤› için genellikle bir s›n›r tan›mlanmamakt›r. Su s›cakl›¤›n›n çok yüksek olmas› durumunda hafllanma tehlikesi yaflanmamas› için termostatik üç yollu kar›flt›rma vanalar› ile boylerden ç›k›fl suyu flebeke suyu ile kar›flt›r›larak su s›cakl›¤› makul seviyelere getirilmelidir. 2. Ünite - S›hhi Tesisatta Enerji Ekonomisi 53 Özet Yap›da s›hhi tesisat kavram›n›n içine; temiz su tesisat› ve bununla ilgili cihaz ve armatürler, temiz s›cak su tesisat› ve bununla ilgili cihazlar, kullan›m suyunun haz›rlanmas› ve ›s›t›lmas›, pis su borular›, s›hhi gereçler, yang›n söndürme tesisat›, mutfak tesisat›, at›k su ar›tma, yüzme havuzlar› ve lejyoner hastal›¤› gibi konular girmektedir. S›hhi tesisatta enerji ekonomisi ile ilgili konulara girmeden önce s›hhi tesisat›n ana bafll›klar›na giren konular afla¤›da k›saca gözden geçirilmifltir. S›hhi tesisatla ilgili konulara girmeden önce, bir yap›n›n mimari planlamas›ndaki detaylar gözden geçirilmelidir. Dairedeki kifli say›s› ile su kullan›m miktarlar›n›n seçimi oldukça önemlidir. Bu miktara göre toplam su tüketimi miktar›, boru çaplar› ve tesisattaki bas›nçlar hesaplanacakt›r. Dirençlerin yüksek ç›k›p gereksiz bas›nç kay›plar›na yol açmamak için birleflme ve ba¤lant› eleman› ile dirsek kullan›m› ve seçiminde özen gösterilmelidir. Tesisattaki önemli konulardan birisi borulardan gelen ses problemidir. Tesisattan gelen gürültü ve ses ço¤u zaman ciddi konforsuzluk sorunlar› ortaya ç›karmaktad›r. Bunun önüne geçmek için boru çap› hesab› yap›l›rken bas›nç, debi gibi faktörlerin dikkate al›nmas› önemlidir. Tesisattaki önemli gürültü kaynaklar›ndan birisi de hidrofordur. Hidrofor özellikle üst katlarda suyun düflük bas›nçta akmas›n›n önüne geçmek için tesisata yerlefltirilen ve flebekeden gelen su bas›nc›n›n üst katlarda bile yeterli seviyede olmas›n› sa¤layan bir cihazd›r. Hidrofor bas›nc›n›n yüksek seçilmesi de tesisat içindeki gürültüyü artt›ran etkenler aras›ndad›r. S›hhi gereç say›s›n›n belirlenmesi ve yerlefltirilmesi de hem konforlu kullan›m hem de enerji tasarrufu aç›s›ndan önemlidir. Ekolojik dengelerin korunmas›, azalan temiz su kaynaklar›na sahip ç›k›lmas›, ancak kullan›m suyunun dikkatli harcanmas› ile mümkündür. Kullan›m so¤uk ve s›cak su tüketimini konforu düflürmeden azaltmak, su maliyetlerinde ciddi tasarruflar sa¤layacakt›r. Su tüketimini azaltarak pompalama ve ›s›tma için harcanan enerjiden de ciddi tasarruflar sa¤lanacakt›r. Suda yap›lacak tasarruf, hem su maliyetlerinde hem de ›s›tma ve bas›nçland›rma enerjisi maliyetlerinde tasarruf anlam›na gelir ki birim su tasarrufu, maliyetlerde iki misli veya daha fazla azalmaya neden olur. Temiz su tesisat›nda tasarrufa yönelik al›nabilecek önlemlere ayr› bir bafll›k alt›nda yer verilmifltir. Su da¤›t›m sistemlerinin ifllevi s›cak ve so¤uk suyu, binan›n her yerindeki kullan›m apareylerine, uygun bas›nç ve s›cakl›kta iletmektir. “Su Da¤›t›m ve Bas›nçland›rma Sistemlerinde Ekonomi” bafll›¤› alt›nda su da¤›t›m hatt›nda ekonomi sa¤lamaya yönelik al›nmas› gereken önlemlerden bahsedilmifltir. Burada enerjiden tasarruf etmek için bas›nçland›rma cihazlar›nda ekonomi sa¤lamak büyük önem tafl›maktad›r. Su ›s›tma önemli bir enerji tüketim kalemidir. Kullanma suyu ›s›tma sistemi y›l boyunca genellikle sürekli çal›fl›r ve sürekli enerji tüketir. Kullanma s›cak su tüketiminin azalt›lmas› ayn› zamanda ›s›tma enerjisinden tasarruf anlam›na da gelir. S›cak su tesisat›ndaki verimsizlikler; kazanlardan, boylerlerden, da¤›t›m ve sirkülasyon boru tesisat›ndan, boylerdeki su s›cakl›¤›n›n yüksek seçilmesinden, hidrofor sisteminin bas›nc›n›n yüksek seçilmesinden, musluk ve batarya tiplerinden kaynaklanabilir. Lejyoner hastal›¤›n›n bulaflma yolunun bakteri tafl›yan aerosol hale gelmifl su taneciklerinin solunmas› oldu¤u tespit edilmifltir. Legionella bakterisi yutuldu¤unda herhangi bir risk olufltu¤una ya da insandan insana bulaflt›¤›na dair herhangi bir bulgu yoktur. Kullan›m suyu tesisat›nda Legionella bakterisi kontrolü, suyun binaya girdi¤i noktadan itibaren; su depolar›, su ›s›t›c›lar›, vanalar, musluk a¤›zlar› ve da¤›t›m borular›n›n tüm ç›k›fl noktalar›na kadar olan bir bölgeyi kapsar. Mikroorganizma oluflumunun engellenmesi için belediye suyu klorlamaktad›r. Ancak Legionella bakterisi, klora di¤er bakterilerden daha dayan›kl›d›r ve belediye tesisat›nda her zaman düflük yo¤unluklarda bulundu¤u kabul edilir. Legionella bakterisinin kolonileflmesini ve ço¤almas›n› önlemek için termik dezenfeksiyon, yüksek s›cakl›kta çal›flt›rma, bak›r-gümüfl iyonizasyon sistemi, klordioksit gaz enjeksiyonu, ultraviyole radyasyon yöntemi, ozon, afl›r› klorlama, filtreleme ve yeniden klorlama yöntemi gibi uygulamalara gidilebilir. 54 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Kendimizi S›nayal›m 1. Temiz so¤uk su tesisat›nda suyun bas›nçland›r›lmas› amac›yla özellikle yüksek katl› binalarda kullan›lan cihazlara verilen ad afla¤›dakilerden hangisidir? a. Hidrofor b. Batarya c. Valf d. Pisuar e. Pompa 2. Lejyoner hastal›¤› için afla¤›da belirtilenlerden hangisi yanl›flt›r? a. Lejyoner hastal›¤›, ciddi bir zatürre hastal›¤›d›r. b. Lejyonella bakterisi, nemli ve sulu ortamda yaflay›p ço¤almaktad›r. c. En yayg›n bulaflma yolu binadaki s›hhi tesisat ve klima tesisat›d›r. d. Özellikle otel, hastane, ifl merkezi ve fabrika gibi büyük kompleks yerlerde bu bakteriye rastlanmamaktad›r. e. Lejyoner hastal›¤›n›n bulaflma yolu, bakteri tafl›yan ve aerosol haline gelmifl su taneciklerinin solunmas›yla gerçekleflmektedir. 3. Sistem s›cakl›klar› 30 dakika boyunca 70°C ya da daha üstüne ç›kmakta ve s›cak su, tesisattaki tüm aç›kl›klardan ak›t›lmaktad›r. Herhangi bir Legionella bakterisi salg›n›n›n belirtisi oldu¤unda, su s›cakl›klar› 7077°C s›cakl›klara kadar yükseltilmelidir. Günümüzde bu metot, birçok kullanma suyu tesisatlar›nda bakterileri öldürmek amac› ile kullan›lmaktad›r. Tesisatlardaki büyük miktarlarda bio-film, temas süresini artt›rmaktad›r. Bu uygulaman›n avantaj›, fazla bir harcama yap›lmamas› ve h›zl› bir flekilde uygulanmas›d›r. Dezavantaj› ise, kaynar su boflalt›l›rken büyük tesisatlarda koordinasyonun zorlu¤u ve kullan›c›lar›n hafllanma riskinin olmas›d›r. Yukar›da k›saca aç›klanm›fl olan lejyonella bakterisi kontrol yöntemi afla¤›dakilerden hangisidir? a. Yüksek s›cakl›kta çal›flt›rma tekni¤i b. Termik dezenfeksiyon metodu c. Bak›r-gümüfl iyonizasyon yöntemi d. Ultraviyole radyasyon yöntemi e. Afl›r› klorlama 4. Temiz su tesisat›nda su tüketimini azaltmak için al›nan mimari tasar›m önlemleri için afla¤›dakilerden hangisi söylenemez? a. Otel, ifl merkezi vb. yerlerde flaft kapaklar› yerine, flaft kap›lar› yap›lmal›d›r. b. Su depolar› mutlaka toprak alt›nda olmal›d›r. c. Su depolar›n›n iç yüzeyi olabildi¤ince pürüzsüz olmal›d›r. d. Mimaride banyo, tuvalet gibi ›slak hacimler olabildi¤ince düfley do¤rultuda üst üste, yatay do¤rultuda da yan yana yerlefltirilmelidir. e. Her banyodaki tesisat flaft›n›n yeri, flaft ile son armatür aras›ndaki mesafe en çok olacak flekilde tasarlanmal›d›r. 5. Bir ifl yerinde 130 çal›flan bulunmaktad›r. Yap›lan bir çal›flma ile her çal›flan›n ortalama olarak ellerini günde 2 kez y›kad›¤› belirlenmifltir. Bu ifl yerindeki musluk sensör kumandal› tip musluklar ise bir günde el y›kamak için tüketilen toplam su miktar› ne kadard›r? a. 156 litre/gün b. 382 litre/gün c. 598 litre/gün d. 1040 litre/gün e. 1196 litre/gün 6. Tesisattan gelen s›cak ve so¤uk suyu kar›flt›rarak, suyu istenilen s›cakl›¤a getirebilen bataryalar ne olarak adland›r›l›r? a. Perlatör b. Kurna tip batarya c. Miks batarya d. Çekvalf e. Sensör kumandal› batarya 2. Ünite - S›hhi Tesisatta Enerji Ekonomisi 7. Suyu, uygun bir hacimsel debi, minimum bas›nç kayb› ve maksimum ak›fl koflullar› ile en uzaktaki cihaza ulaflt›rmal›d›r. Maksimum ve minimum bas›nç koflullar›nda, en uzaktaki ve en yak›ndaki cihazda gereksinimleri karfl›lamaya yeterli bas›nç aral›¤›nda su sa¤lanmal›d›r. Çal›flma s›ras›nda sistem afl›r› bas›nçlardan korunmal›d›r. Yukar›da k›saca aç›klanarak, yerine getirmesi gereken amaçlardan bahsedilen kavram afla¤›dakilerden hangisidir? a. fiehir flebekesi b. Drenaj hatt› c. Is›tma ve so¤utma sistemi d. Pis su tesisat› e. Su da¤›t›m ve bas›nçland›rma sistemi 8. 145°C s›cakl›kta ve bas›nç alt›ndaki buhar, so¤utularak 90°C’de su haline getirilirek 1 kg buhar kondensi elde edilmektedir. Bu durumda 55 kcal/kg buhar ›s› a盤a ç›kmaktad›r. Günde 8 saat çal›flan ve 600 kg/h kapasiteye sahip bir buhar jeneratörünün kondensinden a盤a ç›kan ›s› kullan›larak, flebeke suyu s›cakl›¤› 15°C iken 40°C s›cakl›ktaki kullanma suyundan günde kaç kg elde edilebilir? (1 kg suyu 15°C s›cakl›ktan 40°C s›cakl›¤a ç›karmak için 25 kcal/kg ›s› gerekmektedir.) a. 965 kg/gün b. 10560 kg/gün c. 11250 kg/gün d. 12650 kg/gün e. 13450 kg/gün 9. Afla¤›dakilerden hangisi çift cidarl› boylerlerin günümüzde tercih edilmeme sebeplerinden birisi de¤ildir? a. Ataletlerinin çok fazla olmas›. b. Yeterli hijyen flartlar›n›n sa¤lanamamas›. c. Is›t›c›, ak›flkan d›fl yüzeyde oldu¤u için ›s› kay›plar›n›n çok fazla olmas›. d. Ataletlerinin çok düflük olmas›. e. Is› yal›t›m kalitesinin düflük olma riski. 55 10. Kullanma s›cak suyu sirkülasyon pompalar› için hangisi söylenemez? a. Kullanma s›cak suyu sirkülasyon pompas›n›n çal›flmas›na, su tüketiminin fazla oldu¤u ve su tüketiminin olmad›¤› saatlerde ihtiyaç yoktur. b. S›cak su sirkülasyon pompas› musluk aç›ld›¤›nda s›cak suyun çok k›sa sürede akmas›n› sa¤lamal›d›r. c. S›cak su tesisat›nda kullan›lan ›s›tma ve kullanma suyu sirkülasyon pompalar›n›n elektrik enerjisi tüketimleri oldukça düflüktür. d. Kullanma suyu sirkülasyon pompas›n›n çal›flma sürecinde, borularda kaybedilen ›s› maliyeti de yüksektir. e. Kullanma s›cak suyu sirkülasyon pompas› çal›flma saatleri kesinlikle belirlenmeli, ilave ›s› kay›plar›na izin verilmemelidir. Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› 1. a 2. d 3. b 4. e 5. a 6. c 7. e 8. b 9. d 10. c Yan›t›n›z yanl›fl ise “S›hhi Tesisata Girifl, Tan›m ve Kavramlar” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “S›hhi Tesisata Girifl, Tan›m ve Kavramlar” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “S›hhi Tesisata Girifl, Tan›m ve Kavramlar” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Temiz Su Tesisat›nda Su Tüketimini Azaltma Yollar›” konusunu yenidengözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Temiz Su Tesisat›nda Su Tüketimini Azaltma Yollar›” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Temiz Su Tesisat›nda Su Tüketimini Azaltma Yollar›” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Kullan›m S›cak Suyu Tesisat›nda Ekonomi” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Kullan›m S›cak Suyu Tesisat›nda Ekonomi” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Kullan›m S›cak Suyu Tesisat›nda Ekonomi” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Kullan›m S›cak Suyu Tesisat›nda Ekonomi” bafll›kl› konuyu gözden geçiriniz. 56 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi S›ra Sizde Yan›t Anahtar› S›ra Sizde 1 Domestik s›cak su sistemlerindeki ölü bölgeleri kald›r›n. Gereksiz boru tesisat›n› kald›rmak için bir politika belirleyin. • Fazla büyük dufl kafalar›n› de¤ifltirin. • Tüm sistemde sirkülasyon oldu¤una emin olabilmek için, s›cak su sirkülasyon hatt›n› en uzak noktaya kadar uzat›n. • Tüm yeni borular›n bak›rdan yap›lm›fl olmas› tavsiye edilir, çünkü galvanizlenmifl demir borulara nazaran, korozyona karfl› dayan›m› artm›fl olacakt›r. • Yukar›daki metotlar genellikle termik dezenfeksiyonla ilgili tavsiyelerdir. Bu yöntem daha az bir yat›r›mla gerçeklefltirilebildi¤i için hemen uygulanabilir ve uygulama tamamland›¤›nda ise bakteri kolonilerinin yok edilmesinde etkili olacakt›r. • Dezenfeksiyondan sonra, boru tesisat› içerisindeki bakteri seviyesini kontrol edebilmek için bir program uygulanmal›d›r. S›ra Sizde 5 Tek kollu miks bataryalarda kullan›m bittikten sonra, kolun en sa¤da veya en solda b›rak›lmas› sonucunda kullan›m yokken s›cak ve so¤uk suyun kar›flmas› önlenmifl olur. Böylece tesisatta dolaflan sudan verimlilik sa¤lan›r. S›ra Sizde 2 Binalarda tuvalet, banyo gibi ›slak zeminlerin yatayda yan yana veya düfleyde üst üste olmas› sayesinde tesisatta kullan›lan boru boyu azal›r. Böylelikle borularda oluflan kay›plar, bas›nç düflüflleri gibi istenmeyen durumlar ortadan kalkar. Ayr›ca boru maliyetlerinin düflmesi de di¤er bir olumlu sonuçtur. S›ra Sizde 7 Bir buhar jeneratörü kondensinden elde edilecek günlük ›s›; buhar kapasitesi, jeneratörün çal›flma süresi ve 1 kg kondensin verdi¤i ›s› miktar›n›n çarp›m›d›r. Bu durumda a盤a ç›kan ›s›; S›ra Sizde 3 Çizelge 2.2’den de görüldü¤ü gibi bir kiflinin bir kere el y›kamas›yla sensör kumandal› muslukta 0,6 litre su kullan›lmaktad›r. ‹fl yerinde 250 çal›flan›n günde 5 kere el y›kamas› ile musluk günde 1250 kere kullan›lmaktad›r. Bu durumda fabrikada 750 litre su/gün tüketilmektedir. S›ra Sizde 4 Perlatörler, su ile havay› belli bir oranda kar›flt›ran cihazlard›r. Suya hava ilave edilmesi sayesinde daha az su kullan›larak sudan tasarruf edilmifl olur. Perlatör sayesinde ayr›ca suyun bas›nc›nda çok fazla bir de¤ifliklik olmad›¤› için; hava-su kar›fl›m›, tesisattan gelen su ile ayn› etkiyi yaparak kullan›mda bir sorun meydana getirmemektedir. S›ra Sizde 6 Bas›nçland›rma sistemlerinde bütün bina tek pompa ile beslenirse; • De¤iflen debi dolay›s›yla pompa maksimum verim noktas›nda çal›flmaz. Zaman›n büyük k›sm›nda k›smi yüklerde ve verimsiz noktada çal›fl›r. • Sistemdeki bas›nç kademeleri nedeniyle düflük bas›nç ihtiyac› olan yere de yüksek bas›nçla su gönderilir. • Bas›nç enerjisi, bas›nç düflürücülerde veya musluklarda bofla harcan›r. • Motor verimleri de k›smi yüklerde önemli ölçüde düfler. Q = 600 kg/ h Q = 468000 . 12 h/ . gün 65 kcal/ kg kcal/ gün Bu ›s›y› kullanma suyunu ›s›tmada kullanmak istersek Vsu = Vsu = Q q 468000 kcal gün 35 kcal kg Vsu = 13371 kg gün 2. Ünite - S›hhi Tesisatta Enerji Ekonomisi 57 Yararlan›lan Kaynaklar S›ra Sizde 8 Boyler say›s› fazla olan sistemlerde bir adet veya daha fazla seri ba¤l› ön boyler kullanmak daha yararl› olabilir. Böylelikle: • So¤uk su önce bu boylere girer, ç›k›flta ön ›s›tmas› yap›lm›fl su, di¤er boylerlere verilir. • Is›tma devresi tek kolektörle yap›l›r. • Is›tma devresinde di¤er boylerlerin ›s›tma pompas›n›n dönüflü ve kar›fl›m suyu ayn› kollektöre ba¤l› ön boyler ›s›tma pompas›na verilir. • Buradan daha fazla so¤umufl olarak ç›kan su, yo¤uflmal› kazana geri döndürüldü¤ünde, yo¤uflmal› kazanda tam yo¤uflma süresi uzar, verim artar. • Paralel ba¤l› boylerlerde kullan›m an›nda so¤uk su, tüm boylere girdi¤i için, tüm boylerde ›s›tma için büyük kapasiteli sirkülasyon pompas› çal›fl›r ve borularda s›cak ›s›tma suyu dolafl›r. Oysa ön boyler kullan›m› ile özellikle düflük kapasite kullan›m›nda sadece ön boyler ›s›t›l›r, küçük kapasiteli ›s›tma sirkülasyon pompas› çal›fl›r, daha az boruda ›s›tma suyu dolafl›r ve enerji kayb› azal›r. S›cak su tüketiminin çok fazla oldu¤u otellerde bile gece yar›s›ndan sonra s›cak su tüketimi çok azd›r, günün üçte biri gibidir. • Kullanma suyu sirkülasyonu dönüflü birinci boylere girer, ikinci boyler grubundan ç›kar. Böylece kullanma suyunun ›s›tmas› da genelde birinci boylerde gerçekleflir. Di¤er boylerin ›s›tmas› devreye girmez. S›ra Sizde 9 Boylerde su s›cakl›¤›n› düflürmenin sonucunda; • Boylerden, kullanma s›cak suyu ve sirkülasyon borular›ndan olan ›s› kayb› azal›r. • Kullanma s›cak suyu tüketimi azal›r. Kullan›c› muslu¤u açt›¤›nda suyu istedi¤i s›cakl›¤a daha k›sa sürede ayarlar. Böylece s›cak su bofla daha az ak›t›l›r. Su ve enerji kayb› azal›r. • Is›tma kazan› düflük s›cakl›kta çal›flaca¤› için daha az yak›t yak›l›r. Özellikle kendinden yo¤uflmal› kazan kullan›ld›¤›nda yak›ttan çok daha büyük oranda tasarruf edilir. ASHREA (1994), ASHREA Handbook Fundementals. ASHREA (2000), ASHREA Handbook HVAC Systems and Equipment. ASHREA Transactions 1998 Winter Meeting, San Francisco. Buderus (1994), Handbuch für Heizung und Klimatechnik. Buderus (2000), Tabellenbuch Sanitaer- HeizungLütfung. D.R. Wulfinghoff (1999), Energy Efficiency Manual, Energy Institute Pres. Faruk Bilal (2002), So¤utma ve Yal›t›m, ‹zolasyon Dünyas› Temmuz- A¤ustos Say›s›. HVAC Design Guide For Tall Commercial Buildings. Karakoç T. H. ve Di¤erleri (2010), Enerji Ekonomisi (Editör: Prof. Dr. T. Hikmet Karakoç), Anadolu Üniversitesi Yay›nlar› Yay›n No: 2114. M.T Jewell (2003), Energy-Efficiency Economics, HVAC Engineering. Schramak E. R. (2003), Is›tma+Klima Tekni¤i El Kitab›, Türk Tesisat Mühendisleri Derne¤i. ISITMA HAVALANDIRMA VE KL‹MA S‹STEMLER‹NDE ENERJ‹ EKONOM‹S‹ 3 Amaçlar›m›z N N N N N Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra; Is›tma tesisat›nda kullan›lan cihazlar›, sembolleri ve tan›mlar›n› belirleyebilmek, Is›tma sistemlerini, ›s›tmada sistem seçimi ve enerji ekonomisini iliflkilendirebilmek, Düflük s›cakl›kl› ›s›tma sistemlerini kullanarak enerji ekonomisi sa¤lamay› aç›klayabilmek, Is›tma sisteminde günefl enerjisi deste¤ini ve kaskad sistemlerini aç›klayabilmek, Is›tma sisteminde otomatik kontrol kullan›m› ile enerji ekonomisi sa¤lamay› aç›klayabilmek için gerekli bilgi ve becerilere sahip olabilirsiniz. Anahtar Kavramlar • • • • Is›tma Tesisat Cihazlar› Is›tmada Sistem Seçimi Düflük S›cakl›kl› Is›tma Sistemleri Yüzeyden Is›tma Sistemleri • • • • Duvardan Is›tma Sistemleri Yo¤uflmal› Sistemler Kaskad Sistemler Otomatik Kontrol Sistemleri ‹çindekiler Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Is›tma Sistemlerinde Enerji Ekonomisi • G‹R‹fi • ISITMA TES‹SATI ELEMANLARI VE C‹HAZLARI • ISITMA S‹STEMLER‹, S‹STEM SEÇ‹M‹ VE ENERJ‹ EKONOM‹S‹ • DÜfiÜK SICAKLIKLI ISITMA S‹STEMLER‹ • ISITMADA GÜNEfi ENERJ‹S‹ DESTE⁄‹ • KASKAD S‹STEMLER • OTOMAT‹K KONTROL VE ENERJ‹ EKONOM‹S‹ Is›tma Sistemlerinde Enerji Ekonomisi G‹R‹fi Is›tma sistemleri insanlar›n konforlu, güvenli ve en ekonomik flekilde yaflayabilece¤i ortamlar› sa¤lamak üzere tasarlanmal›d›r. ‹nsanlar›n çal›flma verimini ortam›n s›cakl›¤› ve nem büyük ölçüde etkilemektedir. Yap›lar›n ›s›l konfor dikkate al›narak yap›lmas› ayr›ca ›s›tma sisteminin buna göre tasarlanmas› konforlu bir ortam oluflturman›n yan› s›ra enerji tasarrufu ve çevre kirlili¤inde de azalma sa¤layacakt›r. Is›tma sistemi seçilirken bireysel ›s›tma m›, merkezi ›s›tma m›, yoksa bölgesel ›s›tma m› tercih edilece¤i tart›flma konusu olabilmektedir. Bu sistemin avantaj ve dezavantajlar› ortaya konularak konfor ve enerji tasarrufu aç›s›ndan en uygun seçim yap›lmal›d›r. Son y›llarda özellikle enerji tasarrufunun ön plana ç›kmas›yla düflük s›cakl›kl› ›s›tma sistemleri de giderek yayg›nlaflmaktad›r. Bu ünitede ›s›tma tesisat› elemanlar› ile cihazlar›n›n tan›t›m› yap›lacak, ›s›tma sisteminde yap›labilecek enerji tasarrufu çal›flmalar› aç›klanacakt›r. Is›tma sistemleri aç›klanarak sistem seçiminin enerji tasarrufu üzerindeki etkileri tart›fl›lacakt›r. Daha sonra ›s›tma sistemindeki geliflmeler gözden geçirilerek düflük s›cakl›kl› ›s›tma sistemlerine uygun, yerden ve duvardan ›s›tma sistemleriyle yo¤uflmal› sistemler tan›t›lacakt›r. ISITMA TES‹SATI ELEMANLARI VE C‹HAZLARI Is›tma tesisat›ndaki cihazlar denilince ilk baflta kazanlar, kat kaloriferleri, boylerler ve kombi cihazlar› s›ralanabilir. Daha sonra ›s›t›c› eleman olarak radyatörler, konvektörler, radyant ›s›t›c›lar ve ç›plak borular k›saca tan›t›lacakt›r. Is›tma tesisat›ndaki di¤er cihazlar olarak genleflme depolar›, pompa ve vanalar ile armatürler bu bafll›kta incelenecektir. S›cak Su Kazanlar› ve Is›t›c› Cihazlar S›cak su kazanlar› genelde malzeme aç›s›ndan döküm kazanlar, çelik kazanlar; çal›flma sistemi aç›s›ndan atmosferik brülörlü ve üflemeli brülörlü kazanlar olarak s›n›fland›r›lmaktad›r. S›cak su kazanlar›n›n seçiminde iki önemli faktörden birisi kazan kapasitesi, di¤eri ise iflletme bas›nc›d›r. Uygulamada çok fakl› tipte s›cak su kazan› bulunmaktad›r. Malzeme aç›s›ndan kullan›lan iki yayg›n tipteki kazan döküm kazan ve çelik kazand›r. Döküm kazanlar TS 430 standard›na uygun olarak üretilmektedirler. Döküm kazanlar dökme dilimler halinde imal edilmektedirler. Bu nedenle kazan dairesine kolayca tafl›nabilme ve monte edilebilme özelli¤ine sahiptirler. Yanma odas›n›n geometrisine ba¤l› olarak dilim say›s›n›n artt›r›lmas›yla kapa- 60 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi sitenin de artt›r›labilmesi bu kazanlar›n bir avantaj› olarak sunulmaktad›r. Döküm ve çelik kazanlar aras›nda verim ve yak›t tüketimi aç›s›ndan büyük farklar olmamas›na karfl›n ömür aç›s›ndan döküm kazanlar daha avantajl› olup, 30 y›la kadar ömür verilebilmektedir. Döküm kazanlar s›cak su ve alçak bas›nçl› buhar üretiminde kullan›labilmektedir. Bu kazanlar›n iflletme bas›nc› 4-6 kg/cm2’dir. Döküm kazanlar geç ›s›n›rlar, ›s›l ataletlerinin yüksekli¤i nedeniyle de geç so¤urlar. Çelik kazanlar ise tersine çabuk ›s›n›p çabuk so¤urlar. Çelik kazanlar, 1000 kW kapasiteye kadar TS EN 303-1/2/3, 1000 kW’tan daha yüksek kapasitede ise TS 497 standard›na göre monoblok olarak üretilmektedirler. Bu standart kapsam›ndaki s›cak su kazanlar› için maksimum konstrüksiyon bas›nc› 5 kg/cm2 de¤erindedir. Konstrüksiyon bas›nc› 5 kg/cm2’den büyük olan s›cak su kazanlar›n›n silindirik formda yap›lmas› gerekmektedir. Fiyat aç›s›ndan bak›ld›¤›nda döküm kazanlardan daha ucuzdurlar. Kullan›m flartlar›na ba¤l› olmakla birlikte ömürleri döküm kazanlara göre çok daha azd›r. Tamir ve bak›m› daha kolay olmas›na karfl›n korozyona karfl› daha hassast›rlar. Düflük s›cakl›klarda çal›flma durumunda so¤uk yüzeyler üzerinde asit ve su buhar› yo¤uflmas› meydana gelmektedir. Bu da korozyon nedeniyle kazanlar›n çabuk çürümesine yol açmaktad›r. Çelik kazanlarda korozyonun önlenebilmesi için kazan su s›cakl›¤›n›n 55°C’nin alt›na, baca gaz› s›cakl›¤›n›n ise 150°C’nin alt›na düflmesi gerekmektedir. Bunu sa¤layabilmek üzere üç veya dört yollu kar›flt›rma vanas› ile kazandaki su s›cakl›¤›n›n yüksek tutulmas›na çal›fl›lmaktad›r. Üflemeli brülörlü kazanlarda yanma için gerekli olan hava bir fan arac›l›¤› ile kazan dairesi ortam›nda kazana verilmektedir. Havay› üfleyen fan rahats›z edici ses seviyeleri oluflturabilmektedir. Brülör kazan uyumu, baca konstrüksiyonuna gösterilecek özen ve ses yal›t›m› önlemleriyle ortaya ç›kan gürültünün azalt›lmas› sa¤lanabilmektedir. Üflemeli brülörlü kazanlarda yanma düfley do¤rultuda gerçekleflmektedir. Bu tip kazanlarda hava ayar› çok iyi yap›labildi¤inden yak›t tüketimi daha düflük seviyelerde ortaya ç›kabilmektedir. Ayr›ca kazan› de¤ifltirmeksizin çift yak›tl› brülörlerle alternatif yak›tlar›n da (fuel oil, motorin LPG) kullan›labilme olana¤› bulunmaktad›r. Atmosferik brülörlü kazanlar›n üflemeli brülörlü kazanlardan ana fark›, havay› yanma odas›na do¤al olarak kazan dairesi ortam›ndan sa¤lamalar›d›r. Bu tip brülörlerde baca, yanma hücresi ve yakma havas› birbirleriyle uyumlu olmal›d›r. Sistemde atmosferik brülörlü kazan kullan›lacaksa keflif aflamas›nda bacan›n sisteme uygunlu¤unun iyi bir flekilde incelenmesi gerekmektedir. Bunun nedeni, bu brülör sisteminde oluflan gaz›n, atmosfer flartlar›nda ilave bir üfleme olmaks›z›n ›s›nan havan›n yükselmesi prensibi ile bacadan at›lmas›ndan kaynaklanmaktad›r. Bu tür kazan kullan›m›nda bacadaki gaz›n sürtünme kayb› düflük olmal›d›r. Bu nedenle bacan›n uygun bir kesitte olmas›, pürüzsüz olmas› ve so¤umamas› büyük önem tafl›maktad›r. Bu tür kazanlar›n önemli avantajlar›ndan birisi sessiz çal›flmalar›d›r. Ayr›ca basit yap›da olmalar› ve afl›nacak parçalar›n›n olmamas› nedeniyle ar›za yapma ihtimalleri azd›r. Bu tür kazanlar sadece do¤algaz ve LPG yakabilmektedir, s›v› yak›t kullan›lmamaktad›r. Kat kaloriferleri bir veya birkaç dairenin ›s›nma ihtiyac›n› karfl›layan cihazlard›r. Yak›t tipine göre kömürlü, s›v› yak›tl› ya da do¤algazl› olarak kullan›lmakta olup her yak›t kullan›m› için farkl› tasar›ml› kat kaloriferi kullan›lmaktad›r. Kömürlü kat kaloriferlerinin son y›llarda kullan›m›nda art›fl olmakla birlikte ülkemizde yayg›n olarak do¤algazl› tipleri kullan›lmaktad›r. Do¤algazl› kat kaloriferlerinde atmosferik brülör kullan›ld›¤› gibi fanl› brülörler de kullan›labilmektedir. Kat kalori- 61 3. Ünite - Is›tma Sistemlerinde Enerji Ekonomisi feri sisteminde, daire veya konut baz›nda ›s›nan suyun borularla ›s›t›c› elemanlara (radyatörler) ulaflt›r›lmas› ve ortama bu yolla ›s›n›n aktar›lmas› prensibine dayanmaktad›r. Kat kaloriferleri boyler veya ani su ›s›t›c›s› ile birlikte kullan›ld›klar›nda s›cak su elde etme olana¤› da ortaya ç›kmaktad›r. Boylerler; konut, otel, hastane, turistik tesis gibi yerlerde s›cak su ihtiyac›n›n karfl›lanabilmesi amac›yla kullan›lmaktad›r. S›cak su ihtiyac› ülkeye, kültüre, ekonomik duruma göre farkl›l›k göstermektedir. Konutlar aç›s›ndan bak›ld›¤›nda s›cak su kullan›m›ndaki bafll›ca etkenler flunlard›r: Kifli say›s›, konut büyüklü¤ü, yaflam düzeyi, kiflilerin yafl›, mevsim flartlar›. Boylerler gömlekli ve serpantinli olarak iki tipte imal edilmektedir. Gömlekli boylerler silindirik olarak imal edilmektedirler. Silindirik deponun d›fl k›sm›nda bulunan gömlek etraf›nda dolaflan ve kazandan gelen s›cak su boyler içindeki suyu ›s›tmaktad›r. Serpantinli boylerde ise düfley ya da yatay olarak yerlefltirilen deponun içinde kazandan gelen s›cak suyun dolaflt›r›ld›¤› bir serpantin bulundurulmaktad›r. Kombi cihazlar› hem ›s›nma hem de s›cak su temininde kullan›lmakta ve bireysel ›s›nmada tercih edilmektedir. fiofben ve kat kaloriferi ifllevini bir arada görmektedir. fiofben büyüklü¤ünde olup duvara monte edildi¤inden az yer kaplamaktad›r. Kombiler do¤algaz veya LPG ile çal›flt›r›labilmektedir. Kombiler baca tipine göre; bacal› kombi, bacal› fan kitli kombi ve hermetik kombi olmak üzere üçe ayr›lmaktad›r. Bacal› tip kombide yanma havas› kombinin bulundu¤u ortamda sa¤lanmakta ve at›k baca gaz›, baca kanal› ile atmosfere at›lmaktad›r. Bacal› kombide kombinin monte edilece¤i ortam›n çok iyi bir flekilde havaland›r›lmas› gerekmektedir. Bacal› kombi uygulamas›nda, uygun boyutlarda, çekifli iyi olan bir baca bulunmas› flartt›r. Bacal› kombiler, bulundu¤u ortamdaki havay› kulland›¤›ndan, yerlefltirildi¤i ortamda d›flar›ya aç›k bir havaland›rma menfezi bulundurmaktad›r. Bu nedenle bacal› kombi kullan›m›nda, havaland›rma menfezinin kapat›lmas› son derece tehlikeli olup bu nedenle ortaya ç›kan pek çok kombi zehirlenmesi olay› yaflanm›flt›r. Tüm bu nedenlerle bacal› kombi yerine hermetik kombi kullan›m› önerilmektedir. Bacal› fan kitli kombiler, baca sorunu olan konutlar için gelifltirilmifltir. Fanl› kombilerin bacal› kombilerden fark›, at›k baca gaz›n›n bir fan kiti arac›l›¤› ile yine baca yolu ile d›flar›ya at›lmas›d›r. Bu tip kombilerde de yanma havas› bacal› kombilerde oldu¤u gibi ortam havas›ndan sa¤lanmaktad›r. Bu nedenle de bu tip kombilerde de cihaz›n bulundu¤u ortam›n havaland›r›lmas› ve d›flar›ya aç›k havaland›rma menfezinin bulunmas› önemlidir. Hermetik kombilerde yanma için gerekli olan taze hava bir fan kiti ile d›fl ortamdan al›nmaktad›r. Yanma sonucu ortaya ç›kan at›k gaz ise d›fl ortama at›lmaktad›r. Bu tip kombilerde kombi ç›k›fl›na iç içe iki borudan oluflan baca kiti yerlefltirilmektedir. Yanma olay› tamamen kapal› bir yanma odas› içerisinde ve kombinin bulundu¤u ortamdan ba¤›ms›z olarak gerçeklefltirilmektedir. Bu nedenle hermetik kombiler yanma amac›yla ortam havas›n› kullanmazlar. Bu özellikleri nedeniyle baca gaz› zehirlenmelerine karfl› emniyetlidirler. Is›tma cihazlar›nda kapasite seçiminin enerji tüketimine etkisini aç›klay›n. SIRA S‹ZDE Is›t›c› Elemanlar 1 D Ü fi Ü N E L ‹ M Is›t›c› elemanlar konutlarda ifl merkezlerinde ortam›n ›s›t›lmas›nda kullan›lmaktad›r. Kazan, kat kaloriferi ya da kombi arac›l›¤› ile üretilen s›cak suyun ›s›t›c› elemanlara S O R U sa¤lar. Yayyollanarak s›cak suyun enerjisinin ortama verilerek ortam›n ›s›t›lmas›n› g›n olarak kullan›lan ›s›t›c› elemanlar radyatörlerdir. Bunun d›fl›nda konvektör, radyant ›s›t›c› ve nadiren de ç›plak borular ›s›t›c› eleman olarak kullan›lmaktad›r. D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ N N SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ 62 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Radyatörlerde, kazandan yollanan s›cak suyun (veya buhar›n) ›s›s›, çevreye ›fl›n›m ve tafl›n›m yoluyla yay›larak ortam›n ›s›nmas› sa¤lan›r. Klasik ›s›tma sistemlerinde kazandan ç›kan suyun s›cakl›¤› 90°C, dönüfl s›cakl›¤› ise 70°C olarak tasarlan›r. K›saca 90/70 olarak adland›r›lan s›cak sulu ›s›tma sisteminde radyatörlerin ortalama yüzey s›cakl›¤› 80°C’dir. Radyatörlerin ›s›l güç de¤erleri, radyatörün tipine göre üretici firma taraf›ndan yay›nlanan kataloglarda yer almaktad›r. Radyatörlerin ömrü kullan›lan malzeme cinsine göre de¤iflmektedir. Döküm radyatörler korozyona da dayan›kl› olduklar›ndan daha uzun ömürlüdürler. Döküm radyatörler için ömür elli y›la kadar verilebilmektedir. Günümüzde yayg›n olarak kullan›lan panel radyatörlerde ömür 15-20 y›l olarak verilmektedir. SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M SIRA S‹ZDE S O R U D Ü fi Ü N E L ‹ M D‹KKAT S O R U SIRA S‹ZDE D‹KKAT AMAÇLARIMIZ SIRA S‹ZDE K ‹ T A P AMAÇLARIMIZ TKE L‹E VT ‹ ZA Y OP N TELEV‹ZYON ‹NTERNET ‹NTERNET 2 3 Radyatörün SIRA duvara yerlefltirme kurallar› ve kapat›lmas›n›n radyatör verimine etkisini S‹ZDE aç›klay›n. DSIRA Ü fi Üyal›t›m›n›n NS‹ZDE EL‹M Radyatör arkas› önemini aç›klay›n›z. Konvektörler S O R U asl›nda kanatl› borulardan oluflmakta ve baca etkisi yaratmas› fi Ü N E L ‹ M amac›yla daD Ükanatl› borular, bir kasa içerisine yerlefltirilmektedir. Radyatör prensibinde oldu¤u gibi konvektörün alt taraf›ndan giren so¤uk hava kanatl› ›s›t›c› boruD‹KKAT S O geçerken R U lar›n aras›ndan ›s›n›r ve yükselerek kasan›n üst k›sm›ndan odaya do¤ru verilir. Konvektörlerdeki kanatl› borularla direkt temas olmad›¤›ndan ve bir kasa SIRA S‹ZDE içerisinde bulundurulduklar›ndan, su s›cakl›¤› 90°C’nin üzerine ç›kabilmektedir. D‹KKAT Endüstriyel uygulamalarda konvektörlerde buhar, kaynar su ya da 90°C’nin üzerinde s›cak su kullan›labilmektedir. Uygulamada konvektörler panel radyatörlerde olAMAÇLARIMIZ SIRA S‹ZDE du¤u gibi do¤al hava sirkülasyonuyla ›s›y› yayd›klar› gibi, fan kullan›m›yla üflemeli tipte de görülmektedir. Radyant genel olarak do¤algazl› radyant borular ve s›cak sulu radK ‹›s›t›c›lar T A P AMAÇLARIMIZ yant paneller olarak iki tipte görülmektedir. Radyant ›s›t›c›lar genellikle sanayide büyük hacimlerin ›s›t›lmas›nda kullan›lmaktad›r. Tavan yüksekli¤inin 6 metreyi geçti¤i atölyelerde PN büyük hacimlerde bu tür uygulamaya rastlanmaktad›r. RadT KE L ‹E VT‹ ZAY Ove yant ›s›tma sistemi prensip olarak geçti¤i hava ortam›n› ›s›tmaks›z›n do¤rudan ›s›t›lacak cismi ›s›t›r. Is› ›s›nan yüzeylerden tafl›n›m yoluyla ortam havas›na yay›lmaktad›r. Endüstride rastlanan radyant ›s›t›c›lar aç›k alevli ve boru radyant T E L E V ‹ Zço¤unlukla YON ‹NTERNET ›s›t›c›l› tiptedirler. Ç›plak borular ›s›t›c› elemanlar›n en basit flekli olarak ortaya ç›kmaktad›r. Düz boru ya da kanatl› boru olarak uygulanmaktad›r. Düz borular›n kolay uygulaTERNET nabilme ve‹ Ntemizlenme avantaj› bulunmaktad›r. Ç›plak boru uygulamas›na genellikle seralarda ve baz› fabrika alanlar›nda rastlanmaktad›r. Ç›plak boru yüzeyini artt›rarak ortama olan ›s› transferini artt›rmak amac›yla borular üzerine kanatlar yerlefltirilerek kanatl› boru uygulamas› da yap›lmaktad›r. Genleflme depolar›, ›s›tma sisteminde farkl› s›cakl›klardaki suyun farkl› hacimlerde bulunmas› nedeniyle, hacmi artt›¤›nda suyun depoland›¤› yer olarak tasarlanmaktad›r. S›cak sulu ›s›tma sistemlerinde gidifl ve dönüfl suyu s›cakl›klar› farkl› de¤erlerde bulunabilmektedir. Mevcut uygulamalarda 90/70’lik sisteme yayg›n olarak rastlanmakla birlikte düflük s›cakl›kl› ›s›tma sistemlerine geçildikçe 80/60 ve 40/30 gibi sistemler de bulunmaktad›r. Sistemin çal›flmad›¤› zamanlarda, sistemdeki su s›cakl›¤› ortam s›cakl›¤› ortam s›cakl›¤›na kadar düflmektedir. Sonuç olarak suyun s›cakl›¤›, sistemin çal›flmad›¤› zamanlardaki ortam s›cakl›¤› ile siste- N N N N 3. Ünite - Is›tma Sistemlerinde Enerji Ekonomisi min çal›flt›¤› zamanlardaki maksimum s›cakl›¤a kadar yükselebilmektedir. Suyun özgün hacmi, baflka bir de¤iflle 1 kilogram›n›n hacmi s›cakl›¤a ba¤l› olarak de¤iflmektedir. Sistem çal›flmad›¤› zaman tüm sistemi kaplayan su, ›s›n›n en yüksek s›cakl›k de¤erine ulaflt›¤›nda genleflerek ek bir hacme ihtiyaç duyacakt›r. S›cak sulu ›s›tma sistemlerinde su, 10°C’tan 90°C’ye ›s›t›ld›¤›nda hacmi ilk hacminin %3,55’i kadar artmaktad›r. Sistemdeki toplam su hacmi (kazandaki, borulardaki ve radyatörlerdeki) hesaplanarak bu su hacminin genleflece¤i yüzde oran ile çarp›larak genleflme deposu hacmi hesaplan›r. Genleflme depolar› termal ve hidrolik bir fonksiyon görmektedirler. Termal fonksiyon olarak s›cakl›k de¤iflimlerinde; s›k›flt›r›lamayan ak›flkan›n genleflip büzüflmesi için gereken hacim genleflme deposu taraf›ndan sa¤lan›r. Genleflme depolar› genelde aç›k ve kapal› olmak üzere iki tipte bulunmaktad›r. Son y›llarda aç›k genleflme depolar›n›n yerini kapal› genleflme depolar› almaktad›r. Aç›k tip genleflme depolar› atmosfere aç›kt›r. S›cak sulu ›s›tma sisteminde, aç›k genleflme deposu, boru tesisat›n›n en üst noktas›n›n veya en üst noktas›ndaki radyatör seviyesinin daha üstündeki bir seviyeye yerlefltirilmelidir. Bafllang›çta bütün tesisat bu depo seviyesine kadar su ile doldurulur. Aç›k genleflme depolar›nda buharlaflma nedeniyle kaybolan ya da çeflitli kaçaklar nedeniyle azalan su takviye edilmelidir. Aç›k genleflme deposundaki su seviyesi belli bir de¤erin alt›na indi¤inde elle veya otomatik olarak sisteme su bas›l›r. Aç›k genleflme deposu sadece kat› yak›tl› kazanlar için önerilmektedir. Aç›k genleflme depolar› binan›n en üst noktas› olan çat›ya yerlefltirildi¤inden, sürekli ortaya ç›kan buharlaflma sonucu su ve enerji kayb›na neden olurlar. Bunun d›fl›nda aç›k genleflme deposunun di¤er bir dezavantaj› sürekli oksijen ile temas halinde oldu¤undan korozif etkilere aç›kt›r. Bu nedenle de korozyon ve çürüme olaylar› ortaya ç›kmaktad›r. Özellikle so¤uk iklim bölgelerinde genleflme deposundaki suyun donmas›, deponun çatlamas›na ve buzun çözülmesinden sonra da üst katlarda su s›z›nt›lar›na neden olmaktad›r. Kapal› genleflme depolar› kompresörlü ve membranl› olmak üzere iki tiptedirler. Kompresörlü (azot yast›kl›) kapal› genleflme deposunda birbiriyle temasta olan azot ve su bulunmaktad›r. Membranl› veya diyaframl› tip kapal› genleflme depolar›nda; gaz ile su aras›nda elastik bir membran bulunmaktad›r. Kapal› tip genleflme depolar› kazan dairesinde bulunmaktad›r. Bu nedenle kolayca denetlenebilme olana¤› bulunmaktad›r. Ayr›ca kazan dairesinin bulundu¤u s›cakl›k nedeniyle depodaki suyun donma olay› ortaya ç›kmamaktad›r. Is›tma sistemi tamamen kapal› sistemde bulundu¤undan, kapal› genleflme deposu uygulamas›nda hava ile temas bulunmamakta ve dolay›s›yla genleflme deposundan kaynaklanan korozyon ortaya ç›kmamaktad›r. Ayr›ca buharlaflma ile su kayb› olmad›¤›ndan s›z›nt›lar d›fl›nda su eksilmesi ve enerji kayb› ortaya ç›kmamaktad›r. Hava ay›r›c›lar›, tesisatta bulunan havan›n tesisattan at›lmas› amac›yla kullan›lmaktad›r. Tesisata ilk su dolumu s›ras›nda hava kabarc›klar› ortaya ç›kmaktad›r. Ayr›ca tesisatta s›k›flan havan›n d›flar›ya at›lmas› gerekmektedir. Tesisattaki havan›n d›flar›ya at›lmas› “pürjör” ile sa¤lanmaktad›r. Son zamanlarda tesisattaki havan›n otomatik olarak d›flar›ya at›lmas› amac›yla otomatik pürjörler kullan›lmaktad›r. Tesisatta hava bulunmas› ses, korozyon ve kavitasyon yan›nda cihazlarda verim düflüklü¤ü de ortaya ç›karmaktad›r. Tesisatta hava bulunmas›, tesisat›n belirli bölgelerinde ›s›nmama ve sirkülasyon bozukluklar› ile kendini göstermektedir. Tesisat içerisinde bulunan hava ayr›ca, pompan›n verimini ve ömrünü de olumsuz yönde etkilemektedir. 63 64 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Pislik ay›r›c›lar tesisat içerisinde bulunan kal›nt›, tortu ve pisli¤in al›nmas› amac›yla kullan›lmaktad›r. Tesisatta su ile birlikte kum, pas, kireç gibi maddeler de yer alabilmektedir. Özellikle yeni kurulan tesisatta borular montaj öncesi aç›kta bekletildi¤inde pas oluflmaktad›r. Bunun d›fl›nda aç›kta bulunan borular›n içerisine pislik de girmektedir. Tesisat içinde bulunan kum, pas ve tortu gibi maddeler pompa, motorlu vana ve çeflitli armatürlerde ar›zalara, afl›nma ve verim düflüklü¤üne neden olmaktad›r. Ayr›ca tesisatta bak›m giderlerinin sürekli olarak artmas›na neden olabilmektedir. Tesisatta pisli¤in tutulmas› için klasik filtreler kullan›labilmektedir ancak klasik filtreler çok k›sa sürede tesisattaki pislik nedeniyle t›kanarak yeterli suyun geçmesine engel olur ve sirkülasyonda problemler ortaya ç›kar. Filtrelerin t›kal› olmas›ndan ortaya ç›kan direnç ve bas›nç farkl›l›klar› pompalarda problem ortaya ç›karabilmektedir. Klasik tipli pislik tutucular›n temizlik ve bak›m› zor olup, zaman›nda bak›m yap›lmamas› tesisatta sorunlara neden olmaktad›r. Son y›llarda filtre yerine pislik ay›r›c›lar kullan›lmaktad›r. Modern tip pislik ay›r›c›lar pompalarda sorun yaratan küçük partikülleri bile tutabilme özelli¤ine sahiptirler. Bu tür pislik tutucularda pislik cihaz›n alt k›sm›nda biriktirildi¤inden boru daralmalar›na ve sistem t›kanmalar›na neden olmaz. Cihaz›n alt›nda biriken pislik boflaltma vanas› ile kolayca d›flar›ya at›labilir. Boru, Vana, Pompa, Kollektörler ve Brülörler Is›tma sistemindeki suyun da¤›t›m ve kontrolü; boru, pompa ve vanalarla gerçeklefltirilir. Borular, tesisata döflendikten sonra s›zd›rmazl›k testi yap›lmal› ve ba¤lant› noktalar›nda su kaça¤› olup olmad›¤› kontrol edilmelidir. S›cak sulu ›s›tma sisteminde kullan›lan borular›n anma bas›nc› genellikle 10 bard›r. Kanallardan ve so¤uk ortamdan geçen borular›n yal›t›m› son derece önemlidir. Tesisatta farkl› boru seçenekleri kullan›labilmektedir. Genel olarak bak›ld›¤›nda ›s›tma tesisat›nda çelik boru, bak›r boru ve plastik boru kullan›lmaktad›r. Boru seçimi yap›l›rken ilk yat›r›m bedeli, iflletme flartlar›, iflletme maliyeti ve emniyet kurallar› göz önüne al›nmaktad›r. Türkiye’de genellikle çelik boru kullan›lmakta olup, son y›llarda plastik boru tercihinde art›fl görülmektedir. Bak›r boru kullan›m› ise di¤er tercihlere göre daha azd›r. Özellikle bireysel sistemlerde plastik boru tercihi ön plana ç›kmaktad›r. Bunun önemli nedenleri aras›nda bu tip borular›n; hafif, ucuz, korozyona dayan›kl› ve montaj›n›n kolay olmas› vard›r. Plastik borular›n önemli dezavantajlar› ise; 80°C’yi aflan s›cakl›klarda kullan›lamamas›, darbeye ve bas›nca dayan›m›n›n düflük olmas› ve yüksek genleflme katsay›s›na sahip olmas›d›r. Kalorifer sistemindeki s›cakl›k de¤iflimleri, borularda boyutsal olarak genleflme ve büzülmeler ortaya ç›karmaktad›r. Önlem al›nmad›¤› takdirde söz konusu genleflme ve büzülmeler, özellikle dirsek, vana gibi elemanlar›n ba¤lant› noktalar›nda e¤ilme, k›r›lma ve çatlak gibi sorunlar ortaya ç›karabilmektedir. Ortaya ç›kan bu ›s›l genleflmeleri karfl›lamak üzere “L dirsek, Z dirsek, U dirsek ve körüklü tip kompansatör” gibi elemanlar kullan›lmaktad›r. Vanalar, tesisatta su ak›fl›n› düzenlemek ve tesisat›n bir bölümünü di¤er bölümünden ay›rmak amac›yla kullan›lmaktad›r. Vanalar kazan, pompa gibi ›s›tma sistemi elemanlar›n›n girifl ve ç›k›fllar›na, kolonlara ve branflmanlara yerlefltirilmektedir. Farkl› amaçlara yönelik farkl› vana kullan›mlar› söz konusudur. Radyatör girifl ve ç›k›fllar›nda kullan›lan radyatör vanalar›, radyatöre su giriflini kapat›p açmada ve 3. Ünite - Is›tma Sistemlerinde Enerji Ekonomisi su ak›fl›n› düzenlemede kullan›lmaktad›r. Radyatörlerde kullan›lan ve musluk olarak da adland›r›lan radyatör vanalar› süpapl› valf tipindedir. Son y›llarda enerji tasarrufu amac›yla termostatik radyatör vanas› kullan›m› teflvik edilmektedir. Bu tür radyatör vanalar›nda oda s›cakl›¤›na ba¤l› olarak radyatöre giren su debisi ayarlanmaktad›r. Vanan›n konstrüksiyonuna ba¤l› olarak 6°C-40°C’ye kadar oda s›cakl›¤›n›n kontrolü sa¤lanabilmektedir. Sürgülü valfler, ›s›tma tesisat›ndaki büyük valf ihtiyac› ortaya ç›kt›¤›nda kullan›l›r. Bu tür valflerin s›zd›rmazl›klar› süpapl› valfler kadar iyi de¤ildir. Sürgülü vanalar fliber vana olarak da an›lmaktad›r. Bu tür vanalar ak›fla daha az direnç gösterirler ve montaj boylar› k›sad›r. Küresel vanalar, kolay aç›l›p kapanma ve s›zd›rmazl›k özelli¤i nedeniyle tercih edilmektedir. Kelebek vanalar genellikle büyük çapl› su borular›nda kullan›lmakta olup, küresel vanalara göre daha ucuz olmas› nedeniyle fliber vanalar›n yerini almaktad›r. Çekvalfler, geri dönüflsüz valf olarak da an›lmakta olup, içinden geçen s›v›, gaz, buhar gibi ak›flkan›n geri dönüflüne engel olmak amac›yla kullan›l›r. Bu tür valfler otomatik olarak ak›flkan hareketiyle çal›flmakta olup, ak›flkan bir yönde akarken klepe aç›larak ak›flkan›n geçifline izin verilir. Ters yönde bir ak›fl olmas› halinde ise klepe kapanarak ak›flkan›n geçifline engel olunur. Emniyet ventilleri tesisattaki bas›nc›n ayarlanan bir de¤erin üzerine ç›kmas›na engel olunmas› ve tesisat›n korunmas› amac›yla kullan›l›r. Pompalar, ›s›tma tesisat›nda s›cak suyun tesisat içerisinde dolaflmas›n› sa¤layarak, sudaki enerjinin ortama aktar›lmas›n› sa¤lar. Sirkülasyon pompas› olarak da adland›r›lan pompalar›n seçiminde debi ve basma yüksekli¤i de¤erlerinden yararlan›l›r. Pompa seçiminde, pompadaki suyun debisi ile basma yüksekli¤i aras›ndaki iliflkiyi gösteren ve pompa karakteristik e¤risi olarak adland›r›lan e¤riden yararlan›l›r. Hermetik sirkülasyon pompalar›nda tek bir ünite içinde motor, pompa ve by-pass bulunmaktad›r. Bu tür sirkülasyon pompalar›nda, pompa çal›flm›yor durumda olsa bile, do¤al sirkülasyonla suyun dolafl›m› gerçekleflir. Özellikle ilkbahar ve sonbahar gibi geçifl mevsimlerinde d›fl s›cakl›k k›fl mevsimine göre daha yüksek de¤erlerde bulunmaktad›r. D›fl hava s›cakl›¤›na göre kazan suyu s›cakl›¤›n› otomatik olarak de¤ifltiren s›cak su sistemlerinde, geçifl mevsimlerinde kazana dönen suyun s›cakl›¤› düflük de¤erlere inebilmekte, bu durum da kazanda yo¤uflmaya neden olmaktad›r. Bu sak›ncay› gidermek üzere kazan girifl ve ç›k›fl› aras›na flönt pompa yerlefltirilir. Tesisattan dönen so¤umufl suya kazan ç›k›fl›ndaki s›cak su kar›flt›r›larak kazana düflük s›cakl›klarda su girifli engellenir. Kollektörler s›cak sulu ›s›tma tesisat›nda, kazandan ç›kan ve kazana giren olmak üzere iki hat üzerinde, kazandan ç›kan s›cak suyun da¤›t›m›n›n kontrolünde ve sistemden gelerek kazana dönecek suyun kontrolünde kullan›l›r. Is›tma sisteminde pek çok cihaz ve armatür kullan›lmaktad›r. Bunlar›n bafll›calar› yukar›da k›sa bafll›klarla aç›klanm›flt›r. Is›tma sisteminde kullan›lan baz› cihazlar›n sembolleri Çizelge 3.1’de verilmifltir. Brülörler, yak›t› haz›rlayarak havayla kar›flt›r›p, yanmas›n› sa¤lay›p, kazan›n yanma odas›na sevk edilmesini sa¤layan cihazlard›r. Kat›, s›v› ve gaz yak›tlar için farkl› brülör tipleri bulunmaktad›r. Son y›llarda alternatif yak›tlar›n da gündeme gelmesiyle pelet ve kömür tozu yak›lmas›n› sa¤layan brülörlerin gelifltirilmesine h›z verilmifltir. S›v› yak›t brülörlerinde, s›v› yak›t›n yanmas› amac›yla yak›t pülverize edilerek buhar haline getirilir ve uygun oranda hava ile kar›flt›r›larak yak›l›r ve yanma odas›na sevk edilir. 65 66 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Çizelge 3.1 Is›tma Sisteminde Kullan›lan Baz› Cihaz ve Armatürlerin Sembolleri Kazan Yatay Boyler Is› De¤ifltirici Brülör Düfley Aç›k Genleflme Deposu Kapal› Genleflme Deposu M Vana Filtre Pompa M Motorlu Vana M ‹ki Yollu Motorlu Vana Üç Yollu Motorlu Vana H Termometre Manometre Hidrometre Pürjör Kalorifer S›cak Su Gidifl Panosu Kalorifer S›cak Su Dönüfl Panosu Kondenstop U Tipi Düzenleyici Pülverizasyon ifllemi yak›t›n küçük zerrelere ayr›larak yüzey hacmini artt›rmak ve daha fazla oksijen molekülüyle karfl›laflmas›n› sa¤lamak amac›yla yap›lmaktad›r. S›v› yak›t brülörleri motorin ve fuel oil brülörü olarak imal edilebilmektedir. Brülörler; tek kademeli, iki kademeli ve oransal olmak üzere üç ayr› tipte imal edilebilmektedir. Tek kademeli brülörler sürekli olarak tam kapasite halinde çal›flmakta olup aç ve kapat olmak üzere iki konumu bulunmaktad›r. Bu tip brülörler, kazanlarda enerji kayb›na neden olmakta olup son y›llarda bunun yerini iki kademeli ve oransal brülörler almaktad›r. ‹ki kademeli brülörlerde ise brülörün iki çal›flma kapasitesi bulunmaktad›r. Kazan, üzerinde bulunan termostat ve presostat›n belirlenmifl de¤erlerine göre alt ve üst olmak üzere iki kademede çal›flmaktad›r. SIRA S‹ZDE 3. Ünite - Is›tma Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Oransal brülörde ise kapasite ihtiyac›na göre kazan›n iflletilmesi olmakD Ü fi Ümümkün NEL‹M tad›r. Sistemdeki ›s› ihtiyac› artt›kça brülör, yak›t ve hava ihtiyac›n› buna uygun olarak artt›rmakta ve kapasiteyi buna göre ayarlamaktad›r. Enerji tasarrufu aç›s›nS O R U dan en uygun brülör olarak oransal brülör önerilmektedir. D ‹ K haz›rlanm›fl KAT Brülörler hakk›nda daha fazla bilgi için T. Hikmet Karakoç taraf›ndan olan KTH-Verimli Sistemler, 2011 isimli kitaptan yararlanabilirsiniz. SIRA S‹ZDE ISITMA S‹STEMLER‹, S‹STEM SEÇ‹M‹ VE ENERJ‹ EKONOM‹S‹ N N ‹nsanlar›n kendilerini konforlu hissettikleri ortam ›s›l konforAMAÇLARIMIZ ortam› olarak tan›mlanmaktad›r. ‹nsanlar›n çal›flma verimini, bulundu¤u ortam›n s›cakl›¤› ve nemi büyük ölçüde etkilemektedir. Is›l konforu etkileyen dört önemli faktör bulunmaktaK ‹ ortam›nda T A P d›r. Bunlardan birincisi ortam s›cakl›¤›d›r. Normal flartlarda ofis ortam s›cakl›¤›n›n 19-21°C aras›nda bulunmas› konfor s›cakl›¤› aç›s›ndan uygun bulunmaktad›r. Ancak konfor s›cakl›¤› aktiviteye ba¤l› olarak da de¤iflmektedir. OturaT E L E V ‹ Z olarak YON rak ifl yapan ofis çal›flan› için konfor s›cakl›¤› ile atölyede bedensel çal›flan kiflinin konfor s›cakl›¤› farkl› de¤erdedir. Is›l konforu etkileyen ikinci faktör ortam›n nemidir. K›fl mevsiminde %40-70’lik ba¤›l nem normal bir iç ortam s›cakl›¤› ile birlikte konfor hissi yaratmaktad›r. Ortamdaki hava h›z› da ›s›l konforu etkileyen ‹NTERNET faktörler aras›nda yer almaktad›r. Hava s›cakl›¤›na ba¤l› olarak ortamdaki hava h›z›n›n 0,15 m/sn civar›nda olmas› yeterli görülmektedir. Is›l konfor aç›s›ndan, önemli faktörlerden birisi de d›fl ortama bakan duvarlar›n iç yüzey s›cakl›¤› ile ortam s›cakl›¤› aras›ndaki s›cakl›k fark›d›r. Söz konusu s›cakl›k fark› 2-3°C aras›ndaysa konforlu bir ortam söz konusudur. Bu s›cakl›k fark› 6-8°C’lik fark› bulduysa çok konforsuz bir ortam ortaya ç›kmaktad›r. Söz konusu s›cakl›k fark› binan›n yal›t›m›yla do¤rudan iliflkilidir. Yap›lar›n ›s›l konfor dikkate al›narak yap›lmas› ve ›s›tma sistemlerinin buna göre tasarlanmas› enerji tasarrufunun yan› s›ra çevre kirlili¤i anlam›nda da olumlu sonuçlar ortaya ç›karmaktad›r. Is›tma sistemleri çeflitli kriterlere göre s›n›fland›r›lmaktad›r. Suyun faz durumuna göre ›s›tma sistemleri, s›cak sulu ›s›tma sistemi ve buharl› ›s›tma sistemi fleklinde ikiye ayr›lmaktad›r. Suyun gidifl dönüfl boru say›s›na göre ›s›tma sistemleri, çift borulu ›s›tma sistemi ve tek borulu ›s›tma sistemi olarak ikiye ayr›lmaktad›r. Suyun binadaki da¤›tma ve toplama flekline göre ise ›s›tma sistemleri üçe ayr›lmaktad›r: Alttan da¤›tmal›, alttan toplamal› ›s›tma sistemi; üstten da¤›tmal›, alttan toplamal› ›s›tma sistemi; üstten da¤›tmal›, üstten toplamal› ›s›tma sistemleri. Suyun dolafl›m›n› sa¤lama flekline göre ise ›s›tma sistemleri zorlanm›fl dolafl›ml› (pompal›) ›s›tma sistemi ve do¤al dolafl›ml› ›s›tma sistemi olarak ikiye ayr›lmaktad›r. Genleflme deposuna göre ise aç›k genleflme depolu ve kapal› genleflme depolu olarak s›n›fland›r›lmaktad›r. Suyun s›cakl›¤›na göre ise ›s›tma sistemleri üçe ayr›lmaktad›r. Birincisi düflük s›cakl›kl› ›s›tma sistemi (75/65°C, 55/45°C gibi), klasik s›cakl›kl› ›s›tma sistemi (90/70°C), kaynar sulu ›s›tma sistemi (120°C’nin üstünde). Is›n›n ortama verilme flekline göre ise ›s›tma sistemleri, ›s›tma elemanl› ›s›tma sistemi ve radyant (yerden, duvardan, tavandan) ›s›tma sistemi olarak ikiye ayr›lmaktad›r. Kazan dairesinin konumuna göre ise çat› ›s› merkezleri ve klasik (bodrumda) ›s› merkezleri olarak ikiye ayr›lmaktad›r. Is›l kapasitesine göre ise ›s›tma sistemleri üçe ayr›lmaktad›r: Bireysel ›s›tma sistemleri, merkezi ›s›tma sistemleri ve bölgesel ›s›tma sistemleri. SIRA S‹ZDE 67 D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON ‹NTERNET 68 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON ‹NTERNET 4 Buhar›n konutlarda ›s›nma amac› d›fl›nda endüstrideki kullan›m›n› ve tercih nedenlerini SIRA S‹ZDE aç›klay›n. D Ü fi Ü N E L ‹ M seçiminde pek çok kriter göz önüne al›nmaktad›r. Bunlar›n Is›tma sisteminin bafl›nda ilk yat›r›m ve iflletme maliyeti yer almaktad›r. Binan›n yat›r›m› yat›r›mc› flirket taraf›ndan genellikle iflletme maliyetinden çok ilk yat›r›m S Ogerçeklefltirildi¤inden R U maliyeti göz önüne al›nmaktad›r. Yat›r›mc› genellikle en düflük maliyetle, en k›sa sürede bitecek bir sistem tercih etme e¤iliminde olmaktad›r. Burada as›l olan eko‹KKAT nomik ömürDiçerisinde ortaya ç›kacak iflletme ve yat›r›m maliyetleridir. Enerji maliyetlerinin giderek artt›¤› günümüzde, iflletme maliyeti sistem seçiminde en önemli faktörler aras›nda SIRA S‹ZDEyer almaktad›r. Sistem seçiminin yan› s›ra cihaz seçiminde de enerji giderleri ön planda tutulmal›d›r. Bir kazan y›ll›k maliyetinin 2-3 kat› kadar enerji tüketebilmektedir. Sistem seçiminde en önemli faktörlerden birisi de yukaAMAÇLARIMIZ r›da aç›kland›¤› gibi, ›s›l konfor ortam›d›r. Sistem seçimindeki konfor kriterleri aras›nda s›cakl›k, nem, taze hava miktar›, gürültü ve hijyen ön planda yer almaktad›r. Bu anlamda ›s›l konfor yan›nda iç hava kalitesi de önemli faktörler aras›nda yer alK ‹ T sistemlerinin A P maktad›r. Is›tma seçiminde servis ve bak›m kolayl›¤› da dikkat edilen faktörler aras›nda yer almaktad›r. N N L E V ‹ Z Y O N Sistemleri BireyselT EIs›tma Son y›llarda bireysel ›s›tma sistemlerine do¤ru bir tercih kaymas› ortaya ç›kt›¤› görülmektedir. Bu tercihe toplu ›s›nmada s›cakl›k tercihi yap›lamamas› ve enerji tasarrufuna iliflkin önlemlere tüm kullan›c›lar›n özen göstermemesi yol açmaktad›r. ‹NTERNET Buna çözüm olmak üzere toplu ›s›tma sistemlerinde pay ölçer seçene¤i ortaya ç›km›fl ve bunun kullan›m›nda zorunluluklar olmas› gündeme gelmifltir. Bireysel ›s›tma sistemlerinde kat kaloriferi, kombi ve soba kullan›lmaktad›r. Bir veya birkaç dairenin ›s›t›ld›¤› bu sistemde genellikle ak›flkan olarak s›cak su kullan›lmaktad›r. Yak›t olarak do¤algaz, kömür ve s›v› yak›t seçenekleri bulunmaktad›r. Do¤algaz›n il ve ilçelere do¤ru yayg›nlaflmas›yla bireysel sisteme geçifller artm›flt›r. Is›nma ihtiyac›n› kat› yak›t ve soba ile karfl›layan tüketiciler, do¤algaza geçiflten sonra kat kaloriferi ya da kombiyi tercih etmifllerdir. Kombinin tercih edilmesi durumunda ayn› zamanda kullan›m s›cak suyu elde etme olana¤› da ortaya ç›km›flt›r. Kat kaloriferiyle birlikte boylerin de kullan›lmas›, tüketicilere konforlu ›s›nman›n yan› s›ra konforlu s›cak su elde etme olana¤› da sa¤lanmaktad›r. Bireysel ›s›tma sistemlerinde tercih edilen kombi; çok az yer kaplamas›, kolayca duvara monte edilebilmesi, s›cak su sa¤layabilmesi ve otomatik kontrol sistemine uygun olmas› avantajlar›n› sunmaktad›r. Belirli bir oda s›cakl›¤›na set edilen oda termostat›yla birlikte kullan›ld›¤›nda konfor ve enerji tasarrufunu birlikte sunmaktad›r. Standart kombiler genelde dur-kalk prensibiyle çal›flmaktad›rlar. Bu prensiple çal›flmada, kombi ya tam kapasiteyle çal›flmakta, ya da tamamen durmaktad›r. Belirli bir s›cakl›k düzeyine ayarlanan kombi, bu sistemde s›k s›k durkalk yapmaktad›r. Bu tür kombilerin yerine iki modülasyonlu ya da tam modülasyonlu kombilerin seçimi, enerji tasarrufu aç›s›ndan büyük önem tafl›maktad›r. Son zamanlarda yayg›nlaflan tam modülasyonlu kombilerden ›s›tma ihtiyac›na ba¤l› olarak kombi %10-%100 kapasite aras›nda çal›flt›r›labilmektedir. Bireysel ›s›tma sistemlerinde tercih edilen di¤er bir seçenek kat kaloriferidir. Kat kaloriferi, tam otomatik modelleriyle enerji tasarrufu ve konforu birlikte sa¤layabilmektedir. Boylerle birlikte iflletilmesi durumunda, istenildi¤i anda kullan›m s›cak suyu da sa¤layabilmektedir. Bireysel ›s›tma sistemlerinde soba tercihi ilk yat›r›m 3. Ünite - Is›tma Sistemlerinde Enerji Ekonomisi maliyeti aç›s›ndan en ucuz olan›d›r. Evin belli bir odas›n›n ya da bölümünün ›s›t›lmas› durumunda tercih edilebilmektedir. Evin tamam›nda konforlu ›s›tma sa¤layamamas› ve s›cak su elde edilememesi dezavantajlar› olarak ortaya koyulmaktad›r. Bireysel ›s›tma sistemlerinin tercih edilmesindeki etkenlerden birisi de oda s›cakl›¤›n›n ve ›s›tma saatlerinin kullan›c›n›n arzusuna göre tespit edilebilmesidir. Bireysel ›s›tma sistemlerinin sundu¤u di¤er bir imkan ise ›s›tma ile birlikte kullan›m s›cak suyunun elde edilebilmesidir. Bireysel ›s›tma sistemlerinin dezavantajlar› ise katlar aras› yal›t›m iyi olmad›¤›nda, gün boyu ›s›nan dairelerden ›s›nmayan dairelere olan ›s› kayb›d›r. Bu durum sürekli evde kalan ve sürekli ›s›tma sistemi çal›flan kullan›c›lar aleyhine bir sonuç yaratmaktad›r. Bu nedenle bir binada bireysel ›s›tma sistemi tercih edilecekse katlar aras› yal›t›m›n çok iyi yap›lmas›na özen gösterilmelidir. Merkezi Is›tma Sistemleri (Bina Alt›ndan Is›tma) Merkezi ›s›tma sistemleri, bir veya birkaç binan›n bir blok alt›ndaki bir kalorifer dairesinden ›s›t›ld›¤› sistemlerdir. Bina alt›nda bulunan kalorifer dairesindeki kazanda haz›rlanan s›cak su, borular vas›tas›yla dairelere iletilmektedir. fiehirlerde genellikle bina alt›na yerlefltirilen s›cak sulu kazan ile merkezi ›s›tma sistemi yayg›n olarak kullan›lmaktad›r. Kazandan 90°C’de ç›kan s›cak su, enerjisini dairelere verdikten sonra 70°C’de geri dönmektedir. Bu tür sistemler 90/70’lik sistem olarak adland›r›lmaktad›r. S›cak sulu merkezi ›s›tma sistemlerinde kullan›lan bafll›ca cihazlar ve armatürler flunlard›r: S›cak su kazan›, borular, ›s›t›c› elemanlar (radyatör, konvektör gibi), sirkülasyon pompas›, vanalar, genleflme tank›, otomatik kontrol cihaz› ve di¤er armatürler. Kazanda ›s›t›lan s›cak suyun do¤al yolla yukar› ç›kar›l›p afla¤› indi¤i sistemler do¤al dolafl›ml› sistemler olarak adland›r›l›r. S›cak sulu ›s›tma sistemleri, ilk kullan›lmaya bafllad›¤›nda do¤al dolafl›ml› sistemler ço¤unluktayd›. Do¤al dolafl›ml› sistemlerde kazandaki ve üst katlardaki suyun s›cakl›¤›na ba¤l› olarak özgül a¤›rl›klar›ndaki fark nedeniyle suyun yukar› do¤ru ç›kmas› sa¤lan›yordu. Bu tür tesisatlar›n rahat çal›flabilmesi için de dirençlerinin minimumda tutulmas› gerekmektedir. Bu amaçla da boru çaplar›n›n büyük seçilmesi zorunlulu¤u ortaya ç›kmaktad›r. Tesisata pompa eklenmesi ve su dolafl›m›n›n pompa ile yap›lmas› boru çaplar›n›n küçülmesinin yan› s›ra, büyük dirençli ›s›t›c› elemanlar›n kullan›m›n› da olanakl› hale getirmifltir. Daha ekonomik ve konforlu bir ›s›tma sa¤lamas›ndan dolay› son y›llarda su dolafl›m›n›n pompayla sa¤land›¤› sistemler kullan›lmaktad›r. Dolafl›m›n pompayla sa¤land›¤› sistemlerde pompan›n gidifl yönüne konulmas› önerilmektedir. Pompa gidifle konuldu¤unda, pompa ç›k›fl›ndaki art› fark bas›nç, pompan›n basma noktas›ndan bafllayarak boru hatt› boyunca azal›r ve bu art› fark bas›nç, dönüfl güvenlik borusunun tesisata ba¤land›¤› noktada s›f›rlan›r. Yat›r›m ve iflletme aç›s›ndan bak›ld›¤›nda merkezi sistem bireysel sisteme göre daha ekonomik sonuçlar ortaya ç›karmaktad›r. Daire say›s›n›n artmas› merkezi ›s›tma sistemini yat›r›m maliyeti aç›s›ndan daha ekonomik hale getirmektedir. Yeni yürürlü¤e giren Binalarda Enerji Performans Yönetmeli¤i, merkezi binalarda “payölçer” sistemini zorunlu hale getirmektedir. Payölçer sisteminin devreye girmesiyle, oda s›cakl›¤›n› istedi¤i flekilde ayarlay›p kullanmad›¤› zamanlarda ›s›tma sistemini devre d›fl› b›rakma gibi avantajlar›n ortaya ç›kmas› kombilerin merkezi sisteme göre üstünlüklerini ortadan kald›racakt›r. Bireysel ›s›tmada kombi kullan›m› ile merkezi ›s›tma (bina alt›nda kazan ile) baz› kriterler göz önüne al›narak flu flekilde karfl›laflt›r›labilir. Yak›t maliyeti ve cihaz verimlili¤i aç›s›ndan bak›ld›¤›nda; merkezi sistemde kullan›lan kazanlar›n verimleri genel olarak kombiye göre daha yüksektir. Bunun d›fl›nda kazanlarda oto- 69 70 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi matik kontrol sistemleri uygulanarak, kullanma verimini daha da artt›rmak mümkün olabilmektedir. Tüm yap›n›n sürekli olarak ›s›t›ld›¤› durumlarda en az yak›t tüketimi merkezi sistemlerde ortaya ç›kmaktad›r. Kombilerde cihaz verimleri kazanlara göre genelde daha düflük seviyelerdedir. Özellikle modülasyonlu olmayan açkapa (on-off) çal›flan kombilerde cihaz›n çal›flma ve durmas› s›ras›nda yanma çok kötüleflmektedir. Bu flekilde oluflan kötü yanma sonucunda kurum oluflmakta ve yak›t sarfiyat› da artmaktad›r. Son y›llarda gelifltirilen modülasyonlu brülörlü kombilerde verim klasik kombilere göre daha yüksektir. Modülasyonlu brülör kullan›m› yak›t tüketimini azalt›p sistem verimlili¤ini artt›rmaktad›r. ‹fl saatlerinde, evde kimse bulunmad›¤› durumlarda kombinin düflük seviyelerde çal›flmas›, tamamen kapat›l›p akflam devreye al›nmas› durumuna göre konfor ve enerji tüketimi aç›s›ndan avantajl› sonuçlar ortaya ç›karabilmektedir. ‹lk yat›r›m aç›s›ndan bak›ld›¤›nda yeni binalarda boru sisteminin ayn› maliyette kalaca¤› varsay›ld›¤›nda, merkezi sistem en ucuz çözüm olarak ortaya ç›kmaktad›r. Apartman›n büyüklü¤üne ba¤l› olmakla birlikte, her daireye kombi yerlefltirmek bina alt›na kazan yerlefltirmeye göre ilk yat›r›m aç›s›ndan %40’a kadar fazla yat›r›m gerektirebilmektedir. Emniyet aç›s›ndan bak›ld›¤›nda merkezi sistemler yaflam alan›n›n d›fl›nda bulundu¤undan daha emniyetlidir. Emniyete iliflkin tüm tedbirler al›nd›¤›nda kombi kullan›m›nda da emniyet aç›s›ndan bir sorun yoktur. Bununla birlikte bacal› kombi kullan›m› her zaman emniyet aç›s›ndan önemli riskler tafl›maktad›r. Ömür aç›s›ndan bak›ld›¤›nda, kazan cinsine ba¤l› olmakla birlikte, 30-50 y›la kadar bir ömür verilmektedir. On-off sistemli klasik kombili sistemlerde ömür 5-7 y›l civar›nda iken modülasyonlu kombilerde ömür 20 y›la kadar verilebilmektedir. Bölgesel Is›tma Çok say›daki binan›n ›s›tma sisteminin tek bir ›s› merkezine ba¤l› oldu¤u sistem, bölgesel ›s›tma olarak tan›mlanmaktad›r. Uzaktan ›s›tma olarak da adland›r›lan bu sistemde ›s› merkezi ayr› bir binaya yerlefltirilmekte, burada üretilen s›cak su ya da buhar, boru ve kanallarla binalara kadar da¤›t›lmaktad›r. Binalar›n ›s› merkezine olan uzakl›¤› 1 km’den azsa, 90°C s›cakl›¤›ndaki s›cak su sisteme do¤rudan gönderilmektedir. Bölgesel ›s›tma sistemi toplu konut uygulamalar›nda, mahalle ya da flehir ›s›tmas› gibi büyük ölçekli sistemlerde uygulanmaktad›r. Binalar›n ›s› merkezine olan uzakl›¤›n›n birkaç kilometreden daha fazla oldu¤u durumlarda ›s› merkezinde haz›rlanan buhar veya kaynar su birinci ak›flkan devresi ile binalara kadar gönderilir. Her binan›n alt›na bir ›s› de¤ifltirici yerlefltirilerek kaynar su veya buhar›n enerjisi ile ikinci devrede dolaflan s›cak su ›s›t›l›r ve binadaki dairelere gönderilir. Asl›nda ikinci devredeki s›cak su sistemi merkezi ›s›tma sisteminde kullan›lan devredir. Özellikle bir termik santralin %50’ye varan at›k ›s›s›ndan yararlanabildi¤i durumlarda, toplu konut veya flehir ›s›tmas›n›n buhar ya da k›zg›n suyla yap›lmas› oldukça ekonomiktir. Do¤algaz›n yayg›nlaflmas›yla bölge ›s›tmas›n›n önemini yitirdi¤ine iliflkin görüfller de bulunmaktad›r. Bölge ›s›tmas›nda ›s› merkezinde üretilen buhar ya da kaynar su, kanallarla binalar›n alt›na kadar yollan›rken, boru kanallar›nda ›s› kay›plar› ve pompalama bas›nç kay›plar› ortaya ç›kmaktad›r. Bu kay›plar bölgesel sistemin verimini düflürmektedir. Enerji da¤›t›m borular›n›n yal›t›m› çevre flartlar›n›n olumsuz etkisiyle, ifllevini tam olarak yerine getirememekte ve kay›plar›n daha da artmas›na yol açmaktad›r. Son y›llarda gelifltirilen yal›t›ml› borular bu sak›ncay› k›smen ortadan kald›rmaktad›r. Do¤algaz›n kullan›m›yla binalara s›cak su ya da buhar tafl›mak yerine do¤rudan do¤algaz› tafl›man›n ve burada merkezi sistem kazan uygulanmas›yla daha verimli sistemler ortaya ç›kmaktad›r. Küçük boyutlu 71 3. Ünite - Is›tma Sistemlerinde Enerji Ekonomisi uygulamalarda, bir merkezde üretilen su ile blo¤un do¤rudan ›s›t›lmas› mümkündür. Bu uygulamada kullan›m s›cak suyu da ayn› merkezde üretilip tüm kullan›m noktalar›na ayr› bir hat ile da¤›t›l›r. Bölgesel ›s›tma sisteminde borularda mutlaka eflit direnç sistemi (Tichelman sistemi) uygulanmal›d›r. Bölgesel ›s›tma sistemlerinde yo¤uflmal› kazan kullan›m›, oransal brülör tercihi, frekans kontrollü brülörler ve entegre kojenerasyon sistemleri kullan›m› bu sistemin daha verimli çal›flmas›n› sa¤lay›p ciddi boyutta enerji tasarrufu ortaya ç›karmaktad›r. Bölgesel ›s›tma sisteminin bir di¤er avantaj›, merkezi ›s›tma sistemlerinde kazanlardan kaynaklanan gürültü, ses, u¤ultu ile pompa ve hidrofor sesi gibi sorunlardan konutlar›nda oturanlar›n etkilenmemesidir. Tek Borulu Da¤›tma Sistemleri Tek borulu da¤›tma sisteminde, kazandan ç›kan ana besleme hatt› s›rayla tüm radyatörleri dolafl›r. Her radyatör ihtiyaç duydu¤u s›cak suyu bir branflman vas›tas›yla ana borudan almaktad›r. Ana borudan her radyatöre da¤›t›mdan sonra ana borunun çap› biraz daral›r ve ana borudaki suyun s›cakl›¤› da biraz düfler. Sistemdeki tüm radyatörleri dolaflan s›cak su so¤uyarak kazana geri döner. Tek borulu da¤›tma sisteminin en büyük dezavantaj› dönüfle yak›n olan radyatörlere giren suyun s›cakl›¤›n›n daha az olmas›d›r. Bu dezavantaj nedeniyle ayn› hat üzerine yerlefltirilecek radyatör say›s›nda s›n›rlamalar bulunmaktad›r. Tek borulu da¤›t›m sisteminde ortaya ç›kan problemlerden biri de ana borudan radyatöre verilen su debisinin ayarlanmas›ndan kaynaklanmaktad›r. Tek borulu da¤›t›m sisteminin avantaj› ilk yat›r›m maliyetinin düflüklü¤üdür. Ayr›ca hacimde daha az boru dolaflt›¤›ndan estetik bir avantaj› da bulunmaktad›r. Bu sistemin di¤er avantajlar› montaj›n›n basitli¤i ve duvarlarda daha az deli¤e ihtiyaç duyulmas›d›r. Tek borulu da¤›tma sistemi ile tek borulu sistemlerde radyatörlerde ba¤lanma flekli, fiekil 3.1(a) ve (b)’de görülmektedir. fiekil 3.1 1/2" (a): Yatay Tek Borulu Sistem (b): Yatay Tek Borulu Sistemlerde Radyatörlerin Ba¤lant› fiekli 1/2" 1" 1/2" 3/4" 3/4" 1" 1" 1/2" 3/4" 3/4" 1" 1" 1" 1/2" Pompa 3/4" 3/4" 1" Genleflme Deposu Purjör Kazan (a) 1" - Minimum 3/4" By-pass borusu (b) 72 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Alttan Da¤›tma Alttan Toplama Sistemi Bu sistemde bodrum kat›na yerlefltirilen s›cak su kazan›ndan ana besleme hatt› ç›kmaktad›r. Da¤›tma kollektöründen yatay ana besleme borular› ile bodrum kat› tavan›ndaki seviyeden istenilen noktalara do¤ru s›cak suyun da¤›t›m› yap›lmaktad›r. Bu noktalardan besleme kolonlar› vas›tas›yla s›cak su üst katlara kadar ulaflt›r›l›r. Radyatörlere s›cak suyun girifli kolonlardan yap›l›r. Radyatör ç›k›fllar› ise yine dönüfle yerlefltirilen kolonlara ba¤lanarak gerçeklefltirilir. Sonuç olarak gidifl hatt›nda bir gidifl kollektörü, dönüfl hatt›nda ise bir dönüfl kollektörü bulunmaktad›r. Üstten Da¤›tma Üstten Toplam Sistemi Kazan dairesinde borular› geçirmek için yeterli mesafe bulunmamas› durumunda üstten da¤›tma, üstten toplama sistemi uygulan›r. Bu sistem flemsiye sistemi olarak da adland›r›lmaktad›r. Üstten da¤›tma üstten toplama do¤al dolafl›ma karfl› çal›flt›¤›nda pompan›n bas›nç kayb› hesab›nda 1 metrelik düfley boru için 12,5 mmSS eklenmelidir. Çat› Is› Merkezleri Çok yayg›n olmamakla birlikte son y›llarda do¤algaz›n kullan›lmaya bafllanmas›yla çat› ›s› merkezleri uygulamalar› da ortaya ç›kmaya bafllam›flt›r. Fuel oil ve kömür kullan›m›nda ›s› merkezinin çat›da olmas›, yak›t›n çat›ya ç›kar›lmas›, depolama ve emniyet gibi sorunlar› da ortaya ç›karmaktad›r. Do¤algaz kullan›m›nda depolama söz konusu olmad›¤›ndan cihaz çat›ya yerlefltirildi¤inde gaz do¤rudan buraya ba¤lanabilmektedir. Alan olarak at›l vaziyette bulunan çat› kat›n›n de¤erlendirilmesi aç›s›ndan avantajl› bir çözüm olarak sunulmaktad›r. Çat› ›s› merkezleri uygulamas› bodrum katlar›n›n otopark ya da çeflitli amaçlarla kullan›ma aç›lmas›n› sa¤lam›flt›r. Bodrum kat›ndaki zemin suyu seviyesinin yüksek olmas› veya kayal›k temel bulunmas› durumunda da çat› ›s› merkezleri avantaj olarak ortaya ç›kmaktad›r. Bu uygulaman›n dezavantajl› taraf› kazan ve pompadan kaynaklanan sesin yap›ya geçmesinin önlenmesidir. Çat› ›s› merkezi uygulamalar›nda, çat›da uygun boru geçifl delikleri b›rak›lmal› ve çat› kat› kazan dairesi donan›mlar›na yetecek yükseklikte olmal›d›r. Yak›t olarak kömür, fuel oil ve motorin kullan›m›nda kazan dairesinin bina alt›nda olmas› daha avantajl›d›r. Yak›t olarak do¤algaz kullan›m›nda ise avantaj ve dezavantajlar de¤erlendirilerek çat› ›s› merkezleri uygulamas› da söz konusu olabilmektedir. DÜfiÜK SICAKLIKLI ISITMA S‹STEMLER‹ Enerji maliyetleri artarken ›s›tma sistemlerinde verimi yükseltme ve düflük enerjili sistemlere geçme e¤ilimi artmaktad›r. S›cak sulu merkezi ›s›tma sistemlerinde ço¤unlukla 90/70’lik sistem uygulanmaktad›r. Bu sistemde kazan ç›k›fl›ndaki su s›cakl›¤› 90°C olup, kazan dönen su s›cakl›¤› 70°C’dir. 90/70’lik sistem klasik sistem olarak da adland›r›lmakta olup ›s›tma sisteminin tasar›m›na yönelik tüm tablo ve çizelgeler bu sisteme göre haz›rlanm›flt›r. Son y›llarda ›s›tma sistemlerinde düflük s›cakl›kl› ›s›tma sistemine do¤ru bir geçifl söz konusudur. 90/70’lik klasik sistem yerine 70/55, 65/45, 55/40 gibi sistemler ortaya ç›km›flt›r. Bu tür sistemlerin en önemli avantaj›, suyu daha yüksek s›cakl›klara kadar ›s›tmak için enerji harcanmamas› ve ›s› kay›plar›ndaki azalmad›r. Düflük s›cakl›kl› ›s›tma sistemleri genellikle yerden ve duvardan ›s›tma ile birlikte kullan›lmaktad›r. Son y›llarda düflük s›cak- 3. Ünite - Is›tma Sistemlerinde Enerji Ekonomisi l›kl› ›s›tma sistemleri, radyatörlü ›s›tmada da kullan›lmaya bafllam›flt›r. Özellikle ›s› pompas›, günefl enerjisi ve yo¤uflmal› sistemlerin kullan›lmas›yla birlikte yerden, duvardan ve tavandan ›s›tma-so¤utma sistemleri radyatörlü sistemlerle desteklenerek de kullan›lmaktad›r. Düflük s›cakl›kl› ›s›tma sistemleri, do¤algaz›n kullan›m›yla daha da uygulanabilir hale gelmifltir. Kömür ya da fuel oil kullan›m›nda kazandaki s›cakl›k düflürüldü¤ünde asit korozyonu sorunu ortaya ç›kmaktad›r. Asit korozyonu, malzemenin asitle tepkimeye girerek yüzeylerde afl›nma ve korozyon ortaya ç›kmas›d›r. Düflük s›cakl›klarda ortaya ç›kan bu yo¤uflma ve korozyon, özellikle çelik kazanlarda duman borular›n›n delinmesine neden olabilmektedir. Duman borular›ndaki bu hasarlar kazan ömrünü de olumsuz yönde etkilemektedir. Bu soruna çözüm getirebilmek üzere üç ya da dört yollu vana kullan›m› önerilmektedir. Üç ve dört yollu vana kullan›m›nda kazan suyu 90°C’de tutulmakta, geçifl mevsimlerinde ya da k›fl›n ›l›k günlerde dönüfl suyu s›cakl›¤› belli bir oranda gidifl suyuna kar›flt›r›larak sisteme yollanan gidifl suyu s›cakl›¤› düflürülerek enerji tasarrufu sa¤lanmaktad›r. Dönüfl suyu s›cakl›¤›n›n kar›flt›r›lma oran›, d›fl hava s›cakl›¤›na ba¤l› olarak otomasyon sistemi taraf›ndan ayarlanmaktad›r. Bu tür bir uygulamada asl›nda kazan 90/70’lik sistemle çal›flt›r›lmaktad›r. Bu durumda da do¤al olarak baca gaz› s›cakl›¤› yüksek olmaktad›r. Baca gaz› s›cakl›¤›n›n yüksek olmas›, d›flar›ya at›lan enerjinin de fazla olmas› demektir. Düflük s›cakl›kl› ›s›tma sistemlerinde kazan ç›k›fl suyu s›cakl›¤› 55°C-70°C mertebelerinde oldu¤undan, do¤al olarak bacadan at›lan gaz›n s›cakl›¤› da düflmektedir. Bu durum, bacadan at›lan gaz›n s›cakl›¤›n›n düflmesi anlam›na gelmektedir. Düflük ›s›tma sistemlerinin enerji tüketimi aç›s›ndan verimli olmas› ve tercih edilmesinin nedeni de budur. Bacadan at›lan gaz s›cakl›¤›n›n düflmesi, enerji tasarrufunun yan› s›ra emisyonlar›n da azalmas› anlam›na gelmektedir. Baca gaz› s›cakl›¤›n›n düflmesi ile ortaya ç›kan önemli bir sorun bacada ortaya ç›kan yo¤uflmad›r. Özellikle do¤algaz kullan›m› durumunda yak›ttaki hidrojen ile havan›n oksijeni birleflerek oluflan su yanma s›ras›nda buhar hale gelmektedir. Baca gaz› s›cakl›¤› düfltü¤ünde buhar yo¤uflarak su haline gelmekte bu da bacada korozyon problemi ortaya ç›karmaktad›r. Düflük s›cakl›kl› ›s›tma sistemlerinde özel baca sistemleri uygulanmaktad›r. Düflük s›cakl›kl› ›s›tma sistemleri sonucunda bacada oluflan yo¤uflma problemi, yo¤uflmal› ›s›tma sistemlerinin ortaya ç›kmas›yla ciddi bir avantaj haline gelmifltir. Yo¤uflmal› cihazlar, sonraki bafll›klarda aç›klanacakt›r. Düflük s›cakl›kl› ›s›tma sistemleri enerji tasarrufu ve emisyonlardaki azalman›n yan› s›ra daha konforlu bir ›s›nma sa¤lamaktad›r. Ayr›ca 90/70’lik sistemde, su s›cakl›¤›n›n yüksek olmas› nedeniyle radyatör üzerindeki toz zerrecikleri yanarak perde ve duvarlara yap›flmaktad›r. Düflük s›cakl›kl› ›s›tma sistemlerinde böyle bir problem ortaya ç›kmamaktad›r. Duvardan ve yerden ›s›tma yerine radyatör kullan›lmas› durumunda 90/70’lik sistem ile düflük s›cakl›kl› ›s›tma sistemi karfl›laflt›r›ld›¤›nda, düflük s›cakl›kl› ›s›tma sistemlerinde radyatör say›s›n›n daha fazla olmas› gerekmektedir. Yüzeyden Is›tma Sistemleri Son y›llarda sa¤lad›¤› enerji tasarrufu nedeniyle yüzeyden ›s›tma sistemlerinin tercihinde art›fllar ortaya ç›km›flt›r. Yüzeyden ›s›tma sistemleri, yerden olabilece¤i gibi duvardan ya da tavandan da gerçeklefltirilebilmektedir. Is› pompas›, yo¤uflmal› kombi ve günefl enerjisiyle birlikte desteklendi¤inde hem ›s›tma hem so¤utma söz 73 74 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi konusu olabilmektedir. Bu durumda borular k›smen yerden, k›smen duvardan, k›smen de tavandan geçebilmekte; ›s›tma halinde yerden ve duvardan, yaz›n so¤utma halinde ise tavandan ve duvardan ak›flkan dolaflt›r›lmaktad›r. Yerden ›s›tma sistemlerinde odan›n ›s› kayb›na karfl›l›k gelen ›s› ihtiyac› döflemenin alt›na yerlefltirilen ve içinden s›cak su geçirilen boru demeti ile karfl›lanmaktad›r. Yerden ›s›tma uygulamas›n›n tarihi asl›nda çok eskilere dayanmaktad›r. Yerden ve duvardan ›s›tma fikri ilk olarak bir flöminede oluflturulan s›cak baca gaz›n›n kanallar yard›m›yla duvar ve döfleme içinde dolaflt›r›lmas›yla ortaya ç›km›flt›r. Bu uygulamalara, MÖ 1200 y›llar›nda rastlanmaktad›r. Yerden ›s›tmada su s›cakl›¤› düflük oldu¤undan daha genifl yüzey alan› gerektirmekte ve s›cak su yüzey alan› daha fazla olacak flekilde borulardan geçirilerek ortam›n ›s›nmas› sa¤lanmaktad›r. Son y›llardaki baz› uygulamalarda özellikle banyo gibi ›slak mekanlarda elektrikli yerden ›s›tma yoluyla konforlu bir ortam yarat›lmaktad›r. Yerden ›s›tma sistemleri konutlarda, cami, mescit, hangar, spor salonu gibi büyük hacimli mekanlarda, cam yüksekli¤i fazla olan mekanlarda, kapal› yüzme havuzlar›n›n zemin ›s›tmas›nda, hamam ›s›tmada, çat› ve buzlanma tehlikesi olan rampalarda ve yollarda kullan›lmaktad›r. Yerden ›s›tma, konutlarda homojen bir ›s› da¤›l›m› ve enerji tasarrufu sa¤lad›¤›ndan kullan›lmaktad›r. Yerden ›s›tma sistemleri özellikle büyük hacimlerin konforlu bir flekilde ›s›tmas›nda avantaj sa¤lamaktad›r. Camilerin ›s›t›lmas›nda son y›llarda yayg›n bir flekilde yerden ›s›tma sisteminin uyguland›¤› görülmektedir. Boydan boya cam uygulamas› olan mekanlarda, radyatör yerlefltirilmesinin sorun oldu¤u durumlarda da yerden ›s›tma sistemleri tercih edilmektedir. Türk hamamlar› yerden ›s›tma sistemlerinin uyguland›¤› ilk uygulamalar olarak görülmektedir. Bu sistemin çat›larda uygulanmas›, biriken kar›n eritilmesi amac›yla gerçeklefltirilmektedir. Baz› ülkelerde buzlanarak kazalara neden olan rampalarda buzlanmay› önlemek için elektrikli ya da s›cak sulu olarak bu sistemin uyguland›¤› görülmektedir. Benzer flekilde buzlanan merdivenlerde ve çim kapl› alanlar›n ›s›t›lmas›nda da bu sistemin uyguland›¤› görülmektedir. Düflük s›cakl›kta kollektöre gönderilen su, borular vas›tas›yla odalara da¤›t›lmaktad›r. Borulardaki suyun enerjisi, boru etraf›n› tamamen sarm›fl olan flap tabakas›na iletilmektedir. fiap tabakas›n› geçerek yüzey kaplamas›na aktar›lan ›s›, tabandan ortama do¤ru ›fl›n›m ve tafl›n›m yoluyla aktar›lmaktad›r. Yerden ›s›tmada genellikle ›s› kayb›n›n fazla olmas› nedeniyle pencere önlerine daha s›k boru demeti yerlefltirilir. Uygulamada ›s› kayb›n›n yüksek oldu¤u cam kenar› bölgesine 175 W/m2 odan›n iç bölgelerine ise 100 W/m2’lik ›s› yükü verilmektedir. Yerden ›s›tma sisteminde kullan›lan borular, kolay bükülebilir olmal›, uzun ömürlü ve donma noktas›n›n alt›ndaki s›cakl›klarda da darbeye dayan›kl› olmal›d›r. Ayr›ca yerden ›s›tmada kullan›lan borular›n korozyona dayan›kl› olmas› gerekmektedir. Yerden ›s›tma sisteminin avantajlar›ndan birisi de konforlu bir s›cakl›k da¤›l›m› sa¤lamas›d›r. fiekil 3.2’de çeflitli ›s›tma sistemlerindeki s›cakl›k da¤›l›m› görülmektedir. Bu flekil incelendi¤inde, yerden ›s›tma ve duvardan ›s›tma sistemlerinde daha konforlu bir s›cakl›k da¤›l›m› oldu¤u aç›kça görülmektedir. 75 3. Ünite - Is›tma Sistemlerinde Enerji Ekonomisi fiekil 3.2 ‹deal Is›tma Yerden Is›tma 16 20 24˚C 16 20 24˚C Konvektörlü Is›tma Radyatörlü Is›tma 16 20 24˚C 16 20 24˚C Tavandan Is›tma Duvardan Is›tma 16 20 24˚C 16 20 24˚C kat yüksekli¤i 270cm insan boyu 180cm Çeflitli Is›tma Sistemlerindeki S›cakl›k Da¤›l›m› Yerden ›s›tma sistemlerinin uygulanmas›nda, özel ve titiz bir iflçilik gerekmektedir. Yerden ›s›tmaya iliflkin bir uygulama kesiti ve bu kesitteki elemanlar fiekil 3.3’te verilmifltir. fiekil 3.3 9 7 1. Zemin Katman› 4. Kaplama Folyo 2. Nem Bariyeri 3. Yal›t›m 67 8 Yap›flt›rma Katman› Duvar Süpürgelik Yerden Is›tma Uygulamas› Kesiti 45 ‹ç S›va 5 17 D›fl S›va 1 4 3 2 1 5. Boru fiekillendiriciler 6. Boru 7. fiap 8. Kenar ‹zolasyon Band› 9. Döfleme Malzemesi Toprak Zemin 76 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi fiekil 3.3’te görüldü¤ü gibi yerden ›s›tma uygulamas› çeflitli katmanlardan oluflmaktad›r. Kat betonu, yükü tafl›yan yap› eleman›d›r. Çelik konstrüksiyon yap› olaca¤› gibi, do¤rudan toprak temasl› uygulama da söz konusudur. Yal›t›m tabakas› öncesi yerlefltirilen nem bariyeri zeminden gelebilecek nemin yal›t›m tabakas›na zarar vermemesi amac›yla kullan›lmaktad›r. Zemin nemli de¤ilse ve böyle bir risk bulunmuyorsa nem bariyeri kullan›lmayabilir. Yerden ›s›tma uygulamalar›nda mutlaka iyi bir yal›t›m yapmak gerekmektedir. Borularda dolaflan ›s› enerjisinin zemine kayb› böylece engellenmifl olur. Yerden ›s›tma uygulamas› ara katlarda yap›lacaksa, borudaki enerjinin bir alt kata geçiflinin engellenmesi için yal›t›m uygulamas› yap›lmal›d›r. Yal›t›m malzemesinin hemen üzerine flap tabakas› uygulamas› yap›lmamal›d›r. fiap tabakas›ndan gelebilecek nemin yal›t›m tabakas›na zarar vermemesi için araya kaplama bir folyo tabakas› yerlefltirilmelidir. Kanall› yal›t›m malzemesi kullan›lmas› durumunda borular kanallar›n aras›na kolayca yerlefltirilir. Kanall› yal›t›m malzemesi uygulamas› olmamas› durumunda borular›n zemine sabitlenmesi amac›yla plastik malzemeden yap›lan ve çengeller yard›m›yla yal›t›m malzemesine tutturulan boru flekillendiriciler kullan›l›r. Yerden ›s›tma sistemlerinde yayg›n olarak plastik borular kullan›lmakla birlikte çelik ve bak›r boru uygulamalar› da görülmektedir. Çelik borularda korozyon, bak›r borularda ise maliyet dezavantaj› bulunmaktad›r. Son y›llarda yerden ›s›nma amac›yla PE-X borular yayg›n olarak kullan›lmaktad›r. Bu borular›n kalite, fiyat, dayan›kl›l›k, temin edilebilme, yüksek s›cakl›k ve bas›nca dayan›m ile donma s›cakl›klar›na dayan›m avantajlar› bulunmaktad›r. ‹çinden s›cak su geçen borular›n üzeri çepeçevre bir flap tabakas›yla kaplan›r. fiap tabakas› genellikle 50 mm kal›nl›¤›ndad›r. fiap tabakas› içinde hava tabakas› kalmayacak ve borunun döflenme fleklini bozmayacak flekilde uygulanmal›d›r. Borulardan gelen enerji ile ›s›nan flap tabakas›ndaki ›s› enerjisinin d›fl duvara geçerek ›s› köprüsü oluflturulmas›n› önlemek amac›yla kenar yal›t›m band› kullan›lmaktad›r. fiap tabakas›n›n üzerine iste¤e göre mermer, seramik, parke veya granit gibi bir döfleme malzemesi uygulan›r. Yerden Is›tma Sisteminin Olumlu Yönleri • Yerden ›s›tma sistemi ile odan›n tüm yüzeyinde homojen bir ›s› da¤›l›m› sa¤land›¤›ndan konfor hissi uyand›rmaktad›r. • Klasik ›s›tma sistemlerinde ortam s›cakl›¤› istenilen düzeyde olsa bile zemin seviyesi daima daha düflük s›cakl›klarda olur. Yerden ›s›tma sisteminde bu sak›nca ortadan kald›r›lm›flt›r. • Radyatörler zamanla toz tutmaktad›rlar. Temizlenmemesi durumunda bunlar yanarak duvar ve perdelere is olarak yap›flmaktad›r. Yerden ›s›tma sisteminde bak›m ve temizlik ihtiyac› bulunmamaktad›r. • Radyatörlü uygulamada radyatör arkas› yap›lmamas› durumunda bu bölgelerden d›flar›ya ciddi bir ›s› transferi ortaya ç›kmaktad›r. Yerden ›s›tmada böyle bir sak›nca bulunmamaktad›r. • Spor salonu, cami, kilise gibi yüksek tavanl› ve genifl alanl› yap›lar›n klasik sistemle ›s›t›lmas› zordur. Is› ihtiyac›n›n yüksek de¤erlere ç›kt›¤› bu tür mekânlarda yerden ›s›tma sistemi ile birlikte radyatörlü sistemin uygulanmas› önerilmektedir. Bu tür uygulamalarda 120 kcal/m2h s›n›r de¤er olarak önerilmektedir. • Is› enerjisi zemin seviyesinden verildi¤inden öncelikli döfleme ›s›n›p, ›s› yukar›ya do¤ru yükselecektir. Enerji tüketimi aç›s›ndan en uygun ›s› yay›l›m› bu sistemle ortaya ç›kmaktad›r. 3. Ünite - Is›tma Sistemlerinde Enerji Ekonomisi • Aç›kta boru, radyatör gibi tesisat elemanlar› bulunmad›¤›ndan estetik aç›dan daha iyidir. • Radyatörlü uygulamada, radyatörün kal›nl›¤›na ba¤l› olmak üzere odada bir daralma ortaya ç›kmaktad›r. Önünün herhangi bir eflya ile kapat›lmamas› gerekirken mobilyalar›n yerlefltirilmesinde k›s›tlar ortaya ç›kabilmektedir. • Radyatör, boru gibi s›cak ve metal malzeme olmad›¤›ndan ayr›ca hijyenik oldu¤undan, çocuk yuvalar›nda ve hastanelerde tercih edilmektedir. • Is› geçifli radyasyon yoluyla oldu¤undan di¤er ›s›tma sistemleriyle karfl›laflt›r›ld›¤›nda 1°C -2°C düflük s›cakl›klarda bile konfor yakalanabilmektedir. • Özellikle kapal› yüzme havuzlar› ve havuz etraf›ndaki yürüme alanlar›nda kullan›ld›¤›nda konforlu bir ortam ortaya ç›kmaktad›r. • Düflük s›cakl›kl› ›s›tma sistemine uygun bir sistemdir. Bu nedenle di¤er sistemlere göre daha verimlidir. Dolaflan su s›cakl›¤›n›n düflük olmas› ›s› kay›plar›n› azaltt›¤›ndan, yak›t tüketimi daha azd›r. • Katlar aras›nda ›s› geçiflini azaltmak amac›yla uygulanan yal›t›m ayn› zamanda ses yal›t›m› aç›s›ndan da yararl› bir sonuç ortaya ç›karmaktad›r. • Is›l konforun önemli faktörlerinden birisi ortamdaki hava h›z›d›r. Ortamdaki hava ak›m› radyatörlü ve konvektörlü sistemlere göre daha azd›r. Bu durum daha konforlu bir ortam oluflmas›n› sa¤lar. • Yerden ›s›tma sistemi döflemede s›cak ve kuru bir ortam ortaya ç›karmaktad›r. Bu durum döflemedeki nemi engelledi¤inden, döflemede bakteri ve mite oluflumu da engellenmifl olur ve bu da alerjiye hassas bünyeler için uygundur. Yerden Is›tma Sisteminin Olumsuz Yönleri • Döfleme s›cakl›¤›n›n 22°C-23°C’leri geçmemesi gerekmektedir. Döfleme s›cakl›¤›n›n bu de¤erlerin üzerine ç›kmas› durumunda ayaklarda fliflme ve sorunlar ortaya ç›kmaktad›r. • Bu sistemde ›s›l atalet yüksektir. Geç ›s›n›p geç so¤umaktad›r. Sistem çal›flmaya bafllad›ktan sonra, önce zemin ve flap tabakas› ›s›nacak, daha sonra odaya enerji aktar›lacakt›r. Özellikle otel uygulamalar› için uygun de¤ildir. • Yerden ›s›tma durumunda ›s› ak›m› do¤rudan zeminden yukar›ya do¤ru olmaktad›r. Zeminde hal› ve benzeri tür malzeme bulunmas› durumunda, burada biriken tozlar ›s› ak›m›yla hareketlenmektedir. Hal› kaplanmas› durumunda ›s› iletimi de olumsuz etkilenmektedir. Yerden ›s›tma uygulamalar›nda döflemede hal› kullan›lmas› önerilmemektedir. • Yerden ›s›tma sistemi uygulanan borulara 20 y›l gibi bir ömür verilmektedir. Montaj ve imalat hatalar› olmas› durumunda ya da genleflen borular›n sürtünerek afl›nmas› durumunda boru delinmeleri ortaya ç›kabilmektedir. Böyle bir durumda döflemenin k›r›lmas› ihtimali ciddi bir risktir. • Odan›n en so¤uk bölümü genelde pencere önleridir. Bu nedenle de radyatörler pencere önlerine yerlefltirilmektedir. Yerden ›s›tma uygulamas›nda her ne kadar pencere önüne daha s›k boru döflemesi uygulansa bile cam önlerindeki s›cakl›k oda ortalamas›n›n alt›nda kalabilmektedir. • Yerden ›s›tma sisteminin ilk bafllang›çta de¤il de sonradan uygulanmas› kaplama malzemesinin sökülmesini gerektirdi¤inden iflçilik, maliyet ve zaman aç›s›ndan dezavantajlar ortaya ç›karmaktad›r. 77 78 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Duvardan Is›tma (So¤utma) Sistemleri Duvardan ›s›tma sistemlerinin geçmifli asl›nda çok eski y›llara dayanmaktad›r. Milattan önceki tarihlerde bile bir flöminede oluflturulan enerjinin duvar içerisinde dolaflt›r›larak ›s›tma yap›ld›¤› sistemler bulunmaktad›r. Ankara’daki eski meclis binas› duvardan ›s›tma sistemi ile donat›lm›flt›r. Düflük s›cakl›kl› ›s›tma sistemlerin verimlili¤inin gündeme gelmesi, duvardan ›s›tma sistemlerinin alternatif enerjiye dayanan birkaç sistem ile birlikte tasarlanabiliyor olmas›yla son y›llarda uygulama alan›na girmifltir. Duvardan ›s›tma sistemi sadece k›fl›n ›s›tma amac›yla de¤il, yaz›n so¤utma amac›yla da kullan›labilmektedir. Duvardan ›s›tma-so¤utma sisteminde, binan›n ›s›tma ve so¤utma ihtiyac›n› karfl›layabilmek üzere duvar yüzeyine boru demetlerinden oluflan paneller yerlefltirilmifltir. Boru demeti içerisinde dolaflt›r›lan ak›flkan ile ortam›n so¤utulmas› ya da ›s›t›lmas› sa¤lanmaktad›r. K›fl durumunda boru demeti içerisinden s›cak su geçirilmekte böylece ortam ›s›t›lmaktad›r. Yaz durumunda ise borular içerisinde dolaflt›r›lan so¤utulmufl su ortam› so¤utmaktad›r. Borularda dolaflan ak›flkan olarak genellikle su kullan›lmaktad›r. Duvardan ›s›tma ve so¤utma sistemleri ülkemizde yayg›n olarak kullan›lmaktad›r. Duvardan ›s›tmaso¤utma sistemleri de yerden ›s›tma sistemlerine benzer olarak duvar›n iç k›sm›na yerlefltirilen boru demetleri vas›tas›yla oluflturulmaktad›r. Duvardan ›s›tma-so¤utma sistemlerinde ›s›n›n eflit olarak da¤›t›lmas›, hava ak›m› olmamas›, havay› kurutmamas› ve tozlanma ortaya ç›karmamas› avantajl› yönleri olarak ortaya ç›kmaktad›r. Ayr›ca düflük s›cakl›kl› ›s›tma sistemlerine uygun olmas› enerji tasarrufu aç›s›ndan bir avantaj olarak ortaya ç›kmaktad›r. Son y›llarda enerji fiyatlar›n›n artmas›yla enerji tasarrufu sa¤layan sistemler daha çok tercih edilmektedir. Duvardan ›s›tma sistemlerinin en önemli özelliklerinden birisi di¤er ›s›tma sistemlerine göre daha düflük s›cakl›klarda çal›flabilmesidir. Duvardan ›s›tma sistemlerinde su gidifl s›cakl›¤› 26°C-32°C aras›ndad›r. Bu sistemlerde su dönüfl s›cakl›¤› ise 22°C-28°C aras›ndad›r. Bu özelli¤i ile di¤er ›s›tma sistemlerine göre daha düflük s›cakl›k aral›klar›nda da çal›flabilmektedir. Bu da do¤al olarak bu sistemin di¤erlerine göre daha verimli olmas›n› sa¤lamaktad›r. Duvardan ›s›tma sistemlerinde maksimum çal›flma s›cakl›¤› 40°C-45°C’dir. Bu çal›flma flartlar› günümüzde yayg›n olarak kullan›lan 90/70’lik sistem ile ve düflük s›cakl›kl› ›s›tma sistemlerinde önerilen 65/55’lik sistemle karfl›laflt›r›ld›¤›nda ne kadar verimli oldu¤u aç›kça görülmektedir. Avantajl› yönlerinin tan›t›lmas› ile bu ›s›tma sisteminin de önümüzdeki y›llarda yayg›nlaflaca¤› beklenmektedir. SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ 5 SIRA ve S‹ZDE Duvardan ›s›tma so¤utmada kullan›labilecek panel tipleri hakk›nda bilgi veriniz. Günümüzde yenilenebilir enerji kaynaklar›n›n kullan›m› teflvik edilmekte hatta D Ü fi Ü N E L ‹ M yenilenebilir enerjinin belli oranlarda kullanma zorunlulu¤u getirilmesine iliflkin haz›rl›klar yap›lmaktad›r. Duvardan ›s›tma- so¤utma sistemleri yenilenebilir enerji O R U kaynaklar›ylaS birlikte kullan›labilecek en uygun ›s›tma sistemi olarak da görülmektedir. Duvardan ›s›tma so¤utma sistemleriyle birlikte çal›flt›r›labilecek bafll›ca yenilenebilir enerji günefl, rüzgar, jeotermal ve çevre enerjisidir. Çevre enerD ‹ Kkaynaklar› KAT jisinden yararlanmada toprak kaynakl›, su kaynakl› ve hava kaynakl› ›s› pompalar› kullan›lmaktad›r. Duvardan ›s›tma-so¤utma sistemlerinde ›s› pompas›n›n yan› s›SIRA S‹ZDE ra günefl enerjisi de birlikte kullan›labilmektedir. Böylece duvardan ›s›tma-so¤utma sistemleriyle birlikte yenilenebilir enerjinin de kullan›m›; enerji tasarrufu, alter- N N AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P K ‹ T A P TELEV‹ZYON TELEV‹ZYON 79 3. Ünite - Is›tma Sistemlerinde Enerji Ekonomisi natif yak›tlar›n daha çok kullan›lmas› ve CO2 emisyonunda azalmalar ortaya ç›karacakt›r. Duvardan ›s›tma-so¤utma sistemiyle yenilenebilir enerji kaynaklar›n›n (›s› pompas›, günefl gibi) kullan›m› ithale dayal› enerji kullan›m›n›n azalt›lmas›n› da sa¤layarak milli ekonomiye katk›da bulunacakt›r. Duvardan ›s›tma-so¤utma sistemleri için önerilen en uygun sistem çözümü, günefl, ›s› pompas› ve yo¤uflmal› sistemlerin birlikte kullan›m›d›r. Duvardan ›s›tma-so¤utma sistemleriyle birlikte tavan ve zemin ›s›tmas› da yap›labilmektedir. K›fl›n ›s›tma durumunda duvardan ve yerden ›s›tma panelleri, yaz›n ise duvardan ve tavandan so¤utma panelleri devreye girecektir. Binan›n d›flar›ya bakan yüzü, özellikle büyük cam yüzeylerden olufluyorsa, bu yüzeyler ile iç ortam› aras›ndaki s›cakl›k farklar› artmaktad›r. Bu durum da konforsuzlu¤a neden olmaktad›r. Duvara yerlefltirilen ›s›tma ya da so¤utma panelleri d›fl duvar ile iç ortam aras›ndaki s›cakl›k fark›n› azaltaca¤›ndan daha konforlu bir ortam hissi ortaya ç›kacakt›r. Duvardan ›s›tma ve so¤utma sisteminin uygulamas›na iliflkin baz› örnekler fiekil 3.4’te görülmektedir. fiekil 3.4 Duvardan Is›tma ve So¤utma Sisteminin Uygulamas›na ‹liflkin Baz› Örnekler Duvardan Is›tma-So¤utma Sisteminin Olumlu Yönleri • Hem ›s›tma hem so¤utma yap›labilmesi bu sistemin önemli bir avantaj› olarak ortaya ç›kmaktad›r. • Duvarlardaki ›s›tma yüzeyi alan›n›n fazlal›¤› ve yaz ve k›fl durumuna göre döfleme ve kenar alanlar›ndan da yararlan›labildi¤i düflünülürse, daha genifl bir alan kullan›labildi¤inden daha düflük s›cakl›klarla çal›flma olana¤› ortaya ç›kmakta ve sistem verimi daha yüksek olmaktad›r. • Duvardan ›s›tma ve so¤utmada insan yap›s›na daha uygun bir ›s› da¤›l›m› ortaya ç›kt›¤›ndan çok konforlu bir ›s›tma so¤utma ortaya ç›kmaktad›r. • So¤utma durumunda klima sistemlerindeki hava h›zlar›; ›s›tma durumunda konvektör ve radyatörlerdeki hava h›zlar› söz konusu olmad›¤›ndan insan› rahats›z edici bir hava ortam› ortaya ç›kmayacakt›r. • Yerden ›s›tma sistemlerinde oldu¤u gibi duvarda da s›cak bir ortam söz konusu oldu¤undan duvarlarda nem problemi ortaya ç›kmayacakt›r. • Yenilenebilir enerji kaynaklar›yla birlikte kullan›labilen en uygun düflük s›cakl›kl› ›s›tma sistemidir. Bu yönüyle fosil yak›tlar› daha az kulland›¤›ndan emisyonlar›n azalt›lmas› aç›s›ndan da bir avantaj ortaya ç›kmaktad›r. • Suyla çal›flt›¤›ndan suyla çal›flan radyatör gibi di¤er sistemlerle seri olarak ba¤lanma olana¤› bulunmaktad›r. • Bak›m onar›m› kolay olacak flekilde merkezi bir yerde kurulma olana¤› bulunmaktad›r. 80 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Duvardan Is›tma-So¤utma Sisteminin Olumsuz Yönleri • Yerden ›s›tma sistemlerinde oldu¤u gibi ›s› ataleti yüksektir. Dolay›s›yla geç ›s›n›p geç so¤urlar. Otel iflletmecili¤i için uygun olmayabilir. • Borular için uzun ömür süreleri verilmekle birlikte, iflçilik ya da ba¤lant› yerindeki hatalardan dolay› ortaya ç›kan ar›zalarda tüm duvar›n yenilenmesi gerekebilir. SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON ‹NTERNET 6 Elektrikli döflemeden SIRA S‹ZDE ›s›tma sistemini anlatarak nerelerde kullan›ld›¤›n› aç›klay›n›z. Yo¤uflmal› Sistemler Ü fi Ü N E L ‹ M Yo¤uflmal› Dsistemler, baca gaz› içerisinde bulunan buhar›n yo¤uflturulmas›yla ortaya ç›kan enerjiden yararlanan sistemlerdir. Yak›tlar bünyelerinde su bulundurabilO R U d›fl›nda, özellikle do¤algaz gibi bünyesinde hidrojen bulundumektedirler. SBunun ran yak›tlar oksijenle birlefltiklerinde su ortaya ç›karmaktad›rlar. Gerek yak›t›n içerisinde bulunan su, gerekse yak›ttaki hidrojenin oksijenle birleflmesiyle ortaya ç›D‹KKAT kan su yanma s›ras›nda buharlaflmaktad›rlar. Buharlafl›rken de buharlaflma enerjisini yak›t›n verdi¤i enerjiden almaktad›rlar. Yak›t için tan›mlanan alt ›s›l de¤er ve SIRA S‹ZDE üst ›s›l de¤er de bu prensip temelinde ortaya ç›kmaktad›r. Üst ›s›l de¤er yak›t içerisindeki suyun buharlaflmadan önce yak›t›n sahip oldu¤u enerjidir. Alt ›s›l de¤er ise yak›tta AMAÇLARIMIZ bulunan veya yanma sonucu oluflan suyun buharlaflmas› için harcanan enerjiden sonra yak›t›n sahip oldu¤u ›s›l de¤erdir. Do¤algaz›n bünyesinde bulunan hidrojen nedeniyle ortaya ç›kan su miktar›na bakt›¤›m›zda, yanmas› sonucunda 1,5-1,7 kg su ç›kt›¤› görülmekK ‹ 1T kg A do¤algaz›n P tedir. Motorinin 1 kilogram›n›n yanmas› sonucunda ise baca gaz›nda 1,1 kg su oluflmaktad›r. 1 kg suyu buharlaflt›rmak için, 2255 kJ enerji kullan›lmaktad›r. Bunun anlam›, bulunan suyun her kilogram› için yak›t›n enerjisinden T E Lyak›t E V ‹ Z Yiçerisinde ON 2255 kJ kullan›lmaktad›r. Son y›llara kadar verim hesaplamalar›nda alt ›s›l de¤er kullan›lmaktayd›. Çünkü bu flartlarda, baca gaz› s›cakl›¤› 100°C’nin çok üzerinde oldu¤undan su buhar halde bacadan at›lmakta ve sisteme giren enerji olarak alt ›s›l TERNET de¤er kabul‹ Nedilmektedir. Zaten baca gaz› s›cakl›¤›n›n düflürülmesi, bacada yo¤uflmalara neden oldu¤undan, yo¤uflman›n ortaya ç›kard›¤› korozyon ve hasarlar nedeniyle de istenilmeyen bir durum olarak ortaya konulmaktayd›. Düflük s›cakl›kl› ›s›tma sistemlerinin ortaya ç›kmas› baca gaz›ndaki yo¤uflma ciddi bir avantaj olarak ortaya ç›karm›flt›r. Çünkü bu yo¤uflma s›ras›nda da her kg su için 2255 kJ’lik bir enerji a盤a ç›kmaktad›r. Yo¤uflmal› sistemler a盤a ç›kan bu enerjiden yararlanabilen sistemlerdir. Yo¤uflmal› sistemlerin mant›¤› baca gaz› s›cakl›¤›n›, baca gaz›nda bulunan buhar›n yo¤uflma s›cakl›¤›n›n alt›na düflürülerek bunun yo¤uflmas›n› sa¤lamak ve bu enerjiden yararlanmaya dayanmaktad›r. Yo¤uflman›n gerçekleflti¤i baca bölümüne bir eflanjör yerlefltirilerek bu eflanjörden kazana ›s›tma sisteminden dönen su hatt› geçirilmektedir. Bu eflanjörde baca gaz›ndaki buhar yo¤uflurken enerjisini eflanjöre vermekte, sistemden dönen dönüfl suyu ise bu eflanjörden ön ›s›t›larak geçirilerek kazana yollanmaktad›r. Böylece kazanda verilecek enerjinin bir k›sm› bu eflanjörde verilmifl olmaktad›r. Yo¤uflmal› sistemlerin tasar›m›nda iki önemli nokta bulunmaktad›r. Birincisi, yo¤uflmal› sistemler düflük s›cakl›kl› ›s›tma sistemlerinde kullan›lmal›d›r. Kazan ya da kombinin çal›flma s›cakl›klar› 90/70 de¤il 45/65 gibi düflük s›cakl›klarda olmal›d›r. Yani 65°C’de kazandan ç›kan su, sistemi dolaflarak enerjisini verirken 45°C’de sistemden ç›kmaktad›r. Bu noktada 45°C’de kazana girece¤ine bacadaki yo¤uflma bölümüne sokulmakta, burada ön ›s›t›ld›ktan sonra kazana N N 3. Ünite - Is›tma Sistemlerinde Enerji Ekonomisi girmektedir. Yo¤uflmal› sistemlerin tasar›m›ndaki ikinci önemli nokta ise bacad›r. Klasik uygulamalarda baca gaz› s›cakl›¤› 160°C’nin üzerinde oldu¤undan dolay› yo¤uflma meydana gelmemektedir. Bacan›n özelli¤i dolay›s›yla da yo¤uflma olmas› istenmemektedir. Çünkü mevcut bacalar›n yap›s› yo¤uflma durumunda tahribatlara yol açabilmektedir. Yo¤uflmal› sistemlerde bacalar paslanmaz çelikten yap›lmakta olup korozyona karfl› dayan›kl›d›rlar. Benzer flekilde, yo¤uflmal› kazan ve kombilerin malzemesi de yo¤uflmaya dayan›kl› olacak flekilde seçilmektedir. Yak›t›n üst ›s› de¤erinden yararlan›lmakla, yo¤uflmal› sistemlerin verimi klasik sistemlere göre %5-%15 daha fazla ortaya ç›kmaktad›r. yo¤uflmal› sistemlerde baca gaz› düflük s›cakl›kla at›ld›¤›ndan d›flar›ya at›lan enerjiden de %5-%7 civar›nda bir tasarruf ortaya ç›kmaktad›r. Bunun d›fl›nda, baca gaz› s›cakl›¤›n›n düflük olmas› atmosfere verilen NOX emisyonunda da azalmalar olmas›n› sa¤lamaktad›r. Bu özelli¤i dolay›s›yla Avrupa Birli¤i ülkelerinde yo¤uflmas›z kazan ve kombilerin sat›fl› yasaklanm›flt›r. Yo¤uflmal› sistemler özellikle do¤algaz›n yayg›nlaflmas›yla daha fazla kullan›m aflamas›na gelmifltir. Çünkü do¤algaz motorine göre daha fazla hidrojen içerdi¤inden baca gaz›nda daha fazla su bulunmaktad›r. Dolay›s›yla do¤algaz›n alt ›s›l enerjisi ile üst ›s›l enerjisi aras›ndaki fark daha fazla oldu¤undan, do¤algaz kullan›m›nda yo¤uflma enerjisinden daha fazla yararlan›lmaktad›r. Üst ›s›l enerjiden yararlanma tekni¤i bu ve baz› baflka nedenlerden dolay› do¤algaz kullan›m›yla s›n›rl› kalm›flt›r. Yo¤uflmal› sistemlerde elde edilebilecek yo¤uflmufl su miktar› ile buna ba¤l› olarak elde edilen yo¤uflma enerjisi pek çok faktöre ba¤l› bulunmaktad›r. Is›tma sistemi yüksek s›cakl›klarda çal›flt›r›l›rsa baca gaz› s›cakl›¤› da artmakta, dolay›s›yla yo¤uflma enerjisinden yararlan›lamamaktad›r. Yo¤uflmal› sistemlerde kazan dönüfl suyu s›cakl›¤› olabildi¤ince düflük olmal›d›r. Baca gaz› s›cakl›¤› da baca gaz›ndaki buhar›n yo¤uflma s›cakl›¤›ndan daha düflük s›cakl›kta olmal›d›r. Kazan dönüfl suyu s›cakl›¤› ne kadar düflük olursa ve baca gaz› s›cakl›¤›, suyun yo¤uflma s›cakl›¤›n›n alt›nda olmak kayd›yla, ne kadar düflük olursa, yo¤uflma enerjisinden yararlanma miktar› o kadar fazla olacakt›r. Yo¤uflmal› sistemlerde yo¤uflman›n tam olarak sa¤lanabilmesi önemli bir kriter olarak ortaya ç›kmaktad›r. Yo¤uflmal› sistemlerden maksimum yararlanma di¤er bir deyiflle alt ve üst ›s›l de¤erler aras›ndaki enerjiden maksimum yararlanma tam yo¤uflma flartlar›nda elde edilebilir. Bunun için borudaki s›cakl›k profilinin tam olarak incelenmesi gerekmektedir. Bu inceleme yap›l›rken s›cak gaz›n içinden geçti¤i borunun merkezindeki ak›m s›cakl›¤› ile s›cak gaz›n içinden geçti¤i borunun cidar s›cakl›¤› büyük önem arz etmektedir. Yo¤uflman›n oluflmas›nda kazan dönüfl suyu s›cakl›¤›n›n büyük önemi bulunmaktad›r. S›cakl›k profili incelenirken, s›cakl›k profilinin su buhar› çi¤ noktas› do¤rusu ile iliflkisi incelenerek üç farkl› iflletme türü ortaya ç›kabilir: Yo¤uflma hiç olmayabilir, k›smi yo¤uflma olabilir ya da ideal halde tam yo¤uflma olabilir. Yo¤uflma olmas› için baca gaz› s›cakl›¤› buhar›n yo¤uflma s›cakl›¤›n›n alt›nda olmal›, su s›cakl›¤› da çi¤ noktas› s›cakl›¤›n›n alt›nda bulunmal›d›r. Yo¤uflma oluflumuna iliflkin verilen fiekil 3.5(a) incelendi¤inde gaz›n s›cakl›¤›n›n çi¤ noktas› s›cakl›¤›n›n üzerinde oldu¤u görülmektedir. Dolay›s›yla gaz›n içerisinde bulunan buhar, bu s›cakl›kta yo¤uflmayaca¤›ndan buhar olarak d›flar› ç›kacak ve enerjisini vermeyecektir. fiekil 3.5(b) incelendi¤inde ise s›cak gaz›n içindeki H2O’nun s›cakl›¤›, çi¤ noktas› s›cakl›¤›n›n alt›nda, ancak merkezdeki ak›m s›cakl›¤› bunun üzerinde bulunmaktad›r. Ortaya ç›kacak yo¤uflma miktar› s›cakl›k profiliyle çi¤ noktas› do¤rusunun kesiflme noktas›na ba¤l›d›r. fiekil 3.5(b)’de k›rm›z› çizgiyle gösteri- 81 82 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi len s›cakl›k profilinin boru içinde kalan k›sm› gaz›n, dolay›s›yla içinde bulunan suyun da s›cakl›¤›n› da göstermektedir. S›cakl›k profilinin boru içerisindeki k›sm› incelendi¤inde, boru cidar›ndan itibaren çi¤ noktas› ile kesiflme noktas›na kadar mavi ile gösterilen bölgede yo¤uflma olmaktad›r. Bu nedenle de k›smi bir yo¤uflma söz konusudur. Tam yo¤uflma durumunda ise fiekil 3.5(c)’den görüldü¤ü gibi merkezdeki s›cakl›k profili ve gaz›n s›cakl›¤› çi¤ noktas› s›cakl›¤›n›n alt›nda kald›¤›ndan tam yo¤uflma sa¤lanmaktad›r. fiekil 3.5 Yo¤uflma Oluflumunun ‹ncelenmesi S›cakl›k S›cakl›k S›cakl›k Profili S›cakl›k Profili Duman gaz› borusu Duman gaz› borusu Çi¤ Noktas› Duvar Duvar Çi¤ Noktas› Su Duman Gaz› Duman Gaz› (a) Yo¤uflma Yok (b) K›smi Yo¤uflma S›cakl›k Duman gaz› borusu Çi¤ Noktas› Duvar S›cakl›k Profili Duman Gaz› (c) Tam Yo¤uflma ISITMADA GÜNEfi ENERJ‹S‹ DESTE⁄‹ Günefl enerjisi bafllang›çta sadece kullan›m s›cak suyu amac›yla hayat›m›za girmifltir. Daha sonra ›s›tmaya destek ve elektrik enerjisi üretiminde de günefl enerjisinden yararlanma, uygulamada da kullan›ma girmifltir. Özellikle geçifl mevsimlerinde sadece güneflten yararlanarak ›s›t›lan konutlarda k›fl mevsimi ilerledikçe günefl enerjisinin yetmedi¤i durumlarda klasik ›s›tma sistemlerinin takviyesi gerekmifltir. Günefl enerjisiyle ›s›tma uygulamas›nda, di¤er ›s›tma uygulamalar›nda oldu¤u gibi yal›t›m çok önemlidir. Yaklafl›k bir de¤er vermek gerekirse, yal›t›ml› 250 m2’lik bir ev için 40 m2’lik düz günefl kollektörü önerilmifltir. Günefl enerjisi ›s›tmada kullan›lacaksa mutlaka düflük s›cakl›kl› ›s›tma sistemi kullan›lmal›d›r. Yerden ve duvardan ›s›tma günefl enerjisi kullan›m› için çok uygun bir seçenek olarak ortaya ç›kmaktad›r. Günefl enerji sisteminde dolaflan ak›flkan›n donma riskine karfl› gerekli önlemler al›narak katk› maddeleri eklenmelidir. Is›tmada kazanla birlikte günefl enerjisi deste¤i kullan›lan bir sistem için basit bir flema fiekil 3.6’da verilmifltir. 83 3. Ünite - Is›tma Sistemlerinde Enerji Ekonomisi fiekil 3.6 Is›tmada Kazanla Birlikte Günefl Enerjisi Deste¤i Kullan›lan Bir Sistemin fiemas› Gelifl Kollektörü Gidifl Kollektörü Radyatör Pompa Kazan Is›tmada destek amac›yla uygulanan günefl enerjisi sistemleri kazana gidecek suyun ön ›s›t›lmas›nda kullan›lmas›yla enerji tasarrufu sa¤lamaktad›r. Özellikle hafta sonu evlerinde, evin kullan›lmad›¤› zamanlarda sadece günefl enerjisi ile ev belli bir s›cakl›k düzeyinde tutularak eflyalar›n ve duvarlar›n nemden zarar görmemesi de sa¤lanmaktad›r. Günefl enerjisi sistemlerinde; hijyen, donma, kireçlenme, ömür, enerji kayb›, verim gibi faktörler göz önüne al›narak kapal› sistemler tercih edilmektedir. Kapal› sistemlerde de pompal› dolafl›m sistemi tercih edilmelidir. Günefl enerjisi sistemlerinde ›s›nman›n yan› s›ra kullan›m s›cak suyuna destek sa¤lanmaktad›r. Bu sistemin otomatik kontrol ile donat›lmas›yla daha verimli ve konforlu iflletilmesi mümkün olmaktad›r. Günefl enerjisi sisteminin ›s›tmaya destek amaçl› kullan›lmas›nda etkinli¤i art›rmak için ›s›t›c› yüzeylerin çok iyi bir flekilde boyutland›r›lmas› gerekmektedir. Is›tma tesisat›n›n dönüfl suyu s›cakl›¤› ne kadar düflük olursa, kolektörlerdeki ve ›s›tma-depo boylerindeki su s›cakl›klar› aras›ndaki fark da o kadar fazla olacakt›r. Is›tma tesisat›ndan dönüfl suyu s›cakl›¤›n›n en düflük oldu¤u sistem, düflük s›cakl›kl› ›s›tma sistemleridir. Bu nedenle günefl enerjisi sistemlerinin ›s›tma destek amac›yla kullan›m›ndaki en ideal sistem, yerden ve duvardan ›s›tma sistemleridir. Günefl enerjisinin ›s›tmada destek olarak kullan›lmas›n›n avantaj ve dezavantajlar› SIRA S‹ZDE nelerdir? D Ü fi Ü N E L ‹ M Günefl enerjisinde kullan›lan kollektörlerde aranan bafll›ca özellikler nelerdir? SIRA S‹ZDE 7 8 SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M SIRA S‹ZDE S O R U D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D Ü fi Ü N E L ‹ M D‹KKAT S O R U D‹KKAT S O R U SIRA S‹ZDE D‹KKAT SIRA S‹ZDE D‹KKAT 84 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi KASKAD S‹STEMLER Kaskad sistemler, merkezi ›s›tma sistemi kullan›lan binalarda, ›s›tma sistemini, mevsime göre ihtiyaç duydu¤u optimum düzeyde çal›flt›rarak enerji ekonomisi sa¤lamaktad›r. Son y›llarda sa¤lad›¤› avantaj nedeniyle kaskad sisteminin kullan›m›nda ve tercihinde art›fllar görülmektedir. Is›tma sisteminin ihtiyac› olan ›s› kapasitesi tek bir kazan yerine birçok duvar tipi cihazdan oluflmaktad›r. Geçifl mevsimlerinde binan›n ›s› ihtiyac›, tam kapasitesnin dörtte biri de¤erine kadar düflebilmektedir. Geçifl mevsimlerinde ›s› ihtiyac›n›n düflük olmas› nedeniyle kazanlar, ihtiyaca ba¤l› olarak %30-%40 gibi düflük kapasitelerde çal›flabilmektedir. Düflük kapasitede çal›flmas› nedeniyle de çal›flma verimleri düflmektedir. Bu sak›ncay› ortadan kald›rmak üzere kaskad sistemleri önerilmektedir. Kaskad kazan sistemi olarak adland›r›lan bu sistem, birbiriyle mekanik ve elektronik olarak haberleflerek çal›flmakta ve ihtiyaca göre s›ral› olarak devreye girerek yak›t tasarrufu sa¤lamaktad›r. Bu sistemde kazan yedeklemeye de gerek bulunmamaktad›r. Yo¤uflmal› sistemlerin gelifltirilmesinden sonra, tek bir kazan yerine yo¤uflmal› olarak çal›flan birden fazla duvar tipi kazan kullan›larak yüksek verimli bir çal›flma sistemi ortaya konulmaktad›r. Kaskad sisteminde kullan›lan duvar tipi cihazlar›n, hem yo¤uflmal› hem de modülasyonlu olmas› ve s›ral› olarak çal›flt›r›lmas› sistemin toplam verimi ve ömrü aç›s›ndan çok olumlu sonuçlar ortaya ç›karmaktad›r. Modülasyonlu çal›flma nedeniyle her bir duvar tipi kazan %10-%100 aras›nda modülasyonla çal›flabilmektedir. Böylece her kazan›n kendi içerisinde kapasitesini ayarlayabilme özelli¤i sayesinde sürekli olarak tam kapasite çal›flma sa¤lanabilmektedir. Kaskad sisteminde birden çok cihaz birbirine ba¤lanabilmekte ve birlikte kumanda edilebilmektedir. Çal›flma s›ras›nda kullan›lan cihazlar›n toplam kapasitesi, sistemin kapasitesi olarak ortaya ç›kmaktad›r. Tipik bir kaskad sistemi, alt› ana bölümden oluflmaktad›r. Bunlar s›ras›yla cihazlar, hidrolik sistem, gaz sistemi, baca sistemi, elektrik sistemi ve kontrol sistemidir. Kaskad sisteminde yüksek verimli ve yüksek kapasiteli (50-60 kW) yo¤uflma teknolojili duvar tipi cihazlar kullan›lmaktad›r. Hidrolik sistemler, kaskad sisteminde kullan›lan alt sistemlerden biri olup, hidrolik devrede her cihaz›n gidifl ve dönüfl hatlar› kapama vanas›yla donat›lmal›d›r. Böylece bir cihaz ar›zaland›¤›nda ilgili vanalar kapat›larak bu cihaz devre d›fl› b›rak›labilmektedir. Gaz sistemi, merkezi bir gaz borusundan cihazlara gaz sa¤layan boru donan›m›na sahiptir. Ortak olarak kullan›lan gaz borusu duvar tipi kazanlar›n maksimum gaz ihtiyac›n› karfl›layabilecek flekilde boyutland›r›lm›flt›r. Boyutland›rma yap›l›rken üretici firma taraf›ndan verilen bas›nç kay›plar› dikkate al›nmal›d›r. Buradaki temel kriter, en sondaki cihaz›n bile ihtiyaç duydu¤u bas›nç ve kapasitenin sa¤lanabilmesidir. Kaskad uygulamalar›ndaki baca sistemi hermetik cihaz kullan›m› durumunda ayr› bir baca sistemiyle donat›l›r. Bu sistemde tüm hermetik sistemlerde oldu¤u gibi yanma için gerekli olan taze hava, d›fl ortamdan sa¤lan›r. Yanm›fl baca gaz› da yine d›fl ortama verilir. Kaskad sisteminde kullan›lan elektrik sisteminde cihaz besleme voltaj›, cihaz özelliklerine uygun olmal›d›r. Elektrik tesisat›, yerel kurallara uygun olarak yap›l›r. Cihazlar, toprakl› prize ba¤lan›r ve sistem topraklan›r. Kaskad sistemlerinde geliflmifl bir kontrol sistemi kullan›lmaktad›r. Üretici firmalar›n belirledi¤i standartlara ba¤l› olarak çeflitli ifllevleri yerine getiren bir kontrol sistemi bulunmaktad›r. Kontrol sistemi, önceden set edilen de¤erleri göz önüne alarak sensörden ald›¤› verileri de de¤erlendirip cihazlar› maksimum verimde çal›flt›r›r. Kaskad uygulamalar›nda en az iki, en çok yirmibefl cihaz birbirine ba¤lanabilmektedir. Kaskad sisteminin bafll›ca avantajlar› flu flekilde ortaya konulabilir: 3. Ünite - Is›tma Sistemlerinde Enerji Ekonomisi • Özellikle geçifl mevsimlerinde tek kazan›n düflük kapasitede verimsiz çal›flt›r›lmas› yerine; bir, iki ya da üç cihaz tam kapasiteyle çal›flt›r›larak verimli bir iflletme ortaya ç›kar. • Duvar tipi kaskad cihazlar, kazan dairesinde çok az yer kaplad›¤›ndan kazan dairelerinin geri kalan k›s›mlar› farkl› amaçlar için kullan›labilir. • Tek bir kazan söz konusu olmad›¤›ndan kullan›lan su hacmi daha az olacakt›r. Bundan dolay› da daha az su kütlesi ›s›t›lacak ve dolaflt›r›lacakt›r. • Cihaz›n su hacminin küçük olmas›, suyun daha k›sa sürelerde istenilen s›cakl›k de¤erine ulaflt›r›lmas›n› sa¤layacakt›r. • Kaskad sisteminde kullan›lan duvar tipi kazanlar›n gövdesi küçük oldu¤undan ›fl›n›m kay›plar› da do¤al olarak daha azd›r. • Kaskad sistemi, uygulanma mant›¤› gere¤i birden fazla duvar tipi kazana dayand›¤›ndan, bak›m ve ar›za durumunda yedeklenme olana¤› vard›r. OTOMAT‹K KONTROL VE ENERJ‹ EKONOM‹S‹ Kazan iflletmesinin insan inisiyatifinden otomatik sistemlere geçmesi yak›t tasarrufu, iflletme kolayl›¤› ve konfor gibi avantajlar ortaya ç›karmaktad›r. Otomatik kontrol sistemlerinin kullan›lmas›yla uygulan›lan yere ba¤l› olarak %40’a varan enerji tasarrufu ortaya ç›kabilmektedir. Is›tma sistemleri tasarlan›rken TS2164 standard› dikkate al›nmaktad›r. TS2164’e göre ›s› kayb› hesab› yap›l›rken illerin d›fl s›cakl›klar› için verilen çizelge kullan›lmaktad›r. Bu çizelgede illerin karfl›laflabilecekleri en so¤uk d›fl s›cakl›k de¤erleri verilmektedir. Dolay›s›yla kazan, radyatör kapasiteleri ile boru çap› hesaplar› en kötü flartlar için verilen d›fl s›cakl›k de¤eri için hesaplanmaktad›r. Bu durumda da cihaz kapasiteleri gere¤inden büyük olarak ortaya ç›kmaktad›r. Cihazlar, bu maksimum kapasiteyi bazen y›lda birkaç gün görmekte, bazen de bir y›l boyu hiç görmemektedir. Örne¤in Eskiflehir için verilen d›fl s›cakl›k de¤eri -12°C’dir. Eskiflehir, bu s›cakl›k de¤erini baz› y›llar k›s›tl› günlerde görmekte, baz› y›llarda ise hiç görmemektedir. Is›tma istemleri çal›fl›rken, çal›flt›¤› andaki d›fl s›cakl›k dikkate al›narak kapasite buna göre ayarlanmal›d›r. Ayr›ca odalar, daha önce kullan›c› taraf›ndan set edilen konfor s›cakl›¤›na geldi¤inde ›s›tma sistemi devreden ç›kar›lmal›d›r. Kullan›c›lar›n evde olmad›¤› saatlerde ve gece saatlerinde ›s›tma sistemi farkl› flartlarda çal›flt›r›lmal›d›r. Bu istekleri karfl›layabilmek üzere çeflitli otomatik kontrol cihazlar› ve sistemleri gelifltirilmifltir. Otomatik kontrol sistemlerinin kullan›lmas› için yap›lan yat›r›m, kendini sa¤lad›¤› enerji tasarrufu ile k›sa sürede ödemektedir. Merkezi ve bireysel sisteme ba¤l› olmak üzere farkl› kontrol cihazlar› kullan›lmaktad›r. Is›tma sistemlerinde kullan›lan bafll›ca kontrol cihazlar› ve sistemleri flunlard›r: oda termostat›, termostatik radyatör vanas›, kazan termostat›, pay ölçer, tam otomatik sistemli kazan kontrolü, yakma yönetim sistemleri ve motorlu vanalarla sistem veya zon kontrolüdür. Oda termostat›, önceden ayarlanan bir set de¤erine ba¤l› olarak odan›n arzu edilen s›cakl›kta tutulmas›n› sa¤lamaktad›r. Genellikle bireysel sistemlerde kombi veya kat kaloriferi ile birlikte kullan›lmaktad›r. Oda termostat›n›n yerlefltirilece¤i oda ile yerlefltirilece¤i odadaki konumu önemlidir. Daireyi s›cakl›k aç›s›ndan en uygun temsil edebilecek oda seçildikten sonra odan›n uygun bir konumuna monte edilir. Oda termostat› dairenin kuzeye bakan odas›n›n kuzeye bakan duvar›na yerlefltirilirse, tüm daire yüksek s›cakl›kta ›s›t›l›r. Tam tersi odan›n nispet s›cak bir bölgesine yerlefltirilirse bu kez de daire yeterli konfor düzeyinde tutulamayacakt›r. Oda termostatlar›n›n baz› tipleri, sadece s›cakl›k ayar› yapabilmektedir. Baz› tipler- 85 86 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi de ise, s›cakl›k ayar›n›n yan› s›ra zaman ayar› da yap›labilmektedir. Zaman ayar› yap›labilen termostatlarda günlük ya da haftal›k program yap›labilmektedir. Oda termostat› ile s›cakl›k kontrolü, kat kaloriferi ya da kombinin yan›na gidilmeksizin oda termostat› üzerinden gerçeklefltirilir. Oda termostat› uzaktan kumanda olana¤› ile de donat›labilmektedir. Oda termostat›n›n s›cakl›¤› ölçen duyar eleman›n›n yerlefltirildi¤i odada s›cakl›k sabit kalacak flekilde kat kaloriferi ya da kombi çal›flt›r›l›r ya da durdurulur. Oda, yeterli s›cakl›¤a geldi¤inde kat kaloriferi ya da kombinin çal›flmas› durdurulur. Oda s›cakl›¤› belirli bir s›cakl›k de¤erinin alt›na indi¤inde ise, kat kaloriferi ya da kombi tekrar çal›flt›r›l›r. K›saca aç-kapa (on-off) prensibiyle çal›flan bu sistemin baz› dezavantajlar› da bulunmaktad›r. Bu sistemde cihaz›n devreye girme süresi, cihaz›n ayar aral›¤› ile s›n›rl›d›r. Oda termostat› kullan›m›nda yak›t tüketimi, di¤er kontrol elemanlar› kullan›m›na göre daha fazlad›r. Bu sistemle ancak tek zon kontrol edilebilir. S›cakl›k dalgaland›rmalar› ortaya ç›kt›¤›ndan yeterli konforun sa¤lanamad›¤› durumlar ortaya ç›kmaktad›r. Su s›cakl›¤› yüksek oldu¤undan, sistemin y›ll›k verimi düflmektedir. Termostatik radyatör vanas›, oda s›cakl›¤›n›n belli bir düzeyde tutulmas›yla sisteme enerji tasarrufu sa¤layan bir uygulamad›r. Mevcut uygulamalarda ço¤unlukla termostatik radyatör vanas› yerine sadece su girifl-ç›k›fl›n› ayarlayan basit radyatör vanas› kullan›lmaktad›r. Mevcut uygulamalarda odadaki s›cakl›k artt›¤›nda nadiren radyatör vanas› elle k›s›larak s›cak su girifli azalt›lmakta, böylece radyatöre s›cak su girifli azalt›lmakta ve enerji tasarrufu sa¤lanmaktad›r. Genellikle radyatör vanas›n›n elle k›s›lmas› yerine maalesef pencere aç›lmas› yoluna gidilmektedir. Oda s›cakl›¤›n› konfor düzeyinde tutarak enerji tasarrufu sa¤laman›n bir yolu da termostatik radyatör vanas› kullan›m›d›r. Radyatör vanas›, radyatöre su girifl noktas›na yerlefltirilir. Oda s›cakl›¤›ndan kumanda alan termostat set edilen konumuna ba¤l› olarak s›cak su giriflini açmakta ya da kapatmaktad›r. Oda s›cakl›¤›n› alg›layan termostat muslu¤un kafas›na yerlefltirilmifltir. Oda s›cakl›¤›ndan gelen kumanda ile radyatöre giden su debisi duruma göre art›r›lmakta ya da azalt›lmaktad›r. Radyatöre giren su debisinin art›r›lmas› ya da azalt›lmas› radyatörün ›s›l gücünü art›rmakta ya da azaltmaktad›r. Böylece odan›n s›cakl›¤› d›fl s›cakl›¤a ba¤l› olmaks›z›n istenilen seviyede tutulmaktad›r. Bu uygulama kullan›lmad›¤›nda havan›n nispeten iyi oldu¤u günlerde odaya boflu bofluna yüksek enerji verilmektedir. Termostatik radyatör vanalar›, genellikle küçük çapl› ›s›tma sistemlerinde, bireysel ›s›tma sistemlerinde ve villa tipi evlerde kullan›lmaktad›r. Termostatik radyatör vanalar›yla; farkl› odalarda, farkl› s›cakl›k seviyeleri ayarlanarak zon kontrolü de yap›labilmektedir. Genel olarak termostatik radyatör vanalar›n›n avantajlar› gözden geçirilirse flu noktalar göz önüne ç›kmaktad›r: • ‹stenilen bir s›cakl›¤a ayarlanabildi¤inden konforlu bir s›cakl›k ve enerji tasarrufu sa¤lan›r. Her oda için ayr› bir s›cakl›k kontrol olana¤› bulunmaktad›r. • Radyatörler üzerinde bir radyatör vanas› bulunmaktad›r. yeni yap›lan tesisatlarda klasik radyatör vanas› koymak yerine az bir fiyat fark› ile termostatik radyatör vanas› kullan›lmas› daha az yat›r›mla enerji tasarrufu sa¤lama olana¤› ortaya ç›karmaktad›r. • Montaj› kolay olup, herhangi bir iflletme gideri bulunmamaktad›r. • Termostatik radyatör vanas› kullan›lmas› durumunda, radyatör nifl ile kapat›lmamal›d›r. Böyle bir uygulamada radyatör, radyatör vanas› ile birlikte kapat›ld›¤›ndan termostatik radyatör vanas›n›n da içinde bulundu¤u kapal› bölmenin s›cakl›¤› artarak oda s›cakl›¤›n›n do¤ru alg›lanmamas›na neden olur. Ayr›ca radyatörlerin kapat›lmas›; radyatör verimini olumsuz yönde et- 3. Ünite - Is›tma Sistemlerinde Enerji Ekonomisi kilemekte, enerji kay›plar›n› art›rmaktad›r. Benzer flekilde termostatik vanan›n önü, dolap, perde, koltuk gibi eflyalarla kapat›lmamal›d›r. Kazan termostat›, kazandaki su s›cakl›¤›n› ayarlanan sabit bir de¤erde tutarak enerji tasarrufu sa¤lamaktad›r. Kazan termostat›; brülör tipine ba¤l› olarak iki kontakl›, üç kontakl› ve oransal tipte uygulanmaktad›r. ‹ki kontakl› tipler, en basit olanlar›d›r. Bu tipler, tek kademeli brülörlerin on-off kontrolüne ba¤lanmaktad›r. Sisteme yerlefltirilen basit bir termostat vas›tas›yla, s›cakl›k belirli bir de¤erin alt›na düflünce brülör devreye al›nmakta, s›cakl›k belirli bir de¤erin üzerine ç›kt›¤›nda brülör durdurulmaktad›r. Uygulamada genelikle açma ile kapama aras›ndaki s›cakl›k fark› 6K mertebesindedir. Bu s›cakl›k fark› baz› termostatlarda de¤ifltirilebilmektedir. Kazan termostat›, enerji tasarrufu sa¤laman›n yan› s›ra kazan emniyetini de sa¤lamaktad›r. Üç kontakl› termostatlar; genellikle iki kademeli brülörlerde kullan›lmakta olup, belirlenen iki s›cakl›k de¤erine karfl›l›k brülörün iki çal›flma kapasitesi ayarlanm›flt›r. Oransal termostatlarda sürekli olarak kontrol bulunmaktad›r. termostat›n duyar eleman›ndan al›nan sinyale göre orant›l› olarak bir motorlu vana, kazana gönderilen yak›t ve hava miktar›n› ayarlamaktad›r. Oransal termostat ayar› ile, hava ve yak›t miktar› kademeli olarak de¤iflirken su s›cakl›¤› da kademeli olarak de¤iflmektedir. Su s›cakl›¤›, belirli bir s›n›r de¤ere yaklaflt›kça oransal termostat hava ve yak›t› k›smaktad›r. Böylece kazana verilen enerji de azalt›lmaktad›r. Payölçerler, merkezi sistemde her dairenin tüketti¤i ›s› miktar›n› metrekare esas›na göre de¤il harcad›¤› yak›t miktar›na göre belirleyen bir cihazd›r. Avrupa ülkelerinde kullan›lan bu sistemde radyatör üzerinde bulunan klasik vanalar›n yerine s›cakl›k ayar› yapabilen termostatik vanalar tak›lmakta ve radyatör pete¤inin üzerine de pay ölçer monte edilmektedir. Böylece payölçer sistemiyle merkezi sistem ›s›tmada bireysel sistemdeki gibi kulland›¤› enerji kadar fatura ödeme gerçekleflecektir. AB mevzuat›na uygun olarak 18 Nisan 2007 tarihinde TBMM genel kurulunda görüflülerek kabul edilmifl olan enerji verimlili¤i yasas›nda payölçer sistemi kullan›m›yla ilgili düzenlemeler de yap›lm›flt›r. Bu yasada merkezi ›s›tma sistemli yeni binalarda ›s› ve s›cak su tüketiminin bireysel olarak ölçümlendi¤i pay ölçüm sistemine geçifl zorunlu hale getirilmifltir. Bu amaçla 5 y›ll›k bir geçifl süreci öngörülerek 2 May›s 2012 tarihi itibariyle eski ve yeni tüm merkezi sistemli binalar›n bu sisteme geçmesi zorunlu hale getirilmifltir. Binalarda Enerji Performans› Yönetmeli¤i gere¤ince de yeni yap›lmakta olan ve mevcut binalar 2000 m2 ve üzeri kapal› alana sahip ve merkezi sistemle ›s›n›yorlarsa ›s› paylafl›m sisteminin kullan›lmas› zorunlu hale getirilmifltir. Bu sistemde daire sakinleri her odan›n s›cakl›¤›n› ayr› ayr› ayarlayabilmekte ve otomatik olarak sabit s›cakl›kta tutabilmektedir. Evin s›cakl›¤›n› kendisi kontrol etti¤inden, eskiye göre ›s› tüketimini azaltabilecektir. Sistemin kurulmas› basit olup montaj s›ras›nda herhangi bir k›r›lma ve tadilat ifllemi olmayacakt›r. Mevcut ›s›tma tesisat› üzerinde de¤ifliklik yap›lmas› gerekmedi¤inden mevcut binalar için de kullan›ma uygundur. Dairede oturanlar tükettikleri ›s› enerjisi miktar› oran›nda yak›t giderine ortak olmaktad›rlar. Is› tüketimini en iyi kontrol eden ve dairede yal›t›m tedbirlerini en iyi alanlar daha fazla yak›t tasarrufu yapabileceklerdir. Genellikle merkezi ›s›tma sistemi kullanan mevcut yap›larda odan›n s›cakl›¤› artt›¤›nda radyatörün k›s›lmas› yerine pencere aç›lmas› tercih edilmektedir. Oysa bu sistemde oda s›cakl›¤› artt›¤›nda tüketici radyatördeki termostatik vana üzerinden ayarlama yaparak s›cakl›¤› istedi¤i konfor düzeyine düflürebilecektir. Örne¤in, kazan dairesine yak›n olan dairelerde s›cakl›¤›n iyi bir flekilde kontrolü ile eskiye oranla ciddi bir enerji tasarrufu elde edilebilecektir. Bu sistemin uygulanmas›yla bina genelinde %20-%40 civar›nda bir tasarruf ortaya ç›kacakt›r. 87 88 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Bu sistemde her daire ihtiyaç duydu¤u kadar ›s› enerjisine ekonomik olarak ulafl›rken, merkezi kazan›n çok yak›ld›¤› ve az yak›ld›¤› yönündeki tart›flmalar ortadan kald›r›lacakt›r. Cihaza iliflkin ›s› tüketim de¤erlerinin okunmas› daire içerisine girilmeden yap›labilece¤inden, daire sakinleri rahats›z edilmeden enerji de¤erleri belirlenebilecektir. Yakma yönetim ve brülör kontrol sistemlerinin brülörlerde kullan›m› ile hava/yak›t oran› çok hassas bir flekilde yap›labilmektedir. Böylece brülörün çeflitli flartlarda çal›flmas› s›ras›nda tam yanma sürekli bir flekilde sa¤lanmaktad›r. Bununla birlikte oransal çal›flma yoluyla, kazan yükü dikkate al›narak uyumlu bir çal›flma sa¤lan›r ve gereksiz durufllar›n önüne geçilir. Yakma yönetim ve brülör kontrol sistemlerinin en önemli özelli¤i de baca gaz› analizinin sürekli kontrol edilmesi ve bu analize ba¤l› olarak brülörün hava/yak›t oran›n›n anl›k kontrolü ile emisyon de¤erleri en iyi noktalarda tutulmas›d›r. Otomatik trim kontrolü ad› verilen ve küçük hava ayar düzeltmeleri yap›lan bu sistemde emisyon de¤erleri sürekli izlenerek yanma ayarlar› düzenlenir. Yanma ayarlar› düzenlenirken d›fl hava flartlar› ve yak›t özelli¤i de¤iflikli¤i de sürekli alg›lanarak kaydedilir. Yakma yönetim ve brülör kontrol sisteminin kullan›m› ile verim art›fl›, yak›t tasarrufu ve emisyonlarda azalman›n yan› s›ra servis, bak›m maliyetlerinde azalmalar ortaya ç›kmaktad›r. Tam otomatik sistemli kazan kontrolü son y›llarda pek çok kazan firmas› taraf›ndan kullan›lmaktad›r. Kazana eklenen bir kontrol paneliyle kazan›n ekonomik flartlarda iflletilmesi amaçlanmaktad›r. Tam otomatik sistemli kazan kontrolü ile y›ll›k yak›t tüketiminde %40’a varan tasarruflar ortaya ç›kabilmektedir. Ekonomi panelinin en temel özelli¤i, sa¤lanan alg›lama ve kumanda sistemleriyle, d›fl hava s›cakl›¤› ve kazan su s›cakl›¤› bilgileri al›narak brülöre kumanda edilmesi ve kazan suyu s›cakl›¤›n›n ayarlanmas›d›r. Farkl› firmalar taraf›ndan tasarlanan kazanlarda birbirinden farkl› özellikleri olan ekonomi panelleri kullan›lmaktad›r. Genel olarak ekonomi paneli ile kazan kontrolünde sa¤lanan baz› özellikler afla¤›da s›ralanm›flt›r: • D›fl hava ve/veya iç ortam s›cakl›¤›na göre ›s›tma sistemine giren suyun s›cakl›¤› otomatik olarak ayarlanmaktad›r. • D›fl ortam›n gün boyunca de¤iflen s›cakl›k de¤erleri ile iç ortamdaki s›cakl›k de¤erleri otomatik olarak kaydedilir. Bu de¤erler dikkate al›narak iç ortam ve d›fl havaya en uygun olan çal›flma e¤risi ortaya ç›kart›l›r. • D›fl hava ve iç ortam s›cakl›klar› sürekli olarak izlenerek ›s›tma sistemine giden su s›cakl›¤› sürekli olarak kontrol edilir. Bununla birlikte boylerde istenen s›cakl›ktan suyun haz›rlanmas›n› da kontrol eder. • Is›tma sistemi, günlük ve haftal›k olarak programlanabilir. Haftan›n her günü için ve günün farkl› bölümleri için farkl› ›s›tma s›cakl›klar› programlanabilir. Benzer flekilde kullan›m s›cak suyu için de günlük ve haftal›k olarak programlar yap›labilir. Kullan›c› herhangi bir program yapmasa bile fabrika yaz›l›m›n içine standart bir program yüklemifl olup, sistem bu programa göre de etkin bir flekilde çal›flabilmektedir. Oda s›cakl›¤› sürekli kontrol edilerek farkl› zamanlarda (gece, gündüz gibi), farkl› s›cakl›klar tan›mlanabilir. • Yaz k›fl çal›flma konumlar› otomatik olarak belirlenmektedir. Don tehlikesine karfl› sistemde koruma mekanizmas› bulunmaktad›r. Kullan›c› evde olmasa bile tesisattaki su s›cakl›¤› +1°C’ye düfltü¤ünde sirkülasyon pompas› otomatik olarak çal›fl›r ve tesisat donmaya karfl› korunmufl olur. Is›tma veya s›cak su haz›rlamada baca gaz›nda yo¤uflma riski olmayacak önlemler al›n›r. Is›tma sisteminin 14 saatten fazla çal›flt›r›lmad›¤› dönemlerde, kullan›lmayan 3. Ünite - Is›tma Sistemlerinde Enerji Ekonomisi pompalar›n s›k›flma riskini ortadan kald›rmak amac›yla pompalar otomatik olarak günde bir kez 20-25 saniye kadar çal›flt›r›l›r. Bu s›rada kar›fl›m vanalar› da geçici olarak aç›l›r. • Kazan suyunun s›cakl›¤› alt ve üst limit de¤erleriyle s›n›rland›r›labilmektedir. Brülörün s›k s›k devreye girmesinin ve sistem veriminin düflmesinin önüne geçilecek önlemler al›nm›flt›r. • Lejyoner hastal›¤›ndan korunmak ve sistemde bakteri oluflumunu önlemek için boylerde bulunan kullan›m suyu haftada bir kez veya haftan›n her günü belirlenen bir zamanda, belirli bir süreyle 65°C-75°C’lerde tutulur. Bu s›cakl›k de¤eri istendi¤inde de¤ifltirilebilmekle birlikte kullan›m suyu sisteminde bakterilerin yok edilmesi için bu s›cakl›k önerilmektedir. • Elektrik kesintileri ortaya ç›kt›¤›nda kontrol ünitesindeki veriler yok olmaz ve kaydedildi¤i gibi kal›r. Arzu edildi¤i takdirde, cihaz içindeki program bozulmaks›z›n, program d›fl› olarak o güne mahsus ›s›tma ve kullan›m suyu haz›rlanabilir. Yap›lan ifllemler ve ölçülen tüm s›cakl›k de¤erleri ekrandan takip edilebilir. • Ekonomi panelleri ›s›tma sistemine günefl enerji paneli ile birlikte çal›flma olana¤› verebilmektedir. Ayr›ca kaskad çal›flmaya da uygun olarak haz›rlanm›flt›r. Bu amaçla kaskad çal›flma için 5 adedi do¤rudan, 10 adedi kar›fl›ml› olmak üzere 15 adet ›s›tma devresi planlanabilir. Bununla birlikte 5 adet boyler devresi, 5 adet iki kademeli kazan veya 10 adet tek kademeli devre kontrol edilebilir. Mevcut kontrol panelleri kaskad kullan›m› durumunda genleflme kab›, vana gibi tesisat elemanlar›n› da kontrol edebilir. • Ekonomi panelinde bulunan hata menüsü ile sistemde oluflan ar›zalar kullan›c›ya bildirilir. Elektrikli su ›s›t›c›s› ve alarm rölesi kontrol edilebilir. Ekonomi paneli 8 farkl› kontrol modu ile ihtiyaca uygun olarak çal›flabilmektedir. Ekonomi paneli kontrol ünitesi d›fl›nda sistem, manuel olarak da çal›flt›r›labilecek donan›ma sahiptir. Motorlu vanalarla sistem ve zon kontrolü ›s›tma sisteminde enerji tasarrufu sa¤layan ve son y›llarda pek çok tesisatta uygulanan bir sistemdir. Bu yöntem, sisteme veya belirli bir zona giden suyun s›cakl›¤› veya debisi de¤ifltirilerek kapasite kontrolü yapma prensibine dayanmaktad›r. Bu ifllem iki veya üç yollu kontrol vanalar› ile gerçeklefltirilebilmektedir. Kalorifer tesisat›nda debinin sabit tutulmas› tercih edilmektedir. Zon kontrolü ile sistemin belirli bir bölümünün kontrol edilmesi amaçlanmaktad›r. Özellikle ifl merkezlerinde farkl› zamanlarda farkl› s›cakl›klarda olmas› istenen mekanlar bulunmaktad›r. Örne¤in ifl merkezinde sürekli kullan›lmayan toplant› odalar›n›n belirli gün ve saatlerde ›s›t›l›p so¤utulmas› bu yolla sa¤lanabilmektedir. Özellikle büyük ifl merkezlerinde binan›n orta k›sm› ile d›fl k›sm›ndaki ofislerin ›s›tma ihtiyac› birbirinden farkl› olabilmektedir. ‹yi bir kontrol sistemi oluflturularak hem sistemin tamam›nda d›fl s›cakl›¤a ba¤l› olarak kapasite kontrolü yap›l›r, hem de farkl› zonlardaki farkl› ›s›tma talepleri karfl›lanabilir. Bu taleplerin karfl›lanmas› ancak motorlu kontrol vanalar› ile gerçeklefltirilebilmektedir. Bu sistemde radyatöre daha düflük s›cakl›klarda su gönderilmesi gerekti¤inde kazandan ç›kan s›cak su do¤rudan radyatöre gönderilmemektedir. Kazandan ç›kan su ile tesisattan dönen su üç ve dört yollu vanalarda ayar oran›na göre istenilen s›cakl›¤a gelecek flekilde kar›flt›r›l›r ve ondan sonra radyatöre gönderilir. Böylece radyatöre gereksiz yere s›cak su yollanmam›fl olur. Üç yollu vanalar bu sisteme göre çal›flmaktad›rlar. Dört yollu vanalarda ise kar›flt›r›lan suyun bir k›s›m radyatöre, bir k›sm› ise kazana yollanmaktad›r. Üç ve dört yollu vanalar›n tercihinde farkl› 89 90 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi avantaj ve dezavantajlar bulunmaktad›r. Radyatöre yollanacak suyun s›cakl›¤› iç ve d›fl ortam s›cakl›¤›na ba¤l›d›r. Örne¤in d›fl ortam s›cakl›¤› 0°C oldu¤u durumdaki kazan suyu ç›k›fl s›cakl›¤› ile -10°C oldu¤u durumdaki kazan suyu s›cakl›¤› ayn› olmal›d›r. Ayr›ca oda s›cakl›¤› 20°C olmas› arzu ediliyorsa, oda s›cakl›¤› 20°C’ye geldi¤inde radyatöre kazan suyu gönderilmemelidir. Üç veya dört yollu vana kazan suyu ç›k›fl borusu ile dönüfl borusu aras›na yerlefltirilir. Üç veya dört yollu kontrol vanas› otomatik olarak kumanda edilerek radyatöre giden su s›cakl›¤› ayarlanabilir. Böylece, radyatöre gereken s›cakl›kta su gitmifl olur. Sonuç olarak radyatörlere yüksek s›cakl›kta su verilmeyerek ortam istenilen s›cakl›kta tutulup enerji tasarrufu sa¤lanm›fl olur. ‹ki yollu vanalarda ak›flkan debisi de¤ifltirilerek kontrol sa¤lan›r. Üç ve dört yollu vanalarda ise ak›flkanlar kar›flt›r›larak kontrol sa¤lanmaktad›r. ‹ki yollu vanalar, merkezi sistemdeki farkl› dirençlerden oluflabilecek su sirkülasyonu farkl›l›klar›n›, fazla su geçen yerleri k›sarak dengelemektedir. Bu sistemde dönüfl suyu s›cakl›¤› düflük olaca¤› için, dönüfl borular›ndaki ›s› kayb› daha az olmaktad›r. Eflanjör ba¤lant›lar›ndaki vana ve pislik ay›r›c› say›s› daha az olaca¤› için servis malzemesi maliyeti azalacak ve daha az yer kaplayacakt›r. ‹ki yollu vana ile kontrol yöntemi, debilerin çal›flma koflullar›na ba¤l› olarak de¤ifltirilmesi ve azalt›lmas› prensibine dayand›¤›ndan pompalamadaki enerji sarfiyat› azalacak, ayr›ca elektrik enerjisinden de tasarruf sa¤lanacakt›r. Bunun gerçekleflmesi için de¤iflken devirli pompa kullan›m› gereklili¤i olup bu da yat›r›m maliyetini artt›rmaktad›r. ‹ki yollu vanan›n en büyük avantaj› üç ve dört yollu vanalara göre daha ucuz olufludur. ‹ki yollu vana kullan›m›nda vana kapand›¤›nda borulardaki su so¤umaktad›r. Vana aç›lmaya bafllad›¤›nda ise ›s›l atalet nedeniyle ›s›tma sürecinde bir gecikme söz konusu olmaktad›r. Sistemde kapanan iki yollu vana say›s› artt›¤›nda, de¤iflken devirli pompa kullan›lm›yorsa bas›nç da artmaktad›r. Genelde aç›k olan iki yollu vanalar kapanmaya bafllay›nca geçen suyun h›z› artaca¤›ndan bir miktar ses ve gürültü problemi ortaya ç›kabilmektedir. Üç yollu vana kullan›m›nda ise merkezi sistemde dolaflan su debisi sabit kalmaktad›r. Is›nma ihtiyac›n›n az oldu¤u sürelerde bile borularda afl›r› so¤umalar ortaya ç›kmamaktad›r. Bu nedenle boru flebekesi ani ›s›nmalardan ve dolay›s›yla ›s›l gerilmelerden etkilenmemektedir. Üç yollu vana tam kapal› durumdan itibaren aç›lmaya bafllad›¤›nda eflanjöre s›cak su girifli en k›sa sürede etkin olmaktad›r. Kullan›m yeri ve kontrol sistemi hassasiyetindeki toleranslar ve kullan›m amac›na ba¤l› olarak iki yollu vana kullan›m› da önerilmekle birlikte genellikle üç yollu vana kullan›m› daha çok önerilmektedir. Üç yollu kar›flt›rma vanas› uygulamas›nda girifl suyu s›cakl›¤›, daha so¤uk olan dönüfl suyuyla, kazandan gelen s›cak suyun ortak ›s›tma suyu giriflinde istenen kar›fl›m oran›n› sa¤layan kar›flt›r›c› konumuna uygun olarak ayarlanmaktad›r. Dört yollu kar›flt›rma vanas›nda, üç yollu kar›flt›rma vanas›n›n yan› s›ra kazan dönüfl suyu s›cakl›¤›n›n yükseltilmesi de söz konusudur. Bu ifllem, kazan ç›k›fl›ndaki suyun bir k›sm›n›n kazan dönüflüne kar›flt›r›lmas›yla gerçeklefltirilmektedir. Üç ve dört yollu kar›flt›rma vanalar›nda oda ve d›fl hava termostat› bulunmaktad›r. Bu sistemde d›fl hava s›cakl›¤› alg›lanmakta, iç s›cakl›¤› alg›layan termostat ayarlanarak üç ve dört yollu vanalarla sisteme giden su s›cakl›¤› ayarlanmaktad›r. Üç ve dört yollu kar›flt›rma vanalar›yla -20°C ile +350°C aras›nda buhar, s›cak su, kaynar su, k›zg›n ya¤, so¤utma s›v›s› ile her türlü bazik ve asitik ortamlarda ›s› kontrolü ile yak›t tasarrufu yap›labilmektedir. Üç ve dört yollu motorlu kontrol vanas› kullan›larak oda s›cakl›¤› belirli bir de¤ere geldi¤inde s›cak ak›flkan boflu bofluna tüketim merkezine yollanmayacakt›r. Bununla birlikte farkl› d›fl ortam s›cakl›klar›n- 91 3. Ünite - Is›tma Sistemlerinde Enerji Ekonomisi da kazan ç›k›fl s›cakl›¤› otomatik olarak ayarlanarak konforlu bir ›s›nma ve enerji tasarrufu sa¤lanacakt›r. Üç ve dört yollu kar›flt›rma vanalar›na iliflkin çal›flt›rma prensibi fiekil 3.7 ve 3.8’de görülmektedir. fiekil 3.7 Kazandan Ç›k›fl 300 h 90˚C 1000 h 62˚C Sisteme Gidifl Üç Yollu Kar›flt›rma Vanalar›na ‹liflkin Çal›flt›rma Prensibi 12000kcal/h 12000kcal/h 700 h Kazana Dönüfl 1000 h 50˚C 300 h 50˚C Sistemden Dönüfl Üç Yollu Kar›flt›rma Vanas› fiekil 3.8 1000 h 52˚C 300 h Kazandan Ç›k›fl 700 h 1000 h 90˚C 700 h Kazana Dönüfl 1000 h 78˚C 12000kcal/h 1000 h 50˚C 12000kcal/h 300 h Sisteme Gidifl Sistemden Dönüfl Dört Yollu Kar›flt›rma Vanalar›na ‹liflkin Çal›flt›rma Prensibi 92 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Özet Is›tma tesisat›ndaki cihazlar denilince ilk baflta kazanlar, kat kaloriferleri, boylerler ve kombi cihazlar› s›ralanabilir. Is›t›c› eleman olarak radyatörler, konvektörler, radyant ›s›t›c›lar ve ç›plak borulardan söz edilebilir. Is›tma tesisat›ndaki di¤er cihazlar olarak genleflme depolar›, pompa ve vanalar ile armatürler incelenmifltir. S›cak su kazanlar› genelde malzeme aç›s›ndan döküm kazanlar, çelik kazanlar; çal›flma sistemi aç›s›ndan atmosferik brülörlü ve üflemeli brülörlü kazanlar olarak s›n›fland›r›lmaktad›r. Is›t›c› elemanlar konutlarda ifl merkezlerinde ortam›n ›s›t›lmas›nda kullan›lmaktad›r. Kazan, kat kaloriferi ya da kombi arac›l›¤› ile üretilen s›cak suyun ›s›t›c› elemanlara yollanarak s›cak suyun enerjisinin ortama verilerek ortam›n ›s›t›lmas›n› sa¤lar. Yayg›n olarak kullan›lan ›s›t›c› elemanlar radyatörlerdir. Bunun d›fl›nda konvektör, radyant ›s›t›c› ve nadiren de ç›plak borular ›s›t›c› eleman olarak kullan›lmaktad›r. Son y›llarda bireysel ›s›tma sistemlerine do¤ru bir tercih kaymas› ortaya ç›kt›¤› görülmektedir. Bu tercihe toplu ›s›nmada s›cakl›k tercihi yap›lamamas› ve enerji tasarrufuna iliflkin önlemlere tüm kullan›c›lar›n özen göstermemesi yol açmaktad›r. Buna çözüm olmak üzere toplu ›s›tma sistemlerinde pay ölçer seçene¤i ortaya ç›km›fl ve bunun kullan›m›nda zorunluluklar olmas› gündeme gelmifltir. Son y›llarda ›s›tma sistemlerinde düflük s›cakl›kl› ›s›tma sistemine do¤ru bir geçifl söz konusudur. 90/70’lik klasik sistem yerine 70/55, 65/45, 55/40 gibi sistemler ortaya ç›km›flt›r. Bu tür sistemlerin en önemli avantaj›, suyu daha yüksek s›cakl›klara kadar ›s›tmak için enerji harcanmamas› ve ›s› kay›plar›ndaki azalmad›r. Düflük s›cakl›kl› ›s›tma sistemleri genellikle yerden ve duvardan ›s›tma ile birlikte kullan›lmaktad›r. Düflük s›cakl›kl› ›s›tma sistemlerinde kazan ç›k›fl suyu s›cakl›¤› 55°C-70°C mertebelerinde oldu¤undan, do¤al olarak bacadan at›lan gaz›n s›cakl›¤› da düflmektedir. Bu durum, bacadan at›lan gaz›n s›cakl›¤›n›n düflmesi anlam›na gelmektedir. Düflük ›s›tma sistemlerinin enerji tüketimi aç›s›ndan verimli olmas› ve tercih edilmesinin nedeni de budur. Son y›llarda sa¤lad›¤› enerji tasarrufu nedeniyle yüzeyden ›s›tma sistemlerinin tercihinde art›fllar ortaya ç›km›flt›r. Yüzeyden ›s›tma sistemleri, yerden olabilece¤i gibi duvardan ya da tavandan da gerçeklefltirilebilmektedir. Is› pompas›, yo¤uflmal› kombi ve günefl enerjisiyle birlikte desteklendi¤inde hem ›s›tma hem so¤utma söz konusu olabilmektedir. Bu durumda borular k›smen yerden, k›s- men duvardan, k›smen de tavandan geçebilmekte; ›s›tma halinde yerden ve duvardan, yaz›n so¤utma halinde ise tavandan ve duvardan ak›flkan dolaflt›r›lmaktad›r. Günefl enerjisi bafllang›çta sadece kullan›m s›cak suyu amac›yla hayat›m›za girmifltir. Daha sonra ›s›tmaya destek ve elektrik enerjisi üretiminde de günefl enerjisinden yararlanma, uygulamada da kullan›ma girmifltir. Özellikle geçifl mevsimlerinde sadece güneflten yararlanarak ›s›t›lan konutlar k›fl mevsimi ilerledikçe günefl enerjisinin yetmedi¤i durumlarda klasik ›s›tma sistemlerinin takviyesi gerekmifltir. Günefl enerjisiyle ›s›tma uygulamas›nda, di¤er ›s›tma uygulamalar›nda oldu¤u gibi yal›t›m çok önemlidir. Yo¤uflmal› sistemler, baca gaz› içerisinde bulunan buhar›n yo¤uflturulmas›yla ortaya ç›kan enerjiden yararlanan sistemlerdir. Kaskad sistemler, merkezi ›s›tma sistemi kullanan binalarda, ›s›tma sisteminin, mevsime göre ihtiyaç duydu¤u optimum düzeyde çal›flt›rarak enerji ekonomisi sa¤lamaktad›r. Son y›llarda sa¤lad›¤› avantaj nedeniyle kaskad sisteminin kullan›m›nda ve tercihinde art›fllar görülmektedir. Is›tma sisteminin ihtiyac› olan ›s› kapasitesi tek bir kazan yerine birçok duvar tipi cihazdan oluflmaktad›r. Geçifl mevsimlerinde binan›n ›s› ihtiyac›, tam kapasitesnin dörtte biri de¤erine kadar düflebilmektedir. Geçifl mevsimlerinde ›s› ihtiyac›n›n düflük olmas› nedeniyle kazanlar, ihtiyaca ba¤l› olarak % 30- %40 gibi düflük kapasitelerde çal›flabilmektedir. Düflük kapasitede çal›flmas› nedeniyle de çal›flma verimleri düflmektedir. Bu sak›ncay› ortadan kald›rmak üzere kaskad sistemleri önerilmektedir. Is›tma sistemlerinde kullan›lan bafll›ca kontrol cihazlar› ve sistemleri flunlard›r: oda termostat›, termostatik radyatör vanas›, kazan termostat›, pay ölçer, tam otomatik sistemli kazan kontrolü, yakma yönetim sistemleri ve motorlu vanalarla sistem veya zon kontrolüdür. Oda termostat›, önceden ayarlanana bir set de¤erine ba¤l› olarak odan›n arzu edilen s›cakl›kta tutulmas›n› sa¤lamaktad›r. 3. Ünite - Is›tma Sistemlerinde Enerji Ekonomisi 93 Kendimizi S›nayal›m 1. Afla¤›da sembolü verilmifl olan ›s›tma tesisat› eleman›n›n ad› hangi fl›kta do¤ru olarak verilmifltir? a. b. c. d. e. Kazan Brülör Kondenstop Vana Pompa 2. Afla¤›daki fl›klarda verilen bireysel ›s›tma yöntemlerinden hangisi di¤erlerinden daha ekonomik bir ›s›tma yöntemidir? a. Do¤algaz sobas› b. Yo¤uflmal› kombi c. Kat kaloriferi d. Soba e. Radyatör 3. Merkezi ›s›tma sistemi için kazan seçimi yap›l›rken hangisi dikkate al›nmaz? a. Kazan dairesinin yeri b. Kazan tipi c. Kazan kapasitesi d. Kollektör uygulamas› e. Kazan dairesinin rengi 4. Klasik s›cakl›kl› ›s›tma sistemine ait gidifl-dönüfl suyu s›cakl›k de¤eri afla¤›dakilerden hangisidir? a. 90/70 b. 70/55 c. 65/45 d. 55/45 e. 55/40 5. Hijyenik olmas› ve radyatör, boru gibi tehlike oluflturacak eleman olmay›fl› nedeniyle hastane ve çocuk yuvalar›nda kullan›lan ›s›tma türü afla¤›dakilerden hangisidir? a. Merkezi ›s›tma b. Bölgesel ›s›tma c. Yerden ›s›tma d. Duvardan ›s›tma e. Radyatörlü ›s›tma 6. Yo¤uflmal› sistemlerde at›k gaz›n geçti¤i kazan ve baca bölümleri paslanmaz çelikten yap›lmas›n›n nedeni nedir? a. Verimi art›rmak için b. Baca gaz› s›cakl›¤› düflük oldu¤u için c. Radyatör say›s› fazla oldu¤u için d. Gaz hatt›nda yo¤uflmufl su bulundu¤u için e. Yak›t olarak do¤algaz kullan›ld›¤› için 7. Merkezi ›s›tma sistemi kullanan binalarda, ›s›tma sisteminin, mevsime göre ihtiyaç duydu¤u optimum düzeyde çal›flt›rarak enerji ekonomisi sa¤layan sistem afla¤›dakilerden hangidir? a. Kaskad sistemler b. Yo¤uflmal› sistemler c. Tek borulu da¤›tma sistemleri d. Yüzeyden ›s›tma sistemleri e. Konvektörlü ›s›tma sistemleri 8. Afla¤›da hangisi ›s›tma sistemlerinde enerji ekonomisi sa¤lamak için kullan›labilecek bir otomatik kontrol sistemi de¤ildir? a. Motorlu vanalarla sistem veya zon kontrolü b. Oda termostat› c. Hidrofor d. Kazan termostat› e. Termostatik radyatör vanas› 9. Afla¤›da verilen otomatik kontrol yöntemlerinden hangisi oda s›cakl›¤›n›n belli bir düzeyde tutularak sisteme enerji tasarrufu sa¤lar? a. ‹ki kollu kontrol vanas› b. Üç yollu kontrol vanas› c. Zon kontrolü d. Kazan termostat› e. Oda termostat› 10. Motorlu kontrol vanalar›nda kapasite kontrolü yapmak için suya ne yap›l›r? a. Suyun bas›nc›n› düflürülür. b. Suyun s›cakl›¤› veya debisi de¤ifltirilir. c. Suyun yo¤unlu¤unu de¤ifltirilir. d. Suya klor kat›l›r. e. Suyun rengini de¤ifltirilir. 94 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› 1. c 2. b 3. e 4. a 5. c 6. d 7. a 8. c 9. e 10.b Yan›t›n›z yanl›fl ise “Is›tma Tesisat› Elemanlar› ve Cihazlar›” bafll›kl› konuyu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Düflük S›cakl›kl› Is›tma Sistemleri” bafll›kl› konuyu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise”Is›tma Sistemleri, Sistem Seçimi ve Enerji Ekonomisi” bafll›kl› konuyu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Is›tma Tesisat› Elemanlar› ve Cihazlar›” bafll›kl› konuyu yeniden gözden geçiriniz Yan›t›n›z yanl›fl ise “Düflük S›cakl›kl› Is›tma Sistemleri” bafll›kl› konuyu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Düflük S›cakl›kl› Is›tma Sistemleri” bafll›kl› konuyu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Kaskad Sistemler” bafll›kl› konuyu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Otomatik Kontrol ve Enerji Ekonomisi” bafll›kl› konuyu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Otomatik Kontrol ve Enerji Ekonomisi” bafll›kl› konuyu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Otomatik Kontrol ve Enerji Ekonomisi” bafll›kl› konuyu yeniden gözden geçiriniz. S›ra Sizde Yan›t Anahtar› S›ra Sizde 1 Is›tma tesisat› hesaplan›rken ›s›t›c› cihazlar›n seçiminde emniyet katsay›lar› göz önüne al›nmal›d›r. Emniyet katsay›lar›n›n yüksek seçilmesi, yüksek kapasite de¤erlerini ortaya ç›karmaktad›r. Örne¤in, kazan seçimi yap›l›rken önce tüm binan›n ›s› ihtiyac› hesaplanmakta, sonra borulardan d›flar›ya olan ›s› kaça¤› dikkate al›narak bir emniyet katsay›s›yla çarp›lmaktad›r. Bunun d›fl›nda kazan kataloglar›ndan seçim yap›l›rken hesaplanan de¤ere en yak›n ve büyük olan kazan seçimi yap›lmaktad›r. Bundan dolay› da ihtiyac›n üzerinde kazan kapasiteleri ortaya ç›kmaktad›r. Benzer yüksek kapasite seçimi pompa, genleflme deposu, hidrofor ve radyatör seçiminde de görülmektedir. Kapasitesi yüksek seçilen cihaz, ömrü boyunca düflük kapasitede çal›flmakta ve düflük verimde iflletilmektedir. Ayr›ca kapasitesi büyük seçilen cihaz (kazan, pompa) daha pahal›ya sat›n al›nmakta, ilk yat›r›m maliyeti artmaktad›r. Büyük kapasite seçilmesi durumunda dur-kalk prensibiyle çal›flan brülörlerde, cihaz›n devreye girip ç›kma say›s› artacakt›r. Brülörün her devreye giriflinde eksik yanma kay›plar› ve durma s›ras›nda da kazan›n ›fl›n›m kay›plar› artacakt›r. Bu durum yak›t tüketimini artt›ran bir faktördür. S›ra Sizde 2 Radyatör yerlefltirilirken konuyla ilgili standartlara göre yerlefltirilmesi çok önemlidir. Radyatörün yerden yüksekli¤i 70 mm, duvardan uzakl›¤› ise en az 40 mm olmal›d›r. Radyatör verimi, yerlefltirme biçimi ile birlikte radyatörün kapat›lma flekline de ba¤l›d›r. Radyatörün dekoratif amaçlarla kapat›lmas› %5-%15 aras›nda verim düflüklü¤üne neden olmaktad›r. Dekoratif amaçlarla kapat›lmas› gerekiyorsa, alttan so¤uk havan›n girmesine ve üstten ›s›t›lm›fl havan›n ç›kmas›na izin verecek bir tasar›m yap›lmal›d›r. Ayr›ca radyatör önüne perde, dolap, masa türü eflya konulmamal›d›r. S›ra Sizde 3 Radyatör yerlefltirilmesinde en önemli faktör, yerlefltirilmesine iliflkin kurallara uyulmas›d›r. Bunun yan›nda radyatör arkas› yal›t›m› da önemle üzerinde durulmas› gereken noktalardan birisidir. Radyatörün bulundu¤u yak›n çevredeki s›cakl›k iç ortam s›cakl›¤›n›n çok üzerindedir. Termodinami¤in birinci yasas› gere¤i ›s› daima yüksek s›cakl›kl› ortamdan düflük s›cakl›kl› ortama do¤ru gidece¤inden, e¤er radyatör arkas›ndaki duvar yal›t›lmam›flsa ve buradaki yüzey s›cakl›¤› düflükse, ›s› odaya gelmek yerine öncelikle duvardan d›flar› kaçacakt›r. Bu nedenle radyatör pete¤i arkas›ndaki duvar›n yal›t›lmas› ›s› kay›plar›n› azaltmak aç›s›ndan çok önemlidir. Mevcut binalarda radyatör arkas›na konacak yal›t›m levhas› ile %10’a kadar enerji tasarrufu sa¤lanabilmektedir. Radyatör arkas› yal›t›m levhalar› ›s›y› yans›tma özelli¤ine de sahip alüminyum folyo ile kaplanmal›d›r. Radyatör arkas›na yerlefltirilen yal›t›m levhas›, iletim yolu ile olan ›s› geçiflini azaltmaktad›r. Alüminyum levha ise ›fl›n›mla ›s› geçiflini azalt›c› yönde etki yapacakt›r. 3. Ünite - Is›tma Sistemlerinde Enerji Ekonomisi S›ra Sizde 4 Buharl› sistemler ›s›tma amac›yla, özellikle bölgesel sistemlerde kullan›lmakla birlikte, sanayide de kullan›lmaktad›r. Sanayide buhar; kimya, ka¤›t, tekstil, malzeme ve g›da endüstrisinde yayg›n olarak kullan›lmaktad›r. Bunun d›fl›nda buhar, temizlik amac›yla çamafl›rhanelerde ve sterilizasyon amac›yla hastanelerde kullan›lmaktad›r. Güvenilir olarak kullan›labilece¤i bir s›cakl›kta, büyük miktarda ›s› depolayarak tafl›yabiliyor olmas› ve her yerde kolay ve bol bulunan sudan üretilebiliyor olmas› nedeniyle buhar, sanayi kurulufllar›nda ve büyük ›s›tma sistemlerinde kullan›lmaktad›r. Endüstride buhar kullan›m›n›n tercih edilmesinin bafll›ca nedenleri aras›nda buhar sistemiyle yüksek ak›flkan s›cakl›klar›na ç›kabilme ve küçük bir kütle ile büyük miktarda ›s› enerjisinin tafl›nmas› söylenebilir. Özellikle g›da endüstrisinde buhar kullan›m› hijyenik nedenlerle tercih edilmektedir. Buhar›n tafl›nmas› kendi bas›nc›yla gerçekleflti¤inden pompalamaya ihtiyaç duyulmamaktad›r. S›ra Sizde 5 Duvardan ›s›tma ve so¤utmada kullan›labilecek panel tipleri çeflitli kriterlere göre s›n›fland›r›lmaktad›r. Mimari kullan›m aç›s›ndan bak›ld›¤›nda; modüler paneller, köfle paneller, çevre panelleri, tavana gömülü paneller, duvara gömülü paneller ve zemin panelleri görülmektedir. Duvardan ›s›tma ve so¤utmada kullan›lacak panel tipleri ak›flkan cinslerine göre s›n›fland›r›ld›¤›nda; s›v› ak›flkanl› paneller (genellikle su), gaz ak›flkanl› paneller ve elektrikli paneller mevcuttur. Duvardan ›s›tma ve so¤utmada kullan›lacak panel tipleri, konstrüksiyonuna göre s›n›fland›r›ld›¤›nda ise, serpantinli paneller ve ›zgara paneller olmak üzere ikiye ayr›lmaktad›r. Son olarak, kullan›lan malzeme cinsine göre s›n›fland›r›ld›¤›nda ise, metal paneller ve plastik paneller olmak üzere iki uygulama ortaya ç›kmaktad›r. S›ra Sizde 6 S›cak sulu döflemeden ›s›tmada, zemine boru döflenerek s›cak sunun enerjisini mekana iletilmektedir. Elektrikli döflemeden ›s›tmada, elektrik enerjisini ›s› enerjisine dönüfltürmek üzere özel olarak üretilmifl ›s›tma kablolar› arac›l›¤› ile ›s› enerjisi odaya aktar›larak mekan›n ›s›t›lmas› sa¤lanmaktad›r. Elektrikli döflemeden ›s›tma sistemi tüm daireyi ›s›tmak için kullan›labildi¤i gibi genellikle ›slak zeminlerin bulundu¤u banyo, mutfak, balkon gibi, mekanlara ›s›tma ve konfor amac›yla kullan›lmaktad›r. Elektrikli döflemeden ›s›tma sistemi uyguland›¤›nda mevcut döfleme yüksekli¤inde 1-1,5 cm’lik 95 bir fark ortaya ç›kmaktad›r. S›cak sulu döflemeden ›s›tma sistemlerinde bu fark daha fazlad›r. Elektrikli döflemeden ›s›tma sistemleri konutlarda ›s›tma amac›yla kullan›ld›¤› gibi çat›larda buz eritme, buzlu rampalarda buzun eritilmesi amac›yla ve merdivenlerde buz eritme amac›yla da kullan›labilmektedir. S›ra Sizde 7 Günefl enerjisinin kullan›ld›¤› tüm uygulamalarda oldu¤u gibi en genel avantaj› bol ve tükenmeyen enerji kayna¤› olmas›d›r. Bunun yan› s›ra emisyon oluflturmayan temiz bir enerji kayna¤›d›d›r. Günefl enerjisi yurt d›fl›na ba¤›ml› olmayan bir enerji kayna¤› olup ekonomik ve kullan›m› kolayd›r. ‹flletme maliyeti az olan günefl enerjisi kullan›m›nda çok farkl› alternatifler önerilmektedir. Bu alternatifler aras›nda sistem çözümleri ön planda yer almaktad›r. Bu sistem çözümlerinde kazan (veya kombi), ›s› pompas›, jeotermal ile güneflin birlikte kullan›m alternatifleri ortaya koyulmaktad›r. Günefl enerjisi kullan›m›n›n dezavantajlar› ise depolama olana¤›n›n s›n›rl› olmas› ve gece kullan›m olana¤› bulunmad›¤›ndan sürekli bir enerji kayna¤› olmamas›d›r. Kollektör kullan›m›nda, kollektörün gölgelenmemesi önemli bir faktördür. Enerjinin pik kullan›m›n›n söz konusu oldu¤u akflam saatlerinde günefl enerjisinden yararlan›lamamaktad›r. Otomatik kontrollü ve yüksek verimli bir iflletme için ilk yat›r›m maliyeti yüksek olarak ortaya ç›kmaktad›r. S›ra Sizde 8 Günefl enerji sistemlerinde kullan›lan kollektörlerden beklenen özelliklerin bafl›nda uzun ömürlü olmas› ve yüksek verimle çal›flt›r›labilmesi gelmektedir. Kollektörde kullan›lan cam›n yüksek ›s› geçirgenli¤ine ve düflük yans›ma oran›na sahip olmas› beklenmektedir. Kollektörün d›fl çerçevesinin geri dönüflümlü, hafif cam fiberden üretilmesi önerilmektedir. Günefl enerji sistemlerinde kullan›lan kollektörlerden beklenen en önemli özelliklerden birisi de korozyona karfl› dayan›kl› olmas›d›r. Kollektördeki boru ba¤lant›lar› en uygun verimi sa¤layacak flekilde tasarlanmal›d›r. Kollektörün montaj ve bak›m› kolay olmal›d›r. Genellikle çat›ya yerlefltirilen kollektörlerin çat›ya zarar vermeyecek kadar hafif, rüzgar ve d›fl etkilere dayanacak kadar mukavemetli olmas› beklenmektedir. Birden fazla say›da kollektör kullan›m›nda kollektörler aras› mesafeler k›sa olmal› ve ara ba¤lant›lardan dolay› ›s› kay›plar› minimum düzeyde tutulmal›d›r. 96 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Yararlan›lan Kaynaklar ASHRAE (1992), Thermal environmental conditions for human occupancy, ANSI/ASHRAE Standard 55-1992R. ASHRAE. 2004, El Kitab› Sistemler ve Ekipmanlar, Bölüm 6, Panel Is›tma ve So¤utma. Do¤an, V., Is›tma, Vemeks Mühendislik, ISBN: 978605-61-897-0-8. Genceli O. F., Parmaks›zo¤lu ‹. C. (2007), Kalorifer Tesisat›, TMMOB MMO Yay›n No 352/4. ISISAN (2005), Enerji Ekonomisi, ISISAN Çal›flmalar› No 351. Karakoç T. H. (1997), Enerji Ekonomisi, Demirdöküm Teknik Yay›nlar› Teknik Yay›n No 2. Karakoç T. H. (2007), Brülörler, Demirdöküm Teknik Yay›nlar› Teknik Yay›n No 7. Karakoç T. H. (2007), KTH: Kalorifer Tesisat› Hesab›, Demirdökü¤m Teknik Yay›nlar› Teknik Yay›n No 9. Karakoç, T.H. ve Di¤erleri, Enerji Ekonomisi (Editör: Karakoç, T.H.), Anadolu Üniversitesi Yay›n No:2114, ISBN: 978-975-06-0795-0, Kas›m 2010 K›ncay, O., Karakoç, T. H., “Duvardan Is›tma-So¤utma Sistemleri ve Tasar›m ‹lkeleri”, Tesisat Mühendisli¤i Dergisi, TMMOB, Sayfa: 25-33, Say›:124, 07/2011 Watson R., Chapman K., Radiant Heating and Cooling Handbook, McGraw Hill Handbooks, 2004. Yararlan›lan ‹nternet Kaynaklar› http://aquatherm.com.tr/yeni/index.php/sstemler/istma-soutma-panelleri.html http://www.gelisimteknik.com ISITMA HAVALANDIRMA VE KL‹MA S‹STEMLER‹NDE ENERJ‹ EKONOM‹S‹ 4 Amaçlar›m›z N N N Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra; Tesisatta ›s› yal›t›m›n›n önemini aç›klayabilmek, Tesisat yal›t›m›nda kullan›lan malzemeleri ve bunlardan istenilen özellikleri tan›yabilmek, Tesisatta ›s› yal›t›m› yap›labilecek yerleri saptayabilmek için gerekli bilgi ve becerilere sahip olabilirsiniz. Anahtar Kavramlar • Tesisat • Is› Yal›t›m› • Yal›t›m Malzemesi • Yal›t›m Hatalar› ‹çindekiler Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Tesisatta Enerji Ekonomisi Enerji Ekonomisi • G‹R‹fi • TES‹SATTA ENERJ‹ EKONOM‹S‹N‹N ÖNEM‹ • TES‹SAT YALITIMINDA KULLANILACAK MALZEMELERDEN BEKLENEN ÖZELL‹KLER • TES‹SAT YALITIMINDA KULLANILAN YALITIM MALZEMELER‹ • TES‹SATTA ENERJ‹ EKONOM‹S‹ SA⁄LANAB‹LECEK YERLER Tesisatta Enerji Ekonomisi G‹R‹fi Tesisatta enerji ekonomisi, binalarda enerji ekonomisi kadar önemlidir. Tesisatta enerji ekonomisi öncelikle yal›t›mdan geçmektedir. Tesisat yal›t›m›n›n bina yal›t›m›ndan en önemli fark›, tesisatta karfl›lafl›lan s›cakl›k düzeylerinin binalardaki s›cakl›k düzeyinden çok yüksek olmas›d›r. Binalarda iç ortam›n s›cakl›¤› ile d›fl ortam›n s›cakl›¤› aras›ndaki fark 20°C-40°C aras›nda de¤iflmektedir. Tesisatta ise bu fark çok daha yüksek düzeylerdedir. Bu nedenle tesisatta yap›lacak yal›t›m, enerji tasarrufu aç›s›ndan büyük önem arz etmektedir. Bina ve tesisatta yal›t›m yap›lmas› durumunda tesisat yat›r›m›n›n maliyetlerinde önemli düzeyde düflmeler ortaya ç›kabilmektedir. Binaya iyi bir yal›t›m yapmakla binan›n toplam ›s› ihtiyac› düflece¤inden binan›n kazan kapasitesi, radyatör say›s› ve boru çaplar›nda düflmeler ortaya ç›kar. Bu da parasal kazanç anlam›na gelmektedir. Benzer flekilde tesisatta yal›t›m da tesisat kay›plar›nda azalmalar ortaya ç›karabilecektir. TES‹SATTA ENERJ‹ EKONOM‹S‹N‹N ÖNEM‹ Tesisatta ›s› yal›t›m›, teknik yal›t›m ya da endüstriyel yal›t›m olarak da adland›r›labilir. Yal›t›m tesisat›n olmazsa olmaz bir parças›d›r. Klima tesisat›, ›s›tma tesisat›, so¤utma tesisat› gibi tüm tesisat alanlar›nda yal›t›m tamamlanmadan sistem devreye al›nmaz. Yal›t›m yap›l›rken dikkat edilmesi gereken önemli bir nokta, hangi durumda, hangi yal›t›m malzemesinin, hangi uygulama ile kullan›laca¤›d›r. Uygulamada ak›flkan s›cakl›¤›n›n da önemi bulunmaktad›r. Uygulamada kullan›lacak malzeme ve kal›nl›kta yap›lan hatalar baflta yo¤uflma olmak üzere pek çok ciddi problemi ortaya ç›karabilmektedir. Tesisatta yal›t›m uygulamalar›nda genelde borularda yap›lan yal›t›m yayg›n olarak kullan›lmaktad›r. Yal›t›m sadece borularda de¤il vana ve çeflitli armatürlerde kullan›lmaktad›r. Özellikle yüksek s›cakl›kta çal›flan çeflitli cihazlarda yap›lan yal›t›m, ciddi parasal kazançlar›n yan›nda çeflitli iflletme sorunlar›n›n da ortadan kald›r›lmas›n› sa¤layabilmektedir. Özellikle borularda yal›t›m kal›nl›¤›n›n tespiti büyük önem arz etmektedir. Yal›t›m kal›nl›¤› artt›kça tasarruf da buna ba¤l› olarak artmaktad›r. Ancak bu arada yal›t›m›n maliyeti de artmaktad›r. Borularda yal›t›m yap›l›rken optimum yal›t›m kal›nl›¤› hesab› mutlaka yap›lmal›d›r. Optimum yal›t›m kal›nl›¤›, ›s› kayb›n›n en aza indirilmesinin yan› s›ra yal›t›m maliyetinin de olabildi¤ince düflük oldu¤u bir yal›t›m kal›nl›¤› olarak adland›r›lmaktad›r. Optimum yal›t›m kal›nl›¤› hesab› sonucunda yal›t›m malzemesinin cin- 100 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi si ya da kal›nl›¤› de¤ifltirilerek en iyi durum ortaya ç›kart›lmaktad›r. Ortam›n s›cakl›k ve nemine ba¤l› olarak boru d›fl yüzey s›cakl›¤›nda öyle bir kritik de¤er ortaya ç›kar ki bu de¤erin alt›na inilmesi durumunda yüzeyde terleme olaylar› bafllar. Bu durumda yal›t›m yap›lmamas› halinde boru üzerinde yo¤uflma meydana gelir. Kullan›lan yal›t›m malzemesinin cinsi ya da bunun kal›nl›¤› uygun de¤ilse yal›t›m malzemesinin d›fl yüzeyinde veya bünyesinde yo¤uflma olay› ortaya ç›kar. Bu durumda da tesisatta kullan›lan yal›t›m malzemesinin difüzyon direnç faktörü (µ) de¤erinin önemi anlafl›lmaktad›r. Bu durumlarda difüzyon direnç faktörü yüksek olan malzeme kullan›lmal›d›r. Çünkü difüzyon direnç faktörü düflük olan malzeme kullan›l›rsa, malzeme içinde yo¤uflma problemi ortaya ç›kabilmektedir. Tesisatta sadece yüksek s›cakl›k de¤il düflük s›cakl›kta ak›flkan da dolaflmaktad›r. Bu tür tesisatlarda yal›t›m donma problemleri aç›s›ndan önemlidir. Örne¤in; su sayaçlar› yal›t›lmad›¤›nda donma problemleri sonucunda patlamalarla karfl›lafl›labilmektedir. Bu nedenle tüm tesisat›n donmaya karfl› yal›t›m önlemi al›nmal›d›r. Is›tma sistemlerinde yal›t›m olmay›fl›n›n ortaya ç›kard›¤› sorunlar flu flekilde s›ralanabilir: • Enerji kayb› ve iflletme giderleri artmaktad›r. • Yüksek s›cakl›k ve buhar armatürlerinde ifl kazalar› ortaya ç›kabilmektedir. • Yal›t›m olmamas› nedeniyle kazan dairesinin afl›r› ›s›nmas› di¤er sistemlerin zarar görmesine neden olabilmektedir. Örne¤in; kazan dairesinin afl›r› ›s›nmas›, hava kompresörlerinde verim düflüklü¤üne neden olmaktad›r. • Yal›t›lmam›fl boru ve ekipmanlar yüzey s›cakl›¤›n›n yüksek olmas› sebebiyle çeflitli ifl kazalar› ortaya ç›karabilmektedir. Özellikle buhar ve k›zg›n su hatlar›nda, bu hatlara yanl›fll›kla dokunulmas› sonucu deri yan›klar› olaylar›na s›k rastlan›lmaktad›r. TES‹SAT YALITIMINDA KULLANILACAK MALZEMELERDEN BEKLENEN ÖZELL‹KLER Kullan›m yerine göre tesisat yal›t›m›nda kullan›lacak malzemelerden çeflitli özellikler istenmektedir. Is› yal›t›m›n›n amac› s›cakl›k fark›ndan ortaya ç›kan ›s› kay›plar›n› dolay›s›yla enerji kay›plar›n› azaltmakt›r. Genel olarak bak›ld›¤›nda ›s› yal›t›m› binalarda, tesisatta ve endüstride uygulanmaktad›r. Is› yal›t›m malzemelerinden bu kullan›m alanlar›na göre farkl› beklentiler bulunmaktad›r. Di¤er bir anlat›mla tesisat ve endüstriyel uygulamalarda kullan›lan yal›t›m malzemelerinden beklenen özellikler ile yap›larda kullan›lan ›s› malzemelerinden beklenen özellikler farkl›l›klar ortaya ç›karmaktad›r. Tesisat ve endüstri uygulamalar›nda, tesisattan geçen ak›flkan›n s›cakl›¤›na göre hatlar üçe ayr›lmaktad›r. So¤uk hatlar, ak›flkan s›cakl›¤›n›n 6°C’den düflük oldu¤u hatlard›r. Ak›flkan s›cakl›¤› 6°C-100°C aras›nda olan hatlar ›l›k hatlar olarak adland›r›lmaktad›r. Ak›flkan s›cakl›¤› 100°C’nin üzerindeki hatlar s›cak hatlar olarak tan›mlan›r. Tesisatta ›s› yal›t›m›, s›cak hatlarda ›s› kay›plar›n› azaltmak amac›yla yap›lmaktad›r. So¤uk hatlarda ise ›s› kazanc›n› önlemek amac›yla yap›lmaktad›r. Tesisat ve endüstriyel uygulamalarda yayg›n olarak kullan›lan ›s› yal›t›m malzemeleri polietilen köpük, kauçuk köpü¤ü, cam yünü, poliüretan, cam köpü¤ü ve kalsiyumsilikatt›r. Tesisatta kullan›lan ›s› yal›t›m malzemesi seçilirken aranan temel özellikler; ›s› iletim katsay›s›, su buhar› difüzyon direnç katsay›s›, yang›n dayan›m›, korozyon riskinin az oluflu, uygulama kolayl›¤› ve ekonomikliktir. 101 4. Ünite - Tesisatta Enerji Ekonomisi Is› ‹letim Katsay›s› Is› iletim katsay›s›, ›s› yal›t›m malzemesinin seçimindeki en önemli özelliktir. (λ), ›s› iletim katsay›s›n›n birimi W/mK olup yal›t›m malzemesinin 1 metresinden, iki ortam aras›ndaki s›cakl›k fark› 1K olmas› durumunda geçirdi¤i ›s› miktar› olarak tan›mlanmaktad›r. Bu tan›mlamadan da anlafl›laca¤› gibi λ ›s› iletim katsay›s› ne kadar düflük olursa d›flar›ya kaçan ›s› miktar› o kadar azalacakt›r. Yal›t›m malzemesinin kal›nl›¤› ve tipi kaçan ›s› miktar›n› do¤rudan etkilemektedir. Örne¤in; 90°C ak›flkan s›cakl›¤›na sahip bir kalorifer sisteminde oda s›cakl›¤› 22°C iken çeflitli çap borularda 20 mm ve 30 mm’lik yal›t›m uygulanarak elde edilecek tasarruf boyutlar›na bak›lm›flt›r. 60 mm (2")’lik bir boruda 20mm’lik bir yal›t›m uyguland›¤›nda %83,4’lük bir enerji tasarrufu sa¤lan›rken yal›t›m kal›nl›¤› 30 mm’ye ç›kt›¤›nda sa¤lanacak enerji tasarrufu miktar› %87 olmaktad›r. 89 mm (3")’lik bir boruda ise 20mm’lik bir yal›t›m uyguland›¤›nda %83,9’luk bir enerji tasarrufu sa¤lan›rken yal›t›m kal›nl›¤› 30 mm’ye ç›kt›¤›nda sa¤lanacak enerji tasarrufu miktar› %87,7 olmaktad›r. fiekil 4.1 114 mm (4")’lik bir boruda 20mm’lik bir yal›t›m Baz› Maddelerin Is› ‹letkenlik Katsay›lar› uyguland›¤›nda %84,1’lik bir enerji tasarrufu sa¤lan›rken yal›t›m kal›nl›¤› 30 mm’ye ç›kt›¤›nda sa¤Elastomerik Kauçuk Köpü¤ü: lanacak enerji tasarrufu miktar› %88 olmaktad›r. 0,036 W/mK 169 mm (6")’lik bir boruda 20mm’lik bir yal›t›m uyguland›¤›nda %84,2’lük bir enerji tasarrufu sa¤lan›rken yal›t›m kal›nl›¤› 30 mm’ye ç›kt›¤›nda sa¤Polietilen: 0,040 W/mK lanacak enerji tasarrufu miktar› %88,3 olmaktad›r. Burada uygulanacak yal›t›m malzemesinin fiyat›na da bakarak optimum yal›t›m kal›nl›¤› belirlenmeliCamyünü: 0,040 W/mK dir. Uygulamada küçük çapl› borularda genellikle 20 mm büyük çapl› borularda ise 30 mm’lik bir yal›t›m kal›nl›¤› ekonomik yal›t›m kal›nl›¤› olarak Taflyünü: 0,040 W/mK önerilmektedir. Is› iletim katsay›s› λ kullan›l›rken laboratuvarlarda ölçülen de¤er de¤il, pratik λ de¤eri verilmePoliüretan: 0,035 W/mK lidir. Düflük ›s› iletim katsay›s›na sahip malzemeler, yüksek ›s› iletim direncine sahiptir. Baz› maddelerin ›s› iletim katsay›lar› karfl›laflt›rman›z amac›yla fiekil 4.1’de verilmifltir. Is› kayb› hesab› nedir, niçin yap›l›r? SIRA S‹ZDE Su Buhar› Difüzyon Direnç Katsay›s› (µ) D Ü fi Ü N E L ‹ M 1 Termodinamik kurallar›na göre ›s› daima yüksek s›cakl›kl› ortamdan düflük s›cakl›kl› ortama geçmektedir. Su buhar› için de su buhar›n›n geçifl flartlar› içinde bir S O R U kural bulunmaktad›r. Su buhar›, s›cakl›¤›na ve nemine ba¤l› olarak, k›smi buhar bas›nc› yüksekten düflü¤e do¤ru ilerler. Bu ilerleme s›ras›nda da malzemenin buD ‹ Kyap› K A T malzemesi, har difüzyon direncine ba¤l› olarak bir dirençle karfl›lafl›r. Her kal›nl›¤›na ba¤l› olarak, buhar difüzyonuna karfl› farkl› bir davran›fl gösterir. Karfl›lafl›lan bu direncin, havan›n su buhar› difüzyon direncine oran›, “su buhar› diSIRA S‹ZDE füzyon direnç katsay›s›” olarak tan›mlanmaktad›r. Malzemeden su buhar› tamamen geçiyorsa µ=1 olarak al›n›r. Malzemeden su buhar› hiç geçmiyorsa µ=sonsuz AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P N N SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P 102 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi fiekil 4.2 olarak al›nmaktad›r. µ de¤erinin 10.000 ile 100.000 aras›nda oldu¤u malzemeler buhar kesici olarak adland›r›lmaktad›r. Boru hatt›ndan düflük s›cakl›kta ak›flkan geçti¤i durumlarda Hava : 1 genellikle borunun d›fl yüzey s›cakl›¤› ortam s›cakl›¤›n›n çok alt›nda olmaktad›r. Böyle duCamyünü : 1,1 rumlarda boru hatt›n›n bulundu¤u ortam›n s›cakl›¤›na ve nemine ba¤l› olarak öyle bir kritik Poliüretan Köpük : 50-100 s›cakl›k bulunmaktad›r ki bu s›cakl›¤a terleme s›cakl›¤› denilmektedir. Boru hatt›n›n yüzeyinBeton : 70-80 deki s›cakl›¤›n, terleme s›cakl›¤›n›n alt›na düflmesi durumunda boru yüzeyinde yo¤uflma orPolietilen Köpük : 50-100 taya ç›kar. Bu durumda kullan›lan yal›t›m malzemesi su alabilecek nitelikte ise ve buhar geElastrometrik Kauçuk Köpü¤ü çifline karfl› bir önlem al›nmam›flsa bu durum: 3000-16000 da yal›t›m malzemesinin içi ›slan›r. Bu durum yal›t›m malzemesinin bozulmas›na ve görevini Metaller su buhar› geçirimsizdirler. yerine getiremez hale gelmesine neden olabilir. Baz› maddelerin su buhar› difüzyon direnç katsay›lar› fiekil 4.2’de verilmifltir. Yo¤uflma, borularda yal›t›m yap›l›p yap›lmamas› durumuna göre iki flekilde ortaya ç›kmaktad›r. ‹çinden düflük s›cakl›kta ak›flkan geçen boru hatlar›nda ›s› yal›t›m›n›n hiç yap›lmamas› durumunda yo¤uflma boru hatt› yüzeylerinde oluflur. ‹çinden düflük s›cakl›kta ak›flkan geçen borulardaki yal›t›m, yo¤uflmay› önleyebilecek kal›nl›ktan daha az ise bu defa da yal›t›m malzemesinin d›fl yüzeyinde yo¤uflma ortaya ç›kmaktad›r. Borularda kullan›lan ›s› yal›t›m malzemesinin su buhar› difüzyon direnç katsay›s› µ’nün de¤erinin önemi bu durumlarda ortaya ç›kmaktad›r. Özellikle so¤uk hatlarda, buhar geçiflini önleyecek bir malzeme kullan›lmamas› durumunda yüzeylerde yo¤uflma ortaya ç›kmamas›na karfl›n yal›t›m malzemesinin içine su buhar› girerek malzemenin içinde yo¤uflur ve su haline gelir. D›fl ortam s›cakl›¤›na ba¤l› olarak yal›t›m malzemesi içerisindeki su donarak buz haline de gelebilir. Is› yal›t›m malzemesinin içerisinde bulunan su, ›s› yal›t›m malzemesinin ›s› iletkenlik katsay›s›n› artt›r›r. Bu durum malzemenin yal›t›m özelli¤inin ortadan kalkmas›na neden olur. Yal›t›m malzemesi içerisinde su bulunmas› korozyona da neden olabilir. Yal›t›m malzemesi bünyesindeki su, borunun korozyona u¤ramas› nedeniyle tamamen de¤ifltirilmesine de neden olabilir. Tesisatta yal›t›m yap›lmamas› ya da yanl›fl uygulama sonras›nda korozyona u¤ram›fl borular›n resmi fiekil 4.3’de görülmektedir. Baz› Maddelerin Su Buhar› Difüzyon Direnç Katsay›lar› fiekil 4.3 Hatal› Uygulamalar Sonucu Korozyona U¤ram›fl Borular 103 4. Ünite - Tesisatta Enerji Ekonomisi Bu tür sorunlar›n ortadan kald›r›labilmesi için su buhar› difüzyon direnç katsay›s› yüksek olan malzemeler kullan›lmal›d›r. Bu tür malzemeler kapal› gözenekli malzeme olarak da an›lmaktad›r. Aç›k gözenekli malzeme nedir? So¤uk boru hatlar›nda aç›k gözenekli malzeme SIRA S‹ZDE kullan›l›rsa nas›l önlem al›nmal›d›r? Çeflitli Kuvvetlere Dayan›kl›l›¤› ve Direnci 2 D Ü fi Ü N E L ‹ M D Ü fi Ü N E L ‹ M Is› yal›t›m malzemelerinin bas›nca, çekmeye, gerilmeye karfl› mukavemeti, elastikiS O R U yeti, k›r›lganl›¤› ve sars›nt›ya karfl› dayan›kl›l›¤› kataloglar›nda verilmelidir. Is› yal›t›m malzemesinin korozyon, küflenme, haflarat bar›nd›rma gibi etkenlere karfl› direnci olmal›d›r. DIN 1988.7 Bölüm 5.3’te belirtildi¤i gibi yal›t›mD ‹malzemelerinden KKAT olabildi¤ince nötr olmas› beklenmektedir. Yal›t›m malzemesinin bünyesindeki suda çözünen klorlar, NH3 ve NOX belirtilen limitlerden fazla olmamal›d›r. Bu stanSIRA S‹ZDE darda göre çelik borulardaki klor s›n›r› %0.05, bak›r borulardaki nitrat ve amonyak s›n›r› %0.2 olarak verilmektedir. Is› yal›t›m malzemesinin korozyon dayan›m› yal›t›m malzemesinin bünyesine giren su veya su buhar›n›n çeflitliAMAÇLARIMIZ agresif klorlarla tepkimeye girmesi nedeniyle ortaya ç›kmaktad›r. Yal›t›m malzemelerinin korozyon dayan›m› için olabildi¤ince nötr olmas› ve suda çözünen klorlar› bünyesinde baK ‹ T AsuP emme orar›nd›rmamas› gerekmektedir. Ayr›ca yal›t›m malzemesinin hacimce n›n›n fazla olmamas› ve su buhar› difüzyon katsay›s› µ’nün olabildi¤ince yüksek olmas› gerekmektedir. S O R U D‹KKAT N N Hacimce Su Emme ve Gözenek Yap›s› SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON Is› yal›t›m malzemelerinin neme karfl› duyarl›l›¤› nedir? SIRA S‹ZDE TELEV‹ZYON SIRA S‹ZDE 3 ‹NTERNET ‹NTERNET D Ü fi Ü N E L ‹ M fi Ü N E L ‹ M Is› yal›t›m malzemeleri pazarlan›rken aç›k gözenekli mi, kapal›D Ügözenekli mi oldu¤u mutlaka belirtilmelidir. Is› yal›t›m malzemelerinin aç›k veya kapal› gözenekli olS O R U göstermekma durumuna göre difüzyon yoluyla su emme yüzdeleri de de¤ifliklik tedir. Is› yal›t›m malzemelerinin difüzyon yoluyla su emme yüzdesinin tespiti testlerle ortaya konulmaktad›r. Bu testlerde malzeme kapal› bir test Dortam›nda %90 ba‹KKAT ¤›l nemde 24 saat süreyle bekletilmektedir. Malzemenin testten önce ve testten sonraki a¤›rl›klar› aras›ndaki fark›n yüzdesi, “difüzyon yoluyla su emme yüzdesi” SIRA S‹ZDE olarak tan›mlanmaktad›r. Havadaki su buhar›, aç›k gözenekli olan malzemelerin bünyesine kolayca girebilmektedir. Bu durum su buhar›n›n, malzemenin bünyesinde yo¤uflarak su haline gelmesine ve çeflitli sorunlar ortaya ç›karmas›na neden AMAÇLARIMIZ olmaktad›r. Is› yal›t›m malzemesinin ›slanmas› sadece difüzyon yoluyla ortaya ç›kmaz. Bu durum do¤rudan suyla temas yoluyla da ortaya ç›kmaktad›r. MalzemeleK ‹tespit T A Pamac›yla da rin direk suyla temas› sonucu bünyelerine su alma yüzdelerini testler yap›lmaktad›r. Bu amaçla içi su dolu bir kab›n içerisine malzemenin tamam› su alt›nda kalacak flekilde bir yerlefltirme yap›l›r. Belirli bir süre sonra malzeme T E L E aras›ndaki V‹ZYON sudan ç›kart›l›r. Testten önce ve testten sonra malzeme a¤›rl›¤› fark›n yüzdesi, malzemenin direk suyla temas yoluyla bünyesine ald›¤› suyun yüzdesini vermektedir. S O R U D‹KKAT N N SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON ‹NTERNET Is› yal›t›m malzemelerinin, korozyon riskinin az olmas› istenmektedir. Bunun nedenini SIRA S‹ZDE aç›klay›n? SIRA S‹ZDE 4 ‹NTERNET SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U S O R U D‹KKAT D‹KKAT 104 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi S›cakl›¤a Dayanma ve Yanma S›n›f› Is› yal›t›m malzemesinin hangi s›cakl›klar aras›nda kullan›laca¤› ve yang›n s›n›f›, kataloglar›nda belirtilmelidir. Is› yal›t›m malzemelerinden aleve ve yanmaya karfl› dirençli olmas› beklenmektedir. Gerek tesisatta gerekse yap›da yal›t›m malzemelerinin yang›n güvenli¤i aç›s›ndan güvenilir olmas› beklenmektedir. Yal›t›m malzemesinin tutuflmas›, alev yaymas›, ç›kard›¤› ›s›, ç›kard›¤› duman ve toksit yang›n güvenli¤i aç›s›ndan önemli kriterler olarak ortaya ç›kmaktad›r. Alman Yang›n Standard› DIN 4102, malzemeleri A s›n›f› ve B s›n›f› olmak üzere ikiye ay›rmaktad›r. A s›n›f› malzemeler yanmaz, B s›n›f› malzemeler ise yan›c› malzemelerdir. A s›n›f› malzemeler ise A1 s›n›f› ve A2 s›n›f› olmak üzere iki alt s›n›fta de¤erlendirilmektedir. A1 s›n›f› malzemeler bünyesinde yan›c› madde bulundurmayan malzemeler olup; kum, çak›l, beton, tu¤la ve tafl yünü bu s›n›ftad›r. A2 s›n›f› malzemeler bünyesinde az da olsa yan›c› madde bulunduran malzemeler olup cam yünü ve baz› tip tafl yünü bu s›n›fa girmektedir. B s›n›f› malzemeler ise B1, B2 ve B3 s›n›f› olmak üzere üç alt s›n›fta de¤erlendirilmektedir. B1 tipi malzemeler zor yan›c› olup; alç› ve XPS bu s›n›fa giren malzemelerdir. B2 tipi malzemeler normal yan›c› olup; ahflap ve EPS bu s›n›fa giren malzemelerdir. B3 tipi malzemeler kolay yan›c› olup; ka¤›t ve talafl bu s›n›fa giren malzemelerdir. 2003 y›l›ndan bu yana Avrupa Birli¤i ülkeleri için yang›n güvenli¤i standartlar›n› uygulamak amac›yla “yang›n güvenli¤i standard›” oluflturulmufl ve yürürlü¤e girmifltir. Uygulama Kolayl›¤› Is› yal›t›m malzemeleri yap›lacak iflin niteli¤ine göre hafif, kolay tafl›n›r ve kolay depo edilebilir olmal›d›r. Ayr›ca ›s› yal›t›m malzemesinden kolay kesilebilir olmas› ve az iflçilik gerektirmesi istenmektedir. Is› yal›t›m malzemeleri ›s› köprüsü oluflturmayacak flekilde tam s›zd›rmaz olarak ve kolayca uygulanabilmelidir. Ekonomiklik Is› yal›t›m malzemelerinin benzerleriyle karfl›laflt›r›ld›¤›nda ekonomik bir fiyata sahip olmas› beklenmektedir. Ayr›ca uygulama maliyetinin de düflük olmas› istenmektedir. TES‹SAT YALITIMINDA KULLANILAN YALITIM MALZEMELER‹ Is› Yal›t›m Malzemesi Çeflitleri Is› yal›t›m malzemelerine genel olarak bak›ld›¤›nda bina yal›t›m›nda, teknik tesisat yal›t›m›nda ve sanayi tesisat yal›t›m›nda kullan›lmaktad›r. Bina yal›t›m›nda çat›, duvar, döfleme gibi ›s› kayb›n›n fazla oldu¤u yerlerde yal›t›m uygulamalar› yap›lmaktad›r. Teknik tesisat yal›t›m›; ›s›tma tesisat›nda, s›hhi tesisatta uygulanmaktad›r. Sanayi tesisat›ndaki yal›t›m ise çeflitli endüstri tesislerinde boru, kazan gibi tesisatlarda uygulanmaktad›r. Is› yal›t›m› amac›yla kullan›lan malzemeler genelde dört ana bafll›kta toplanmaktad›r. Bunlar; mineral lifli malzemeler (cam yünü, tafl yünü, seramik yünü), sert plastik köpükler (Expanded Polistiren (EPS) Extruded Polistiren (XPS), fenol köpü¤ü, polüretan), yumuflak köpükler ve cam köpü¤ü kalsiyumsilikat türü malzemelerdir. 4. Ünite - Tesisatta Enerji Ekonomisi 105 Cam Yünü (Glass Wool) Tesisat yal›t›m›nda kullan›lan önemli malzemelerden birisi cam yünüdür. Cam yününün üretimi çeflitli tekniklerle yap›lmaktad›r. Cam yününün ana hammaddesini silis kumu oluflturur. Asl›nda cam yünü ergimifl cam›n çeflitli yöntemlerle lif haline getirilmifl fleklidir. Gündelik hayatta gördü¤ümüz cam k›r›lgan bir maddedir. Ancak ince lif fleklinde üretildi¤inde esnek, bükülebilen ve çok yönlü amaca hizmet eden flekle gelebilmektedir. Cam yününün iki türü bulunmaktad›r. Birincisi sar› renkte olup bakalitli cam yünü olarak an›lmaktad›r. Kullan›lan bakalit, suni bir reçine türü olup, lifleri birbirine yap›flt›rarak rulo ya da levha fleklinde form verilmesini sa¤lar. Bakalitli cam yününün kullan›m alanlar› en çok 250°C’ye kadard›r. ‹kinci cam yünü tipi beyaz renkte olup bakalitsiz olarak adland›r›l›r. Bu tipteki cam yününe form vermek amac›yla kümes teline ya da oluklu mukavva gibi malzemelere dikmek gerekmektedir. Bakalitsiz cam yünü genellikle kazan, tank, boru gibi sanayi yal›t›m›nda kullan›lmakta olup maksimum kullan›m s›cakl›¤› 550°C’ye kadard›r. Bu tipteki cam yünleri yap› sektörünün yan› s›ra flofben, f›r›n gibi ev cihazlar›n›n yal›t›m›nda kullan›l›r. Bakalitli cam yünü yo¤unlu¤u 10-120 kg/m3 aras›nda olup malzemenin yo¤unlu¤una göre levha ya da rulo fleklinde üretilebilmektedirler. Cam yünü ç›plak olarak pazarlanabildi¤i gibi alüminyum folyo, bitümlü karbon veya ka¤›t gibi yard›mc› malzemelerle yap›flt›r›lm›fl olarak da bulunabilmektedir. Cam yününün λ ›s› iletkenlik de¤eri 0,040 W/mK civar›ndad›r. Sanayide kullan›lan cam yünü λ ›s› iletkenlik de¤eri kullan›laca¤› yerin s›cakl›¤›na göre al›nmaktad›r. Tesisat hesab›nda ›s›l geçirgenlik direncini hesaplamak amac›yla yal›t›m malzemesinin ortas›ndaki s›cakl›¤a karfl›l›k gelen ortalama ›s› iletkenlik de¤eri esas al›nmaktad›r. Çizelge 4.1’de 65 kg/m3 yo¤unluktaki cam yünü için çeflitli ortalama s›cakl›klara ait ›s› iletkenli¤i de¤erleri verilmifltir. °C 0 50 100 150 200 250 300 λ 0,034 0,041 0,047 0,055 0,064 0,074 0,085 Mekanik özellikleri aç›s›ndan bakt›¤›m›zda cam yününün çekme, kopma, bas›nç dayan›m›; yo¤unlu¤una göre de¤iflmektedir. Örne¤in; rulo halindeki cam yününün yo¤unlu¤u az oldu¤undan bas›nç mukavemeti de do¤al olarak bulunmamaktad›r. Cam yününün yo¤unlu¤u artt›kça belirli bir bas›nç mukavemeti de oluflmaktad›r. Benzer flekilde cam yününün rulo ya da levha olmas› durumuna ba¤l› olarak kopma mukavemeti de de¤iflmektedir. Cam yününün mekanik özellikleri üretici firmalar›n yay›nlad›¤› kataloglarda bulunmaktad›r. Cam yünü suya karfl› duyarl›l›k aç›s›ndan de¤erlendirilirse, flu yorum yap›labilir: Nas›l ki cam ›slanm›yorsa cam lifleri de ›slanmaz. Cam yününün lifleri aras›nda %99 oran›nda hava bofllu¤u bulundu¤undan, su bu lifler aras›na girer. Suyun ›s› iletim katsay›s› λ = 0,555 W/mK’dir. Dolays›yla suyun ›s› iletkenlik de¤eri cam yününden yaklafl›k 15 kat daha kötüdür. Bu nedenle cam yününün içine bir flekilde su girmifl olmas› onun iletkenlik özelli¤inin kötüleflmesine neden olmaktad›r. Bu yüzden cam yünü gibi bünyesinde hava bofllu¤u olan yal›t›m malzemelerinin kuru olarak bulunmas› ›s› yal›t›m özelli¤ini korumas› aç›s›ndan önemlidir. Cam yününün bünyesine su girmesi ›s› iletim katsay›s›n› kötü etkilemenin d›fl›nda bakalitin çözünmesine de neden olur. Dolay›s›yla cam yünü liflerini birbirine ba¤lama özelli¤i de ortadan kalkm›fl olur. Bunun sonucunda da malzeme kal›nl›¤›nda azalma ortaya ç›kar. Çizelge 4.1 65 Kg/m3 Yo¤unluktaki Cam Yünü ‹çin Çeflitli Ortalama S›cakl›klara Ait Is› ‹letkenli¤i De¤erleri 106 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Her malzemenin özelli¤ine göre de¤iflen bir µ buhar difüzyon katsay›s› bulunmaktad›r. E¤er malzeme buhar› tamamen geçiriyorsa µ=1 al›n›r. Malzeme buhar› hiç geçirmiyorsa µ= sonsuz al›n›r. Is› yal›t›m malzemelerinden beklenen özellikler aras›nda, µ buhar difüzyon katsay›s›n›n oldukça yüksek olmas› aran›r. Bu aç›dan bak›ld›¤›nda cam yününün çok da baflar›l› oldu¤u söylenemez. Di¤er bir anlat›mla cam yünü buhar› kolayca geçirmektedir. Cam yününün µ buhar difüzyon katsay›s› 1,2’dir. Buhar difüzyon katsay›s› nedeniyle cam yününün bu olumsuz özelli¤ini ortadan kald›rmak üzere yal›t›m›n s›cak taraf› alüminyum folyo, PVC, polietilen, bitümlü karton gibi buhar kesici malzemelerle kaplan›r. Bu tür önlemlerle cam yünü malzemesinin sürekli kuru olarak kalmas› sa¤lanmal›d›r. Cam yünü kimyasal maddelere karfl› duyarl›l›k aç›s›ndan incelendi¤inde, genel olarak tüm asitlere karfl› dayan›kl› oldu¤u söylenebilecektir. Cam yünü genel olarak her türlü yap› malzemesiyle kolayca ba¤daflabilmektedir. Sadece hidroflorik asit bu malzemeye karfl› etkilidir. Cam yünü s›cakl›¤a dayanma ve yanma durumu aç›s›ndan de¤erlendirilirse, bakalitli ve bakalitsiz olma durumuna göre farkl›l›k gösterdi¤i ortaya ç›kmaktad›r. Bakalitli cam yünü maksimum 250°C’ye kadar kullan›lmaktad›r. Bakalitli cam yünü 250°C’den daha yüksek s›cakl›klarda kullan›ld›¤›nda yanmaya bafllayarak koku ç›karmakta ve liflerin ba¤lay›c›l›¤› yok olmaktad›r. Genellikle bakalitli ve bakalitsiz tüm cam yünü ürünleri 550°C’nin üzerinde ergimekte ve cam topa¤› haline gelmektedir. Bu durumdaki cam yününün yal›t›m fonksiyonu ortadan kalkmaktad›r. Genellikle cam yünü yanmaz bir malzeme olarak bilinmekle birlikte yap›lacak iflin s›cakl›¤›na ba¤l› olarak uygun malzeme seçimi önem arz etmektedir. Cam yününe ekonomiklik aç›s›ndan bakt›¤›m›zda, di¤er ›s› yal›t›m malzemeleriyle karfl›laflt›r›ld›¤›nda genel olarak ekonomik ve yüksek ›s› yal›t›m özelli¤i olan malzemeler aras›nda yer ald›¤›n› söyleyebiliriz. Bakalitli cam yünü genel özellikleri aç›s›ndan topluca de¤erlendirilirse afla¤›daki notlar yaz›labilecektir: • Yo¤unlu¤u 10-80 kg/m3 aras›nda de¤iflmektedir. • Bakalitli cam yününün yo¤unlu¤una göre ›s› iletim katsay›s› λ de¤erleri Çizelge 4.2’de verilmifltir. Çizelge 4.2 Bakalitli Cam Yününün Yo¤unlu¤una Göre λ Is› ‹letim Katsay›s› De¤erleri (W/mK) °C 16 kg/m3 48 kg/m3 80 kg/m3 -20 0.031 0.028 0.028 10 0.037 0.030 0.031 20 0.040 0.032 0.032 50 0.047 0.035 0.035 100 0.065 0.044 0.042 • Kullan›m s›cakl›¤› 230°C’ye kadard›r. • Yang›n karakteristi¤i BS 476 4. Bölüme göre yanmaz s›n›f›ndand›r. • Basma mukavemeti 1 ile 8 kN/m2’ de %5 deformasyon ortaya ç›kmaktad›r. • Piyasada kal›nl›klar› 20-15 mm aras›nda bulunmaktad›r. Bakalitsiz cam yünü genel özellikleri aç›s›ndan topluca de¤erlendirilirse afla¤›daki notlar yaz›labilecektir: • Yo¤unlu¤u 130 kg/m3 de¤erindedir. • Bakalitsiz cam yününün yo¤unlu¤una göre ›s› iletim katsay›s› λ de¤erleri Çizelge 4.3’de verilmifltir. 4. Ünite - Tesisatta Enerji Ekonomisi W/mK °C 130 kg/m 0 0.035 50 0.045 100 0.056 250 0.073 350 0.096 500 0.141 • Kullan›m s›cakl›¤› 550°C’ye kadard›r. • Yang›n karakteristi¤i BS 476 4. Bölüme göre yanmaz s›n›f›ndand›r. • Piyasada kal›nl›klar› 5 ile 25 mm aras›nda bulunmaktad›r. Tafl Yünü Tafl yünü de cam yünü gibi lifli bir yal›t›m malzemesi olup bazalt, kireç tafl›, dolomit gibi minerallerden elde edilmektedir. Dolomit kalsiyum ve magnezyumlu karbonat bilefliminde olan bir mineraldir. Tafl yünü ilk olarak 1897’de Amerika’da yap›lm›fl ve yal›t›m amac›yla da 1927’de kullan›lmaya bafllanm›flt›r. Tafl yününün de de¤iflik üretim yöntemleri olmakla birlikte cam yününe benzemektedir. Tafl yünü koyu gri renkte olup, Avrupa’n›n yan› s›ra ülkemizde de üretimi yap›lmaktad›r. Tafl yününün yo¤unlu¤u 20-200 kg/m3 aras›nda olup lif çaplar› 5 mikron civar›ndad›r. Uygulamaya bakt›¤›m›zda tafl yününün yo¤unlu¤u 30-100 kg/m3 aras›ndad›r. Tafl yünü düflük yo¤unluklarda rulo fleklinde, yüksek yo¤unluklarda ise levha fleklinde üretilmektedir. Yo¤unluklar› 100-120 kg/m3 aras›nda oldu¤unda optimum ›s› iletkenlik katsay›s› ortaya ç›kmaktad›r. Cam yününde oldu¤u gibi oluklu mukavvaya ya da kümes teline dikili olan flilteleri genellikle sanayi ekipmanlar›n›n yal›t›m›nda kullan›lmaktad›r. Tafl yününün cam yününden bir fark› da liflerin konumundan kaynaklanmaktad›r. Cam yününde lifler yatay olarak yer almaktad›r. Tafl yününde ise lifler her yönde yer al›rlar. Bu özelli¤i dolay›s›yla tafl yününün bas›nç mukavemeti cam yününden daha fazlad›r. Is› iletkenlik λ de¤eri aç›s›ndan bak›ld›¤›nda, tafl yünü, cam yününe benzer bir de¤er ortaya koymaktad›r. Tafl yününün ›s› iletim katsay›s› λ de¤eri 0,040 W/mK’dir. Cam yününde oldu¤u gibi tafl yününde de λ ›s› iletkenlik katsay›s› için ortalama s›cakl›klara karfl›l›k gelen ›s› iletim katsay›s› de¤erleri al›nmaktad›r. Mekanik özellikleri aç›s›ndan bakt›¤›m›zda, tafl yününde kopma mukavemeti, bas›nç gibi mekanik özellikleri yo¤unlu¤una göre de¤iflmektedir. Tafl yününün düflük yo¤unluklu olanlar›nda mukavemetler az, do¤al olarak yüksek yo¤unluklu olanlar›nda mukavemet de¤erleri fazlad›r. Bununla birlikte üretici firmalar lifli malzemelerin yo¤unlu¤unu tam bir de¤er olarak vermekten çeflitli sak›ncalar› nedeniyle kaç›nmaktad›rlar. Suya karfl› duyarl›l›k aç›s›ndan incelendi¤inde tafl yünü de cam yününe benzer özellikler ortaya koymaktad›r. Dolay›s›yla tafl yünü de gözenekli bir yap›ya sahip olup %99’u hava bofllu¤undan oluflmaktad›r. Bu nedenle ›slanmamas› aç›s›ndan önlem al›nmas› büyük önem arz etmektedir. Bununla birlikte baz› tafl yünü tiplerinde malzemenin içine suyu reddeden silikon tipi malzemeler kat›lmaktad›r. Bu malzemelerin kat›lmas›n›n tafl yününün ›slanmas›n› engelledi¤i belirtilmektedir. 107 Çizelge 4.3 Bakalitsiz Cam Yününün Yo¤unlu¤una Göre λ Is› ‹letim Katsay›s› De¤erleri 108 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Kimyasal maddelere karfl› duyarl›l›k aç›s›ndan bak›ld›¤›nda, bilefliminde kalsiyum bulunan tafl yünü tiplerinin sert asitlere karfl› dayan›kl› olmad›¤› kaydedilmektedir. Tafl yününün bilefliminde kükürt varsa temas etti¤i yüzeylerde korozyon yapt›¤› kaydedilmektedir. Bu özelli¤i dolay›s›yla önemli projelerde tafl yününün bileflimi iyi bir flekilde incelenmelidir. Tafl yünü s›cakl›¤a dayan›m ve yang›n durumu aç›s›ndan incelendi¤inde, genel olarak s›cakl›¤a dayan›m aç›s›ndan cam yününe göre önemli bir avantaj ortaya koymaktad›r. Tafl yününün s›cakl›¤a dayan›m› 1000°C’ye kadar ç›kabilmektedir. Ancak bu özellik bilefliminde bakalit olup olmamas›na göre de¤iflir. Bilefliminde bakalit varsa tafl yününün dayan›m s›cakl›¤› 250°C’ye kadard›r. Ancak bakalitsiz tafl yününün s›cakl›¤› 1000°C’ye kadar ç›kmaktad›r. Bu nedenle tafl yünün en önemli özelli¤i yüksek s›cakl›klara karfl› dayan›kl› olmas›d›r. Bununla birlikte malzemede k⤛t, mukavva, bitümlü karbon, alüminyum folyo kaplamas› kullan›l›yorsa bu durumda do¤al olarak dayan›m s›cakl›¤› kaplama malzemesinin s›cakl›¤› kadard›r. Tafl yününe buhar geçirimsizli¤i aç›s›ndan bakt›¤›m›zda, µ buhar difüzyon katsay›s› de¤eri cam yünüyle benzer de¤erler aras›ndad›r. Di¤er bir anlat›mla, tafl yününün µ buhar difüzyon katsay›s› de¤eri düflük olup 1,1-1,4 aras›nda de¤iflmektedir. Ekonomiklik aç›s›ndan bakt›¤›m›zda, tafl yününün maliyeti cam yününün maliyetinden yaklafl›k yar› yar›ya daha düflüktür. Bununla birlikte tafl yününün yo¤unlu¤u cam yününe oranla yaklafl›k iki kat daha fazlad›r. Tafl yünü malzemesi sat›n al›rken fiyat›yla yo¤unlu¤unu karfl›laflt›rarak almakta yarar bulunmaktad›r. Tafl yününün özelliklerini topluca de¤erlendirirken düflük yo¤unluklu ve yüksek yo¤unluklu olmak üzere iki s›n›fa ay›rabiliriz. Düflük yo¤unluklu tafl yünü genel özellikleri aç›s›ndan topluca de¤erlendirilirse afla¤›daki notlar yaz›labilecektir: • Yo¤unlu¤u 23- 80 kg/m3 aras›nda de¤iflmektedir. • Düflük yo¤unluklu tafl yünü yo¤unlu¤una göre ›s› iletim katsay›s› λ de¤erleri Çizelge 4.4’te verilmifltir. Çizelge 4.4 Düflük Yo¤unluklu Tafl Yününün Ortalama S›cakl›klar›na ‹liflkin λ Is› ‹letim Katsay›s› De¤erleri W/mK °C 23 kg/m3 33 kg/m3 45 kg/m3 60 kg/m 3 80 kg/m3 10 0.037 0.035 0.033 0,033 0.033 50 — 0.043 0.040 0.039 0.038 100 — 0.055 0.050 0.047 0.045 200 — — — 0.070 0.066 300 — — — — — 400 — — — — — • Kullan›m s›cakl›¤› 0°C ile 800°C’ ye kadard›r. • Yang›n karakteristi¤i BS 476 4. Bölüme göre yanmaz s›n›f›ndand›r. • Basma mukavemeti, 45 kg/m3 yo¤unluk için 3 kN/m2, 60 kg/m3 yo¤unluk için 7,5 kN/ m2, 80 kg/m3 yo¤unluk için 10,5 kN/m2 • Piyasada kal›nl›klar› 20 ile 120 mm aras›nda bulunmaktad›r. Yüksek yo¤unluklu tafl yünü genel özellikleri aç›s›ndan topluca de¤erlendirilirse afla¤›daki notlar yaz›labilecektir: 4. Ünite - Tesisatta Enerji Ekonomisi 109 • Yo¤unlu¤u 100 ile 200 kg/m3 aras›nda de¤iflmektedir. • Yüksek yo¤unluklu tafl yünü yo¤unlu¤una göre ›s› iletim katsay›s› λ de¤erleri Çizelge 4.5’te verilmifltir. W/mK °C 100 kg/m3 140 kg/m3 200 kg/m3 10 0.033 0.033 0.034 50 0.037 0.037 0.038 100 0.044 0.044 0.043 200 0.064 0.060 0.059 300 0.088 0.081 0.079 400 0.122 0.106 0.100 Çizelge 4.5 Bakalitsiz Cam Yününün Yo¤unlu¤una Göre λ Is› ‹letim Katsay›s› De¤erleri • Kullan›m s›cakl›¤› 0 ile 800°C’ye kadard›r. • Yang›n karakteristi¤i BS 476 4. Bölüme göre yanmaz s›n›f›ndand›r. • Basma mukavemeti, 100 kg/m3 yo¤unluk için 13 kN/m2, 140 kg/m3 yo¤unluk için 14,5 kN/m2, 200 kg/m3 yo¤unluk için 16 kN/m2 • Piyasada kal›nl›klar› 20 ile 120 mm aras›nda bulunmaktad›r. Seramik Yünü Tesisat yal›t›m›nda kullan›lan yal›t›m malzemelerinden birisi de seramik yünüdür. Özellikle tafl yününün kullan›lamad›¤› 1200°C-1400°C gibi yüksek s›cakl›klarda seramik yünü kullan›labilmektedir. Seramik yünü de cam yünü ve tafl yünü gibi lifli bir malzemedir. Seramik yünü beyaz renkli olup rulo levha ve dökme olarak pazarlanmaktad›r. Yo¤unlu¤u malzemenin flekline göre 100-150 kg/m3 aras›nda de¤iflmektedir. Seramik yünü yumuflak bir malzeme olup levha tiplerinde dahi bas›nç dayan›m› düflüktür. Seramik yününün 160 kg/m3 yo¤unluk için ›s› iletkenlik de¤erleri Çizelge 4.6’da verilmifltir. °C λ (W/mK) 400 0,0688 600 0,0946 800 0,1376 1000 0,1806 1200 0,2752 Seramik yünü hidroflorik asit ve fosforik asit d›fl›nda di¤er asitlerden etkilenmemektedir. Suya karfl› duyarl›l›k aç›s›ndan di¤er lifli malzemelerle benzer bir özellik tafl›maktad›r. Seramik yününün ülkemizde üretimi bulunmay›p ithal yoluyla gelmektedir. Ekonomiklik aç›s›ndan bak›ld›¤›nda, di¤er lifli yal›t›m malzemelerinden daha pahal›d›r. Seramik yünü di¤er lifli malzemelere benzer flekilde, rulo, levha ve halat fleklinde pazarlanmaktad›r. Çeflitli seramik yünü malzemeleri fiekil 4.4’te verilmifltir. Çizelge 4.6 Seramik Yününün 160 kg/m3 Yo¤unluk ‹çin Is› ‹letkenlik De¤erleri 110 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi fiekil 4.4 Çeflitli Seramik Yünü Malzemeler Seramik yünü genel özellikleri aç›s›ndan topluca de¤erlendirilirse afla¤›daki notlar yaz›labilecektir: • Yo¤unlu¤u 64 ile 192 kg/m3 aras›nda de¤iflmektedir. • Seramik yünü yo¤unlu¤una göre ›s› iletim katsay›s› λ de¤erleri Çizelge 4.7’de verilmifltir. Çizelge 4.7 Seramik Yününün Yo¤unlu¤una Göre λ Is› ‹letim Katsay›s› De¤erleri W/mK • • • • °C 64 kg/m3 96 kg/m3 128 kg/m3 100 — 0.041 0.030 300 — 0.079 0.06 600 0.18 0.14 0.12 800 0.27 0.22 0.18 100 0.42 0.36 0.28 Kullan›m s›cakl›¤› 1250°C’ye kadard›r. Yang›n karakteristi¤i BS 476 4. Bölüme göre yanmaz s›n›f›ndand›r. Basma mukavemeti, 128 kg/m3 yo¤unluk için 2,5 kN/m2 Piyasada kal›nl›klar› 6 ile 50 mm aras›nda bulunmaktad›r. Genlefltirilmifl Polistren (Expanded Polystrene-EPS) Son y›llarda organik içerikli yal›t›m malzemelerinin kullan›m›nda da büyük art›fl ortaya ç›km›flt›r. Polistren sert köpük yapay bir organik ›s› yal›t›m malzemesi olup ülkemizde yayg›n olarak strafor olarak bilinmektedir. Strafor ilk olarak 1952 y›l›nda Alman BASF firmas› taraf›ndan üretilmifltir. Strafor Türkiye’de 1960’l› y›llar›n bafl›nda buzdolab› üreticilerinin ihtiyac›n› karfl›lamak üzere üretilmeye bafllanm›flt›r. 1980’li y›llara kadar da sadece bu alanda kullan›lm›flt›r. Straforun yayg›n olarak ›s› yal›t›mlar›nda kullan›lmas›n›n en önemli nedeni di¤er ›s› yal›t›m malzemeleriyle 111 4. Ünite - Tesisatta Enerji Ekonomisi karfl›laflt›r›ld›¤›nda daha ucuz olmas›ndan kaynaklanmaktad›r. Strafor beyaz renkli levhalar halinde üretilmekte olup standart ölçüleri 50x100 cm olmakla birlikte daha farkl› ölçülerde de üretilmektedir. 1x10 cm kal›nl›klar› aras›nda, yo¤unlu¤u 10 ile 30 kg/m3 aras›nda de¤iflmektedir. Genellikle ülkemizde ç›plak olarak pazarlanmakla birlikte, di¤er ülkelerde çeflitli malzemelerle kaplanm›fl olarak pazarlanmaktad›r. EPS’nin üretiminde polistren kullan›lmaktad›r. 1 m3 genlefltirilmifl polistrende milyarlarca adet küçük kapal› gözenekli hava bofllu¤u bulunmaktad›r. Bu hava boflluklar› ›s› yal›t›m› özelli¤i sa¤lamaktad›r. Polistren fliflirilme metodu ile üretildi¤inde EPS, Expanded Polystrene olarak an›lmaktad›r. Polistren Exturide metoduyla üretildi¤inde ise Exturided Polistren (XPS) olarak an›lmaktad›r. Genlefltirilmifl polistiren EPS’nin en önemli özelli¤i λ ›s› iletim katsay›s› de¤erinin di¤er ›s› yal›t›m malzemeleriyle karfl›laflt›r›ld›¤›nda en düflük olmas› dolay›s›yla en iyisi olmas›d›r. Genlefltirilmifl polistren EPS’nin 10°C deney s›cakl›¤›ndaki yo¤unlu¤una ba¤l› olarak ›s› etkenli¤i de¤erleri fiekil 4.5 (a)’daki diyagramda verilmifltir. fiekil 4.5 (b)’de ise 20 kg yo¤unluktaki EPS’nin s›cakl›¤a ba¤l› olarak ›s› iletkenli¤i görülmektedir. fiekil 4.5 Is› ‹letkenli¤i (W/mK) Is› ‹letkenli¤i (W/mK) (a) Genlefltirilmifl Polistiren EPS’nin 10°C Deney S›cakl›¤›ndaki Yo¤unlu¤una Ba¤l› Olarak Is› Etkenli¤i De¤erler (b) 20 kg Yo¤unluktaki EPS’nin S›cakl›¤a Ba¤l› Olarak Is› ‹letkenli¤i 0,045 0,040 0,035 0,030 0,025 0 101520 30 40 50 60 70 80 90 100 Yo¤unluk (kg/m3) 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 -200 -150 -100 -50 0 50 100 S›cakl›k (°C) (a) (b) Genlefltirilmifl polistrenin yo¤unluk de¤eri 10 ile 30 kg/m3 aras›ndad›r. Piyasada genellikle yo¤unlu¤u 10 kg/m3 olan genlefltirilmifl polistren tercih edilmektedir. Genlefltirilmifl polistrenin bas›nç dayan›m›, makaslama dayan›m›, bükülme dayan›m›, çekme dayan›m› gibi mekanik özellikleri yo¤unlu¤una göre de¤iflmektedir. Çizelge 4.8’de genlefltirilmifl polistren EPS’nin mekanik özellikleri verilmifltir. Yo¤unluk (kg/m3) Bas›nç Dayan›m› (N/nm2) (%10 deformasyonda) Bas›nç Dayan›m› (N/nm2) Makaslama Dayan›m› Bükülme Dayan›m› Çekme Dayan›m› (<%2 deformasyonda) (N/nm2) (N/nm2) (N/nm2) 10 15 20 25 30 0.06 0.09 0.14 0.18 0.22 — 0.018 0.028 — 0.053 0.06 0.10 0.14 0.18 0.20 0.12 0.18 0.27 0.36 0.46 0.18 0.28 0.35 0.45 Genlefltirilmifl polistren EPS genel özellikleri itibariyle tüm yap› malzemeleriyle kolayca ba¤daflmaktad›r. Bununla birlikte tiner gibi baz› çözücü maddelere ve asitlere karfl› dayan›ks›zd›r. Genlefltirilmifl polistren EPS’ye s›cakl›¤a dayan›m ve yan- Çizelge 4.8 Genlefltirilmifl Polistren EPS’nin Mekanik Özellikleri 112 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi ma durumu aç›s›ndan bakt›¤›m›zda yan›c› bir malzeme oldu¤unu söyleyebiliriz. Bununla birlikte EPS’nin içine özel maddeler kar›flt›r›larak zor alev al›c› tip haline getirilebilmektedir. Bu yal›t›m malzemesinin 80°C-85°C’ye kadar kullan›lmas› tavsiye edilmektedir. EPS için kullan›ld›¤› yerde bir süre sonra kendi kendine parçalanarak yok oldu¤u fleklinde bir kan› bulunmaktad›r. EPS do¤ru yerde, do¤ru yo¤unlukta ve iyi bir iflçilik uygulanmas› durumunda kendi kendine yok olmas› gibi bir durum ortaya ç›kmaz. Tüm plastik malzemelerde oldu¤u gibi genlefltirilmifl polistren de belli bir s›cakl›k de¤erinden sonra yumuflamaya bafllar. Bu de¤er EPS’de yaklafl›k 85°C’dir. Söz konusu yumuflama durumu düflük yo¤unluklarda daha belirgin bir flekilde ortaya ç›kmaktad›r. EPS’nin bas›nç alt›nda kullan›lmamas› gereken en düflük yo¤unluk de¤eri 10 kg/m3’tür. Genlefltirilmifl polistiren EPS’ye suya karfl› duyarl›l›k ve buhar geçirimsizli¤i aç›s›ndan bakt›¤›m›zda, bu malzemenin kapal› gözenekli özelli¤e sahip oldu¤unu söyleyebiliriz. Dolay›s›yla küreciklerin çeperleri suyu geçirmedi¤inden genel olarak bak›ld›¤›nda su alma yüzdesinin çok düflük oldu¤u söylenebilir. Malzemenin yo¤unlu¤u artt›kça küreler de bir birine daha s›k› yap›flmakta ve su alma oran› gittikçe azalmaktad›r. Genlefltirilmifl polistren hidroskopik ve kapiler de¤ildir. Genlefltirilmifl polistren EPS’ye fiyat aç›s›ndan bakt›¤›m›zda genel olarak kullan›lan di¤er yal›t›m malzemeleri aras›nda en ucuz olan›d›r. Malzemenin fiyat› yo¤unlu¤u azald›kça azal›r. Bu nedenle de en çok kullan›lan EPS türü yo¤unlu¤u 10 kg/m3 oland›r. Genel olarak bak›ld›¤›nda bas›nc›n söz konusu olmad›¤› yerlerde yo¤unlu¤u düflük olan EPS kullan›l›rken bas›nc›n söz konusu oldu¤u yerlerde yüksek yo¤unluktaki EPS türleri tercih edilmektedir. SIRA S‹ZDE 5 HidroskopikSIRA ve kapiler S‹ZDE ne demektir? Genlefltirilmifl polistren EPS’nin genel özellikleri aç›s›ndan topluca de¤erlendiD Ü fi Ü Nnotlar E L ‹ M yaz›labilecektir: rilirse afla¤›daki • Yo¤unlu¤u 15 ile 30 kg/m3 aras›nda de¤iflmektedir. S O R U polistren EPS’nin yo¤unlu¤una göre ›s› iletim katsay›s› λ de• Genlefltirilmifl ¤erleri Çizelge 4.9’da verilmifltir. D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT D ‹ K K4.9 AT Çizelge Genlefltirilmifl polisiren EPS’nin λ SIRA S‹ZDE Is› ‹letim Katsay›s› De¤erleri AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P °C N N 10 • • • • W/mK 15 kg/m3 20 kg/m3 25 kg/m3 30 kg/m3 0.038 0.035 0.033 0.033 SIRA S‹ZDE Kullan›m s›cakl›¤› -100 ile 80°C aras›ndad›r. AMAÇLARIMIZ Yang›n karakteristi¤i BS 476 4. Bölüme göre yanabilir s›n›f›ndand›r. Basma mukavemeti, 70 kN/m2’de %10 deformasyon Piyasada 13 ile 610 mm aras›nda bulunmaktad›r. K ‹ T kal›nl›klar› A P Ekstrude Polistren (Extruded Polystrene - XPS) TELEV‹ZYON ‹NTERNET Ekstrude polistren hücre yap›lar› ve da¤›l›m› homojen olup, λ ›s› iletim katT E L E V ‹ Z Y OXPS’in N say›s› de¤erleri EPS’ye oranla biraz daha düflüktür. Ekstrude polistren XPS genellikle levha fleklinde üretilmekte olup farkl› firmalar taraf›ndan farkl› renkte üretilmektedir. Üretilen levhalar›n yüzeylerinin düz ya da pürüzlü olmalar› veya bask›l› ‹NTERNET olup su alma durumlar› EPS’ye oranla daha az oldu¤u söylenebilir. XPS levhalar›n yo¤unluk de¤erleri 25 ila 50 kg/m3 aras›nda de¤iflti¤i söylenebilir. Ekstrude polis- 4. Ünite - Tesisatta Enerji Ekonomisi 113 tren XPS’in EPS’ye göre en önemli özelli¤i bas›nca karfl› olan mukavemetinin fazlal›¤› ve buhar geçirimsizlik faktörünün yüksek olmas›d›r. XPS çok s›k› kapal› gözenekli bir yap›ya sahiptir. Bu özelli¤i dolay›s›yla su alma durumu oldukça düflüktür. Genel olarak bak›ld›¤›nda su alma yüzdesi de¤erinin hacminin %1’inin alt›nda oldu¤u söylenebilir. Ters teras çat› sistemlerinde su yal›t›m› ›s› yal›t›m›n›n alt›nda oldu¤undan bu tür çat› sistemleri için iyi bir yal›t›m malzemesi seçene¤idir. XPS hidroskopik ve kapiler de¤ildir. Ekstrude polistren XPS’e kimyasal maddelere karfl› duyarl›l›k aç›s›ndan bak›ld›¤›nda, plastik esasl› olmas› nedeniyle birçok kimyasal maddeye karfl› duyarl› oldu¤u görülmektedir. Özellikle tiner gibi çözücü maddelerle ve baz› yap›flt›r›c›larla birlikte kullan›lmamas› gerekmektedir. Ektrude polistren XPS’in λ ›s› etkenlik de¤erleri yo¤unlu¤a ba¤l› olarak de¤iflmekte olup 30-36 kg/m3 yo¤unluk de¤erleri için λlab. = 0,028- 0,031 W/mK aras›nda de¤iflmektedir. Genellikle levha fleklinde üretilen ekstrude polistren XPS yüksek bas›nç dayan›rl›¤›na sahip oldu¤undan otopark hareketli yüklerin bulundu¤u yerlerin yan› s›ra üzerinde gezinilen teras çat› ve döfleme uygulamalar›nda da kullan›lmaktad›r. Ekstrude polistren XPS’e s›cakl›¤a dayan›m ve yang›n durumu aç›s›ndan bak›ld›¤›nda, içerisinde alevlenmeyi önleyici madde bulunmas› nedeniyle zor yan›c› olan B1 s›n›f›nda oldu¤u görülmektedir. Bununla birlikte nakliye, depolama ve kullan›m aflamalar›nda atefle ve aleve karfl› önlem al›nmal›d›r. XPS uzun süreli olarak aç›k depolama fleklinde tutulmamal›d›r çünkü güneflin direkt ultraviole ›fl›nlar› XPS’i tahrip etmektedir. Ekstrude polistren XPS’in genel özellikleri aç›s›ndan topluca de¤erlendirilirse afla¤›daki notlar yaz›labilecektir: • Yo¤unlu¤u 28 ile 45 kg/m3 aras›nda de¤iflmektedir. • Ekstrude polistren XPS’in yo¤unlu¤una göre ›s› iletim katsay›s› λ de¤erleri Çizelge 4.10’da verilmifltir. W/mK °C 28 kg/m3 32 kg/m3 38 kg/m3 45 kg/m3 10 0.027 0.028 0.025 0.026 • Kullan›m s›cakl›¤› -50 ile 80°C aras›ndad›r. • Yang›n karakteristi¤i BS 476 4. Bölüme göre yanabilir s›n›f›ndand›r. • Basma mukavemeti, 28 kg/m3’de 250 kPa, 38 kg/m3’de 500 kPa, 45 kg/m3’ de 700 kPa’d›r. • Piyasada kal›nl›klar› 20-60 mm aras›nda bulunmaktad›r. Poliüretan Köpük (Polyurethane Foam) Poliüretan köpük genel karakteristikleri aç›s›ndan incelenirse, poliol ve izosiyonat olarak adland›r›lan iki kimyasal maddenin kar›flt›r›lmas› esnas›nda havan›n da yard›m›yla köpürüp sertleflmesiyle elde edilmektedir. Poliüretan köpük genel olarak bak›ld›¤›nda plastik esasl› olup levha halinde üretilmekle birlikte, özellikle tesisat yal›t›m› amac›yla boru fleklinde form verilmifl flekilde de üretilebilmektedir. Poliüretan köpük genellikle yerinde püskürtülme yöntemiyle uygulanmaktad›r. Genel özelliklerine bak›ld›¤›nda, sar› renkte olup, hücrelerinin %95’i kapal› gözeneklidir ve 30-200 kg/ m3 yo¤unluklar›nda üretilmektedir. Çeflitli poliüretan köpük malzeme örnekleri fiekil 4.6’da gösterilmektedir. Çizelge 4.10 Ekstrude polistren XPS’in λ Is› ‹letim Katsay›s› De¤erleri 114 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi fiekil 4.6 Çeflitli Poliüretan Köpük Malzeme Örnekleri Çizelge 4.11 Poliüretan Köpük λ Is› ‹letim Katsay›s› De¤erleri Poliüretan köpük λ ›s› iletkenlik de¤eri aç›s›ndan bak›ld›¤›nda oldukça düflük de¤erlere sahiptir. Poliüretan köpü¤ün λ ›s› iletkenlik de¤eri için 0,012-0,013 W/mK de¤erleri verilmektedir. Bu λ de¤erleri asl›nda poliüretan köpü¤ün bafllang›çta yerinde Püskürtüldü¤ü zamandaki de¤eridir. Zamanla bu de¤er biraz yükselebilmektedir. Bu durum ›s› iletim katsay›s› de¤erinin bir süre sonra kötüleflti¤i anlam›na gelmektedir. Poliüretan köpük mekanik özellikleri aç›s›ndan incelendi¤inde yo¤unlu¤unun 30-200 kg/m 3 aras›nda oldu¤u görülmektedir. Yal›t›m amac›yla kullan›lan poliüretan levhalar›n yo¤unlu¤unun 32 kg/m3’ten az olmamas› önerilmektedir. Bu de¤erin alt›na inildi¤inde flekil de¤iflimleri ortaya ç›kabilmektedir. Poliüretan köpük suya karfl› duyarl›l›k anlam›nda incelendi¤inde, bünyesine su alma durumunun az olmakla birlikte, EPS’den fazla oldu¤u kaydedilmektedir. Poliüretan köpük 24 saat süreyle suya dald›r›ld›¤›nda hacminin %0,2-%1’i kadar su almaktad›r. Birkaç haftal›k numunelerde bu oran %3- %5 civar›na ç›kmaktad›r. Poliüretan köpük kimyasal maddelere karfl› duyarl›l›k aç›s›ndan incelendi¤inde; benzine, mazota, hafif asitlere, alkalilere ve deniz suyuna karfl› dayan›kl› oldu¤u ortaya ç›kmaktad›r. poliüretan köpük s›cakl›¤a dayan›m ve yang›n durumu aç›s›ndan incelendi¤inde; levhalar›n 110°C-120°C s›cakl›¤a dayan›kl› oldu¤u görülmektedir. S›cakl›¤a dayan›m aç›s›ndan EPS’ye göre farkl› sonuçlar ortaya ç›karmaktad›r. Poliüretan köpük özellikle tesisat yal›t›m›nda -200°C’ye kadar kullan›labilmektedir. Petrol ürünü olmas› nedeniyle yan›c› olmas›na ra¤men, üretimi esnas›nda, alev almay› zorlaflt›r›c› maddeler eklendi¤inden, “Zor alev alabilen yang›n aç›s›ndan B1 s›n›f› bir malzemedir.” Rijit poliüretan köpük genel özellikleri aç›s›ndan topluca de¤erlendirilirse afla¤›daki notlar yaz›labilecektir: • Yo¤unlu¤u 35 ile 50 kg/m3 aras›nda de¤iflmektedir. • Rijit poliüretan köpü¤ün yo¤unlu¤una göre ›s› iletim katsay›s› λ de¤erleri Çizelge 4.11’de verilmifltir. W/mK °C 35 kg/m3 40 kg/m3 50 kg/m3 -150 0.016 0.016 0.016 -50 0.022 0.022 0.022 0 0.021 0.021 0.021 10 0.023 0.023 0.023 50 0.026 0.026 0.026 100 0.032 0.032 0.032 • Kullan›m s›cakl›¤› -180 ile 110°C aras›ndad›r. • Yang›n karakteristi¤i BS 476 4. Bölüme göre yanabilir s›n›f›ndand›r. • Piyasada kal›nl›klar› 15 ile 150 mm aras›nda bulunmaktad›r. 115 4. Ünite - Tesisatta Enerji Ekonomisi Elastomerik Kauçuk Köpü¤ü Elastromerik kauçuk köpü¤ünün Türkiye’ye gelifli di¤er yal›t›m malzemelerine göre daha sonradan olmufltur. Bu malzemenin Türkiye’ye gelifli 9-10 y›ll›k bir geçmifle sahiptir. Elastomerik kauçuk köpü¤ü kapal› hücreli, tamamen esnek olup, genlefltirilmifl siyah sentetik kauçuk boru ya da levha fleklinde pazarlanmaktad›r. Elastomerik kauçuk köpü¤ün son y›llarda kullan›m› gittikçe artmakta olup s›cak borularda ›s› kayb›n›, so¤uk borularda ise ›s› kazanc›n› önemli miktarda azaltmaktad›r. Elastomerik kauçuk köpü¤ünün ›s› iletim katsay›s› λ de¤erleri kullan›ld›¤› s›cakl›¤a ba¤l› olarak de¤iflmektedir. -20°C’de λ de¤eri 0,034 W/mK iken 0°C’de 0,036 W/mK de¤erinde olup 20°C’de λ de¤eri 0,038 W/mK’dir. Elastomerik kauçuk köpü¤ü mükemmel bir esnekli¤e sahip olup yo¤unlu¤u 60-80 kg/m3 de¤erindedir. Elastomerik kauçuk köpü¤ü suya karfl› duyarl›l›¤› aç›s›ndan de¤erlendirildi¤inde kapal› gözenekli olmas› nedeniyle bünyesine pratik olarak su almad›¤› kaydedilmektedir. Kimyasal maddelere duyarl›l›k aç›s›ndan bak›ld›¤›nda ise; ya¤, madeni ya¤ gibi kimyasallara dayan›kl› oldu¤u kaydedilmektedir. Elastomerik kauçuk köpü¤ü buhar geçirimsizli¤i özelli¤i aç›s›ndan di¤er yal›t›m malzemeleriyle karfl›laflt›r›ld›¤›nda en iyi malzemeler aras›nda yer almaktad›r. Bu malzemenin su buhar geçirgenli¤i de¤eri 0,21-0,07 µgm/Na de¤erinde olup su buhar› geçirgenlik direnç katsay›s› de¤eri µ, 3.000-10.000 aras›ndad›r. Bu özelli¤i ile yo¤uflma sorunu olan yerlerde kullan›lmas› önerilmektedir. Elastomerik kauçuk köpü¤ü yal›t›m borular› fiekil 4.7’de görülmektedir. Elastomerik kauçuk köpü¤ü yal›t›m borular›n özellikleri nelerdir? SIRA S‹ZDE fiekil 4.7 Elastomerik Kauçuk Köpü¤ü Yal›t›m Borular› 6 D Ü fi Ü N E L ‹ M Yanmaz cam yünü kaplamal› kauçuk köpü¤ü yal›t›m borular›n›n özellikleri nelerdir? SIRA S‹ZDE S O Rde¤erlendirilirU Elastomerik kauçuk köpü¤ü genel özellikleri aç›s›ndan topluca D Ü fi Ü N E L ‹ M se afla¤›daki notlar yaz›labilecektir: • Yo¤unlu¤u 60 ile 90 kg/m3 aras›nda de¤iflmektedir. D‹KKAT O R U • Elastomerik kauçuk köpü¤ün yo¤unlu¤una göre ›s› iletimS katsay›s› λ de¤erleri Çizelge 4.12’de verilmifltir. W/mK °C 60 kg/m3 (Class 1) -20 0.033 0 0.035 20 0.037 50 0.040 SIRA S‹ZDE D‹KKAT 0.038 K ‹ T0.040 A P AMAÇLARIMIZ 0.044 D Ü fi Ü N E L ‹ M SIRA S‹ZDE S O R U D Ü fi Ü N E L ‹ M D‹KKAT S O R U N N N N 90 kg/m3 (Class 2) AMAÇLARIMIZ SIRA 0.036 S‹ZDE 7 SIRA S‹ZDE SIRA S‹ZDE Çizelge 4.12D ‹ K K A T Elastomerik Kauçuk Köpük λ Is› ‹letim AMAÇLARIMIZ SIRA S‹ZDE Katsay›s› De¤erleri K ‹ T A P AMAÇLARIMIZ TKE L‹E VT ‹ ZA Y OP N T KE L ‹E VT‹ ZAY OPN TELEV‹ZYON ‹NTERNET TELEV‹ZYON ‹NTERNET 116 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi • Kullan›m s›cakl›¤› -40 ile 116°C aras›ndad›r. • Yang›n karakteristi¤i BS 476 4. Bölüme göre yanabilir s›n›f›ndand›r. • Piyasada kal›nl›klar› 6 ile 32 mm aras›nda bulunmaktad›r. Polietlen Köpük Polietilen köpü¤e genel özellikleri itibariyle bakt›¤›m›zda; etilen ve propilenden haz›rlanan polimerlerden imal edildi¤ini belirtebiliriz. Ayr›ca esnek ve yar› esnek gözenekli olup plastik esasl› bir malzeme oldu¤u kaydedilmektedir. Polietlen köpük, ekstrüzyon yöntemiyle, boru ya da levha fleklinde imal edilmekte olup d›fl yüzeyi oldukça düzgün olarak elde edilmektedir. SIRA S‹ZDE 8 Polietilen köpük özellikle tesisat yal›t›m›nda da kullan›lmakta olup boru fleklinD Ü fimm Ü N E L ‹iç M çap›nda, 5 ile 30mm yal›t›m kal›nl›¤›nda ve 2m uzunlu¤unda de 10 ile 138 üretilmektedir. Polietilen köpük kapal› hücre yap›l› bir malzeme olup dayan›kl›, güvenilir, ekonomik, kullan›m› kolay bir yal›t›m malzemesi olarak bilinmektedir. S O R U Tesisat yal›t›m›nda kullan›lan borular›n kesim yerleri haz›r olup çok kolay bir ifllemden sonra k›sa bir sürede montaj› yap›labilmektedir. Polietilen köpük kimyasal D‹KKAT olarak nötr ve kokusuz olup zehirli gaz içermemektedir. Polietilen köpük; düflük yo¤unlu¤u, düflük ›s› iletim katsay›s› de¤eri, yüksek su buhar› difüzyon direnci, S‹ZDE bünyesine SIRA su almamas›, yüksek darbelere dayan›m› ve esnekli¤i ile tesisat yal›t›m›nda kullan›lan bir ürün olarak karfl›m›za ç›kmaktad›r. Genel olarak polietilen esasl› yal›t›m malzemelerine bak›ld›¤›nda ›s› yal›t›m›nda, döflemelerde, darbe sisi AMAÇLARIMIZ yal›t›m›nda, su yal›t›m›nda yayg›n olarak kullan›lmaktad›r. D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ KSIRA ‹ T S‹ZDE A P Ekstrüzyon yöntemi nedir? SIRA S‹ZDE N N 9 Tesisat yal›t›m›nda polietilen köpük yal›t›m borular› hakk›nda bilgi verin. SIRA K ‹ TS‹ZDE Akullan›lan P Polietilen köpük genel özellikleri aç›s›ndan topluca de¤erlendirilirse afla¤›daki D Ü fi Ü N E L ‹ M notlar yaz›labilecektir: TELEV‹ZYON • Yo¤unlu¤u 30 kg/m3 de¤erindedir. • Polietilen yo¤unlu¤una göre ›s› iletim katsay›s› λ de¤erleri Çizelge S O R köpük U 4.13’de verilmifltir. D Ü fi Ü N E L ‹ M TELEV‹ZYON S O R U ‹NTERNET ‹NTERNET D‹KKAT D ‹ K K 4.13 AT Çizelge Polietilen Köpük λ Is› ‹letim Katsay›s› SIRA S‹ZDE De¤erleri AMAÇLARIMIZ N N TELEV‹ZYON ‹NTERNET °C 30 kg/m3 (Standart) 30 kg/m3 (Gelifltirilmifl) -20 0.038 0.033 0 0.040 0.035 20 0.042 0.037 50 0.045 0.040 SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P K ‹ T A P • • • • W/mK Kullan›m s›cakl›¤› -50 ile 105°C aras›ndad›r. Yang›n karakteristi¤i BS 476 4. Bölüme göre yanabilir s›n›f›ndand›r. TELEV‹ZYON Basma mukavemeti, 91 ile 168 kN/m2’ de %25 deformasyon. Piyasada kal›nl›klar› 4 ile 32 mm aras›nda bulunmaktad›r. ‹NTERNET 117 4. Ünite - Tesisatta Enerji Ekonomisi PVC Köpük PVC köpük genel karakteristik özellikleri aç›s›ndan incelendi¤inde polivinilklorid esasl› termoplastik bir malzeme olup sert, yar› sert veya yumuflak olarak üretilebilmektedir. Gözenek yap›s›na göre üretim yöntemi de¤iflebilmektedir. Is› iletim katsay›s› λ de¤erleri aç›s›ndan bakt›¤›m›zda, 40 kg/m3 yo¤unluk için λ de¤eri 0,038 W/mK; 130 kg/m3 yo¤unluk için λ de¤eri 0,051 W/mK olarak görülmektedir. Yo¤unlu¤u 30 ile 300 kg/m3 aras›ndad›r. Suya duyarl›l›¤› aç›s›ndan bakt›¤›m›zda kapal› gözenekli olup su almad›¤› ve µ de¤erinin 40 ile 80 aras›nda oldu¤u kaydedilmektedir. PVC köpük korozyon ve çürümeye karfl› dayan›kl› olup haflarat bar›nd›rmaz ve zor yan›c› özelli¤e sahiptir. PVC köpük genel özellikleri aç›s›ndan topluca de¤erlendirilirse afla¤›daki notlar yaz›labilecektir: • Yo¤unlu¤u 40 ile 300 kg/m3 de¤erindedir. • PVC köpük yo¤unlu¤una göre ve 10°C ortalama s›cakl›k için ›s› iletim katsay›s› λ de¤erleri Çizelge 4.14’te verilmifltir. W/mK Ortalama S›cakl›k 40 kg/m3 100 kg/m3 300 kg/m3 10 0.029 0.030 0.048 Çizelge 4.14 PVC Köpük ‹çin 10°C Ortalama S›cakl›¤a Ait λ Is› ‹letim Katsay›s› De¤erleri • Kullan›m s›cakl›¤› -100 ile 95°C aras›ndad›r. • Yang›n karakteristi¤i BS 476 4. Bölüme göre yanabilir s›n›f›ndand›r. • Basma mukavemeti, 40 kg/m3 için 430 kPa, 100 kg/m3 için 2000 kPa, 300 kg/m3 için 8800 kPa • Piyasada kal›nl›klar› 13 ile 150 mm aras›nda bulunmaktad›r. Kalsiyum Silikat Kalsiyum silikat, genel olarak bak›ld›¤›nda, mineral esasl› bir yal›t›m malzemesi olup, boru, levha, sprey veya form verilmifl özel parçalar olarak kullan›lmaktad›r. Kalsiyum silikat›n su ilavesi ile sertleflen toz halinde olan flekilleri de bulunmaktad›r. Kalsiyum silikat tesisatta özellikle yüksek s›cakl›k yal›t›mlar›nda kullan›lmakta olup 1100°C’ye kadar dayanan tipleri bulunmaktad›r. Yo¤unlu¤u 190 ile 200 kg/m3 aras›nda olup bas›nç dayan›m› 8-10 kg/cm2’dir. Kalsiyum silikat yang›n yal›t›m› için de elveriflli bir malzeme olup ›s› iletim katsay›s› de¤eri oldukça düflüktür. Kalsiyum silikat prefabrik borular› özellikle tesisat yal›t›m›nda kullan›lmakta olup baz› kalsiyum silikat prefabrik boru yal›t›m malzemeleri fiekil 4.8’de verilmifltir. fiekil 4.8 Çeflitli Kalsiyum Silikat Prefabrik Boru Örnekleri 118 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Kalsiyum silikat genel özellikleri aç›s›ndan topluca de¤erlendirilirse afla¤›daki notlar yaz›labilecektir: • Yo¤unlu¤u 240 kg/m3 de¤erindedir. • Kalsiyum silikat yo¤unlu¤una göre ve çeflitli ortalama s›cakl›k için ›s› iletim katsay›s› λ de¤erleri Çizelge 4.15’te verilmifltir. • Kullan›m s›cakl›¤› 1.000°C • Yang›n karakteristi¤i BS 476 4. Bölüme göre yanmaz s›n›f›ndand›r. • Basma mukavemeti, 600 kN/m2’de %1,5 deformasyon • Piyasada kal›nl›klar› 25 ile 100 mm aras›nda bulunmaktad›r. Çizelge 4.15 Kalsiyum Silikat ‹çin Çeflitli Ortalama S›cak De¤erlerine Ait λ Is› ‹letim Katsay›s› De¤erleri W/mK °C 100 150 200 250 300 350 240 kg/m3 0.054 0.054 0.054 0.054 0.054 0.054 TES‹SATTA ENERJ‹ EKONOM‹S‹ SA⁄LANAB‹LECEK YERLER Tesisatta enerji ekonomisi büyük oranda ›s› yal›t›m›yla gerçeklefltirilmektedir. Bu bölümde tesisatta hangi noktalarda ve nerelerde enerji ekonomisi sa¤lanabilece¤i s›ralanacak daha sonra bunlar tek tek aç›klanacakt›r. Genellikle tesisatta ›s› yal›t›m› konusu endüstride ve di¤er kullan›mda ikinci planda görülmekte buradan sa¤lanabilecek enerji tasarrufu ihmal edilmektedir. Ayr›ca tesisatta ›s› yal›t›m› ve enerji ekonomisi konusu teknik bir konu olup bilinçsiz yap›lan bir tesisat yal›t›m› bazen bofla harcanan para anlam›na da gelebilmektedir. Özellikle borulardaki yal›t›mdan önce mutlaka kritik yal›t›m kal›nl›¤› hesab› yap›lmal›d›r. SIRA S‹ZDE 10 D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON ‹NTERNET Kritik yal›t›m kal›nl›¤› SIRA S‹ZDE nedir? Tesisatta ›s› yal›t›m› yap›labilecek yerler s›ralan›rsa borulardaki yal›t›m ilk s›rada Ü fi Ü N E L ‹ M görülebilir.DBorulardaki yal›t›m içinden geçen suyun s›cakl›¤›na göre üç alt bafll›kta incelenmektedir. Bunlar; so¤uk hatlarda so¤uk su borular›n›n yal›t›m›, ›l›k hatlarda s›cak su ve borular›n›n yal›t›m›, s›cak hatlarda ise buhar, k›zg›n su boS O kalorifer R U rular›n›n yal›t›m› olarak ortaya ç›kmaktad›r. Bir önceki bafll›kta tesisatta ›s› yal›t›m› amac›yla kullan›lan ›s› yal›t›m malzemeleri tan›t›lm›flt›. Tesisat yal›t›m›nda kullan›D‹KKAT lan bafll›ca ›s› yal›t›m malzemeleri; prefabrik kauçuk köpü¤ü, prefabrik EPS veya XPS, prefabrik tafl yünü, prefabrik cam yünü, prefabrik cam köpü¤ü, prefabrik poSIRA prefabrik S‹ZDE lietilen köpük, poliüretan, prefabrik fenol köpü¤ü, beyaz cam yünü, tafl yünü fliltesi, enjekte poliüretan ve kalsiyumsiltatt›r. Genellikle vana ve armatür yal›t›m›, göz ard› edilen noktalardan birisidir. Y›llar boyunca ciddi ›s› kay›plar›na neAMAÇLARIMIZ den olmakla birlikte vana ve armatürler pek çok tesiste yal›t›m aç›s›ndan ihmal edilen noktalar aras›nda görülmektedir. Tesisatta önemli bir ›s› kay›p noktas› da klima kanallar›d›r. Klima kanallar›nda da flartland›r›lan havada, yal›t›ms›zl›k nedeniyle orK ‹ ›s› T Akazanc›, P taya ç›kabilen hem para kayb›na hem de konfor kayb›na neden olabilmektedir. Tesisatta pek çok endüstriyel ekipmandan da kullan›m s›cakl›¤›na göre ›s› kayb› ya da ›s› kazanc› ortaya ç›kmaktad›r. Bu nedenle endüstriyel ekipmanlaL E önem V ‹ Z Y O Narz etmektedir. Tesisat yal›t›m›nda prefabrik yal›t›m malzemer›n yal›t›m›T Eda si ürünleri kullanmak düflük yo¤unluklu flilte kullan›m›na göre daha do¤ru bir uygulama olarak ortaya ç›kmaktad›r. Düflük yo¤unluklu flilte tarz› ›s› yal›t›m malzemeleri s›k› bir flekilde sar›ld›¤›nda kal›nl›¤› incelmektedir. Bu tür düflük yo¤unluklu ›s› ‹NTERNET yal›t›m malzemeleri zamanla kal›nl›k kaybetmesi nedeniyle sorunlar ortaya ç›karmaktad›r. Bunun yerine prefabrik türü ›s› yal›t›m malzemeleri önerilmektedir. N N 119 4. Ünite - Tesisatta Enerji Ekonomisi So¤uk Hatlarda So¤uk Su Borular›n›n Yal›t›m› So¤uk hatlarda borular›n içerisinden so¤uk ak›flkan geçti¤inden do¤al olarak boru yüzeyi so¤uk olmaktad›r. Borunun so¤uk yüzeyi ile temas eden ortam havas›ndaki su buhar› bu temastan sonra yo¤uflarak s›v› haline gelmektedir. Yo¤uflan su korozyon, paslanma ve enerji kayb›na neden olmaktad›r. So¤uk hatlar›n yal›t›m›nda kullan›lan malzeme ve uygulama flekli de çok önemlidir. Uygun kullan›lan bir yal›t›m malzemesi ve do¤ru bir uygulama ile yo¤uflma ve korozyon sorunu ortadan kald›r›labilir. fiekil 4.9 Boru Yal›t›m›nda Yal›t›m Malzemesinin Üzerine Alüminyum Folyo Kaplanmas› So¤uk hatlarda buhar kesicinin kullan›lmas› gerekti¤i durumlarda bu yal›t›m malzemelerinin üzeri alüminyum folyo ile kaplanmal›d›r. Boru yal›t›m›nda yal›t›m malzemesinin üzerine alüminyum folyo kaplanmas›na iliflkin uygulama fiekil 4.9’da verilmifltir. Son y›llarda ülkemizde so¤uk su hatlar›n›n yal›t›m›nda sentetik kauçuk esasl› ›s› yal›t›m malzemelerinin kullan›m› yayg›n olarak görülmektedir. Sentetik kauçuk esasl› olan elastomerik kauçuk köpü¤ünün tesisatta kullan›m›na iliflkin örnekler fiekil 4.10’da verilmifltir. Il›k Hatlarda S›cak Su ve Kalorifer Borular›n›n Yal›t›m› Il›k hatlarda s›cak su ve kalorifer borular›n›n yal›t›m› tesisatta yayg›n olarak karfl›m›za ç›kan yal›t›m uygulamalar›ndan birisidir. S›cak su ve kalorifer borular›n›n öncelikle ›s›nan mekanlardan geçirilmesi enerji kay›plar›n› aza indirmek aç›s›ndan oldukça önemlidir. Il›k hatlar›n yal›t›m› kazanda üretilen s›cak suyun enerjisinin son noktaya kadar en az kay›pla iletilmesi aç›s›ndan büyük önem tafl›maktad›r. Il›k hatlar›n yal›t›m›nda yüksek s›cakl›¤a dayanabilen cam yünü, tafl yünü gibi yal›t›m malzemeleri flilte ya da genellikle prefabrik boru fleklinde kullan›lmaktad›r. Bunlar›n d›fl›nda prefabrik olarak polietilen, kauçuk köpü¤ü ve poliüretan gibi malzemeler de kullan›lmaktad›r. Is› yal›t›m malzemelerinin prefabrik boru olarak kullan›lmas› durumunda ek yerlerinin s›k› bir flekilde yap›flt›r›lmas› önemlidir. fiekil 4.10 Elastomerik Kauçuk Köpü¤ü Kullan›m›na ‹liflkin Örnekler 120 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi S›cak Hatlarda Buhar ve K›zg›n Su Borular›n›n Yal›t›m› S›cak hatlarda buhar ve k›zg›n su borular›n›n yal›t›m›, boru içerisinden geçen ak›flkan s›cakl›¤›n›n yüksek olmas› nedeniyle daha büyük önem arz etmektedir. Bu hatlardaki ak›flkan s›cakl›¤› 250°C ile 500°C’ye kadar ç›kabilmektedir. Borulardaki s›cakl›k 250°C’yi geçmiyorsa prefabrik cam yünü kullan›m› önerilmektedir. Ak›flkan s›cakl›¤›n›n 250°C ile 500°C aras›nda olmas› durumunda galvanizli telle dikilmifl olan beyaz cam yünü veya tafl yünü kullan›lmal›d›r. Vana ve Armatürlerde Yal›t›m Uygulamalar› Vana ve armatürler genellikle tesisatta ›s› yal›t›m uygulamalar›nda ihmal edilen noktalardan birisidir. Gerek ›s›tma gerekse so¤utma tesisat›nda vana ve armatürlerdeki yal›t›ms›zl›k nedeniyle ciddi enerji kay›plar› ortaya ç›kabilmektedir. Bunun baflta gelen nedeni buradan ortaya ç›kan kay›plar›n bilinmemesi nedeniyle konuya gereken önemin verilmeyiflinden kaynaklanmaktad›r. Özellikle kazan dairelerinde bazen borular özellikle yal›t›lmayarak kazan dairesinin bu borulardan kaçan ›s›yla ›s›t›lmas› öngörülerek yanl›fl bir uygulama yap›lmaktad›r. Baz› durumlarda kazan dairesinde boru ve armatürlerin ç›plak b›rak›lmas› kazan dairelerinde afl›r› ›s›nmaya neden olabilmektedir. Buradaki afl›r› ›s›nma bas›nçl› hava kompresör gibi baz› cihazlarda verim düflüklü¤üne neden olmaktad›r. Bunun d›fl›nda kazan dairesindeki yal›t›ms›z borular s›cak yüzeylerden kaynaklanan ifl kazalar›na da yol açmaktad›r. Armatürlerin yal›t›m›ndan kaç›n›l›yor olmas›n›n bir baflka nedeni de vana ceketlerinin tak›l›p sökülmesi s›ras›ndaki zorluklardan kaynaklanmaktad›r. Yat›r›mc›n›n vana ve armatürlerde yal›t›m yapmamas›n›n nedenlerinden birisi de maliyeti artt›r›c› bir yat›r›m olarak görmesindendir. Ayr›ca vana ve armatürlerde detay ve ayr›nt›lar nedeniyle uygulamalar›n estetik olmay›fl› da buralardaki yal›t›mdan kaç›fl›n nedenlerinden birisidir. Genellikle s›cak hatlardaki yal›t›m›n önemi bilinmekle birlikte so¤uk hatlardaki yal›t›m ço¤u zaman ihmal edilebilmektedir. So¤uk hatlardaki vana ve armatürlerde yal›t›m olmay›fl›, enerji kayb› ve iflletme maliyetinin artmas›n›n yan› s›ra özellikle yo¤uflmadan kaynaklanan ciddi sorunlar ortaya ç›karabilmektedir. Vana ve armatürlerdeki yo¤uflma paslanma ve afl›nmaya neden olmakta, bu durum da cihazlar›n zarar görmesiyle sonuçlanmaktad›r. Özellikle so¤uk hatlarda yal›t›m yap›l›rken yal›t›m malzemesinin seçimi ve kal›nl›¤› da sonuçlar› itibariyle büyük önem arz etmektedir. Yal›t›m yap›lm›fl olsa bile yanl›fl malzeme seçimi armatürlerde yo¤uflmaya ve korozyona neden olabilmektedir. SIRA S‹ZDE 11 D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ Vana ceketi SIRA nedir? Sa¤lad›¤› yararlar nelerdir? S‹ZDE So¤utulmufl Su Tafl›yan Borularda ve So¤utulmufl Hava Ü fi Ü N E L ‹ M Tafl›yanD Kanallarda Is› Yal›t›m› Klima kanallar›nda, flartland›r›larak so¤utulmufl ak›flkan kullan›m yerine yönlendiS O R U rilmektedir. So¤utulmufl su tafl›yan borularda ya da so¤utulmufl hava tafl›yan kanallarda ›s› yal›t›m›, ›s› kazanc›n› önlemek aç›s›ndan yap›lmaktad›r. Bu tür boru ve kanallarda yal›t›m yap›lmas›n›n bir di¤er nedeni de yo¤uflmay› önlemektir. Bu uyguD‹KKAT lamalarda yal›t›m malzemesinin seçimi ile kal›nl›¤› özellikle yo¤uflma ve ›s› kazançlar› aç›s›ndan önemlidir. Is› yal›t›m› yo¤uflmay› önleyecek kal›nl›kta yap›lmal›d›r. SIRA S‹ZDE Yeteri kal›nl›kta yal›t›m malzemesi kullan›lmamas› yo¤uflma ve korozyona neden olmaktad›r. Bu hatlardaki vana ve armatürlerin yal›t›lmamas› ›s› köprüsü oluflumuna neden olmaktad›r. Is› köprüleri büyük ölçüde ›s› kazanc› veya kayb›na yol açaAMAÇLARIMIZ N N K ‹ T A P K ‹ T A P TELEV‹ZYON TELEV‹ZYON 121 4. Ünite - Tesisatta Enerji Ekonomisi bilmektedir. Is› köprülerine yeterince önem verilmemesine karfl›n bu noktalar ciddi enerji kay›plar›na yol açmaktad›r. Is› köprülerindeki kay›p, boru ve kanallar›n yap›ya ba¤lant› noktalar› amac›yla kullan›lan mesnetlerden ortaya ç›kmaktad›r. S›cak su ve buhar hatlar›ndaki yal›t›m kal›nl›klar› üzerinde yeterince çal›fl›lm›fl konular aras›nda yer almaktad›r. Bu konuda da yeterince kural ve standart oluflturulmufltur. So¤utma hatlar› için ayn› durum söz konusu de¤ildir. So¤utma hatlar› ve klima tesisat›ndaki yal›t›m üzerinde daha az duruldu¤undan bu konudaki çal›flmalar da yeterince gelifltirilmemifltir. Özellikle so¤utulmufl su tafl›yan boru ve so¤utulmufl hava tafl›yan kanallardaki ak›flkan›n üretim maliyeti pahal› oldu¤undan buradaki kay›plar ciddi parasal maliyetlere yol açabilmektedir. So¤uk yüzeylerdeki ortaya ç›kabilecek yo¤uflma olay› nedeniyle de yal›t›m uygulamalar› önemli hale gelmektedir. Yo¤uflman›n önlenmesi amac›yla so¤uk ak›flkan tafl›yan boru ve hava kanallar› d›flar›dan yal›t›lmas› gerekmektedir. Yal›t›m tabakas›n›n yüzeyinin s›cakl›¤› ortam›n çi¤ noktas› s›cakl›¤›ndan yüksek olmal›d›r. Yal›t›m tabakas›n›n kal›nl›¤› bu s›cakl›¤a göre belirlenmelidir. Yetersiz yal›t›m sonucunda yal›t›m malzemesinin üzerinde yo¤uflmadan kaynaklanan su damlalar› ortaya ç›kmaktad›r. Buna iliflkin bir resim fiekil 4.11’de verilmifltir. Uygulamalara genel olarak bak›ld›¤›nda so¤uk ak›flkan›n ›s› kazanc›n›n azalt›lmas› amac›yla gerekli olan yal›t›m kal›nl›¤›, yo¤uflman›n önlenmesi amac›yla gerekli olan yal›t›m kal›nl›¤›ndan daha fazla bir de¤erde ortaya ç›kmaktad›r. Özellikle düflük s›cakl›klarda ak›flkan tafl›yan boru ve armatürlerdeki di¤er bir sorun donma olaylar›d›r. Bu tür hatlarda hava s›cakl›¤›n›n 0°C’nin alt›na düfltü¤ü dönemlerde boru içerisinde uzun bir süre hareketsiz kalan su donma tehlikesiyle karfl› karfl›ya kalmaktad›r. Bu sorunlar› ortadan kald›rmak için de boru ve armatürlerde yal›t›m önemlidir. Sadece düflük s›cakl›klarda ak›flkan borularda de¤il yang›n tesisat›nda oldu¤u gibi su tafl›yan hatlarda da yal›t›m havan›n so¤uk oldu¤u günlerde bu hatlarda ve armatürlerde donmaya karfl› oldukça önemlidir. Klima kanallar›nda kullan›lacak ›s› yal›t›m malzemeleri genellikle elastomerik kauçuk köpü¤ü, folyo kapl› polietilen köpük ve folyo kapl› cam yünüdür. Alüminyum folyo kapl› olan bu malzemelerin ek yerleri alüminyum folyo bant ile yap›flt›r›l›r. 0,8 mm’lik galveniz tellerle yaklafl›k olarak 1 metrede bir ba¤lanarak sa¤lamlaflt›r›l›r. Klima kanallar›ndaki yal›t›mda ço¤unlukla kullan›lan elastomerik kauçuk köpü¤ü levhalar çeflitli kal›nl›klarda ve geniflliklerde üretilerek piyasaya sunulmaktad›r. Kal›nl›k ve genifllikteki bu esnek üretim fire oranlar›n›n düflürülmesini sa¤lamaktad›r. S›cak hacimlerden geçen so¤uk hava kanallar›ndaki yo¤uflman›n önlenmesi için klima kanallar›nda da alüminyum folyo kapl› yal›t›m malzemeleri kullan›lmaktad›r. So¤uk hatlardaki yo¤uflma oluflumunu ve sonuçlar›n› aç›klay›n. SIRA S‹ZDE fiekil 4.11 Yetersiz yal›t›m sonucu yal›t›m malzemesinin üzerinde yo¤uflmadan kaynaklanan su damlalar› 12 SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U S O R U 122 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Endüstriyel Ekipmanlarda Yal›t›m fiekil 4.12 Elastomerik Kauçuk Köpü¤ü ‹le Yal›t›m Uygulamas› Yap›lm›fl Bir Tank Endüstride yüksek s›cakl›klarda çal›flan pek çok cihaz bulunmaktad›r. Bu cihazlar›n s›cakl›klar› 500°C’ye kadar ç›kabilmektedir. Sanayideki kazan ve tanklar›n yal›t›m malzemesinin seçiminde cihaz›n s›cakl›¤› göz önüne al›nmal›d›r. Kazan ve tanklardaki s›cakl›k 250°C ile 500°C aras›ndaysa en uygun yal›t›m malzemesi olarak tafl yünü ya da cam yünü önerilmektedir. Kazan ve tanklar›n yere ve duvara montaj›nda kullan›lan mesnet ve tutucular ›s› köprüleri oluflturarak ciddi ›s› kay›plar›na yol açabilmektedir. Bu nedenle kazan ve tanklar›n yan› s›ra bunlar› duvara ve yere ba¤layan tutucular›n da yal›t›lmas› önemlidir. Elastomerik kauçuk köpü¤ü ile yal›t›m uygulamas› yap›lm›fl bir tank fiekil 4.12’de görülmektedir. Endüstriyel ekipman›n s›cakl›¤› 500°C’nin üzerindeyse yal›t›m malzemesi olarak seramik elyaf ve tafl yünü önerilmektedir. Endüstriyel ekipmanlar›n yal›t›m›nda tafl yününün 750°C’ye kadar, seramik yününün ise 1250°C’ye kadar kullan›lmas› önerilmektedir. Endüstride kazan ve tank gibi ekipmanlar›n yan› s›ra yüksek s›cakl›klarda çal›flan f›r›n, ocak ve etüv gibi cihazlar da bulunmaktad›r. bu tür f›r›nlar uygulad›klar› proses gere¤i çok yüksek s›cakl›klarda çal›flt›r›lmaktad›r. Buna örnek olarak seramik sanayinden kullan›lan tünel f›r›nlar gösterilebilir. Bu kadar yüksek s›cakl›kta çal›flmalar› nedeniyle çok ciddi enerji kay›plar› ile karfl› karfl›ya kal›nmaktad›r. Bu nedenle bu tür f›r›nlar›n yal›t›m› enerji tasarrufu aç›s›ndan büyük bir önem arz etmektedir. Sanayide kullan›lan f›r›n ve ocaklar›n duvarlar›nda λ ›s› iletim katsay›s› düflük olan tu¤lalar kullan›lmaktad›r. Bu tu¤lalar›n üzerinde de yüksek s›cakl›klara dayan›kl› olan tafl yünü ve seramik yünü gibi yal›t›m malzemelerinin kullan›m› önerilmektedir. 4. Ünite - Tesisatta Enerji Ekonomisi 123 Özet Tesisatta enerji ekonomisi, binalarda enerji ekonomisi kadar önemlidir. Tesisatta enerji ekonomisi öncelikle yal›t›mdan geçmektedir. Tesisat yal›t›m›n›n bina yal›t›m›ndan en önemli fark›, tesisatta karfl›lafl›lan s›cakl›k düzeyleri binalardaki s›cakl›k düzeyinden çok yüksek olmas›d›r. Binalarda iç ortam›n s›cakl›¤› ile d›fl ortam›n s›cakl›¤› aras›ndaki fark 20°C ile 40°C aras›nda de¤iflmektedir. Tesisatta ise bu fark çok daha yüksek düzeylerdedir. Bu nedenle tesisatta yap›lacak yal›t›m, enerji tasarrufu aç›s›ndan büyük önem arz etmektedir. Bina ve tesisatta yal›t›m yap›lmas› durumunda tesisat yat›r›m›n›n maliyetlerinde önemli düzeyde düflmeler ortaya ç›kabilmektedir. Binaya iyi bir yal›t›m yapmakla binan›n toplam ›s› ihtiyac› düflece¤inden binan›n kazan kapasitesi, radyatör say›s› ve boru çaplar›nda düflmeler ortaya ç›kar. Bu da parasal kazanç anlam›na gelmektedir. Benzer flekilde tesisatta yal›t›m da tesisat kay›plar›nda azalmalar ortaya ç›karabilecektir. Is›tma sistemlerinde yal›t›m olmay›fl›n›n ortaya ç›kard›¤› sorunlar flu flekilde s›ralanabilir: Enerji kayb› ve iflletme giderleri artmaktad›r. Yüksek s›cakl›k ve buhar armatürlerinde ifl kazalar› ortaya ç›kabilmektedir. Yal›t›m olmamas› nedeniyle kazan dairesinin afl›r› ›s›nmas› di¤er sistemlerin zarar görmesine neden olabilmektedir. Örne¤in; kazan dairesinin afl›r› ›s›nmas›, hava kompresörlerinde verim düflüklü¤üne neden olmaktad›r.Yal›t›lmam›fl boru ve ekipmanlar yüzey s›cakl›¤›n›n yüksek olmas› sebebiyle çeflitli ifl kazalar› ortaya ç›karabilmektedir. Özellikle buhar ve k›zg›n su hatlar›nda, bu hatlara yanl›fll›kla dokunulmas› sonucu deri yan›klar› olaylar›na s›k rastlan›lmaktad›r. Kullan›m yerine göre tesisat yal›t›m›nda kullan›lacak malzemelerden çeflitli özellikler istenmektedir. Is› yal›t›m›n›n amac› s›cakl›k fark›nda ortaya ç›kan ›s› kay›plar›n› dolay›s›yla enerji kay›plar›n› azaltmakt›r. Genel olarak bak›ld›¤›nda ›s› yal›t›m› binalarda, tesisatta ve endüstride uygulanmaktad›r. Is› yal›t›m malzemelerinden bu kullan›m alanlar›na göre farkl› beklentiler bulunmaktad›r. Di¤er bir anlat›mla tesisat ve endüstriyel uygulamalarda kullan›lan yal›t›m malzemelerinden beklenen özellikler ile yap›larda kullan›lan ›s› malzemelerinden beklenen özellikler farkl›l›klar ortaya ç›karmaktad›r. Tesisat ve endüstri uygulamalar›nda, tesisattan geçen ak›flkan›n s›cakl›¤›na göre hatlar üçe ayr›lmaktad›r. So¤uk hatlar, ak›flkan s›cakl›¤›n›n 6°C’den düflük olan hatlard›r. Ak›flkan s›cakl›¤›n›n 6°C ile 100°C aras›nda olan hatlar ›l›k hatlar olarak adland›r›lmaktad›r. Ak›flkan s›cakl›¤› 100°C’nin üzerindeki hatlar s›cak hatlar olarak ta- n›mlan›r. Tesisatta ›s› yal›t›m›, s›cak hatlarda ›s› kay›plar›n› azaltmak amac›yla yap›lmaktad›r. So¤uk hatlarda ise ›s› kazanc›n› önlemek amac›yla yap›lmaktad›r. Tesisat ve endüstriyel uygulamalarda yayg›n olarak kullan›lan ›s› yal›t›m malzemeleri polietilen köpük, kauçuk köpü¤ü, cam yünü, poliüretan, cam köpü¤ü ve kalsiyumsilikatt›r. Tesisatta kullan›lan ›s› yal›t›m malzemesi seçilirken aranan temel özellikler; ›s› iletim katsay›s›, su buhar› difüzyon direnç katsay›s›, yang›n dayan›m›, korozyon riskinin az oluflu, uygulama kolayl›¤› ve ekonomiktir. Tesisatta enerji ekonomisi büyük oranda ›s› yal›t›m›yla gerçeklefltirilmektedir. Bu bölümde tesisatta hangi noktalarda ve nerelerde enerji ekonomisi sa¤lanabilece¤i s›ralanacak daha sonra bunlar tek tek aç›klanacakt›r. Genellikle tesisatta ›s› yal›t›m› konusu endüstride ve di¤er kullan›mda ikinci planda görülmekte buradan sa¤lanabilecek enerji tasarrufu ihmal edilmektedir. Ayr›ca tesisatta ›s› yal›t›m› ve enerji ekonomisi konusu teknik bir konu olup bilinçsiz yap›lan bir tesisat yal›t›m› bazen bofla harcanan para anlam›na da gelebilmektedir. Özellikle borulardaki yal›t›mdan önce mutlaka kritik yal›t›m kal›nl›¤› hesab› yap›lmal›d›r. Tesisatta ›s› yal›t›m› yap›labilecek yerler s›ralan›rsa borulardaki yal›t›m ilk s›rada görülebilir. Borulardaki yal›t›m içinden geçen suyun s›cakl›¤›na göre üç alt bafll›kta incelenmektedir. Bunlar; so¤uk hatlarda so¤uk su borular›n›n yal›t›m›, ›l›k hatlarda s›cak su ve kalorifer borular›n›n yal›t›m›, s›cak hatlarda ise buhar, k›zg›n su borular›n›n yal›t›m› olarak ortaya ç›kmaktad›r. Bir önceki bafll›kta tesisatta ›s› yal›t›m› amac›yla kullan›lan ›s› yal›t›m malzemeleri tan›t›lm›flt›. Tesisat yal›t›m›nda kullan›lan bafll›ca ›s› yal›t›m malzemeleri; prefabrik kauçuk köpü¤ü, prefabrik EPS veya XPS, prefabrik tafl yünü, prefabrik cam yünü, prefabrik cam köpü¤ü, prefabrik polietilen köpük, prefabrik poliüretan, prefabrik fenol köpü¤ü, beyaz cam yünü, tafl yünü fliltesi, enjekte poliüretan ve kalsiyumsilikatt›r. Genellikle vana ve armatür yal›t›m›, göz ard› edilen noktalardan birisidir. Y›llar boyunca ciddi ›s› kay›plar›na neden olmakla birlikte vana ve armatürler pek çok tesiste yal›t›m aç›s›ndan ihmal edilen noktalar aras›nda görülmektedir. Tesisatta önemli bir ›s› kay›p noktas› da klima kanallar›d›r. Klima kanallar›nda da flartland›r›lan havada, yal›t›ms›zl›k nedeniyle ortaya ç›kabilen ›s› kazanc›, hem para kayb›na hem de konfor kayb›na neden olabilmektedir. Tesisatta pek çok endüstriyel ekipmandan da kullan›m s›cakl›¤›na göre ›s› kayb› ya da ›s› kazanc› ortaya ç›kmaktad›r. Bu nedenle endüstriyel ekipmanlar›n yal›t›m› da önem arz etmektedir. 124 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Kendimizi S›nayal›m 1. Afla¤›dakilerden kaç tanesi yal›t›m yap›l›rken dikkat edilmesi gereken noktalardand›r? I. Yal›t›m malzemesinin uygunlu¤u II. Malzemenin flefafl›¤› III. Ak›flkan s›cakl›¤› IV. Yal›t›m kal›nl›¤› V. Ak›flkan›n yo¤unlu¤u a. 1 b. 2 c. 3 d. 4 e. 5 2. Is›tma sistemlerinde yal›t›m yap›lmamas› halinde ortaya ç›kan durumlarla ilgili olarak afla¤›dakilerden hangisi söylenemez? a. Enerji kay›plar› artmaktad›r. b. ‹flletme giderleri azalmaktad›r. c. Yüksek s›cakl›k ve buhar armatürlerinde ifl kazalar› ortaya ç›kabilmektedir. d. Yal›t›m olmamas› nedeniyle kazan dairesinin afl›r› ›s›nmas› di¤er sistemlerin zarar görmesine neden olabilmektedir. e. Yal›t›lmam›fl boru ve ekipmanlar yüzey s›cakl›¤›n›n yüksek olmas› sebebiyle çeflitli ifl kazalar› ortaya ç›karabilmektedir. 3. Is› yal›t›m malzemesi seçiminde afla¤›dakilerden hangisi göz önüne al›nmaz? a. Is› iletim katsay›s› b. Su buhar› difüzyon direnç katsay›s› c. Yang›n dayan›m› d. Üretim yeri e. Korozyon riskinin az oluflu 4. Is› yal›t›m malzemeleri yap›lacak iflin niteli¤ine göre hafif kolay tafl›n›r ve kolay depo edilebilir olmal›d›r. Ayr›ca ›s› yal›t›m malzemesinden kolay kesilebilir olmas› ve az iflçilik gerektirmesi istenmektedir. Aç›klamas› verilen ve yal›t›m malzemelerinde aranan özellik afla¤›dakilerden hangisidir? a. Uygulama Kolayl›¤› b. Ekonomiklik c. S›cakl›¤a Dayanma d. Gözenek Yap›s› e. Çeflitli Kuvvetlere Dayan›kl›l›¤› 5. Cam yünü gibi lifli bir yal›t›m malzemesi olup bazalt, kireç tafl›, dolomit gibi minerallerden elde edilen, dolomit kalsiyum ve magnezyumlu karbonat bilefliminde olan yal›t›m malzemesi afla¤›dakilerden hangisidir? a. Fenol köpü¤ü b. EPS c. XPS d. Seramik yünü e. Tafl yünü 6. Ülkemizde yayg›n olarak strafor olarak bilinen yal›t›m malzemesi afla¤›dakilerden hangisidir? a. Fenol köpü¤ü b. EPS c. XPS d. Seramik yünü e. Tafl yünü 7. Hücre yap›lar› ve da¤›l›m› homojen olup, λ ›s› iletim katsay›s› de¤erleri EPS’ye oranla biraz daha düflük olan ve levha fleklinde üretilmekte olup, farkl› renklerde bulunabilen yal›t›m malzemesi hangi fl›kta belirtilmifltir? a. Fenol köpü¤ü b. EPS c. XPS d. Seramik yünü e. Tafl yünü 8. Kapal› hücreli, tamamen esnek olup, genlefltirilmifl siyah sentetik kauçuk boru ya da levha fleklinde pazarlanmaktad›r. Son y›llarda kullan›m› gittikçe artmakta olup s›cak borularda ›s› kayb›n›, so¤uk borularda ise ›s› kazanc›n› önemli miktarda azaltmaktad›r. Yukar›da k›saca aç›klanm›fl olan yal›t›m malzemesi afla¤›dakilerden hangisidir? a. Poliüretan Köpük b. Ekstrude Polistren c. Genlefltirilmifl Polistren d. Polietlen Köpük e. Elastomerik Kauçuk Köpü¤ü 4. Ünite - Tesisatta Enerji Ekonomisi 125 Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› 9. Mineral esasl› bir yal›t›m malzemesi olup, boru, levha, sprey veya form verilmifl özel parçalar olarak kullan›lmaktad›r. Ayr›ca su ilavesi ile sertleflen toz halinde olan flekilleri de bulunmaktad›r. Tesisatta özellikle yüksek s›cakl›k yal›t›mlar›nda kullan›lmakta olup 1100°C’ ye kadar dayanan tipleri bulunmaktad›r. Özellikleri bu flekilde verilmifl olan yal›t›m malzemesi afla¤›dakilerden hangisidir? a. Kalsiyum silikat b. EPS c. XPS d. Cam yünü e. Fenol köpü¤ü 1. c 2. b 3. d 4. a 5. e 6. b 10. Kazan ve tanklardaki s›cakl›k 250°C ile 500°C aras›ndaysa en uygun yal›t›m malzemesi olarak afla¤›dakilerden hangisi önerilebilir? a. Fenol köpü¤ü b. EPS c. XPS d. Cam yünü e. Kalsiyum silikat 7. c 8. e 9. a 10. d Yan›t›n›z yanl›fl ise “Tesisatta Enerji Ekonomisinin Önemi” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Tesisatta Enerji Ekonomisinin Önemi” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Tesisat Yal›t›m›nda Kullan›lacak Malzemelerden Beklenen Özellikler” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Tesisat Yal›t›m›nda Kullan›lacak Malzemelerden Beklenen Özellikler” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Tesisat Yal›t›m›nda Kullan›lan Yal›t›m Malzemeleri” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Tesisat Yal›t›m›nda Kullan›lan Yal›t›m Malzemeleri” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Tesisat Yal›t›m›nda Kullan›lan Yal›t›m Malzemeleri” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Tesisat Yal›t›m›nda Kullan›lan Yal›t›m Malzemeleri” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Tesisat Yal›t›m›nda Kullan›lan Yal›t›m Malzemeleri” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Tesisatta Enerji Ekonomisi Sa¤lanabilecek Yerler” konusunu yeniden gözden geçiriniz. 126 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi S›ra Sizde Yan›t Anahtar› S›ra Sizde 1 Bir binan›n ›s›t›lmas› s›ras›nda iç ve d›fl ortamlar aras›nda bir s›cakl›k fark› oluflmaktad›r. Bu s›cakl›k fark›ndan dolay› binadan d›flar›ya do¤ru bir ›s› geçifli ortaya ç›kmaktad›r. Bu ›s› geçifli miktar›na ba¤l› olarak mekanlara ›s›t›c› yerlefltirilecektir. Binadaki her oda için ›s› kayb› hesab› yap›larak gerekli ›s›t›c› say›s› hesaplan›r. Bununla birlikte boru çap› hesab› ve kazan seçimiyle di¤er tesisat malzemelerinin seçimi yap›l›r. Bu seçimlerin tamam› ›s› kayb› hesab›na ba¤l› olarak yap›l›r. S›ra Sizde 2 Aç›k gözenekli malzemeler, su buhar› difüzyon direnç katsay›s› düflük malzemelerdir. So¤uk boru hatlar›nda aç›k gözenekli malzeme kullan›l›rsa iyi bir buhar kesiciyle korunmas› gerekmektedir. Uygulamada buhar kesici kullan›lmas› sorunlar ç›karabilmektedir. So¤uk boru hatlar›nda lifli malzemeler gibi aç›k gözenekli malzeme kullan›lmas› durumunda difüzyona karfl› mutlaka önlem al›nmal›d›r. Ancak bu önlemler ciddi bir maliyet getirdi¤i için uygulanmamaktad›r. Önlem al›nmamas› durumunda ›s› yal›t›m malzemesinin ›s› iletkenlik katsay›s› iki kat›na kadar ç›kabilmektedir. Bu durum da ›s› iletim direncini yar› yar›ya azaltmaktad›r. Ayr›ca ›s› yal›t›m malzemesinin içine giren su yo¤uflarak korozyona neden olmaktad›r. S›ra Sizde 3 Is› yal›t›m malzemeleri sudan direkt olarak etkilenmemelidir. Higroskopik ve kapilarite yoluyla ›slanmamal›d›r. Islanmas› durumunda ›s› iletim katsay›s› λ yükselerek ›s› yal›t›m özelli¤ini ortadan kald›rabilmektedir. S›ra Sizde 4 Is› yal›t›m malzemesi içerdi¤i kimyevi maddeler nedeniyle uyguland›¤› metal yüzeylerde korozyona neden olmamal›d›r. Korozyon oluflumu borular›n afl›nmas›na ve özelli¤ini kaybetmesine neden olmaktad›r. Ayr›ca ›s› yal›t›m malzemesi su buhar› geçifline karfl› da dirençli olmal›d›r. Su buhar› geçifli metal yüzeylerde korozyona neden olmaktad›r. S›ra Sizde 5 Hidroskopik madde nem tutma özelli¤i olan madde anlam›na gelmektedir. Kapiler özellik ise çok ince gözenekleri bulunan ve suyu yüzey gerilimi nedeniyle bu gözenekler vas›tas›yla yukar› do¤ru tafl›yabilen malzemelerdir. Baz› emici süngerleri kapiler malzeme aras›na sokabiliriz. S›ra Sizde 6 Elastomerik kauçuk köpü¤ü malzemeden boru fleklinde imal edilmifl ve çelik borularda 4 inch’e kadar kullan›labilen tamamen fleksible prefabrik boru yal›t›m malzemesidir. Küften ve mikroorganizmalardan etkilenmez. So¤uk hat yal›t›mlar›nda idealdir. Yang›n an›nda zehirli gaz ç›karmaz. Normal tesisat yal›t›m› haricinde, g›da endüstrisinde, denizalt› ve metrolarda kullan›m› güvenlidir. Prefabrik kauçuk köpü¤ü borular; 1/4"-4" anma çaplar› aral›¤›nda, 6-9-13-19-25-32 mm kal›nl›klar›nda üretilmektedir. S›ra Sizde 7 2 mm kal›nl›¤›nda emprenye edilmifl yanmaz cam tülü kaplamal›d›r. S›n›rland›r›lm›fl duman emisyonuna ve korozyona karfl› maksimum dayan›ma sahiptir. Kara, deniz ve hava sistemlerinde, endüstriyel proseslerde, boru hatlar›nda, HVAC kanal sistemlerinde, kazan ve tank gibi tesisat elemanlar›nda kullan›labilir. S›ra Sizde 8 Bu imalat yöntemi genellikle hafif metllaer için uygulan›r. Metal bir takoz bir al›c› kovan içine konur ve bir ›stampa vas›tas›yla metal takoza bask› yap›l›r. Metla takoz zorla matris ad›n› verdi¤imiz kal›p içerisinden geçirilir. S›ra Sizde 9 2 m boyunda, ekstrüzyon metodu ile üretilen, prefabrik polietilen esasl› borulard›r. Is›tma ve so¤utma tesisatlar›nda kullan›l›rlar. Yard›mc› malzemeleriyle uygulamas› oldukça pratik olan polietilen borular, korozyona sebep olan klorlar› içermez. Yüksek su buhar› difüzyon direnci ile yo¤uflmay› önler. Fan-coil tesisatlar›nda 4. Ünite - Tesisatta Enerji Ekonomisi ve -40°C ile +100°C aras›ndaki tüm tesisatlarda rahatl›kla kullan›labilir. Polietilen borular; 1/2" - 4" anma çaplar› aral›¤›nda, 10-15-20-30 mm kal›nl›klar›nda üretilmektedir S›ra Sizde 10 Borularda kritik yal›t›m kal›nl›¤› hesab› mutlaka yap›lmas› gereken bir hesap yöntemidir. Kritik yal›t›m kal›nl›¤›, yal›t›m yap›lmak istenen bir boruda ortaya ç›kabilecek ›s› kay›plar›n› minimuma indiren ve maliyetlerin de kabul edilebilir düzeyde oldu¤u bir yal›t›m kal›nl›¤›d›r. Bir boru için kritik yal›t›m yar›çap› yal›t›m malzemesinin ›s› iletim katsay›s›n›n d›fl ortam›n ›s› tafl›n›m katsay›s›na oran› olarak tan›mlanmaktad›r. Boruda yap›lan bir yal›t›mda kritik yal›t›m kal›nl›¤›ndan daha büyük çapta bir yal›t›m malzemesi kullanmak yarar yerine zarar ortaya ç›karabilmektedir. S›ra Sizde 11 Vana ceketi, ç›plak vanalardan kaynaklanan ›s› kay›plar›n› azaltmak amac›yla kullan›lan bir yal›t›m yöntemidir. Vana ceketleri s›cak hatlarda ›s› kay›plar›n›n azalt›lmas›nda, so¤uk hatlarda ise ›s› kazançlar›n›n azalt›lmas›nda kullan›lmaktad›r. Vana ceketi uygulamas›nda yal›t›m malzemesi olarak cam yünü, tafl yünü, polietilen ve kauçuk köpü¤ü gibi malzemeler kullan›lmaktad›r. Vana ceketinin üretimi titiz bir iflçilik gerektirmektedir. Vana ceketlerinin montaj› kolay oldu¤undan kalifiye elemana ihtiyaç göstermemektedir. Vana ceketi yap›flkan bir fermuara sahip olup iki yap›flkan yüzey üst üste getirilip yap›flt›r›lmakta, uçtaki iplerle s›k›ca ba¤land›ktan sonra uygulama tamamlanm›fl olmaktad›r. Vana ve armatürlerin bak›m› ya da de¤ifltirilmesi söz konusu oldu¤unda kolayca sökülüp tekrar tak›labilmektedir. Vana ve ceketlerin yal›t›lmamas› bu noktalarda ›s› köprüleri oluflturulmas› nedeniyle de önem arz etmektedir. Özellikle so¤uk hatlarda vana ceketi yo¤uflma ve bunun sonucu ortaya ç›kan korozyon sorunlar›n› ortadan kald›rmaktad›r. Vana ceketi sa¤lad›¤› enerji tasarrufu ile k›sa sürede kendisini amorti edebilmekte olup uzun bir kullan›m ömrüne sahip bunulmaktad›r. 127 S›ra Sizde 12 So¤uk hatlarda yo¤uflma, s›cak ortamlardan geçen borular›n yüzeyindeki s›cakl›k ortamdaki havan›n yo¤uflma s›cakl›¤›n›n alt›na düflmesiyle ortaya ç›kmaktad›r. So¤uk hatlarda kullan›lan yal›t›m malzemesi bünyesine su alabilecek özellikte ise bu durum yal›t›m malzemesinin bozulmas›na da neden olabilir. Bu tür hatlarda buhar geçifline karfl› bir önlem al›nmam›fl veya s›zd›rmazl›k uygulamas› yap›lmam›flsa özellikle cam yünü gibi su buhar› difüzyon direnç katsay›s› düflük olan lifli malzemeler kullan›ld›¤›nda yüzeyde yo¤uflma olmamas›na karfl›n yal›t›m malzemesinin içine su buhar› girer ve malzemenin içinde yo¤uflarak su haline gelir. Is› yal›t›m malzemesinin bünyesinde yo¤uflan su, malzemenin ›s› iletim katsay›s›n›n artmas›na dolay›s›yla da yal›t›m özelli¤inin azalmas›na neden olabilir. Cam yünü gibi lifli yal›t›m malzemelerinde, yal›t›m malzemesinin içinde su bulunmas› ›s› iletim katsay›s›n› üç kat›na kadar kötülefltirebilmektedir. Is› yal›t›m malzemesi içinde bulunabilecek su ayr›ca, boru malzemesiyle de temasa geçerek korozyona neden olarak borularda çürümelere yol açabilmektedir. Yararlan›lan Kaynaklar ISISAN (2005), Enerji Ekonomisi, ISISAN Çal›flmalar› No: 351 Karakoç T. H. (1997), Enerji Ekonomisi, Demirdöküm Teknik Yay›nlar› No: 2. Karakoç T. H. ve Di¤erleri (2010), Enerji Ekonomisi (Editör: Prof. Dr. Hikmet Karakoç), Anadolu Üniversitesi Yay›nlar› Yay›n No: 2114. Karakoç T. H., Turan, O., Biny›ld›z, E., Y›ld›r›m, E. (2011), IY, Is› Yal›t›m›, ODE Teknik Yay›nlar›. Karakoç T.H. (2011), KTH Kalorifer Tesisat› Hesab›, Verimli Sistemler. ISITMA HAVALANDIRMA VE KL‹MA S‹STEMLER‹NDE ENERJ‹ EKONOM‹S‹ 5 Amaçlar›m›z N N N N N Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra; Kazanlar›n s›n›fland›r›lmas› ve özelliklerini aç›klayabilmek, Kazan için enerji takibi, emniyet ve kontrol donan›mlar›n› belirleyebilmek, Kazanlarda Sankey diyagram›n› ve enerji geri kazan›m›n› anlatabilmek, Kazanlarda verimi etkileyen faktörleri saptayabilmek, Ölçüm ve analizlerle enerji ekonomisini analiz edebilmek için gerekli bilgi ve becerilere sahip olabilirsiniz. Anahtar Kavramlar • • • • Baca Gaz› Analizi Bourdon Manometresi Sankey Diyagram› Stikoyomterik Fazla Hava • • • • Eksik Yanma Kazan Verimi Alt ve Üst Is›l De¤er Yak›t ‹zleme Formlar› ‹çindekiler Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Kazanlarda Enerji Ekonomisi • G‹R‹fi • KAZANLARIN SINIFLANDIRILMASI VE ÖZELL‹KLER‹ • KAZAN ‹Ç‹N ENERJ‹ TAK‹B‹, EMN‹YET VE KONTROL DONANIMLARI • KAZANLARDA SANKEY D‹YAGRAMI VE ENERJ‹ GER‹ KAZANIMI • KAZANLARDA VER‹M‹ ETK‹LEYEN FAKTÖRLER • ÖLÇÜM VE ANAL‹ZLERLE ENERJ‹ EKONOM‹S‹ Kazanlarda Enerji Ekonomisi G‹R‹fi Kazanlar, ›s›tma sistemlerinin en önemli elemanlar›d›r. Özellikle merkezi ve bölgesel ›s›tma sistemlerinde, sistemin vazgeçilmez ekipmanlar›d›r. Çal›flma prensibini, içerisinde bulunan suyu boru demetlerinden geçen s›cak gazlarla ›s›tmas› fleklinde basitçe ifade edebiliriz. Temelde kazanlarda enerji tüketimlerinin fazla olmas›, yanl›fl kapasite seçimleri ve sisteme uygun olmayan kazan seçilmesinden kaynaklanmaktad›r. ‹lerleyen bölümlerde kazanlar›n s›n›fland›r›lmas›, kazanlar için ek donan›mlar, enerji geri kazan›m yöntemleri ve kazanlarda enerji ekonomisi konular›na genifl bir flekilde yer verilecektir. KAZANLARIN SINIFLANDIRILMASI VE ÖZELL‹KLER‹ Kazanlar çeflitli özelliklere göre s›n›fland›r›lmaktad›r. Kullan›lan malzemeye göre kazan tipleri; döküm kazanlar ve çelik kazanlar olarak ikiye ayr›lmaktad›r. Döküm kazanlar, s›cak su kazanlar›nda ve 0,5 Atü’ye kadar alçak bas›nçl› buhar kazanlar›nda kullan›lmaktad›r. Döküm kazanlar, dilimler halinde dökülerek birbirine ba¤lanmaktad›r. Bu nedenle kazan dairesine dilimler halinde getirilip burada montaj› yap›labilmektedir. Dilimler halinde olmas› nedeniyle, dilim ilavesiyle kapasite art›r›m› mümkün olmaktad›r. Ömürleri için 30 y›la kadar süre verilebilmektedir. Döküm kazanlar›n ›s›l ataleti daha yüksektir. Bu nedenle döküm kazanlar geç ›s›n›rlar, ›s›y› bünyelerinde koruduklar›ndan dolay› geç so¤urlar. Çelik kazanlar ise çabuk ›s›n›p çabuk so¤urlar. Çelik kazanlarda s›cak su, kaynar su ve buhar üretmek mümkündür. Çelik su kazanlar›, TS 497’ye göre imal edilmelidir. Çelik buhar ve kaynar sulu kazanlar ise TS 377’ye göre imal edilmektedir. Çelik kazanlar döküm kazanlara göre fiyat olarak daha ucuzdur. Buna karfl›n, kullan›m flartlar›na ba¤l› olmakla birlikte ömürleri döküm kazanlara göre çok daha azd›r. Çelik kazanlar›n tamir ve bak›m› daha kolay olmas›na karfl›n korozyona karfl› daha hassast›rlar. Kazanlar ›s›l ak›flkan›n özelliklerine göre s›cak sulu kazanlar, kaynar sulu kazanlar, k›zg›n ya¤ kazanlar› ve buhar kazanlar› olmak üzere s›n›fland›r›lmaktad›r. Kazanlar yakt›¤› yak›t tipine göre ise kat› yak›tl› kazanlar, pelet yakan kazanlar, s›v› yak›tl› kazanlar, gaz yak›tl› kazanlar, çok yak›tl› kazanlar, at›k ›s› kazanlar›, at›k ve çöp yakan kazanlar ve elektrikle çal›flan kazanlar olmak üzere s›n›fland›r›lmaktad›r. Son y›llarda do¤algaz›n yayg›nlaflmas›yla birlikte kömür ve s›v› yak›t kullan›lan kazanlardan do¤algaz kullanan kazanlara do¤ru ciddi bir geçifl ortaya ç›km›flt›r. Buna karfl›n fosil yak›tlardaki fiyat art›fllar› ve kaynaklardaki azalmalar nedeniy- 130 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi le alternatif yak›t kullan›m›na yönelik çal›flmalar da bafllam›flt›r. Özellikle Do¤u Avrupa’da pelet ve kömür kullan›m›na yönelik özendirme ve teflvik çal›flmalar› ortaya ç›km›flt›r. Çok yak›tl› kazanlar sanayide yayg›n olarak kullan›lmaktad›r. Bu tip kazanlarda do¤algaz-kömür, do¤algaz-s›v› yak›t birlikte veya ayr› ayr› kullan›labilmektedir. At›k ›s› kazanlar› son y›llarda sanayide at›k s›cak gaz›n enerjisinden yararlanmak amac›yla yayg›n olarak kullan›ma girmifltir. At›k ›s› kazanlar›nda bacan›n içerisinden borular geçirilmekte, baca gaz› so¤umufl olarak d›flar›ya ç›karken borularda dolaflan su ›s›t›lmaktad›r. Yanma sonu gazlar›n›n dolafl›m durumuna göre ise kazanlar alev borulu, duman borulu, alev duman borulu kazanlar, su borulu kazanlar ve bu iki tipin kar›fl›m› kazanlar olarak s›n›fland›r›lmaktad›r. Ayr›ca geçifl say›s›na göre ise tek geçiflli, iki geçiflli, üç geçiflli ve dört geçiflli kazanlar olarak s›n›fland›r›lmaktad›r. Yanma odas›nda ortaya ç›kan yanma sonu ürünlerinin enerjisinden daha fazla yararlanmak amac›yla kazanlarda geçit say›s› artt›r›larak bugünkü modern kazanlarda uygulanan dört geçifle kadar ulaflm›flt›r. Geçifl say›s› artt›kça gaz daha fazla enerjisini b›rakarak daha düflük s›cakl›klarda d›flar› at›lmaktad›r. Yo¤uflma teknolojisi ortaya ç›kana kadar baca gaz› s›cakl›¤›n›n 100°C’den afla¤›ya düflmemesi arzu edilmekteydi. 100°C’nin alt›na inmesi durumunda yo¤uflma problemleri ortaya ç›karak kazanda korozyon ve çürümelere neden olmaktad›r. Yo¤uflma enerjisinden yararlanma fikrinin ortaya ç›kmas›ndan sonra baca gaz› s›cakl›¤› daha düflük s›cakl›klara kadar indirilebilmifl, bu sayede baca gaz›n›n enerjisinden daha fazla yararlan›lm›fl, buna ek olarak yo¤uflma enerjisinden de ayr›ca yararlan›lm›flt›r. Standart, Düflük S›cakl›kl› ve Yo¤uflmal› Kazanlar Kazan ç›k›fl suyu s›cakl›¤›na göre ise kazanlar ikiye ayr›lmaktad›r: Normal s›cak sulu kazanlar ve düflük s›cakl›kl› kazanlar. Normal s›cak sulu kazanlar 90-70 sistemine göre çal›flmaktad›r. Bu sistemde kazandan ç›kan suyun s›cakl›¤› 90°C, dönen suyun s›cakl›¤› da 70°C’dir. Bu tip kazanlarda kazan dönüfl s›cakl›¤›n›n 50°C’nin alt›na inmesi istenmemektedir. 50°C’nin alt›na düflmesi durumunda baca gaz›nda yo¤uflma ortaya ç›karak kazanda korozyon meydana gelmektedir. Standart kazanlarda kazan yükünün azalmas› durumunda kazan verimi de azalmaktad›r. Düflük s›cakl›kl› kazanlarda ise kazan ç›k›fl suyunun s›cakl›¤› ve dolay›s›yla kazan dönüfl s›cakl›¤› düflürülerek enerji tasarrufu sa¤lanm›flt›r. Bu tür kazanlarda dönüfl suyu s›cakl›¤› 35-40°C civar›nda olmaktad›r. Düflük s›cakl›kl› kazanlar, yo¤uflma teknolojisine uygun olarak çal›flabilmektedirler. Düflük s›cakl›kl› kazanlar yerden ve duvardan ›s›tma sistemine uygun kazanlard›r. Düflük s›cakl›k kazanlar›nda kazan yükünün azalmas› durumunda verimde standart kazanlardaki kadar bir azalma ortaya ç›kmamaktad›r. Bu tip kazanlarda kazan verimi kazan gücüne ba¤l› olmakla birlikte yüksek güçlü kazanlarda verim daha yüksektir. Düflük s›cakl›kl› kazanlarda kazan dönüfl suyu s›cakl›¤›yla ilgili bir s›n›rlama olmay›p dönüfl s›cakl›¤› 35°C’ye kadar düflürülebilmektedir. Düflük s›cakl›k kazanlar› çok kademeli brülörlü veya oransal brülörlü olarak tek kazanl› veya birden çok kazanl› uygulamalara uygundur. S›v› ve gaz yak›t kullan›m›nda norm kullan›m ›s›l verimleri %92-%95 aras›ndad›r. Kazan dönüfl s›cakl›¤›n›n 50°C’den yüksek olmas› durumunda yo¤uflmal› kazanda yo¤uflma olmamaktad›r. Böyle durumlarda yo¤uflmal› kazanlar›n enerji tasarrufu bak›m›ndan avantaj› sadece düflük baca gaz› s›cakl›¤› nedeniyle bacadan at›lan enerjiden kaynaklanm›fl olmaktad›r. Düflük s›cakl›k kazanlar›n›n yo¤uflmal› kazanlara göre en büyük avantaj› daha düflük ilk yat›r›m maliyeti avantaj›na sahip olmalar›d›r. 5. Ünite - Kazanlarda Enerji Ekonomisi Duman gaz› içindeki su buhar›n›n büyük bir k›sm›n›n yo¤uflmas› sa¤lanarak, yo¤uflma enerjisinden yararlanacak flekilde tasarlanm›fl kazanlara yo¤uflmal› kazanlar denilmektedir. Bu kazanlarda da dönüfl suyu s›cakl›¤› 30°C’ye kadar düflürülebilmektedir. Bu tip kazanlarda amaç mümkün oldu¤u kadar fazla yo¤uflma sa¤lanmas›d›r. Yo¤uflma nedeniyle ortaya ç›kabilecek korozyon göz önüne al›narak kazan malzemesi seçimi buna göre yap›lmal›d›r. Kazan verimi bu kazanlarda da kazan gücüne ba¤l›d›r ve büyük güçlü kazanlarda yüksek verim elde edilebilmektedir. Bünyesinde daha fazla hidrojen bulundu¤undan yo¤uflmal› kazanlar için gaz yak›tlar tercih edilmektedir. Do¤algaz›n bulundu¤u bölgelerde yo¤uflmal› kazanlar›n di¤er kazanlara göre ciddi bir verim avantaj› vard›r. Bununla birlikte yüksek güçlü kazanlarda, yo¤uflmadan elde edilen enerji tasarrufu ile yo¤uflmal› kazanlar›n ilk yat›r›m maliyetinin geri ödenmesi uzun süreler alabilmektedir. Yo¤uflmal› kazanlar›n dönüfl suyu s›cakl›¤› 50°C’nin alt›nda olmas› durumunda yo¤uflma sa¤lanabilmekte ve yüksek verim elde edilebilmektedir. Yo¤uflmal› kazanlarda 50°C’nin üzerinde dönüfl suyu s›cakl›¤› olmas› durumunda yo¤uflma enerjisinden hiç yararlan›lamamakta bu amaçla yap›lan ek yat›r›m bofla gitmifl olmaktad›r. Baz› uygulamalarda biri yo¤uflmal› kazan, di¤eri düflük s›cakl›kl› kazan olmak üzere iki kazan kullan›m› hem ilk yat›r›mda hem de kullan›m veriminde avantajl› sonuçlar ortaya ç›karabilmektedir. Bu durumda yo¤uflmal› kazan sürekli çal›flmakta, düflük s›cakl›kl› kazan yüksek güç ihtiyac› oldu¤u durum ve dönemlerde devreye girmektedir. KAZAN ‹Ç‹N ENERJ‹ TAK‹B‹, EMN‹YET VE KONTROL DONANIMLARI S›cak sulu ve buharl› kazanlarda emniyet ve kontrol amac›yla pek çok ölçüm cihaz› kullan›lmaktad›r. Emniyet ve kontrol cihazlar› kazanlarda ölçülmesi istenen bafll›ca h›z, s›cakl›k, debi, bas›nç ve kimyasal analizlerdir. Bu ölçümler kazanlarda kullan›lan su, buhar, hava, baca gaz› ve yak›t gibi ve yak›t›n çeflitli noktalardaki de¤erlerini ölçer. Kazanlar›n kapasite, tip ve iflletmeci talebine göre bu analizlerden bir k›sm› veya tamam› yap›labilir. Bu analizler, kazanlar›n emniyetli, verimli, uzun ömürlü ve çevreye zarar vermeden çal›flt›r›labilmesi için gereklidir. Enerji tasarruf ve kontrolü aç›s›ndan da ölçme ve kontrol çok önemlidir. Sanayideki tüm cihazlarda oldu¤u gibi kazanlarda da enerji analizi gerçeklefltirebilmek için ölçüm, kontrol ve de¤erlendirmeler yap›lmal›d›r. Enerji analizine iliflkin de¤erlendirmeler Sankey diyagram›nda yerlefltirilerek giren enerjinin da¤›l›m› görülmektedir. Ayr›nt›l› bir enerji taramas› için pek çok ölçüm bilgisine ihtiyaç duyulmaktad›r. Bu amaçla; iflletmede kullan›lan yak›t miktar› ile cihaz verileri, iflletmenin elektrik tüketimini kullanma verimi, buhar, s›cak su, hava gibi çeflitli ak›flkanlar taraf›ndan tafl›nan enerji de¤eri, çeflitli noktalardan at›lan enerji miktar› ve sisteme giren enerji miktar› bilinmelidir. Bu bilgilerin toparlanabilmesi için çeflitli noktalardan, çeflitli ölçümler yap›lmal›d›r. Yap›lan bu ölçümler de¤erlendirilerek enerji analizi hesaplamalar›nda kullan›l›r. Böylece iflletmenin enerji analizi ç›kart›larak enerji tasarrufuna yönelik çal›flma bafll›klar› oluflturulur. Kullan›lacak cihazlar›n seçiminde çeflitli faktörler göz önüne al›nmal›d›r. Cihaz›n tafl›nabilir ya da sabit olmas›, hassasiyet ve kullan›m aral›¤›, montaj ve demontaj kolayl›¤›, s›cakl›k, korozyon, bas›nç gibi çeflitli flartlarda kullan›ma yönelik dayan›kl›l›¤›, cihaz›n enerji tüketimi, cihaz›n gösterge ve kay›t özellikleriyle cihaz›n maliyetine etki eden faktörler de¤erlendirilmelidir. Kazanlarda kullan›lan ve enerji verimlili¤i aç›s›ndan en önemli cihazlardan birisi gaz analiz ciharlar›d›r. Son y›llarda elektronik teknolojisindeki geliflmeyle, çok fonksiyonlu, yüksek çözünürlüklü dijital renkli ekranl› baca gaz› analiz cihazlar› 131 132 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi fiekil 5.1 piyasada yayg›n olarak bulunmaktad›r. Bu cihazlarla ölçüm yapman›n yan› s›ra verilerin grafik olarak çizilmesi, kaydedilmesi ve yazd›r›lmas› mümkündür. Baca gaz› analizi amac›yla kullan›lan bir cihaz fiekil 5.1’de verilmifltir. Bu cihazlarla baca gaz›ndaki oksijen, karbonmonoksit, karbondioksit, kükürtdioksit, azotoksit emisyonlar› ile baca gaz› s›cakl›¤› ve yanma verimi de¤erleri okunabilmektedir. Kazanlarda yayg›n olarak kullan›lan di¤er bir ölçüm cihaz›, bas›nç ölçüm cihazlar›d›r. Gerek s›cak su gerekse buhar kazanlar›nda emniyet aç›s›ndan kullan›lmas› zorunlu olan bir cihazd›r. Bas›nç ölçümlerinde çok say›da bas›nç birimi kullan›lmakla birlikte, uluslararas› birim sisteminde bas›nç birimi olarak genellikle N/m2 (pascal) kullan›lmaktad›r. Bas›nç ölçümünde farkl› ölçüm cihazlar› kullan›labilmektedir. Bas›nç ölçümünde yayg›n olarak manometreler kullan›lmaktad›r. S›v› sütunlu bas›nç ölçme cihaz› olarak bilinen manometrenin çeflitleri bulunmaktad›r. Bunlar: U tipi manometre, e¤ik manometre, mikro manometre, barometre ve dairesel daireli manometredir. Baca Gaz› Analizi Amac›yla Kullan›lan Bir Cihaz SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON ‹NTERNET 1 Bas›nç ölçümünde kullan›lan bourdon manometresini k›saca aç›klay›n. SIRA S‹ZDE Emniyet ventilleri, buhar kazanlar›nda ayarland›klar› bas›nçta kendili¤inden D Ü fi Ü N E L ‹ M aç›larak kazandaki fazla buhar› d›flar› atan, böylece kazan emniyetini sa¤layan elemanlard›r. Emniyet ventilleri belirlenen bir karfl› bas›nca dayan›kl› yayla donat›lS O R Ubas›nç bu bas›nç seviyesine geldi¤inde yay hareket ederek bum›flt›r. Kazandaki har›n d›fla at›lmas›n› sa¤lar ve kazan› emniyete al›r. Su seviyeD gösterge cihazlar› kazanlardaki su seviyesinin tam ve do¤ru bir flekilde ‹KKAT bilinebilmesi için yerlefltirilen bir emniyet cihaz›d›r. Su seviyesinin görülebilmesi için bas›nç ve s›cakl›¤a dayan›kl› cam, mika veya fleffaf plastik bir malzeme kullan›l›r. SIRA S‹ZDE Enerji yönetimine ve emniyete yönelik ölçüm cihazlar›n›n bafl›nda s›cakl›k ölçümü gelir. S›cakl›k ölçümünde de pek çok farkl› cihaz kullan›lmaktad›r. S›cakl›k ölçümündeAMAÇLARIMIZ yayg›n olarak kullan›lan cihazlardan birisi genifllemeli termometredir. Genifllemeli termometre s›v› ve gaz türündeki ak›flkanlar ile metallerin s›cakl›klar›na ba¤l› olarak hacimlerinin genifllemesi özelli¤ine dayanmaktad›r. Gaz ak›flkanlar kapal› bir kap s›cakl›klar› artt›¤›nda hacimsel olarak genifllemelerinin yaK ‹ içerisinde T A P n› s›ra bas›nçlar›nda da art›fl ortaya ç›kmaktad›r. Bafll›ca termometre tipleri olarak s›v› genleflmeli cam termometreler, bimetal termometreler, direnç termometreleri, termistörler, pirometreler, k›z›lötesi ›fl›n kameralar›, s›cakl›k ölT E Ltermo E V ‹ Z Y Oelemanlar, N çüm bantlar kullan›lmaktad›r. Özellikle termal kameralar son y›llarda enerji kay›p- N N ‹NTERNET 133 5. Ünite - Kazanlarda Enerji Ekonomisi lar› ve cihazlar üzerindeki s›cakl›k da¤›l›mlar›n› belirlemek üzere yayg›n olarak kullan›lmaktad›r. fiekil 5.2’de brülörün çal›flt›¤› ve çal›flmad›¤› halde kazan›n ön kapa¤›ndaki yüzey s›cakl›k da¤›l›m› görülmektedir. fiekil 5.2 49,4°C 40 30 Brülörün Çal›flt›¤›(a) ve Çal›flmad›¤›(b) Halde Kazan›n Ön Kapa¤›ndaki Yüzey S›cakl›k Da¤›l›m› 20 17,6°C a)Brülör çal›fl›yor. b)Brülör çal›flm›yor, kazan beklemede Kazanda türbülatör kullan›lmas› nedeniyle ön kapaktaki gaz s›cakl›¤›n›n yükselmesi nedeniyle s›cakl›¤›n ciddi flekilde artt›¤› ve ›s› kay›plar›n›n ço¤ald›¤›, bu termal kamera görüntüsünden rahatl›kla anlafl›lmaktad›r. S›cakl›k ölçüm bantlar› nedir? SIRA S‹ZDE KAZANLARDA SANKEY D‹YAGRAMI VE ENERJ‹ GER‹ D Ü fi Ü N E L ‹ M KAZANIMI Sankey diyagram› enerji girifl ve ç›k›fl› olan tüm cihazlar için çizilen bir diyagram S O R U ne kadar›n›n olup, giren enerjinin ne kadar›n›n faydal› enerji olarak kullan›ld›¤›n›, hangi yollarla at›ld›¤›n› görmek aç›s›ndan önemlidir. Sistemlerin verimli çal›flt›¤›n›n gözlenmesi ve sistemlerde nerelerde enerji tasarrufu yap›labilece¤inin irdelenmesi D‹KKAT aç›s›ndan Sankey diyagram› çok önemlidir. fiekil 5.3’te örnek bir Sankey diyagram› çizilmifl ve üzerinde yak›t taraf›ndan verilen 100 birimlik enerjinin nas›l da¤›ld›SIRA S‹ZDE ¤› gösterilmifltir. 1 2 AMAÇLARIMIZ Gider Enerji %100 K ‹ T A P 5 3 2 SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT N N SIRA S‹ZDE fiekil 5.3 AMAÇLARIMIZ Buhar Kazan› ‹çin Örnek Bir Sankey Diyagram› K ‹ T A P TELEV‹ZYON TELEV‹ZYON ‹NTERNET ‹NTERNET 4 1. Kuru Baca Kayb› :%14 2. Nem Kaynakl› Kayb› :%7 3. Radyasyon ve Konveksiyon Kay›plar› :%3 4. Blöf Kaynakl› Kay›p :%3 5. Kazan Verimi :%73 134 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Kazanlarda yak›t yoluyla giren enerjinin faydal› k›sm› d›fl›nda kalan kay›plar için afla¤›daki noktalar ortaya konulabilmektedir: • Kuru baca gaz› ile bacadan at›lan enerji • Yak›ttaki su ve yak›ttaki hidrojenle havadaki oksijenin birleflmesi sonucunda ortaya ç›kan suyun buharlaflmas› yoluyla at›lan enerji • Kazan yüzeyinden radyasyon ve konveksiyon yoluyla at›lan enerji • Blöf nedeniyle at›lan enerji • Yanmam›fl yak›t nedeniyle ortaya ç›kan enerji kay›plar› fiekil 5.3’teki Sankey diyagram› incelenerek bu buhar kazan›nda verimi artt›rmak için neler yap›labilece¤i irdelenebilir. Kuru Baca Gaz› ile Bacadan At›lan Enerji Baca gaz› d›flar›ya belirli bir s›cakl›k de¤erinde at›lmaktad›r. Di¤er bir anlat›mla bacadan at›lan enerji baca gaz›n›n s›cakl›¤›na ba¤l› olarak de¤iflmektedir. Baca gaz›n›n debisi ve s›cakl›¤› ne kadar fazla ise d›flar›ya at›lan enerji miktar› da o kadar fazlad›r. Son y›llarda özellikle düflük s›cakl›kl› ›s›tma sistemlerine geçiflteki en önemli neden baca gaz› s›cakl›¤›n›n düflürülerek bacadan at›lan enerjinin azalt›lmas›d›r. Baca gaz› s›cakl›¤›na ba¤l› olarak ortaya ç›kan verim kayb› fiekil 5.4’te verilmifltir. fiekil 5.4 Baca Gaz› S›cakl›¤›na Ba¤l› Olarak Ortaya Ç›kan Verim Kayb› 10 Verim Kayb› % 8 6 4 2 0 0 50 100 150 200°C Baca Gaz› S›cakl›¤› ÖRNEK 1 Bir kazana ait bacadan ç›kan baca gaz› s›cakl›¤› 150°C olarak ölçülmüfltür. Kazandaki verim kayb› ne kadard›r? Çözüm: Bu sorunun çözümü için fiekil 5.4’te verilen diyagram kullan›lacakt›r. Yatay eksenden 150°C seçilip bu noktadan yukar›ya do¤ru dik ç›k›ld›¤›nda ve e¤riyi kesilen noktadan sola do¤ru gidildi¤inde verim kayb› % 7,5 olarak okunacakt›r. 135 5. Ünite - Kazanlarda Enerji Ekonomisi Bir kazana ait bacadan ç›kan baca gaz› s›cakl›¤› 100°C olarak ölçülmüfltür. Kazandaki veSIRA S‹ZDE rim kayb› ne kadard›r? 3 D Ü fi Ü N E L ‹ M SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M SIRA S‹ZDE Örnek 1’deki baca gaz› s›cakl›¤› ve verim kayb› de¤eriyle S›ra Sizde 1’deki baca gaz› s›cakS O R U l›¤› ve verim kayb› de¤erlerini karfl›laflt›rarak yorumlay›n›z. 4 D Ü fi Ü N E L ‹ M Kuru baca gaz› yoluyla at›lan enerjinin azalt›lmas›nda, kazan›n büyüklü¤üne ve D‹KKAT niteli¤ine göre çeflitli önerilerde bulunulabilmektedir. Bu amaçla ekonomizörler S O Rbaca U gaz› içeriönerilmektedir. Ekonomizörlerde genellikle kazan besleme suyu SIRA S‹ZDE sinden geçirilerek ön ›s›t›lmaktad›r. Kazanda enerjisini verdikten sonra bacadan at›lan gazda s›cakl›¤›na ba¤l› olarak hala enerji bulunmaktad›r. Bu yararD ‹ Kenerjiden KAT lanmak için bacaya bir ekonomizör eklenir ve at›k gazdaki enerjinin bir k›sm› geAMAÇLARIMIZ ri kazan›labilir. E¤er baca gaz› s›cakl›¤› yüksek, içeride dolaflan besleme suyu s›SIRA S‹ZDE cakl›¤› düflük olursa yo¤uflma problemleri ortaya ç›kabilmektedir. Bunun ortadan kald›r›labilmesi için ekonomizöre giren kazan besleme suyunun K ‹ Tdaha A P yüksek s›cakl›klarda girmesi sa¤lanmal›d›r. Buhar kazanlar›na yerlefltirilen ekonomizörler AMAÇLARIMIZ giren yak›t enerjisinin azalt›larak verimin artmas›n› sa¤lamaktad›r. Son y›llarda bacadan at›lan s›cak duman gazlar›ndan yararlanarak su ›s›tmadaT Ekullan›lan L E V ‹ Z Y O N bütün cihazlar ekonomizör olarak adland›r›lmaktad›r. Ekonomizörler Kkazan ‹ T A besi P suyunun ›s›t›lmas› yan›nda s›cak su üretiminde ve kalorifer kazanlar›nda dönüfl suyu s›cakl›¤›n›n yükseltilmesinde kullan›l›r. Ekonomizörler kullan›m amac›na ba¤l› olarak ‹NTERNET kangal boru demeti, düz boru demeti ve spiral boru demeti fleklinde T E L E V ‹ Z Yimal O N edilebilmektedir. Bu tür enerji tasarrufu sa¤layan yat›r›mlarda sa¤lanacak enerji tasarrufu ile yap›lan yat›r›m›n ne kadar sürede ödenece¤ine bak›larak yat›r›m›n karl›l›¤› irdelenmelidir. ‹NTERNET Bacadan at›lan enerjiden yararlan›lmas› için önerilen di¤er bir yol da kazana yanma için verilen taze havan›n baca gaz› ile ›s›t›lmas›d›r. Bu amaçla kullan›lan ›s› geri kazan›m cihazlar› reküperatör olarak adland›r›lmaktad›r. Reküperatör asl›nda gazdan gaza ›s› de¤ifltiricisidir. Yakma havas›n›n ön ›s›t›lmas› yak›t tasarrufunun yan› s›ra daha yüksek alev s›cakl›klar›na ç›kmay› sa¤lamaktad›r. Bu uygulama yanmam›fl yak›t miktar›n› azaltarak yanman›n daha h›zl› ilerlemesini sa¤lamaktad›r. Bacadan at›lan duman gazlar›ndan yo¤uflma s›cakl›¤›na kadar düflürülmeden ›s›n›n geri kazan›m› bir hava ›s›t›c›s› içerisinde gerçeklefltirilebilir. Yakma havas›n›n ›s›t›lmas›yla her 50°C’lik ilave ›s›tma kazan verimini yaklafl›k %2,5 artt›rmaktad›r. Di¤er bir anlat›mla duman gazlar›n›n s›cakl›¤›ndaki her 20°C’lik düflüfl kazan verimini %1 artt›rmaktad›r. Özellikle kömür yakan tesislerde yakma havas›n›n ›s›t›lmas› kömürün yanmas›n› kolaylaflt›rmakta ve ocak s›cakl›¤›n› yükselterek daha iyi bir yanma gerçeklefltirilmesini sa¤lamaktad›r. N N N N Yak›ttaki Su ve Yak›ttaki Hidrojenle Havadaki Oksijenin Birleflmesi Sonucunda Ortaya Ç›kan Suyun Buharlaflmas› Yoluyla At›lan Enerji Son y›llarda ortaya ç›kan yo¤uflma teknolojisinden yararlanma ile bu enerji büyük ölçüde kullan›lmaktad›r. Bu amaçla mevcut kazanlara kondenzasyon kazan› eklenmektedir. Bu uygulama s›cak sulu kazanlarda sonradan eklenilen reküperasyon kazanlar› ile uygulanabildi¤i gibi, kazan›n kendisi daha bafllang›çta yo¤uflmal› kazan olarak da tasarlanmaktad›r. Kondenzasyon kazan›, üç s›ral› serpantin olarak SIRA S‹ZDE S O R U D Ü fi Ü N E L ‹ M D‹KKAT S O R U SIRA S‹ZDE D‹KKAT AMAÇLARIMIZ SIRA S‹ZDE K ‹ T A P AMAÇLARIMIZ TELEV‹ZYON K ‹ T A P ‹NTERNET TELEV‹ZYON ‹NTERNET 136 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi k›vr›lm›fl borular fleklindedir. Kazandan ç›kan ve yaklafl›k 150°C’lere kadar so¤utulmufl olan baca gaz› kondenzasyon kazan› içindeki serpantin borular› üzerinden geçerken yo¤uflma s›cakl›¤› alt›na kadar so¤utulmaktad›r. Bu süreçte baca gaz› içerisindeki buhar yo¤uflaca¤›ndan bünyesindeki gizli ›s›y› borular›n içerisindeki suya vermektedir. Serpantin borular› üzerinde sürekli yo¤uflma olay› olaca¤›ndan bu yüzeyler tamamen paslanmaz çelikten yap›lmal›d›r. Borular üzerinde yo¤uflan su toplanarak kanalizasyona verilmektedir. Kondenzasyon kazanlar›, yak›t olarak do¤algaz kullan›lmas› halinde anlaml› ve yat›r›m› kolayca geri ödeyecek durumdad›r. Kondenzasyon kazanlar›nda kazana verilen besleme suyunun ön ›s›t›lmas› gerçeklefltirilmektedir. Kondenzasyon kazanlar› ayr›ca kullan›m s›cak suyu üretimi amac›yla boyler olarak da kullan›lmaktad›r. Kazan Yüzeyinden Radyasyon ve Konveksiyon Yoluyla At›lan Enerji Bu enerjinin azalt›lmas› amac›yla önerilen en iyi yol kazan cidar›n›n en iyi flekilde yal›t›lmas›d›r. Yal›t›m› iyi yap›lmam›fl eski kazanlarda radyasyon ve konveksiyon yoluyla enerji kayb› %10’lara kadar ç›kabilmektedir. Günümüzdeki modern kazanlarda radyasyon ve konveksiyon yoluyla enerji kayb› %1’den daha küçük miktarlardad›r. Yal›t›m yap›lm›fl kazanlarda kazan yüzey s›cakl›¤› ile ortam s›cakl›¤› aras›ndaki fark 30°C civar›nda olmaktad›r. Blöf Nedeniyle At›lan Enerji Buhar kazanlar›nda buhar olarak kullan›lan ya da çeflitli nedenlerle oluflan su kayb›n› telafi etmek için zaman zaman besleme suyu girifli bulunmaktad›r. Buhar kazan›na verilen besleme suyu içerisinde karbonat sülfat kökenli çeflitli malzemeler erimifl halde bulunmaktad›r. Belli bir süre geçtikten sonra biriken bu malzemeler belli bir miktar›n üzerine ç›kt›¤›nda kazan su yüzeyinde çalkalanma ve köpürmeler ortaya ç›kmaktad›r. Köpük içerisinde bulunan bu malzemeler buhar ile birlikte tafl›narak buhar›n kullan›ld›¤› cihazlara zarar verebilmektedir. Bu problemi çözmek üzere kazan yüzeyindeki köpük tabakas› üst blöf vanas› vas›tas›yla al›nmaktad›r. Köpük ve bu malzemeler d›flar› al›n›rken bir miktar da s›cak su d›flar›ya al›nm›fl olmaktad›r. Bu iflleme yüzey blöfü ad› verilmektedir. Bunun d›fl›nda baz› kat› partiküller de kazan›n dibine çökerek ›s› transferini olumsuz yönde etkileyecek sonuçlar ortaya ç›karmaktad›r. Dipte çöken bu maddelerin tahliyesi için de dip blöfü kullan›lmaktad›r. Bunun için dip blöf vanas› aç›larak bu kat› partiküllerin d›flar›ya at›lmas› sa¤lanmaktad›r. Dip blöfü s›ras›nda kat› partiküllerle beraber bir miktar da s›cak su d›flar›ya al›nmaktad›r. Bu iflleme de dip blöfü denilmektedir. Blöf ifllemleri s›ras›nda suyun özelli¤ine ba¤l› olarak %1 ila %3 civar›nda bir verim kayb› ortaya ç›kabilmektedir. D›flar›ya at›lan bu enerjinin geri kazan›lmas› amac›yla çeflitli yöntemler uygulanmaktad›r. Flafl buhardan yararlanma yoluyla at›lan enerjinin yaklafl›k %80’lik k›sm› geri kazan›labilmektedir. Buhar tesisat›nda ortaya ç›kan yo¤uflmalar nedeniyle biriken yo¤uflmufl buhar (kondensat) ve kazan blöfü s›ras›nda al›nan s›cak suyun enerjisinden yararlanmak için flafl tank› kullan›l›r. Kondensat veya kazan blöfü daha düflük bir bas›nçta al›nd›¤› durumda, s›cakl›¤› düflük bas›nçtaki doyma s›cakl›¤›na kadar düflme ortaya ç›kabilir. S›cakl›k düflmesi s›ras›nda ortaya ç›kan ›s› enerjisi bir miktar kondensat›n buharlaflmas›n› sa¤lar. Bu buhara flafl buhar ad› verilir ve buhar kullanan sistemlerin verimlili¤ini artt›rarak enerji ekonomisi sa¤lar. 5. Ünite - Kazanlarda Enerji Ekonomisi Yanmam›fl Yak›t Nedeniyle Ortaya Ç›kan Enerji Kay›plar› Yanma bir maddenin tutuflma s›cakl›¤›nda havan›n oksijeniyle reaksiyonu olarak tan›mlanmaktad›r. ISO taraf›ndan yap›lan tan›mlamaya göre yanma “Genellikle alevlenme ve/veya ›fl›ma ve/veya duman eflli¤inde bir maddenin ›s› vererek oksijenle reaksiyonu” olarak ifade edilmektedir. Maddenin moleküler yap›s›nda elektronlar düzeyindeki de¤ifliklikler kimyasal reaksiyon olarak adland›r›lmaktad›r. Reaksiyona giren moleküller reaktant, reaksiyondan ç›kanlar ise ürün olarak adland›r›lmaktad›r. Bir reaksiyon sonucunda ›s› ortaya ç›k›yorsa bu tip reaksiyonlar egzotermik reaksiyonlar olarak adland›r›l›r. Reaksiyonun oluflmas› için çevreden ›s› al›nmas› gerekiyorsa bu tür reaksiyonlar endotermik reaksiyon olarak adland›r›l›rlar. Karbon, hidrojen, kükürt gibi yan›c› elemanlar›n yanmas› için gerekli olan minimum oksijen miktar›na teorik oksijen miktar›, buna karfl›l›k gelen havaya ise teorik hava miktar› denilmektedir. Reaksiyonda yanma için gerekli olan minimum oksijen kullan›l›yorsa ve bu oksijenin tamam› yanmaya girip reaksiyon sonunda karbondioksit (CO2), su (H2O), kükürtdioksit (SO2), azot (N2) gibi ürünler elde ediliyorsa ve oksijenin tamam› yanmaya girdi¤inden ürünler aras›nda yanma bulunmuyorsa bu yanmaya teorik tam yanma denilmektedir. Yanma s›ras›nda her yan›c› molekülün yak›c› (oksijen) molekülle birleflme ihtimali olmad›¤› için, tam yanmay› elde edebilmek amac›yla yanma için gerekli teorik hava miktar›ndan daha fazla hava verilmesi gerekmektedir. Fazla verilen bu miktar hava fazlal›k katsay›s› ile tespit edilmektedir. Yanma amac›yla gerekli olan hava miktar›ndan daha fazla hava kullan›lmas› durumunda reaksiyon sonucunda karbondioksit (CO2), su (H2O), kükürt (SO2), azot (N2) ürünlerinin yan› s›ra verilen fazla havadan kaynaklanan oksijen de yer almaktad›r. E¤er yanma için yeterli oksijen verilmiyorsa ürünler aras›nda karbon monoksit (CO) ve hidrojen (H) bulunmaktad›r. Bu tür yanmaya eksik yanma denilmektedir. Eksik yanma durumunda verilen hava teorik hava miktar›ndan daha azd›r. Teorik hava miktar› ile hatta fazla hava ile yanma gerçekleflse bile, yanma flartlar›ndan kaynaklanan bir eksik yanma söz konusu ise bu duruma da k›smi eksik yanma denilmektedir. Eksik yanmada karbondioksit yerine karbon monoksit oluflumu yan› s›ra yanmam›fl karbon ortaya ç›kmaktad›r. Eksik yanma, kazanlarda ciddi enerji kay›plar›na yol açmaktad›r. Eksik yanma, iyi bir hava fazlal›k katsay›s› belirlenmemifl olmas›ndan da kaynaklanabilmektedir. Eksik yanma, so¤uk yanma havas›n›n fazla olmas›ndan veya alevin so¤uk yüzeyden geçmesi nedeniyle alev so¤umas›ndan da kaynaklanabilmektedir. Eksik yanman›n oldu¤u kazanda, tam yanmay› sa¤lamak için, mevcut hava yak›t oran› gereken de¤erin de üzerine ç›kart›l›rsa bu kez de bacadan at›lan enerji miktar› artt›r›lm›fl olacakt›r. Baca gaz›ndaki oksijen seviyesi optimum seviyelerde tutulmal›d›r. Eksik yanmada yakma sisteminin seçimi yan› s›ra sistemin bak›m› da çok önemlidir. Yak›t ile hava miktarlar› uygun oranlarda olsa bile yanma hacmi buna uygun bir flekilde tasarlanmam›flsa, olmas› gerekenden küçükse tam yanma sa¤lanamaz. Bu durumda da yanma bacada devam eder ve yararlan›lacak enerjinin bir k›sm› d›flar› at›lm›fl olur. Hava fazlal›k katsay›s›n›n artt›r›lmas› baca gaz› debisini de artt›rmaktad›r. Hava fazlal›k katsay›s› ne kadar yüksek ise tam yanma ihtimali artmakla birlikte fazla hava miktar› da o derce artmaktad›r. Fazla hava miktar› artt›kça da bu fazla hava da baca gaz› s›cakl›¤›na kadar ›s›t›ld›¤›ndan dolay› d›flar›ya at›lan enerji miktar› artmaktad›r. fiekil 5.5’te baca gaz›ndaki oksijen veya yak›ta ba¤l› olarak karbodioksit oran›na göre verilmifl olan fazla hava miktar› yüzde olarak görülmektedir. 137 138 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi fiekil 5.5 Baca Gaz›ndaki Oksijen veya Yak›ta Ba¤l› Olarak Karbondioksit Oran›na Göre Verilmifl Olan Fazla Hava Miktar› 16 O 2% CO2% 12 16 12 8 8 Kömü r Fuel oil Do¤al G az 4 4 0 0 0 40 80 120 160 200 240 Stokiometrik Fazla Hava (%) SIRA S‹ZDE 5 D Ü fi Ü N E L ‹ M D Ü fi Ü N E L ‹ M Yanma sonunda havadaki oksijen ile karbon birleflerek karbondioksit oluflmakS O Razot U ise hiç yanmaya kar›flmamas›na ra¤men baca gaz› s›cakl›¤›na tad›r. Havadaki kadar ›s›t›lmas› için enerji harcanmakta ve bu enerji de d›flar›ya at›lmaktad›r. Dolay›s›yla kullan›lan fazlal›k katsay›s› artt›kça d›flar›ya at›lan enerji miktar› da buD ‹ K K Ahava T na orant›l› olarak artmaktad›r. fiekil 5.6’da fazla hava miktar›n›n yüzdesine ve baca gaz› s›cakl›¤›na ba¤l› olarak yak›t kayb› miktar› yüzde olarak verilmifltir. ÇimenSIRA S‹ZDE to, cam, demirçelik gibi enerji yo¤un sektörlerde yanma için oksijen kullan›m›na yönelik uygulamalar bulunmaktad›r. S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ N N ÖRNEK 2 K ‹ T A P AMAÇLARIMIZ Bir kazanda yakma amac›yla %130 fazla hava verilmektedir. Baca gaz› s›cakl›¤› 250°C olarak ölçüldü¤üne göre d›flar›ya at›lan enerji yak›t kayb› yüzdesi olarak ne kadard›r? K ‹ T A P Çözüm: Çözüm için fiekil 5.6’daki diyagram kullan›lacakt›r. Diyagram›n yatay ekseninden T E L%130 E V ‹ Z Yfazla O N hava de¤erinden yukar›ya do¤ru dik ç›k›larak 250°C do¤rusu kesifltirilirse ve sola do¤ru yak›t kayb› yüzdesi skalas›nda bu nokta iflaretlenirse %27’lik yak›t kayb› de¤eri bulunacakt›r. Bunun anlam›, %130 fazla hava ile ve 250°C’lik baca gaz› s›cakl›¤› olmas› durumunda yak›t kayb› yüzdesi miktar› %27 olmaktad›r. ‹ N T E R N E T TELEV‹ZYON ‹NTERNET SIRA S‹ZDE SIRA Fuel-oil yakan birS‹ZDE kazan iflletmesinin baca gaz›nda %12 oksijen ölçülmüfltür. Kazana yakma amac›yla verilen fazla hava miktar› ne kadard›r? Baca gaz›ndaki karbondioksit miktar› ne kadar olacakt›r? 6 S‹ZDE Bir kazandaSIRA yakma amac›yla %110 fazla hava verilmektedir. Baca gaz› s›cakl›¤› 150°C olarak ölçüldü¤üne göre d›flar›ya at›lan enerji yak›t kayb› yüzdesi olarak ne kadard›r? D Ü fi Ü N E L ‹ M D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U S O R U D‹KKAT D‹KKAT SIRA S‹ZDE SIRA S‹ZDE 139 5. Ünite - Kazanlarda Enerji Ekonomisi fiekil 5.6 Fazla Hava Miktar›n›n Yüzdesine ve Baca Gaz› S›cakl›¤›na Ba¤l› Olarak Yak›t Kayb› Miktar› 500°C 50 400°C Yak›t Kayb› % 40 300°C 30 200°C 20 100°C 10 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Stokiyometrik Fazla Hava % Örnek 2’de bulunan sonuçlarla S›ra Sizde 6’da bulunan sonuçlar› karfl›laflt›rarak SIRA S‹ZDE yorumlay›n. Bir kazanda yanma hücresinde iyi bir yanma gerçekleflebilmesi için yak›t-hava D Ü fi Ü N E L ‹ M kar›fl›m›n›n yeterli oranlarda ayarlanmas›, yeterli ocak s›cakl›¤›n›n sa¤lanmas› ve yeterli yanma zaman›n›n, di¤er bir deyiflle yeterli ocak hacminin sa¤lanmas› gerekS O olarak R U mektedir. Kazan› terk eden baca gaz›nda hava-yak›t oran›na ba¤l› CO, CO2 ve O2 iliflkisi fiekil 5.7’de verilmifltir. fiekil 5.7 incelendi¤inde yakt›-hava oran› stokiyometrik orandan daha afla¤›lara indi¤inde eksik yanma nedeniyle karbonmoD‹KKAT noksitin artt›¤› ve karbondioksitin düfltü¤ü görülmektedir. Yak›t-hava oran› stokiyometrik orandan normal iflletmeye do¤ru gitti¤inde karbonmonoksitin azalma, S‹ZDE oksijenin ise artma e¤iliminde oldu¤u görülmektedir. Normal SIRA iflletmeden fazla havaya do¤ru geçildi¤inde ise oksijen miktar›nda artma, karbondioksit miktar›nda ise azalma ortaya ç›kt›¤› aç›kça görülmektedir. AMAÇLARIMIZ 7 D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT N N YETERS‹Z HAVA Normal ‹flletme CO2 EKS‹K YANMA NEDEN‹ ‹LE CO2 DÜfiER FAZLA HAVA K ‹ NEDEN‹ T A P ‹LE O2 ARTAR Stokiyometrik Hava CO EKS‹K YANMA NEDEN‹ ‹LE CO ARTAR O2 TELEV‹ZYON CO2 FAZLA HAVAYLA SEYRELME NEDEN‹ ‹‹LE N T CO E R N2 EDÜfiER T FAZLA HAVA SIRA S‹ZDE SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ fiekil 5.7 Kazan› Terk Eden Baca Gaz›nda K ‹ T A P Hava-Yak›t Oran›na Ba¤l› Olarak CO, CO2 ve O2 ‹liflkisiT E L E V ‹ Z Y O N ‹NTERNET 140 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi KAZANLARDA VER‹M‹ ETK‹LEYEN FAKTÖRLER Kazanlar için verim genel olarak tan›mlan›rsa kazandan al›nan enerjinin, yak›t yoluyla kazana verilen enerjiye oran› olarak tan›mlanmaktad›r. Di¤er bir de¤iflle, kazana yak›t yoluyla verilen 100 birimlik enerjinin ne kadar›ndan yararlan›labildi¤inin göstergesidir. Örne¤in bir buhar kazan› için verim hesab› yap›l›rken afla¤›daki ifadeden yararlan›labilir: ˜= Kazandan ç›kan buhar›n enerjisi-Kazana giren besleme suyunun enerjisi (5.1) yak›t›n verdi¤i enerji Bu ifade verilmekle birlikte tesislerde ço¤u zaman Eflitlik 5.1’de verilen enerji de¤erlerinin hesab›n› tam olarak yapabilecek cihazlar bulunmayabilmekte, bulunsa da gerçek sonuçlara ulafl›lmayabilmektedir. Özellikle bu ölçümde kullan›lan cihazlar›n kalibrasyonunun zaman›nda ve do¤ru yap›ld›¤›na iliflkin tereddütler bulunmaktad›r. Bunun yerine sadece kay›plardan yola ç›karak hesaplar yap›lmakta, 100 birimlik enerjiden bu kay›plar ç›kart›larak verim hesab› ortaya ç›kar›lmaktad›r. Burada kay›plar›n ne oldu¤unu ve nas›l hesaplanaca¤›n›n bilinmesi gereklidir.Kazan verimi kazan üreticileri taraf›ndan laboratuvar flartlar›nda belirli yük ve s›cakl›klar için yap›lan deneylerle saptanmaktad›r. Kazan üreticileri kazan ile ilgili broflürlerinde ve dökümanlar›nda bu de¤erleri kullanmaktad›r. Bu verim ve kapasite de¤eri kazan›n uygulanaca¤› sistem için yeterli olup olmamas› anlam›nda referans olarak kullan›labilecek bir parametredir. Kazanlarda çeflitli standartlara göre norm kullan›m verimi tan›mlanmaktad›r. DIN Standard›’na (DIN Standard› Alman Standartlar Enstitüsü k›saltmas›d›r) göre norm kullan›m verimi farkl› s›cakl›klardaki ›s›tma tesisat› için kazanlar›n laboratuvar ortam›nda befl farkl› yükte tam bir gün çal›flt›r›lmas› ile hesaplanmaktad›r. Bu çal›flma gerçektekinin benzeri olarak bekleme süreleri de dahil edilerek gerçeklefltirilmektedir. Norm kullan›m verimleri kazanlar›n karfl›laflt›r›lmas›nda kullan›lan geçerli bir referans de¤erdir. Genellikle norm kullan›m verimi kazan›n yanma veriminin %1-2 alt›nda gerçekleflmektedir. Bu fark kazan bekleme kay›plar›n›n ne ölçüde ortaya ç›kabilece¤inin bir göstergesidir. Kazan›n performans›nda kazan veriminin yan› s›ra brülör verim de önemlidir. Brülör verimi brülör fan›n›n çal›flma performans› ile de do¤rudan ilintilidir. Bununla birlikte, ›s›tma sezonu süresince kazan›n ve brülörün çal›flt›¤› süreler ile beklemedeki sürelerin de önemi bulunmaktad›r. Bu durum kazan veriminin yan› s›ra kullan›m veriminin de önemini ortaya ç›karmaktad›r. Kullan›m verimi, kazan›n ve brülörün çal›flmad›¤› sürelerde ortaya ç›kan bekleme kay›plar›n›n da hesaba kat›ld›¤› bir verim olarak tan›mlanmaktad›r. Beklemeler süresince kazan yüzeyinden ›fl›ma kay›plar› ortaya ç›kmaktad›r. Bununla birlikte kazan içerisinde gerçekleflen ve bacaya do¤ru hareket eden hava hareketleri ihmal edilebilecek düzeyde kalmaktad›r. Yukar›da aç›klanan ›fl›ma kay›plar› kazan yüzey s›cakl›klar›na ba¤l› olarak de¤iflen oranlarda ortaya ç›kmaktad›r. Kazan yüzey s›cakl›¤› ile ortam s›cakl›¤› aras›ndaki fark ne kadar az ise ›fl›ma kay›plar› da o kadar az olacakt›r. Kazan konstrüksiyonu, kazan kapa¤›na en az yük gelecek flekilde tasarlanmal›d›r. Kazan kapa¤›ndaki yal›t›m aleve karfl› da dayan›kl› olan refrakter malzeme ile sa¤lanmaktad›r. ‹ki ve Üç Geçiflli Kazanlar Son y›llarda üç geçiflli kazanlar›n ortaya ç›kmas›yla yanma sonu gazlar›n enerjisinden daha fazla yararlan›lmaktad›r. Üç geçiflli bir kazanda birinci ve ikinci geçifllerde ›s› transferinin yaklafl›k %85’lik k›sm› gerçekleflmektedir. ‹ki ve üç geçiflli alev- 141 5. Ünite - Kazanlarda Enerji Ekonomisi duman borulu kazanlar flematik olarak fiekil 5.8’de görülmektedir. fiekil 5.8 incelendi¤inde üç geçiflli kazanda yanma sonu ürünlerinin iki geçiflli kazana göre borular etraf›nda daha fazla yol kat ederek enerjisini daha fazla b›rakt›¤› görülmektedir. fiekil 5.8 Bacaya Bacaya Su Ç›k›fl› Su Ç›k›fl› ‹ki ve Üç Geçiflli Alev-Duman Borulu Kazanlar Duman Borular› (3.Geçifl) Duman Borular› (2.Geçifl) Duman Borular› (2.Geçifl) Alev Borusu (1.Geçifl) Alev Borusu (1.Geçifl) Su Girifli Su Girifli (a) ‹ki Geçiflli (b) Üç Geçiflli Kazanlarda Türbülatör Kullan›m› Alev-duman borulu s›cak su ve buhar kazanlar›nda gerek s›v› yak›t kullan›m›nda, gerekse do¤algaz kullan›m›nda duman borular›nda türbülatör uygulamas›na gidilebilmektedir. ‹yi bir tasar›mla yüksek s›cakl›klara dayan›kl› türbülatör yerlefltirilerek verim art›fl› sa¤lanabilmektedir. Kömür yakan kazanlarda türbülatör uygulamas› çok kullan›fll› olmamaktad›r. Türbülatör uygulamas›n›n önemli bir dezavantaj›, duman kanallar›nda, ak›fla karfl› oluflturdu¤u direnç nedeniyle bas›nç art›fl› ortaya ç›karmas›d›r. Ortaya ç›kan bu bas›nç art›fl› brülör taraf›ndan karfl›lanmal›d›r. Türbülatör uygulamas›yla baca gaz›ndaki enerjiden daha fazla yararlan›larak, baca gaz› s›cakl›¤›n›n düflürülmesine katk›da bulunulmaktad›r. Türbülatörler ›s› transferindeki yüzey alan›n› artt›rmaktan çok ›s› tafl›n›m katsay›s›n›n artt›r›lmas›na katk›da bulunur. Türbülatörler ›s› tafl›n›m katsay›s›n› artt›rmaya katk›da bulunmak üzere duman yolunda türbülans oluflturur. Böylece, türbülatör uygulamas›yla boru içerisindeki duman gaz›n›n ak›fl ortam› bozulmaktad›r. Türbülatörler duman borulu buhar ve kalorifer kazanlar›nda, borular›n içinden geçen duman gaz› ile boru iç yüzeylerinin daha fazla temas etmesini sa¤layarak borudaki ›s› transferini artt›rmaya da katk›da bulunur. Böylece, yanma sonu ürünlerindeki enerjiden daha fazla yararlan›lm›fl olur. Türbülatör tasar›m› için pek çok çal›flma yap›lmaktad›r. En yayg›n kullan›lanlar› spiral ve konik halka fleklinde olanlar›d›r. Büyük kazan firmalar› aras›nda türbülatör kullan›m›n›n sa¤layaca¤› verim art›fl› ile ortaya ç›karaca¤› sak›ncalar konusunda bir tart›flma bulunmaktad›r. fiekil 5.9’da türbülatör uygulamas› görülmektedir. fiekil 5.9 Türbülatör Uygulamas› 142 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Kazanlarda Verimi Etkileyen Faktörler Kazan verimini etkileyen pek çok faktör bulunmaktad›r. Bunlar; eksik yanma ve is oluflumu, baca gaz›ndaki su buhar› nedeniyle oluflan ›s› kayb›, kuru baca gaz› nedeniyle olan ›s› kayb›, fazla hava, baca gaz› s›cakl›¤›, sürekli baca gaz› analizi ve takibi, yak›t cinsi, brülörler, kazan yükü, kazan yüzeyinden olan ›s› kay›plar›, blöf nedeniyle olan ›s› kay›plar›, besleme suyu s›cakl›¤›, yakma havas› s›cakl›¤›, iç so¤uma kay›plar› ile kazan ve tesisat bak›m›d›r. 450 18.6 430 410 17.7 390 15.9 370 15.0 350 330 310 290 270 250 0 16.8 14.1 13.2 12.3 Baca Gaz› Kayb› (CO2%13) ‹s Tabakas› Kal›nl›¤›n›n Baca Gaz› Kayb›na Etkisi Baca Gaz› S›cakl›¤› (°C) fiekil 5.10 11.3 10.4 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2 3.6 ‹s Tabakas› Kal›nl›¤› (mm) Eksik yanma yanman›n iyi olmamas› sonucunda ortaya ç›kan ve kazanlarda verim düflüklü¤üne neden olan olumsuz durumlardan birisidir. Yanman›n iyi olmamas› durumunda ortaya ç›kan karbon zerrecikleri ve özellikle karbonmonoksit verimi olumsuz yönde etkiledi¤i gibi çevre aç›s›ndan da olumsuz sonuçlar ortaya ç›karmaktad›r. Kömür ve fueloil yakan kazanlarda ortaya ç›kan is ›s›l kay›plara ve olumsuz çevresel etkilere sebep olmaktad›r. ‹sin ortaya ç›kard›¤› di¤er bir olumsuz etki kül ile birleflerek ortaya ç›kan kurumun ›s› transfer yüzeylerine birikmesidir. Biriken bu kurum tabakas› ›s› transfer yüzeyini olumsuz etkileyerek yanma sonu gazlar›ndan suya olacak ›s› transferinin engellenmesine yol açar. Enerjisini suya veremeyen gaz, yüksek s›cakl›klarda bacadan ç›karak d›flar›ya at›lan enerjinin artmas›na neden olur. Yanma kay›plar›n›n azalt›lmas› yak›t içindeki karbonun tam yanmas› ile sa¤lanabilir. Bu amaçla hava ile yak›t›n çok iyi bir flekilde kar›flt›r›lmas› gerekmektedir. Bu kay›plar›n azalt›lmas›nda brülör tipi ve çal›flmas›n›n büyük önemi bulunmaktad›r. ‹s tabakas› kal›nl›¤›n›n baca gaz› kayb›na etkisi fiekil 5.10’da görülmektedir. fiekil 5.10 incelenirse, is kal›nl›¤› artt›kça baca gaz› s›cakl›¤›n›n art›fl›, dolay›s›yla baca gaz›yla olan enerji kayb›n›n art›fl› aç›kça görülmektedir. Baca gaz›ndaki su buhar› nedeniyle ortaya ç›kan ›s› kayb› son y›llarda gelifltirilen yo¤uflma teknolojisiyle geri kazan›lm›flt›r. Gerek yak›t içerisindeki su, gerekse yanma olay› sonunda hidrojen ile oksijenin birleflerek oluflturdu¤u su, yanma s›ras›nda buharlaflmaktad›r. Buharlafl›rken de yak›t›n bir miktar enerjisini almaktad›r. Yanma sonu at›lan gazlar›n s›cakl›¤› düflürülerek, baca gaz› içerisindeki suyun yo¤uflma s›cakl›¤› alt›na indirilmekte böylece baca gaz› içerisindeki buhar yo¤uflarak su haline dönmektedir. Bu s›rada da yo¤uflma enerjisini geri vermektedir. Daha önceleri alt ›s›l de¤ere göre verim hesaplar›, yo¤uflma teknolojisinin gelmesiyle üst ›s›l de¤ere göre yap›lmaya bafllanm›flt›r. 143 5. Ünite - Kazanlarda Enerji Ekonomisi Alt ›s›l de¤er ve üst ›s›l de¤er nedir? SIRA S‹ZDE 8 Kuru baca gaz› nedeniyle ortaya ç›kan ›s› kayb›, baca gaz›n›n s›cakl›¤› ve deD Ü fi Ü N E L ‹ M bisine ba¤l› olarak de¤iflmektedir. Baca gaz› s›cakl›¤›ndaki ve debisindeki düflme ile d›flar›ya at›lan enerji miktar› da azalt›labilmektedir. S Oparametrelerden R U Baca gaz› s›cakl›¤› kazan verimini önemli ölçüde etkileyen birisidir. Baca gaz› s›cakl›¤›nda normal çal›flma standartlar› d›fl›nda her 17°C’lik art›fl verimde yaklafl›k %1’lik düflüfle neden olmaktad›r. Bacadan at›lan enerjinin yükD‹KKAT sek olmas›ndaki nedenlerden birisi kazandaki ›s› transferi yüzeyinin küçük olmas›d›r. Böyle bir durumda gaz enerjisini suya veremeden d›flar›ya at›lmaktad›r. MoSIRA S‹ZDE dern üç geçiflli kazanlarda gaz, kazan içerisinde daha fazla dolaflt›r›ld›¤›ndan s›cakl›¤› di¤er tip (bir ve iki geçiflli) kazanlara göre daha fazla düflürülerek d›flar› at›lmaktad›r. Bu da yeterli olmazsa bacaya ›s› geri kazan›m cihaz›AMAÇLARIMIZ yerlefltirilmelidir. Bu yolla yakma havas›n›n ›s›t›lmas› veya kazan besleme suyunun ön ›s›t›lmas› gerçeklefltirilebilir. Baca gaz› s›cakl›¤›n›n yüksek olmas›n›n di¤er bir nedeni ise ›s› transfer yüzeyindeki kurum tabakas› ve kirlilikler nedeniyle gazdaki suya akK ‹enerjinin T A P tar›lamadan d›flar›ya at›lmas›d›r. Buna engel olmak için kazan bak›m› periyodik olarak yap›lmal› ve kazan borular› düzenli bir flekilde temizlenmelidir. Sürekli baca gaz› analizi ve takibi, kazan verimini izleyebilmenin T E L E V ‹ Z Y Oen N basit yollar›ndan birisidir. Analizler günde en az bir kere yap›lmal› ve sürekli olarak kaydedilerek gerekli önlemler al›nmal›d›r. ‹yi bir bak›m ve iyi bir yanma ayar› ile bir kazan %2-3 O2 oran› ile çal›flt›r›labilmektedir. Baca gaz›ndaki O2 miktar›n›n %3’ün ‹ N T Emiktar›n›n RNET üzerine ç›kmamas›na dikkat edilmelidir. Baca gaz›ndaki oksijen %3’ün üzerine ç›kmas› yanma için verilen fazla hava miktar›n›n artmas› anlam›na gelmekte bu da d›flar›ya at›lan enerji miktar›n›n fazla olmas›na neden olmaktad›r. Baca gaz› analizi ve takibi ile kazan verimi aras›nda yak›n bir ilgi bulunmaktad›r. Baca gaz› analiz cihaz› kullan›larak ve yakma havas›n›n sürekli olarak kontrolü ile %4’e varan yak›t tasarrufu sa¤lanabilmektedir. Sa¤lanacak yak›t tasarrufu ile bu cihaza yap›lan yat›r›m yaklafl›k olarak kendini iki ayda geri ödeyebilmektedir. Yak›t cinsi ile kazan verimi aras›nda yak›n bir ilgi bulunmaktad›r. Bu anlamda en iyi verim gaz yak›tlarda, en kötü verim ise kat› yak›tlarda ortaya ç›kmaktad›r. Bunun nedeni gaz yak›tlarda yan›c› ve yak›c› moleküller gaz halinde oldu¤undan en iyi flekilde birleflip yanma olay› gerçekleflebilmektedir. Kat› yak›tlarda her ne kadar plüverizasyon yöntemleri uygulansa da gaz yak›tlar kadar verimli bir yanma ortaya ç›kmamaktad›r. Genel olarak s›v› yak›t kazanlar›n›n verimi kat› ve gaz yak›t kazanlar›n›n verimlili¤inin aras›nda ortaya ç›kmaktad›r. Brülörler, kazan verimini etkileyen ana elemanlardan birisidir. Brülörün verimini etkileyen en önemli faktör ise brülörün çal›flma flartlar›d›r. Brülörlerdeki hava yak›t oranlar›n› ayarlayan mekanizmalarda zamanla ortaya ç›kan deformasyonlar, hava yak›t oranlar›n›n bozulmas›na, sonuç olarak da kazan veriminin düflmesine neden olmaktad›r. Ayr›ca yak›t›n bas›nç ve s›cakl›¤› ile iyi bir flekilde atomizasyonu brülör verimini etkilemektedir. Brülörler çal›flma tipine göre genelde üçe ayr›lmaktad›r: Aç-kapa (on-off) brülörler, iki kademeli brülörler ve oransal brülörler. Aç-kapa brülörler, brülörün tam kapasitede çal›flmas› ya da durmas› prensibine dayanmaktad›r. Kazana yerlefltirilen sensörler arac›l›¤› ile al›nan bilgiyle kazan ç›k›fl suyu istenilen s›cakl›¤a geldi¤inde brülör durmakta, belirli bir hassasiyet derecesine ba¤l› olarak kazan ç›k›fl suyu s›cakl›¤› belirli bir seviyenin alt›na indi¤inde ise brülör çal›flmaktad›r. On-off sistemiyle çal›flan brülörler ileride aç›klanacak olan N N SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON ‹NTERNET 144 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi süpürme kay›plar›na neden oldu¤undan kazan verimini olumsuz yönde etkilemektedir. ‹ki kademeli brülörlerde, brülör belirlenen minimum ve maksimum iki seviyede çal›flmaktad›r. Oransal brülörlerde ise brülör ihtiyaca ba¤l› olarak küçük ad›mlarla art›p azalarak istenilen gücü sa¤lamaktad›r. Bu üç tip brülörden verim aç›s›ndan en iyisi oransal brülörlerdir. Kazan yükü ve kapasitesi de kazan›n verimini etkileyen faktörler aras›ndad›r. Gerek düflük yükte gerekse afl›r› yükte kazan iflletimi kazan verimini olumsuz yönde etkilemektedir. Bu anlamda ›s› kayb› hesab› sonucunda kazan seçimi yap›l›rken emniyet katsay›lar› yüksek tutularak yüksek kapasiteli kazanlar seçilmemelidir. Bu durumda kazan tüm iflletim ömrü boyunca düflük verimle çal›flt›r›lmaktad›r. Özellikle geçifl mevsimlerinde ›s› ihtiyac› daha az oldu¤undan kazanlar %25-30 kapasitelerle çal›flt›r›lmakta, bu da verimi olumsuz yönde etkilemektedir. Is›tma tesisat› hesaplamalar›nda kapasite seçimi yap›l›rken, konforu bozmadan minimum kapasite seçimi yap›lmal›d›r. Son y›llarda bu sorunu ortadan kald›rmak üzere KASKAD sistemi gelifltirilmifltir. SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON ‹NTERNET 9 Kaskad sistemi SIRAnedir? S‹ZDE Aç›klay›n. Kazan yüzeyinde olan ›s› kay›plar›, kazan›n izolasyonuna ba¤l› olup modern Ü fi Ü N Ekadar L‹M kazanlardaD%1’e düflürülmüfltür. Blöf nedeniyle olan ›s› kay›plar›, dip ve yüzey blöfü s›ras›nda ortaya ç›kmaktad›r. Dip ve yüzey S O R U blöfü bilinçli olarak yap›lmal›d›r. Otomatik kontrol cihazlar› ile kazanda blöf yap›lmas› gereken durumlar saptanmal› ve gereksiz blöf yap›larak enerji kayb›na yol aç›lmamal›d›r. Ayr›ca blöf sular› toplanarak flafl buhar elde edilD‹KKAT mesi yoluyla da enerji geri kazan›m› yap›lmal›d›r. Besi suyu s›cakl›¤› da kazan verimini etkileyen faktörlerden birisidir. KazandaSIRA S‹ZDE ki su prosesteki ihtiyaçlar veya buharlaflmalar nedeniyle azalmaktad›r. Bunun d›fl›nda, blöf nedeniyle de kazan suyunda azalmalar olmaktad›r. Kazana azalan su miktar› kadar su ilave edilmelidir. Eklenen bu suya besi suyu ad› verilmektedir. AMAÇLARIMIZ Besi suyu, olabildi¤ince sistemli yo¤uflan kondens sular›ndan sa¤lanmal›d›r. Yetmedi¤i durumlarda taze su ilavesi yumuflatma iflleminden geçirildikten sonra yap›lmal›d›r. Böyle besi suyu s›cakl›¤›n›n önemi ortaya ç›kmaktad›r. Besi K ‹ Tdurumlarda A P suyunun kazana so¤uk girmesi, enerji kayb›na ve so¤uk suyun aniden yüksek s›cakl›¤a ›s›t›lmas› s›ras›nda içindeki minerallerin tortulaflarak kireç tafl› oluflturmas›na neden Tolmaktad›r. E L E V ‹ Z Y O N Kazana verilen besi suyunun so¤uk olmas›n›n ortaya ç›kard›¤› di¤er bir problem ise so¤uk su içerisinde bulunan çözünmüfl oksijenin yüksek s›cakl›kta a盤a ç›karak korozyona neden olmas›d›r. Bu sak›ncalar› ortadan kald›rmak üzere, besi suyu at›k s›cak gazdan yararlan›larak ön ›s›t›lmal› ve kazana öyle T E R N E T hem d›flar›ya at›lan at›k gaz›n enerjisinden yararlan›lm›fl, hem verilmelidir.‹ N Böylece de kazana verilen besi suyunun s›cakl›¤› artt›r›lm›fl olacakt›r. Besi suyunun bileflimi ve ar›t›lmas› da kazandaki enerji tüketimini ve verimini etkilemektedir. Su kullanan tüm tesislerde oldu¤u gibi s›cak su ve buhar kazanlar›nda da kazan besleme suyu kullan›m amac›na uygun olarak ar›t›lmas› gerekmektedir. Ar›t›lmam›fl sert su; kazan, boyler ve borularda kireç tabakas› meydana getirmekte, bu kireç tabakas› ›s› yat›l›m› etkisi yaparak gazdaki enerjinin suya iletilmesine engel olarak enerjisini veremeden yüksek s›cakl›kta d›flar›ya at›lmas›na neden olmaktad›r. Kazan yüzeyinde farkl› kal›nl›klarda meydana gelen kireç tabakas›, kazan yüzeyinde farkl› s›cakl›k bölgeleri oluflturarak ciddi deformasyonlara, y›rt›lmalara, hatta kazalara neden olmaktad›r. Kimyasal olarak alkali derecesi ve silika ora- N N 145 5. Ünite - Kazanlarda Enerji Ekonomisi n› yüksek su, kazandaki blöf say›s›n› artt›rarak enerji kayb›na neden olmaktad›r. Suyun ›s›t›ld›¤› bütün durumlarda besi suyu analizleri yap›larak optimum su flartland›rma sistemi tespit edilmelidir. Önceki y›llarda manuel çal›flan yumuflat›c›lar, kullan›mdaki zorluk ve problemler nedeniyle giderek terk edilmektedir. Bunun yerine zaman, debi ya da sertlik kontrolüne dayanan otomatik sistemlerle kontroller yap›lmaktad›r. fiekil 5.11 1100 1300 1400 45 1000 900 40 800 35 700 600 30 600 Hava S›cakl›¤› °C 25 20 400 15 200 Yakma Havas› S›cakl›¤›n›n Yak›t Tasarrufuna Etkisi 50 Do¤algaz Fuel-oil Yak›t Tasarrufu (%) Oda Ç›k›fl S›cakl›¤› °C 1200 10 5 Yakma havas› s›cakl›¤› ile yak›t tasarrufu aras›nda yak›n bir iliflki bulunmaktad›r. Yakma havas› olarak kazana verilen havan›n s›cakl›¤› artt›kça kazan verimi de artmaktad›r. Bu amaçla yakma havas›n›n ön ›s›t›lmas› baca gaz›ndan at›lan enerji ile yap›lmaktad›r. Yakma havas›n›n ›s›t›lmas›ndaki her 28°C’lik s›cakl›k art›fl›, kazan verimini yaklafl›k olarak %1 düzeyinde artt›rmaktad›r. Yakma havas› s›cakl›¤›n›n yak›t tasarrufuna etkisi, fiekil 5.11’de görülmektedir. Bu diyagramda, yakma havas›n›n 200, 400, 600°C verilmesinin ocak s›cakl›¤›na ba¤l› olarak yak›t tasarrufuna etkisi görülmektedir. Bu diyagram fazla hava miktar›n›n 1,1 ila 1,2 aras›nda olmas› durumu için haz›rlanm›flt›r. ‹ç so¤uma kay›plar›, kazanda enerji kayb›na ve verim düflüklü¤üne neden olan olaylardan birisidir. Kazan verimleri, genellikle y›ll›k verim ile gösterilmektedir. Y›ll›k verim kazan›n bir iflletme sezonu içerisinde çal›flma ve bekleme zamanlar›n›n toplam›ndan ortalama olarak gerçeklefltirdi¤i bir verimdir. Brülörün çal›flma sürecinde ortaya koydu¤u verim ise bekleme zamanlar›nda kazan›n iç so¤uma kay›plar›n›n etkisiyle y›ll›k ortalamada daha küçük bir de¤er olarak ortaya ç›kmaktad›r. Brülörün iflletmede kalma süresinin fazlal›¤›, do¤al olarak y›ll›k verimi olumlu yönde etkilemektedir. Kazan ve brülörün niteli¤inden kaynaklanan hava kaçaklar›, y›ll›k verimi olumsuz etkileyen faktörlerdendir. Tek kademeli brülörlerde genel olarak bir emifl hava damperi yerlefltirilmektedir. Kazan durufl zaman›na geçti¤inde bu damper aç›k kalmaktad›r. Durma süresi boyunca kazan içerisindeki ›s›nm›fl hava aç›lan damper vas›tas›yla bacadan d›flar› at›lmaktad›r. Damperin bu flekilde aç›k kalmas› kazan içerisine so¤uk hava girmesine neden olmaktad›r. Enerji harcanarak ›s›nm›fl olan hava böylece d›flar› at›lm›fl olmaktad›r. Bu enerji kayb› süpürme kay›plar› olarak da adland›r›lmaktad›r. ‹ki kademeli ve oransal kontrollü brülörlerde hava damperi, durufl süresince kapal›d›r. ‹ki kademeli ve oransal brülörlerde, brülör 146 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi ana flalterden kapand›¤›nda damper aç›lmaktad›r. ‹ç so¤uma kay›plar› ve süpürme kay›plar› nedeniyle tek kademeli brülörler, iki kademeli oransal brülörlere göre daha fazla enerji kayb›na neden olmaktad›r. Kazanlarda iç so¤uma kay›plar›n›n di¤er bir nedeni de hava kaçaklar›d›r. Kazanlarda hava kaçaklar›n›n önlenebilmesi için ön duman kapaklar› contal› ve tam s›zd›rmaz olmal›d›r. Ayr›ca ön duman kapaklar› kapand›¤›nda tüm kapak profili kazana düzgün flekilde basmal›d›r. Brülör ba¤lant› flanfl›n›n contal› ve düzgün olmas›na özen gösterilmelidir. Gözetleme delikleri kullan›m d›fl›nda oldu¤u sürelerde kapal› tutulmal›d›r. Patlama kapaklar› kas›nt›l› olmamal›, contal› olmal›d›r ve tam olarak kapat›labilmelidir. Bunlar›n d›fl›nda kazan ve brülör kapasiteleriyle baca kesitleri gere¤inden büyük olmamal›, brülör seçiminde çift kademeli ve modülasyonlu brülörler tercih edilmelidir. Kazan ve tesisat›n bak›m› için gösterilecek özen kazan iflletmesi kadar önemlidir. Kazan ve tesisat bak›m› kazan›n verimli iflletilmesi kadar, emniyeti aç›s›ndan büyük önem arz etmektedir. Duman borular›ndaki kurum ve isin periyodik bak›mlarla temizlenmesi kazan verimi aç›s›ndan çok önemlidir. Kazanlarda su taraf›nda kazan tafl› oluflumunun önlenmesiyle küçük kazanlarda bile enerji ekonomisi sa¤lanabilmektedir. Kazan borular›ndaki tafllaflma, borular›n ›s› transferine karfl› direncini artt›rmaktad›r. Bu art›fl do¤al olarak baca gaz› s›cakl›¤›n›n yükselmesine, sonuç olarak da bac› gaz›yla ortaya ç›kacak enerji kay›plar›n›n art›fl›na neden olmaktad›r. Bu sorunu ortadan kald›rmak için tafllaflma kal›nl›¤› ve birikimin kimyasal bileflimi sürekli olarak kontrol edilmelidir. Bir milimetreden daha az olan tafllaflma buhar kazanlar›nda kabul edilebilir bir seviyedir. Buhar s›cakl›¤› ve baca gaz› s›cakl›¤› aras›ndaki s›cakl›k fark›n›n 15-20°C’den fazla olmamas› beklenmektedir. Tafllaflman›n yaratt›¤› yal›t›m direnci, besleme suyundaki kimyasal maddelerin içeri¤ine ba¤l›d›r. Tafllaflma kal›nl›¤›na ba¤l› olarak baca gaz›ndaki s›cakl›k art›fl› 100°C’ye kadar ç›kabilir. Bu durum %3 ila 4’lük bir enerji kayb›na karfl›l›k gelmektedir. Tafllaflman›n baca gaz› s›cakl›¤›n› bu kadar yükseltmesi tehlikeli sonuçlar ortaya ç›kartabilir. Bu sorunun azalt›lmas› ve ortadan kald›r›lmas› için besi suyunun sürekli kontrolünün yan› s›ra kazan bak›m›n›n da büyük önemi bulunmaktad›r. Bu amaçla y›lda en az bir kez kazan iç yüzeyleri gözden geçirilmelidir. Baca gaz› s›cakl›klar› sürekli olarak izlenerek baca gaz› s›cakl›klar›n›n yükselmesi durumunda gerekli önlemler al›nmal›d›r. Bu amaçla al›nacak ilk önlem baca temizli¤idir. Baca temizli¤i yap›lmas›na ra¤men baca gaz› s›cakl›¤› artmaya devam ediyorsa, bunun nedeni boru iç yüzeylerinde ortaya ç›kan tafllaflmad›r. ÖLÇÜM VE ANAL‹ZLERLE ENERJ‹ EKONOM‹S‹ Mühendisli¤in temel prensiplerinden birisi ölçüm ve kontroldür. Çünkü ölçemedi¤iniz bir fleyi kontrol edemezsiniz. Kazanlarda da enerjiyi kontrol etmek ve enerji tasarrufu sa¤lamak için çeflitli ölçüm sistemleri kullan›lmaktad›r. Kazanlardaki enerji tüketiminin takibi amac›yla uygulanan en basit yöntem yak›t izleme formu oluflturulmas› ve kullan›lmas›d›r. Kazanlarda enerji tüketiminin takibi ve emisyonlar›n kontrol alt›nda tutulmas› için kullan›lan yayg›n yöntemlerden birisi de baca gaz› analizidir. Baca gaz› analiz cihazlar› son y›llarda gittikçe yayg›nlaflmaya bafllam›fl ve pek çok iflletmede enerji ve emisyonun kontrolü amac›yla kullan›m alan›na girmifltir. Elektronik sistemlerdeki geliflmeyle yakma yönetim ve brülör kontrol sistemleri gelifltirilmifltir. Bu sistemlerin kullan›lmas›yla ciddi enerji tasarruf de¤erleri ortaya ç›kmaktad›r. 147 5. Ünite - Kazanlarda Enerji Ekonomisi Yak›t ‹zleme ve Takibiyle Enerji Ekonomisi Is›tma tesisat›nda ve endüstride kullan›lan kazanlarda tüm verilerle birlikte yak›t tüketiminin de sürekli olarak izlenmesi gerekmektedir. Bu amaçla buhar ve s›cak sulu kazanlar için günlük ve haftal›k yak›t izleme formlar› oluflturulmufltur. Her bir kazan için enerji tüketiminin ve birim buhar bafl›na tüketilen enerjinin belirlenmesi ve sürekli olarak kontrol edilmesi gerekmektedir. Böylece ayn› kazanlar aras›nda, ayn› kazan için farkl› d›fl s›cakl›k de¤erleri için ve ayn› d›fl s›cakl›k de¤erinde fakat farkl› günlerdeki enerji tüketimleri için karfl›laflt›rmalar yap›labilecektir. Her kazan›n günlük enerji tüketim de¤erleri s›cakl›¤a ba¤l› olarak tablo ve grafik haline getirilebilecektir. Bu tablolar incelenerek iflletici hatalar›ndan ve kazandan kaynaklanan verimsizlikler kolayca görülerek gerekli e¤itim, bak›m ve düzenlemeler yap›labilecektir. Çizelge 5.1’de buhar kazanlar› için günlük yak›t izleme çizelgesi, Çizelge 5.2’de s›cak sulu kazanlar için günlük yak›t izleme çizelgesi verilmifltir. Çizelge 5.3’te buhar kazanlar› için haftal›k yak›t izleme çizelgesi, Çizelge 5.4’te ise s›cak sulu kazanlar için haftal›k yak›t izleme çizelgesi verilmifltir. Çizelge 5.1 Buhar Kazanlar› ‹çin Günlük Yak›t ‹zleme Çizelgesi Çizelge 5.2 S›cak Sulu Kazanlar ‹çin Günlük Yak›t ‹zleme Çizelgesi 148 Çizelge 5.3 Buhar Kazanlar› ‹çin Haftal›k Yak›t ‹zleme Çizelgesi Çizelge 5.4 S›cak Sulu Kazanlar ‹çin Haftal›k Yak›t ‹zleme Çizelgesi Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi 5. Ünite - Kazanlarda Enerji Ekonomisi Baca Gaz› Analizi ve Enerji Ekonomisi Kazanlarda enerji verimlili¤ini izlemede en yayg›n kullan›lan yöntemlerden birisi baca gaz› analizidir. Baca gaz› analiz sonuçlar›n› de¤erlendirmek için yanma analizi ve yanma denklemlerini ayr›nt›l› bir flekilde incelemek gerekmektedir. Yanma denklemleri incelendi¤inde tam yanmada karbon ile oksijen birleflerek karbondioksit (CO2) oluflturup 8113 kcal/kgC enerji a盤a ç›karken, eksik yanmada karbon ve oksijen birlefltirildi¤inde karbonmonoksit (CO) oluflturarak 2467 kcal/kgC enerji a盤a ç›kmaktad›r. Karbon ve oksijenin tam yanma ile eksik yanma durumu için afla¤›daki eflitlikler yaz›labilir: Tam yanma: C + O2 → CO2 + 8113 Kcal / kgC Eksik yanma: 2C + O2 → 2CO + 2467 Kcal / kgC (5.2) (5.3) Eflitlik 5.2 ve Eflitlik 5.3 incelendi¤inde oksijenin yeterli miktarda olmamas› sonucunda karbonun karbondioksite dönüflemeden karbonmonoksit halinde kalmas›yla kaybedilen enerji miktar› %70 mertebesindedir. Bu nedenle baca gaz› sürekli olarak kontrol edilmeli, karbonmonoksit oluflumu bafllay›p yanma bozuldu¤unda yak›t-hava ayar› kontrol edilerek gerekli düzenlemeler yap›lmaktad›r. Eksik yanma olmamas› için hesaplanan stokiyometrik hava miktar›ndan daha fazla hava verilmelidir. Belirlenen hava fazlal›k katsay›s› göz önüne al›narak verilen fazla hava ile verimli bir yanma ifllemi sa¤lanabilecektir. Daha önce bahsedildi¤i gibi hava fazlal›k katsay›s›n›n fazla olmas› yanmay› iyilefltirirken bacadan at›lan enerji miktar›n›n artmas›na neden olmaktad›r. Bacadaki karbonmonoksit, oksijen ve azot miktarlar›n›n sürekli kontrol edilmesiyle iflletme s›ras›nda optimum bir yanma sa¤lanmas› baca gaz› analizörü yard›m›yla gerçeklefltirilir. Baca gaz› analizlerinde oksijen, karbondioksit, karbonmonoksit, kükürtdioksit, azotoksitler, baca gaz› s›cakl›¤› ve yanma verimi gözlenmekte ve bu de¤erler ç›kt› olarak al›nabilmektedir. Baca gaz› analizindeki oksijen (O2), hava fazlal›k katsay›s› nedeniyle verilen fazla havadan kaynaklanmaktad›r. Yakt›n yanmas› için gereken stokiyometrik hava miktar›ndan daha fazla verilen hava içerisinde oksijen ve azot da bulunmaktad›r. Dolay›s›yla yanma sonu ürünlerin içerisinde bulunan oksijen miktar› verilen fazla hava miktar› için de bir gösterge niteli¤indedir. Yanma s›ras›nda her yan›c› molekülün yak›c› molekülle bir araya gelme ihtimali bulunmayabilir. Verilen fazla hava ile karbonmonoksit oluflumu önlenerek tam karbondioksit oluflumu sa¤lanmaya çal›fl›lmaktad›r. Baca gaz› içerisinde fazla oksijen bulunmas› enerji israf› anlam›na da gelmektedir. Çünkü verilen fazla havadaki oksijen de yanma s›cakl›¤›na kadar ›s›t›l›p d›fla at›lmaktad›r. Baca gaz› içerisindeki ideal oksijen de¤erleri, do¤algaz kullan›m›nda %2-3, s›v› yak›t kullan›m›nda %3-4, kat› yak›t kullan›m›nda ise %5-6 civar›ndad›r. Baca gaz› analizindeki karbondioksit (CO2), yak›ttaki karbon ile havadaki oksijenin yanmas›ndan ortaya ç›kmaktad›r. Baca gaz› analizlerinde karbondioksitin yüksek oranlarda bulunmas› istenmektedir. Yanma sonu ürünlerinde karbondioksitin maksimum oranda istenmesinin nedeni tam yanma olmas› ve karbonmonoksitin azalt›lmas› amac›ylad›r. Karbondioksit oluflumu, karbondioksitten kaynaklanan emisyonlar›n art›fl› ve sera gaz› etkisiyle çevresel faktörler aç›s›ndan istenmeyen bir durumdur. Buna çözüm olmak üzere düflük karbonlu yak›tlara ve alterna- 149 150 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi tif enerji kullan›m› önerilmektedir. Baca gaz› içerisinde ideal karbondioksit de¤erleri için, do¤algaz kullan›m›nda %11, s›v› yak›t kullan›m›nda %14, kat› yak›t kullan›m›nda ise %16 civar›ndad›r. Baca gaz› analizindeki karbonmonoksit (CO), eksik ve kötü yanman›n bir göstergesidir ve baca gaz› analizlerinde istenmeyen bir üründür. Baca gaz› analizinde karbonmonoksit olmas› enerji kayb› ve emisyonlar aç›s›ndan kötü bir durumdur. Baca gaz›nda karbonmonoksit oluflumunun önlenmesi için, yakma amac›yla verilen havan›n artt›r›lmas› önerilmektedir. Baca gaz› analizlerinde izin verilen karbonmonoksit oran› 100 ppm civar›ndad›r. SIRA S‹ZDE 10 D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT Baca gaz› analizindeki kükürtdioksit (SO2), yak›t bileflimindeki kükürdün oksiD Ü fi Ü N E L ‹ M jenle reaksiyonu sonucu ortaya ç›kmaktad›r. Kükürtdioksit çevre aç›s›ndan istenmeyen bir emisyondur. Do¤algaz kullan›m›nda kükürtdioksit çok az düzeydedir. KöS O R U%0,5 kükürt olmas› durumunda baca gaz›ndaki kükürtdioksit demür kullan›m›nda ¤eri 150-200 ppm’e kadar ç›kabilmektedir. Yak›t bilefliminde kükürt olmas›ndan kaynaklananD problemlerden birisi de özellikle düflük s›cakl›klarda su buhar› ile bir‹KKAT leflerek sülfürik asit ortaya ç›karmas›d›r. Sülfürik asit oluflumu kazanlarda çeflitli tahribatlara neden olabilmektedir. Sülfürik asit oluflumu kazan iç yüzeyinde afl›nma, SIRA S‹ZDE korozyon gibi sorunlar ortaya ç›karmaktad›r. Ortaya ç›kan kimyasal reaksiyonlar, kazan içerisindeki su ya da buhar›n kalitesini de olumsuz yönde etkilemektedir. AMAÇLARIMIZ Baca gaz› analizindeki azotoksit (NOX), çevreye zararl› emisyonlar aç›s›ndan istenmeyen bir gazd›r. Azotoksit oluflumu, yak›t cinsine, brülör ve kazan tasar›m› ile hava fazlal›k katsay›s›na ba¤l›d›r. Son y›llarda gelifltirilen düflük azotoksit (Low K ‹ T A P NOX) brülörleri azotoksit emisyonlar›n›n azalt›lmas›na katk›da bulunmaktad›r. Baca gaz› analizindeki baca gaz› s›cakl›¤› (T), d›flar›ya at›lan enerji miktar›n› etkiledi¤inden düflük olmas› istenen bir parametredir. Kazan ç›k›fl›ndaki baca gaz› TELEV‹ZYON s›cakl›¤›n›n yüksek olmas› yak›t cinsine, yak›t miktar›na ve kazan ›s›tma yüzeyinin yeterli olmay›fl›na ba¤lanmaktad›r. Yak›t miktar›n›n yüksekli¤i ve kazan ›s›tma yüzeyinin yetersizli¤i, duman borular›nda kurum tabakas› oluflturdu¤undan baca gaz› s›cakl›¤›n› Baca gaz› analizindeki baca gaz› s›cakl›¤›n›n yüksek ol‹ N Tartt›rmaktad›r. ERNET mas› d›flar›ya at›lan enerjinin yüksek olmas› anlam›na gelmektedir. Baca gaz› s›cakl›¤›n› düflürmedeki s›n›r de¤er, baca gaz› içerisindeki su buhar›n›n yo¤uflma s›cakl›¤›d›r. Yo¤uflmal› olmayan sistemlerde önerilen baca gaz› s›cakl›¤› do¤algaz kullan›m›nda 130 ila 150°C, kat› ve s›v› yak›t kullan›m›nda ise 130 ila 155°C civar›ndad›r. Yo¤uflmal› sistemlerde ise baca gaz› s›cakl›¤›n›n 50°C’nin alt›nda olmas› istenmektedir. Baca gaz› s›cakl›¤›ndaki her 20°C’lik düflüfl, verimde %1’lik bir art›fla karfl›l›k gelmektedir. N N SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON ‹NTERNET SIRA S‹ZDE ppm nedir? SIRA S‹ZDE 11 D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U Baca gaz› analizlerinde SIRA S‹ZDEekranda veya ç›kt› olarak verilen yanma verimi ne anlama gelmektedir? Makine Mühendisi Abdullah Bilgin taraf›ndan yap›lan ve yorumlanan baz› baD Ü fi Ü N E L ‹ M ca gaz› analiz sonuçlar› afla¤›da verilmektedir. Uygulama 1: Kömür Yakan Hareketli Izgaral› Qk=2 x 2.400.000 kcal/h kapasiS O Renerji U teli, 750 konuta veren Ankara Bat›kent’teki merkezi ›s›tmal› bir kazan›n gaz analiz sonuçlar› fiekil 5.12’de verilmifltir. D‹KKAT D‹KKAT SIRA S‹ZDE SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZ 151 5. Ünite - Kazanlarda Enerji Ekonomisi fiekil 5.12 Qk=2 x 2.400.000 kcal/h Kapasiteli Bir Kazan›n Gaz Analiz Sonuçlar› Yorum: Gaz analizi tam otomatik, hareketli ›zgaral›, endüstriyel kömür yak›tl› bir kazan için yap›lm›flt›r. Kazan cebri yakmal› bir sistemle çal›flmaktad›r. ‹ki ayr› zamanda yap›lan gaz analizi sonuçlar› incelenirse oksijen %10,7 ve %11,7 olarak ç›km›flt›r. Karbondioksit de¤erleri ise %9 ve %8,1’dir. CO emisyonlar› 16 ppm ve 13 ppm gibi çok düflük de¤erlerde ç›km›flt›r. Baca gaz› s›cakl›klar› 84° ve 88°C gibi minimum de¤erlerde elde edilmifltir. Baca gaz› s›cakl›¤›n›n düflük olmas›n›n nedeni kazan ç›k›fl›nda ekonomizör kullan›lm›fl olmas›d›r. Sonuçlar de¤erlendirildi¤inde ekonomizör kullan›m›n›n baca gaz› s›cakl›¤›n› 84°C’lere kadar düflürebildi¤i aç›kça görülebilmektedir. Oksijen, karbondioksit, karbonmonoksit, SO2 ve NOx de¤erlerinin düflüklü¤ü yan› s›ra baca gaz› ç›k›fl s›cakl›¤›n›n düflürülerek enerjiden maksimum yararlan›lmas› verim de¤erini %93,8 ve %92,8 de¤erlerine yükselmektedir. fiekil 5.13 Uygulama 2: Do¤al Gazl› Qk=2 x 3.000.000 kcal/h kapasiteli, 700 konuta enerji veren Ankara Bat›kent’teki merkezi ›s›tmal› bir kazan›n gaz analiz sonuçlar› fiekil 5.13’te verilmifltir. Yorum: Bu ›s›tma sistemindeki kazanlar için iki ayr› zamanda iki ayr› analiz gerçeklefltirilmifltir. Birinci analizde baca gaz› s›cakl›¤› 292°C gibi yüksek bir de¤erdedir. ‹kinci analizde ise baca gaz›n›n ç›k›fl s›cakl›¤› de¤eri 221°C’ye düflürülmüfltür. Baca gaz› s›cakl›¤›n›n düflmesiyle, ve- Qk=2 x 3.000.000 kcal/h Kapasiteli Bir Kazan›n Gaz Analiz Sonuçlar› 152 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi rim de¤eri %87,3’ten %90,6’ya yükselmifltir. Bu verim art›fl› kazandaki kazan borular›na yerlefltirilen türbülatörlerin de¤ifltirilmesiyle ve hava fazlal›k katsay›s›n›n azalt›lmas›yla sa¤lanm›flt›r. Verimdeki art›fl %3,3 düzeyindedir. Baca gaz›ndaki oksijen yüzdesinin %3,1’den %2,9’a düflürülmesinin hava fazlal›k katsay›s›n›n %12,7’den %9,4’e düflürülmesiyle gerçeklefltirildi¤i aç›kça görülmektedir. Baca gaz› s›cakl›¤›n›n hala 221°C olmas›, do¤algazl› bir sistem için oldukça yüksek bir de¤erdir. Bu de¤er yanman›n kötü oldu¤unun göstergesidir. Kazan iflletiminde otomasyon sayesinde oda s›cakl›¤›n›n 22°C’den 18°C’ye düflürülmesinin di¤er etkenlerle birlikte enerji tüketimini de azaltaca¤› aç›kt›r. Her iki analizde de karbonmonoksit ve karbondioksit de¤erleri do¤algaz kullan›m› için kabul edilebilir seviyelerdedir. fiekil 5.14 Qk=120.000. kcal/h Kapasiteli Bir Kazan›n Gaz Analiz Sonuçlar› Uyguluma 3: Do¤algazl› Qk= 120.000 kcal/h kapasiteli, 10 konuta enerji veren Ankara Çankaya’daki bir kazan›n gaz analiz sonuçlar› fiekil 5.14’te verilmifltir. Yorum: Gaz analiz sonuçlar› incelendi¤inde baca gaz› ç›k›fl s›cakl›¤›n›n 169°C oldu¤u görülmektedir. Bu do¤algazl› bir kazan için kabul edilebilir bir s›cakl›k de¤eridir. Yanma sonu ürünlerine iliflkin analiz de¤erleri son derece kötü olarak gerçekleflmifltir. Oksijen de¤eri %12,8 olup kabul edilemez bir düzeydedir. Buna karfl›n karbonmonoksit emisyonu 3518 ppm gibi kabul edilemez bir düzeydedir. Karbondioksit % 6,6 ile kabul edilebilir bir düzeydedir. Oksijen yüzdesinin fazla olmas› hava fazlal›k katsay›s› de¤erini de % 14,4 gibi kabul edilemez bir düzeye ç›karm›flt›r. Hava fazlal›k katsay›s›n›n, dolay›s›yla oksijen yüzdesinin bu kadar fazla olmas›na ra¤men CO emisyonunun bu kadra yüksek olmas› ciddi bir çeliflkidir. Bu analiz incelenerek sorunun nerede oldu¤u araflt›r›lm›flt›r. Yap›lan incelemede kazana yanma bölgesi d›fl›nda hava girdi¤i fark edilmifltir. Kazan iflleticisi yanma bölgesi d›fl›ndan bu hava giriflini fark etmedi¤inden karbonmonoksit ile ilgili de¤erin yüksekli¤ine bakarak havay› k›sm›fl ve yanma kötüleflmifltir. Asl›nda gerçek hava fazlal›k katsay›s› çok düflük de¤erlerdedir ve eksik yanma söz konusudur. Çünkü yanma bölgesi d›fl›ndan giren hava yanmaya kar›flmad›¤›ndan yanma performans›n› etkilememekte ancak bacadan görünerek oksijen ve hava fazlal›k katsay›s›n› yüksek de¤erlerde göstermektedir. Yanma bölgesi d›fl›ndan giren hava kaça¤› önlenip, brülörün hava-yak›t ayar› yeniden yap›l›nca bu kazan için normal sonuçlar elde edilmifltir. 153 5. Ünite - Kazanlarda Enerji Ekonomisi Do¤al gazl› Qk = 2x2.000.000 kcal/h kapasiteli, 350 konuta enerji veren SIRA S‹ZDEAnkara Bat›kent’teki merkezi ›s›tmal› bir kazan›n gaz analiz sonuçlar› fiekil 5.15’te görülmektedir. Bu sonuçlar› yorumlay›n›z. fiekil 5.15 Qk = 2x2.000.000. kcal/h Kapasiteli Bir Kazan›n Gaz Analiz Sonuçlar› D Ü fi Ü N E L ‹ M 12 SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M fiekil 5.16 Qk = 1.650.000. S O R U kcal/h Kapasiteli Bir Kazan›n S O R U Gaz Analiz Sonuçlar› D‹KKAT D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ N N SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P K ‹ T A P TELEV‹ZYON TELEV‹ZYON ‹NTERNET ‹NTERNET Uygulama 4: Do¤al Gazl› Qk= 1.650.000 kcal/h Kapasiteli, 350 Konuta Enerji Veren Ankara Ümitköy’deki Yo¤uflmal› Bir Kazan›n Gaz Analiz Sonuçlar› fiekil 5.16’da görülmektedir. Yorum: Gaz analiz sonuçlar› incelendi¤inde baca gaz› ç›k›fl s›cakl›¤› 89,4C’dir. Bu s›cakl›k normal kazanlar için oldukça iyi olmakla birlikte, yo¤uflmal› bir kazandan biraz daha düflük s›cakl›klar beklenebilir. Oksijen de¤eri %2,2 ile düflük bir de¤erdedir. Bu sonuç hava fazlal›k katsay›s›n›n da 1,12 gibi düflük de¤erlerde olmas›n› sa¤lam›flt›r. Karbondioksitin %10,7 ile yüksek bir de¤erde olmas› CO’nun ise 23 ppm gibi oldukça düflük bir de¤erde olmas›, yanman›n çok iyi oldu¤unun bir göstergesidir. Sonuç olarak %97,1 gibi mükemmel bir verim de¤eri ortaya ç›km›flt›r. Yakma Yönetim ve Brülör Kontrol Sistemleri ile Enerji Ekonomisi Yakma yönetim sistemleri, yak›t-hava oran›n› çok hassas ayarlayarak yak›t ve d›fl orta s›cakl›¤›na ba¤l› olarak tam yanman›n ve süreklili¤in sa¤lanmas› ve ayn› zamanda kazan yüküne ba¤l› olarak oransal çal›flma ile gereksiz durufllar›n önlenerek verimli kazan iflletiminin sa¤lanmas›d›r. Yakma yönetim sisteminde, emisyon de¤erleri, O2, CO, CO2’ye ba¤l› üç parametreli olarak trim kontrolü (küçük hava ayar düzenlemeleri) ile yanma ayar›n›n, yak›t özelli¤inden ve d›fl hava flartlar›ndan etkilenmeden sa¤lanmaktad›r. Asl›nda yakma yönetim sisteminin en önemli parças›, bütün kontrolü elektronik olarak sa¤layan mikroifllemci denetimli ana kontrol 154 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi modülüdür. Elektronik kontrol modülü, brülöre gönderilen yak›t ve hava giriflini ayarlayan yak›t ve hava servo motorlar›n› kumanda etmektedir. yak›t ve hava servo motorlar› kumanda edilerek yak›t-hava oran› ayarlar› çok hassas olarak gerçeklefltirilebilmektedir. Yakt›-hava oran›n›n bu flekilde çok hassas olarak gerçeklefltirilmesi, optimum flartlarda tam yanma sa¤lamaktad›r. Bununla birlikte ana kontrol modülü, kazandan istenilen kapasite bilgisini de kontrol ederek kazanda olmas› gereken s›cakl›k ve bas›nç de¤erlerini belirler. Belirlenen bu bas›nç ve s›cakl›k de¤erlerine ba¤l› olarak ihtiyaç duyulacak yak›t-hava miktar›n›n tam ve do¤ru olarak bileflimini ve yak›lmas›n› sa¤lar. Di¤er bir anlat›mla, istenilen kapasiteye ba¤l› olarak ihtiyaç duyulan bas›nç ve s›cakl›k de¤erlerine karfl›l›k gelen yak›t-hava oranlar› oransal olarak tespit edilir. Yakma yönetim sistemlerinin önemli modüllerinden birisi de baca gaz› analiz cihaz›d›r. Bu modül ile O2, CO, CO2 de¤erleri sürekli olarak ölçülmekte, kulland›¤› yak›t cinsi ve kapasite de¤erlerine ba¤l› olarak kendi haf›zas›ndaki mevcut iflletme emisyon de¤erleri ile sürekli olarak karfl›laflt›rmaktad›r. Bu karfl›laflt›rmalardan sonra modül, gerekli ikazlar› yaparak hava-yak›t ayar›nda istenilen düzeltmeleri gerçeklefltirir. Bu sistemde emisyon de¤erleri sürekli olarak kontrol edilmektedir. Emisyon de¤erlerinde cihaz›n haf›zas›ndaki bulunan de¤erlerle karfl›laflt›rd›¤›nda bir sapma meydana gelmiflse “trim kontrol” metoduyla yak›t-hava ayar›n› kumanda ederek emisyon de¤erlerinin belirlenen s›n›rlar içerisinde kalmas›n› sa¤lar. Yakma yönetim sistemindeki di¤er bir modül, frekans kontrol modülüdür. Bu modül ile brülöre hava sa¤layan vantilatör motoru ile baca aspiratörünün istenilen kapasite flartlar›na ba¤l› olarak devirlerinin de¤ifltirilmesiyle sürekli tam kapasitede çal›flmalar› sa¤lan›r. Frekans kontrol cihazlar› günümüzde pek çok alanda kullan›larak elektrik enerjisi tasarrufu sa¤lamaktad›r. Yakma yönetim ve brülör kontrol sisteminin ana kontrol modülünde yak›t hava oran› kontrolü, kazan yük kontrolü ve brülör yönetimi gerçeklefltirilmektedir. 5. Ünite - Kazanlarda Enerji Ekonomisi 155 Özet Kazanlar çeflitli özelliklere göre s›n›fland›r›lmaktad›rlar. Kullan›lan malzemeye göre kazan tipleri döküm kazanlar ve çelik kazanlar olarak ikiye ayr›lmaktad›r. Kazanlar ›s›l ak›flkan›n özelliklerine göre s›cak sulu kazanlar, kaynar sulu kazanlar, k›zg›n ya¤ kazanlar› ve buhar kazanlar› olmak üzere s›n›fland›r›lmaktad›r. Kazanlar yakt›¤› yak›t tipine göre ise, kat› yak›tl› kazanlar, pelet yakan kazanlar, s›v› yak›tl› kazanlar, gaz yak›tl› kazanlar, çok yak›tl› kazanlar, at›k ›s› kazanlar›, at›k ve çöp yakan kazanlar ve elektrikle çal›flan kazanlar olmak üzere s›n›fland›r›lmaktad›r. Yanma sonu gazlar›n›n dolafl›m durumuna göre ise kazanlar alev borulu, duman borulu, alev duman borulu kazanlar, su borulu kazanlar ve bu iki tipin kar›fl›m› kazanlar olarak s›n›fland›r›lmaktad›r. Ayr›ca geçifl say›s›na göre ise tek geçiflli, iki geçiflli, üç geçiflli ve dört geçiflli kazanlar olarak s›n›fland›r›lmaktad›r. Yo¤uflma enerjisinden yararlanma fikrinin ortaya ç›kmas›ndan sonra baca gaz› s›cakl›¤› daha düflük s›cakl›klara kadar indirilebilmifl, bu sayede hem baca gaz›n›n enerjisinden daha fazla yararlan›lm›fl, buna ek olarak yo¤uflma enerjisinden de ayr›ca yararlan›lm›flt›r. Enerji tasarruf ve kontrolü aç›s›ndan da ölçme ve kontrol çok önemlidir. Sanayideki tüm cihazlarda oldu¤u gibi kazanlarda da enerji analizi gerçeklefltirebilmek için ölçüm, kontrol ve de¤erlendirmeler yap›lmal›d›r. Enerji analizine iliflkin de¤erlendirmeler Sankey diyagram›nda yerlefltirilerek giren enerjinin da¤›l›m› görülmektedir. Ayr›nt›l› bir enerji taramas› için pek çok ölçüm bilgisine ihtiyaç duyulmaktad›r. Bu amaçla; iflletmede kullan›lan yak›t miktar› ile cihaz verileri, iflletmenin elektrik tüketimini kullanma verimi, buhar, s›cak su, hava gibi çeflitli ak›flkanlar taraf›ndan tafl›nan enerji de¤eri, çeflitli noktalardan at›lan enerji miktar› ve sisteme giren enerji miktar› bilinmelidir. Kazan verimini etkileyen pek çok faktör bulunmaktad›r. Bunlar; eksik yanma ve is oluflumu, baca gaz›ndaki su buhar› nedeniyle oluflan ›s› kayb›, kuru baca gaz› nedeniyle olan ›s› kayb›, fazla hava, baca gaz› s›cakl›¤›, sürekli baca gaz› analizi ve takibi, yak›t cinsi, brülörler, kazan yükü, kazan yüzeyinden olan ›s› kay›plar›, blöf nedeniyle olan ›s› kay›plar›, besleme suyu s›cakl›¤›, yakma havas› s›cakl›¤›, iç so¤uma kay›plar› ile kazan ve tesisat bak›m›d›r. Eksik yanma yanman›n iyi olmamas› sonucunda ortaya ç›kan ve kazanlarda verim düflüklü¤üne neden olan olumsuz durumlardan birisidir. Yanman›n iyi olmamas› durumunda ortaya ç›kan karbon zerrecikleri ve özellikle karbon monoksit verimi olumsuz yönde etkiledi¤i gibi çevre aç›s›ndan da olumsuz sonuçlar ortaya ç›karmaktad›r. Baca gaz›ndaki su buhar› nedeniyle ortaya ç›kan ›s› kayb› son y›llarda gelifltirilen yo¤uflma teknolojisiyle geri kazan›lm›flt›r. Kuru baca gaz› nedeniyle ortaya ç›kan ›s› kayb›, baca gaz›n›n s›cakl›¤› ve debisine ba¤l› olarak de¤iflmektedir. Baca gaz› s›cakl›¤›ndaki ve debisindeki düflme ile d›flar›ya at›lan enerji miktar› da azalt›labilmektedir. Baca gaz› s›cakl›¤› kazan verimini önemli ölçüde etkileyen parametrelerden birisidir. Baca gaz› s›cakl›¤›nda normal çal›flma standartlar› d›fl›nda her 17°C’lik art›fl verimde yaklafl›k %1’lik düflüfle neden olmaktad›r. Sürekli baca gaz› analizi ve takibi, kazan verimini izleyebilmenin en basit yollar›ndan birisidir. ‹ç so¤uma kay›plar›, kazanda enerji kayb›na ve verim düflüklü¤üne neden olan olaylardan birisidir. Mühendislikte temel prensiplerden birisi ölçüm ve kontroldür çünkü ölçemedi¤iniz bir fleyi kontrol edemezsiniz. Kazanlarda da enerjiyi kontrol etmek ve enerji tasarrufu sa¤lamak için çeflitli ölçüm sistemleri kullan›lmaktad›r. Kazanlardaki enerji tüketiminin takibi amac›yla uygulanan en basit yöntem yak›t izleme formu oluflturulmas› ve kullan›lmas›d›r. Kazanlarda enerji tüketiminin takibi ve emisyonlar›n kontrol alt›nda tutulmas› için kullan›lan yayg›n yöntemlerden birisi de baca gaz› analizidir. Baca gaz› analiz cihazlar› son y›llarda gittikçe yayg›nlaflmaya bafllam›fl ve pek çok iflletmede enerji ve emisyonun kontrolü amac›yla kullan›m alan›na girmifltir. Elektronik sistemlerdeki geliflmeyle yakma yönetim ve brülör kontrol sistemleri gelifltirilmifltir. Bu sistemlerin kullan›lmas›yla ciddi enerji tasarruf de¤erleri ortaya ç›kmaktad›r. 156 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Kendimizi S›nayal›m 1. Kazanlar ›s› alan ak›flkan›n özelliklerine göre s›n›fland›r›ld›¤›nda afla¤›dakilerden hangisi d›flar›da kal›r? a. s›cak sulu kazanlar b. kaynar sulu kazanlar c. çelik kazanlar d. k›zg›n ya¤ kazanlar› e. buhar kazanlar› 2. Baca gaz›ndaki su buhar› nedeniyle ortaya ç›kan ›s› kayb›n› geri kazanmak suretiyle baca gaz›n›n enerjisinden daha fazla yararlan›lan teknoloji hangisidir? a. biyoteknoloji b. yo¤uflma c. buharlaflma d. filtrasyon e. genleflme 3. Ayr›nt›l› bir enerji taramas› için afla¤›daki ölçüm bilgilerinden hangisine ihtiyaç duyulmaz? a. sisteme giren enerji miktar› b. çeflitli noktalardan at›lan enerji miktar› c. iflletmede kullan›lan yak›t miktar› ve cihaz verileri d. iflletmenin elektrik tüketimini kullanma verimi e. iflletmenin borç bilgilerine 4. Hangisi kazan verimini etkiyen faktörlerden de¤ildir? a. kazan›n esnekli¤i b. fazla hava c. yak›t cinsi d. iç so¤uma kay›plar› e. eksik yanma ve is oluflumu 5. Afla¤›daki maddelerden hangisi eksik yanmada oluflur? a. propan b. su c. metan d. CO e. asfalt 6. Kazanlarda enerji tüketiminin takibi ve emisyonlar›n kontrol alt›nda tutulmas› için kullan›lan yöntem afla¤›dakilerden hangisdir? a. yak›t izleme formu b. brülör kontrol sistemi c. baca gaz› analizi d. yakma yönetim sistemi e. blöf kay›plar› 7. Bir kazanda yakma için % 100 fazla hava verilmektedir. Baca gaz› s›cakl›¤›, 500 °C olarak ölçüldü¤üne göre d›flar›ya at›lan enerji, yak›t kayb› yüzdesi olarak kaçt›r? a. % 10 b. % 20 c. % 30 d. % 40 e. % 50 8. Yanma sonunda oluflan suyun buhar haline dönüfltürülmesi için harcanan enerji düflürülmeksizin yak›t›n sahip oldu¤u toplam enerji miktar›na ne denir? a. alt ›s›l de¤er b. entropi c. ekserji d. iç enerji e. üst ›s›l de¤er 9. Fuel-oil yakan bir kazan iflletmesinin baca gaz›nda %8 oksijen ölçülmüfltür. Kazana yakma amac›yla verilen fazla hava miktar› ve baca gaz›ndaki karbondioksit miktar› s›ras›yla ne kadar olacakt›r? a. %60, %10 b. %110, %4 c. %100, %8 d. %100, %12 e. %80, %10 10. Bir kazana ait bacadan ç›kan baca gaz› s›cakl›¤› 50°C olarak ölçülmüfltür. Kazandaki verim kayb› ne kadard›r? a. 1,0 b. 2,5 c. 3,6 d. 4,5 e. 6,0 5. Ünite - Kazanlarda Enerji Ekonomisi 157 Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› S›ra Sizde Yan›t Anahtar› 1. c S›ra Sizde 1 Bourdon manometresi elastik elemanlarda bas›nç ölçümü yapan manometreler tipindedir. Baz› elastik malzemelerin bas›nç alt›ndaki flekil de¤iflimlerinin ölçülmesiyle bas›nç ölçümü yap›labilmektedir. Uygulamada, statik bas›nç ölçümünde yayg›n olarak kullan›lmaktad›r. Piyasada de¤iflik boyut ve hassasiyette temin edilmekte olup fiyat› di¤er bas›nç ölçüm cihazlar›na göre daha ucuzdur. Bourdon manometresi eliptik kesitli C fleklindeki bir borudan yap›lm›flt›r. Borunun bir ucu sabit olarak bas›nç ölçülecek yere ba¤lan›r. Di¤er ucu ise bofltad›r. Boruya bas›nç uyguland›¤›nda elastik bir flekil de¤iflimi ortaya ç›kar. Borunun bofl ucu yay ve diflli mekanizmas› ile dönen bir ibreye ba¤l›d›r. Bas›nç artt›kça boru flekil de¤ifltirirken ibre hareket ederek bas›nc› gösterir. 2. b 3. e 4. a 5. d 6. c 7. d 8. e 9. a 10.b Yan›t›n›z yanl›fl ise “Kazanlar›n S›n›fland›r›lmas› ve Özellikleri” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Kazanlar›n S›n›fland›r›lmas› ve Özellikleri” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Kazanlarda Sankey Diyagram› ve Enerji Geri Kazan›m›” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Kazanlarda Verimi Etkileyen Faktörler” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Kazanlarda Sankey Diyagram› ve Enerji Geri Kazan›m›” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Kazan ‹çin Enerji Takibi, Emniyet ve Kontrol Donan›mlar›” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Kazanlarda Sankey Diyagram› ve Enerji Geri Kazan›m›” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Ölçüm ve Analizlerle Enerji Ekonomisi” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Kazanlarda Sankey Diyagram› ve Enerji Geri Kazan›m›” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Kazanlarda Sankey Diyagram› ve Enerji Geri Kazan›m›” konusunu yeniden gözden geçiriniz. S›ra Sizde 2 S›cakl›k ölçüm bantlar› yönteminde, çeflitli madeni tuzlar›n belirli s›cakl›ktaki renk de¤iflimi özelli¤inden yararlan›lmaktad›r. S›cakl›k ölçüm bantlar› yap›flkan flerit fleklinde imal edilmifllerdir. S›cakl›¤› ölçülecek yüzeye uygulanan yap›flkan flerit temas etti¤i yüzeyin s›cakl›¤›na ba¤l› olarak renk de¤ifltirir. Katalogdan bu renge karfl›l›k gelen de¤ere bakarak s›cakl›k belirlenir. Bu tür malzemelerin, ucuz olmalar›na karfl›n, dezavantaj› bir kullan›ml›k olmalar›d›r. S›ra Sizde 3 Bu sorunun çözümü için fiekil 5.4’te verilen diyagram kullan›lacakt›r. Yatay eksenden 100°C seçilip bu noktadan yukar›ya do¤ru dik ç›k›ld›¤›nda ve e¤riyi kesilen noktadan sola do¤ru gidildi¤inde verim kayb› % 5 olarak okunacakt›r. S›ra Sizde 4 Örnek 1’de baca gaz› s›cakl›¤› 150°C iken verim kayb› %7,5 olarak okunmufltur. S›ra sizde 3’te ise baca gaz› s›cakl›¤› 100°C iken verim kayb› %5 olarak okunmufltur. Bu sonuçlara göre baca gaz› s›cakl›¤› düfltükçe verimdeki kay›p da bariz bir flekilde azalmaktad›r. Buna göre kazanlarda baca gaz› s›cakl›¤› düflürülerek verim de¤eri artt›r›labilecektir. 158 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi S›ra Sizde 5 Çözüm için fiekil 5.5’teki diyagram kullan›lacakt›r. Diyagram›n dikey ekseninden %12 de¤erinin oksijen e¤risini kesti¤i noktadan yatay eksene dik inilirse fazla hava miktar› %140 olarak okunacakt›r. Baca gaz›ndaki karbondioksit miktar›n› bulmak için de hava fazlal›k katsay›s› ile oksijen e¤risini birlefltiren do¤runun yak›t olarak fuel-oil kullan›lmas› durumundaki karbondioksit e¤risini kesti¤i noktadan yatay eksene bir do¤ru çizilirse karbondioksit miktar› %6,5 olarak ölçülecektir. S›ra Sizde 9 KASKAD sistemi büyük kapasiteli tek kazan yerine toplamda ayn› kapasiteyi verecek üç-dört kazan kullanarak özellikle geçifl mevsimlerinde kazanlar›n düflük verimde çal›flmalar›n› önleyen bir sistemdir. S›ra Sizde 6 Çözüm için fiekil 5.6’daki diyagram kullan›lacakt›r. Diyagram›n yatay ekseninden %110 fazla hava de¤erinden yukar›ya do¤ru dik ç›k›larak 150°C do¤rusu kesifltirilirse ve sola do¤ru yak›t kayb› yüzdesi skalas›nda bu nokta iflaretlenirse %19’luk yak›t kayb› de¤eri bulunacakt›r. Bunun anlam› %110 fazla hava ile ve 150°C’lik baca gaz› s›cakl›¤› olmas› durumunda yak›t kayb› yüzdesi miktar› %19 olmaktad›r. S›ra Sizde 11 Baca gaz› analizlerinde ekranda veya ç›kt› olarak oksijen, karbondioksit, karbonmonoksit, kükürtdioksit, azotoksit yüzdelerinin yan› s›ra baca gaz› s›cakl›¤› ve yanma verimi de¤erleri de verilmektedir. Baca gaz›nda ölçülen oksijen, karbondioksit, baca gaz› s›cakl›¤› ve ortam s›cakl›¤› gibi parametreler de¤erlendirilmekte ve hesaplamalar yap›larak yanma verimi ç›kart›lmaktad›r. Yanma verimi konusunda iflletmeci taraf›ndan yorum yap›l›rken, sonuca etki eden faktörler irdelenmelidir. Baca gaz› analizleriyle elde edilen yanma verimi; kazan verimini tescilleme anlam›na gelmez. Kazan›n o andaki ölçülen de¤erlerinden hareketle, o çal›flma flartlar›na ait yanma verimini ortaya koyar. S›ra Sizde 7 Örnekler incelenirse fazla hava miktar› yüksek seçilirse (%130), baca gaz› s›cakl›¤› da yüksektir. Do¤al olarak bacadan at›lan yak›t kayb› yüzdesi de %27 olarak yüksek ç›km›flt›r. S›ra Sizde 6 sorusunda ise fazla hava miktar› %110, baca gaz› s›cakl›¤› da 150 oldu¤undan do¤al olarak bacadan at›lan yak›t kayb› yüzdesi %19’lara düflmüfltür. Fazla hava miktar›n›n gereksiz olarak yüksek seçilmesi ve baca gaz› s›cakl›¤›n›n yüksek oluflu d›flar›ya at›lan enerji miktar›n› artt›rmaktad›r. S›ra Sizde 8 Yak›t›n bünyesinde küçük oranlarda da olsa su bulunabilmektedir. Ayr›ca yak›tta bulunan hidrojenle havan›n oksijeni birleflerek su oluflturmaktad›rlar. Yanma s›ras›nda bu su buhar haline gelir. Buharlafl›rken de yak›t›n bünyesinden bir miktar enerjiyi al›rlar. Yak›t›n alt ›s›l de¤eri yanma sonunda suyun buhar haline gelebilmesi için harcanan enerji de düflülerek kalan enerji miktar›d›r. Üst ›s›l de¤er ise yanma sonunda oluflan suyun buhar haline dönüfltürülmesi için harcanan enerji düflürülmeksizin yak›t›n sahip oldu¤u toplam enerji miktar›d›r. Yo¤uflma teknolojisinin kullan›lmas›ndan sonra yak›tlar›n ›s›l de¤eri kullan›l›rken alt ›s›l de¤er yerine art›k üst ›s›l de¤er kullan›lmaktad›r. S›ra Sizde 10 Bir kar›fl›m içerisindeki toplam madde miktar›n›n bir milyonda birlik k›sm›d›r. ‹ngilizce “Part per million” kelimesinin k›salt›lmas›d›r. S›ra Sizde 12 Baca gaz› analiz raporu incelendi¤inde baca gaz› s›cakl›¤› 130,7 °C gibi do¤algazl›, yo¤uflmas›z kazanlar için oldukça makul bir düzeyde oldu¤u görülmektedir. Oksijen yüzdesi %1,6 olup hava fazlal›k katsay›s› 1,08’dir. Bu sonuçlar do¤algazl› bir kazan için çok iyidir. Karbondioksit %11 gibi maksimum seviyede, karbonmonoksit ise %0 gibi mükemmel bir seviyededir. Genel olarak bak›ld›¤›nda minimum oksijen, maksimum karbondioksit, %0 gibi karbonmonoksit de¤eri ile mükemmel bir yanma gerçekleflmekte ve %95’lik yüksek verim de¤eri elde edilmektedir. 5. Ünite - Kazanlarda Enerji Ekonomisi Yararlan›lan Kaynaklar http://www.ozsoyelektrik.com Uralcan, Y., I. (2004), S›cak Su Kazanlar›, ‹SKAV (Is›tma So¤utma Klima Araflt›rma ve E¤itim Vakf›) Teknik Kitaplar Dizisi, No:03 Böke, E., (2004), Endüstri Kazanlar›, ‹SKAV (Is›tma So¤utma Klima Araflt›rma ve E¤itim Vakf›) Teknik Kitaplar Dizisi, No:04 Buyruk, H. (2006), Kazanlarda Enerji Verimlili¤inin Artt›r›lmas›, Elektrik ‹flleri Etüt ‹daresi, Enerji Tasarrufu E¤itim Yay›nlar› No:2 Karakoç, T., H. ve di¤erleri (2010), Enerji Ekonomisi (Editör: Karakoç, T., H.) , Anadolu Üniversitesi, Yay›n no: 2114 Karakoç, T., H. (2011), KTH Kalorifer Tesisat› Hesab›- Verimli Sistemler, Nobel Da¤›t›m. TMMOB MMO (1978) , Sanayi Kazanlar› ve Ek Donat›m ‹flletme Kitab›, TMMOB Yay›n no:110. Küçükçal›, R. (2000), Is›tma Tesisat› Kitab›, Is›san Çal›flmalar›, No: 265 Küçükçal›, R. (2005), Enerji Ekonomisi, Is›san Çal›flmalar›, No: 351 Enerji ve Tabi Kaynaklar Bakanl›¤› (2007), Is›tma Sistemleri, Binalarda Enerji Yöneticisi E¤itimi, Cilt 2 Do¤an, V. (2011), Is›tma, Vemeks Yay›nlar›. Genceli, O., F., Buhar Kazanlar›-Konstrüksiyon ve Yard›mc› Elemanlar›, Birsen Yay›nevi 159 ISITMA HAVALANDIRMA VE KL‹MA S‹STEMLER‹NDE ENERJ‹ EKONOM‹S‹ 6 Amaçlar›m›z N N N N N N N Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra; Pompalar ile ilgili temel kavramlar› tan›mlayabilmek, Bir pompa için verimlilik kavram›n› aç›klayabilmek, Pompa türleri ve bunlar›n çal›flma prensiplerini aç›klayabilmek, Pompalarda verimlili¤i etkileyen faktörleri tan›mlayabilmek, Pompalarda enerji ekonomisini etkileyen parametreleri belirleyebilmek, Pompalarda debi kontrolünü ve yöntemlerini aç›klayabilmek, Pompalarda frekans inventörlerin etkilerini aç›klayabilmek için gerekli bilgi ve becerilere sahip olabilirsiniz. Anahtar Kavramlar • Pompa • Enerji • Debi Kontrolü • Pompa Türleri • Enerji Verimlili¤i • Enerji Maliyetleri ‹çindekiler Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Pompalar • • • • G‹R‹fi TEMEL KAVRAMLAR POMPA ÇEfi‹TLER‹ ÖMÜR DEV‹R MAL‹YET‹N‹N HESAPLANMASI • POMPA SEÇ‹M‹ Pompalar G‹R‹fi Günümüzde sanayi prosesleri baflta olmak üzere yayg›n olarak kullan›lan pompalar; bir s›v› ak›flkana ba¤l› çal›flan tüm sistemlerde birincil bir enerji kayna¤›na ba¤l› olarak ak›flkan›n kinetik veya potansiyel enerjisini yükseltmeye yarayan elemanlard›r. K›saca pompa; bir s›v› ak›flkan› bir yerden baflka bir yere sevk eden cihaz olarakta tan›mlan›r. Pompalar sadece s›v› ak›flkanlarda kullan›l›rlar, pnömatik veya gaz ak›flkanlarda kullan›lmazlar. Pompalar›n süreci incelendi¤inde; ilk uygulamalarda enerji kullan›m› yerine el yard›m›yla pompalama yap›ld›¤› görülür. Bu süreçlerde s›v› ak›flkan›n nakledilmesi için kullan›lan cihazlara ise tulumba ad› verilmifltir. Tulumba ço¤unlukla s›n›rl› hacimsel ak›flkan›n bas›lmas› ifllevini yerine getiren basit hacimsel pompalard›r. Günümüzde ise ak›flkan›n bu ifllevi için elektriksel bir güç kullan›ld›¤› pompalar tercih edilmifltir. ‹nsano¤lunun pompa ile tan›flmas› ve kullan›m› oldukça eski bir geçmifle dayan›r. Bunun ilk örnekleri M.Ö. 1000 y›llar›na dayanan M›s›r ve Çin’de yap›lan kaz›lara dayan›r. Burada bulunan figürlerde bir tür koval› konveyör özelli¤i gösteren toprak kovalar›n as›ld›¤› bir tekerlek yard›m›yla suyu alt noktadan üst noktaya tafl›d›¤› yap›lar göze çarpm›flt›r. Günümüzde su de¤irmenleri için örnek kabul edilen bu yap›lar›n gelifltirilmifl ilk uygulamalar› ise yine Çin’de görülmüfltür. fiekil 6.1’de Çin Su De¤irmeni gösterilmifltir. Bir baflka uygulama olarak, geçmiflin büyük bilim adam› Arsimet’in (M.Ö. 287-212) kendi ad› verilen ve borunun içinde bulunan sonsuz difllinin dönerek suyu kald›rmas› prensibiyle çal›flan bir vida tasar›m› say›labilir. Santrifüj pompalar›n›n tasar›m›na benzeyen bu tasar›mda, debiyle vidan›n e¤imi aras›nda bir iliflki vard›r. Suyun daha yükse¤e mi yoksa daha çok miktarda m› tafl›nmas› aras›nda seçim yap›labilmektedir. Vidan›n e¤imi diklefltikçe debi azalmakta, basma yüksekli¤i artmaktad›r. Ancak o zamanlar s›zd›rmazl›k elemanlar› bilinmedi¤inden, transfer edilmesi istenen suyun bir k›sm›n›n geri kaçmas› önlenememifltir. Daha sonra 1724’de Jacob Leupold (1674-1727) taraf›ndan tekerle¤e dirsekli borular tak›larak yap›lan tasar›mla günümüzdeki santrifüj pompalara ›fl›k tutulmufltur. Santrifüj pompa çal›flma prensibini and›ran benzerli¤e sahip tasar›mda tekerle¤i döndürerek su, en üst noktaya kadar tafl›nm›fl ve nehirdeki su ak›fl› güç sa¤lay›c› olarak kullan›lm›flt›r. 162 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi fiekil 6.1 Çin Su De¤irmeni (MÖ 1000) Daha sonra Arflimet (M.Ö. 287212) taraf›ndan tasarlanan ve fiekil 6.2’de gösterilmifl olan Arflimet vidas› göze çarpmaktad›r. Bu tasar›m bir borunun içinde bulunan sonsuz difllinin dönerek suyu alt noktadan yukar› kald›rmas› prensibiyle çal›flan bir vida yap›s› fleklindedir. Tamamen mekanik yap›da tasarlanan düzenekte s›zd›rma elemanlar› bulunmad›¤› için çekilen suyun bir k›sm› geri kaçmakta ancak yine de su transferi gerçekleflmektedir. Tasar›mda çekilen suyun debisiyle, vidan›n e¤imi aras›ndaki iliflki göze çarpmaktad›r. Günümüzde özellikle santrifüj pompalar içinde bir ilham kayna¤› olan bu yaklafl›mda; vidan›n e¤imi artt›kça debi azalmakta, basma yüksekli¤i artmaktad›r. Baz› kaynak bilgileri, Arflimet vidas›n›n 37° ve 45° e¤imlerde çal›flt›¤›n› ve 10 m3/h debi, 2 - 6 m basma yüksekli¤ine ulaflabildi¤ini göstermektedir. fiekil 6.2 Arflimed Vidas› Döndürme Mekanizmas› Sonsuz Diflli Tafl›nan Su Günümüz pompa teknolojisinin temelleri ise 1200 y›llar›ndan itibaren baz› su tafl›n›m cihazlar›n›n yap›lmas›na dayanmaktad›r. 1580 y›l›nda Ramelli taraf›ndan kayar kanatl› pompa icad› ile birlikte pompa kavram› kullan›lm›fl, günümüze kadar pek çok teknolojik yenilik ve geliflmelerle birlikte, pompa teknolojisinde yüksek performanslara ulaflm›flt›r. Ak›fl sürecinde s›v› ak›flkanlar›n temel özellikleri pompalar aç›s›ndan önemlidir. 163 6. Ünite - Pompalar TEMEL KAVRAMLAR Bas›nç Pompa sistemlerinde bir ak›flkan›n birim alana etkisi olarak tan›mlanabilir. S›v›lar içinde bulunduklar› kab›n yüzeylerine derinlikle do¤ru orant›l› olacak flekilde bas›nç yaparlar. Bu bas›nç do¤rudan do¤ruya s›v›n›n kendi a¤›rl›¤›ndan veya bu a¤›rl›¤a etki eden d›fl kuvvetlerden meydana gelir ve bu bas›nca statik bas›nç denir. Hidrostatikte, hidrodinamikte ve genel olarak endüstriyel sistemlerde atmosfer bas›nc› dikkate al›nmaz. Bundan dolay› manometreler, atmosfer üstü bas›nç de¤erlerini gösterirler. Örne¤in bas›nçl› tanklar›n veya boru hatlar›n›n içinde bulunan gazlar›n bas›nc› ise atmosfer bas›nc›na göre göreceli olarak ölçülen bas›nçt›r. Manometrik bas›nc›n etkisi fiekil 6.3’te görülebilir. Mutlak bas›nç ise bir ortamdaki toplam (manometre+atmosfer) bas›nc› ifade eder. Termodinamikte gazlar›n hâl özelliklerinde ve birçok bilimsel araflt›rmalarda mutlak bas›nç kullan›l›r. Pompa sistemlerinde bas›nç ak›fl bas›nc›, pompa bas›nc›, bas›nç fark› gibi pompal› sistemlerde s›k karfl›lafl›lan kavramlard›r. Bir ak›flkan için bir borulu sistem içinde ak›fl koflullar›n› tan›mlayan bas›nç ak›fl bas›nc›d›r. Ak›fl bas›nc› pompal› bir ak›flta dinamik bas›nç ile sistemde oluflan bas›nç kay›plar›n›n fark› olarak tan›mlan›r. Bir pompan›n basma hatt›nda oluflan bas›nca pompa bas›nc› denir. Pompa bas›nc› emme ve basma hatlar›ndaki bas›nç fark› olarak da tan›mlan›r. fiekil 6.3 Bas›nç Da¤›l›mlar› Pm (Mutlak Bas›nç) Petkin (Manometrik Bas›nç) Patm (Atmosferik Bas›nç) Pm (Mutlak Bas›nç) Vakum Sistemler Pv (Vakum Bas›nc›) P=0 Debi Ak›flkanlarda ak›fl özelli¤ini tan›mlayan en önemli parametredir. Gerek mekanik tesisatlarda, gerekse endüstriyel uygulamalarda de¤erlendirilen ak›flkan için süreklili¤e ba¤l› bir de¤ere ihtiyaç vard›r. Bu de¤er ak›fl sürecinde pompalara iliflkin analiz ve de¤erlendirmelerin yap›lmas› için kesit özelli¤ine ba¤l› olarak tan›mlanan debi kavram›yla tan›mlan›r. Debi kavram›n› en genel flekilde birim zamanda birim kesitten geçen ak›flkan miktar› olarak tan›mlan›r. Debi bilimsel anlamda hacimsel debi ve kütlesel debi olmak üzere iki formda ele al›n›r. Hacimsel Debi Özellikle gaz ak›flkanlarda ve vakum alt›nda çal›flan sistemlerde ak›flkan›n ak›fl miktar› hacimsel debiyle tan›mlan›r. Hacimsel debi, birim kesitten birim zamanda 164 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi geçen ak›flkan miktar›n› tan›mlar. Birim kesitten geçen. ak›flkan›n ak›fl h›z›n›n kesit . alan› ile çarp›m›na eflittir. Hacimsel debi literatürde (Q , ∀) sembollerinden biriyle tan›mlan›r. Kullan›m özelli¤ine göre (m3/s, lt/s, lt/dk. veya m3/h) birimleriyle tan›mlan›r. fiekil 6.4’te verilen de¤iflen kesite sahip borulu bir ak›fl üzerinde hacimsel debi incelenmifltir. fiekil 6.4 Farkl› Keside Sahip Borulu Ak›fl 1 2 3 A 4 5 B C 6 7 8 D 9 10 E Farkl› kesit özelli¤ine sahip flekildeki borulu sistem için hacimsel debi özelli¤ini ele alal›m. Ak›flkana ait herhangi bir özelli¤in zamana ba¤l› de¤iflimini incelenmeyecekse, ele al›nan yap› üzerinde s›n›rlar› belirli alanlar oluflturulur. Bu alanlara denetim hacim bölgesi denir. Belirlenen her bölge için ak›flkan özelli¤i denetim hacminin girifl ve ç›k›fl kesitleri dikkate al›narak ele al›n›r. Süreklili¤in dikkate al›nd›¤› bu durum için ak›flkan özelli¤inin denetim hacmi içinde de¤iflimleri dikkate al›nmaz. fiekil 6.4’de farkl› keside sahip bir borulu ak›fl A-E denetim hacim bölgelerine ayr›larak incelenmifltir. Bu özelliklere sahip bir yap› için ak›flkan›n hacimsel debisi; . d ∀= V.dt.dA.Cos i (6.1) olarak tan›mlan›r. Burada (Cos i) n yüzey vektörüyle tan›mlan›r ve bu vektör birim vektör özelli¤indedir. Bu durumda hacimsel debi; . d ∀ = V(n).dt.dA (6.2) olur. Burada V ortalama h›z de¤erini, dA kesit alan de¤iflimini ve dt zamana ba¤l› de¤iflimi tan›mlar. Süreklili¤e ba¤l› olarak sabit kesit için zamana ba¤l› de¤iflim s›f›r kabul edilirse, her bir denetim hacmi için hacimsel debi; . ∀= VA (6.3a) . . . . . . ∀= ∀A = ∀B = ∀C = ∀D = ∀E (6.3b) . ∀= V1 A1 = V2 A2 = V3 A3 =.........= Vn An (6.3c) fleklinde hesaplan›r. Kütlesel Debi Is›l etkilerin oldu¤u özellikle s›v› ve kat› madde transferlerinde, pozitif bas›nc›n aktif oldu¤u durumlarda sistemlere yönelik analiz ve de¤erlendirmelerde her zaman kütle esas al›n›r. Süreklili¤e ba¤l› olarak ak›fl özelli¤inin oldu¤u sistemlerde bu kavram kütlesel debi olarak tan›mlan›r. K›saca birim kesitten geçen kütle miktar› olarak tan›mlan›r. Kütlesel debi, birim kesitten geçen ak›flkan›n hacimsel debisinin . ak›flkan yo¤unlu¤u ile çarp›m›na eflittir. Kütlesel debi (m) sembolü ile tan›mlan›r ve birim olarak (kg/s veya kg/h) ifade edilir. fiekil 6.4’de tan›mlanan bir ak›fla sahip ak›flkan için zamana ve keside ba¤l› de¤iflim dikkate al›nd›¤›nda kütlesel debi; 165 6. Ünite - Pompalar m = ∫ t (V.n).dA=∫tVn.dA (6.4) S olarak tan›mlan›r. Burada n birim yüzey vektörünü, t ak›flkan›n yo¤unlu¤unu tan›mlar. Süreklili¤e ba¤l› olarak sabit kesit için zamana ba¤l› de¤iflim s›f›r kabul edilirse, her bir denetim hacmi için kütlesel debi; . m = t.V.A (6.5a) . . . . . m = m1 = m2 = m3 = ............ = mn (6.5b) t.VA = t1 .V1 .A1 = t2 .V2 .A2 = t3 .V3 .A3 = ............ = tn .Vn .An . . . . . t.∀ = t1 .∀1 = t2 .∀2 = t3 .∀3 =..........= tn .∀n V1 d1 d2 (6.5c) (6.5d) SIRA S‹ZDE Sürekli bir ak›ma sahip afla¤›daki flekilde verilen bir ak›flkan 3 m/s h›zla çap› 40 mm olan A kesiV2 tinden seçilen denetim hacmine girmektedir. DeD Ü fi Ü N E L ‹ M Denetim netim hacminin ç›k›fl kesit çap› 70 mm ise ak›flkaHacim n›n sahip oldu¤u (a) hacimsel debiyi, (b) ç›k›fl S O R U h›z›n› bulunuz. 1 D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U SIRA S‹ZDE Afla¤›daki flekilde kesit ak›fl› Dverilen ‹ K K A T bir kollektör sistemi görülmektedir. 1 nolu ve 2 nolu borular›n çaplar› s›ras›yla 60-40 cm’dir. 3 ve 4 nolu boV1 D Ü fi ÜS‹ZDE NEL‹M SIRA V3 rular eflit çapta olup, her bir borunun çap› 30 cm ve bu borulardan ç›kan suyun h›z› 2 m/s’dir. YaV4 S O R Usaatte 200 m3 p›lan ölçümlerde 1 nolu borudan AMAÇLARIMIZ ak›flkan geçti¤i tespit edilmifltir. 2 nolu boru toplam hacimsel debinin %40’ tafl›n›yorsa; 2 nolu borudan ak›flkan›n ç›k›fl D ‹ Kh›z›n› K A T ve kütlesel debisini, 3 ve 4 nolu borular›n her birinden ç›kan kütlesel debileri Kbulunuz. ‹ T A P 2 V2 N N SIRA S‹ZDE Süreklilik T E L E V ‹ Z Y2O N AMAÇLARIMIZ . N N SIRA S‹ZDE D‹KKAT DSIRA Ü fi Ü NS‹ZDE EL‹M S O R U AMAÇLARIMIZ D‹KKAT K ‹ T A P fiekil SIRA 6.5 S‹ZDE Sürekli T E L Ak›fl EV‹ZYON ‹NTERNET K ‹ T A P AMAÇLARIMIZ ‹NTERNET K ‹ T A P A 1 . A . . . ∀1 = ∀2 + ∀3 . . . m1 = m2 + m3 A Sistem dizayn› ve uygulamalara yönelik hesaplamalar için yap›lan mühendislik çal›flmalar›nda ak›fl sürecini etkileyen temel özelliktir. Özellikle hareketli sistemlerde kütlenin korunumu prensibinden hareketle, debisel ak›fllarda kesit de¤iflimi olsa bile ak›fl debisinin zamana ba¤l› de¤iflmedi¤ini tan›mlar. fiekil 6.5’te bas›nçl› bir etki alt›nda s›v› ak›fl› görülmektedir. . SIRA S‹ZDE TELEV‹ZYON ‹NTERNET 3 TELEV‹ZYON (6.6) (6.7) ∆t = 0 (zamana ba¤l› de¤iflim s›f›ra eflittir.) S›v› ak›flkanlarda borulu ak›fllarda kesit daralmas›na ba¤l› olarak h›zda de¤iflimler olur. Süreklili¤in temeli kütlesel debiyle iliflkilidir. Kesit de¤iflimi olsa dahi süreklili¤i ifade eden yap›larda ak›fl debisi sabit kal›r. ‹NTERNET 166 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Manometrik Yükseklik fiekil 6.6 Pompalarda Statik Yükseklik Bir pompa s›v› ak›flkanlar› sahip oldu¤u a¤›rl›¤a ve sahip oldu¤u enerji yüküne ba¤l› olarak basar. Bu kavram manometrik yükseklik olarak tan›mlan›r ve s›v›n›n birim a¤›rl›ktaki pompa girifli ve ç›k›fl› aras›nda kazand›¤› enerji olarak ifade edilir. Bu enerji pompa girifli ve ç›k›fl› aras›ndaki fark bas›nc› olarak ta tan›mlan›r. Uygula2 malarda bu bas›nç fark›, pompa girifli ve ç›k›fl noktalar›na birer manometre ba¤lanarak ölçülebilir. H S›v› ak›fll› bir noktadan yüksek bir noktaya pompala1 nacak olan ak›flkan, Bernolli denklemiyle tan›mlan›r. fiekil 6.6’da tan›mlanan ak›fl özelli¤i bernolli denklemiyle afla¤›daki gibi tan›mlan›r. h1 + P1 ρ.g + V12 2g + H = h2 + P2 ρ.g + V22 2g (6.8) Burada H m cinsinden manometrik yüksekliktir. fiekil 6.6’da referans al›nan iki noktada bas›nç etkileri ve h›z de¤erleri eflit oldu¤una göre; h1 + H = h2 ⇒ H = h2 - h1 (6.9) olur. Manometrik yükseklik ayn› zamanda statik yükseklik olarak da de¤erlendirilebilir. K›saca bir pompan›n suyu emdi¤i nokta ile bast›¤› nokta aras›ndaki farkt›r. SIRA S‹ZDE 3 D Ü fi Ü N E L ‹ M SIRA S‹ZDE Kuyu ile beslenen bir sistemde pompa yerin 18 m alt›nda bulunan bir kuyu haznesinden sondaj yard›m›yla ald›¤› suyu, 9 m yükseklikteki atmosfere aç›k bir depoya basmaktad›r. Kay›plar› ihmal ederek pompan›n manometrik yüksekli¤ini hesaplay›n›z. D Ü fi Ü N E L ‹ M Hidrolik Güç S O R U O R U MühendislikS hesaplamalar›nda pompa ihtiyac›n›n hesaplanmas› için basma yüksekli¤i dikkate al›narak bir teorik güç hesaplan›r. Bu güç de¤eri pompan›n teorik gücü olarak Dde¤erlendirilir ve hidrolik güç olarak tan›mlan›r. Bir pompan›n hidro‹KKAT lik gücü (Ph); ak›fl debisine, basma yüksekli¤ine ve ak›flkan›n yo¤unlu¤una ba¤l›d›r. Hidrolik güç (Ph); SIRA S‹ZDE . Ph = m.g.H (W) (6.10) . olarak ifade edilir. Burada m ak›flkan›n kütlesel debisini, g yer çekimi ivmesini, H AMAÇLARIMIZ ise basma yüksekli¤ini tan›mlar. D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ KSIRA ‹ T S‹ZDE A P T DE ÜL Efi ÜV N‹ ZEYL O‹ MN N N 4 K sahip ‹ TS‹ZDE A bir P kuyudan beslenen 10 katl› bir binada çal›flan bir santrifüj pompa 5 m derinli¤e SIRA suyu çat› noktas›na kadar basmaktad›r. Pompan›n debisi 20 m3/h binada kat yüksekli¤i 3 m ise pompan›n hidrolik gücünü hesaplay›n›z (suyun yo¤unlu¤u, tsu = 1000 kg/m3) . TDEÜLfiEÜVN‹ EZ LY‹OMN S O R U S O R U ‹NTERNET D‹KKAT ‹NTERNET D‹KKAT SIRA S‹ZDE SIRA S‹ZDE 6. Ünite - Pompalar Pompalarda Verim Bir pompan›n etkinlik derecesini tan›mlamada farkl› yaklafl›mlar vard›r. Bir sistemde ak›fl özelli¤inin sa¤lanmas›nda kullan›lan pompalar›n etkin ve verimli kullan›m› öncelikle çal›flt›r›ld›klar› sistem veya yap›n›n verimlili¤ini do¤rudan etkileyecektir. Mühendislik hesaplamalar›nda pompa verimi hacimsel ve mekanik özelliklere ba¤l› ayr› ayr› de¤erlendirilir. Hacimsel Verim Bir pompadan beklenen en önemli özellik, çal›flma sürecinde ayar debi de¤erinde süreklili¤in sa¤lanmas›d›r. Ancak pompalar›n çal›flma süreçlerinde; disk yüzeylerinde, çark girifllerinde oluflan vuruntular, ak›flkan›n yo¤unlu¤a ba¤l› kanatlarda sürtünme etkileri ve kavitasyon gibi sebepler nedeniyle teorik debinin sa¤lanmas› daima zordur. Di¤er bir ifade ile pompalarda teorik debi ile gerçek debi aras›nda her zaman fark vard›r ve bu fark sürece ba¤l› olarak sürekli artar. Teorik debi ile gerçek debi aras›ndaki fark hacimsel (volumetrik) verim olarak tan›mlan›r. Bir pompada hacimsel verim (hV): ∀& g ηV = & ∀t (%) (6.11) . . olarak tan›mlan›r. Burada ∀g gerçek ak›fl debisini, ∀t teorik ak›fl debisini tan›mlar. Hacimsel debi bir pompa için % ile tan›mlanan bir de¤erdir. Genel Verim Pompa katologlar›nda pompa üreticileri taraf›ndan karekteristik e¤rileri ile birlikte genel verim e¤rileri de tan›mlan›r. Genel verim; hidrolik gücün, pompa milinden verilen motor girifl gücüne oran›d›r. Bu verim de¤eri deneysel olarak da bulunabilir. Bir pompan›n debisi ve basma yüksekli¤i bilinirse o noktadaki verimi de kolayca bulunabilir. Genel verim: η= η= Ph P ηV ηm veya (6.12a) (%) (6.12b) dir. Burada h genel verimi, Ph hidrolik gücü, P ise pompaya verilen elektrik gücünü tan›mlar. Pompalar›n performans e¤rileri: Bir pompan›n debisiyle basma yüksekl¤ine ve genel verime ba¤l› tan›mlanan e¤rilerdir. Bir pompan›n optimum çal›flma noktas› performans e¤risi ile hacimsel debinin kesiflim noktas›d›r. Performans e¤rileri (fiekil 6.7), basma yüksekli¤ine gore pompa seçiminde kullan›l›r. 167 168 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi fiekil 6.7 Pompa Performans E¤rileri (Çengel Y., Cimbala J.M. 2007) Paralel Pompa Sistem E¤risi H(m) Çal›flma . (m3/h) A Mekanik Verim Pompalar; elektriksel gücü mekanik güce çevirerek çal›flan cihazlard›r. Mekanik gücün etkisiyle sistemde ak›flkan bir noktadan di¤erine iletilir. Bu süreçte pompa mili ile yataklar aras›nda sürtünmelere ba¤l› olarak kay›plar› oluflur. Bu kay›plar pompan›n verimini etkiler. Bu kay›plar›n etkiledi¤i verime ise mekanik verim ad› verilir. Mekanik verim, genel verimin hacimsel verime oran› ile bulunur. Mekanik verim (hm); hm = hg /hV SIRA S‹ZDE 5 D Ü fi Ü N E L ‹ M Ak›flkanlarda fiekil Kayma Gerilme Etkisi ‹NTERNET R U özelli¤ini mekaniksel olarak ifade eden özelliklerin en önemlisi Bir ak›flkan›nS Oak›fl viskozitedir ve hareket halindeki ak›flkanda oluflan lokal gerilmelerle, ak›flkan›n flekil de¤ifltirme h›z› aras›ndaki iliflkiyi taD‹KKAT n›mlar. fiekil 6.8’de kesit ak›fl› verilen bir u. t t s›v› ak›fl›nda; ak›flkana kayma gerilmesi uySIRA S‹ZDEt u= u guland›¤›nda, ak›flkan, µ viskozite katsay›Ak›fl Levhas› s› olarak adland›r›lan bir özelli¤i ile ters orant›l› bir flekil de¤ifltirme h›z›nda hareket y AMAÇLARIMIZ etmeye bafllar. τ kayma gerilmesinin etkisinde olan bir ak›flkan ak›fl sürecinde bir u=0 t ak›fl düzlemini τ kayma gerilmesi etkidi¤i K ‹ T A P sürece, üst yüzey alt yüzeyden δu kadar x daha h›zl› hareket edecektir ve δθ flekil de¤ifltirme aç›s› devaml› olarak artacakt›r. TELEV‹ZYON Bir ak›flkan için uygulanan kayma gerilmesi ile flekil de¤ifltirme h›z› aras›nda do¤rusal bir iliflki vard›r. Bu iliflki aradaki aç›n›n zamana ba¤l› de¤iflimi olarak tan›mlan›r. Kayma gerilmesi; N N SIRA S‹ZDE H›z› ve De¤ifltirme TELEV‹ZYON SIRA S‹ZDE 3 kW güç çekmektedir. Ak›fl debisi 5 L/s, olan 21 m yüksekli¤inde Bir pompa flebekeden bir ak›fl için kullan›lan pompan›n genel verimini hesaplay›n›z. (suyun yo¤unlu¤u, tsu = 1000 kg/m3). Vizkozite D ‹ K fiekil K A T 6.8 K ‹ T A P (6.13) D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U AMAÇLARIMIZ [%] ‹NTERNET 169 6. Ünite - Pompalar τ= δuδt δθ ⇒ tan δθ = δt δy (6.14) ba¤›nt›s› elde edilir. Ak›fl süreci göz önüne al›nd›¤›nda; sonsuz küçük de¤iflimler için limit al›n›rsa, kayma gerilmesi, yüksekli¤e ba¤l› de¤iflimle de tan›mlanabilir. Bu ise h›z gradyeni ile flekil de¤ifltirme h›z› aras›ndaki iliflkiyle ifade edilir. d θ dy = dt dt (6.15) Bir ak›fl sürecinde ak›fl düzlemine uygulanan kayma gerilmesi, do¤rusal karakterdeki yayg›n ak›flkanlar için, h›z gradyeni ile orant›l› oldu¤u görülür. Her ak›flkan için farkl› parametrik de¤ere sahip olan bu orant› sabiti viskozite katsay›s› olarak (n) tan›mlan›r. Kayma gerilmesi flekil de¤ifltirme h›z›n›n vizkozite katsay›s› ile çarp›m›na eflittir. Bir ak›flkan için vizkozite dinamik ve kinematik olmaka üzere iki farkl› kavramla tan›mlan›r. Ak›flkan için kayma gerilmesi, dinamik viskoz etkiye ba¤l› bir de¤erdir. Dinamik vizkozite; τ =µ dθ du =µ dt dy (6.16) dir. Gerçek ak›flkanlarda viskozite s›cakl›k ve bas›nç de¤erlerine ba¤l› olarak de¤iflen önemli bir termodinamik özelliktir. Bunula birlikte özellikle gaz ak›flkanlarda vizkozite s›cakl›¤›n bir fonksiyonu olarak de¤iflir. S›v›larda vizkozite bas›nçtan ba¤›ms›zd›r ancak s›cakl›k artt›ça artar. Gazlarda ise s›cakl›k artt›kça dengesiz molekülerde hareket artacakt›r. Bu da viskoziteyi olumsuz etkileyecektir. Ak›flkanlarda ak›fl özelli¤i birbiri üzerinde kayma ifllevi gerçeklefltirilen levha tipi ak›flt›r. Borulu ak›fllarda ak›fl h›z›n›n en yüksek oldu¤u nokta kesit çap›d›r. Ak›fl›n bir boru kesitinde oldu¤u bir yap›y› inceleyelim. fiekil 6.9’da borulu laminer bir ak›fl›n kesit detay› verilmifltir. Viskoziteyi en k›sa anlamda nas›l tan›mlar›z? SIRA S‹ZDE 6 Sabit bir alt levha ile V h›z›nda daimi olarak hareket eden bir üst levha aras›nD Ü fi Ü N E L ‹ M da oluflan ak›flt›r. Levhalar aras›ndaki aç›kl›k h’dir, ak›flkan, newton tipi bir ak›flkand›r ve her iki levha üzerinde de kayamaz. E¤er levhalar büyükse söz konusu S O fleklinde R U olan daimi kayma hareketi, gösterildi¤i gibi, v = w = 0 olan, u(y) bir h›z da¤›l›m›n›n oluflmas›na yol açacakt›r. Ak›flkan ivmesi her yerde s›f›rd›r. Gerçek ak›fllarda ak›fl D‹KKAT özelikleri laminer (do¤rusal) y veya türbülansl› olarak s›n›fV=u SIRA S‹ZDE land›r›l›r. Gerçek ak›fllarda Hareketli Levha bir ak›flkan›n ak›fl türünü tan›mlamak için kullan›lan AMAÇLARIMIZ u, (y) h kavram Reynolds say›s›d›r. Reynolds say›s›n›n bir baflka formu kinematik vizkoziteyi K ‹ T A P Sabit Levha tan›mlar. Bir ak›fl ifllevi için Reynolds say›s›: SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U fiekil 6.9 D‹KKAT Kesit Borulu Ak›fllarda Vizkoz SIRA S‹ZDE Etki N N AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON TELEV‹ZYON ‹NTERNET ‹NTERNET 170 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Re = ρVL VL = µ ν (6.17) d›r. Burada V ve L ak›fla ait ortalama h›z ve ak›fl boyunu veya kesitini tan›mlar. Her ak›fl özelli¤i için tan›mlanm›fl kritik Reynolds say›s› vard›r. Hesaplanan Reynolds say›s› bu de¤erden küçükse ak›fl laminer, bu de¤erden büyükse ak›fl türbülansl›d›r. Re say›s›n›n ikinci flekli olan kinematik vizkozite dinamik vizkozitenin yo¤unlu¤a oran› olarak ifade edilir. ν= SIRA S‹ZDE 7 D Ü fi Ü N E L ‹ M D‹KKAT AMAÇLARIMIZ (6.18) fiekil 6.8’de SIRA 25°C’deki S‹ZDE bir ya¤ ak›flkan› için, ortalama ak›fl h›z› 6 m/s, levhalar aras›ndaki uzakl›k 12 mm ise, üstteki levhay› hareket ettirmek için gerekli olan kayma gerilmesini (Pa) olarak bulunuz. L levhalar aras›ndaki uzakl›k olarak al›n›rsa Reynolds say›s› kaçt›r? D Ü fiRe Ü N E L ‹ M:38, t :840 kg/m3) (µ: 1,5 kg/ms, kritik ya¤ Kavitasyon S O R U S O R U SIRA S‹ZDE µ ρ Kavitasyon; bir s›v›n›n pompalanmas› sürecinde ak›fl kaynakl› kaynamay› tan›mlayan boyutsuz parametredir. Ak›fl sürecinde s›v› bünyesinde s›v›n›n h›z›na ba¤l› olaD‹KKAT rak lokal bölümlerde buharlaflma gözlemlenir. Buharlaflma bas›nc› s›v›n›n buharlaflt›¤› ve kendi buhar›yla dengede oldu¤u bas›nçt›r. Her s›v› için buharlaflma bas›nc› SIRA S‹ZDE farkl›d›r. Örne¤in su için buharlaflma bas›nc› 2346 Pa iken civan›n buharlaflma bas›nc› 0,168 Pa’d›r. Ak›fl sürecinde s›v› bas›nc› buhar bas›nc›ndan büyükse s›v› ile buhar aras›nda de¤iflim sadece ara kesitte olur. S›v› bas›nc› buhar bas›nc›n›n alt›na düflerse AMAÇLARIMIZ buhar kabarc›klar› s›v›n›n içerisinde belirmeye bafllar ve bas›nç düfltükçe h›zl› bir buharlaflma oluflur. ‹flte ak›fl nedeniyle s›v› bas›nc› buhar bas›nc›n›n alt›na düfltü¤ünde meydana gelen olaya kavitasyon denir. Kavitasyon olgusunun en önemli göstergeK ‹ T A P si buhar cepleridir. Örnek olarak; flayet su durgun halden 15 m/s h›za ulafl›rsa, bas›nc› yaklafl›k 101 kPa veya 1 atm düfler. Bu bas›nç düflüflü ak›flta kavitasyona yol açabilir. Ak›fl alan› içerisinde herhangi bir noktada yerel h›z yükselir ve buna ba¤l› T E L Edoymufl V ‹ Z Y O N buhar bas›nc›n›n alt›na düflerse çabuk buharlaflma bafllar ve olarak bas›nç çok say›da buhar cepleri meydana gelir. Bunlara kavitasyon kabarc›klar› denir. fiekil 6.10’da bir geminin pervanesinde oluflan kavitasyon kabarc›klar› görülmektedir. N N K ‹ T A P TELEV‹ZYON ‹ N T E Rfiekil N E T 6.10 Kavitasyon Kabarc›klar› ‹NTERNET 171 6. Ünite - Pompalar Kavitasyon kabarc›klar› nas›l oluflur tan›mlay›n›z? SIRA S‹ZDE 8 Kavitasyon olgusunun en önemli etkisi metal yüzeylerde malzeme kayb›d›r. D Ü fi Ü N E L ‹ M Kavitasyon s›v›n›n lokal olarak buharlaflmas› ve yo¤uflmas› çevrimi olarak da düflünülebilir. Bu çevrim saniyede 300-400 kez tekrarlan›r. Bu olay kat› yüzeylerde S O R su U molekülleri oldukça yüksek bir bas›nç oluflturur. Büyük bir h›zla hareket eden kat› yüzeyi 7 atm. bas›nca varan bir bas›nçla adeta D‹KKAT bombard›mana tutar. Bu durum kat› yüzeylerde zaSIRA S‹ZDE manla erozyona neden olur. Kavitasyon olay› metal yüzeyleri h›zl› bir biçimAMAÇLARIMIZ de parçalar, afl›nd›r›r ve yok eder. Afl›nma sonucu sünger gibi bir malzeme K ‹ T A P yap›s› ortaya ç›kar. Bu kötü durum pompalarda hidrolik performans›n bozulTELEV‹ZYON mas›na neden olur. fiekil 6.11’de kavitasyon etkisiyle afl›nan bir pompa çark› ‹NTERNET görülmektedir. D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U fiekil 6.11 Pompa Çark›nda D‹KKAT Kavitasyon Etkisi N N P V 2 P ENPY = 1 + 1 − b P ρ g g 2 2 SIRA S‹ZDE SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON ‹NTERNET (6.19) Burada P1 Emme a¤z›nda s›v›n›n mutlak bas›nc› (Pa), V1 ak›fl h›z› (m/s), Pb s›v›n›n buharlaflma bas›nc›d›r (Pa). Pompan›n kavitasyonsuz çal›flabilmesi için emme derinli¤i, pompa için hesaplanan maksimum emme derinli¤inden küçük olmal›d›r. Her ak›flkan için tan›mlanm›fl kritik bir kavitasyon say›s› vard›r. Ak›fl sürecinde ak›fl h›z› bu parametre üzerinde etkilidir. Ak›fl h›z›na ba¤l› hesaplana kavitasyon say›s› s›v› için tan›mlanm›fl kavitasyon say›s›ndan büyük olmal›d›r. Aksi takdirde mutlaka kavitasyon oluflur. Kavitasyon katsay›s› s›v›n›n buharlaflma bas›nc›, s›v›n›n yo¤unlu¤u ve h›z›na ba¤l› bir parametredir. Kavitasyon katsay›s›; Ca = 2 ( Pa − Pv ) ρV 2 (6.20) d›r. Burada Pa ortam bas›nc›n›, Pv buharlaflma bas›nc›n›, V ak›fl h›z›n›, t s›v›n›n yo¤unlu¤unu, Ca ise kavitasyon katsay›s›n› tan›mlar. SIRA S‹ZDE etmektedir. Küçük bir denizalt› 20°C’deki temiz su içinde 2 m derinlikte V h›z› ile hareket Denizalt›ya ait kritik kavitasyon katsay›s› Ca=0,26 oldu¤u bilinmektedir. Hangi h›zda kavitasyon kabarc›klar› gövde üzerinde oluflmaya bafllar. H›z›n 35 m/s ve suyun 5°C olmas› D Ü fi Ü N E L ‹ M durumunda kavitasyon oluflur mu? (20°C için Pv=2,337 kPa, tsu=998 kg/m3; -5°C için tsu= 1000 kg/m3, Pv= 863 P2) 9 SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U S O R U D‹KKAT D‹KKAT SIRA S‹ZDE SIRA S‹ZDE 172 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi POMPA ÇEfi‹TLER‹ Evsel ihtiyaçlar, ticari ve tar›msal gereksinimler, g›da, kimya, petrokimya, ilaç, mekanik ve altyap› gibi bina, ulafl›m ve sanayi sektörlerin pek çok ifllevlerinde yo¤un olarak kullan›lan pompalar›n, literatürde pek çok s›n›fland›rmayla ifade edildi¤i görülür. Bu çal›flmada literatürdeki pek çok s›n›fland›rman›n ›fl›¤›nda özel bir s›n›fland›rma yap›lm›fl ve bu s›n›fland›rma Çizelge 6.1’de verilmifltir. Ayr›ca bu bölümde pompalar ve özellikleri ayr› ayr› incelenmifltir. Çizelge 6.1 Pompa Çeflitleri Enerji De¤iflimine göre pompalar Salyangoz pompalar Difizör pompalar Pompalar Kademe say›s›na göre pompalar Tek kademeli pompalar Çark Tipine göre pompalar Aç›k çarkl› pompalar Dönme Eksenine göre pompalar Yatay eksenli pompalar Çark Emifl Tipine göre pompalar Tek emifl çarkl› pompalar Çok kademeli pompalar Yar› aç›k çarkl› pompalar Kapal› çarkl› pompalar Dikey eksenli pompalar Çift emifl çarkl› pompalar Diferansiyel pompalar Ba¤lant› tipine göre pompalar Uçtan emiflli pompalar In-line pompalar Dönüfl yönüne göre pompalar Sa¤a dönüflülü pompalar Sola dönüfllü pompalar Özgül h›z›na göre pompalar Tam santrifüj pompalar Eksenel pompalar Difl yap›lar›na göre D›fltan diflli ‹çten diflli Francis pompalar Yar› eksenel pompalar Helisel (Hilal tip) diflli Çapraz (Gerotor tip) diflli Debi özelli¤ine göre pompalar Sabit Debili pompala Diflli çarkl› pompalar Piston yaps›na göre pompalar Eksenel pistonlu pompalar Radyal pistonlu pompalar Pistonlu el pompalar› Paletli pompalar ‹malat yap›lar›na göre pompalar Santrifüj pompalar Pistonlu pompalar Diflli pompalar Vidal› pompalar Pervaneli pompalar Diyaframl› pompalar Kullan›m amaçlar›na göre pompalar Ya¤ pompalar› Dozajlama pompalar› S›cak su haz›rlama pompalar› So¤uk su pompalar› At›k su pompalar› Dalg›ç pompalar Pistonlu Pompalar Pistonlu pompalar; bir pistonun ileri geri hareketine ba¤l› ak›flkan›n iletilmesi prensibine dayan›r. Silindir piston düzene¤iyle ak›flkan›n emilmesi ve bas›nçland›r›lmas› sa¤lan›r. Pistonlu pompalarda ileri geri hareket, silindiri içinde bulunan pompa pistonu ve s›zd›rmazl›k elemanlar› ile gerçekleflir. Pompan›n bir taraf›nda bas›nç ventili ve bas›nç borusu, di¤er taraf›nda ise emme ventili ve emme borusu bulunur. Ayr›ca pistonlu pompalarda emme giriflinde mutlak pislik tutucu konur. Pistonlu pompalarda emme ve basmada hatt›nda bas›nç da¤›l›m› oldukça de¤iflkendir. Silindir piston düzeneklerinde her bas›nçlamadan sonra emme h›z›na ba¤l› olarak sistemde kesik ak›fl oluflur. Sistemde ak›fl›n süreklili¤ini sa¤lamak ad›na piston say›lar› artt›r›larak emme ve basma peryodlar› ayarlan›r. Krank mil hareketiyle de bu ak›fl süreklili¤i sa¤lanm›fl olur. Bu yolla yüksek bas›nçlamada bu tür pompalar rahatl›kla kullan›labilir. Endüstriyel uygulamalarda pistonlu pompalar; petrol üretim tesislerinde, gübre tesislerinde, makina endüstrisinde, LPG tesislerinde, su tahliye ifllemlerinde, ya¤lar›n bas›nçl› iletiminde ve çamurumsu madde boru hatlar›nda, yayg›n olarak kullan›l›rlar. Pistonlu pompalar; bünyelerindeki pistonlar›n dizilifl flekline göre üç s›n›fa ayr›l›rlar. Pistonlu pompalar›n; eksenel pistonlu pompalar, radyal pistonlu pompalar ve pistonlu el pompalar› olmak üzere 3 farkl› tipi vard›r. 173 6. Ünite - Pompalar Pistonlu pompalar›n çal›flma prensibini aç›klayarak s›n›fland›r›n›z. SIRA S‹ZDE Eksenel Pistonlu Pompalar 10 D Ü fi Ü N E L ‹ M SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M Tarihte kullan›lan eksenel pistonlu pompalar; pistonlar›n piston eksenine paralel flekilde tasar›m›n gerçeklefltirildi¤i pompalard›r. Bu tür pompalar esas olarak, silinO R U plakas› basdir blo¤u, pistonlar, piston pabucu e¤im plakas›, pabuç plakas›,Spabuç k› yay› ve da¤›t›m plakas›ndan oluflur. Bu tür pompalarda bir gövde içinde paralel flekilde yataklanm›fl olan pistonlar mevcuttur. Bu pistonlar; dönme yaD ‹ K K hareketleri AT pan bir piston blo¤u içerisinde hareket ederek çal›fl›rlar. Ak›fl debileri piston kurslar›n›n büyüklü¤üne ba¤l›d›r. Debi ayarlar› piston kursunun büyütüp küçültülmeSIRA S‹ZDE siyle sa¤lan›r. Uygulamalarda eksenel pistonlu pompalar›n bas›nç de¤erlerinin 1200 atm (yaklafl›k 122 MPa) kadar ç›kabildi¤i görülmüfltür. Bir eksenel pistonlu pompan›n flematik görüntüsü fiekil 6.12’de verilmifltir. AMAÇLARIMIZ S O R U D‹KKAT N N SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ fiekil 6.12 K ‹ T A P Hareketli Plaka Mil Eksenel Pistonlu K Pompa ‹ T A P Alçak Bas›nç Girifl Yüksek Bas›nç Ç›k›fl TELEV‹ZYON TELEV‹ZYON ‹NTERNET ‹NTERNET Piston Piston Eksenel pistonlu pompalarda çal›flma prensibi bir silindir blo¤u ve silindirlerden birine yerlefltirilmifl pistona ba¤l›d›r. Pistonlar›n içinde bulundu¤u kontrol plakas› düfleyle aç› yapacak flekilde ba¤lanm›fl olup, pistonlar e¤im plakas› üzerinde hareket ederler. Silindir blo¤u döndürüldü¤ünde piston kurslar› e¤im plakas›n›n yüzeyini izler. Kontrol plakas›n›n aç›l› olmas› piston kurslar›n›n silindir içindeki emme basma hareketi yapmas›n› sa¤lar. Dönme hareketine ba¤l› olarak bir piston emme ifllevini gerçeklefltirirken di¤er piston basma ifllevini gerçeklefltirir. Eksenel pistonlu pompalarda ak›fl debileri nas›l ayarlan›r? SIRA S‹ZDE Pompan›n kapasitesine ba¤l› olarak kontrol plakas› üzerinde silindir blo¤una D Ü fi Ü N E L ‹ M ba¤l› çok say›da piston vard›r. Piston kurslar›, ba¤l› olduklar› kontrol plakas› ve yay› yard›m›yla ak›flkan› basarlar. Emilen ak›flkan ile bas›lan ak›flkan›n kar›fl›m›n›n O R U engellenmesi için araya bir da¤›t›m plakas› yerlefltirilir. SilindirS blo¤unu harekete geçirecek birinci enerji kayna¤›na ba¤l› elektrik (tahrik) motorunu silindir blo¤u- 11 SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT D‹KKAT SIRA S‹ZDE SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZ 174 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi na ba¤lamak için plakaya bir mil ba¤lan›r veya mil ve silinidir blo¤u tek parça olarak üretilir. Bu pompalar; kullan›m özelliklerine ba¤l› olarak e¤im plakal› sabit bloklu eksenel pistonlu pompalar, de¤iflken debili eksenel pistonlu pompalar, bas›nç kontrollü eksenel pistonlu pompalar, merkezcil pistonlu eksenel pistonlu pompalar olmak üzere dört farkl› türde imal edilirler. Radyal Pistonlu Pompalar Yüksek bas›nçta çal›flma koflullar›na sahip olan radyal pistonlu pompalar hidrostatik güç iletiminde kullan›l›rlar. A¤›r hizmet tipi pompalar olarak da de¤erlendirilen radyal pistonlu pompalar, uygulamalarda 750 bar bas›nç de¤erlerine kadar kullan›lmaktad›rlar. Radyal pistonlu pompalar radyal olarak d›fla do¤ru çal›flacak flekilde, eksantrik krank mili ile tahrik edilmifllerdir. Bu pompalarda pistonlar eksantrik krank miline dik monte edilmifllerdir. Rotorun her dönme hareketinde blok içinde ileri geri hareket eden pistonlar ak›flkanda emme ve basma ifllevini yerine getiriler. Pompalarda silindirlerin dolmas›, krank milinden gelen ak›flkan›n pistonlar›n kapanmam›fl a¤›zlar›n›n girifle izin vermesi ile sa¤lan›r. Pompalama stroku esnas›nda, her silindirdeki ak›flkan, düz çek valf taraf›ndan d›flar› at›l›r. Bu pompalarda, üç veya daha fazla silindir olabilir. Silindirlerin ç›k›fllar› bileflik olabildi¤i gibi, sabit ak›fll› da olabilir. fiekil 6.13’de radyal pistonlu pompa flemas› verilmifltir. Kullan›ld›¤› ak›fl özelliklerine ba¤l› olarak radyal pompalarda da debi kontrolü önemli bir ifllevdir ve eksen kaç›kl›¤› ölçüsü azalt›larak veya artt›rarak yap›l›r. Bu özelli¤e ba¤l› olarak radyal pompalar; bask› bilezi¤i tahrikli radyal pistonlu pompa ve sabit debili radyal pistonlu pompalar olmak üzere iki s›n›fta imal edilirler. Bask› bilezi¤i tahrikli radyal pistonlu pompalar, temel yap› olarak sabit enjektör bir mile ba¤l› dönen bir silindir blo¤unun ba¤l› oldu¤u pompalama pistonlar›ndan oluflurlar. fiekil 6.13 Radyal Pistonlu Pompalar Pompa Pistonu Bask› Yay› Tahrik Mili Eksenter Pompa Muhafazas› (Kesiti) Diflle Pompas›na Geri Dönüfl Da¤›t›c› Çubuktan Geri Dönüfl Yak›t Haz›rlama Bölmesi Yak›t Dozaj› Solenoid Valf› Diflli Pompas›ndan Da¤›t›c› Çubu¤u 175 6. Ünite - Pompalar Ak›flkan debilerinin de kontrol edildi¤i enjektör vas›tas›yla piston stroku ayarlanarak kam bilezi¤i (bask› veya reaksiyon halkas›) mesnet blo¤u ile birlikte eksantrik olarak hareketi sa¤lan›r. Silindir blo¤u döndü¤ünde, merkezkaç kuvvet bas›nç yükler veya bazen yaylar›n, pistonlar›n kam bilezi¤inin iç yüzeyini takip etmesini sa¤lar. D›flta gezen pistonlar, enjektör i¤nesinin iç hilalini geçtiklerinde, ak›flkan› içeri çeker. Bunun tersine olarak, içte gezen pistonlar da enjektör i¤nesinin d›fl hilalini geçerken, ak›flkan› sisteme basar. El ile Çal›flan Pistonlu Pompalar Pistonlu pompalar›n ilk uygulamalar› olan el ile çal›flt›r›lan pistonlu pompalar; emme ve basma ifllevi için ihtiyaç duydu¤u enerjiyi el gücü yani insan gücü kullanarak sa¤larlar. Bu tür pompalar›n ilk uygulamalar› genellikle k›rsal yerleflim alanlar›nda, bahçelerde, sondaj noktalar›nda lokal su ihtiyaçlar›n›n oldu¤u alanlarda kullan›l›rlar. fiekil 6.14’de el ile çal›flt›r›lan pompan›n ilk uygulamas› olan ve tek etkili pompalar olarak da tan›mlanan pompa flemas› verilmifltir. fiekil 6.14 El ile Çal›flt›r›lan Pistonlu Pompalar Basma Kolu Piston Kolu Ak›flkan Ç›k›fl A¤z› Kovan Piston Çekvalf Oring S›zd›rmaz Conta Çekvalf (Tek Yönlü Kapak) Ak›flkan Emifl Hatt› Ak›flkan Bu pompalarda, pompa kolu gövdeye yataklanm›fl bir kald›raç olup ucuna pompa pistonunun kolu tak›lm›flt›r. Bu kol, pistona silindirik gövde içerisinde eksenel hareket yapt›r›r. Pistonun ortas›ndaki delikte aç›l›p kapanabilen oturtmal› bir çek valf mevcuttur. Emme borusunun gövdeye birleflti¤i yerde suyun geri kaçmas›n› engelleyen bir supap (klape) tak›lm›flt›r. Bu tür pompalarda pompan›n emme ifllevine bafllayabilmesi için pistonun bulundu¤u silindir içine su ilâvesi yapmak gerekir. fiekil 6.15’de de görülebilece¤i gibi piston, pompa kolu yard›m›yla afla¤›ya do¤ru inerken pistondaki çek valf aç›k konumda olup suyun pistonun üst taraf›na geçmesine izin verir. Bu esnada klape kapal› oldu¤undan gövde içindeki su seviyesi sabittir. Piston yukar›ya do¤ru hareket ettirildi¤inde çek valf kapan›r ve oluflan vakum ile klape aç›larak pompa gövdesi içine su emilir. 176 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi fiekil 6.15 Pistonlu Pompalarda Ak›flkan Hareketi Tek etkili pompalar›n hem emme hem de basma yapabilen tipleri mevcuttur. Bu pompalar›n ticari kullan›mlar› ise gelifltirilmifl ve özellikle elektrik kesintilerine ba¤l› bir tezgah veya sistemin kesintiye ba¤l› etkilenmemesi için yard›mc› eleman olarak kullan›l›r. Bu pompalar diflli çarkl› pompalara paralel olarak tak›l›rlar. En yayg›n kullan›mlar› ise diflli çarkl› pompaya ba¤l› çal›flan tezgâhlar, uçaklarda inifl tak›mlar›, kriko, el presleri ve çeflitli basit mekanik uygulamalar say›labilir. El pompalar› basit çal›flma sistemine sahiptirler. Temel çal›flma ifllevleri emme-basma esas›na göredir. El pompalar›n›n kolu hareket ettirildi¤i zaman emifl hatt›ndan gelen s›v› bilyenin aç›lmas› ile bas›nç hatt›na geçerek oradan bas›nçla gönderilir. Diflli Pompalar Sanayide bas›nçland›rma, ya¤lama, s›v› transferi gibi tezgah uygulamalar›nda, yak›t sistemlerinde, kazanlar›n yak›t püskürtme sistemlerinde, dizel motorlarda diflli kutular›n ya¤lanma ifllevlerinde yayg›n olarak kullan›lan pompalard›r. Birbirleriyle beraber çal›flan iki düz diflli çarktan ibaret olup yap›lar› basittir. Elektrik motorundan ald›¤› hareketle depodan emdi¤i ak›flkan› difllilerin diflleri aras›ndan geçirerek büyük bir bas›nca dönüfltürme prensibi ile çal›fl›rlar. Bir diflli pompa kesidi ve difl hareketleri fiekil 6.16’da verilmifltir. fiekil 6.16 Diflli Pompalar Alçak Bas›nç Girifl Yüksek Bas›nç Ç›k›fl Diflli 177 6. Ünite - Pompalar Diflli pompalar›n ak›flkan emme yetenekleri ve verim ile çal›flma kapasiteleri oldukça yüksektir. Bu pompalar›n küçük yap›larda olmalar›, bast›klar› s›v›lar ile ya¤lanmalar› ve harici bas›nç kontrolüne imkân tan›mas› üstünlükleri olarak say›labilir. Diflli pompalar kullan›m amaçlar›na ba¤l› olarak d›fltan diflli, içten diflli olmak üzere iki s›n›fa ayr›l›r. ‹çten diflli pompalar ise helisel (hilal tip) diflli, çarpraz (Gerotor tip) diflli olarak s›n›fland›r›l›rlar. D›fltan Diflli Pompalar Hidrolik güç iletim sistemleri, tak›m tezgâhlar›nda ya¤lama ifllevleri, araç ya¤ pompalar› gibi günümüzde endüstriyel uygulamalar›n pek çok alan›nda kullan›lan pompalard›r. Bir gövde içinde ak›fl hatt›na ba¤l› çal›flan d›fltan diflli pompalar, birbirine ba¤l› çal›flan iki difllinin emme a¤z›ndan ald›¤› ak›flkan›, basma a¤z›ndan bas›nçland›rarak gönderme prensibiyle çal›fl›rlar. fiekil 6.17’de d›fltan diflli pompa kesidi görülmektedir. Birbirini kavrayan difllilerin ileri hareketi ak›flkan›n geriye ak›fl›n› önler. Bu tür pompalar, düz diflli, helis diflli ve çavufl diflli modellere sahiptir. Helis ve çavufl diflli pompalar, düz difllilere nazaran daha düzgün bir güç iletimi sa¤larlar. Bu nedenle d›fltan diflli pompalar yüksek debi ihtiyac›n›n oldu¤u sistemlerde tercih edilirler. D›fltan diflli pompalar demir döküm ya da çelik dökümden yap›lm›fl bir gövde içinde diflli sistemden oluflmufltur. Diflli mekanizmalar›n ya¤lanma ihtiyaçlar› bas›lan ak›flkanla sa¤lan›r. Pompalarda kullan›lan mil s›zd›rmazl›k elemanlar› salmastra ya da s›kma somunlu salmastra tipidir. Kullan›lan salmastra tipi ise ak›flkan›n türüne ve pompa tasar›m›na ba¤l›d›r. fiekil 6.17 D›fltan Diflli Pompalar Ç›k›fl Diflli Yüksek Bas›nç Diflli Alçak Bas›nç Girifl Diflli pompalar nerelerde kullan›l›r? ‹çten Diflli Pompalar SIRA S‹ZDE 12 D Ü fi Ü N E L ‹ M Bu tür pompalar yap›sal özellikleri yönüyle d›fltan diflli pompalardan ayr›l›rlar. Birbirine paralel iki diflli den oluflan pompa mekanizmas›nda d›fl diflli tahrik difllisi göS O Rpompa U revini yapar ve iç diflliyi tahrik eder. fiekil 6.18’de görüldü¤ü gibi difllileri hilal mekanizmas›, difllileri birbirinden ayr› tutar ve ak›flta girdap ak›mlar›n›n oluflmas›n› engeller. Bu durum ak›flta süreklili¤i sa¤lar ve pompan›nD ‹verimini artt›r›r. KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ N N SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ 178 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi ‹çten diflli pompalarda iç diflli hareketi ile her iki difl bofllu¤una ba¤l› olarak ak›flkan› içeri al›r ve ak›flkan› hilal bölgesinden geçirir. Ç›k›fl a¤z›na yak›n diflli hareketi ile birlikte ak›flkan d›flar› bas›nçland›r›larak gönderilir. ‹ç diflli d›fl diflliye nazaran daha az difle sahiptir. Pompa yap›s›; yuvarlak bir yap›ya sahip demir döküm veya çelik bir gövde içinde toplanm›fl diflli sistemidir. Pompada tahrik difllisi çelik di¤er diflli daha yumuflak bir malzemedir. fiekil 6.18 ‹çten Diflli Pompalar Ç›k›fl ‹ç Diflli Girifl Rotor Pervaneli ve Türbin Pompalar Pervaneli ve türbin pompalar 500 m3/h’den yüksek debilerde basma yüksekli¤inin fazla olmad›¤› durumlar için kullan›lan pompalard›r. Bu pompalar kuyular, jeotermal uygulamalar, zemin alt› su kaynaklar›n›n kullan›m›, yer alt› depolar›nda ak›flkan pompalama gibi pek çok uygulamalarda kullan›maktad›rlar. Bu tür pompalar fiziki yap›lar› ve ak›fl özelliklerine göre düfley milli türbin pompalar, hermetik kovanl› türbin pompalar, dalg›ç pompalar ve pervaneli türbin pompalar olmak üzere dört farkl› türe sahiptir. Düfley Milli Türbin Pompalar Derin kuyu pompalar› olarak kullan›lan pompalar, yüksek bas›nç kapasitesine sahip pompalard›r. Pompalama ünitesine emme çark›ndan giren ak›flkan bir çark yard›m›yla çana¤a gönderilir. Çanakta ak›flkan, çana¤›n bir tür salyangoz etkisiyle bas›nçland›r›l›r. Düfley milli türbin pompalar›nda bas›nç etkisi çanak say›s› ile do¤rudan orant›l›d›r. Örnek olarak bas›nç ihtiyac› 10 atm olan bir sistemde kullan›lacak pompan›n çanak etkisi 2,5 atm ise pompa çanak say›s› 4 olmal›d›r. Bu pompalarda debisel ak›fl çanak say›s›ndan ba¤›ms›zd›r. Sistemde bas›lan ak›flkan miktar› birinci çark›n kapasitesine eflittir. fiekil 6.19’da düfley milli türbin pompa gösterilmifltir. 179 6. Ünite - Pompalar fiekil 6.19 Elkt. Motor Düfley Milli Türbin Pompalar Mil Türbin K›sm› Düfley milli pompalar çark›n yer ald›¤› pompalama ünitesi, su sütun borusu, ç›k›fl bafll›¤› ve tahrik motoru olmak üzere 4 k›s›mdan oluflur. Bu pompalarda pompa ünitesi tamamen ak›flkan içine dald›r›l›r. Pompalama ünitesinde çanaklar yard›m›yla bas›nçland›r›lan ak›flkan, tahrik mili ve kaymal› radyal yataklardan oluflan sütundan ilerleyerek ç›k›fl bafll›¤›ndan bas›nçland›r›larak d›flar› at›l›r. Düfley milli türbin pompalarda suyun bas›nçland›r›lmas› nas›l olur?SIRA S‹ZDE 13 Düfley milli türbin pompalarda yüksek bas›nç nedeniyle uzun ömürlü olan meD Ü fi Ü N E L ‹ M tal çekirdekli ya da fiber kar›fl›ml› salmastra kullan›l›r. Motor ç›k›fl bafll›¤› üzerine yerlefltirilmifltir. Tahrik mili motor milinden geçer ve tespit somunuyla motor baflS O R U l›¤›na ba¤lan›r. Hermetik Kovanl› Türbin Pompalar D‹KKAT Yeralt› sular›ndan su ihtiyac›n›n karfl›land›¤› yerleflim alanlar› ve büyük kapasiteli su ihtiyac› duyan iflletmelerde kullan›lan hermetik kovanl› türbin pompalar›, metal SIRA S‹ZDE ya da beton bir kovan içine yerlefltirilerek kullan›lan pompalard›r. Bas›nç alt›nda kovana giren ak›flkan yüksek bas›nçla kovandan uzaklaflt›r›l›r. Bu tür pompalar›n çal›flma prensipleri, düfley milli pompalarla ayn› özelli¤e sahiptir. AMAÇLARIMIZ Dalg›ç Pompalar N N Sanayi uygulamalar›ndan, konut uygulamalar›na kadar pek çok alan›na K ‹ kullan›m T A P sahip pompalard›r. Bu pompalar›n da çal›flma prensibi düfley milli pompalara benzer özellik gösterir. Ancak bu pompalarda motor montaj yeri düfley millinin aksine pompa ünitesinin alt›ndad›r. Böylece motor so¤utmas› Tak›flkanla E L E V ‹ Z Y O N sa¤lanm›fl olur. Bu durum pompalarda ortaya ç›kan yataklama ve su emdirme problemlerini de ortadan kald›r›r. Dalg›ç pompalar çark tipleri tam santrifüj veya yar› eksenel (kar›fl›k ak›fll›) olabilir. Bununla birlikte dalg›ç pompalar çok kademeli yap›l›rlar. TERNET Her kademede bir çark ve çarklar aras›nda ak›flkan›n yönünü‹ Ndo¤rultmak için difüzör kullan›l›r. SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON ‹NTERNET 180 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi fiekil 6.20 Dalg›ç Tipi Derin Kuyu Pompas› Kontrol Kutusu Hava Pürjörü Kompansatör Bas›nçl› Tank Manometre Çekvalf Da¤›t›m Hatt› Ak›fl Borusu Elektrik Kablosu Çekvalf Pompa Kuyu Filtresi Elektrik Motoru Kuyu Taban› Dalg›ç pompalar›n kullan›m özellikleri bu pompalar›n performanslar›n› do¤rudan etkiler. Dalg›ç pompalar›n tercihinde özellikle kapasite ve debi seçimi önemlidir. Bununla birlikte pompalanacak ak›flkan›n kirlilik veya as›l› partikül oran› bu pompalarda verimi do¤rudan etkiler. Ayr›ca su haznelerinde pompa kuyu taban›ndan en az 2 m yukar›da olmal›d›r. Dalg›ç pompalar ço¤unlukla temiz su için tasarlanm›fl pompalard›r. Bu tür pompalarda motor so¤utma özellikleriyle elektrik montaj özellikleri ve kontrol panolar› pompalar›n ihtiyac›na cevap verecek özelliklerde olmal›d›r. fiekil 6.20’de dalg›ç tipi derin kuyu pompas› gösterilmifltir. SIRA S‹ZDE 14 D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ SIRA S‹ZDE en önemli parametreler nelerdir? Dalg›ç pompa seçiminde Pervaneli Türbin Pompalar D Ü fi Ü N E L ‹ M Düfley milli türbin pompalar›n gelifltirilmifl modelidir. ‹malat yap›lar›na göre eksenel ak›fll›, karmafl›k ak›fll› ve özel pervaneli olmak üzere üç s›n›fa ayr›l›rlar. S O R Upompalar, yerleflim alanlar›nda sulama amaçl›, büyük su birikinEksenel ak›fll› tilerinin pompalanarak uzaklaflt›r›lmas› amac›yla kullan›lan pompalard›r. Düflük ç›k›fl bas›nc›naD ‹ve yüksek debilere sahip pompalarda pompa kanatlar›ndaki da¤›t›c› KKAT kanatlar pervanenin neden oldu¤u kar›flt›rma hareketini azaltarak ak›fl› ç›k›fl borusuna yönlendirir. Bas›nçland›r›lacak ak›flkan; kanatlar›n ak›flkan üzerinde yaratt›¤› SIRA S‹ZDE itme ve kald›rma etkisiyle hareket ettirilir. Karmafl›k ak›fll› pompalar, ak›flkan›n k›smen santrifüj etki ile k›smen de çark kanatlar›n›n kald›rma etkisiyle hareket ettirildi¤i çift etkili pompalard›r. Bu pompaAMAÇLARIMIZ N N K ‹ T A P K ‹ T A P TELEV‹ZYON TELEV‹ZYON 181 6. Ünite - Pompalar larda çift etki eksenel ve radyal hareket olarak ifade edilebilir. Ak›flkana çark kanatlar›nda kald›rma hareketi etkisiyle yönlendirilirken ç›k›flta bir girdap hareketi verilir. Yüksek ak›flkan debisine sahip pompalarda çark h›zlar› 4200 dev./dk üzerindedir. Devir hareketinin etkileri eksenel pompalara göre daha fazla say›da çark üzerinde daha fazla debi ak›fl›n› sa¤lar. Eksenel ve karmafl›k ak›fll› pervaneli pompalar çarklar› ak›flkana dald›r›lm›fl flekilde düfley konumda çal›fl›rlar. Ancak her zaman pompa montaj özellikleri buna imkan vermeyebilir. De¤iflken debi koflullar›nda de¤iflken güç ak›fllar› kontrol alt›nda tutulabilmesi için pompan›n tahrik sistemi ak›fl yüzeyinin üstünde bir noktada tutulabilir. Bu uygulamalarda motor tahrik bölümünün so¤utulmas› ortam havas›yla sa¤lan›r. Bu pompalarda pompa çarklar›n›n oldu¤u bölüm yatay konumda olmas›na ra¤men emifl özelli¤ine sahiptir. Yüksek bas›nç ihtiyaçlar›nda bu pompalarda kademe say›s› da artt›r›labilir. Ancak her kademede ayn› pompa pervane tasar›m›na dikkat edilmelidir. Kademeli pompalamada her da¤›t›c› kanatlarla bir çarktan bas›lan ak›flkan bir sonraki kademenin emifline yönlendirilir. Bu koflul, ak›flkan›n bas›nc›n› ve h›z›n›, basma yüksekli¤ini yeninceye kadar, kademeli olarak yükseltilir. Santrifüj Pompalar Santrifüj pompalar, bina tesisatlar› baflta olmak üzere çok genifl kullan›m alan›na sahip pompalard›r. Bu pompalar, s›v›y› merkezkaç (kinetik) enerji ile emme hatt›ndan basma ç›k›fl›na göndererek bas›nç fark› oluflturan pompalard›r. Santrifüj pompalar çok düflük kapasite ve basma yüksekliklerinden 160000 m3/h. ve 100 m basma yüksekli¤ine kadar genifl bir bölgede kullan›labilmektedir. Bu pompalar›n basit yap›lar›, düflük bak›m giderleri ve kullan›m esnekli¤inin çok olmas› nedeniyle çok genifl bir kullan›m alan›na sahiptir. Uygulama alanlar›na ba¤l› olarak pek çok tipte üretilen satrifüj pompalarda suyun bas›nçland›rma prensibi basit bir yap›ya sahiptir. Eksenel bir noktada çarka giren ak›flkan, çark›n santrifüj hareketine ve bunu tahrik eden bir motorun enerji yüküne ba¤l› olarak bas›nçland›r›l›r. fiekil 6.21’de santrifüj pompan›n flematik görünümü ve k›s›mlar› gösterilmifltir. fiekil 6.21 Santrifüj Pompan›n fiematik Görünümü ve K›s›mlar› Gövde Fan (‹mpeller) Gövde Afl›nma Halkas› Fan Afl›nma Halkas› Salmastra Kutusu Salmastra Fan Kanal› Mil (Shaft) Emme A¤z› Emme A¤z› Mil Gömle¤i Fan Kanal› (Vane) Gövde (casing) 182 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Ak›flkan emifl a¤z›ndan eksenel olarak çarka girdikten sonra, çark›n konstrüksiyonuna ba¤l› olarak dönmenin neden oldu¤u etkiyle ak›flkan›n her bir moleküler noktas›ndaki h›z ve bas›nc› artar. H›z ve bas›nc› artan ak›flkan, çarktan ç›kt›ktan sonra, salyangoza ulafl›r ve salyangozun yap›sal özelliklerine ba¤l› olarak h›z› bir miktar azal›rken, bas›nc› biraz daha artar. Teorik olarak pompalarda kinetik enerjiyi do¤uran h›z, çark› terk ettikten sonra bas›nç yüksekli¤ine dönüflür ve bu parametrelerde pompay› terk eder. Santrifüj pompalar çal›flma aral›¤›na göre sabit h›zl› pompalard›r. Bu özellik nedeniyle bir santrifüj pompan›n kapasitesi basma yüksekli¤ine, yap›s›na ve emifl koflullar›na ba¤l›d›r. Bir santrifüj pompa pompan›n ihtiyaç duydu¤u santrifüj etkiyi sa¤lad›¤› elektrik motoru, çark ve pompa gövdesi olmak üzere 3 k›s›mdan oluflur. SIRA S‹ZDE 15 SIRA S‹ZDEbas›nçland›rma nas›l yap›l›r? Santrifüj pompalarda D Ü fi Ü fiekil N E L ‹ M 6.22 D Ü fi Ü N E L ‹ M Santrifüj Pompa SFanlar› O R U (Çarklar›) S O R U D‹KKAT D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ N N Kanat Fan Gövdesi Kanat SIRA S‹ZDE Kanat (a) Tek Emiflli-Kapal› Fan (b) Çift-Emiflli Fan AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P K ‹ T A P Kanat TELEV‹ZYON Fan Gövdesi Fan Gövdesi TELEV‹ZYON Kanat (c) T›kanmaya Karfl› Genifl Fan ‹NTERNET ‹NTERNET Fan Gövdesi Kanat (d) Aç›k Fan Kanat Ön (e) Yar›-Aç›k Fan Arka (f) Kar›fl›k Ak›m Fan› (Türbin Tip) Bir santrifüj pompan›n en önemli bilefleni çarklar (fanlar)’d›r. Bir pompa çark›n›n yap›sal özelli¤inde kanatlar çok önemlidir. Pompada ak›flkana uygulanacak santrifüj ve mekanik itici kuvvetlerin ak›flkan›n kinetik enerjisine dönüflmesini sa¤layacak hareketi veren kanatlar›n yap›lar›, say›lar› ve flekilleri, pompa tasar›m›ndaki en önemli kriterdir. Pompalarda kullan›lan çarklar, genel olarak tek emiflli kapa- 183 6. Ünite - Pompalar l›, çift emiflli, genifl, aç›k, yar› aç›k ve türbin tip olmak üzere alt› s›n›fta de¤erlendirilir. Pompa performans›n› do¤rudan etkileyen çarklarda seçim kriteri ak›flkand›r. Kanatlar›n yönüne ve ç›k›fl aç›s›na göre santrifüj pompalarda debisel ak›fl ve basma yüksekli¤i etkilenir. Bu yönüyle kanatlar öne e¤imli, radyâl (düz) ve geriye e¤imli olarak s›n›fland›r›labilir. Bunlardan geriye e¤imli kanat tipleri ençok tercih edilir. Çünkü bu pompalarda debi artt›kça basma yüksekli¤i düfler ve motorun harcad›¤› güç tüketimi fazla etkilenmemifl olur. ‹yi bir santrifüj pompada gövde yap›s› da çok önemlidir. Pompa gövdeleri; pompa çarklar›nda sa¤lanan kinetik enerjinin bas›nç enerjisine dönüflümü, bas›nçland›r›lm›fl ak›flkana koruyucu bir hacim özelli¤i ve ak›flkan›n en az kay›pla emme hatt›ndan basma hatt›na geçiflini sa¤lamal›d›r. Santrifüj pompalar yap›sal özelliklerine göre helezon veya difüzör yap›lardad›r. Helezon gövdelerde, çarklardan ç›kan ak›flkan gittikçe geniflleyen bir gövde bofllu¤una girer ve sürekli büyüyen bir ak›m alan›, ak›flkan›n h›z›n›n azalmas›n› ve girdapl› bir yap› oluflumunun önlenmesini sa¤lar. Böylece h›zdan kaynaklanan kinetik enerji, çok küçük kay›plarla bas›nç enerjisine dönüflür. Difizör gövdelerde ise içinde eflit aral›klarla yerlefltirilmifl yönlendiriciler bulunur. Bu yönlendiriciler ak›flkan için sürekli geniflleyen bir hacim olufltururken, yap›lar› gere¤i ortamda girdapl› oluflumlar›n meydana gelmesini önlerler. Difüzörler, helezonun ifllevini yapar. Her iki pompan›n verimi ve amaçlar› ayn›d›r. Ancak difüzör yap› çok kademeli pompalarda, yüksek bas›nç pompalar›nda veya kar›fl›k ak›m fanlar›n›n kullan›ld›¤› gövdelerde daha yayg›nd›r. fiekil 6.23 Santrifüj Pompa Pövdeleri; (a) Helezon, (b) Difüzör Yap›da Gövdeler Pompa Gövde Kasas› Pompa Mili (drive shaft) Difüzör Fan Kanad› Fan (impeller) Pompa Mili Helezon Gövde (a) (b) Santrifüj pompalar bas›nçland›r›lma parametresine göre tek kademeli ve çok kademeli pompalar olarak s›n›fland›r›l›rlar. Bir santrifüj pompan›n içinde bir adet çark varsa, bu tip pompalara tek kademeli pompa denir. Her çark›n bir bas›nçland›rma de¤eri vard›r. ‹htiyaç duyulan bas›nçland›rma de¤eri çark bas›nçland›rma de¤erinden yüksekse, bu tür pompalarda çark say›s› artt›r›labilir. Bu flekildeki pompalara da çok kademeli pompalar denir. fiekil 6.24’te tek ve çok kademeli pompalar görülmektedir. fiekil 6.24 Kademli Pompalar (a) Tek Kademeli (b) Çok Kademeli 184 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Santrifüj pompalar çal›flma koflullar›na göre salmastral› (kuru rotorlu) ve salmastras›z (›slak rotorlu) pompalar olmak üzere iki gruba ayr›l›r. Kuru ve ›slak rotorlu pompalar ve k›s›mlar› fiekil 6.25’de verilmifltir. SIRA S‹ZDE 16 SIRA S‹ZDE bas›nçland›rma nas›l yap›l›r? Kademeli pompalarda D Ü fi Ü Nfiekil E L ‹ M 6.25 D Ü fi Ü N E L ‹ M Çal›flma Koflullar›na Göre Santrifüj Pompalar S O R U S O R U Pompa Gövdesi Motor D ‹ K K AKoruyucu T D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ N N Elektrik Motoru SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ KAdaptör ‹ T A P K ‹ T A P Mekanik Salmastra Çark TELEV‹ZYON Çark Somunu Pompa Gövdesi TELEV‹ZYON ‹ N T E R N E T a. Kuru rotorlu ‹NTERNET 3 Boyutlu Çark Rotor ve Sarg› b. Islak rotorlu Gürültü faktörünün düflük olmas›, bak›m kolayl›klar› nedeniyle ço¤unlukla ›s›tma sistemlerinde tercih edilen ›slak rotorlu sirkülasyon pompalar›, motor ve pompan›n yatak olmadan tek bir ünite halinde entegre oldu¤u hermetik s›zd›rmaz pompalard›r. Sirkülasyon hatlar›nda yüksek devir özellikleriyle birlikte debi kontrolünün kolayl›kla yap›labildi¤i pompalard›r. Bas›nçland›r›lan ak›flkan, emifl hatt›nda ince bir rotor kovan› ile statordan ayr›lm›fl rotor haznesine girer. Rotor kovan›, s›v› ve motor aras›nda hermetik s›zd›rmaz bir engel görevini görür. Salmastral› pompalarda, standart elektrik motorunun bir parças› olan rotor hidrolik pompa gövdesine bir O-ring ile ba¤lan›r. Bir mile ba¤l› harekette mil, radyal eksenel rulmanlar veya bilyal› rulmanlar üzerinde döner. Pompan›n mekanik salmastra yüzeyi, ak›flkan içerisinde kal›r ve ak›flkan burada ya¤lay›c› rol al›r. Pompa ve motor komple bir ünitedir, motor pompalan s›v› ile y›kan›r, so¤utulur ve ya¤lan›r. Salmastras›z ›slak rotorlu pompalarda pompa ile elektrik motoru bir bütündür ve sistemde kullan›lan elektrik motoru bas›lan ak›flkan içinde çal›flabilme özelli¤ine sahiptir. Bunun için elektrik motorunun stator kömürü s›v› ile temastan izole edilerek korunur. Manyetik olmayan alafl›ml› çelik özelli¤inde olan mil grafit yataklar üzerinde döner. Bas›nçland›r›lan ak›flkan pompada so¤utmaya yard›mc› olur ve rulmanlardaki yükü azalt›r. Bu tür pompalar sessiz çal›fl›r ve az bak›m gerektirir. 6. Ünite - Pompalar Yüksek debi ihtiyac›n›n oldu¤u sistemlerde ›slak rotorlu pompalara göre daha yüksek verime sahip kuru rotorlu pompalar tercih edilir. Bu pompalarda ak›flkan›n motorla temas› olmaz. Bu nedenle baflta so¤utma devreleri olmak üzere sudan farkl› ak›flkanlarla da kullan›labilirler. Kuru rotorlu pompalar›n di¤er bir fark› ise, pompa gövdesi ve pompa milinin havayla olan temas›n›n yumuflak salmastra veya mekanik salmastra kullan›larak kesilmifl olmas›d›r. Kuru rotorlu pompalar›n motorlar› genellikle sabit devirli 3 fazl› motorlard›r. Devir h›zlar› frekans inverter cihazlar›yla kontrol edilebilir. Kuru rotorlu pompalar tasar›mlar›na göre üç ana çeside ayr›labilirler. POMPALARDA ENERJ‹ EKONOM‹S‹ Tar›m, g›da, kimya, petrokimya, imalat gibi pek çok sanayi uygulamalar›yla binalarda mekanik tesisler olmak üzere oldukça genifl bir kullan›m alan›na sahip olan pompalar dünya enerji tüketiminin yaklafl›k %20’sini kullanmaktad›r. Pompalar uygulama ve montajlarda ba¤›ms›z üniteler olarak de¤erlendirilseler de bir sistemle birlikte hareket ederler. ‹flletim ömrü olan bu sistemlerin bir enerji tüketim ihtiyac› oldu¤u ve bu enerji tüketim sürecinde pompalar›n önemli bir yer tuttu¤u unutulmamal›d›r. Dolay›s›yla pompa seçimi iflletme ekonomisini büyük ölçüde etkileyebilecek bir durumdur ve y›ll›k maliyette kendi maliyetinin çok çok üstünde enerji maliyetine sahip olabilir. Bir pompalama sistemine sahip bir yap›da, ortalama pompaj sisteminin yat›r›m maliyeti yaklafl›k %6’lar civar›ndayken, iflletim sürecinde iflletme maliyetleri %60’lara ulaflmaktad›r. Bu nedenle pompa seçimindeki özen enerji tüketimini optimum de¤erlere indirilebilir. Günümüz teknolojisiyle oldukça geliflme gösterilen pompa teknolojilerinde verimli pompa üretimi yo¤un çal›flmalarla devam etmektedir. Üst s›n›ra yaklafl›lan bu yap›da pompa verimleri oldukça iyi seviyelere çekilmifltir. Birkaç puan dahi olsa potansiyelin devam etti¤i görülmektedir. Bir pompada, pompan›n çal›flma aral›¤›, ak›fl debisinin sabit veya de¤iflken olmas›, pompa imalat standard›, montaj özelli¤i ve ba¤lant› sistemi, pompan›n ömür boyu maliyet analizi gibi parametreler; pompa verimini do¤rudan etkilemektedir. Bir sistemde enerji verimlili¤i yüksek pompa tercihi için öncelikle pompa ve sistemlere iliflkin; debinin durumu (de¤iflken mi?,sabit mi?), seçilen pompa ve boru çaplar›n›n uygunlu¤u, pompan›n devir durumu gibi özellikler dikkate al›nmal›d›r. Pompalarda enerji ekonomisi yönüyle en önemli parametre debi kontrolü ve debi ihtiyac›na ba¤l› pompa tercihidir. Pompalarda Debi Kontrolü Pompalarda enerji ekonomisini do¤rudan etkileyen en önemli parametredir. Sistemlerde klasik pompa seçimi, pik yük dikkate al›narak veya olas› ihtiyaç art›fllar› dikkate al›narak ve genellikle pompa debisinin %25, basma yüksekli¤inin %10 artt›r›larak yap›l›r. Ancak kullan›m ihtiyac› sürekli pik yük alt›nda gerçekleflmeyebilir veya ihtiyaç art›fl› yerine hesaplanan pik yüklere dahi ulafl›lamayabilir ki bu da önemli bir enerji tüketimidir. Baz› uygulamalarda de¤iflken debi ve bas›nç kontrolü için boru kesitlerinin de¤itirilmesi veya ak›fl› s›n›rlayan elemanlar›n kullan›ld›¤› görülür. Ancak bu yöntemlerde de pompa ak›fl› sürtünme etkisiyle düfler, pompa verimi olumsuz etkilenir ve enerji tüketimi artar. Bu uygulamada gerçekte, araba kullan›rken gaz pedal›na sonuna kadar bas›p h›z› fren pedal›n› kullanarak ayarlamaya benzetilebilir. Bu da enerjinin bir k›sm›n›n bofla harcanmas› ve donan›m›n 185 186 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi gereksiz yere y›pranmas› demektir. Bu nedenlerle pompalarda ak›fl debisinin kontrol edilmesi önemli bir enerji ve ekonomik avantaj sa¤layabilir. Pompal› sistemlerde debi kontrolüne iliflkin; pompay› ihtiyaç halinde çal›flt›rmak, pompa frekans› veya gerilimiyle oynamak, çeflitli kontrol vanalar› kullanmak, depolar›n statik yüksekli¤inden yararlanmak gibi yöntemlerin tercih edlidi¤i görülmektedir. Bir pompalama sisteminde debi kontrolü; kontrol vanas›, by-pas vanas›, emme ve basma yükseklik kontrolü, pompa çark kesidinin de¤ifltirilmesi, çal›flan pompa say›s›n›n de¤ifltirilmesi, pompalar›n kesintili çal›flt›r›lmas›, de¤iflken devirli pompa kullan›m›yla sa¤lanabilir. Kontrol Vanas› ile Debi Kontrolü Pompalarda debinin kontrolünde kullan›lan en basit yöntem pompa basma hatt›nda kontrol vana kontrolüdür. fiekil 6.26’da da görülebilece¤i gibi basma hatt› vanas› k›s›ld›¤›nda ak›fl debisinin azalmas›na ba¤l› olarak pompa debisi ile birlikte yük azalmas›yla birlikte motorun harcad›¤› güç de azal›r. Ancak bu yöntem sadece pervaneli pompalar için geçerli bir özelliktir. Pozitif (hacimsel) s›k›flt›rmal› tipler de bu özellik, ak›fl debisi pompan›n devir say›s› ile do¤ru orant›l› olmas› nedeniyle geçerli de¤ildir. Hacimsel (pistonlu, paletli ve vidal›) pompalarda debi motorun devir say›s›na göre sabit kabul edilebilir. Günümüzde kontrol vanalar› debi kontrolünü pompalar›n yan›nda, sayaçlar gibi sabit debi ihtiyac›n›n oldu¤u yerlerde de geliflmifl modelleri kullan›lmaktad›r. Bu vanalar, istenilen debi veya girifl/ç›k›fl bas›nçlar›nda meydana gelen de¤iflimlere bakmaks›z›n, ayarlanm›fl ak›fl debisini sabit tutarlar. Diyafram aktüatörlü ve hidrolik prensiplerle göre çal›flan kontrol vanalar›, glob vanalara göre daha düflük bas›nç kayb› de¤erlerine sahiptir. Bu nedenle pompa sistemlerinde emifl hatt›nda kesme vanas›ndan sonra çekvalfin yerine de kullan›l›r. Bu tür kontrol vanalar›, gövde ve buna ba¤l› bir aktüatör setinden oluflur. Aktüatör seti, ak›fl özelliklerine ba¤l› olarak müdahale edilebilr ve vana kontrolünü kendi üzerinde farkl› parametrelere göre de¤ifltirilebilir özelli¤e sahiptir. Bu tür vanalar, ergonomik özellikleriyle sabit ana gövde üzerinde pilot ba¤lant›lar› de¤ifltirmek suretiyle solenoid kontrol, bas›nç düflürücü, bas›nç sabitleme, h›zl› tahliye, pompa kontrol, darbe önleme, debi kontrol gibi farkl› ifllevler için de kullan›labilirler. fiekil 6.27’de otomasyonu yap›lm›fl bir pompa sistemi üzerinde kontrol vana uygulamalar› görülmektedir. 187 6. Ünite - Pompalar fiekil 6.26 Kontrol Vanalar›n›n Pompa Etkileri (Manuel Kontrol Vanal› Pompa Sistemi) a. Pompa Ba¤lant› Hatt› (Manuel Kontrol Vanal›) b. Kontrol Vanas›nda K›s›lma Sonucu Debi ve Enerji De¤iflimi By Pass Vanas› Kontrol Vanas› Pompa Çek Valf Kontrol Vanas› (a) Sistem E¤risi HA2 H(%) 160 B2 140 120 K›sma Sistem E¤risi HA2 100 80 Basma Yüksekli¤i Fazlas› B1 60 40 20 Sistem Basma Yüksekli¤i ‹htiyac› 0 P(%) 0 20 10 60 80 100 Q(%) 120 120 100 80 P1 Güç Tasarrufu P2 60 40 20 0 0 20 10 60 80 100 Q(%) 120 (b) fiekil 6.27 Pompa Ba¤lant› Hatt› (Otomatik Kontrol Vanas›) 1 2 1 Pompa 2 Pompa Kontrol Vanas› 3 Darbe Önleme Kontrol Vanas› 3 188 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi By-Pas Vana Kontrolü Pompalarda debi kontrolünde seri ba¤l› vana kontrolü yerine emme ve basma hatt› aras›nda pompaya paralel ba¤l› by-pass ifllevi gören bir vanayla kontrol edilme ifllemidir. K›sma (kontrol) vanas›nda debi kendi ak›fl performans› üzerinde k›s›l›rken, by-pass vanas›nda emme hatt›ndaki debi azalt›larak yük azalt›l›r ve pompada daha az bir güç harcanmas›na yol aç›l›r. Böylece sistem aç›s›ndan ihtiyaç duyulan debi s›f›r olsa bile, pompa asla bir kapal› vanaya karfl› çal›flmam›fl olacakt›r. Bu durum pompan›n afl›r› yüklenmesine ve motorun yanmas›na engel olacakt›r. By pass hatlar› pompa hatlar›na paralel ve ayn› kesit özelli¤ine sahip elemanlard›r. fiekil 6.28’de görülece¤i gibi by pass vanalar› genellikle manuel kontrollü vanalard›r. Ancak tam otomasyon sistemlerde bu vanalar›n otomatik kontrollü olanlar› tercih edilir. fiekil 6.28 By Pass Vanal› Pompa Ba¤lant› Hatt› By Pass Vanas› Kontrol Vanas› Pompa Çek Valf Kontrol Vanas› Emme ve Basma Yüksekli¤inin De¤ifltirilmesi Bir pompada emme yüksekli¤i pompa debisini olumsuz etkiler. K›saca emme hatt› yüksekli¤i artt›kça debi azal›r. Bu özellik pompa basma yüksekli¤i için ise basma yüksekli¤i artt›kça debi yine azal›r. Ancak bu tür bir debi kontrolü sistemlerde yüksek pompa seçimi, istenmeyen bas›nç parametreleri gibi olumsuzluklar› da beraberinde getirir. Emmedeki net pozitif yükseklik bir pompa için pompa giriflinde kavitasyonu önlemek için gereken minimum toplam emme yüksekli¤i olarak tan›mlan›r. Bu, pompa tasar›m›ndaki bir fonksiyondur ve metre veya kPa cinsinden deneysel olarak belirlenir. Bir pompan›n kavitasyon etkisine maruz kalmamas› için pompa sisteminden deneysel olarak veya deneylerden ç›kar›lan ampirik formüllerle hesaplanabilen Net Pozitif Emme Yüksekli¤i (NPEYsistem veya NPEYmevcut), (NPSH: Net Positive Suction Head) de¤erinden, veya üretici taraf›ndan kataloglarda verilen NPEYmakine (NPEYpompa, NPEYgerekli) de¤erinden büyük olmas› gerekir. Emme hatt› yüksekli¤inde bu parametre dikkate al›nmasa pompalarda performans› olumsuz etkileyen kavitasyon oluflumu engellenemez. Emme ve basma yükseklik kontrolü, özgül h›z, pompa gücü, ak›flkan özelli¤i ve s›cakl›¤› ile pompa malzemesi (kavitasyon erozyonuna karfl› malzemenin gösterece¤i direç) parametrelerine ba¤l›d›r. Pompalarda pompan›n debisel ak›fl›n› ve enerji tüketim potansiyelini do¤rudan etkileyen basma yüksekli¤i; sistemlerde hesaplanan veya seçilen pompa için kontrol edilmelidir. Hesaplanan pompa basma SIRA S‹ZDE SIRA S‹ZDE 6. Ünite - Pompalar D Ü fi Ü N E L ‹ M yüksekli¤i ön görülemeyen statik kay›plar nedeniyle olmas› gerekenden fazla al›nmaktad›r. Bu hem fazla debi ak›fl› hem de gereksiz enerji tüketimi demektir. Statik S O R U yüklere ba¤l› optimum basma yüksekli¤ine göre pompa tercihi yap›lmal›d›r. ‹ K K A T minumum Emme borusu mümkün oldu¤u kadar k›sa ve düz olmal›d›r. Tesisat›nD elverdi¤i say›da ve e¤rilik yar› çap› büyük dirsekler kullan›larak yük kay›plar› azalt›lmal› ve emmedeki net pozitif yükseklik art›r›lmal›d›r. SIRA S‹ZDE Pompa Çark Kesidinin De¤ifltirilmesi N N AMAÇLARIMIZ Özellikle santrifuj pompalarda, tüm turbo makinalarda oldu¤u gibi, bir mile ba¤l› sabit eksen etraf›nda bir aç›sal h›zla dönen ve çark ad› verilen bir ana eleman vard›r. Pompa çarklar›, çeflitli kullan›m alanlar›na göre düflük, orta ve yüksek basma K ‹ T A P yüksekli¤ine göre tasarlan›rlar. Santrifüj pompalarda kullan›m ihtiyac›n›n belirli zamanlar için farkl› bir veya iki debisel de¤er oldu¤u durumlarda, maliyetler yönüyle yeni bir pompa almadan pompa çark kesidinin de¤ifltirilmesi, tercih edilen bir TELEV‹ZYON yöntemdir. Debi ihtiyac›na ba¤l› çark kesidinin de¤ifltirilmesi yöntemine dayan›r ve ihtiyaç duyulan debinin pompan›n nominal debi de¤erinden daha küçük oldu¤u durumlarda çark çap›n›n küçültülerek pompa performans›n›n azalt›lmas› iflle‹ N T Edevreye RNET midir. Çark çap›n›n küçültülmesi pompa monte edilmeden veya al›nmadan önce yap›l›r. Pompan›n çark›n›n çap›, debisi ve basma yüksekli¤i aras›nda matematiksel ba¤lant› vard›r. Afla¤›daki formüller çark çap›yla pompa performans› aras›ndaki iliflkiyi göstermektedir. D 2 ∀& 2 = 2 = H2 D H1 ∀& 1 1 (6.21) . . Burada D1 girifl çap›, D2 ç›k›fl çap›, ∀1 girifl debisi, ∀2 ç›k›fl debisi, H1 girifl basma yüksekli¤i ve H2 ç›k›fl basma yüksekli¤ini tan›mlar. Çark çap› azald›kça pompa debisi ve basma yüksekli¤i düfler. Bu küçülme oran›na ba¤l› olarak pompa verimi de düflmektedir. Örne¤in çark çap›ndaki Dx > 0.8; az küçülme, verimde de % oran›nda küçük de¤iflimleri tan›mlar. Verimdeki azalman›n derecesi, kesit küçülmesi yan›nda pompa tipine ve çal›flma noktas›na ba¤l›d›r. Eflitlik (6.21)’den de görülebilece¤i gibi, debi ile basma yüksekli¤i aras›nda da oransal bir de¤iflim vard›r ve bu oran, çark çap›n›n karesidir. Pompan›n Devir Say›s›n›n De¤ifltirimesi Sistemlerde ihtiyaç duyulan debisel ak›fl çok çeflitli olabilmektedir. Örne¤in, bir sistem sabit ve devaml› bir debiye ihtiyaç duyarken, bir baflka sistem belirli s›n›r de¤erleri aras›nda devaml› de¤iflen bir debiye ihtiyaç duyar veya bir baflka sistem sabit, de¤iflken debili ve kesintili bir iflletme fleklini isteyebilir. Bu sistem ihtiyaçlar›n›n farkl› kombinasyonlar› da söz konusu olabilir. Pek çok pompa uygulamalar›nda fiekil 6.29’da da görülebilece¤i gibi ihtiyaç duyulan debisel ak›fl %40 ile %60 aral›¤›nda de¤iflmektedir. 189 D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON ‹NTERNET 190 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi fiekil 6.29 25 Ak›fl Sürecinde Debi Profili 20 15 10 20 40 60 %Debi 80 100 Bu durum çal›flma periyodunun önemli bir k›sm›nda daha az güç gereksinimine ra¤men, maksimum debi ve gücün harcanmas› demektir. Pek çok uygulamada ihtiyaçtan az debiye ra¤men pompalar maksimum enerjiyi sürekli olarak çekerler. Enerji tüketimi ak›fl kesidinin daralt›larak debinin çok düflürüldü¤ü zamanlarda bile çok az etkilenir. Pompalarda ak›fl debisi, devir say›s› ve ak›fl bas›nc› aras›nda iliflki, benzeflim kanunlar›yla tan›mlanm›flt›r. Buna göre; n2 n1 = n 2 H n 3 P 2 = 2 , 2 = 2 H1 n1 P1 1 n1 ∀& 2 , ∀& (6.22) Pompa karakteristikleri olarak tan›mlanan ak›fl debisi, basma yüksekli¤i ve pompa gücü devir say›s›na ba¤l›d›r. Devir say›s›n› de¤ifltirerek farkl› karakteristikler elde etmek mümkündür. Buna göre; pompa debisi devir say›s› ile orant›l› olarak artar, pompa basma yüksekli¤i devir say›s›n›n karesi ile orant›l› olarak artar ve pompa güç ihtiyac› devir say›s›n›n küpü ile orant›l› olarak artar. Debi kontrolüne ba¤l› olarak devir ayar›n›n kontrol edildi¤i pompalarda, maksimum h›z ve gücün sadece k›sa süre için geçerli oldu¤u göz önüne al›n›rsa sistemlerde önemli oranda enerji tasarrufu sa¤lanm›fl olur. Bunun için pompaya ba¤l› elektrik motorunun uygulanan gerilim ve ak›m frekans›n› de¤ifltirerek devir say›s›n›n kontrol edilmesi sa¤lan›r. Böylece istenen debi ve basma yüksekli¤i sa¤lanm›fl olur ve tüketimde elde edilecek kazanç, düflük debilerde sürtünme kay›plar›n›n azalmas›yla oldukça yüksek olur. Devir kontrolü frekans konvektörü (FC) ad› verilen düzeneklerle gerçeklefltirilir. Bu düzenekler frekans konvektörü yan›nda ‹nvertör, De¤iflken H›z Sürücüler (DHS - VFD), De¤iflken Frekansl› Sürücüler (VFD) veya Frekans Dönüfltürücüsü gibi birçok isimle tan›mlanmaktad›r. Tüm bunlar ayn› fleyi tan›mlamaktad›r ve elektrik motorlar›nda kademesiz h›z ayar›n› sa¤layan elektronik bir düzenektir. Uygulamalarda bu sistemlerin; mekanik montajlar› kolay, verimleri ve tasarruf potansiyelleri yüksek, gürültü faktörleri düflük, enerji sistemleriyle entegresi kolayd›r. 191 6. Ünite - Pompalar Pompalar›n Paralel ve Seri Ba¤lanmalar› Yüksek debi ihtiyac›n›n veya basma yüksekli¤inin oldu¤u sistemlerde yüksek kapasiteli pompa tercihi genellikle yüksek enerji tüketimi ve maliyetler nedeniyle istenmeyen bir durumdur. Bu tür durumlarda ihtiyac›n karfl›lanabilece¤i birden fazla pompa kullan›l›r ve pompalar boru hatlar›nda paralel veya seri olarak çal›flt›r›labilirler. Yüksek debinin ihtiyaç duyuldu¤u durumlarda pompalar paralel, basma yüksekli¤inin çok oldu¤u durumlarda ise pompalar sisteme seri olarak ba¤lanabilirler. Pompalar seri ba¤land›¤›nda kesit de¤iflimi olmad›¤› için ak›fl debisi çok artmaz, ancak güce ba¤l› basma yüksekli¤i daha fazla artar. Bu durum fiekil 6.30’da seri ba¤lanm›fl pompa ortak karakteristik e¤risinde de görülebilir. fiekil 6.30’da birinci pompa e¤risinin yatay eksenle aras›ndaki mesafeye eflit aral›kl› basma yüksekli¤ini tan›mlayan dikey bölüntüleri (h1, h2, h3,...hn) çizilir. Bu mesafelere ikinci pompa üzerine ilâve edilerek seri hâldeki pompalar›n ortak e¤risi çizilmifl olur. Sistem e¤risi üzerinde çal›flma noktas› belirlendi¤inde basma yüksekli¤i görülür. fiekil 6.30 H Seri Pompa E¤risi Basma Yüksekli¤i (m) Sistem E¤risi h1 h2 h3 Çal›flma Noktas› 2. Pompa h4 h5 1. Pompa h1 h2 h3 h4 h5 Debi 1t/s Pompalar›n paralel ba¤lant›s›nda ise debi çok artar, ancak basma yüksekli¤i çok artmaz. fiekil 6.31’de ise paralel ba¤lanm›fl pompalar›n ortak e¤rileri görülmektedir. Buna göre birinci pompa e¤risi ile dikey eksen aras›na eflit aral›kl› yatay bölüntüleri (q1, q2, q3,....qn) yani debi ak›fl e¤rileri oluflturulur. Daha sonra bu e¤risel noktalara ikinci pompa e¤risinin üzerine ilâve edilerek paralel çal›flan pompalar›n ortak e¤risi oluflturulur. Paralel pompan›n çal›flma noktas› de¤erlendirildi¤inde yüksek debi görülür. Pompalar›n Seri Ba¤lanmas› Durumunda Manometrik E¤rinin De¤iflimi 192 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi fiekil 6.31 Pompalar›n Paralel Ba¤lanmas› Durumunda Manometrik E¤rinin De¤iflimi H (m) 2. Pompa q5 1. Pompa q4 Sistem E¤risi q5 q3 Çal›flma Noktas› q4 Paralel Pompa Ortak E¤risi q3 q2 q2 q1 q1 Debi 1t/s ÖMÜR DEV‹R MAL‹YET‹N‹N HESAPLANMASI fiekil 6.32 Bir Pompan›n Ömür Devir Maliyet Da¤›l›m› SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M 17 Son y›llarda pompa maliyet ve ekonomik de¤erlendirmelerinde ömür devir maliyeti (ÖDM) kavram› öne ç›km›flt›r. Bir pompa sat›n al›n›rken yaln›zca sat›n alma maliyetine bak›lmamal›d›r. Bu maliyetle birlikte bir pompan›n ömür sürecinde olas› maliyeti de¤erlendirilmelidir. Bu bölümde, ÖDM’nin ne oldu¤unu, hesaplarken dikkate al›nmas› gereken hususlar› ve nas›l hesaplanaca¤›n› anlamak için bir pompan›n ömür devri maliyetini oluflturan elemanlar incelenecektir. Pompan›n Ömür Devri Maliyeti (ÖDM), The Hydraulic Institute, Europump ve US Department of Energy taraf›ndan gelifltirilen bir kavramd›r. Bu kavram, pompa sistemleri de dâhil olmak üzere çeflitli sistemlerde firmalar›n masraflar›n› en aza indirip, enerji verimliliklerini en yükse¤e ç›karmalar›na yard›mc› olmak amac›yla gelifltirilmifltir. Ömür devri maliyeti hesaplar›, yeni tesisatlar tasarlan›rken ya da mevcut tesisatlar›n onar›m›nda bir karar arac› olarak kullan›labilir. Ömür boyu maliyet içinde sat›n alma, bak›m, enerji maliyeti oldu¤u kadar ar›za halinde üretim kayb› maliyeti, söküp atma maliyeti ‹lk Yat›r›m Maliyeti gibi hususlar da ele al›nmaktad›r. Bu Bak›m Maliyeti % 5-8 % 2-5 hesaplama sonucunda tüm parametrelerle birlikte enflasyon ve faiz oranlar› dikkate al›narak hesaplanan ÖDM’ne ba¤l› al›nabilecek yüksek verimli ve dayan›kl› pompalar önerilir. Bir pompan›n ömür sürecinde ilk yat›r›m maliyetleri, bak›m maliyetleri ve enerji maliyetleri etkindir. Enerji Maliyeti % 87-93 Bu parametrelerin oransal da¤›l›m› fiekil 6.32’de verilmifltir. S‹ZDE amac› nedir? Ömür devir SIRA maliyetinin fiekil 6.32’de de görülece¤i gibi ömür sürecinde bir pompan›n enerji maliyetleD Ü fi Ü N E L ‹ M ri di¤er maliyetlere nazaran oldukça yüksektir. Bu ancak ömür devir maliyet analizi ile belirlenebilir. Bir pompa için ÖDM; S O R U S O R U D‹KKAT D‹KKAT SIRA S‹ZDE SIRA S‹ZDE 6. Ünite - Pompalar i= n i= n i= n i= n i= n i= n i =0 i =0 i=0 i=0 i= 0 i =0 ÖDM = Ciym + ∑ Cm + ∑ Ce + ∑ Ci + ∑ Cçev + ∑ Ca + ∑ Cb + Ch (6.23) Burada ömür süreci için Ciym ilk yat›r›m maliyetini, Cm toplam montaj ve iflletmeye alma maliyetini, Ce toplam enerji maliyetini, Ci toplam iflçili¤i kapsayan iflletme maliyetini, Cçev toplam çevre maliyetini, Ca toplam üretim kayb›na neden olan ar›za maliyetini, Cb toplam bak›m ve onar›m maliyetini, Ch yeniden iflletmeye alma/hurdaya ç›karma maliyetini tan›mlar. Afla¤›da her bir parametre ayr› ayr› de¤erlendirilmifltir. Bir pompa ve donan›m› için ilk yat›r›m maliyetleri (Ciym), o pompan›n çal›flt›r›lmas› için gereken pompa, frekans konvertörü, kontrol panosu ve sensörler gibi tüm malzeme, donan›m ve aksesuarlar› kapsar. Genellikle, pompa sistemlerinde ilk yat›r›m maliyetleri ile enerji ve bak›m maliyetleri aras›nda do¤rudan bir iliflki vard›r. Ekonomik veya ucuz tercihler ço¤u zaman pahal› tercihlere göre ömür süreçlerinde yüksek maliyetler gösterir. Pompa sistemlerinde montaj ve iflletmeye alma maliyetleri (Cm), pompalar›n montaj›, tesisat hatlar›n›n çekilmesi, elektrik donan›m›n›n ba¤lanmas›, sensör, frekans konvertörü gibi ölçüm kontrol ve yönetim sistemlerinin montaj›, ba¤lant› ve çal›flt›r›lmas›, sistemin iflletmeye alma maliyetini içerir. Bu tür maliyet de¤erlendirilmesinde, ilk yat›r›m maliyetlerinde oldu¤u gibi, do¤rudan ba¤lant›l› süreçler dikkate al›nmal›d›r. Bir pompan›n ÖDM içinde en önemli parametresi enerji maliyetidir (Ce). Pek çok sistemlerde pompalar y›ll›k 200 saati geçen çal›flma sürelerine sahiptir. Enerji maliyetlerindeki art›fllar da de¤erlendirildi¤inde ömür devir süreçleri için enerji tüketim maliyetlerinin en yüksek paya sahip olduklar› görülür. Dünyada elektrik enerjisinin yaklafl›k %20’sini tüketten pompalarda enerji tüketimi; yük da¤›l›m›na, pompa verimine, motor verimine, pompa kapasitesine (toleranslar ve yuvarlamalar genellikle gere¤inden büyük pompalar›n seçilmesine yol açar), boru ve ba¤lant› elemanlar›na (vana, çekvalf gibi), h›z-kontrollü çözümlerin kullan›m›na (endüstride h›zkontrollü pompalar›n kullan›m› ile, enerji tüketimini %50 ye varan oranlarda düflürmek mümkün olabilmektedir.) ba¤l›d›r. ÖDM sürecinde bir pompa sistemi için iflletme maliyetleri (Ci), sisteminin çal›flt›r›lmas›yla ilgili iflçilik giderlerini içerir. Sistemin toplam iflçilik maliyetleri içinde pompalara ba¤l› iflçilik giderleri oldukça düflük seviyededir. Ancak pompa tercihlerinde özellikle büyük çapl› sirkülasyon pompalar›nda yanl›fl tercihler, montaj ve iflletme hatalar› nedeniyle bu maliyet önemli olabilir. Ayr›ca günümüzde geliflen kontrol elemanlar› sayesinde, pompa sistemlerinin otomasyona ba¤l› iflletilmesi, bu maliyet kalemini daha da düflürecektir. Her mekanik uygulamada hurdan›n dürümü, bak›m süreçlerinde kirli s›v› ak›fllar› veya ya¤lama gibi kirlenme faktörleri bir pompan›n ÖDM içinde çevre maliyetlerini (Cçev) oluflturur. Çevre maliyetleri özellikle endüstriyel uygulamalarda karfl›m›za ç›kan ÖDM içinde düflük seviyededir ancak çevre etkinli¤i yönüyle dikkate al›nmas› gereken bir maliyettir. Pompalarda bak›m ve onar›m masraflar› (Cb), bir pompa sisteminin yedek parça, nakil ve iflçilik gibi bak›m ve onar›m›yla ilgili tüm masraflar› kapsar. Ayr›ca bir pompada optimum çal›flma ömrü elde etmenin ve ar›zalar› engellemek için önleyici bak›mlar zaman›nda yap›lmal›d›r. 193 194 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Üretim süreçlerinde aktif olarak kullan›lan pompalar için en korkulan koflullar pompan›n ar›za yapmas› ve buna ba¤l› olarak üretimin durdurulmas›d›r. Bu durum flüphesiz iflletmeler aç›s›ndan önemli bir mali kayb›n oluflmas›na yol açar. ÖDM hesaplar›nda pompa ar›zalar›na ba¤l› üretim maliyet kay›plar› (Ca) dikkate al›nmas› gereken parametredir. Üretim sürecinde pompadan beklenen performans›n sa¤lanmas› için, tek bir pompa yeterli olsa da, sistemlerde beklenmedik bir ar›zalar›n oluflmas› durumunda devreye al›nacak ve üretimde aksamay› engelleyecek bir yedek pompa kullan›lmas› ço¤unlukla tercih edilen yöntemdir. Yeniden iflletmeye alma ve hurdaya ç›karma maliyeti (Ch), pompa üreticisine ba¤l› olmakla beraber, bir pompa sisteminin yeniden iflletmeye al›nma ve hurdaya ç›kar›lma maliyetleri fazla de¤iflkenlik göstermez. Dolay›s›yla bu maliyet çok nadir olarak dikkate al›n›r. Bu parametrelerde iflletme özelli¤ine uygun olarak bir pompa için ömür devri maliyeti, sistemin ömrü boyunca yukar›da say›lan tüm maliyetlerin toplanmas›yla elde edilir. Tipik olarak bir pompan›n ömür süreci 10 ila 20 y›l aras›ndad›r. POMPA SEÇ‹M‹ Pompa seçimi; bir iflletmenin iflletme maliyetlerini do¤rudan etkileyecek bir etkiye sahip olabilir. Pompalar y›l›k enerji tüketimleri dikkate al›nd›¤›nda kendi maliyetinin katlarca fazla maliyette enerji harcayabilir. Uygun bir pompa seçimi ile bu enerji maliyetleri uygun miktarlara çekilebilir. Pompa seçimi, temelde kullan›lmak istenen sistemde istenilen debi ve bas›nc›n sa¤lanmas› ifllemidir. Bir sisteminin performans ihtiyaçlar› uygun tip ve özelliklere sahip bir pompa tipi seçilmesiyle önem kazan›r. Ancak bu süreç sistem ihtiyaçlar›n› karfl›layacak di¤er alternatif pompalar›nda mutlaka de¤erlendirilmesini gerektirir. Ekonomik, etkinlik ve verimlilik performanslar›na ba¤l› olarak bu pompalar içinden en uygunu seçilir. Bir tesise uygun pompa seçebilmek için baz› unsurlar› mutlaka sa¤l›kl› olarak elde edilmelidir. Bunlar: a. Pompalanacak ak›flkan›n s›cakl›¤›, özgül a¤›rl›¤›, viskozitesi ve temizli¤i gibi temel parametreler, pompan›n yap›sal yönüyle yak›ndan ilgili oldu¤u için önemlidir. b. Pompa kapasitesinin belirlenebilmesi için gerekli ak›fl debisi bilinmelidir. c. Sistemin ifllevsel özellikler, pompaj sistemin yap›s›na ait bilgiler, tesisat ak›fllar›n›n hesaplanmas› ve çizilmesi için gereklidir. ç. Ak›flkan kayna¤› ve emme koflullar› sorgulanmal›, depolama karakteristikleri tüm yönleriyle ve do¤ru incelenmelidir. d. Sistemde pompadan yararlanacak kullan›m noktas› say›s›, y›ll›k çal›flma süreleri, ihtiyac› olan debisel de¤erler, pompalar›n seri ya da paralel çal›flma koflullar›n›n belirlenmesi için gereklidir. e. Sistemin kurulaca¤› alan ile ilgili bilgiler incelenmelidir. f. Enerji kayna¤› ve sürdürülebilirli¤i sorgulanmal›d›r. Bir pompa sisteminin sabit giderleri için, pompa çark çap›n›n karesi (D2)ile, iflletme giderleri ise pompa çark çap›n›n 5. kuvveti (D5) ile de¤iflti¤ini kabul eden bir yaklafl›m vard›r. Genel uygulamalarda bu yaklafl›mdan hareketle, küçük tesisler için basit ve ucuz pompalar öne ç›karken, büyük kapasiteli ve sürekli çal›flan tesislerde güçlü pompalar tercih edilmektdir. Bir sistem için pompa seçimi için afla¤›daki unsurlar göz önüne al›nmal›d›r: a. Pompa ve sisteme iliflkin veriler gerçekçi olmal›, olas› toleranslar de¤erlendirilmeli, gücü karfl›layacak kadar büyük motor seçilmelidir. 6. Ünite - Pompalar b. Emmedeki net pozitif yük ve titreflim yönüyle, öncelikle düflük devirli pompa seçilmelidir. Ayn› devirli iki pompa aras›nda seçim yap›lacaksa; istenen çal›flma noktas›, pompan›n en iyi verim noktas›n›n solunda olan pompa seçilmelidir. c. Pek çok sistemde zamanla sisteme yap›lan ilaveler nedeniyle debideki art›fllara göre boru kesitleri ve ba¤lant› elemanlar› uygun seçilmelidir. ç. Bir depoya de¤il de, do¤rudan bir boru flebekesine su pompalamas› ve debinin vana ile ayarlanmas› durumunda, toplam dinamik yük (basma yüksekli¤i) ve debi e¤risi yat›k olan pompalar, hidroforlu sistemlerde ve çok say›da pompan›n paralel ba¤land›¤› koflullarda ise dik toplam dinamik yük (TDY) ve debi e¤risine sahip pompalar seçilmelidir. d. Derin kuyulardan su çekilmesinde, e¤er debi küçük, bas›nç büyükse (TDY>60 m) dalg›ç tip, büyük debi ve küçük TDY (TDY<60 m) koflullar›nda ise milli tip derin kuyu pompalar› öncelikle de¤erlendirilmelidir. e. Yo¤un veya afl›r› kat› madde içeren s›v›lar için aç›k çarkl› santrifüj yada enjektörlü pompalar tercih edilmelidir. f. De¤iflken devirli (frekans kontrollü) pompalar, debinin az olmas› istendi¤i sürece, basma yüksekli¤inde azalma meydana geldi¤i için sistem veriminde iyileflme sa¤lar. g. Basma yüksekli¤inin yüksek oldu¤u durumlarda, verimli bir debi kontrolü için pompa tercihi paralel pompa kullan›lmas›d›r. h. Sabit devirli durumlarda, en iyi pompa tercihi, en iyi verim bölgesinde çal›flan, sabit devirli pompalard›r. i. Pompa seçiminde, ömür devir maliyeti (ÖDM) mutlaka dikkate al›nmal›d›r. j. Pompalar›n boru karakteristi¤ine uygun bir flekilde seri ve/veya paralel ba¤lanmas› basma yüksekli¤ini ve ak›fl debisini art›r›labilir. Ayr›ca, debi art›rmak için basma borusuna paralel borularda ba¤lamak mümkündür. Seri ba¤lama genellikle basma yüksekli¤ini, paralel ba¤lamada ise debi önemli ölçüde artar. Sabit devirli pompalar en iyi verim noktas›nda çal›flt›r›lmal›d›r. Sürtünme kay›plar›n›n az oldu¤u sistemlerde verimli çal›flma için, debiyi karfl›layacak tek pompa yerine, her biri yar›m debiyi karfl›layacak iki pompa seçilmelidir. 195 196 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Özet Günümüzde sanayi prosesleri baflta olmak üzere yayg›n olarak kullan›lan pompalar; bir s›v› ak›flkana ba¤l› çal›flan tüm sistemlerde birincil bir enerji kayna¤›na ba¤l› olarak ak›flkan›n kinetik veya potansiyel enerjisini yükseltmeye yarayan elemanlard›r. K›saca pompa; bir s›v› ak›flkan› bir yerden baflka bir yere sevk eden cihaz olarakta tan›mlan›r. Pompalar sadece s›v› ak›flkanlarda kullan›l›rlar, pnömatik veya gaz ak›flkanlarda kullan›lmazlar. Pompalar›n süreci incelendi¤inde; ilk uygulamalarda enerji kullan›m› yerine el yard›m›yla pompalama yap›ld›¤› görülür. Bu süreçlerde s›v› ak›flkan›n nakledilmesi için kullan›lan cihazlara ise tulumba ad› verilmifltir. Tulumba ço¤unlukla s›n›rl› hacimsel ak›flkan›n bas›lmas› ifllevini yerine getiren basit hacimsel pompalard›r. Günümüzde ise ak›flkan›n bu ifllevi için elektriksel bir güç kullan›ld›¤› pompalar tercih edilmifltir. Ak›fl sürecinde s›v› ak›flkanlar›n bas›nç, debi, viskozite ve kavitasyon gibi temel özellikleri pompalar aç›s›ndan önemlidir. Evsel ihtiyaçlar, ticari ve tar›msal gereksinimler, g›da, kimya, petrokimya, ilaç, mekanik ve altyap› gibi bina, ulafl›m ve sanayi sektörlerin pek çok ifllevlerinde yo¤un olarak kullan›lan pompalar, literatürde pek çok s›n›fland›rmayla ifade edildi¤i görülür. Pistonlu pompalar; bir pistonun ileri geri hareketine ba¤l› ak›flkan›n iletilmesi prensibine dayan›r. Silindir piston düzene¤iyle ak›flkan›n emmilmesi ve bas›nçland›r›lmas› sa¤lan›r. Pistonlu pompalarda ileri geri hareket silindiri içinde bulunan pompa pistonu ve s›zd›rmazl›k elemanlar› ile gerçekleflir. Sanayide bas›nçland›rma, ya¤lama, s›v› transferi gibi tezgah uygulamalar›nda, yak›t sistemlerinde, kazanlar›n yak›t püskürtme sistemlerinde, dizel motorlarda diflli kutular›n ya¤lanma ifllevlerinde yayg›n olarak kullan›lan pompalard›r. Birbirleriyle beraber çal›flan iki düz diflli çarktan ibaret olup yap›lar› basittir Pervaneli ve türbin pompalar 500 m3/h’den yüksek debilerde basma yüksekli¤inin fazla olmad›¤› durumlar için kullan›lan pompalard›r. Bu pompalar kuyular, jeotermal uygulamalar, zemin alt› su kaynaklar›n›n kullan›m›, yer alt› depolar›nda ak›flkan pompalama gibi pek çok uygulamalarda kullan›lmaktad›rlar. Bu tür pompalar fiziki yap›lar› ve ak›fl özelliklerine göre düfley milli türbin pompalar, hermetik kovanl› türbin pompalar, dalg›ç pompalar ve pervaneli türbin pompalar olmak üzere dört farkl› türe sahiptir. Santrifüj pompalar, bina tesisatlar› baflta olmak üzere çok genifl kullan›m alan›na sahip pompalard›r. Bu pompalar, s›v›y› merkezkaç (kinetik) enerji ile emme hatt›ndan basma ç›k›fl›na göndererek bas›nç fark› oluflturan pompalard›r. Santrifüj pompalar çok düflük kapasite ve basma yüksekliklerinden 160000 m3/h. ve 100 m basma yüksekli¤ine kadar genifl bir bölgede kullan›labilmektedir. Bir pompalama sistemine sahip bir yap›da, ortalama pompaj sisteminin yat›r›m maliyeti yaklafl›k %6’lar civar›ndayken, iflletim sürecinde iflletme maliyetleri %60’lara ulaflmaktad›r. Bu nedenle pompa seçimindeki özen enerji tüketimini optimum de¤erlere indirilebilir. Bir pompada, pompan›n çal›flma aral›¤›, ak›fl debisinin sabit veya de¤iflken olmas›, pompa imalat standard›, montaj özelli¤i ve ba¤lant› sistemi, pompan›n ömür boyu maliyet analizi gibi parametreler; pompa verimini do¤rudan etkilemektedir. Bir sistemde enerji verimlili¤i yüksek pompa tercihi için öncelikle pompa ve sistemlere iliflkin; debinin durumu (de¤iflken mi?, sabit mi?), seçilen pompa ve boru çaplar›n›n uygunlu¤u, pompan›n devir durumu gibi özellikler dikkate al›nmal›d›r. Pompalarda enerji ekonomisi yönüyle en önemli parametre debi kontrolü ve debi ihtiyac›na ba¤l› pompa tercihidir. Son y›llarda pompa maliyet ve ekonomik de¤erlendirmelerinde ömür devir maliyeti (ÖDM) kavram› öne ç›km›flt›r. Bir pompa sat›n al›n›rken yaln›zca sat›n alma maliyetine bak›lmamal›d›r. Bu maliyetle birlikte bir pompan›n ömür sürecinde olas› maliyeti de¤erlendirilmelidir. Pompa seçimi; bir iflletmenin iflletme maliyetlerini do¤rudan etkileyecek bir etkiye sahip olabilir. Pompalar y›ll›k enerji tüketimleri dikkate al›nd›¤›nda kendi maliyetinin katlarca fazla maliyette enerji harcayabilir. Pompa seçimi, temelde kullan›lnak istenen sistemde istenilen debi ve bas›nc›n sa¤lanmas› ifllemidir. Bir sisteminin performans ihtiyaçlar› uygun tip ve özelliklere sahip bir pompa tipi seçilmesiyle önem kazan›r. Ekonomik, etkinlik ve verimlilik performanslar›na ba¤l› olarak bu pompalar içinden en uygunu seçilir. 6. Ünite - Pompalar 197 Kendimizi S›nayal›m 1. Afla¤›dakilerden hangisi bir ak›flkan›n kütle debisi için geçerli kavram de¤ildir? a. Yo¤unluk b. S›cakl›k c. H›z d. Kesit alan e. Hacimsel debi 6. Afla¤›dakilerden hangisi diflli pompalar›n kullan›m yeri de¤ildir? a. Jeotermal uygulamalar b. Yak›t sistemleri c. Diflli kutular›n ya¤lanmas› d. Yak›t püskürtme e. Ya¤lama ve s›v› transferi 2. Bir s›v›n›n birim a¤›rl›ktaki pompa girifli ve ç›k›fl› aras›nda kazand›¤› enerji veya bas›nç fark› olarak ifade edilen kavram afla¤›dakilerden hangisidir? a. Debi b. Viskozite c. Bas›nç d. Manometrik yükseklik e. Net bas›nç etkisi 7. Afla¤›dakilerden hangisi 500 m3/h’den yüksek debilerde basma yüksekli¤inin fazla olmad›¤› durumlar için kullan›lan pompalard›r? a. Pistonlu pompalar b. Pervaneli ve türbin pompalar c. Diflli pompalar d. Hidrolik pompalar e. Tek kademeli pompalar 3. Afla¤›dakilerden hangisi ve hareket halindeki ak›flkanda oluflan lokal gerilmelerle, ak›flkan›n flekil de¤ifltirme h›z› aras›ndaki iliflkiyi tan›mlar? a. Debi b. Bas›nç c. Viskozite d. Hidrolik güç e. Manometrik verim 8. Afla¤›dakilerden hangisi santrifüj pompalarda kullan›lan bir çark türü de¤ildir? a. Tek emiflli kapal› b. Çift emiflli c. Türbin tip d. Piston tipi e. Yar› aç›k 4. Kavitasyon etkisinin bir pompa için neden oldu¤u en önemli problem nedir? a. Verimi yükseltir b. Ak›flkan s›cakl›¤›n› de¤ifltirir c. Ak›flkan yo¤unlu¤unu artt›r›r d. Hidrolik gücü artt›r›r e. Emmede net pozitif yükü olumsuz etkiler 5. Pistonlu pompalarda silindir piston düzeneklerinin ifllevleri nedir? a. Ak›flkan›n emme ve bas›nçland›r›lmas› b. Ak›flkan›n vizkoz etkisinin artt›r›lmas› c. Ak›flkan emme h›z›n›n düflürülmesi d. Ak›flkan›n depolanmas› e. Ak›flkan›n pozitif yükünün düflürülmesi 9. Afla¤›dakilerden hangisi bir pompa için ömür devir maliyetini en çok etkiler? a. Yat›r›m maliyeti b. ‹flçilik giderleri c. Enerji maliyetleri d. Hurda maliyeti e. Ömür süreci 10. Bir depoya de¤il de, do¤rudan bir boru flebekesine su pompalamas› ve debinin vana ile ayarlanmas› durumunda kullan›laca pompa hangisidir? a. Dik tip pompa b. ‹kiz pompa c. E¤ik tip pompa d. Dozaj pompas› e. Yat›k tip pompa 198 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› 1. b 2. d 3. c 4. e 5. a 6. a 7. b 8. d 9. c 10. e Yan›t›n›z yanl›fl ise “Kütlesel Debi” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Manometrik Yükseklik” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Viskozite” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Kavitasyon” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Pistonlu Pompalar” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Diflli Pompalar” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Pervaneli ve Türbin Pompalar” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Santrifüj Pompalar” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Ömür Devir Maliyetinin Hesaplanmas›” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Pompa Seçimi” konusunu yeniden gözden geçiriniz. S›ra Sizde 3 Pompan›n basma yüksekli¤i için referans düzlemi kuyunun yüzey seviyesi al›n›r. (Her iki hazne yüzeyi atmosfere aç›k ve yüzey sabit kabul edilir. (P1=0, P2=0, V1=0, V2=0.) h2 = 18 + 9 = 27 m H = h2 - h1 H = 27 - 0 =27 m S›ra Sizde 4 . ∀ = 20/3600 = 0,005 m3/s . m = 0,005.1000 = 5 kg/s H = h2 - h1 H = (5+(3.10)-0) = 35 m . Ph = m .g.H = 5.9,81.35 = 1720 W = 1,72 kW S›ra Sizde 5 . Ph = m .g.H (W) Ph = (1000.0,005).9,807.21 = 1029 (W) η= S›ra Sizde Yan›t Anahtar› S›ra Sizde 1 . ∀ = V1A1 = V2A2 . ∀ = V1A1 = 3.π.(0,04)2/4=0,0037 m3/s . ∀ = V1A1 = V2A2 2 (40) A V2 = V1 1 V2 = 3 ⋅ = 0, 98 m / s 2 A2 70 ( ) Ph P = 1029 = 0, 34 3000 S›ra Sizde 6 Viskozite; bir ak›flkan›n akmaya karfl› gösterdi¤i dirençtir. S›ra Sizde 7 τ =µ du V 1, 5.6 =µ = = 562, 5 Pa dy h 0, 016 Re = ρVL 840.6.0, 016 = = 53, 76 µ 1, 5 Re>Rekritik ise ak›fl türbülansl›d›r. S›ra Sizde 2 . a. ∀ = 0,4.(200/3600) = 0,022 m3/s . ∀ = VA ⇒ 0,022 = V2.(π/4*0,042) = 17,5 m/s . . m 2 = tsu .∀ = 998.0.022 = 21.96 kg/s . b. ∀3 = (0,6.(200/3600)/2) = 0,017 m3/s . . m 3 = tsu .∀3 = 998.0,017 = 16.97 kg/s . . m 3 = m 4 = 16.97 kg/s S›ra Sizde 8 Ak›fl alan› içerisinde herhangi bir noktada yerel h›z yükselir ve buna ba¤l› olarak bas›nç doymufl buhar bas›nc›n›n alt›na düflerse çabuk buharlaflma bafllar ve çok say›da buhar cepleri meydana gelir. Bunlara kavitasyon kabarc›klar› denir. 6. Ünite - Pompalar S›ra Sizde 15 Santrifüj pompalar eksenel bir noktada çarka giren ak›flkan, çark›n santrifüj hareketine ve bunu tahrik eden bir motorun enerji yüküne ba¤l› olarak bas›nçland›r›l›r. S›ra Sizde 9 Ca = 2( Pa − Pv ) ρV 2 0, 26 = 2(131000 − 2337 ) 998 V 2 , V = 31, 49 m / s (5°C için Pv=863 Pa ve t =1000 kg/m3) Ca = Ca = 2( Pa − Pv ) ρV 2 2(131000 − 863) 1000 302 199 = 0, 289 0,289>0,26 oldu¤u için kavitasyon oluflmaz. S›ra Sizde 10 Pistonlu pompalar; bir pistonun ileri geri hareketine ba¤l› olarak ak›flkan›n piston düzene¤iyle emilmesi, bas›nçland›r›lmas› ve iletilmesi prensibine dayan›r. Pistonlu pompalar; bünyelerindeki pistonlar›n dizilifl flekline göre eksenel pistonlu pompalar, radyal pistonlu pompalar ve pistonlu el pompalar› olmak üzere 3 farkl› tipi vard›r. S›ra Sizde 11 Eksenel pistonlu pompalarda ak›fl debileri piston kurslar›n›n büyüklü¤üne ba¤l›d›r. Debi kontrolü piston kurslar›n›n ayarlanmas›yla sa¤lan›r. S›ra Sizde 12 Sanayide bas›nçland›rma, ya¤lama, s›v› transferi gibi tezgah uygulamalar›nda, yak›t sistemlerinde, kazanlar›n yak›t püskürtme sistemlerinde, dizel motorlarda diflli kutular›n ya¤lanma ifllevlerinde yayg›n olarak kullan›lan pompalard›r. S›ra Sizde 13 Düfley milli türbin pompalarda pompa ünitesi tamamen ak›flkan içine dald›r›l›r. Pompalama ünitesinde çanaklar yard›m›yla bas›nçland›r›lan ak›flkan, tahrik mili ve kaymal› radyal yataklardan oluflan sütundan ilerleyerek ç›k›fl bafll›¤›ndan bas›nçland›r›larak d›flar› at›l›r. S›ra Sizde 14 Dalg›ç pompa seçiminde pompa kapasitesi ve ak›fl debisi önemlidir. S›ra Sizde 16 Santrifüj pompalarda her çark›n bir bas›nçland›rma de¤eri vard›r. ‹htiyaç duyulan bas›nçland›rma de¤eri çark bas›nçland›rma de¤erinden yüksekse, çark say›s› artt›r›larak bas›nçland›rma sa¤lan›r. S›ra Sizde 17 Ömür devir maliyetinin amac›; pompa sistemleri de dâhil olmak üzere çeflitli sistemlerde firmalar›n masraflar›n› en aza indirip, enerji verimliliklerini en yükse¤e ç›karmalar›na yard›mc› olmakt›r. Yararlan›lan Kaynaklar Ay ‹. (2011), Hidrolik ve Pnömatik Ders Notlar›, Bal›kesir Üniversitesi, Mühendislik ve Mimarl›k Fakültesi, Bal›kesir. Ayder E. ‹likan A.N. (2009) Rotadinamik Pompalar›n Tüm Alan Karakteristikleri IX. Ulusal Tesisat Mühendisli¤i Kongresi, sayfa 909-923. Beflergil B. (2012) Ak›flkan iletici cihazlar, Celal Bayar Üniversitesi, Manisa. Çengel Y. Cimbala J.M. (2007). Ak›flkanlar Mekani¤i Temelleri ve Uygulamalar›, ‹zmir, Güven kitabevi. Çuha D.(2012) Santrifüj Pompa Sistemlerinde Enerji Tasarrufu, Ursan Pompa Armatür ve Endüstriyel Ürünler San. Tic. Ltd. Sti., Kocaeli. http://www. wisegeek.com/what-is-a-turbine-pump.htm Erol O. (2007). Deri ‹flletmelerinde Su Gereksinimin Karfl›lanmas›: Santrifüj Pompalar›n Kullan›m› Ve Optimizasyonu, Yüksek Lisans Tezi, Trakya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Tekirda¤. Ertöz A.Ö, Duymufl E.(2001), De¤iflken devirli pompa seçimi, 3. Pompa Kongresi ve Sergisi, Askeri Müze Kültür Sitesi AFP Binas›, Harbiye, ‹stanbul Ertöz A.Ö.(2006). Pompalar ve Pompaj Sistemlerinde Enerji Verimlili¤i, Tesisat Mühendisli¤i Dergisi Say›: 96, s. 50-56. GEO (2012). Pompalar, GEO, ‹zmir. www.geotr.com/ htmlarea/Pompalar.pdf GRUNDFOS (2004). Pompa El Kitab›, GRUNDFOS Pompa San. ve Tic. Ltd. fiti. ‹stanbul. 200 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi http://www.bayar.edu.tr/besergil/6_2_akiskan_iletici_ cihazlar.pdf K›l›ç H. (2005). Tar›msal Sulama ve Enerji, Güneydo¤u Anadolu Bölgesi Enerji Forumu 2005,TMMOB Elektrik Mühendisleri Odas›, Diyarbak›r. Konuralp O. Albayrak K. (2009). Pompal› Sistem Uygulamalar›nda Ömür Boyu Maliyet Yaklafl›m›, IX. Ulusal Tesisat Mühendisli¤i Kongresi, sayfa 13271344 KSB.(2012) Santrifüj Pompalar, Ursan Pompa Armatür ve Endüstriyel Ürünler San. Tic. Ltd. Sti., Kocaeli. KUMPAS.ORG. (2008) Pompa ve Hidrostatik, http:// kumpas.org/v3/dokumanlar/pompa-ve-hidrostatikt169.0.html MEGEP. (2005). Hidrolik Sistemler, Meslekî E¤itim ve Ö¤retim Sisteminin Güçlendirilmesi Projesi, Milli E¤itim Bakanl›¤›, Ankara. MEGEP. (2007). Motorlu araçlar Teknolojisi Hidrolik Pompalar, Meslekî E¤itim ve Ö¤retim Sisteminin Güçlendirilmesi Projesi, Milli E¤itim Bakanl›¤›, Ankara. Nalbanto¤lu B. (2001) Pompalarda Ömür Boyu Maliyet ve Sistem Etkinli¤i, 4. Pompa Kongresi ve Sergisi, ‹stanbul. Ö¤üt S. (2001). Pompalarda Enerji Tasarrufu, 4. Pompa Kongresi ve Sergisi, ‹stanbul. POMSAD (2006) De¤iflken H›zl› Pompalama Baflar›l› Uygulamalar ‹çin Bir K›lavuz, Europomp ve Hidrolik Enstitüsü, Türk Pompa ve Vana Sanayiciler derne¤i, Ankara. POMSAD (2006) Pompa Performans Kriteri Üzerine Bir Üçleme, Europomp ve Hidrolik Enstitüsü, Türk Pompa ve Vana Sanayiciler derne¤i, Ankara POMSAD (2006) Pompalarda Ömür Boyu Maliyet: Pompal› Tesisler için ÖBM Analiz Rehberi, Europomp ve Hidrolik Enstitüsü, Türk Pompa ve Vana Sanayiciler derne¤i, Ankara. fien M. (2011). Santrifüj Pompalar ve Pompa Tesisatlar›, MAS-DAF Makine sanayi A.fi. ‹stanbul. Tamer K.(2012) De¤iflken H›zl› Tahrik Sistemlerinin Ak›flkan Kontrolunda Uygulanmas›, http:// www.controltech.com.tr/Documents/Ak%C4%B1% C5%9Fkan%20Kontrol%C3%BCnde%20Enerji%20Ta sarrufu.pdf Türkmen B. (2011) Yeflil Binalarda Pompa, Yeflil Binalarda Pompa Semineri, Türk Tesisat Mühendisleri Derne¤i, Ankara. Wilo (2005) Pompa teknolojisinin temel prensipleri, W‹LO Pompa Sistemleri sanayi A.fi. ‹stanbul. ISITMA HAVALANDIRMA VE KL‹MA S‹STEMLER‹NDE ENERJ‹ EKONOM‹S‹ 7 Amaçlar›m›z N N N N Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra; Bina yönetim sistemlerinin faydalar›n› ve amaçlar›n› belirleyebilmek, Yang›n ihbar ve alarm sistemlerinin çal›flma prensiplerini aç›klayabilmek, Kartl› geçifl ve kapal› devre TV sistemlerinin bileflenlerini aç›klayabilmek, Ak›ll› evleri ve bina otomasyonunu aç›klayabilmek için gerekli bilgi ve becerilere sahip olabilirsiniz. Anahtar Kavramlar • Bina Yönetim Sistemi • Yang›n Alarm ve ‹hbar Sistemi • Kapal› Devre TV sistemi • Kartl› Geçifl Sistemleri • Ak›ll› Ev • Bina Otomasyonu ‹çindekiler Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Bina Yönetim Sistemleri • G‹R‹fi • B‹NA YÖNET‹M S‹STEM‹N‹N YAPISI • YANGIN ALGILAMA VE ALARM S‹STEMLER‹ • KARTLI GEÇ‹fi VE KONTROL S‹STEMLER‹ • AYDINLATMA OTOMASYONU • KAPALI DEVRE TV S‹STEMLER‹ • AKILLI EV S‹STEMLER‹ • B‹NA OTOMASYONU Bina Yönetim Sistemleri G‹R‹fi Önceleri binalar›n iflletmesi insanlar taraf›ndan yap›labilirken, binalar büyüdükçe, kullan›lan cihazlar artt›kça, otomasyon sistemleri gelifltikçe binalar “Bina Yönetim Sistemi” ad› verilen sistemler taraf›ndan yönetilmeye bafllam›flt›r. Binalarda ›s›tma, so¤utma, havaland›rma, iklimlendirme, ayd›nlatma, güvenlik, yang›ndan korunma gibi sistemlerin geliflmesi bunlar›n yönetimini karmafl›k hale getirmifltir. Sürdürülebilir, güvenli, ekonomik ve iflletme için bilgisayar deste¤ine dayanan bina yönetim sistemleri devreye girmifltir. Bina otomasyon sistemlerinde denetlenen sisteme iliflkin verimlilik analizleri, raporlamalar, alarm durumlar› aktif olarak uzaktan kontrol edilebilmekte ve bir iki personelin yönetebilece¤i bilgisayar ekranlar›nda gözlenebilmektedir. Yap›lan analizler ç›kt› olarak al›nabilmektedir. Bina otomasyon sistemlerinde kontrolü sa¤layan donan›mlar yaz›l›mla yönetilmektedir. Sistemde daha sonra olabilecek de¤ifliklikler yaz›l›ma yap›labilecek eklemelerle dahil edilebilmektedir. Bina otomasyon sistemleri iflletmenin verimli olarak çal›flt›r›lmas›n› sa¤lar. Bunun yan›nda enerji tasarrufu, güvenlik ve çal›flan say›s›nda azalma sa¤lar. B‹NA YÖNET‹M S‹STEM‹N‹N YAPISI Bina yönetim sistemi kavram›, asl›nda 1950’li y›llarda ortaya ç›kmaya bafllam›flt›r. Elektronikteki geliflmelerle, çok karmafl›k yap›daki sistemler kontrol edilebilir hale gelmifltir. 1970’lerde seri data tafl›ma sistemleri ve elektronik donan›mlardaki geliflmeler, bina yönetim sistemlerinin günümüzdeki ilkel hallerini ortaya ç›karm›flt›r. Bu sistemde sahadan s›cakl›k, bas›nç gibi bilgiler toplanmakta ve ana merkeze gönderilmektedir. Ana merkez de, ›s›tma - so¤utma sistemindeki yap›lmas› gereken vana açma-kapama gibi bilgileri panele göndermektedir. 1970’lein ortalar›nda kiflisel bilgisayarlar›n ortaya ç›kmas›yla ana merkezlerde bunlar kullan›lmaya bafllanm›flt›r. Bu geliflme merkezden izleyebilme ve verileri yaz›c›dan alma kolayl›¤› getirmifltir. 1980’lerde bilgisayar teknolojisindeki geliflmelerle sahadan bilgi toplama, yorumlama, kontrol, izleme gibi ifllemlerin yap›lmas›n› daha küçük maliyetlerle gerçeklefltirilmesini sa¤lam›flt›r. Avrupa ve Amerika’da pek çok binada art›k bina yönetim sistemleri kullan›lmaktad›r. Ülkemizde de bina yönetim sistemi uygulamas›na üniversite kampüslerinde, al›flverifl merkezlerinde, hastanelerde, havaalanlar›nda, otellerde, ifl merkezlerinde ve fabrikalarda yo¤un bir flekilde rastlanmaktad›r. Bina yönetim sistemleri, binadaki elektromekanik sistemlerin kontrolü ile birlikte bilgilerin bir merkezde toplanmas› ve bir merkezden yönetilmesi olana¤›n› sa¤lam›flt›r. 204 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Çal›flma Prensibi Bina yönetim sistemleri, bilgisayar ile saha elemanlar›n›n bilgi al›flverifli yapmas› esas›na dayanmaktad›r. Saha elemanlar›; sahadaki cihazlardaki bilgileri alg›layan sensörler, anahtarlar ve kontrolörlerle donat›lm›flt›r. Ayr›ca kontrolörden gelen bilgiler vana, damper ç›k›fllar›yla uygulanmaktad›r. Kontrolörler; saha elemanlar›ndan gelen bilgileri alg›layan ve bafllang›çta tasarlanan yaz›l›ma göre bu bilgileri yorumlayarak gerekli de¤erleri alarak kontrolün yap›ld›¤› ve al›nan bilgilerin merkeze gönderildi¤i elemanlard›r. Sistemin çal›flma prensibi flu flekilde olmaktad›r: Binan›n çeflitli yerlerinde kontrol edilmek istenen tesisat ve sistem elemanlar› bulunmaktad›r. Bas›nç, s›cakl›k, h›z gibi büyüklükleri ölçecek sensörler (alg›lay›c›lar), tesisat ve sistemde ölçüm al›nmas› gereken yerlere yerlefltirilmifltir. Ayr›ca vana, damper motoru gibi cihazlar›n aç/kapa kontrol cihazlar› gibi saha elemanlar› sistem içerisinde bulunmaktad›r. fiekil 7.1 Bina Yönetim Sisteminin Çal›flma Prensibi MERKEZ‹ B‹R‹M ÇIKTI B‹R‹MLER‹ EKRAN B‹LG‹SAYAR (YAZILIM) veya KONTROL PANEL‹ (M‹KRO ‹fiLEMC‹) YAZICI M‹KRO ‹fiLEMC‹-RAM CD/DVD/BlueRAY SAB‹T D‹SK B‹LG‹ TOPLAMA ve KONTROL B‹R‹M‹ ALGILAYICI SAHA B‹LG‹ TOPLAMA B‹R‹MLER‹ (KONTROLLER) KONTROL ELEMANI SAHA ELEMANLARI Saha elemanlar› üzerinde bulunan sensörlerden gelen bilgiler, mikroifllemciler taraf›ndan de¤erlendirilmektedir. Yaz›l›m›n ön gördü¤ü flekilde (ortam s›cakl›¤›n› 21 °C yap, nemi % 60 yap gibi) de¤erlendirilen bilgiler, damper veya vana motoru gibi saha elemanlar›n›n kontrolünü ve pompa gibi cihazlara kumanda edilmesini sa¤lar. Di¤er bir deyimle, binada çeflitli sistemlere yerlefltirilen saha bilgisayarlar› (mikroifllemciler) sahadan gelen ve sahaya gönderilen her türlü bilgi ve kontrol sinyalini ana kumanda merkezindeki bilgisayara iletmektedirler. Ana kumanda merkezindeki bilgisayarlar taraf›ndan de¤erlendirilen bu bilgiler ekrana aktar›l›r, buradan da istenildi¤inde yaz›c›dan ç›kt› olarak al›nabilir. Sistemin çal›flma bilgileri, haftal›k ya da ayl›k olarak raporlanabilir. Bina yönetim sisteminin çal›flma prensibi fiekil 7.1’de görülmektedir. 205 7. Ünite - Bina Yönetim Sistemleri Mikroifllemci nedir? Aç›klay›n›z. Bina Yönetim Sisteminin Avantajlar› SIRA S‹ZDE 1 fi Ü N E L ‹ M Bina yönetim sistemlerinin en önemli avantaj›, sistemin mevcutD Üdurumunu izlemek ve yaz›l›mda belirtilen kontrol noktalar›na dayanarak kontrol etmektir. Sistemin bütün çal›flma periyotlar› s›ras›nda olabilecek her türlü bilgi buS sistem O R U arac›l›¤› ile izlenip, kontrol edilebilmektedir. Örne¤in vantilatör, pompa, aspiratör, kazan, hidrofor gibi elemanlar›n›n çal›fl›yor ya da çal›flm›yor bilgisi izlenebilmektedir. Benzer D‹KKAT flekilde vana ve damper motorlar›n›n aç›kl›k oranlar› yüzde olarak izlenebilmektedir (% 10 aç›k, % 30 kapal› gibi). Bunlar›n d›fl›nda çeflitli cihazlar›n ar›za ve alarm SIRA istenilen S‹ZDE durumlar› da izlenebilmektedir. Bu bilgiler, çeflitli aral›klarla veya zamanlarda bilgisayar haf›zas›nda kaydedilebilmektedir. Eskiye dayal› çeflitli tarihlerdeki, çeflitli bilgiler görülebilecek ve yaz›c›dan ç›kt› olarak al›nabilecektir. AMAÇLARIMIZ Bina yönetim sistemlerinin uygulanmas›, ciddi boyutta enerji tasarrufu sa¤layabilmektedir. Örne¤in binadaki toplant› salonlar›, hangi gün ve hangi saatlerde kullan›lacaksa bu saatler esas al›narak ›s›t›lacak ya da so¤utulacakt›r. çeflitli K ‹ T ABinan›n P bölümleri için hafta içi ya da hafta sonu programlar› yap›labilmektedir. Bu tür uygulamalar, ciddi enerji tasarrufu ortaya ç›karmaktad›r. Bina yönetim sistemleri, ar›zalar›n önceden tespitini sa¤layarak cihazlara baTELEV‹ZYON k›m-onar›m kolayl›¤› getirmekte ve önemli sorunlar› ortadan kald›rmaktad›r. Örne¤in bir rulman yata¤›ndaki ya¤ s›cakl›¤› belli bir de¤erin üzerine ç›kt›¤›nda sistem alarm vermekte, rulman ya¤›nda ortaya ç›kan s›cakl›k art›fl›, ar›zan›n sebebinin bu‹ N T E R NBu E T alarm›n ollunmas›n› gerekiyorsa rulman›n de¤ifltirilmesini sa¤layabilmektedir. mamas›, rulman›n bulundu¤u elektrik motorunun tamamen devre d›fl› kalmas›na neden olup, ciddi ar›zalara yol aç›p sistemin bir süre devre d›fl› kamas›na neden MAKALE olabilir. Bina yönetim sistemleri, ortam›n daha konforlu iflletilmesini sa¤lar ve de¤iflen ortam flartlar›na daha h›zl› cevap verilir. Örne¤in, bir konser salonunda 500 izleyici varken gerekli olan taze hava miktar› ile 750 izleyici varken gerekli olan taze hava miktar› birbirinden farkl›d›r. Bu miktar kontrol cihaz›yla otomatik hesaplan›p uygulanabilir. Bu durumda konforlu bir ortam oluflturman›n yan› s›ra enerji tasarrufu da sa¤lan›r. Filtrelerin önüne ve arkas›na yerlefltirilen bas›nç sensörleriyle bas›nç fark› art›fl› belirli bir de¤ere geldi¤inde filtrenin de¤ifltirilmesi gerekti¤i alarm› verilir. Filtrenin zaman›nda de¤iflmesi, konfor yan›nda olas› ar›zlar› da ortadan kald›r›r. Bina yönetim sistemleri, periyodik bak›m ifllemlerinin zaman›nda yap›lmas›n› sa¤layarak cihaz verim ve ömrünü art›r›r. Cihazlar›n çal›flma saatleri toplanarak periyodik bak›mlar› bu saatlere göre tespit edilir. Hangi cihaza ne zaman bak›m yap›laca¤› önceden bildirilerek gerekli parça de¤iflikli¤i ve bak›m ifllemi gerçeklefltirilir. Bu durum periyodik bak›m ifllerini takip edecek personel say›s›ndan da tasarruf sa¤lar. Bina yönetim sistemleri, iflletme hatalar›n› minimuma indirgeyerek olabilecek hatalar›n en k›sa zamanda saptanmas›n› sa¤lar. Böylece sistemin verimi ve ömrü art›r›l›r. Verilen alarmlar vas›tas›yla ar›zalara an›nda müdahale edilebilece¤inden cihazlar›n daha büyük ar›zalardan korunmas› ve ar›zalar›n di¤er cihazlara s›çramas› önlemmifl olur. Bina yönetim sistemleri, yedekli çal›flan pompa, kaskad kazan gibi cihazlar›n s›ral› olarak ve ayn› sürelerle çal›flt›r›lmas›n› sa¤lar. Böylece bir kazan›n ya da pompan›n sürekli olarak di¤erinden daha az ya da daha çok çal›flmas› gibi durum ortadan kald›r›larak verimsiz iflletme ortadan kald›r›l›r. N N SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON ‹NTERNET MAKALE 206 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Yang›n alarm izleme ve güvenlik sistemleriyle iflletmenin emniyetli ve güvenilir bir flekilde yönetilmesi sa¤lan›r. Elektrik kesilip tekrar geldi¤inde bütün cihazlar›n ayn› anda çal›flmas› önlenerek sistemin afl›r› yüklenmesinin önüne geçilir. Böyle bir durumda cihazlar s›rayla çal›flt›r›larak hem cihazlar›n hem de trafo sisteminin emniyeti sa¤lan›r. Ayr›ca elektrik kesilmesi durumunda saha bilgisayarlar›nda ve programlarda kay›p söz konusu olmamaktad›r. Eskiye dayal› tüm bilgiler muhafaza edilmektedir. Bina yönetim sistemleri, pek çok bileflenden meydana gelmektedir. Bunlar›n bafll›calar› flunlard›r: • Yang›n alg›lama ve alarm sistemleri, • Kartl› geçifl ve asansör sistemleri, • Ayd›nlatma sistemleri, • Kapal› devre TV sistemleri, • Ak›ll› ev sistemleri ve ifl merkezi otomasyonu. Sensörler Sensör, teknik olarak çevremizdeki s›cakl›k, nem, bas›nç gibi fiziksel koflullar› elektriksel sinyallere çevirirler. Nas›l ki insan duyu organlar› ile çevresindeki de¤ifliklikleri alg›lay›p buna ba¤l› olarak hareket ederse, sensörler de bir anlamda duyu organlar›n›n yapt›¤› görevi yerine getirmektedir. Sensörlerden al›nan veriler, elektrik sinyallerine dönüfltürülür. Daha sonra elektronik devreler taraf›ndan yorumlanarak mekanik aletlere kumanda edilmesi sa¤lan›r. Sensörler, otomatik kontrol sistemlerinde vazgeçilmez saha elemanlar›d›r. Sensörler sayesinde günlük hayat›m›z› daha konforlu hale getirerek kolaylaflt›rabiliriz. Örne¤in odada kullan›lan s›cakl›k sensörü ile odan›n hangi s›cakl›kta bulundu¤unu görüp, bu s›cakl›k de¤eri geçildi¤inde odaya enerji giriflini durdurarak hem konforlu bir ›s›nma hem de enerji tasarrufu sa¤layabiliriz. Sensörler, endüstride de çeflitli alanlarda da yo¤un olarak kullan›lmaktad›r. Sensörler çeflitli özelliklere göre s›n›fland›r›lmaktad›r. Bunlar; ölçülen büyüklü¤e göre, ç›k›fl büyüklü¤üne göre, besleme ihtiyac›na göre olmak üzere üç s›n›fta de¤erlendirilmektedir. Sensörlerle ölçülen büyüklükler temel olarak alt› grupta de¤erlendirilmektedir. Sensörlerde ölçülen büyüklükler; mekanik, termal, elektriksel, manyetik, ›fl›ma ve kimyasald›r. Mekanik büyüklükler olarak; uzunluk, alan, miktar, kütlesel ak›fl, kuvvet, tork, bas›nç, h›z, ivme, pozisyon, ses, dalga boyu olarak s›ralanabilir. Termal büyüklük olarak s›cakl›k ve ›s› ak›s› sensörleri bulunmaktad›r. Elektriksel büyüklük olarak; voltaj, direnç, ak›m, frekans sensörleri s›ralanabilir. Manyetik sensörler olarak; alan yo¤unlu¤u, manyetik moment ve geçirgenlik sensörleri s›ralanabilir. Ifl›ma sensörleri ise; yo¤unluk, dalga boyu, yans›tma olarak s›ralanabilir. Kimyasal sensörler ile yo¤unlaflma, içerik, oksidasyon, reaksiyon h›z› büyüklükleri ölçülebilmektedir. Sensörler, ürettikleri ç›k›fl sinyallerine göre ise iki s›n›fta de¤erlendirilmektedir. Bunlar dijital sensörler ve analog sensörlerdir. Dijital sensörlerin alg›lama prensipleri, ya hep ya hiç fleklindedir. Analog sensörler de ise verebilecekleri en yüksek ç›k›fl sinyali ve verebilecekleri en düflük ç›k›fl sinyali aras›nda analog olarak yani de¤iflken sinyal üretme prensibi vard›r. Sensörler, özelliklerini belirleyen baz› karakteristiklere sahiptir. En genel anlamda bak›ld›¤›nda sensörlerin özellikleri, dinamik ve statik olmak üzere iki grupta de¤erlendirilmektedir. Sensörlerin dinamik özellikleri denilince ölü zaman ve 7. Ünite - Bina Yönetim Sistemleri zaman sabiti özellikleri s›ralanabilir. Ölü zaman özelli¤i, sensörün cevap vermedeki gecikme süresi olarak aç›klanabilir. Di¤er bir ifadeyle sensörün ölçüm yapt›¤› ortamda meydana gelen de¤iflikli¤e ba¤l› olarak ç›k›fl sinyalinin de¤iflmesi esnas›nda geçen süredir. Örne¤in bir ortamda % 55 olarak ölçülen nem, % 56 olarak de¤iflmektedir. % 55 olarak ölçüldü¤ünde belirli bir gerilim üretilmektedir. Ortamdaki nem de¤iflip de % 56 oldu¤unda gerilim de de¤iflmektedir. Nem miktar›ndaki de¤iflim süresi ile gerilimlerdeki de¤iflim süresi aras›nda geçen zaman dilimi, o sensörün ölü zaman›d›r. Sensörlerin di¤er dinamik özelli¤i olan zaman sabiti, sensörün okudu¤u yeni de¤er için ç›k›fl sinyalinin hangi çabuklukta stabil hale geldi¤ini ifade etmektedir. Asl›nda sensörün yeni okudu¤u de¤erde ç›k›fl sinyalinin ulaflaca¤› de¤erin % 63’ne kadar geçen süre zaman sabiti olarak adland›r›lmaktad›r. Sensörlerin statik özellikleri olarak duyarl›l›¤›, do¤rulu¤u ve yineleme yetene¤i s›ralanabilir. Sensörün duyarl›l›k özelli¤i, ölçtü¤ü ortamda ortaya ç›kan küçük de¤iflimleri alg›lama h›z› olarak aç›klanmaktad›r. Sensörün do¤rulu¤u, ölçüm yapt›¤› aral›ktaki hata pay›d›r. Örne¤in bir sensörün do¤ruluk oran› ±% 0,05 ise ve bu sensör 0-100 °C aras›nda ölçüm yap›yorsa, sensörün ölçüm yapt›¤› aral›ktaki hata pay› ±0,0005*100 = ±0,05°C’dir. Sensörün yineleme yetene¤i, ayn› flartlar alt›nda sürekli olarak ayn› de¤eri gösterme özelli¤idir. Örne¤in bir nem sensörü ortam nemi % 55 olan bir yerde ölçüm yapt›ktan sonra nemi ayn› olan ikinci ortamda ölçüm yap›ld›¤›nda ayn› de¤eri veriyorsa, bu sensörün yineleme yetene¤i yüksektir. Bina yönetim sistemlerinde en çok kullan›lan sensörler, s›cakl›k, bas›nç, nem, hava h›z› ve hava kalite sensörleridir. S›cakl›k Sensörleri Bu sensörler, bulunduklar› ortam›n s›cakl›¤› hakk›nda bilgi edinmemizi sa¤lar. S›cakl›k ölçümü için çeflitli tip sensörler bulunmaktad›r. Birçok maddenin elektriksel direncinin s›cakl›kla de¤iflmesi özelli¤inden yararlan›larak ortam s›cakl›¤› elektriksel büyüklü¤e dönüfltürülür. Bu tip sensörlerde s›cakl›¤a karfl› çok hassas olan maddeler kullan›larak s›cakl›k ölçümünde yararlan›lmaktad›r. S›cakl›k sensörleri, s›cakl›¤a duyarl› malzemeden yap›ld›¤›nda s›cakl›k de¤iflimi olmas› durumunda bir ç›k›fl sinyali üretilmektedir. Üretilen bu ç›k›fl sinyalinin ifllenip yorumlanmas› ile ortam s›cakl›¤› hakk›nda bir fikir elde edilmektedir. Asl›nda s›cakl›k, ortamdaki moleküllerin kinetik enerjileriyle orant›l› bir kavramd›r. Di¤er bir anlat›mla, ortamdaki moleküllerin çeflitli türde hareketleri ve h›zlar› bulunmaktad›r, h›zlar› dolay›s›yla da kinetik enerjileri bulunmaktad›r. s›cakl›k k›saca flöyle tan›mlanmaktad›r: “Ortamdaki moleküllerin kinetik enerjileriyle orant›l› bir kavramd›r. Orant› katsay›s› da Stefan-Boltzman katsay›s›d›r. Herhangi bir ortamdaki moleküllerin h›zlar›n›n, kinetik enerjilerinin, dolay›s›yla da iç enerjilerinin art›fl› s›cakl›¤›n art›fl›; tersi durum ise s›cakl›¤›n azal›fl› demektir. S›cakl›k birimi için yayg›n olarak Celcius (C) kullan›lmaktad›r. Kelvin (K) ise, Celcius (C)+273’dür. Amerika’da ve baz› ülkelerde s›cakl›k birimi olarak Fahrenheit (F) kullan›lmaktad›r. Fahrenheit kullan›lmas›ndaki mutlak s›cakl›k de¤eri için ise Rankine (R) kullan›lmaktad›r. Uygulamada farkl› çal›flma prensiplerine dayal› farkl› s›cakl›k sensörleri kullan›lmaktad›r. Is›l çift (thermocouple) tipi sensörlerin çal›flma prensibi flöyledir: Farkl› iki metalin birer uçlar› birlefltirilir. Boflta kalan uçlardaki s›cakl›k de¤iflimi ile orant›l› olarak milivolt düzeyinde bir gerilim elde edilmektedir. Elde edilen gerilimin de¤eri, kullan›lan metallerin s›cakl›¤a verdi¤i tepki ile orant›l› olmaktad›r. Bu tip sensörle- 207 208 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi rin genifl bir çal›flma aral›¤› bulundu¤undan endüstride yayg›n olarak tercih edilmektedir. Bu tip sensörlerin yap›m›nda genellikle demir, bak›r, mangan, nikel, platin gibi metaller kullan›lmaktad›r. Termistör s›cakl›k sensörlerinde, elektriksel direnci s›cakl›kla de¤iflen yar› iletken malzemeler kullan›lmaktad›r. Kullan›lan bu yar› iletken malzemeler, s›cakl›k ile do¤ru orant›l› veya ters orant›l› direnç ortaya ç›karmaktad›r. Ortaya ç›kan bu direnç farkl›l›¤› elektronik devreler taraf›ndan de¤erlendirilerek s›cakl›¤a dönüfltürülür. Termistör direnci s›cakl›kla ters orant›l›ysa NTC (Negative Temporature Coefficient) sensör olarak adland›r›lmaktad›r. Termistör direnci s›cakl›kla do¤ru orant›l›ysa PTC (Positive Temporature Coefficient) sensör olarak adland›r›lmaktad›r. Bu tip sensörlerin avantajl› yönü, küçük s›cakl›k de¤iflimlerinde bile büyük direnç ortaya ç›karmalar›d›r. Bu özellikleri nedeniyle küçük s›cakl›k de¤iflimlerinin oldu¤u uygulamalara çok uygundur. NTCler -300°C ile +50°C aras›nda kullan›lmaktad›r. PTCler ise +60°C ile +150°C aras›ndaki ortamlarda kullan›lmaktad›r. Diot sensörlerde malzeme olarak silikon diot kullan›l›r. Silikon diot üzerinden elektrik ak›m› geçirildi¤i zaman gerilim düflümü 0,6 V mertebelerinde olmaktad›r. Bu gerilim de¤eri, s›cakl›¤a ba¤l› olarak de¤iflmektedir. S›cak›l›¤›n art›r›ld›¤› durumlarda diot üzerindeki gerilim düflümü azalmaktad›r. Diot sensörler, diotun bu özelli¤inden yararlanarak ölçüm yaparlar. Bas›nç Sensörleri Bas›nç sensörleri, ba¤land›klar› sistemde ak›flkan›n bas›nc›n› ölçerler. Genellikle s›v› ve gaz ak›flkanlar için ayr› tipte sensör üretilmesine karfl›n temel çal›flma prensipleri benzerdir. Gaz ak›flkanlarda genellikle fark bas›nç dikkate al›nmaktad›r. S›v›larda ise hem fark bas›nç hem de bas›nç de¤erini dikkate alan sensörler bulunmaktad›r. S›v›larda kullan›lan bas›nç sensörlerinde paslanmaz çelik gövdeli, gazlarda ise plastik gövdeli imal edilmekte olup, membran olarak s›v›larda seramik gazlarda silikon kullan›lmaktad›r. Bu tip sensörlerin ölçüm prensibinde, bas›nca maruz kalan membran›n bas›nca gösterdi¤i dirence karfl› ortaya ç›kan ak›m ve gerilim de¤erlendirilmektedir. Bu prensipte çal›flan sensörler statik bas›nç sensörleri olarak da adland›r›lmaktad›r. Dinamik bas›nç ölçen sensörler piezoelektrik etkiyi kullanmaktad›r. Dinamik bas›nç sensörleri; endüstride pompa bas›nc›nda, hidrolik ve pnomatik bas›nç hatlar›nda, içten yanmal› motorlarda, rüzgar tünellerinde kullan›lmaktad›r. Nem Sensörleri Nem sensörleri, genellikle havan›n nemini relatif nem oran› olarak tespit eder. Havan›n nemini tespit eden nem sensörleri için farkl› malzemeler kullan›lmakta olup, bunlar de¤iflik higrometrelerde de¤erlendirilmektedir. Mekanik higrometrelerde, boyu nem ile de¤iflen organik malzemeler kullan›lmaktad›r. Bu özellik kullan›larak basit ve etkili nem göstergeleri bulunmaktad›r. En çok kullan›lan organik malzemeler; insan saç›, naylon, hayvan derisi, hayvan boynuzu ve ka¤›tt›r. ‹nsan saç›n›n kullan›ld›¤› mekanik bir higrometre fiekil 7.2’de verilmifltir. 209 7. Ünite - Bina Yönetim Sistemleri fiekil 7.2 ‹nsan saç›n› kullanan mekanik bir higrometre (Karakoç T. H., Gökflin A. H., 2010) Ba¤›l nem ölçer Saç Eleman› Sensör Tipi Sensör S›n›f› Çal›flma Metodu Yaklafl›k Kullan›m Ölçüm Aral›¤› Yaklafl›k Do¤ruluk Psikrometre Evaporatif so¤utma Yafl termometre s›cakl›k ölçümü 0 ile 82 °C Ölçüm, standart ±3 ile ±7 RH Adyabatik Doymal› Psikrometre Evaporatif so¤utma Termodinamik yafl termometre s›cakl›k ölç. 4.4 ile 29.4 °C Ölçüm, standart ±0.2 ile ±2 RH So¤uk Ayna Çi¤ noktas› Nem formunun optik tan›mlanmas› Ölçüm, -78 ile 93 °C dp kontrol, meteoroloji ±17.5 ile ±15.5 °C Is›t›lm›fl Su buhar Doymufl bas›nc› Tuz Solisyonu Tuz solisyonunda buhar bas›nc› etkisi Ölçüm, -28 ile 71 °C dp kontrol, meteoroloji ±16.1 °C Saç Mekanik Boyut de¤iflimi %5 ile 100 RH Ölçüm, kontrol ±%5 RH Naylon Mekanik Boyut de¤iflimi %5 ile 100 RH Ölçüm, kontrol ±%5 RH Sentetik Mekanik Polyester ‹plik Boyut de¤iflimi %5 ile 100 RH Ölçüm, kontrol ±%7 RH Manda Derisi Mekanik Boyut de¤iflimi %5 ile 100 RH Ölçüm, kontrol ±%7 RH Selülozik Malzemeler Mekanik Boyut de¤iflimi %5 ile 100 RH Ölçüm, kontrol ±%5 RH Karbon Mekanik Boyut de¤iflimi %5 ile 100 RH Ölçüm, kontrol ±%5 RH Dunmore tipi Elektrikli Empedans 4.44.. 60 °C %7 .. 98 RH Ölçüm, kontrol ±%1.5 RH ‹yon De¤iflimli Elektrikli Reçine Empedans veya direnç -40..87. °C %10 .. 100 RH Ölçüm, kontrol ±%5 RH Gözenekli Seramik Direnç %5 ile100 RH Ölçüm, kontrol ±%5 RH Elektrikli Tablo 7.1 Nem Sensörlerinin Özellikleri (Karakoç T. H., Gökflin A. H., 2010) 210 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Tablo 7.1 Devam› Gözenekli Seramik ±% 1 ile ±1.5 RH Elektrikli Direnç %5 ile100 RH Ölçüm, kontrol Aluminyum Oksit Elektrikli Direnç %5 ile 100 RH Ölçüm, kontrol ±%3 RH Aluminyum Oksit Elektrikli Direnç -78.8 .. 60 °C dp Nem izleme, ölçüm, kontrol Elektrolitic Higrometre Elektrikli Direnç Coulometric Elektrikli cell Emilen nem ile elekroliz 1 .. 1000 ppm Ölçüm K›z›lötesi Lazer Diyot Elektrikli Optik diodlar 0.1 .. 100 ppm Nem izleme, ölçüm, kontrol Yüzey ses dalgas› azaltma 29.4..82.2 °C Ölçüm, kontrol ±1% RH -78.8 .. -17.7 °C Nem izleme, ölçüm, kontrol Yüzey Ses Dalgas› Elektrikli ±17 °C dp ±0.1 ppm Piezoelektrik Kütleye duyarl› Absorbe edilen nem ile kütle de¤iflimi Ifl›n›m Emmeli (Radyasyon Absorb.) Nem emme UV ya da IR ile -17.7.. 82.2 nem Absorbsiyon C dp ±15.5 °C Ölçüm, kontrol, dp meteroloji ±%5 RH Gravimetrik Do¤rudan kar›fl›m oran› ölç. Örnek gaz›n kuru 120-20 000 hava ak›m› ile ppm kar›fl›m karfl›laflt›r›lmas› oran› Öncelikli stdandart araflt›rma lab. ±%0.13 okuma Renk De¤iflimi Fiziksel Renk de¤iflimi Uyar› cihaz› ±%10 RH %10-80 RH ±16.6 ile ±12.2 °C dp Bu tür higrometrelerde, insan saç›n›n uzunlu¤unun havadaki nem oran›yla orant›l› de¤iflme özelli¤inden yararlan›lmaktad›r. Saç telinin çap› küçük oldu¤undan ortamdaki nemi emmekte veya üzerindeki nemi ortama verebilmektedir. Buna ba¤l› olarak da kullan›lan saç›n boyu de¤iflmektedir. fiekil 7.2’de görüldü¤ü gibi uzunlu¤un de¤iflmesi mekanik higrometreye nem de¤iflimi olarak yans›maktad›r. Saç telinin boyundaki uzaman›n saç›n ba¤l› oldu¤u potansiyemetrede direnç de¤iflimi olarak gösterildi¤i ve bu yolla nem ölçümü yapan higrometreler de bulunmaktad›r. Endüstride pek çok nem sensörü kullan›lmaktad›r. Kullan›lan sensörlerin tipi, s›n›f›, çal›flma metodu, ölçüm aral›¤› ve do¤ruluk derecesini içeren nem sensörlerinin özelliklerinin çizelgesi Tablo 7.1’de verilmifltir. SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ 2 Dinamik bas›nç SIRA nedir? S‹ZDE Aç›klay›n›z. Hava H›z› Sensörleri D Ü fi Ü N E L için ‹ M genelde iki tip sensör bulunmaktad›r. Bunlardan birisi dinaHava h›z› ölçümü mik bas›nçl› hava h›z› sensörü, di¤eri ise s›cak film ile h›z ölçen sensördür. Dinamik bas›nçl›S hava O R U h›z› sensöründe h›z ölçümü yap›lacak yerdeki dinamik bas›nç tespit edilerek bu h›za dönüfltürülür. Dinamik bas›nç, h›za dönüfltürülürken flu ifade kullan›l›r: Hız ( 2 × DinamikBasınç ) / 1, 2 . Dinamik bas›nçl› hava h›z› sensörleD‹KKAT N N SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ 7. Ünite - Bina Yönetim Sistemleri ri, genifl kanallarda h›z ölçmek için idealdir. Di¤er bir hava h›z› ölçüm yöntemi ise, s›cak film yöntemidir. Bu yöntemde ölçüm eleman› olarak çok ince film elemanlar› kullan›lmaktad›r. Hava Kalite Sensörleri Hava kirlili¤inin ölçülmesinde, hava kalite sensörleri kullan›l›r. Tiyatro, konferans ve sinema salonu gibi insan solunumundan kaynaklanan kirlili¤in ölçülmesinde karbondioksit sensörü kullan›lmaktad›r. YANGIN ALGILAMA VE ALARM S‹STEMLER‹ Yang›n bafllang›c›ndaki ilk saniyeler, gerçekten çok önemlidir. Yang›n söndürme iflleminde geç kal›n›rsa s›cakl›klar çok yüksek de¤erlere ç›kar, yang›n h›z› artar, bu noktadan sonra yang›n› söndürmek çok zorlafl›r, bazen imkans›z hale gelebilir. Bu nedenle yang›n bafllang›c›nda ilk saniyelerde, yang›n alg›lan›rsa çok basit yöntemlerle bile kolayl›kla söndürülebilir. Yang›n bafllang›c›ndaki ilk saniyeler bu nedenle çok önemlidir. Son y›llarda yang›n alg›lama ve alarm sisteminin kullan›m›nda art›fllar ortaya ç›km›flt›r. Bu tür sistemler; büyük ifl merkezleri, oteller, al›flverifl merkezleri ile özellikle pamuk, poliester, ahflap, ka¤›t gibi malzemelerin üretildi¤i ve depoland›¤› fabrikalarda kullan›lmaktad›r. Bu tür sistemlerin temel tafl› detektörlerdir. Yang›n›n oluflmas›na neden olan madde, kimyasal içeri¤ine göre duman, ›s› ya da alev fleklinde ortaya ç›kar. Alg›lama sistemleri, bu üç tipe göre tasarlanmaktad›r. Yang›n alg›lama ve alarm sistemleri, bir binadaki yang›n durumunu izleyerek binada yaflayanlar›n yang›n konusunda bilgilendirilmesini sa¤laman›n yan› s›ra gerekli önlemleri devreye sokmak amac›yla kurulan sistemlerdir. Bu amaçla binada pek çok noktaya s›cakl›k ve duman› alg›layan sensörler ile manuel ihbar butonlar› yerlefltirilir. Ayr›ca iflitsel ve görsel ikaz iflaretleri ile acil anons sistemleri yerlefltirilir. Herhangi bir alarm durumu söz konusu oldu¤unda; önceden programlanan senaryo do¤rultusunda sinyallerin çal›nmas›, uyar›lar›n gerekli yerlere iletilmesi ve güvenli yang›n ç›k›fllar›n›n gösterilmesi ifllemleri gerçeklefltirilir. Yang›n alarm ve alg›lama sistemi çeflitli flekillerde tasarlanabilir. Bu sistem, do¤rudan bina otomasyon sistemine entegre edilerek bir kontrol odas›nda izlenmesi ve denetlenmesi en uygun olan›d›r. Yang›n alg›lama sistemleri, genelde dört farkl› tipte kurulmaktad›r. Bunlar s›ras›yla; klasik, adresli, ak›ll› adresli ve duman örneklemelidir. Yang›n alg›lma ve alarm sistemleri, adressiz, adresli ve ak›ll› olma durumuna göre farkl› dedektör tipleri bulundurmaktad›r. Klasik ya da konvansiyonel olarak adland›r›lan adressiz sistemler, binada yang›n ç›kt›¤›na dair alarm vermesine karfl›n bunun yerini bildirmezler. Adresli sistemlerde ise yang›n›n bafllad›¤› nokta kontrol odas›ndaki ekranlardan görülebilmektedir. Ak›ll› sistemlerde ise; yang›n durumunda yang›n adresi merkezi kontrol odas›ndaki ekranda gösterilmekle birlikte, önceden belirlenen senaryo uyar›nca gerekli noktalara bilgilendirme mesajlar› yollan›r ve yang›n›n söndürülmesi için gerekli önlemler devreye sokulur. Yang›n alg›lama ve kontrol sistemi binadaki tüm sistemlerle entegre edildi¤inde ise; yang›n tehlikesinin ortaya ç›kt›¤› durumlarda anonslar yap›labilmekte, kilitli yang›n kap›lar› kendili¤inden aç›lmakta, yang›nla ilintili katlardaki elektrikli cihazlar devre d›fl› b›rak›labilmekte, asansörlerin kendili¤inden zemin kata kadar inerek içindekileri hapsetmeden tamamen durmas› sa¤lanabilmektedir. Bu ve buna benzer önlemler al›narak yang›nla ilgili tehlikenin en az zararla atlat›lmas› sa¤lanabilmektedir. Bir yang›n alarm ve ihbar sisteminin bileflenleri fiekil 7.3’te görülmektedir. 211 212 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi fiekil 7.3 Bir Yang›n Alarm ve ‹hbar sisteminin bileflenleri Ifl›n Dedektörü Gaz Dedektörü S›cakl›k Sensörü Kanal Tipi Duman Dedektörü Yönlendirme Levhas› Yang›n Kontrol Paneli Yang›n Butonu Duman Dedektörü Sesli vi Ifl›kl› Yang›n Alarm Cihaz› SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON ‹NTERNET MAKALE 2 Termistör nedir? Aç›klay›n›z. SIRA S‹ZDE Yang›n Alg›lama ve ‹hbar Sistemi Elemanlar› D Ü fi Ü N E L ‹ M Yang›n kontrol paneli, sistemdeki tüm dedektörlerin, butonlar›n ve sirenlerin ba¤land›¤› yerdir. Yang›n kontrol paneli, bir anlamda sistemin kontrol merkezidir. ‹hO R U bar›n geldi¤iS bölgeyi gösterir. Yang›n kontrol panelinde elektrik kesintilerine karfl›n akü bulundurulmaktad›r. Binan›n yap›s› ve kullan›m özelli¤ine göre seçilen dedektörler, yang›n kontrol paneline ba¤l› olarak çal›flmaktad›rlar. Genellikle kontrol D‹KKAT paneli, yirmi dört saat personelin görevli oldu¤u kontrol odas›nda bulunmaktad›r. Dedektörden gelen ihbar sonras›nda yang›n kontrol panelinden sesli ve ›fl›kl› SIRA S‹ZDE alarm verilir. Geliflmifl sistemlerde, bu alg›lama sonras›nda otomatik yang›n söndürme sistemleri harekete geçirilir. Normal havaland›rma sistemi durdurularak pozitif havaAMAÇLARIMIZ land›rma ile kirli hava emifl sistemi çal›flt›r›l›r. Örnek bir bina için kontrol paneline ba¤lanan ekipmanlar fiekil 7.4’te gösterilmektedir. Yang›n kontrol panelleri genel olarak, konvansiyonel K ‹ T A P ve adresli olmak üzere iki flekilde tasarlanabilmektedir. Yang›n ihbar dedektörleri, duman, s›cakl›k, alev gibi yanma sonu ürünlerini alg›layan ve bu bilgiyi elektriksel sinyal olarak kontrol paneline ileten sensördür. Yang›n alarm genel olarak duman, ›s› ve ›fl›k olmak üzere üç yanma T E L Esistemlerinde V‹ZYON sonu ürünü kontrol edilmektedir. Dedektörler, tiplerine göre bu yanma sonu ürünlerinden birini ya da birkaç›n› alg›layarak kontrol paneline elektriksel olarak sinyal gönderir. Yang›n ihbar dedektörleri, genel olarak gördü¤ü iflleve göre üç tipte s›‹ N T E RBunlar; NET n›fland›r›labilir. duman dedektörleri, alev dedektörleri ve s›cakl›k detektörleridir. Yang›ndan korunma amac›yla kullan›lan dedektörler, kullan›m yerine göre do¤ru bir flekilde seçilmeli ve uygun bir yere yerlefltirilmelidir. Baz› kullan›m yerM A tip K A Ldedektör E lerinde tek bir yeterli olmayabilir. Örne¤in mutfaklarda, s›cakl›¤›n yan› s›ra gaz kaça¤› için de ayr› bir dedektör kullan›lmal›d›r. N N 213 7. Ünite - Bina Yönetim Sistemleri fiekil 7.4 Örnek bir binada Yang›n Kontrol Paneline Ba¤lanan Ekipmanlar 4 5 1. Alarm Kontrol Paneli 2. Duman Dedektörü 3. Yang››n ‹hbar Butonu 2 3 1 4. Siren 5. Gaz Dedektörü Duman dedektörleri, dumana karfl› duyarl› olup yanman›n ilk evresindeki toksit yanma ürünleriyle duman› alg›layabilecek flekilde tasarlanm›fllard›r. Yang›n s›ras›nda ortaya ç›kan en belirgin yanma sonu ürünü duman, is ve kül partikülleridir. Duman dektörleri genellikle ifl yeri, okul, al›flverifl merkezi, otel gibi yerlerde kullan›lmaktad›r. Duman dedektörleri, kullan›m amac›na göre iyonizasyon dedektörleri, ›fl›n tipi duman dedektörleri, optik duman dedektörleri ve aktif hava emmeli hassas dumandedektörleri olmak üzere çeflitli tiplerde tasarlanmaktad›r. ‹yonizasyon dedektörleri; koridor, merdiven ve kimyasal madde depolar› gibi yerlerde h›zla geliflebilecek yang›n riskinin bulundu¤u ortamlarda kullan›lmaktad›r. ‹yonizasyon tipi duman dedektörü ve çal›flma prensibi fiekil 7.5’te verilmifltir. fiekil 7.5 ‹yonizasyon tipi duman dedektörü ve çal›flma prensibi Ifl›n tipi duman dedektörü, özellikle yüksek hacimli depo ve yüksek tavanl› koridorlarda di¤er duman dedektörlerinin kullan›m›n›n uygun olmad›¤› alanlarda kullan›lmaktad›r. Optik duman dedektörleri; koridor, merdiven, asansör flaft›, kargo yükleme odalar› gibi mekanlarda ve yo¤un dumanla için için yanan maddelerin depoland›¤› yerlerde kullan›lmaktad›r. Özellikle büyük partiküllü siyah duma- 214 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi na çabuk cevap verme özelli¤i bulunmaktad›r. Optik duman dedektörünün çal›flma prensibi fiekil 7.6’da verilmifltir. fiekil 7.6 Optik duman dedektörünün çal›flma prensibi (a) normal durum (b) yang›n durumu (MEB, 2012) K›z›l ötesi (IR) ›fl›nlar FOTOD‹YOT (Üzerine ›fl›k gelince çal›flan diyot) Fotodiyodu, do¤rudan üzerine gelecek LED ›fl›¤›ndan koruyan perde IR-LED (Ifl›k yayan diyot) (a) Duman partikülleri K›z›l ötesi (IR) ›fl›nlar FOTOD‹YOT (Üzerine ›fl›k gelince çal›flan diyot) Fotodiyodu, do¤rudan üzerine gelecek LED ›fl›¤›ndan koruyan perde IR-LED (Ifl›k yayan diyot) (b) S›cakl›k dedektörlerinin içinde bir termistör eleman› bulunmaktad›r. S›cakl›k dedektörlerinin artan ve sabit s›cakl›kl› olmak üzere iki tipi bulunmaktad›r. Sabit s›cakl›k dedektörleri, ortamdaki s›cakl›k seviyesinin belli bir noktan›n üzerine geçmesi halinde alg›lama yapar. Sabit s›cakl›k dedektörleri, bulundu¤u ortam›n s›cakl›¤› 60-65°C’a geldi¤inde alarm vermektedir. Genellikle çay ocaklar›, f›r›nlar, mutfak, kazan dairesi gibi yerlerde kullan›lmaktad›r. Artan s›cakl›k dedektörleri ise, s›cakl›¤›n belirli bir sürede ve ani olarak yükselmesi durumunu alg›lamaktad›r. Hem s›cakl›k art›fl›n› hem de duman, is gibi yanma sonu ürünlerini alg›layan dedektörler, kombine dedektörler olarak adland›r›lmaktad›r ve yo¤un koruma gerektiren yerlerde kullan›lmaktad›r. Alev dedektörleri; uçak hangarlar›, kimyasal tesisler, patlay›c› imalathaneleri gibi alevin belirli bir süre içerisinde aniden yükselmesi halini alg›layan dedektörlerdir. Alev dedektörleri, yang›nda ortaya ç›kan ›fl›k ve radyasyonu alg›lamaktad›rlar. Bu dedektörler, normal günefl ›fl›¤› ile lamba ›fl›¤›ndan etkilenmemektedirler. Gaz sensörleri, do¤algaz, LPG gibi zehirli gazlar›n a¤›lanmas›nda kullan›lan bir dedektördür. Özellikle mutfak, kazan dairesi ve do¤algaz istasyonu gibi yerlerde kullan›lmaktad›r. Sesli ve ›fl›kl› yang›n alarm cihazlar›, yang›n alg›lama ve ihbar sisteminin vazgeçilmez elemanlar› aras›ndad›r. Yang›n bafllad›¤›na dair alg›lama dedektörler taraf›ndan yap›ld›ktan sonra, bu bilgi kontrol paneline ulaflt›r›l›r. Bilginin kontrol panelinde mikroifllemcilerle de¤erlendirilmesinden sonra önceden belirlenmifl senaryo do¤rultusunda sesli ve ›fl›kl› uyar› cihazlar›na da bilgi gönderilir. Bu cihazlar, yang›n ortaya ç›kan binan›n acil olarak tahliye edilmesi ve binaya müdahale edilmesi amac›yla ilk uyar› ifllemini gerçeklefltirir. Binalar›n yang›ndan korunmas›na iliflkin yönetmelikte de sesli ve ›fl›kl› alarm cihazlar›na iliflkin yönlendirmeler bulunmaktad›r. Buna göre yönetmelikte, binan›n kullan›lan tüm bölümlerinde yaflayanlar› yang›n veya benzeri bir acil durumdan haberdar etmek için sesli ve ›fl›kl› uyar› cihazlar›yla data iletiflimi yap›laca¤› belirtilmektedir. Ayr›ca yönetmelikte yang›n kontrol merkezindeki ana kontrol panelinde ve di¤er izleme noktalar›ndaki tali kontrol panellerinde sesli ve ›fl›kl› göstergelerle veri iletiflimi yap›laca¤› yer almaktad›r. Sesli alarm cihaz› olarak siren kullan›lmaktad›r. Sesli alarm cihazlar›, binan›n pek çok yerine yerlefltirilmeli ve 150 cm yükseklikteki ses seviyesi, ortalama ses seviyesinin en az 15 dBA üzerinde olmal›d›r. Yönetmelikte sesli yang›n 215 7. Ünite - Bina Yönetim Sistemleri uyar› cihazlar›n›n seslerinin binadaki baflka amaçlarla kullan›lan sesli uyar›c›lardan ay›rt edilebilecek özellikte olmas› gerekti¤i belirtilmektedir. Ayr›ca bu sistemde otomatik yay›nlanan ses mesajlar› ve yang›n merkezinden mikrofonla yay›nlanan canl› ses mesajlar›yla binada yaflayanlar›n tahliyesini sa¤layacak uyar› sistemi kullan›lmal›d›r. Sesli yang›n alarm cihaz› olarak kullan›lan siren fiekil 7.7.a’da görülmektedir. Ifl›kl› alarm cihaz› olarak, ›fl›kl› sirenler ve ›fl›kl› gösterge lambalar› kullan›lmaktad›r. Ifl›kl› sirenler, uyar› sinyalinin yan› s›ra dikkat çekici bir flekilde flaflörlü olarak ›fl›k yayan cihazlard›r. Özellikle iflitme engellilerin bulunabilece¤i okul, fabrika, ifl merkezi gibi yerlerde ›fl›kl› siren kullanarak sesin yan› s›ra ›fl›kl› uyar› da yap›lmal›d›r. Son y›llardaki uygulamalarda sadece sesli sirenler yerine ›fl›kl› sirenler kullan›lmaktad›r. fiekil 7.7.b’de sesli ve ›fl›kl› yang›n alarm cihaz› olarak kullan›lan ›fl›kl› siren örnekleri görülmektedir. Ifl›kl› gösterge lambalar›, genellikle paralel ihbar lambas› diye de isimlendirilmektedir. Otel ve hastane odalar› gibi yerlerde, uyar›n›n baflka bir ortamdan da görülmesi sa¤lamak amac›yla yerlefltirilir. Ifl›kl› yang›n alarm cihaz› olarak kullan›lan ›fl›kl› gösterge lambas› fiekil 7.7.c’de görülmektedir. fiekil 7.7 Yang›n ‹hbar Sistemi Elemanlar› (a) Sesli yang›n alarm cihaz› (b) Sesli ve ›fl›kl› yang›n alarm cihaz› (c) Ifl›kl› yang›n alarm cihaz› (d) Yang›n ihbar butonu (e) Yang›n acil yönlendirme levhalar› 216 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Yang›n ihbar butonlar›, yang›n durumunda yang›n› önceden gören kiflilerin devreye soktu¤u bir cihazd›r. Yang›n ihbar butonu fiekil 7.7.d’de görülmektedir. fiekil 7.7.d’den görüldü¤ü gibi yang›n ihbar butonunda caml› çerçeve içerisinde bulunan bir dü¤me bulunmaktad›r. Herhangi bir yang›n durumunda, durumu fark den kifli ön cam› k›rarak mekanik dü¤meye basar. Bu ikaz, kontrol paneline giderek önceden yaz›lm›fl senaryo do¤rultusunda gereken ifllemler yap›l›r. Binalar›n yang›ndan korunmas› hakk›nda yönetmelikte, yang›n butonlar›n›n konulmas›na iliflkin olarak “Elle yang›n uyar›s›, yang›n uyar› butonlar› ile yap›lacakt›r. Yang›n uyar› butonlar› yang›n kaç›fl yollar›nda tesis edilecekler ve her kaç›fl ç›k›fl noktas›nda bir adet yang›n uyar› butonu bulunacakt›r. Yang›n uyar› butonlar›n›n yerleflimi, bir kattaki her hangi bir noktadan o kattaki her hangi bir yang›n uyar› butonuna yatay eriflim uzakl›¤› 50 m’yi geçmeyecek flekilde düzenlenecektir. Tüm yang›n uyar› butonlar› görülebilir ve kolayca eriflilebilir olacakt›r. Yang›n uyar› butonlar› yerden en az 1.1 m ve en fazla 1.4 m yükseklikte monte edilecektir.” ifadesi yer almaktad›r. Yang›n ihbar butonu, konvansiyonel ihbar butonlar› ve adreslenebilir yang›n ihbar butonlar› olmak üzere iki tiptedir. Adreslenebilir yang›n ihbar butonu, cam k›r›ld›¤›nda kontrol panelinde ihbar butonunun yeri ile ilgili de bilgi verilmektedir. Yang›n acil yönlendirme levhalar›, insanlar›n yo¤un olarak yaflad›¤› alanlarda yang›n, deprem gibi durumlarda kaç›fl yollar›n› gösteren levhalard›r. Binalar›n yang›ndan korunmas› hakk›ndaki yönetmelikte de yönlendirme levhalar›n›n kullan›m›na iliflkin afla¤›daki ifade bulunmaktad›r: “Kaç›fl yollar›nda, kullan›c›lar›n kaç›fl› için gerekli ayd›nlatman›n sa¤lanm›fl olmas› flartt›r. Acil durum ayd›nlatmas› ve yönlendirmesi için kullan›lan ayd›nlatma ünitelerinin normal ayd›nlatma mevcutken ayd›nlatma yapmayan tipte seçilmesi hâlinde, normal kaç›fl yolu ayd›nlatmas› kesildi¤inde otomatik olarak devreye girecek flekilde tesis edilmesi gerekir.” Yang›n acil yönlendirme levhalar› fiekil 7.7’de görülmektedir. fiekil 7.8 De¤iflik Sprinkler Nozul Tipleri ve Sprinkler Uygulamas› Otomatik yang›n söndürme sistemleri, s›cakl›k, duman, alev dedektörleri taraf›ndan alg›lanarak kontrol paneline gönderilen uyar› ile, elle müdahale yap›lmaks›z›n harekete geçen sistemlerdir. Son y›llarda hastane, al›flverifl merkezi, otel ve kamu binalar› gibi insanlar›n yo¤un oldu¤u yerlerde kullan›lmaya bafllanm›flt›r. Otomatik yang›n söndürme sistemlerine iliflkin olarak binalar›n yang›ndan korunmas› yönetmeli¤inde afla¤›daki ifade yer almaktad›r: “Bir binada bir sprinkler sistemi kuruldu¤u takdirde sprinkler alarm istasyonlar› ve ak›fl anahtarlar› yang›n alarm sistemine ba¤lanacakt›r. Sprinkler sisteminden gelen alarm uyar›lar› ya ayr› bir bölgesel izleme panelinde, ya da yang›n kontrol panelinde ayr› bölgesel alarm göstergeleri oluflturularak izlenecektir. Hat kesme vanalar›n›n izleme anahtarlar› ve sprinkler sistemine iliflkin di¤er ar›za kontaklar› da ayn› flekilde yang›n alarm sistemi taraf›ndan sürekli olarak denetlenecektir.” fiekil 7.8’de de¤iflik sprinkler nozul tipleri ile bir sprinkler uygulamas›; fiekil 7.9’da ise örnek bir sprinkler tesisat flemas› verilmifltir. 217 7. Ünite - Bina Yönetim Sistemleri fiekil 7.9 Örnek Bir Sprinkler Tesisat fiemas› Otomatik söndürme sistemlerinde sulu ve gazl› olmak üzere iki ayr› uygulama bulunmaktad›r. Sulu sistemde yeralt›na yerlefltirilen tanklardaki su borulama vas›tas›yla bina içerisine da¤›t›larak yang›n durumunda su püskürtme ifllemi yap›lmaktad›r. Sprinkler sisteminde tavana sprink nozullar› yerlefltirilmektedir. Nozulun içerisinde içinde kimyasal malzeme bulunan bir kap bulunmaktad›r. Nozul girifli, bu cam kap taraf›ndan s›k›ca kapat›lm›fl durumdad›r. Mekan içerisindeki s›cakl›¤›n artmas› durumunda cam kap içerisindeki kimyasal madde genleflerek cam› parçalamakta ve nozul giriflini açarak suyun püskürtülmesi sa¤lanmaktad›r. Yang›n ‹hbar Dedektörlerinin Seçimi, Yerleflimi ve Uygulamas› S›ras›nda Dikkat Edilmesi Gereken Noktalar • Sabit s›cakl›k dedektörlerinin çal›flma aral›¤› -20°C ile +90°C aras›ndad›r. Bu tip dedektörlerde s›cakl›k ayar› çok önemlidir. Belirli bir s›cakl›¤a ayarlanan dedektörler, bu s›cakl›¤a geldi¤inde kontrol paneline alarm verirler. Sabit s›cakl›k dedektörleri, kazan dairesi, mutfak gibi yüksek s›cakl›kta çal›flan yerlerde kullan›l›r. • Alev dedektöleri; infrared veya ultraviyole ›fl›nlar›n› alg›layarak çal›flmaktad›rlar. Bu tip dedektörler, yang›n› do¤rudan alg›lamaktad›rlar. Dedektörler seçilirken do¤rudan günefl ›fl›¤›ndan etkilenmesi önlenmelidir. Bu tip dektörler, özellikle yo¤un duman ç›k›fl› olmayan kimyasal s›v› madde yang›nlar›nda tercih edilmelidir. Yo¤un duman ç›k›fl›n›n oldu¤u durumlarda bu tip dedektörler etkisiz kalabilir. • Duman dedektörleri, s›cakl›k dedektörlerine göre daha önce alg›lama yapma özelli¤ine sahiptirler. Ancak yanl›fl ihbar verme ihtimalleri de vard›r. Bu yüzden duman dedektörlerinin, nemli ve tozlu ortamlarda so¤uk hava depolar›nda özellikle egzoz gaz› veya buhar ç›k›fl› olan endüstri tesislerinde kullan›lmalar› uygun de¤ildir. • Dedektörlerin yerlefliminde öncelikle binalar›n yang›ndan korunmas› yönetmelik kurallar›na titizlikle uyulmal›d›r. Bunlar›n d›fl›nda yerlefltirilecek bina- 218 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi • • • • • • • • • SIRA S‹ZDE 4 n›n mimari özellikleri, binada kullan›lan ya da depolanan maddeler ile bu maddelerin özellikleri göz önüne al›nmal›d›r. Dedektörler yerlefltirilirken verecekleri yanl›fl alarm ihtimali ile kontrol paneline yaz›lan yang›n senaryolar› da dikkate al›nmal›d›r. Dedektörlerin yerlefltirilmesinde iyi bir etüt ve projelendirme yap›lmas› flartt›r. Örne¤in ayn› odada iki farkl› dedektör tipinin kullan›lmas› gerekebilir. S›cakl›k tipi dedektörlerde yerleflim ve uygulamaya iliflkin kural ve standartlara özen gösterilmelidir. Bu tür dedektörler, duvarlardan en az 50 cm uza¤a yerlefltirilmelidir. ‹ki dedektör aras› mesafenin 7,5 m’den fazla olmamas› istenmektedir. Dedektörün kullan›ld›¤› yerde zeminden yükseklik 9 m’yi geçmemelidir. Dedektörler, hava ak›m›n›n olmad›¤› köfle bölgelere yerlefltirilmemelidir. S›cakl›k dedektörleri ile ayd›nlatma armatürlerinin aras›nda armatür yüksekli¤inin en az iki kat› kadar bir uzakl›k olmas› istenmektedir. Ifl›n tipindeki dedektörler, tavan›n 50-60 cm alt›na yerlefltirilmelidir. Bu tür dedektörler; insanlar›n çok yo¤un oldu¤u bölgelerde kullan›lacaksa en az 2,7 m yüksekli¤e yerlefltirilmelidir. Duman tipi dedektörlerin özelliklerinin bilinerek yerlefltirilmesi ve projelendirilmesi, uygulamada sorunlarla karfl›lafl›lmamas› aç›s›ndan önemlidir. Duman dedektörleri, 7,5 m yar› çapl› bir alan› korumaktad›rlar. Bu tür dedektörlerde, iki dedektör aras› uzakl›k 10,6 m’den fazla olmamal› ve dedektörlerin duvardan uzak›l›¤› en fazla 5,3 m olmal›d›r. Duman dedektörleri, ayd›nlatma armatürlerinden, armatrün yüksekli¤inin en az iki kat› uzakl›¤a yerlefltirilmifl olmal›d›r. Duman dedektörleri, asansör kap›lar›ndan en fazla 1,5 m mesafede yerlefltirilmelidir. Alev tipi dedektörler, en fazla 10 m mesafeden çal›flmaktad›rlar. Dedektörün üzerindeki boflluk alg›lama alan›n›n d›fl›nda kalmaktad›r. Dedektörün izleme alan›, yang›n noktalar›na do¤ru, do¤rudan bir görsel hat üzerinde olmal›d›r. Optik duman dedektörlerinin; bürolarda, toplant› odas› ve ofis ortamlarda, küçük depolarda, okul, hastane ve ifl yeri uygulamalar›nda kullan›lmas› uygundur. Bu tür dedektörlerin; kazan dairesi gibi duman, buhar, toz olan ortamlarda kullan›lmas› uygun de¤ildir. S›cakl›k dedektörlerinin; çay oca¤›, garaj, mutfak, kazan dairesi gibi yerlerde kullan›lmas› uygundur. Bu tür dedektörlerin; 43°C’yi geçen yerlerde kullan›lmas› uygun de¤ildir. Optik duman ve s›cakl›k dedektörlerinin bir arada oldu¤u multidedektörlerin kasa, arfliv gibi yüksek koruma istenen yerler ile yang›n›n içten içe ve h›zl› geliflti¤i yerlerde kullan›lmas› uygundur. Bu tür dedektörlerin kazan dairesi gibi duman, buhar, toz olan ortamlarda kullan›lmas› uygun de¤ildir. Alev dedektörlerinin; kimyasal fabrikalar, bilgi ifllem merkezleri, cephanelik, kazan daireleri gibi yerlerde kullan›lmalar› uygundur. Bu tür dedektörlerin haddehaneler ile kaynak çal›flmas› yap›lan yerlerde kullan›lmas› uygun de¤ildir. Konvansiyonel SIRAyang›n S‹ZDE alg›lama ve ihbar sistemini aç›klay›n›z. D Ü fi Ü N E L ‹ M D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U S O R U D‹KKAT D‹KKAT SIRA S‹ZDE SIRA S‹ZDE 219 7. Ünite - Bina Yönetim Sistemleri KARTLI GEÇ‹fi VE KONTROL S‹STEMLER‹ Kartl› geçifl ve kontrol sistemleri, günümüzde özellikle personel takibi ve kontrollü geçifl uygulamalar›n›n yan› s›ra, güvenlik aç›s›ndan da yayg›n olarak kullan›lmaktad›r. Personel say›s› art›kça iflletmeler, personel takibi için kartl› sistem kontrolüne geçmifllerdir. Personelin ofise gelifl gidifl saatleri ile mesai saatlerinde iflletmenin hangi bölümlerinde oldu¤undan yeme¤e gidifl dönüfl saatlerine kadar pek çok bilgi bu kartlarla takip edilebilmektedir. Geçifl kontrol sistemlerinde, kontrol edilmesi istenilen bölüme sadece izin verilen personelin geçifli sa¤lanabilir. Bunun d›fl›nda ziyaretçilerin kimlik tespiti ile ziyaretçilerin bina içinde sadece izin verilen kat ya da ofise girifli bu kartlarla sa¤lanabilir. Geçifl kontrol sistemleri, bina ve bina içerisindeki bölümlerde ayr› ayr› izin verilebilecek flekilde tasarlanabilmektedir. Bunun d›fl›nda kartl› geçifl sistemleriyle iflletme otopark›na sadece izin verilen personelin girmesi sa¤lanabilmektedir. Kartl› geçifl sistemleri, ifl yerlerinde, fabrikalarda, okullarda, güvenlik ve girifl ç›k›fl takibinin gerekti¤i pek çok yerde kullan›labilir. Günümüzde en yayg›n kullan›lan tip, fiziksel yak›nl›k (proximity) , manyetik flerit ya da ak›ll› kart gibi teknolojiler kullan›lmaktad›r. Ak›ll› kartlar, okunan kimlik belgesiyle, okuyucu aras›nda fizikel temasa gerek olmadan çal›flan kartlard›r. Kart okuyucular, içerisinde bir mikro ifllemci bulunan panel ile optik izoleli girifl ünitesine sahiptir. Kart okuyucular›, kap› önlerine yerlefltirilece¤i gibi turnike ve bariyer öncesinde de uygulanabilmektedir. Kart okuyucular› ile Kartl› geçifle iliflkin iki uygulama fiekil 7.10’da verilmifltir. Kart okuyucular, 30000 kifliye kadar kart numaras› tafl›ma özelli¤ine sahiptir. Kart okuyucular›, geçifl hareketlerini kaydedebilmektedirler. Yerlefltirilen bir yaz›l›mla istenilen geçifl noktalar›, istenilen zaman dilimlerinde kontrol edilebilmektedir. Kartl› geçifl sistemi ile asansörler de kontrol edilebilmektedir. Personelin ya da ziyaretçilerin belli katlara girifli engellenerek asansör ile o kata geçifl mümmkün olmamaktad›r. Otellerde de verilen oda kart› ile ancak müflterinin odas›n›n oldu¤u kata geçifle izin verilmektedir. Oda kart› olmayan kiflilerin asansörü kullanmas›na izin verilmemektedir. fiekil 7.10 Proximity Kart Okuyucu Termiral Veritaban› ve Raporlama Yaz›l›m› Kartl› sistemin kullan›m› ile personelin girifl ç›k›fl zaman› kontrol ve kay›t alt›na al›nmaktad›r. Personelin mesai saatlerini hesaplamak ve personeli çeflitli bölümlerde yetkilendirmek yada engellemek mümkün olmaktad›r. Bu sistem ile iflletme içerisindeki özel bölümlerin güvenlik aç›s›ndan kontrol edilmesinin yan›nda çal›flanlar›n ifl takibi ve verimini takip etmek de mümkün olmaktad›r. Kart Okuyucu Ile Tunikelerde Kartl› Geçifl Uygulama Örne¤i 220 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Bina yönetim sistemleri içerisinde bina için güvenli geçifl ve kontrol sistemleri de yer almaktad›r. Bu kapsamda güvenli geçiflin kay›t alt›na al›nmas› ve süreklili¤i de önemlidir. Bina güvenli geçifl ve kontrol sistemleri içerisinde kartl› geçifl sistemlerinin yan› s›ra bekçi tur kontrol sistemleri, x-ray cihazl› kontroller ve biyometrik sistemler de yer almaktad›r. Bekçi tur kontrol sistemleri, bafll›ca befl elemandan oluflmaktad›r. Bunlar; ak›ll› kalem, haberleflme yuvalar›, güvenlik noktas›, bekçi anahtarl›¤› ve yard›mc› yaz›l›mdan oluflmaktad›r. Güvenli¤i sa¤layan sorumlu görevlilerin gece ya da gündüz görevlerini yap›p yapmad›klar›n› bilgisayar ortam›nda denetleyen sistem, bekçi tur kontrol sistemleri olarak an›lmaktad›r. Bunun d›fl›nda sistem, güvenlikten sorumlu görevlilerin faaliyetlerini raporlamay› da gerçeklefltirmektedir. Sistem, dokun ve kaydet mant›¤› üzerine kurulmufltur. Görevli elindeki cihaz›, haberleflme yuvas›na dokundurdu¤unda hangi görevlinin hangi tarih, saat ve dakikada hangi noktalar› kontrol etti¤i kay›t alt›na al›nmaktad›r. Bu sistemde ak›ll› kalem, ana elemand›r. Ak›ll› kalem, güvenlik noktalar›nda kay›tl› olan bilgileri kaydeden elektronik bir cihazd›r. Bu sistem ayn› zamanda kuruma ait araçlar›n girifl ve ç›k›fllar›n› da denetlemektedir. Arac›n hangi saatte iflletmeden ç›kt›¤›, ne zaman geri döndü¤ü bilgisayar üzerinde raporlanabilmektedir. Bekçi tur kontrol sistemine ait elemanlar fiekil 7.11’de gösterilmifltir. SIRA S‹ZDE 5 D Ü fi Üfiekil N E L ‹ M7.11 Bekçi Tur Kontrol S O R U Sistemine Ait Elemanlar D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON ‹NTERNET MAKALE S‹ZDE Kartl› geçifl SIRA sistemlerinin uygulamalar›na; günlük hayattan örnekler veriniz. X-ray cihazlar›; al›flverifl merkezlerinde, havaalanlar›nda, güvenli¤in ön planda olduS O R U ¤u pek çok kurumda emniyeti ve güvenli¤i tehdit edecek cisim ya da eflyalar›n bulunmaD‹KKAT s›nda kullan›lmaktad›r. Biyometrik sistemler, güvenSIRA S‹ZDE li¤in ön plana ç›kmas›yla kullan›lamaya bafllanan sistemlerden birisidir. Bu sistemler, hem flifAMAÇLARIMIZ renin unutulmas›na karfl› hem de flifrenin baflkalar› taraf›ndan bilimesine karfl› ortaya ç›kan bir K ‹ T A P sistemdir. Asl›nda biyometrik sistem, insan› tan›maktad›r. Parmak izi, yüz, T E L Eel, V ‹ Ziris, Y O Nretina, ses tan›ma gibi pek çok biyometrik teknik yaflant›m›za girmeye bafllam›flt›r. B iyometrik sistemde, güvenilirli¤in % 100’e yak›n oldu¤u belirtilmektedir. D Ü fi Ü N E L ‹ M N N ‹NTERNET AYDINLATMA OTOMASYONU Ifl›k ve ayd›nlatma, günlük yaflant›m›z›n en vazgeçilmez ve temel ihtiyaçlar›ndan birisidir. Ayd›nlatmada gün ›fl›¤› en çok tercih edilen yoldur. Gün ›fl›¤› ayd›nlatmaM Ave K A Lmoral E s›n›n psikoloji üzerindeki olumlu etkisinin yan› s›ra, yapay ayd›nlatman›n ortaya ç›kard›¤› maliyetler de önemli bir yer tutmaktad›r. Gün ›fl›¤› ayd›nlatmas›, her ortamda ve sürekli olarak ihtiyaçlar› karfl›layamaz. Güneflin batt›¤› saatlerden itibaren ve binan›n pencereden uzak noktalar›nda elektrikle ayd›nlatmaya ihtiyaç 7. Ünite - Bina Yönetim Sistemleri duyulmaktad›r. Yeni tasar›mlarda mimarlar, gün ›fl›¤›ndan en fazla yararlanacak projeler üzerinde çal›flmaktad›rlar. Küçük dairelerden büyük ifl merkezlerine, fabrikalara, otellere, hastanelere, üniversitelere do¤ru gidildikçe ayd›nlatma otomasyonunun önemi ortaya ç›kmaktad›r. Ayd›nlatma otomasyonu, tüm ayd›nlatma noktalar›n›n zamana ba¤l› olarak otomatik açma kapama kontrolünün sa¤lanmas›d›r. Bunun d›fl›nda sensörler arac›l›¤›yla ›fl›k fliddeti ölçülerek, ayd›nl›k seviyeleri, konfor ve enerji tasarrufu aç›s›ndan istenilen de¤erlerde tutulabilmektedir. Ayd›nlatma otomasyonu ile, hem konforlu bir ayd›nlatma hem de enerji tasarrufu sa¤lanabilmektedir. Bu sistemde zaman programlamas› ile farkl› günlerde, günün farkl› saatlerinde, farkl› noktalarda, farkl› ayd›nlatma seviyeleri otomatik olarak yap›labilmektedir. Dimmer üniteleri sayesinde farkl› tiplerde ayd›nlatma otomasyon sistemleri kurulabilmektedir. ‹fl merkezi, fabrika, otel, hastane d›fl›nda ev otomasyonu kapsam›nda ayd›nlatma otomasyonu da gerçeklefltirilebilmektedir. Bu kapsamda mutfak, salon, yatak odas› gibi farkl› yaflama noktalar›nda farkl› ›fl›k seviyeleri dimmer kontrolü ile yap›labilmektedir. Ayd›nlatma kontrolü için uygulanan pek çok yöntem bulunmaktad›r. Birincisi zaman program›na göre yap›lan ayd›nlatma kontrolüdür. Bu tip kontrolde, farkl› gün ve farkl› saatler için farkl› ayd›nlatma otomasyonu söz konusudur. ‹kinci kontrol, anahtar setleri üzerinden ›fl›k fliddetinin kontrolü ile manuel olarak yap›lmaktad›r. Harekete duyarl› sensörler arac›l›¤› ile ortamda kimse bulunmad›¤›nda otomatik olarak ayd›nlatman›n kapat›ld›¤› sistem, son y›llarda çok yayg›n bir flekilde kullan›lmakta olup, bu kontrol ile ciddi bir enerji tasarrufu sa¤lanmaktad›r. Di¤er bir ayd›nlatma kontrolü ise internet üzerinden yap›lan sistemdir. Merkezi bilgisayar sisteminde oluflturulan bir yaz›l›mla gerçeklefltirilen ayd›nlatma kontrolünde, önceden verilen bir program ile hafta içi-hafta sonu durumuna, farkl› saatlere göre bir ayd›nlatma program› gerçeklefltirilmektedir. Ekran üzerinden binadaki tüm kat ve odalara iliflkin armatürler kontrol edilebilmektedir. Binaya iliflkin tüm ayd›nlatma operasyonu tek merkezden yap›labilmektedir. Sistem üzerinde her bir odadaki her bir armatürün ne kadar süreyle ne kadar devrede kald›¤› takip edilebilmektedir. Tan›mlanan ampul ömürlerini de dikkate alan yaz›l›m, ampul ömürleri yaklaflt›¤›nda kullan›c›ya bunu bildirmektedir. Oluflturulan yaz›l›mda elektrik kesintilerinde jeneratör devreye girdi¤inde gereksiz ani yüklemeleri önleyecek s›ral› çal›flt›rma donan›m›na sahiptir. Özellikle fabrikalarda, ifl merkezlerinde daha proje aflamas›nda önlemler al›narak ciddi enerji tasarrufu sa¤lanabilmektedir. Örne¤in fabrika ayd›nlatmas›nda olabildi¤ince gün ›fl›¤›ndan yararlanma esas olmal›d›r. Fabrika ortam›n›, duvarlar›n yan› s›ra çat›dan da ayd›nlat›lmas› sa¤lanmal›d›r. Özel sensörlü enerji tasarruflu ayd›nlatma sistemleriyle ve koridor, lavabo gibi yerlerde harekete duyarl› lambalarla % 40’a kadar enerji tasarrufu sa¤lanabilmektedir. Ayd›nlatma enerjisinden tasarruf sa¤lamak amac›yla, ayd›nlatma kontrol sistemleri kullan›lmaktad›r. Ayd›nlatmada kontrol genellikle üç flekilde yap›lmaktad›r. Bunlar; kademeli kontrol, sürekli kontrol ile kademeli ve sürekli kontroldür. Kademeli kontrolde, ayd›nlatma araçlar› ayr› ayr› anahtarlama ile kontrol edilmektedir. Bu tip kontrolde tesisat›n ›fl›k ak›s›, ad›m ad›m istenilen seviyeye kadar ayarlan›r. Sürekli kontrolde, dimmer kullan›lmaktad›r. Dimmer ile istenilen ayd›nl›k düzeyi sa¤lanabilmektedir. Önceleri kullan›lan dirençli tip dimmerlerin yerine, güç kayb›na yol açmayan ve faz kontrol devreleri ile iletim süresini de¤ifltiren dimmerler kullan›lmaktad›r. 221 222 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Ayd›nlatma otomasyonunda, kontrol sisteminin yan› s›ra kontrolü yapacak kumanda sistemlerinin de önemi bulunmaktad›r. Bafll›ca kumanda sistemleri olarak, hareket alg›lay›c› sensörler ile gün ›fl›¤› dedektörlerinden söz edebiliriz. Hareket sensörlerinin içinde “Dual Passive Infrared Dedector (PIR)” olarak adland›r›lan bir sensör bulunmaktad›r. Bu sensör vas›tas›yla, insan hareketinin alg›lanmas› ve bunun uzant›s›nda çeflitli kontroller yap›lmas› mümkündür. ‹nsanlar, hareket ederken ortamda bir s›cakl›k fark› oluflturmakta ve etraf›na k›z›l ötesi ›fl›nlar yaymaktad›rlar. Bu ›fl›nlar, PIR sensörü taraf›ndan saptanarak de¤erlendirilir. Bu de¤erlendirme sonucunda gelen sinyal bir insan›n hareketi ise, hareket sensörü ç›k›fl›na ba¤l› lamba yak›lmaktad›r. Bu sensörlerin zaman ayarl› olanlar› da vard›r. Bu ayar vas›tas›yla sensörün saptad›¤› son alg›lamadan itibaren ›fl›¤›n 10 saniye ile 10 dakika aras›nda aç›k kalmas› ayarlanabilmektedir. Lamba aç›k iken, ortamda hareket oldu¤u sürece yan›k kalmas› sa¤lanmaktad›r. Bu sensörlerde gece-gündüz ayar› da yap›labilmektedir. Bu tür ayarlamada lamba sadece karanl›k ortamda çal›flacak flekilde ayarlanmaktad›r. Özellikle okul, fabrika, ifl yeri gibi ortamlarda depo, koridor, tuvalet ve lavabolarda kullan›m amac›yla ›fl›k aç›ld›¤›nda tekrar odadan ç›k›l›rken kapat›lmas› unutulmakta, bu da ciddi enerji tüketimine yol açmaktad›r. Hareket alg›lay›c› sensörlere ba¤l› olarak çal›flan ayd›nlatma sistemlerinin bulundu¤u ortamlarda art›k “lüzumsuz ise söndür” uyar›lar›na gerek kalmadan kullan›lmad›¤› durumlarda otomatik olarak sönmektedir. Bunlar›n d›fl›nda özellikle apartmanlar›n merdiven boflluklar›nda harekete duyarl› sensör kullan›m› enerji tasarrufunun yan› s›ra karanl›k ortamda el yordam›yla elektrik dü¤mesi arama zahmetinden kurtarmaktad›r. Hareket alg›lay›c› sensörler, pek çok iç ve d›fl mekanda, bina girifllerinde, çocuk odalar›nda, kömürlük, kiler, depo, koridor, banyo, bahçe, garaj, tuvalet, otomatik para çekme makinesi, telefon kabini, soyunma kabinleri gibi pek çok yerde kullan›lmakta, enerji tasarrufunun yan› s›ra kolayl›k ve konfor sa¤lamaktad›r. Harekete duyarl› di¤er bir sensör teknolojisi, ultrasonik sensör teknolojisidir. Bu tür sensörler, kapsama alan›na giren cisimlere yüksek frekansl› ses dalgalar› yollamaktad›r. Daha sonra bu dalgalar sensöre geri dönmektedir. Sensör, bu geri dönüfl süresini hesaplamaktad›r. Alanda herhangi bir hareket oldu¤unda ses dalgalar› sensör al›c›s›na farkl› bir frekansla geri dönecektir. Bu durum da sensörün hareketi alg›lamas›n› sa¤lamaktad›r. Ultrasonik teknoloji ile çal›flan harekete dayal› sensörler, sensörün direk görüfl alan›nda olmad›¤› ya da hareket seviyesinin düflük oldu¤u durumlarda kullan›lmaktad›r. Dual teknoloji olarak adland›r›lan teknolojide ise, PIR ve ultrasonik teknoloji birlikte kullan›lmaktad›r. Tek bir teknolji ile çözümü zor olan uygulama alanlar›nda dual teknoloji kullan›lmaktad›r. PIR ve ultrasonik teknolojilerin birlikte kullan›m›, her iki teknolojinin de üstünlüklerinden yararlanma olana¤› sa¤lamaktad›r. Gerek PIR teknolojisi, gerek ultrasonik teknoloji, gerekse dual teknoloji meflguliyete ba¤l› bir kontrol tipidir. Bu tür uygulamalarda ayd›nlatmaya ne zaman ihtiyaç duyulaca¤› bilinmemektedir. Ancak herhangi bir hareket olmas› durumunda ayd›nlatmaya ihtiyaç duyulmaktad›r. Kullan›m zamanlar› düzenli olan ve hacimleri belirli olan ayd›nlatma sistemlerinin kontrolünde ise zamana ba¤l› kontrol sistemi kullan›lmaktad›r. Düzenli olarak çal›fl›lan ofislerde, zamana ba¤l› kontrol sistemi kullan›lmaktad›r. Çal›flma zamanlar› belli olan toplant› salonu, ofis gibi mekanlarda bafllang›ç saati ve aç›k kalma süresi belirlenerek zamana ba¤l› ayd›nlatma kontrolü yap›lmaktad›r. Gün ›fl›¤›na ba¤l› kontrolde ise, gün ›fl›¤› miktar› ölçülerek ortamda buna ba¤l› bir ayd›nlatma sa¤lanmaktad›r. Do¤al ›fl›k seviyesi önceden ayarlanm›fl seviyeden 7. Ünite - Bina Yönetim Sistemleri fazla olmas› durumunda ayd›nlatma sistemi devre d›fl› kalmaktad›r. Bu ayar iste¤e ba¤l› olarak de¤ifltirilebilmekte ya da iptal edilebilmektedir. Bu tür uygulamalarda, zonlama da rahatl›kla yap›labilmektedir. Örne¤in; büyük s›n›f ya da atölyelerde pencere önündeki bölümler gün ›fl›¤›ndan yeterince yararlan›yorken, orta bölümlerde k›smi bir ayd›nl›k söz konusu olabilmekte ve uç bölümlerde ise ayd›nlatma yetersiz olabilmektedir. Böyle durumlarda üç ayr› zonlama yap›labilir. Yani; pencere önünde hiç ayd›nlatma yap›lmaz, orta k›s›mlarda düflük bir ayd›nlatma, uç k›s›mlarda ise daha fazla bir ayd›nlatma sa¤lanabilir. Bu uygulamayla atölye ve dershane gibi mekanlarda ciddi enerji tasarrufu sa¤lanabilmektedir. Karma kontrolde ise, yukar›da aç›klanan harekete duyarl›, zamana ba¤l› ve gün ›fl›¤›na ba¤l› kontroller ikili ya da üçlü olarak kullan›labilmektedir. Enerji Tasarrufu Sa¤layan Baz› Kontrol Uygulamalar› ‹ç ortamlarda gün ›fl›¤› ve harekete ba¤l› sensör kullan›m›: Geçici olarak kullan›lan toplant› salonu, koridor gibi mekanlarda, harekete ba¤l› sensörlerle enerji tasarrufu sa¤lanabilmektedir. Örnek olarak ofislerin gün ›fl›¤› alan bölümlerinde ya da koridorlar›n gün ›fl›¤› alan bölümlerinde bu çözüm kullan›labilir. Bu tip uygulamalarda ayd›nlatmayla birlikte havaland›rman›n da kontrol edilmesi söz konusudur. Örne¤in; tuvalet gibi mekanlarda, mekan meflgul oldu¤u sürece havaland›rma ve ayd›nlatma birlikte devreye girer. Mekan meflgul iken do¤al gün ›fl›¤› katk›s› arzu edilen seviyenin üzerinde oldu¤u durumlarda gün ›fl›¤› kapat›larak sadece sensör çal›flt›r›l›r. ‹ç ortamda zaman ve harekete ba¤l› sensör kullan›m›: Bu tür kullan›m, belli saatlerde sürekli meflgul olan fakat bu saatlerin d›fl›nda geçici olarak kullan›lan yerlerde uygulanmaktad›r. Örne¤in; mesai saatlerinde sürekli kullan›lan bir evrak deposu, mesai saatleri d›fl›nda k›s›tl› sürelerde kullan›l›yorsa, mesai süresince sürekli ›fl›k aç›k kalacak, mesai saati d›fl›nda harekete ba¤l› olarak ›fl›k aç›k kalacak, kullan›m yoksa ›fl›k kapal› durumda kalacakt›r. ‹ç ortamda gün ›fl›¤› zamana ba¤l› ve harekete ba¤l› sensör kullan›m›: Bu tür uygulama gün ›fl›¤›n›n oldu¤u, kullan›m saatlerinin de¤iflkenlik gösterebildi¤i ofis, dershane gibi binalarda kullan›lmaktad›r. Ofis kullan›l›yorsa gün ›fl›¤› yeterli ise lambalar kapal› durumda olacakt›r. Ofis kullan›l›yorsa, gün ›fl›¤› yeterli de¤ilse lambalar aç›k durumda olacakt›r. Bu tür uygulamalarda zonlama da yap›labilmektedir. D›fl ortamlarda gün ›fl›¤› ve zamana ba¤l› sensör kullan›m›: Bu tür uygulamalar, ticari binalardaki ›fl›kl› tabelalar›n ayd›nlatmas›nda kullan›labilmektedir. Tabelan›n ayd›nlatmas›, öncelikle havan›n kararmas›yla bafllamal›d›r. Aç›k kalma süresi, gece belli bir saatten sonra sona ermelidir. ‹fl yerinin bulundu¤u caddedeki hareketlili¤in sona erdi¤i saatler, ›fl›¤›n sönme saati olarak tespit edilebilmektedir. KAPALI DEVRE TV S‹STEMLER‹ Kapal› devre TV sistemleri (CCTV: Closed Circuit Television Systems), uzunca bir süredir güvenlik alan›nda yayg›n olarak kullan›lmaktad›r. Genel olarak bakt›¤›m›zda bir güvenlik kontrol odas›nda güvenlik personeli taraf›ndan izlenen ve bir monitöre sinyaller gönderen kabloya ba¤l› kameralardan oluflan bir sistemdir. Son on befl y›l içerisinde kameralarda, mikro ifllemcilerde, çoklay›c›larda ve görüntülü sinyal iletim yöntemlerindeki geliflmelerle birlikte geleneksel sistemlere göre önemli aflamalar kaydedilmifltir. Art›k eskiye göre kabloyla ulafl›lamayacak kadar uzak alanlar› izlemek, kameralara uzaktan kumanda etmek ve çok fazla say›daki kameradan tek bir görüntü kay›t cihaz›na kay›t yapmak mümkün hale gelmifltir. Kapal› devre TV sistemleri, özellikle kötü niyetlere karfl› çok cayd›r›c› bir sistemdir. Bu- 223 224 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi nun d›fl›nda iflletmelerin personel denetimi ve çal›flma performans›n›n izlenmesi aç›s›ndan da katk› sa¤lamaktad›r. Günümüzde kapal› devre TV sistemleri, çok büyük iflletmelerden küçük iflletmelere ve konutlara kadar vazgeçilmez güvenlik donan›mlar› aras›nda yer alm›flt›r. Kapal› Devre TV Sistemlerinin Avantajlar› ve Kullan›m Alanlar› Kapal› devre TV sistemleri ile özellikle risk ve tehlikelerin tan›nmas›, yerinin tespit edilmesinde oluflacak zararlar›n minimize edilmesinde, herhangi bir olaya kan›t teflkil edecek belgelerin oluflturulmas›nda, standart d›fl› olaylar›n tespit edilip belgelenmesinde ve herhangi bir risk ve tehlike durumunu önlemek amac›yla gerekli önlemlerin al›nmas›nda yayg›n olarak kullan›lmaktad›r. Kapal› devre TV sistemlerinin kullan›c›lar aç›s›ndan pek çok avantaj› bulunmaktad›r. ‹nsan ve eflyan›n korunmas›, alarm sistemlerinden gelen alarmlar›n de¤erlendirilmesi, ortaya ç›kabilecek zararlar›n önlenmesinden do¤an maddi tasarruf ve s›ra d›fl› olaylara zaman›nda müdahale etme bunlar aras›nda say›labilir. Kapal› devre TV sistemlerinin sa¤lad›¤› avantajlar bunlarla s›n›rl› de¤ildir. Bu sistemlerin avantajlar›, bafll›ca dört bafll›kta s›n›fland›r›labilir. • Güvenlik ile ilgili kullan›m alanlar› ve avantajlar, • ‹fl güvenli¤i ile ilgili kullan›m alanlar› ve avantajlar, • Yönetim arac› olarak kullan›m alanlar› ve avantajlar, • Bilimsel ve t›bbi alanlar ile ilgili kullan›m alanlar› ve avantajlar. Güvenlik ile ‹lgili Kullan›m Alanlar› ve Avantajlar • Çeflitli binalar ve çevresinin gözlenmesi ve kaydedilmesi: Çeflitli bina ve çevresinin izlenmesi ile h›rs›zl›k ve fliddet olaylar›na yönelik gözetim ve kay›t ifllemleri yap›l›r. Uygulama alanlar› olarak çok say›da bina ve çevresi buna örnek olarak gösterilebilir. Depolar, garaj girifl ve ç›k›fl kap›lar›, al›flverifl merkezleri, flirket ve fabrika binalar›, hastane binalar›, otogar, metro ve tren istasyonlar›, futbol stadyumlar›, akaryak›t istasyonlar›, havalimanlar›. • Veznelerde h›rs›zl›klar›n önlenmesi, veznelerdeki para al›flverifllerinin kay›t alt›na al›nmas›: Bankalarda, ma¤azalarda, çeflitli sat›fl noktalar›nda gerçekleflen h›rs›zl›klar›n önlenmesinde cayd›r›c› ve kimlik tespiti olarak yayg›n olarak kullan›lmaktad›r. Veznelerdeki para al›flveriflleri s›ras›nda ortaya ç›kan tart›flmalar›n belgelenmesi ya da veznedeki para al›flverifllerinin kay›t alt›na al›nmas›nda kullan›lmaktad›r. • Ma¤azalarda, lokantalarda, kafeteryalarda h›rs›zl›k olaylar›n›n gözlemlenmesi ve kaydedilmesi: Özellikle ma¤azalarda, ma¤aza çal›flanlar›n›n ve müflterilerin reyon aralar›nda çeflitli ürünleri çalma olaylar›na s›k rastlanmaktad›r. Bu tür olaylara karfl› cayd›r›c› etki olmas› ve yap›ld›¤› durumda belgelenmesinde kimlik tespiti amac›yla kullan›lmaktad›r. Bunun d›fl›nda lokantalarda, kafeteryalarda oturan müflterilerin çantalar›na karfl› h›rs›zl›k olaylar› kaydedilerek kimlik tespiti amac›yla belgelenmektedir. • Çok s›k kullan›lmayan hassas alanlar›n gözlemlenmesinde: Özelikle bankalar›n gizli kasa bölümleri, müze ve sergilerin özel bölümlerinde çok k›ymetli parçalar bulunmaktad›r. Bu bölümlerdeki h›rs›zl›k olaylar›na karfl› kullan›lmaktad›r. • Hukuki olarak izin alarak gizli kay›t uygulamalar›: Özellikle rüflvet olaylar›na yönelik flikayetlerde mahkemelerden izin al›narak mekana yerlefltirilen gizli kamera sistemleriyle suç ve suçlular›n tespitinde kullan›lmaktad›r. 7. Ünite - Bina Yönetim Sistemleri • Girifl ç›k›fllar›n izlenmesi ve kontrolünde: Al›flverifl merkezlerine, kritik binalara giren ve ç›kan kiflilerin izlenmesinde kullan›lmaktad›r. Kaza, h›rs›zl›k, cinayet gibi olaylarda bu kay›tlar izlenerek olay›n çözümü ve suçlular›n tespitinde kullan›lmaktad›r. • Toplu tafl›m araçlar›ndaki izlemeler: Otobüs, metro gibi toplu tafl›ma araçlar›n›n girifl kap›s›na, iç alana ve arka k›s›mlara yerlefltirilen kameralarla kontrol ve kay›t yap›lmas›nda kullan›l›r. Kaza, h›rs›zl›k, cinayet gibi olaylarda bu kay›tlar izlenerek olay›n çözümü ve suçlular›n tespitinde kullan›lmaktad›r. ‹fl Güvenli¤i ile ‹lgili Kullan›m Alanlar› ve Avantajlar • Fabrikalarda, atölyelerde muhtemel kaza alanlar›n›n izlenmesinde: Fabrika ve atölyelerde çal›flan ifl makinelerinde ortaya ç›kabilecek kazalar›n izlenmesinde kullan›lmaktad›r. Kazan›n nas›l geliflti¤i, operatör hatas›ndan m›, ifl verenden kaynaklanan nedenlerle mi ortaya ç›kt›¤›n›n tespitinde kullan›lmaktad›r. Benzer kazalar›n olmamas› için tedbir al›nmas›n› sa¤lamaktad›r. • Tehlikeli maddelerin bulundu¤u ifl yerlerinin izlenmesinde: Tehlikeli maddelerden kaynaklanabilecek kazalarda ifl sahas›n› görmek, izlemek ve oluflabilecek kazalara karfl› önlem almak amac›yla kullan›lmaktad›r. • E¤itim kurumlar›nda ö¤rencilerin ve e¤itim kadrosunun güvenli¤inin sa¤lanmas›nda: Okullardaki salon, koridor gibi ortak kullan›m alanlar›nda ö¤rencilere karfl› olabilecek kaza ve riskleri gözlemek ve ortadan kald›rmak amac›yla kullan›lmaktad›r. • ‹fl yerlerinde, okullarda, genel alanlarda, ortaya ç›kacak risklerde güvenlik ve sa¤l›k birimlerini haberdar etmede: Ortaya ç›kan kaza, h›rs›zl›k, gasp gibi olaylarda polise, itfayeye ya da acil sa¤l›k personeline zaman›nda haber vermek, can kayb›n›n önlenmesinde ve kazalardan ortaya ç›kacak hasarlar›n önlenmesinde kullan›lmaktad›r. Yönetim Arac› Olarak Kullan›m Alanlar› ve Avantajlar • Depolar›n izlenmesi, sat›fl ve üretim hatt›n›n izlenmesinde: Depolardaki stoklar›n kontrol edilmesi, sat›fl alan› ile üretim hatt›n›n izlenerek varsa hata ve eksikliklerin giderilmesinde kullan›lmaktad›r. • Personel, müflteri ve ziyaretçilerin korunmas›: ‹fl yerlerinde, personel, müflteri ve ziyaretçilerin izlenerek koruma amac›yla yönetimin alaca¤› önlemler ve gelifltirece¤i politikalar›n tespitinde kullan›lmaktad›r. • Personelin e¤itiminde: ‹fl yerlerinde çeflitli nedenlerle meydana gelen hatalar sonucu maddi kay›plar ortaya ç›kmaktad›r. Kamera kay›tlar› personele izletilerek, kurum içi e¤itimlerde personelin gelifliminin sa¤lanmas› amac›yla kullan›lmaktad›r. • Emniyet personelinin bilgi ve deneyimini art›rmada: Çeflitli olaylara yönelik olarak önceden yap›lm›fl kay›tlar, emniyet personeline izletilerek, suçlular›n yakalanmas›nda, delil toplamada, personelin bilinçlendirilmesinde kullan›lmaktad›r. Bilimsel ve T›bbi Alanlar ile ‹lgili Kullan›m Alanlar› ve Avantajlar • Hastanelerde hasta gözlemlemede: Hastanelerde, hastan›n davran›fllar› gözlenerek tedavi sürecinde katk› sa¤lamak amac›yla kullan›lmaktad›r. Ayr›ca hastan›n sa¤l›k durumunun izlenmesinde de kullan›lmaktad›r. • Psikolojik rahats›zl›klar› olan hastalar›n izlenmesinde: Hastan›n yan›nda doktor ya da görevli varken davran›fllar› ile yaln›z kald›¤›nda ya da di¤er 225 226 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi hastalarla birlikteyken davran›fllar› izlenerek tedavi sürecine katk› sa¤lamak amac›yla kullan›labilmektedir. Genel olarak bak›ld›¤›nda kapal› devre TV sistemleri, güvenlik, personel denetimi, müflteri denetimi, suç ve suçluyu tespit etme ve görüntü naklinde kullan›lmaktad›r. Güvenlik aç›s›ndan bak›ld›¤›nda kapal› devre TV sistemleri, oldukça önemli yararlar sa¤lam›fl, pek çok olay›n çözümünü ortaya ç›karm›fl ve cayd›r›c› etki b›rakm›flt›r. Özellikle son y›llarda terör olaylar›nda meydana gelen art›fl, kentlerdeki nüfus patlamas›, suç oranlar›nda art›fl ortaya ç›karm›flt›r. Bu da güvenlik sistemlerine yönelik kapal› devre TV sistemi ihtiyac›n› art›rm›flt›r. Personel denetimi aç›s›ndan bak›ld›¤›nda, iflletmenin daha verimli ve karl› çal›flmas›nda oldukça olumlu sonuçlar vermifltir. Bu sayede iflletme yöneticisinin zaman kay›plar›n›n azalt›lmas›n› da sa¤lam›flt›r. Kapal› devre TV sistemleri vas›tas›yla, personelin girifl ç›k›fllar›n›n kontrolünün yan› s›ra, personelin müflteriye ve birbirine karfl› keyfi ve istenmeyen davran›fllar›n›n azalt›lmas›nda katk› sa¤lam›flt›r. Müflteri denetimi aç›s›ndan bak›ld›¤›nda iki önemli sonuç ortaya ç›kmaktad›r. Birincisi müflterilerden kaynaklanan h›rs›zl›¤›n önlenmesi, ikincisi ise müflteri davran›fllar› ve istekleri konusunda yöneticilerin sa¤l›kl› gözlem yapmas›na olanak tan›m›flt›r. Bu sayede müflterilerin hangi raflarda daha çok oyaland›¤›, hangi raflarla hiç ilgilenmedi¤i ortaya ç›karak müflteri davran›fllar› gözlenmifltir. Suç ve suçluyu tespit etme aç›s›ndan bak›ld›¤›nda, son y›llarda çok önemli mesafeler al›nd›¤› aç›kt›r. Ma¤azalardan yap›lan h›rs›zl›¤›n büyük bir ço¤unlu¤u bu sayede ayd›nlat›lm›flt›r. Pek çok cinayet ve gasp, kamera kay›tlar›n›n incelenmesiyle ortaya ç›km›flt›r. Bu kay›tlar, polemi¤e ve tart›flmaya yer vermeyecek flekilde suçlunun kimli¤ini aç›kça ortaya ç›karabilmektedir. Görüntü nakli aç›s›ndan bak›ld›¤›nda ise son y›llarda elektronik teknolojisindeki geliflmelerden sonra pek çok alanda yayg›n olarak kullan›ma girmifltir. Anne baba, evinde bak›c›ya b›rakt›¤› çocu¤unu ifl yerinden izleyebilmekte, kreflteki çocu¤unun hangi ortamda e¤itim ald›¤›n› görebilmektedir. Bunun yan›nda bak›c›lar›n kötü davran›fllar›na karfl› cayd›r›c› etki ortaya ç›karmaktad›r. ‹fl yerinde olmayan bir yönetici farkl› flehirde, hatta yurtd›fl›nda bile ifl yerini ve çal›flanlar›n› izleyebilmektedir. Sistemlerinde Kullan›lan Donan›mlar Kapal› devre TV sisteminin kurulmas›nda, pek çok donan›m kullan›lmaktad›r. Bunlar›n bafll›calar›; kamera ve lensler, görüntü iletim hatlar›, monitör ile di¤er donan›mlard›r. Di¤er donan›m olarak; seçicileri, video kay›t cihazlar›n›, dörtlü ekran bölücülerini ve multiplexleri sayabiliriz. fiekil 7.12’de kapal› devre sisteminde kullan›lan bafll›ca donan›mlar topluca verilmifltir. Kameralar ve Lensler Genel olarak bak›ld›¤›nda kapal› devre TV sisteminde; cisim kamera taraf›ndan okunmakta, iletim hatt›yla aktar›lmakta ve monitör taraf›ndan izlenmektedir. Bu anlamda kamera ve lensler, kapal› devre TV sistemlerinin en önemli donan›mlar›ndan birisidir. Kameran›n görüntü alabilmesi için ›fl›kland›rman›n büyük bir önemi vard›r. ‹ster do¤al isterse yapay ya da her ikisi birlikte yeteri düzeyde bir ayd›nlatma sa¤lanmal›d›r. Kamera, bir lens taraf›ndan yakalanan görüntüyü elektronik sinyale dönüfltürmektedir. Bu sinyal, monitöre aktar›larak görevli taraf›ndan görülmesi sa¤lan›r. 227 7. Ünite - Bina Yönetim Sistemleri fiekil 7.12 Kapal› Devre TV Sisteminde Kullan›lan Bafll›ca Donan›mlar Kapal› devre TV sistemi kurulumunda kamera ve lens seçimi önemlidir. Kamera ve lens seçiminde görüntü sisteminin amac›, kameran›n hassasiyeti, kameran›n yerlefltirilece¤i yerdeki ›fl›k miktar›, kameran›n çal›flaca¤› ortam, gerekli olan görüfl alan› ve maliyet göz önüne al›nmal›d›r. Genel olarak bak›ld›¤›nda kameralar› afla¤›daki tiplere göre inceleyebiliriz: • Siyah-beyaz ve renkli kameralar, • Tüplü ve CCD kameralar, • Sabit ve hareketli kameralar, • Dome kameralar. Siyah-Beyaz (S/B) ve Renkli Kameralar Renkli kameralar›n kullan›m› giderek artmakla birlikte, siyah beyaz kameralar›n da kendine özgü avantajlar› bulunmaktad›r. Siyah beyaz kameralar›n en önemli avantaj›, ›fl›¤›n az oldu¤u ortamlarda bile renkli kameralara göre daha iyi sonuçlar verebilmektedir. Renkli kameralar, siyah beyaz kameralara göre daha pahal› olmakla birlikte, teknolojideki geliflmelerden sonra fiyat fark› giderek azalmaktad›r. fiekil 7.13.a’da siyah-beyaz kameraya iliflkin bir örnek görülmektedir. Renkli kameralarda, do¤al olarak daha zengin bir görüntü ortaya ç›kmaktad›r. Bu da cisimlerin tan›nmas›n› kolaylaflt›rmaktad›r. Cisimlerin renkleri, insanlar›n giysilerinin renk tonlar›ndaki farkl›l›klar tan›nmay› ve izlemeyi kolaylaflt›rmaktad›r. Örne¤in trafikteki araba takibinde renk, ay›rt edici bir özellik olabilmektedir. Benzer flekilde bir sat›fl 228 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi ma¤azas›ndaki h›rs›zl›k olay›nda h›rs›z›n giysisindeki renkler, ay›rt edicilik özelli¤i aç›s›ndan yararl› olmaktad›r. fiekil 7.13.b’de renkli kameralara iliflkin bir örnek yer almaktad›r. Tüplü ve CCD Kameralar Son y›llara kadar güvenlik kamerlar›nda tüp kameralar kullan›lmaktayd›. Hala kullan›mda olmakla birlikte, bu tür kameralar titreflim ve floklar karfl›s›nda yetersiz kalabilmektedirler. Bafll›ca dezavantajlar›; büyük olmalar nedeniyle gizlenememeleri ve zamanla tüplerinin yanmas›d›r. Yak›n geçmiflte CCD kameralar›n gelifltirilmesiyle, güvenlik kameralar› bu tipe dönmüfltür. CCD kameralarda görüntüleyici mercekler taraf›ndan yakalanan ›fl›k bir resme dönüfltürülmektedir. Bu tür kameralar, yüksek kontrasta ve daha iyi bir çözünürlü¤e sahip resimler oluflturmaktad›r. CCD kameralar›n di¤er avantajlar›; küçük, hafif, hassas ve dayan›kl› olmalar›d›r. Güvenlik kameralar›nda iki farkl› görüntü sensörü kullan›lmaktad›r. Bunlardan birincisi CCD (Charge Coupled Device), di¤eri ise CMOS (Complementery Metal Oxide Semiconducter)’dir. CCD alg›lay›c›lar, özellikle kamera endüstrisi için gelifltirilmifl teknolojiyi kullanmaktad›rlar. CMOS alg›lay›c›lar ise, bilgisayarlarda kullan›lan devreleri üretmek için uygulanan teknoloji ile üretilmektedirler. Günümüzün yüksek kaliteli kameralar›nda ço¤unlukla CCD sensörler tercih edilmektedir. Sabit ve Hareketli Kameralar Kapal› devre TV sistemlerinde sabit kameralar kullan›ld›¤› gibi hareketli kameralarda kullan›lmaktad›r. Sabit kameralar, do¤al olarak sabit bir zemin üzerine monte edilmifl vaziyettedir. Bunlar›n uzaktan kontrolle yön de¤ifltirmesi ve hareket ettirilmesi mümkün de¤ildir. Hareketli kameralar, PSD kameralar olarak da an›lmakta olup, motorla hareket ettirilmektedirler. Bu hareketleri; sa¤a sola, afla¤› yukar› fleklinde olabilmektedir. Ayr›ca zum özelli¤i ile uzak ve yak›n çekim yapabilmektedirler. Genellikle d›flar›da kullan›ld›klar›ndan, d›fl etkilere karfl› muhafaza edilmelidirler. Bu anlamda, so¤u¤a, s›ca¤a, toz, kir ya da çevre zararlar›ndan korunmas› kameran›n performans›n› ve ömrünü etkilemektedir. fiekil 7.13.c ve fiekil 7.13.d’de sabit ve hareketli kameralara iliflkin örnekler gösterilmifltir. Dome Kameralar Kapal› devre TV sistemlerinde kullan›lan sabit kameralar›n görüfl aç›lar›n›n yeterli olmamas› ve dome kameralar›n üstün avantajlar› nedeniyle, bu tip kamera kullan›m› gittikçe yayg›nlaflmaktad›r. Dome kameralar›n üç önemli üstünlü¤ü bulunmaktad›r. En önemli üstünlüklerinden birisi, estetik görünümdür. Sabit ya da hareketli kameralar, ba¤lant› ve sabitleme mekanizmalar›yla birlikte göze hofl görünmemektedirler. Bu nedenle ofis, ifl yeri, al›flverifl merkezi gibi ortamlarda dome kameralar›n estetik özelli¤inden yararlan›lmaktad›r. Ayr›ca bu tür kameralar, etraf›na avize ya da buzlu cam yerlefltirilerek gizlenebilmektedir. Dome kameralar›n di¤er bir üstünlü¤ü cayd›r›c›l›kt›r. Dome kameralar, flekilden de görüldü¤ü gibi etraf› kapal› oldu¤undan kameran›n hangi yöne bakt›¤› anlafl›lamamaktad›r. Dolay›s›yla flüpheli flah›slar için daha fazla cayd›r›c›l›k özelli¤i bulunmaktad›r. fiekil 7.13.e’de de¤iflik dome kamera tipleri görülmektedir. 229 7. Ünite - Bina Yönetim Sistemleri fiekil 7.13 Farkl› Kamera Tipi Örnekleri (a) Siyah-Beyaz (S/B) Kamera (c) Sabit Kamera (b) Renkli (RGB) Kamera (d) Hareketli Kamera (e) Dome Kamera Örnekleri Lensler Lenslerin temel görevi, bir alandan yans›yan ›fl›¤› toplayarak kameran›n görüntüleyici ünitesinde net ve berrak bir görüntü odaklamakt›r. Mercekten geçen ›fl›k miktar›, ne kadar fazla olursa genellikle resim kalitesi de o kadar yüksek olmaktad›r. Kapal› devre TV sisteminde mercek seçiminin önemi büyüktür. Mercek seçimi, oluflacak resmin fleklini, netli¤ini ve boyutunu do¤rudan etkilemektedir. Lenslerde, görüfl alan›n›n da büyük önemi bulunmaktad›r. Görüfl alan›, belirli bir lens taraf›ndan oluflturulan resmin en ve boyu ile kamera görüntüleyicinin boyutu ve odaklanan nesneye olan mesafenin bileflimidir. Görüfl alan›n›n uygun olmamas› durumunda, görüfl alan›n›n art›r›lmas› ya da azalt›lmas› için farkl› aç›l› mercekler kullan›lmaktad›r. Arzu edilen görüfl alan›n› oluflturmak amac›yla gereken görüntüleyici boyutu için mercek ve mesafe bileflimlerini belirleyen tablolar bulunmaktad›r. Hem genifl aç› hem de yak›n çekimler için en iyi lens seçimi de¤iflken odakl› lenslerdir. De¤iflken odakl› lensler, zum özelli¤i olan lens olarak da an›lmaktad›r. 230 SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON ‹NTERNET MAKALE Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi 6 Lensleri; irisSIRA kontrollerine göre s›n›fland›r›n›z ve otomatik iris kontrolünü aç›klay›n›z. S‹ZDE Görüntü ‹letim Hatlar› D Ü fi Ü N E L ‹ Mkameradan monitore tafl›nmas›, çeflitli iletim yöntemleriyle gerGörüntü sinyalinin çekleflmektedir. Bu tafl›ma ifllemi için pek çok iletim yöntemi bulunmaktad›r. Kullan›lan her teknolojinin avantaj ve dezavantajlar› da bulunmaktad›r. ‹letim arac› seS O R U çilirken mesafe, ortam›n durmu, tesis yerleflimi ve maliyet faktörleri göz önüne al›nmal›d›r. Bununla birlikte, görüntü çeflitli kay›plar nedeniyle zarar görebilir. BuD‹KKAT rada esas olan görüntüdeki kay›plar› minimuma indirmektir. Uygulamada karfl›lafl›lan bafll›ca iletim teknikleri olarak kuaksiyel kablo, fiber optik, telefon hatt›, mikSIRA S‹ZDE rodalga, k›z›l ötesi ›fl›n, radyo frekans› say›labilir. Kuaksiyel kablo, monitör ile kamera aras›nda sürekli olarak fiziki bir ba¤lant› sa¤layan kablodur. Kablo, yak›n›ndaki elektrik kablolar›ndan ya da elektronik ciAMAÇLARIMIZ hazlardan gelebilecek etkileri en aza indirmek amac›yla kaplanmaktad›r. Kapal› devre TV sistemlerinde genellikle k›sa mesafelerdeki iletimlerde yayg›n olarak kullan›lan bir yöntemdir. K ‹ T A P Fiber optik yönteminde, elektronik görüntü sinyalleri lazer ›fl›¤a dönüfltürülür ve daha sonra cam çubu¤un bir ucuna iletilir. Öteki uçta darbeli bir al›c› ›fl›¤› tekrar monitörde flekilde elektronik sinyale dönüfltürür. Fiber opT E L E Vgörüntüleyebilecek ‹ZYON tik hatlar, sudan ve ayn› hattan iletilen yüksek gerilimden ya da di¤er elektronik cihazlardan etkilenmez. Fiber optik kablolar›n di¤er avantajlar›; genifl sinyal kapasitesine sahip olmalar›, k›v›lc›m ç›kma ihtimali olmad›¤›ndan yang›n ç›karma tehli‹ N T E R N E T ve uzun mesafelerdeki genifl iletimlerde ekonomik olufludur. kesinin bulunmamas› Telefon hatlar›, görüntüyü uzun mesafelere internet ortam›nda iletilmek istendi¤inde kullan›l›r. Telefon hatlar› ile herhangi bir görüntü, sinyal iletimi olmaks›z›n 1 AKALE km’ye kadar Mmesafelerde iletebilir. Kurulan hatlarla verici ve al›c› birbirine ba¤lan›r. Mikrodalga, siyah beyaz veya renkli görüntülerin aktar›lmas›nda uygun ortamlarda kullan›ld›¤› zaman oldukça etkili ve düflük maliyetli olabilmektedir. Mikrodalga, resim ve veri sinyallerini, yüksek radyo frekans sinyallerine dönüfltürmektedir. Bu sinyaller bir noktadan di¤erine hava bofllu¤u veya uzay ile iletilir. Daha sonra al›c› vas›tas›yla bu sinyaller, yeniden resim ve veri sinyallerine dönüfltürülerek görüntü monitöre aktar›l›r. Mikrodalga teknolojisi, video iletiminde genifl çapl› bir dalga boyu sa¤lamas›na karfl›n çevre koflullar›ndan etkilenebilmektedir. Bu uygulama, kamera ile monitör aras›nda kablo ba¤lant›s› kurulamad›¤› durumlarda veya pahal› oldu¤u durumlarda tercih edilebilir bir seçenektir. K›z›l ötesi lazer teknolojisi, çok yayg›n kullan›lan bir teknoloji de¤ildir. K›z›l ötesi lazer, mikrodalga teknolojisine benzemekle birlikte ayn› genifllikte bir dalga boyu olana¤› sa¤lamamaktad›r. Mikrodalga teknolojisine benzer flekilde, k›z›l ötesi lazer teknolojisinin performans› da çevre koflullar›ndan etkilenmektedir. Radyo frekans›, k›sa mesafelerde uygulanabilen ve güvenilir bir iletim teknolojisidir. Kablolama ve donan›m olanaklar›n›n uygun olmad›¤› durumlarda tercih edilmektedir. Özellikle, büyük binalarda kablo maliyetini düflürmekte etkili olmaktad›r. Radyo frekans› ile tafl›mada da mikrodalga ve k›z›l ötesi teknolojilerinde de oldu¤u gibi çevre koflullar›ndan etkilenme söz konusudur. N N Monitör Monitör, kameran›n üzerinde oluflan görüntü, resim sinyallerine çevrildikten sonra pek çok elemandan geçerek ekran üzerinde görülmesini sa¤layan cihazd›r. Ka- 7. Ünite - Bina Yönetim Sistemleri pal› devre TV sistemlerinin monitörleri, asl›nda televizyonlara benzer. Ancak bunlarda tüner kat› bulunmaz. Monitörler, ihtiyaca göre renkli ya da siyah beyaz olarak yerlefltirilebilir. Ekran büyüklükleri genellikle 9-25” aras›nda de¤iflebilmektedir. Sistemde bulunan ekipmanlar›n say›s›na ve özelli¤ine göre monitör seçimi de¤iflebilmektedir. Sistemde birden fazla kamera bulunmas› durumunda ekran› bölmek amac›yla dörde bölücü (quad) ya da çoklay›c› (multiplexer) bulunur. Bu tür uygulamalarda, ekran boyutunun büyütülmesi tercih edilir. Operatör aç›s›ndan monitörlerin say›s› ve yerleflimine, tasar›m aflamas›nda özen gösterilmelidir. Monitör izleme ifllevini pek çok faktör etkilemektedir. Hem ergonomik aç›dan hem de konfor aç›s›ndan monitörlerin yerleflimi önemlidir. Monitör boyutu, monitörün aç›s›, monitörün kalitesi ve say›s›, izleyen kiflinin oturdu¤u yer önemlidir. Monitörler, ›s› yayd›klar›ndan dolay› bulundurulduklar› ortam›n yeterli bir flekilde havaland›r›lmas›n›n ve so¤utulmas›n›n önemi bulunmaktad›r. fiekil 7.14.a’da monitör görülmektedir. Seçiciler Monitörlerde bir kameradan di¤erine geçifl, seçicilerle sa¤lan›r. Küçük uygulamalarda, seçme ifllemi bir manuel devre anahtar› ile kameraya ba¤lant›l› olan bir dü¤me vas›tas›yla sa¤lan›r. Maliyeti, di¤erlerine göre daha ucuzdur. Seçme iflleminde en yayg›n kullan›lan uygulama, sequence anahtar›d›r. Operatör, bu sistemde bir görüntüyü otomatik olarak di¤er kameraya geçifl yapmadan önce ne kadar süreyle monitörde kalaca¤›na karar verebilir. Böylece, operatör tek bir monitör ile birden fazla kameray› izleyebilir. fiekil7.14.b’de seçici gösterilmifltir. Kay›t Cihaz› (Recorder) Kay›t cihazlar›, kapal› devre TV sistemlerinde monitörlerden gelen görüntülerin kaydedilmesini sa¤lar. Elektronik teknolojisindeki geliflmelerle görüntüler, bilgisayar diskine dijital biçimde de kaydedilmesi mümkün hale gelmifltir. Bilgisayarlarda kullan›lan harddisklerin kapasitesi artt›kça kaydedilen görüntü say›s› da artmaktad›r. Kay›t süresi, seçilen kay›t moduna ba¤l› bir flekilde de¤iflmektedir. Kapal› devre TV sistemlerindeki kay›t cihazlar›, gerçek zamanda kay›t yapt›klar› gibi atlatmal› olarak kay›t yapt›rmak da mümkündür. Zaman atlatmal› kay›t ile daha az videoband› kullanarak daha uzun süre kay›t yap›labilir. Kay›t cihaz›na video görüntülerini kaydetmek için kullan›lan di¤er bir yol ise alarm ortaya ç›kt›¤›nda yap›lan kay›tt›r. Bu yöntemde video kayd› bir alarm durumu ortaya ç›k›ncaya kadar atlatmal› olarak devam eder. Alarm durumu ortaya ç›kt›¤›nda atlatma modundan ç›k›larak gerçek zamana geçilir. fiekil 7.14.c’de bir kay›t cihaz› örne¤i gösterilmifltir. Dörde Bölücü (Quad) Dörde bölücü, ad›ndan da anlafl›laca¤› gibi ayn› ekranda dört kameray› seyretmek demektir. Dörtlü ekran bölücünün en önemli özelli¤i dört ayr› kameradan al›nan görüntüler, bir araya getirilerek bunlar›n hepsi birden ayn› anda ve tek bir monitörden gösterilebilmesidir. Bu uygulamada tek kamera seçilerek bunun tam ekranda gösterilmesi de mümkündür. Baz› uygulamalarda dörtlü ekran bölme ifllemcisine sekiz kameran›n ba¤lanmas›na imkan tan›nmaktad›r. Bu uygulamada ilk dört kamera birinci sayfada gösterilir, ikinci dört kamera ise ikinci sayfada izlenir. Böylece, operatör sekiz kameray› tek bir monitörden s›rayla izleyebilir. fiekil 7.14.d’de bir dörde bölücü örne¤i verilmifltir. 231 232 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi fiekil 7.14 Çeflitli Kapal› Devre TV Sistemi Ekipmanlar› (a) Monitör (b) Seçici (c) Kay›t Cihaz› (d) Dörde Bölücü (e) Çoklay›c› (Multiplexer) Çoklay›c› (Multiplexer) Çoklay›c› sistemde geleneksel kay›t sistemlerinden farkl› olarak, bir video çoklay›c›s› on alt› kameraya kadar görüntüyü yakalayabilmekte ve bunlar› tek bir monitörde gösterebilmektedir. Operatör ayn› zamanda dikkati çeken bir kamera görüntüsünü tam ekran olarak görebilme seçene¤ine de sahiptir. Çoklay›c›, operatörlere birden fazla kameray› izleyerek yönetme esnekli¤ini sa¤lamaktad›r. Bu sistemde çoklay›c› gerekli olan monitör, video kay›t cihaz› ve videobant say›s›n› azaltarak kapal› devre TV sisteminin maliyetinde de azalma sa¤layabilir. Bu uygulamada video kay›t saklama için gerekli bant say›s› azalt›labilmektedir. Yüksek h›zl› s›ral› görüntü kaydetme tekni¤i ile çoklay›c›, seçicilerin yol açt›¤› aral›klara bakmaks›z›n tüm kameralar›n maksimum izlenmesini sa¤lar. Çoklay›c› sistem kullan›m›, kontrol odas›ndaki ›s›tma, so¤utma, havaland›rma sistemlerinin enerji tüketimlerinde azalma sa¤lar. fiekil 7.14.e’de bir multiplexer görülmektedir. 233 7. Ünite - Bina Yönetim Sistemleri AKILLI EV S‹STEMLER‹ Ak›ll› evler; enerji, konfor ve güvenli¤in ön plana ç›kmas›yla uygulamada daha fazla karfl›lafl›l›r hale gelmifltir. Ak›ll› evlerde bulan›k mant›k ad› verilen bir teknoloji uygulanmaktad›r. Bulan›k mant›k teknolojisi, insanlar›n kulland›klar› düflünce metodunu bir anlamda bilgisayara aktarmakta, adeta bilgisayarlar›n bizim gibi düflünmesini sa¤layacak çal›flma sistemi gelifltirilmektedir. Ak›ll› ev sistemlerinde uygulanan di¤er bir teknoloji X-10 teknolojisidir. X-10 teknolojisi; evdeki cihazlar›, ›fl›klar› ve di¤er ekipmanlar› ekipmanlar üzerinde var olan 220 V’luk elektrik enerjisi tesisat› üzerinden her cihaz için ayr› bir frekanstan sinyal göndererek kumanda edilmesini sa¤layan bir iletiflim dilidir. X-10 teknolojisi; kablolama gerektirmemektedir. Asl›nda ev otomasyon sistemleri, y›llard›r endüstrinin pek çok alan›nda kullan›lan kontrol sisteminin gündelik hayatta kullan›lan sistemlere uyarlanmas›d›r. Ak›ll› ev sistemleri; son y›llarda bilgisayar ve elektronik alan›ndaki geliflmelerden sonra evde oturan insanlar›n ihtiyaçlar›n› karfl›layan, hayatlar›n› kolaylaflt›ran, enerji tasarrufu, konfor ve güvenli¤i ön planda tutan sistemlerdir. Asl›nda ev teknolojilerini parça parça pek çok alanda y›llard›r kullanmaktay›z. Müzik setlerinin, garajlar›n, otomobillerin uzaktan kumanda ile aç›l›p kapat›lmas›n› y›llard›r kullan›yoruz. Kahve makinesi, kombi gibi sistemleri zaman ayarl› olarak çal›flt›rabiliyoruz. Bu noktadan sonra, tüm evin tek bir noktadan kontrol edilmesini sa¤layan ve evdeki tüm cihazlar› özel bir yaz›l›mla kumanda ederek evdeki tüm cihazlar›n kontrolünü sa¤layan sistem olan ev otomasyonuna geçilmifltir. Bir evin “ak›ll›” hale gelmesi için sisteme dahil edilecek ürünlerin seçimiyle gerekli donan›m›n sa¤lanmas› yeterlidir. Ev otomasyonunu gerçeklefltiren paket sistemlerin pek ço¤unda bir ana kontrol kutusu, bir kontrol paneli, çeflitli sensörler, cihaz denetleyicileri, uzaktan kumandalar ve bir telefon modülü bulunmaktad›r. bu donan›mlardan kontrol paneli evin girifline yerlefltirilmektedir. Yerlefltirilen kontrol kutusu ile haberleflen sensörler ve cihaz denetçileri ile haberleflmektedir. Bu iletiflim, X-10 teknolojisi ile yap›ld›¤›ndan hiçbir tadilata gerek olmadan kablosuz bir flekilde elektrik flebekesi ile haberleflecektir. Ev otomasyonu sisteminin çal›flma prensibi ve kontrol edebilece¤i cihazlar fiekil 7.15’te verilmifltir. fiekil 7.15 Garaj Kap›s› Çamafl›r Makinas› Panjur Perde Televizyon Müzik Seti Bulafl›k Termosifon Çay/Kahve Makinas› Makinas› Ütü Klima Is›tma/S›cak Su Ayd›nlatma KONTROL ve KUMANDA ÜN‹TELER‹ Dokunmatik Uzaktan Ekran Kumanda Cam K›r›lma Elektrik Dü¤meleri Kap› Girifl Cep Telefonu Panik Merkezi Ünite Bilgisayar Yang›n Alarm H›rs›z ‹hbar Kamera Bahçe Sulama Havuz/ Fiskiye Havaland›rma/ Pervane Motor Masa Telefonu Elektrikle çal›flan tüm cihazlar› dokunmatik ekranlardan, LCD Panelden, Kumanda aletiyle veya Cep telefonundan SMS göndererek çal›flt›rabilir, durumu hakk›nda bilgi alabiyir veya belirledi¤iniz bir senaryoya göre çal›flmalar›n› sa¤layabilirsiniz. Ev Otomasyonu Sisteminin Çal›flma Prensibi ve Kontrol Edebilece¤i Cihazlar 234 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi fiekil 7.15’ten de görüldü¤ü gibi pek çok cihaz ve sistem, ev otomasyonu ile kontrol edilebilmektedir. Bunlar flöyle s›ralanabilir; • Evdeki telsiz telefon, evin tamam›n› kontrol edebilecek bir uzaktan kumandaya dönüfltürülebilmektedir. Bir tek komut ile perdeler indirilebilir, ›fl›klar k›s›labilir, televizyon aç›labilir. • Evde bulunmad›¤›n›z zamanlarda ya da eve yaklaflan birisi oldu¤unda televizyonun sesini açarak ya da baz› odalar›n ›fl›¤›n› yakarak evin dolu oldu¤u izlenimi verilebilmektedir. Bahçedeki çimler; siz evde olsan›z da olmasan›z da topra¤›n nemlilik durumuna göre gerekli oldu¤u zamanlar sulan›r. • Yang›n olmas› durumunda; iç siren vas›tas›yla ya da daha önceden verilen telefonlar aranarak gerekli uyar›lar yap›l›r. Otomatik olarak gaz vanalar› ve havaland›rma sistemi kapat›l›r, itfaiye aran›r. • Gece saatlerinde, ev sakinlerinin bulundu¤u yerlerde ›fl›klar otomatik olarak aç›l›r. Ev sahiplerinin olmad›¤› yerlerde ise ›fl›klar kapat›l›r. Yatma saatinde ise; evdeki tüm ›fl›klar ve cihazlar kapat›l›r. Is›t›c›, ekonomi moduna geçer. Alarm sistemi devreye girer. • Önceden programlama yap›larak akflam belirli bir saatte panjurlar otomatik kapan›r, eve gelifl saatine göre ›s›t›c› ya da klima sistemi (yaz ve k›fl durumuna göre) devreye girer. Televizyon aç›l›r. Benzer flekilde sabah belirlenen bir saatte kahve makinesi çal›fl›r, ›s›tma sistemi gece modundan ç›kar, panjurlar aç›l›r. Ak›ll› ev teknolojisi; enerji tasarrufunu, konforu ve güvenli¤i ön planda tutmaktad›r. Ev otomasyonunun temeli, endüstriyel otomasyona dayanmaktad›r. Endüstrideki otomasyonun önemli nedenlerinden birisi de verimlilik ve enerji tasarrufudur. Ev otomasyonu ile ciddi enerji tasarrufu sa¤lanabilmektedir. Bu amaçla, gün ›fl›¤›ndan maksimum faydalanma esas al›n›r, insanlar›n bulunmad›¤› ortamlarda elektrikler kendili¤inden kapan›r, aç›k b›rak›lan cihazlar otomatik olarak kapan›r, evde bulunulmad›¤› zamanlarda ›s›tma ya da so¤utma sistemi düflük modda çal›fl›r ya da kapat›l›r, evde bulunuyorken kullan›lmayan odalar düflük modda ›s›t›l›r ya da so¤utulur. Otomasyon sistemi ile enerji tasarrufu sadece ›s›tma sistemi ve ›fl›klar›n kontrolü ile sa¤lanmaz. Bunun yan› s›ra; bulafl›k makinesi, çamafl›r makinesi gibi cihazlar ucuz tarifenin oldu¤u saatlerde çal›flt›r›larak da enerjiye ödenen bedelden tasarruf sa¤lan›r. fiekil 7.15’te görülen cihazlar kontrol edilerek sa¤lanabilecek enerji tasarrufu ve kolayl›klar flöyle s›ralanabilir: • Çamafl›r makinesi, optimum flartlarda çal›flt›r›l›r. Çamafl›rlar›n türü, miktar›, kirlilik seviyesine ba¤l› olarak su miktar› ve y›kama modu belirlenir. Ayr›ca çamafl›r makinesinin, elektri¤in ucuz oldu¤u saatlerde çal›flt›r›lmas› sa¤lan›r. • Bulafl›k makinesinde, bulafl›klar›n say›s› ve kirlili¤ine göre y›kama modu ve su s›cakl›¤› belirlenir. Ayr›ca bulafl›k makinesinin, elektri¤in ucuz oldu¤u saatlerde çal›flt›r›lmas› sa¤lan›r. • Termosifon ve dufl sistemindeki su s›cakl›klar› sürekli kontrol edilerek, en az enerji tüketimi sa¤lan›r. • Buzdolab›, kullan›m durumuna göre so¤utma ve dondurucu bölümündeki dondurma süreleri ayarlan›r. • Elektrik süpürgesi; toz miktar› ve zeminin türüne göre motorun emme modu ayarlan›r. Filtrenin de¤iflim zamanlar› belirlenerek, optimum flartlarda enerji tüketmesi sa¤lan›r. 235 7. Ünite - Bina Yönetim Sistemleri • Kurutucu, çamafl›rlar›n türü ve miktar›na göre ayarlanarak ayr› ayr› kurutma modlar› ve süreleri belirlenir. Ayr›ca kurutucunun, elektri¤in ucuz oldu¤u saatlerde çal›flt›r›lmas› sa¤lan›r. • Mikrodalga f›r›nlarda enerji sarfiyat› ve piflirme modlar› ayarlan›r. • Tost makinesinde, ekmek türüne göre s›cakl›k ve süresi ayarlanarak ekme¤in yak›lmadan optimum enerjiyle k›zarmas› sa¤lan›r. Ak›ll› ev teknolojisi, kullan›c›lara konforlu bir yaflam da sa¤lamaktad›r. Konfor sa¤lanmas›ndaki temel düflünce, kifliye gereksiz yere zaman kaybettiren ifllemlerin otomasyon sistemiyle yerine getirilmesi ya da normal flartlarda kullan›c› taraf›ndan gerçeklefltirilemeyecek ifllemlerin yerine getirilmesidir. Örne¤in tatilde oldu¤unuz sürelerde bahçenin sulanmas› gerekiyorsa bu ifllem gerçeklefltirilir. Sabah siz kalkmadan kahveniz haz›rlan›r, kalkt›¤›n›zda kahve içilmeye haz›r vaziyettedir. Evin s›cakl›¤› sürekli kontrol edilerek ›s›tma ve so¤utma sistemi otomatik olarak çal›flt›r›l›r. Bu ve benzer kolayl›klar, insanlara konforlu bir yaflam ortaya ç›kar›r. Ev otomasyonunda klima, f›r›n, nemlendirici kullan›m›nda sa¤lanabilecek enerji tasarruSIRA S‹ZDE fu ve kolayl›klar› yaz›n›z. 7 D Ü fi Ü N E L ‹ M Ak›ll› ev teknolojisinin sa¤lad›¤› en büyük fayda güvenlik alan›ndad›r. ‹nsanlar›n gelir düzeyi art›p daha konforlu ve pahal› evlerde yaflad›kça, yaflad›klar› mekaS O R U yerlefltirilmifl na yönelik h›rs›zl›k ve gasp tehlikesi de artmaktad›r. Evin çevresine hareket alg›lay›c› sensörlü kameralar ve pencerelere yerlefltirilen manyetik sensörler, evin tümünü gözetim alt›nda tutmaktad›r. Tatilde olsan›z bile; eve birisi yaklaflD‹KKAT t›¤›nda önceden yaz›lan senaryo gere¤i televizyon çal›fl›r vaziyete gelir, ›fl›klar aç›larak evin dolu oldu¤u izlenimi verilerek h›rs›z için cayd›r›c› bir ortam yarat›l›r. AsSIRA S‹ZDE l›nda ak›ll› ev sisteminin en büyük faydas› “cayd›r›c› etki” yaratmas›d›r. Evin etraf›ndaki kamera sistemleri ve evin bu sistemlerle korundu¤una dair bilgi levhalar›, h›rs›z için cayd›r›c› bir etki yarat›r. H›rs›z; kolayca girip çal›flabilece¤i ev varken, AMAÇLARIMIZ kendisine büyük sorun ç›kma ihtimali bulunan ak›ll› eve girmeyi tercih etmez. Buna ra¤men h›rs›z girse bile; alarm devreye girer, telefon ihbar› ile ev sakinleri ve polis merkezi uyar›l›r. Güvenlik denildi¤inde sadece h›rs›zl›kK akla ‹ T Agelmemelidir. P Yang›n ve su bask›n› senaryolar› da yaz›ld›¤›ndan bu durumlar için gerekli güvenlik önlemleri al›nm›fl vaziyettedir. Evde yang›na neden olan elektrik prizleri, fiflte unutulan cihazlar, ›s›tma sistemleri ev otomasyonu sistemi taraf›ndan edilT E L E V ‹ Z Y Okontrol N mekte ve buna yönelik riskler en aza indirilmektedir. Herhangi bir yang›n bafllang›c›nda da do¤algaz vanalar› ve havaland›rma sistemi kapat›larak yang›n›n büyümesi önlenir. Bunun yan› s›ra önceden yaz›lm›fl senaryo gere¤i belirlennifl telefon‹ N T E R N Egüvenlik T lara ihbarlar yap›l›r ve alarm devreye girer. Ak›ll› evlerde kullan›lan sistemleri, afla¤›daki gibi s›ralanabilir; • H›rs›zl›k ve tehditlere karfl›: Kap› giriflindeki kameralar yard›m›yla herhangi AKALE bir TV ekran›ndan kap›daki kiflileri görebilme. HareketliMsensörler vas›tas›yla evin çevresinde herhangi bir hareket oldu¤u durumda güvenlik ›fl›klar›n›n yak›lmas›. Kap› güvenlik sistemiyle eve girifl izni olmayan kiflileri teflhis ederek alarm›n çal›flt›r›lmas›. • Yang›n, su bask›n› gibi tehlikelere karfl›: Duman sensörü ile yang›n› alg›lay›p çal›flt›rma. Evdeki cihazlardan kaynaklanan sorunlar tespit edilmesi halinde elektrik ve suyun kesilmesi. N N SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON ‹NTERNET MAKALE 236 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi B‹NA OTOMASYONU Bina otomasyonu uluslararas› literatürde Bina Yönetim Sistemleri (BMS: Building Management Systems) olarak bilinmektedir. Bina içerisinde kullan›lan farkl› sistemler, birbirine entegre edilerek çal›flt›r›lmaktad›r. Günümüzde ifl merkezleri, hastaneler, al›flverifl merkezleri bina otomasyonu ile donat›larak enerji tasarrufu, güvenlik ve konfor sa¤lanmaktad›r. Ak›ll› bina sistemlerinde kullan›lan otomasyon sistemleri afla¤›daki gibi s›ralanabilir: • Is›tma, so¤utma ve havaland›rma sistemlerinin otomasyonu ve oda kontrol sistemleri, • Yang›n alg›lama ve alarm sistemi, • Kapal› devre TV sistemi, • Kartl› geçifl ve güvenlik sistemi, • Ayd›nlatma otomasyonu sistemi. Bina otomasyonunda kontrol edilen en önemli noktalardan birisi; ›s›tma, so¤utma ve havaland›rma sistemidir. Bu otomasyonda sahadan sensörler vas›tas›yla al›nan bilgiler, kontrolörler taraf›ndan de¤erlendirilir ve yorumlanarak kontrol edilecek cihazlara gerekli talimatlar verilir. Yap›lacak bu ifllemler, bir yaz›l›mla belirlenmifltir. Ana kumanda merkezindeki ekranlardan tüm ›s›tma, so¤utma ve havaland›rma sistemi izlenerek her noktadaki de¤erler gözlenebilir. Örne¤in, oda s›cakl›¤›n›n 21°C’de tutulmas› isteniyorsa oda s›cakl›¤› 21°C’nin üzerine ç›kt›¤›nda radyatöre s›cak su girifli k›s›larak, odaya enerji girifli azalt›lmaktad›r. S›cakl›k 21°C’nin alt›na indi¤inde ise radyatöre su girifli art›r›larak enerji girifli sa¤lamaktad›r. Kontrol odas›nda sistem bir bütün olarak izlenebildi¤i gibi; günlük, haftal›k ve ayl›k raporlamalarda yap›labilmektedir. Is›tma, so¤utma ve havaland›rma sistemi bir bütün olarak incelenirken; klima santrali, egzoz fan›, pompa gruplar›, boyler, eflanjör gibi mekanik tesisat gruplar› yaz›lan senaryo uyar›nca otomasyona dahil edilmektedir. Oda kontrol sistemi; ›s›tma, so¤utma ve havaland›rma sistemi ile bütünleflik olarak çal›flt›r›larak; konforlu bir ortam ile maksimum enerji tasarrufu sa¤lan›r. Örne¤in ifl merkezinde toplant› odalar›n›n önceden verilen takvim uyar›nca istenilen gün ve saatlerde ›s›t›lmas› veya so¤utulmas› sa¤lanarak, sistemin optimum enerjiyle çal›flmas› sa¤lan›r. Benzer flekilde otel odalar› da, müflterilerin girifl ve ç›k›fl gün ve saatlerine ba¤l› olarak ›s›tma veya so¤utmas› gerçeklefltirilir. Pencerelerin ya da balkon kap›lar›n aç›k oldu¤u durumlarda ›s›tma ya da so¤utma sistemi çal›flt›r›lmaz. Bina otomasyonunda yang›n alg›lama ve alarm sistemi, önemli modüllerden birisidir. Genel olarak yang›n alg›lama ve alarm sistemleri, yang›n durumunu izlemek ve binada yaflayanlar› yang›ndan haberdar ederek yang›n söndürme sistemlerini devreye sokan bir otomasyon sistemidir. Bu ünitenin yang›n alg›lama ve alarm sistemi bafll›¤›nda, bu konu ayr›nt›l› olarak aç›klanm›flt›r. Günümüzde kapal› devre TV sistemleri, kartl› geçifl ve güvenlik sistemleri ile ayd›nlatma otomasyonu sistemi bina otomasyonunun vazgeçilmez parçalar›d›r. Bu sistemler, ayr›nt›l› olarak bu ünite içerisinde ayr› bafll›klar halinde aç›klanm›flt›r. Örnek bir bina otomasyonu ile pek .çok cihaz›n birbirine entegrasyonu fiekil 7.16’da verilmifltir. fiekil 7.16 incelenirse, bu örnekte alt› bafll›kta otomasyon ve entegrasyon sa¤lanm›flt›r. Yang›n otomasyonunda buton, dedektör ve yang›n alarm panelinin entegrasyonu flematik olarak görülmektedir. Kapal› devre TV sistemlerinde; kameralar›n monitörün entegrasyonu sa¤lanm›flt›r. Güvenlik bafll›¤› alt›nda kart okuyucular, geçifl kontrol paneli ve güvenlik paneli birbirine ba¤lanm›flt›r. HVAC ve enerji sistemi tek bir kontrol paneli ile entegre edilmifltir. HVAC bafll›¤› 237 7. Ünite - Bina Yönetim Sistemleri alt›nda facoil, kazan, AHU ve chillerin entegrasyonu sa¤lanm›flt›r. Enerji bafll›¤›nda ise; flalter, UPS, jeneratör ve enerji analizörü ba¤lant›s› gerçeklefltirilmifltir. Ayd›nlatma, d›fl cephe, panjur, perde ve sensörler ise ayr› bir grupta birbirine ba¤lanm›fllard›r. Burada ad› geçen yang›n, kapal› devre TV, güvenlik, HVAC, enerji, Ayd›nlatma, d›fl cephe, panjur, perde ve sensörler olarak gruplanan bu sistemler de birbirleriyle entegre olarak çal›flmaktad›rlar. Bu entegrasyonla, binan›n enerji tasarrufu, güvenlik ve konfor aç›s›ndan en iyi flekilde yönetilmesi sa¤lanmaktad›r. fiekil 7.16 Bina Otomasyon Sisteminin ve Alt sistemlerin Entegrasyonu Gateway KNX BRIDGE YANGIN ALARM PANEL‹ IP KAMERA NVR/DVR GEÇ‹fi KONTROL PANEL‹ IP ROUTER GÜVENL‹K PANEL‹ ENERJ‹ ANAL‹ZÖRÜ ON/OFF-DIM CHILLER TEKRARLAMA PANEL‹ AHU DEDEKTÖR BUTON YANGIN GENERATÖR ANALOG KAMERALAR KART OKUYUCULAR KAZAN FANCOL LONWORKS BACNET CCTV GÜVENL‹K SENSÖRLER HVAC UPS fiALTER MODBUS ENERJ‹ TOUCH PANEL KLAS‹K ANAHTAR E‹B ANAHTAR DIfi CEPHE PANJUR PERDE TOUCH PANEL KNX/E‹B AYDINLATMA, DIfi CEPHE PANJUR, PERDE VE SENSÖRLER 238 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Özet Önceleri binalar›n iflletmesi insanlar taraf›ndan yap›labilirken, binalar büyüdükçe, kullan›lan cihazlar artt›kça otomasyon sistemleri gelifltikçe binalar “Bina Yönetim Sistemi” ad› verilen sistemler taraf›ndan yönetilmeye bafllam›flt›r. Binalarda ›s›tma, so¤utma, havaland›rma, iklimlendirme, ayd›nlatma, güvenlik, yang›ndan korunma gibi sistemlerin geliflmesi bunlar›n yönetimini karmafl›k hale getirmifltir. Sürdürülebilir, güvenli, ekonomik ve iflletme için bilgisayar deste¤ine dayanan bina yönetim sistemleri devreye girmifltir. Bina otomasyon sistemlerinde denetlenen sisteme iliflkin verimlilik analizleri, raporlamalar, alarm durumlar› aktif olarak uzaktan kontrol edilebilmekte ve bir iki personelin yönetebilece¤i bilgisayar ekranlar›nda gözlenebilmektedir. Yap›lan analizler ç›kt› olarak al›nabilmektedir. Bina otomasyon sistemlerinde kontrolü sa¤layan donan›mlar yaz›l›mla yönetilmektedir. Sistemde daha sonra olabilecek de¤ifliklikler yaz›l›ma yap›labilecek eklemelere dahil edilebilmektedir. Bina otomasyon sistemleri iflletmenin verimli olarak çal›flt›r›lmas›n› sa¤lar. Bunun yan›nda enerji tasarrufu, güvenlik ve çal›flan say›s›nda azalma sa¤lar. Bina yönetim sistemlerinin en önemli avantaj›, sistemin mevcut durumunu izlemek ve yaz›l›mda belirtilen kontrol noktalar›na dayanarak kontrol etmektir. Sistemin bütün çal›flma periyotlar› s›ras›nda olabilecek her türlü bilgi bu sistem arac›l›¤› ile izlenip, kontrol edilebilmektedir. Örne¤in, vantilatör, pompa, aspiratör, kazan, hidrofor gibi elemanlar›n›n çal›fl›yor ya da çal›flm›yor bilgisi izlenebilmektedir. Benzer flekilde vana ve damper motorlar›n›n aç›kl›k oranlar› yüzde olarak izlenebilmektedir (% 10 aç›k, % 30 kapal› gibi). Bunlar›n d›fl›nda çeflitli cihazlar›n ar›za ve alarm durumlar› da izlenebilmektedir. Bu bilgiler, çeflitli aral›klarla veya istenilen zamanlarda bilgisayar haf›zas›nda kaydedilebilmektedir. Eskiye dayal› çeflitli tarihlerdeki, çeflitli bilgiler görülebilecek ve yaz›c›dan ç›kt› olarak al›nabilecektir. Bina yönetim sistemlerinin uygulanmas›, ciddi boyutta enerji tasarrufu sa¤layabilmektedir. Yang›n alg›lama ve alarm sistemleri, bir binadaki yang›n durumunu izleyerek binada yaflayanlar›n yang›n konusunda bilgilendirilmesini sa¤laman›n yan› s›ra gerekli önlemleri devreye sokmak amac›yla kurulan sistemlerdir. Bu amaçla binada pek çok noktaya s›cakl›k ve duman› alg›layan sensörler ile manuel ihbar butonlar› yerlefltirilir. Ayr›ca iflitsel ve görsel ikaz iflaretleri ile acil anons sistemleri yerlefltirilir. Herhangi bir alarm du- rumu söz konusu oldu¤unda; önceden programlanan senaryo do¤rultusunda sinyallerin çal›nmas›, uyar›lar›n gerekli yerlere iletilmesi ve güvenli yang›n ç›k›fllar›n›n gösterilmesi ifllemleri gerçeklefltirilir. Yang›n alarm ve alg›lama sistemi çeflitli flekillerde tasarlanabilir. Bu sistem, do¤rudan bina otomasyon sistemine entegre edilerek bir kontrol odas›nda izlenmesi ve denetlenmesi en uygun olan›d›r. Kartl› geçifl ve kontrol sistemleri, günümüzde özellikle personel takibi ve kontrollü geçifl uygulamalar›n›n yan› s›ra, güvenlik aç›s›ndan da yayg›n olarak kullan›lmaktad›r. Personel say›s› art›kça iflletmeler, personel takibi için kartl› sistem kontrolüne geçmifllerdir. Ifl›k ve ayd›nlatma, günlük yaflant›m›z›n en vazgeçilmez ve temel ihtiyaçlar›ndan birisidir. Ayd›nlatmada gün ›fl›¤› en çok tercih edilen yoldur. Küçük dairelerden büyük ifl merkezlerine, fabrikalara, otellere, hastanelere, üniversitelere do¤ru gidildikçe ayd›nlatma otomasyonunun önemi ortaya ç›kmaktad›r. Ayd›nlatma otomasyonu, tüm ayd›nlatma noktalar›n›n zamana ba¤l› olarak otomatik olarak açma kapama kontrolünün sa¤lanmas›d›r. Kapal› devre TV sistemleri, uzunca bir süredir güvenlik alan›nda yayg›n olarak kullan›lmaktad›r. Genel olarak bakt›¤›m›zda bir güvenlik kontrol odas›nda güvenlik personeli taraf›ndan izlenen ve bir monitöre sinyaller gönderen kabloya ba¤l› kameralardan oluflan bir sistemdir. Son on befl y›l içerisinde kameralarda, mikro ifllemcilerde, çoklay›c›larda ve görüntülü sinyal iletim yöntemlerindeki geliflmelerle birlikte geleneksel sistemlere göre önemli aflamalar kaydedilmifltir. Ak›ll› evler; enerji, konfor ve güvenli¤in ön plana ç›kmas›yla uygulamada daha fazla karfl›lafl›l›r hale gelmifltir. Ak›ll› evlerde bulan›k mant›k ad› verilen bir teknoloji uygulanmaktad›r. Ak›ll› ev sistemlerinde uygulanandi¤er bir teknoloji X-10 teknolojisidir. Bina otomasyonu ile bina içerisinde kullan›lan farkl› sistemler, birbirine entegre edilerek çal›flt›r›lmaktad›r. Günümüzde ifl merkezleri, hastaneler, al›flverifl merkezleri bina otomasyonu ile donat›larak enerji tasarrufu, güvenlik ve konfor sa¤lanmaktad›r. 7. Ünite - Bina Yönetim Sistemleri 239 Kendimizi S›nayal›m 1. Saha elemanlar›ndan gelen bilgileri alg›layan ve bafllang›çta tasarlanan yaz›l›ma göre bu bilgileri yorumlayarak gerekli de¤erleri alarak kontrolün yap›ld›¤› ve al›nan bilgilerin merkeze gönderildi¤i bina yönetim sistemi bilefleni afla¤›dakilerden hangisidir? a. Sensör b. Saha eleman› c. Kontrolör d. Mikroifllemci e. Kontrol paneli 2. Nem sensörleri, genellikle havan›n hangi özelli¤ini tespit eder? a. S›cakl›k b. Statik bas›nç c. Dinamik bas›nç d. Relatif nem e. Kirlilik oran› 3. Afla¤›dakilerden hangisi yang›n alg›lama ve alarm sisteminin bir bilefleni de¤ildir? a. Gaz dedektörü b. Yönlendirme levhas› c. Sprinkler sistemi d. Duman dedektörü e. Renkli kamera 4. Ifl›n tipindeki dedektörler, tavandan ne kadar uzakl›kta monte edilmelidir? a. 50-60 cm b. 40-50 cm c. 30-40 cm d. 20-30 cm e. 10-20 cm 5. Afla¤›dakilerden hangisi bekçi tur kontrol sisteminin bir ekipman› de¤ildir? a. Ak›ll› kalem b. Çoklay›c› c. Güvenlik noktas› d. Bekçi anahtarl›¤› e. Haberleflme yuvalar› 6. Farkl› gün ve farkl› saatler için farkl› ayd›nlatma otomasyonu söz konusu olan kontrol yöntemi afla¤›dakilerden hangisidir? a. Zaman program›na göre ayd›nlatma kontrolü b. Anahtar setleri üzerinden ›fl›k fliddetinin kontrolü c. Internet üzerinden ayd›nlatma kontrolü d. Uydu üzerinden yap›lan ayd›nlatma kontrolü e. Cep telefonu ile yap›lan ayd›nlatma kontrolü 7. Afla¤›dakilerden hangisi kapal› devre TV sistemlerinin temel kullan›m alanlar›ndan de¤ildir? a. Güvenlik ile ilgili kullan›m b. ‹fl güvenli¤i ile ilgili kullan›m c. Bireysel haklar ile ilgili kullan›m d. Yönetim arac› olarak kullan›m e. Bilimsel ve t›bbi alanlar ile ilgili kullan›m 8. Bir alandan yans›yan ›fl›¤› toplayarak kameran›n görüntüleyici ünitesinde net ve berrak bir görüntü odaklamaya yarayan cihaza ne ad verilir? a. Dome kamera b. Multiplexer c. Seçici d. Monitör e. Lens 9. Afla¤›da ak›ll› evler ile ilgili olarak afla¤›da verilen ifadelerden hangisi yanl›flt›r? a. Evdeki telsiz telefon, evin tamam›n› kontrol edebilecek bir uzaktan kumandaya dönüfltürülebilmektedir. b. Yang›n olmas› durumunda; iç siren vas›tas›yla ya da daha önceden verilen telefonlar aranarak gerekli uyar›lar yap›l›r. Otomatik olarak gaz vanalar› ve havaland›rma sistemi aç›l›r, itfaiye aran›r. c. Evde bulunmad›¤›n›z zamanlarda ya da eve yaklaflan birisi oldu¤unda televizyonun sesini açarak ya da baz› odalar›n ›fl›¤›n› yakarak evin dolu oldu¤u izlenimi verilebilmektedir. d. Yatma saatinde evdeki tüm ›fl›klar ve cihazlar kapat›l›r. Is›t›c›, ekonomi moduna geçer. e. Önceden programlama yap›larak eve gelifl saatine göre ›s›t›c› ya da klima sistemi devreye girer. 240 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› 10. Afla¤›dakilerden hangisi ak›ll› evler s›n›f›na dahil edilip bina otomasyonu uygulama alan› olarak gösterilemez? a. Okul b. Hastane c. Ö¤renci yurdu. d. Mesken (ev) e. Al›flverifl merkezi. 1. c 2. d 3. e 4. a 5. b 6. a 7. c 8. e 9. b 10. d Yan›t›n›z yanl›fl ise “Bina Yönetim Sisteminin Yap›s›” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Bina Yönetim Sisteminin Yap›s›” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Yang›n Alg›lama ve Alarm Sistemleri” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Yang›n Alg›lama ve Alarm Sistemleri” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Kartl› Geçifl ve Kontrol Sistemleri” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Ayd›nlatma Otomasyonu” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Kapal› Devre TV Sistemleri” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Kapal› Devre TV Sistemleri” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Ak›ll› Ev Sistemleri” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Bina Otomasyonu” konusunu yeniden gözden geçiriniz. S›ra Sizde Yan›t Anahtar› S›ra Sizde 1 Ana ifllem biriminin (CPU) fonksiyonlar›n› tek bir yar› iletken tümdevrede (IC) birlefltiren programlanabilir bir say›sal elektronik bileflendir. Mikroifllemci, ana ifllem birimindeki kelime boyutunun (word size) 32 bitten 4 bite düflürülmesiyle do¤mufltur. Böylece, ana ifllem biriminin mant›ksal devrelerinin transistörleri tek bir parçaya s›¤d›r›labilmifltir. Bir veya daha çok mikroifllemci, tipik olarak bir bilgisayar sisteminde, gömülü sistemde ya da bir mobil cihazda ana ifllem birimi olarak görev yapmaktad›r. S›ra Sizde 2 Ak›flkan›n, yani havan›n, h›z›ndan dolay› sahip oldu¤u bas›nçt›r. Baflka bir deyiflle ak›flkan›n sahip oldu¤u h›za ba¤l› olarak oluflan bas›nca dinamik bas›nç denir. S›ra Sizde 3 Termistör, bir direnç çefliti olup çevre ›s›s›na göre direnç de¤eri de¤iflen devre elemanlar›d›r. Termistörler s›cakl›k sabitine göre; pozitif s›cakl›k sabitine sahip dirençler (PTC) ve negatif s›cakl›k sabitine sahip dirençler (NTC) olmak üzere ikiye ayr›l›rlar. Pozitif s›cakl›k 7. Ünite - Bina Yönetim Sistemleri 241 Yararlan›lan Kaynaklar sabitine sahip dirençler ›s›nd›¤›nda, direnç de¤eri büyür. Metaller, özellikle de baryum titamat ve fungsten bu özelli¤e sahiptir. Çok de¤iflik kullan›m alanlar› vard›r. NTC dirençler, ›s›nd›¤›nda ise, direnç de¤erleri düfler. Germanyum, Silikon, ve metal oksitler gibi maddelerden üretilir. S›ra Sizde 4 Bölgesel sistem olarak da adland›ran bu sistemde belirlenen bölgeye ba¤lanacak çok say›da dedektör tek bir çift kablo üzerinden alarm paneline ba¤lan›r. Yang›n olay›n› bölgesel olarak tan›mlar ve ihbar eder. O bölgeye ait hangi dedektör yang›n› alg›larsa alg›las›n o bölgeye ait uyar› ›fl›¤› yanar. Bu sistem, 20-30 kadar küçük dedektörün bir bölge oluflturabilece¤i binalar için uygundur. Bu sistemde her bölgeye ayr› bir çift kablo çekilmelidir. S›ra Sizde 5 Günlük hayatta, kartl› geçifl sistemlerini pek çok yerde görmek mümkündür. Bunlar›n bafll›calar›; toplu ulafl›m araçlar›ndaki bilet ve turnike sistemleri, stadyumlar›n girifllerinde bulunan kombine biletli izleyici girifli. Bunlar›n d›fl›nda, art›k günümüzde banka kartlar› da proximity tip olmaya bafllam›flt›r. Bunlar›n d›fl›nda da bu uygulamalara pek çok örneklemeler yap›labilir. S›ra Sizde 6 Lensler iris kontrolüne göre dörde ayr›l›r: • Sabit iris lensler • Manuel iris lensler • Motorlu irisli zoom lensler • Otomatik iris lensler Otomatik iris kontrolü, de¤iflken ›fl›k seviyelerinde video sinyalini otomatik olarak güçlendiren elektronik devre ile gerçeklefltirilir. S›ra Sizde 7 Ev otomasyon sistemi ile klimalarda; istenilmeyen s›cakl›k oksilasyonunu önlenir, açma-kapamada daha az enerji tüketimi sa¤lan›r. Ak›ll› bir evde yemek piflme süresini ayarlamak, yemek cinsine göregerekli s›cakl›¤› sa¤lamak mümkündür. Böylelikle f›r›n kullan›m›nda da ev otomasyonu sayesinde enerji tasarrufu sa¤lanabilir. Ak›ll› bir evde ayr›ca, sistem taraf›ndan iç ortam›n nem de¤eri ölçülerek ayarlan›r. Böylece nemlendiricinin de gerekmedikçe çal›flmas› önlenir ve enerji tasarrufu sa¤lan›r. Çimen L. (2004), Bina Otomasyon Sistemleri, TTMD Dergisi Say›: 33. E¤rikavuk M. (2004), Otomatik Kontrol Ve Bina Otomasyon Sistemleri Uygulamalar› Ve Bu Alandaki Son Geliflmeler, TTMD Dergisi Say›: 33. Ercan S. (2004), ‹flletmeye Almada Bir Araç: Bina Otomasyon Sistemi, TTMD Dergisi Say›: 33. Karaca H. (2004), Otomatik Kontrol Ve Otomasyon Sistemlerinin Vazgeçilmez Elelmanlar›: Sensörler, TTMD Dergisi Say›: 33. Karakoç T. H. , Gökflin A. H. (2010), NT: Nemlendirme Tekni¤i, Havak Teknik Yay›nlar›. Kaya E., Ayd›nlatma Kontrolüün Enerji Verimlili¤ine Katk›s›, EMO Web Sitesi. MEB (2007), Geçifl Kontrol Sistemlerinin Ba¤lant›lar›, Meslekî E¤itim ve Ö¤retim Sisteminin Güçlendirilmesi Projesi Yay›nlar›. MEB (2012), Yang›n Alg›lama Ve ‹hbar Sistemlerinin Ba¤lant›lar›, Meslekî E¤itim ve Ö¤retim Sisteminin Güçlendirilmesi Projesi Yay›nlar›. Sezer M. (2006), Elektrik Enerjisinin Verimli Kullan›lmas›, E‹E‹ Eenerji Tasarrufu E¤itim Yay›nlar› No:7. www.legrand.com.tr www.megainsaatvemimarlik.wordpress.com/ ISITMA HAVALANDIRMA VE KL‹MA S‹STEMLER‹NDE ENERJ‹ EKONOM‹S‹ 8 Amaçlar›m›z N N N N N N N N N Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra; So¤utman›n temel kavramlar›n› tan›mlayabilmek, So¤utma sistemlerini ve temel çal›flma prensiplerini aç›klayabilmek, Bir so¤utma çevriminde çevrimin verimlili¤ini hesaplayabilmek, Buhar s›k›flt›rmal› bir so¤utma çevriminin genel özelliklerini aç›klayabilmek, Kompresörleri ve kompresör çeflitlerinin yap›sal özelliklerini tan›mlayabilmek, Yo¤uflturucular›n (Kondenser) ve buharlaflt›r›c›lar›n (Evaporatörleri) özelliklerini belirleyebilmek, Bir so¤utma sisteminde ihtiyaç duyulan kontrol elemanlar›n› s›ralayabilmek, Bir so¤utma çevriminde enerji tasarrufu noktalar›n› s›ralayabilmek, So¤utma sistemlerinde enerji ekonomisinin önemini aç›klayabilmek için gerekli bilgi ve becerilere sahip olabilirsiniz. Anahtar Kavramlar • So¤utma • Enerji Verimlili¤i • CO2 Emisyonlar› • So¤utma Çevrimi • Kompresörler • Enerji Maliyetleri ‹çindekiler Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi • • • • So¤utma Sistemleri G‹R‹fi TEMEL KAVRAMLAR SO⁄UTMA YÖNTEMLER‹ BUHAR SIKIfiTIRMALI SO⁄UTMA ÇEVR‹MLER‹ • SO⁄UTMA S‹STEMLER‹ UYGULAMA ALANLARI VE SO⁄UTUCU AKIfiKANLAR • SO⁄UTMA ÇEVR‹M ELEMANLARI • SO⁄UTMA S‹STEMLER‹NDE ENERJ‹ EKONOM‹S‹ So¤utma Sistemleri G‹R‹fi Ça¤dafl yaflamda artan konfor ve hijyen gereksinimlerinin getirdi¤i k›s›t ve koflullar›n karfl›lanmas›nda giderek artan iklimlendirme ve so¤utma uygulamalar› için geliflen süreç, sistemlerin ihtiyac› olan enerji talebini de sürekli artt›rmaktad›r. Enerji talebindeki bu talep art›fl› do¤rudan veya dolayl› olarak sera gazlar› sal›n›mlar›n› da olumsuz yönde etkilemektedir. Nitekim 2010 verilerine göre iklimlendirme ve so¤utma uygulamalar›n›n enerji talebi, dünya enerji tüketiminin yaklafl›k %9’una ulaflm›flt›r. So¤utma sistemleri uygulamalar›n›n oldukça genifl bir boyut, kapasite ve s›cakl›k yelpazesine sahip oldu¤u görülmektedir. Örne¤in, geleneksel ev tipi so¤utucularda güç tüketim aral›¤› 60-140 kW aral›¤›nda de¤iflirken, so¤utucu ak›flkan miktar›n›n 50-250 gr aral›¤›nda oldu¤u görülmektedir. Oysa endüstriyel uygulamalarda, enerji tüketimlerinin MW, so¤utucu ak›flkan miktar›n›n ton düzeylerine ç›kt›¤› görülmektedir. So¤utucu uygulamalar›nda s›cakl›k aral›¤›n›n ise -70°C ile 15°C aral›¤›nda de¤iflti¤i görülmektedir. ‹lk so¤utma çal›flmalar› 1755 y›llar›nda Glasgow Üniversitesinde Dr William CULLEN taraf›ndan buz yapma makinas›n›n imal edilmesi ile endüstriyel bir anlam kazanm›flt›r. 1858 y›l›nda Frans›z Ferdinand CARRE taraf›ndan ilk absorbsiyonlu so¤utma uygulamalar› gelifltirilmifl, 1888 y›l›nda mühendis Windhausen Almanyada ilk karbondioksitli so¤utma sistemini gelifltirmifltir. 1912 y›l›nda ABD’de J.M.Larsen firmas› ilk buzdolab›n› imal etmifltir. 1930 y›l›nda so¤utma sistemlerinde R-12 gaz› ile birlikte clorofluorocarbon (CFC) so¤utucular kullan›lmaya bafllanm›fl, 1935 y›l›nda R-22 gaz› ile birlikte hydroclorofluorocarbon (HCFC) kökenli so¤utucu ak›flkanlar gelifltirilmifltir. 1989 y›l›ndan itibaren ozon tehdidi olmayan baflta R134a ve R123 gazlar› kullan›lmaya bafllanm›flt›r. 1990 y›l›ndan itibaren R22 gaz› yerine kar›fl›m gazlar yayg›n olarak kullan›lmaya bafllanm›flt›r. Son y›llarda iklimlendirme ve so¤utma uygulamalar›nda kullan›lan so¤utucu ak›flkanlar›n ozon tabakas›n›n incelmesine sebep oldu¤u ve küresel ›s›nmaya olan olumsuz etkilerinin oldukça yüksek oldu¤u tespit edilmifltir. Bu etkinin azalt›lmas›na yönelik olarak öncelikle, Montreal Protokolü ve Avrupa Konseyi Direktifi (3093/94) ile 1930’larda so¤utma sistemlerinde yayg›n olarak kullan›lan amonyak gibi so¤utucu ak›flkanlar›n yerine güvenli ak›flkanlar olarak kullan›lan hydroclorofluorocarbon (HCFC) ve clorofluorocarbons gazlar›n›n kullan›m› ve sat›fllar› s›n›rland›r›lm›flt›r. Bunlar›n alternatifi olarak hydrofluorocarbon (HFC) ak›flkanlar ve onlar›n kar›fl›mlar› olan R134a, R404A, R507, R407C ve R410A gazlar› market uygu- 244 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi lamalar›nda yayg›n olarak kullan›lmaya bafllanm›flt›r. Ancak bu gazlar›n düflük ozon tabakas›n› inceltme potansiyellerine (ODP) karfl›n, yüksek küresel ›s›nma potansiyellerine (GWP) sahip olmas› çevresel etki yönüyle önemli bir problem sürecinin devam etti¤ini göstermektedir. TEMEL KAVRAMLAR So¤utma kavram olarak termodinamik süreçlerde ›s›l harekete ba¤l› oluflan bir olgudur. Bu nedenle bu kavram›n temel dayana¤› ›s›, s›cakl›k, baç›nç gibi temel termodinamik parametrelerdir. Bu bölümde so¤utma kavram›n› etkileyen temel kavramlar anlat›lm›flt›r. Is› Is› kavram› bir enerji formunu tan›mlar ve ›s›ya iliflkin temel bilgiler birinci ünite içinde verilmifltir. Bu bölümde so¤utma uygulamalar› yönüyle bir maddenin sahip oldu¤u gizli ›s›, duyulur ›s›, buharlaflma ›s›s› ve erime ›s›s› gibi temel ›s› formlar› incelenmifltir. Bir maddenin sahip oldu¤u s›cakl›¤› faz de¤iflikli¤ine yol açmadan ihtiyaç duyulan bir ölçüde de¤ifltirmek için gerekli olan enerjiye duyulur ›s› denir. Bir maddenin duyulur ›s› oran› sahip oldu¤u enerji de¤iflim miktar›yla tan›mlan›r. Bu miktar entalpi kavram›yla flekillenir. Özellikle ak›flkanlarda bir maddenin sabit s›cakl›k ve bas›nç alt›nda buhara dönüfltürülmesi için gerekli olan enerjiye gizli ›s› denir. Bu ›s› temelde bir maddenin s›cakl›¤›n› de¤ifltirmeden faz›n› de¤ifltirme için gerekli enerjiyi ifade eder. Örnek olarak havadaki su buhar› verilebilir. Su buhar›n›n sahip oldu¤u ›s› gizli ›s›d›r. So¤utma uygulamalar›na ilflkin hesaplamalarda dikkate al›nmas› gereken bir kavramd›r. ‹fllev olarak suyu buhar halinde tutmak için ihtiyaç duyulan bu ›s›, bir so¤utucuda havan›n so¤utulmas›yla geri çekildi¤inde, hava içindeki buhar yo¤uflmaya bafllar. ‹flte bu havada bulunan buhar›n tekrar yo¤uflmas› için çekilen enerjiye de yo¤uflma gizli ›s›s› (kondenzasyon) ad› verilir. SIRA S‹ZDE 1 Bir madde için ›s› formlar› nelerdir? SIRAtan›mlanabilir S‹ZDE Baflta so¤utucu ak›flkanlar olmak üzere tüm maddeler yap›sal özelliklerine ba¤D Ü fi Ü N E L ‹ M l› olarak, buharlaflabilmeleri için farkl› miktarlarda enerjiye ihtiyaç duyarlar. Di¤er bir ifade ile her maddenin farkl› bir buharlaflma gizli ›s›s› vard›r. Buharlaflma ›s›s› bir maddenin S O R 1U kg’›n› doyma s›cakl›¤›ndan s›v› faz›ndan buhar faz›na geçirmek için ihtiyaç duydu¤u enerji miktar›d›r. Buharlaflma ›s›s› her madde için tan›mlanabilen bir özelliktir. Çizelge 8.1’de 101,3 kPa (1Atm) için baz› maddelerin buharlaflD‹KKAT ma ›s›lar› verilmifltir. D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT N N SIRA S‹ZDE Çizelge 8.1 Baz› Maddelere Ait Buharlaflma Is›lar› Madde AMAÇLARIMIZ Alt›n SIRA S‹ZDE ho kJ/kg Madde ho kJ/kg AMAÇLARIMIZ 1758 Hidrojen 460 1369 Kurflun 921 523 Metan 511 301 Nikel 6195 6363 Su 2256 360 Oksijen 213 Amonyak K ‹ T A P Aseton K ‹ T A P Civa TELEV‹ZYON ‹NTERNET Demir Eter TELEV‹ZYON ‹NTERNET 245 8. Ünite - So¤utma Sistemleri So¤utma uygulamalar›nda ›s›n›n ölçü birimi olarak kilokalori “Kcal”, kilo joule (kJ) veya British Thermal Unit “BTU” kullan›l›r. So¤utma sistemlerinde yayg›n kullan›lan enerji birimlerinin çevrim de¤erleri Çizelge 8.2’de verilmifltir. Joule (J) Kalori (cal) BTU KiloWattsaat (kWh) Joule 1 0,2390 9,488x104 2,7778x107 Kalori 4,184 1 3,96340x103 1,162x10-6 BTU 1055,66 252,390 1 293,24x10-6 kWh 3,6x106 8,606x105 3,410x103 1 Çizelge 8.2 So¤utma Sistemlerinde Kullan›lan Enerji Birimleri Çevrim Çizelgesi S›cakl›k Maddenin ›s› s›kl›¤›n› tan›mlayan s›cakl›k ba¤›l bir de¤erdir. ‹nsanlar taraf›ndan s›cakl›k ›s› ile çok kar›flt›r›lan bir kavramd›r. S›cakl›k termometreyle ölçülür. So¤utma uygulamalar›nda ihtiyaç duyulan s›cakl›k parametreleri yafl, kuru termometre ve çi¤ noktas› s›cakl›¤›d›r. So¤utma ve iklimlendirme uygulamalar›nda havan›n göreceli nemi veya derecesi, uygulamalarda psikometri diyagram›yla tespit edilir. Bu diyagramda gerekli de¤erlendirmelerin yap›labilmesi için kuru veya yafl termometre de¤erlerine ihtiyaç duyulur. Mevcut ortam›n veya ak›flkan s›cakl›¤›n›n ç›plak ölçülmesi için kullan›lan termometreler kuru termometrelerdir, bu termometrenin ölçtü¤ü s›cakl›k (KT) kuru termometre s›cakl›¤›d›r. Doymam›fl hava ›slak fitilin üzerinden geçerken, havan›n kuruluk derecesine göre fitilden bir miktar buharlaflma olur. Bunun sonucu olarak suyun s›cakl›¤› düfler ve havadan suya ›s› geçifline neden olan bir s›cakl›k fark› oluflur. Bir süre sonra, sudan buharlaflma nedeniyle olan ›s› kayb›, s›cakl›k fark›ndan dolay› havadan suya olan ›s› geçifli eflitlenir ve su bir denge s›cakl›¤›na eriflir. Bu denge s›cakl›¤› yafl termometre s›cakl›¤›d›r. Yafl termometre s›cakl›¤› kuru termometre s›cakl›¤›ndan her zaman düflüktür. So¤utma ortam›nda sabit bas›nçta so¤utulan nemli havan›n içerdigi su buhar› yo¤unlaflmaya bafllar. Örne¤in bir çevrim sürecinde doymufl kar›fl›m halde bulunan gaz buhar kar›fl›m› sabit bas›nçta s›cakl›¤› düfltükçe yo¤uflmaya bafllar. Bu süreçte yo¤uflman›n bafllang›ç noktas› olan nokta çi¤ noktas›d›r. So¤utma uygulamalar›nda hangi s›cakl›k parametreleri önemlidir? SIRA S‹ZDE So¤utma Rejimi 2 D Ü fi Ü N E L ‹ M D Ü fi Ü N E L ‹ M So¤uk ortamda muhafaza edilen günlük g›da ürünlerinden depo ürünlerine kadar maddelerin istenilen flartlarda korunmas› önemlidir. Bu so¤utma sürecinde so¤uO R U tulan maddelerin veya ortam›n süreklili¤in sa¤lanmas›nda ortamS s›cakl›¤›, nem durumu ve nem dolafl›m› gibi parametreler çok önemlidir. Bu parametrelerin kontrol sürecine so¤utma rejimi denir. D‹KKAT Kimyasal muhafaza Fiziksel muhafaza Tuzla muhafaza (salamura) Kurutmak (kuru yemifller, baz› meyveler vs) Baharatla muhafaza (sucuk-past›rma) Hararette piflirmek (konserve) fiekerle muhafaza (reçel) Maddeyi ya¤ ve parafinle örtmek. SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ SIRA S‹ZDE S O R U D‹KKAT Çizelge 8.3 MuhafazaSIRA S‹ZDE Yöntemleri N N AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P K ‹ T A P TELEV‹ZYON TELEV‹ZYON 246 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi So¤utma Yükü So¤utma temelde bir enerji hareketi olarak tan›mlan›r. So¤utma ihtiyac› istenilen ortam›n yap›sal özellikleri, maddelerin enerji yükleri veya ›s› kazançlar›n etkileri dikkate al›narak bir enerji yükü ile tan›mlan›r. Di¤er bir ifadeyle istenilen ortam›n, so¤utma rejiminde tutulabilmesi için so¤uk depodan ç›kar›lmas› veya d›flar›ya at›lmas› için bir ›s› miktar›na ihtiyaç vard›r. Bu ›s› miktar› so¤utma yükü olarak tan›mlan›r. So¤utma Devresi So¤utma rejimini temin eden ve üzerinde esas olarak so¤utucu, emme borusu, kompresör, basma borusu, kondensör, s›v› tank›, s›v› borusu ve genleflme valfi vb. makine ve tesisat bulunan kapal› bir devredir. So¤utma Is›tma ve so¤utma ifllevleri enerji ak›fl›na ba¤l› tan›mlanan süreçlerdir. S›cakl›k fark› oldu¤u sürece ›s› pek çok de¤iflik flekilde iletilebilir. Özellikle so¤utma sistemlerinde so¤utucu ak›flkan ad› verilen bir ak›flkan›n hal de¤iflimlerinden yararlan›larak so¤utulmak istenen ortamdan ›s› çekme ifllemidir. En basit anlam›yla so¤utma; bir maddenin veya ortam›n s›cakl›¤›n› onu çevreleyen hacim veya çevre s›cakl›¤›n›n alt›na indirmek ve o istenilen s›cakl›kta sabit kalmas›n› sa¤lamak üzere ›s›n›n al›nmas› ifllemine denir. Gerçekte so¤utma ifllemi pek çok yöntemle gerçeklefltirilebilir. Ancak en yayg›n kullan›m ortamdan ›s› çekme ifllevini gerçeklefltirecek bir ak›flkan kullan›m›d›r. Bu özellik günümüzde baflta evsel kullan›mlarda öne ç›kan buzdolaplar› olmak üzere pek çok iklimlendirme ve so¤utma sistemlerinde kullan›lmaktad›r. Ak›flkanlarda Faz Dönüflümleri So¤utma proseslerinde so¤utma ifllevi, kullan›lan so¤utucu ak›flkanlar›n faz dönüflüm özelliklerinden istifade edilerek gerçeklefltirilir. Tüm ak›flkanlar bünyelerine ald›klar› veya çevreye yayd›klar› ›s›ya ba¤l› olarak hal de¤ifltiriler. Temelde bir madde kat›, s›v› ve gaz fazlar› olmak üzere üç temel hale sahiptir. Her hal durumu içinde madde ›s› ald›kça yap›sal de¤iflimler yaflar. Bu durum s›v›larda de¤iflim noktalar› oluflturur. Bir ak›flkan›n faz dönüflüm noktalar›na doyma noktalar›, bu noktadaki s›cakl›klara doyma s›cakl›¤›, bas›nç de¤erlerine de doyma bas›nçlar› ad› verilir. Pek çok uygulamada referans ak›flkan olarak kabul edilen suyun faz dönüflümleri ve doyma noktalar› fiekil 8.1’de verilmifltir. fiekil 8.1 Bir Atm’de Suyun Faz Dönüflümü °C P=1 Atm 100 Buhar S›v›+Buhar 0 Kat› A S›v› Kat›+S›v› B C D Doymufl s›v› E F Doymufl buhar kJ/kg 247 8. Ünite - So¤utma Sistemleri Suyun bir Atm için Kat› noktas› 0°C doyufl s›v› ve doymufl buhar noktas› için s›cakl›k de¤eri yaklafl›k 100°C’dir. Her bas›nç de¤eri için doyma noktalar› farkl› de¤erelere sahiptir. Faz dönüflümlerinde doyma noktalar› nas›l tan›mlan›r? SIRA S‹ZDE SO⁄UTMA YÖNTEMLER‹ D Ü fi Ü N E L ‹ M 3 D Ü fi Ü N E L ‹ M So¤utma temelde bir ortamdan ›s› çekme olgusudur. Temelde so¤utma düflük ›s› kayna¤›ndan enerji al›p yüksek ›s› kayna¤›na enerji veren bir çevrim olarak tan›mS O R U lan›r. So¤utma uygulamalar›n›n yap›ld›¤› sistemlerde bu ifllevi yerine getirmek için farkl› yöntemler gelifltirilmifltir. Bu sistemler temelde ifllevi yerine getiren kayna¤a D‹KKAT ba¤l› s›n›fland›r›l›rlar. Bunlar flekil 8.2’de verilmifltir. SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ Elektriksel yöntemler S O R U D‹KKAT fiekil 8.2 N N SIRA S‹ZDE So¤utma Yöntemleri So¤utma yöntemleri Kimyasal yöntemler SIRA S‹ZDE Fiziksel yöntemler Di¤er yöntemler K ‹ T A P Termoelektrik Buhar s›k›flt›rmal› Paramanyetik Absorbsiyonlu Adsorbsiyonlu AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P Sterling TELEV‹ZYON Buhar jet so¤utma TELEV‹ZYON Hava so¤utma ‹NTERNET ‹NTERNET Vorteks so¤utma Kimyasal Yöntemler Endotermik etki olarak de¤erlendirilen bu yöntemde kimyasal reaksiyonlarda tepkimede bulunan maddelerin süreçte d›fl ortamdan ›s› almas› prensibine dayan›r. Normal s›cakl›kta baz› maddeler, birbirleri ile çeflitli oranlarda kar›flt›r›ld›¤›nda, kar›fl›m s›cakl›¤› maddelerin kendi s›cakl›klar›ndan daha düflük s›cakl›kla¤a sahip olur. Örnek: Kar ve tuz Kar kar›fl›mlar› verilebilir. %65 %65 kar veya buz, %35 tuz Kar›fl›m (NaCl) kar›flt›r›ld›¤›nda ilk -20˚ C 0 °C s›cakl›k 0°C, kar›fl›m s›cakl›¤› -20°C’dir. %60 kar ya da buz %40 tuzun ilk s›cakl›¤› Tuz 0°C, kar›fl›m s›cakl›¤› %35 30°C’dir. fiekil 8.3’de bu kar›fl›m verilmifltir. fiekil 8.3 Kimyasal So¤utma 248 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Elektriksel Yöntemler Elektriksel yöntemler ço¤unlukla bilimsel uygulamalarda tercih edilen so¤tutma yöntemleridir. Termoelektrik ve paramanyetik so¤utma türleri olarak s›n›fland›r›l›rlar. Termoelektrik So¤utma Termoelektrik so¤utma elektri¤in kutupsal ak›fl özelli¤ine ba¤l› olarak çevrimde oluflan ›s› hareketidir. Hem ›s›l hem de elektriksel etkilerin bir arada bulundu¤u çevrime termoelektrik çevrim, bu çevrimle çal›flan sisteme de termoelektrik sistem ad› verilir. Termoelektrik so¤utma sisteminde termoelektrik modüller kullan›l›r. Termoelektrik modül N ve P tipi kutuplara sahip malzemeden oluflur. fiekil 8.4’de Termoelektrik so¤utman›n ak›fl özelli¤i tan›mlanm›flt›r. fiekil 8.4 So¤uk Taraf Termoelektrik So¤utma (Peltier Etkisi) N S›cak Taraf P S›cak Taraf Do¤ru ak›m güç kayna¤› N P So¤uk Taraf Ak›m yönünün de¤ifltirilmesi Termoelektrik so¤utucular elektriksel olarak seri, ›s›l olarak paralel düzenlenmifl çok say›da termokopl’dan oluflmaktad›r. Termoelektrik so¤utucu modüllerin genellikle N ve P tip malzeme çiftlerinden eflit say›da konulmas›yla üretilmektedir. ‹ki farkl› yar›iletken malzemelerin kimyasal yöntemlerle birbirine birlefltirilerek, oluflturulan devre üzerinden elektrik ak›m› geçirilmesiyle meydana gelen farkl› s›cakl›klarda devrede ayn› anda üç çeflit termoelektrik etki oluflur. Bu üç etki mucitlerin isimleri ile an›l›r. Bunlar; Seebeck, Peltier ve Thomson etkileridir. Seebeck etkisi, ‹ki fark› yar› iletken malzemenin birbirine seri olarak ba¤lanan devrede, fark› s›cakl›klarda malzeme yüzey s›cakl›¤›na ba¤l› elektrik gerilimi ortaya ç›kar. Bu gerilime “seebeck etkisi” veya “seebeck voltaj›” ad› verilir. Ölçülen gerilim fark›, yar› iletken malzemelerin yüzey s›cakl›klar› ile iliflkilidir ve yüzey s›cakl›k fark› ile do¤ru orant›l›d›r. Thomson etkisi, elektrik ak›m› yüklü olan bir iletkenin uçlar› aras›nda s›cakl›k fark›na ba¤l› olarak a盤a ç›kan ›s› etkisidir. ‹letkende s›cakl›k fark› varsa ak›m yönüne göre jolue ›s›s›na ek olarak Thomson ›s›s› da oluflur. Thomson ›s›s› ak›m fliddeti, s›cakl›k fark› ve zaman ile do¤ru orant›l›d›r. Peltier etkisi, ismini Frans›z fizikçi Jean Charles Athanasa Peltier’den alm›flt›r. Peltier 1834 y›l›nda gerçeklefltirdi¤i araflt›rmas›nda, iki farkl› yar› iletken malzeme üzerinden DC ak›m geçirmifltir. Yar› iletken malzemeler üzerinde ak›m›n hareket etti¤i yöne ba¤l› olarak ›s›nma veya so¤uman›n meydana geldi¤ini keflfetmifltir. Bu olaya Peltier etkisi ismi verilmifltir. Do¤ru ak›m geçti¤inde iki farkl› yar›iletken malzeme üzerinde bir noktada ›s› emilirken, di¤er birleflme noktas›nda ›s› a盤a ç›kmaktad›r. Çevrimde kullan›lan yar› iletkenler için negatif kutupta bizmut, telleryum ve selenyum alafl›mlar› gibi metal çiftleri, pozitif kutupta bizmut, telleryum ve antimuan alafl›mlar› gibi metal çiftleri say›labilir. Bu tür sistemler uzay ve havac›l›k uygulamalar›nda kullan›lmaktad›r. 249 8. Ünite - So¤utma Sistemleri Termoelektrik so¤utma termoelektrik sistemlerde nas›l çal›fl›r? Paramanyetik So¤utma SIRA S‹ZDE 4 D Ü fi Ü N E L ‹ M Bu yöntem paramanyetik cisimlerin afl›r› so¤utulmas›na ba¤l› olarak moleküler yap›larda s›k›flt›rma çevrimidir. Ço¤unlukla bilimsel araflt›rmalar için tercih edilen bir S O Rkullan›l›r. U yöntemdir. Özellikle mutlak s›f›r s›cakl›klar›na ulafl›lmas› amac›yla Paramanyetik etki manyetik çekme kuvvetine çok az tepki verme durumudur. Bu tür maddelere ise paramanyetik cisimler denir. Bunlara örnek olarak hava, oksijen, D‹KKAT dökme demir, ferro sülfat, ferrik sülfat ve palladium verilebilir. Afl›r› flekilde so¤utulan paramanyetik maddede ›s› iletimi azal›r. Bu durumda madde fliddetli bir SIRA S‹ZDE birer magmanyetik alan içindedir. Paramanyetik madde moleküllerinin elemanter net durumuna gelmesi olarak de¤erlendirilebilir. Süreçte, bu maddeye uygulanan manyetik alan kald›r›l›rsa, paramanyetik madde s›cakl›¤› afl›r› derecede düfler. Bir AMAÇLARIMIZ paramanyetik maddenin so¤utulma ifllevi fiekil 8.5’te verilmifltir. D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT N N K ‹ T A P TELEV‹ZYON N (Güçlü elektrom›knat›s kutup) Paramanyetik tuz S›v› hidrojen SIRA S‹ZDE SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ fiekil 8.5 K ‹ T A P Bir Paramanyetik Maddenin Manyetik So¤utulmas› TELEV‹ZYON S (Güçlü ‹NTERNET elektrom›knat›s kutup) S›v› helyum Bu ifllevde uygulanan fliddetli manyetik alan maddenin s›k›flmas›na yol açmakta ve molekül ›s›s› çevredeki helyum ve hidrojen taraf›ndan al›nmaktad›r. Manyetik alan kald›r›ld›¤›nda moleküller üzerindeki bask›n›n azalmas› sonucu, s›cakl›k daha alt seviyelere düflmektedir. Fiziksel Yöntemler So¤utma sistemlerinin ticari anlamda önem kazanmaya bafllamas›ndan günümüze kadar en yayg›n kullan›lan ve sürekli gelifltirilen yöntemdir. Gazlar›n s›k›flt›r›lmas› ve genlefltirilmesi sürecinde çevreden ›s› al›nmas› veya ›s› verilmesi prensibine dayan›r. Fiziksel yöntemin günümüzde uygulamalar› mekanik yöntem olarak da tan›mlanmaktad›r. Fiziksel so¤utman›n ilk uygulamalar›nda sanayide en çok kullan›lan yöntem so¤urmada so¤utma yöntemidir. Bu yöntemde harici bir ›s› kayna¤›ndan istifade edilir. Sistemde herhangi bir mekanik eleman bulunmamaktad›r. Sistem; so¤urma cihaz›, kondensör (yo¤uflturucu) ve (evaporatör) buharlaflt›r›c›dan oluflur. Silikojel ve su so¤utma devresinde so¤utucu ak›flkan olarak kullan›l›r. Çok küçük tanecikler halinde so¤utma devresine yerlefltirilen silikojel amonya¤› emer. Silikojel maddesi, nem tutucu ya da emici siliko-sodyuma maddesel bir asitin etkimesiyle oluflur. Suyun ifllevi ise so¤utma devresindeki amonya¤› çözmektir. Amonyak düflük s›cakl›klarda suda kolayca çözülebilen bir maddedir. Bu çözelti 65°C s›cakl›kta ›s›t›ld›¤› zaman buharlafl›r ve sudan ayr›fl›r. Fiziksel yöntem olarak en çok kullan›lan so¤utma çevrimleri; absorbsiyonlu so¤utma ve adsorbsiyonlu so¤utma’d›r. ‹NTERNET 250 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi 1930 y›l›ndan itibaren CFC so¤utucular ile HCFC kökenli so¤utucu ak›flkanlar›n so¤utma sistemlerinde kullan›lmaya bafllanmas›ndan itibaren buhar s›k›flt›rmal› so¤utma çevrimlerinin tan›mland›¤› mekanik sistemlerin kullan›m› yayg›nlaflt›r›lm›flt›r. Buhar s›k›flt›rmal› so¤utma çevrimleri so¤utucu ak›flkan›n s›k›flt›r›lmas› veya genlefltirlmesiyle oluflan ›s› de¤iflimlerinin etkisiyle çal›fl›r. Günümüzde kullan›lan hemen hemen tüm iklimlendirme ve so¤utma sistemleri bu tür so¤utma yöntemiyle çal›fl›r. ‹lerleyen bölümlerde bu yöntem daha detayl› ele al›nacakt›r. Absorbsiyonlu So¤utma Temel olarak suyun düflük bas›nçta, buharlaflma ve so¤utmas› prensibine dayan›r. 1860’l› y›llardan itibaren so¤urmal› so¤utma olarak ta tan›mlanan bu sistemlerde amonyak - sulu absorbsiyon so¤utma teknolojisi en eski uygulamad›r. Bu sistemlerde bir so¤utucu ak›flkan ve bir absorbent olmak üzere ak›flkan çifti kullan›l›r. En çok bilinen ak›flkan çifti, amonyak (NH3) (so¤utucu ak›flkan), su (H2O) (absorbent)’dur. Bunun d›fl›nda geliflen sistemlerde tercih edilen ak›flkan çiftleri; LiBrH2O, LiCl- H2O, tetra etilen glikol-metilen klorür’dür. Bu çiftlerde birinci ak›flkan çevrimde absorbent ikinci ak›flkan ise so¤utucu ak›flkand›r. Bir absorbsiyonlu so¤utma flemas› fiekil 8.6’da verilmifltir. fiekil 8.6 Amonyak Sulu Absorbsiyonlu So¤utma Çevrimi S›cak su Kondenser Jeneratör S›v› deposu Pompa Zay›f çözelti Genleflme valfi So¤uk su So¤urucu Evaporatör Absorbsiyonlu so¤utma sistemlerinde kullan›lan temel elemanlar s›ras›yla; jeneratör, yo¤uflturucu (kondenser), buharlaflt›r›c› (evaporatör), absorber (so¤urucu), eriyik pompas›, ›s› de¤ifltirici, genleflme valfi, ayr›flt›r›c›d›r. Bu çevrimde so¤urma ifllevi için çevrimde so¤urucu, pompa, ›s›t›c›, ›s› de¤ifltirici, k›s›lma vanas› ve ay›r›c› vard›r. So¤urma ifllevinde öncelikle amonya¤›n bas›nc› yükseltilir. Amonyak’›n bas›nc› yükseltildikten sonra evaporatör de so¤utularak yo¤uflturulur ve daha sonra, buharlaflt›r›c› bas›nc›na k›s›l›r. Evaporatörden geçerken so¤utulan ortamdan ›s› çekmektedir. Amonyak buhar›, buharlaflt›r›c›dan ç›kt›ktan sonra so¤urucuya girer, burada su içinde so¤urularak ve suyla kimyasal reaksiyona girerek NH3+H2O çözeltisini oluflturur. So¤urulabilen NH3 miktar›n› art›rmak için so¤urucudan ›s› çekilir. Daha sonra çözelti ›s›t›c›ya pompalan›r. Çözelti, ›s›t›c›da d›fl kaynaktan sa¤lanan ›s›yla buharlaflt›r›l›r ve ay›r›c›ya girer. Burada su, amonyak bak›m›ndan zengin 251 8. Ünite - So¤utma Sistemleri olan buhardan ayr›larak ›s›t›c›ya geri döner, saf amonyak buhar› ise yo¤uflturucuya geçerek çevrimi sürdürür. Is›t›c›da kalan, amonyak bak›m›ndan zay›f çözelti, bir ›s› de¤ifltiriciden geçer, pompadan ç›kan çözeltiye bir miktar ›s› verir ve daha sonra so¤urucu bas›nc›na k›s›l›r. Absorbsiyonlu so¤utma sistemlerinde genellikle NH3+H2O ve LiBr+H2O ak›flkan çiftleri kullan›l›r. LiBr+H2O bileflimli sistemlerin tek dezavantaj› +4°C’nin alt›ndaki s›cakl›klarda çal›flmamas›d›r. Akademik çal›flmalar LiBr+H2O ikilisi ile çalflan sistemlerin daha basit ve ucuza mal oldugunu söylemektedir. Amonyakl› sistemler ise, yani NH3 - NaSCN ak›flkan çifti NH3+H2O ak›flkan çiftine göre düflük buharlaflt›r›c› s›cakl›klarda çal›fl›r. LiBr+H2O sistemleri için 80-150°C s›cakl›klar› uygundur. Adsorbsiyonlu So¤utma Bir mekanik güç gerektirmeden termal bir ›s› kayna¤›na ba¤l› yap›lan so¤utma sistemidir. Adsorbsiyonlu sistemlerde so¤utkan›n bir kat› taraf›ndan emildi¤i sistemlerdir. Adsorbsiyon, bir fazda bulunan iyon ya da moleküllerin, bir di¤er faz›n yüzeyinde yo¤uflmas› ve konsantre olmas› ifllemidir. Bu so¤utma ifllevinde gaz faz›ndaki madde adsorbat (so¤utkan), kat› fazdaki madde ise absorbent denilmektedir. Adsorplama ifllevi fiziksel veya kimyasal olmak üzere iki flekilde gerçeklefltirilir. Kimyasal adsorplama; reaksiyonun tersinmez oldu¤u adsorbat›n adsorbent yüzeyinde tutulma ifllevidir. Adsorbat›n adsorbent yüzeyinde fiziksel ba¤larla tutulmas›, fiziksel adsorplamad›r. Bu ifllevde reaksiyon sonucu adsorpsiyon ortam s›cakl›¤›n›n art›fl› ile azal›r ve adsorpsiyon ›s›s› a盤a ç›kar. Basit bir adsorpsiyon so¤utma sistemi fiekil 8.7’de verilmifltir. fiekil8.7 Adsorpsiyon So¤utma Çevrimi Is› Girifl ve ç›k›fl Adsorbent Kondenser Genleflme valfi Evaporatör Adsorpsiyonlu so¤utma sistemlerinde adsorbent malzemeleri silika-jel, aktif karbon ve zeolit, so¤utucu adsorbat (so¤utkan) olarak ise su, metanol ve amonyak kullan›lmaktad›r. Gereken buharlaflma ›s›s›n› çevresinden alan adsorbat, oda s›cakl›¤›nda vakum alt›nda buharlafl›r. Bu ifllem s›ras›nda devrede so¤utma meydana gelir. Adsorpsiyonlu so¤utma çevrimi kapal› bir sistem oldu¤undan buharlaflm›fl absorbat, çevrim içinde tekrar yo¤uflur. Buharlaflm›fl absorbat›n do¤rudan yo¤uflmas› mümkün olmad›¤›ndan, absorbat, kat› adsorbent taraf›ndan adsorbe edilir. 252 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi So¤utma sistemlerinde adsorpsiyon prensibi, so¤utkan buhar›n›n adsorbentler taraf›ndan emilmesidir. Sisteme ›s› verilmesiyle adsorbentteki adsorbe so¤utkan tekrar buharlafl›r. Böylece adsorbent malzeme eski durumuna geri dönmüfl olur. Buharlaflma prosesi s›cakl›k ve bas›nca ba¤l›d›r. Normal atmosferik bas›nç (760 mmHg) alt›nda absorbat su 100°C’de buharlafl›r. Bas›nç düflürüldü¤ünde buharlaflma s›cakl›¤› da düflmektedir. Yeterli yüksek vakum de¤erlerinde adsorbat su düflük s›cakl›kta buharlafl›r. Adsorpsiyonlu so¤utucular için 10-20 mm Hg vakum bas›nc› yeterlidir. Di¤er So¤utma Yöntemleri Vorteks Tüpü Hareketli parças› bulunmayan basit bir borudan ibaret olan bir so¤utma fleklidir. Boruya d›flar›dan te¤etsel flekilde verilen hava gibi bir bas›nçl› gaz, ses h›z›na yak›n bir h›za ulafl›r ve boruyu terk ederken d›fl zarfa yak›n k›s›mlarda s›cak, eksene yak›n k›s›mlarda so¤uk ak›mlar meydana gelir. fiekil 8.8’de vorteks tüpünün iki ak›fl türü verilmifltir. fiekil 8.8 Vorteks Tüpü Çeflitleri Bas›nçl› S›cak hava S›cak ak›m So¤uk hava S›cak hava So¤uk ak›m Bas›nçl› a) Paralel yönlü ak›m Bas›nçl› S›cak hava So¤uk hava Kontrol S›cak hava Bas›nçl› b) Ters yönlü ak›m 253 8. Ünite - So¤utma Sistemleri Sterling Çevrimi 1816’ da Robert STERL‹NG taraf›ndan bulunmufltur. Bu so¤utma çevrimi pistonlu bir buhar-s›k›flt›rma çevrimine benzemektedir. Bu sistem, bir silindir ile içerisine yerlefltirilmifl ve birbirlerinden gözenekli ve ›s› tutumu yüksek bir bölme ile ayr›lm›fl iki pistondan meydana gelmifltir. Silindir içinde helyum veya hidrojen gibi so¤utucu gaz bulunmaktad›r. Bafllang›ç durumunda 1 no’lu piston hareket ederek silindir bofllu¤undaki gaz› s›k›flt›r›r. Gözenekli bölmeye nüfus eden ›s›nm›fl gaz ›s›s›n› buraya verir. Bu ›s› (Qk) d›flar›dan uygulanacak bir so¤utma ile (kondenserde oldu¤u gibi) h›zla uzaklaflt›r›lmal›d›r. 2 no’lu pistonun silindir bofllu¤una do¤ru ilerleyen bas›nçl› gaz, 2 no’lu piston geriye do¤ru hareket ederken silindir bofllu¤unu doldurmaya devam eder. Bu durumda gaz civar›ndan ›s› almaya müsait durumdad›r ve 2 no’lu silindir cidar›nda verilecek ›s›y› hemen alabilecektir. So¤utulmak istenen ortam ile ›s› almaya müsait gaz aras›nda bir ›s› geçifli sa¤lamak suretiyle so¤utma ifllemi yap›lm›fl olacakt›r. ‹kinci strok aras›nda pistonlar aksi yöne do¤ru hareket etmekte olacak ve böylece ikinci bir so¤utma ifllemi sürdürülmüfl olacakt›r. fiekil 8.9’da flematik yap›s› verilen bu sistem -80°C gibi s›cakl›k seviyelerine düflülebilecek baz› uygulama sahalar›nda kullan›lmaktad›r. fiekil 8.9 Qk Piston Gözenekli bölme Sterling Çevrimi fiemas› Piston Qk Q Piston Piston Gözenekli bölme Q Buharl› Jet Su So¤utma Çevrimi Buharl› so¤utma sistemleri kompresör, ilave so¤utucu ak›flkan ve hareketli parçalara ihtiyaç duymadan büyük hacimlerde so¤uk su üretebilen sistemlerdir. Bunu sa¤larken sadece düflük bas›nçta at›k buhar ve üretilecek suya ihtiyaç duyar. Çok az diflli ve hareketli parçaya sahip oldu¤undan çal›flma düzeni basit ve kullan›fll› bir sistemdir. Özel dizayn edilmifl kondenser veya evaporatörler kombinasyonunda çal›flt›r›lan ve temelde buhar› bir yak›t gibi kullanan ejektör ad› verilen bu elemana yüksek vakum yarat›l›r. So¤utma istenilen suyun s›cakl›¤›n› yaratt›¤› vakum ile istenilen de¤ere düflürerek so¤utma ifllemini gerçeklefltirir. 254 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Buharl› so¤utma sistemleri 0°C ile 20°C s›cakl›k aral›¤›nda ürün so¤utulmas› amac›yla 60°C ile 150°C s›cakl›k aral›¤›nda ›s› de¤erlerine sahip at›k ›s› endüstrilerinde kulan›l›r. Ejektör so¤utma olarak da isimlendirilen bu so¤utma sistemleri baflta kimya endüstrisi olmak üzere petro-kimya, g›da, yenilenebilir yak›t teknolojileri, ar›tma, eczac›l›k gibi sektörlerde yayg›n kullan›lan bir so¤utma sistemidir. Özellikle g›da sektöründe üretim proseslerine ba¤l› olarak, ürün içindeki nemin al›nmas›nda da yayg›n kullan›lmaktad›r. Yukar›da da ifade edildi¤i gibi ejektör üzerinde oluflturulan vakum etkisi ile kapal› kap içinde bulunan ürüne ait nem h›zl› buharlaflma sonucu kaynama noktas› alt›ndan oluflturulan vakum etkisi ile çekilir. Buharlaflma süresince oluflan gizli ›s›n›n ürün s›cakl›¤›n›n azalt›lmas› etkisi ile verilmesidir. G›da üretim prosesleri üretim hatlar›nda belli noktalarda vakum alt›nda tutulur. Örne¤in; süt üretimi, so¤utulmufl kuru g›dalar, meyve suyu buhar› ve konsantresi gibi. fiekil 8.10’da buharl› so¤utma çevrim flemas› verilmifltir. fiekil 8.10 Buhar-Jet Su So¤utma Sistemi Kazandan yüksek bas›nçl› So¤utulan ortam Ejektör Püskürtme Evaporatör Hava Ejektör Ayar So¤utma suyu Kondenser Bir buhar kazan›nda haz›rlanan 5-10 atü bas›nç aras›ndaki doymufl buhar ejektör memesinden sisteme püskürtülür. Bu püskürtme s›ras›nda sistemde bulunan ve kondensere ba¤l› olan vakum pompas› devaml› olarak kondenserde bulunan buharl› havay› atmosfere atar ve kondenseri daimi olarak vakum alt›nda tutar. Di¤er taraftan kondenserin serpantini içerisinde dolaflan Kondens suyu da kondenserdeki buhar›n yo¤uflmas›na yard›mc› olur. Bu flekilde yo¤uflan su ise bir pompa vas›tas›yla devaml› olarak buhar kazan› besleme suyuna sevk edilir. Böylece ejektör memesinden püskürtülen doymufl buhar meme düzleminden geçerken so¤uk su püskürtme kab›nda bir vakum olay› yarat›r. Bu olay s›ras›nda da püskürtülen su k›smen buharlaflarak so¤uk sudaki so¤uma olay›n› gerçeklefltirir. Bu flekilde elde edilen so¤uk su bir sirkülasyon pompas› yard›m›yla so¤utulmas› istenen sistemlerde dolaflt›r›larak gerekli so¤utma ifllemi yap›l›r. Kondenser havas›n› boflaltmak için kullan›lan ikinci ejektör hava ejektörü (vakum pompas›) olarak da adland›r›l›r. Bu ejektör so¤utma etkisi için kullan›lan toplam buhar›n %10’u kadar bir buhar tüketmektedir. Buhar bir memede geniflleyerek yüksek bir h›z oluflturur ve bas›nc› düfler. Düflük bas›nçl› jet, vakum odas› buhar›n› da sürükleyerek beraberinde götürür. Kar›flarak memenin geniflleyen k›sm›na gelen buhar daha sonra egzos bas›nc›na ulafl›r. Vakum odas›nda (kondenserde) bir k›sm› yo¤uflan düflük bas›nçl› buhardan oluflan düflük s›cakl›ktaki su buharlaflt›r›c›ya girer. Arta kalan fazla buhar ise tekrar kazan besleme suyuna döner. 255 8. Ünite - So¤utma Sistemleri Hava So¤utma Çevrimi Di¤er so¤utma çevrimlerinden farkl› olarak bu çevrimde, so¤utucu ak›flkan tüm sistemde daima gaz halinde kal›r, hiç s›v›laflmaz. Hava so¤utma çevrimi aç›k sistem so¤utucu ak›flkan havan›n, devaml› atmosferden al›n›p çevrimde so¤utulduktan sonra kullan›ld›¤› aç›k sistem veya hapsedilmifl havan›n sistemden d›flar› ç›kmad›¤› kapal› sistem prensibine göre çal›fl›r. fiekil 8.11’deki prensip flemas›nda geniflleme silindiri hem genleflme valfi görevini hem de kompresör için gerekli s›k›flt›rma gücünün bir k›sm›n› sa¤lamakta ve böylece güç gereksinimi azalmaktad›r. fiekil 8.11 Kapal› Sistem Hava So¤utma Çevrimi Ara hava so¤utucu So¤utulan ortam Genleflme valfi Hava kompresörü Motor Hava so¤utma çevriminin yukar›daki flekliyle uygulanmas› düflük tesir katsay›s› vermesi nedeniyle pek kullan›lmamaktad›r. Bunun yerine, uçaklarda yolcu kabinlerini iklimlendirmek için fiekil 8.12’de flemas› verilen çevrim kullan›lmaktad›r. Bu sistemin avantajlar›, ekipman›n hafif olmas› ve so¤utucu ak›flkan görevi yapan havan›n tüm çevrimde gaz halde bulunmas›d›r. fiekil 8.12 Jet motoru Kompresör Nefeslik Is› de¤ifltirici So¤utma havas› fan› Yolcu kabinine so¤uk hava Genleflme türbini Basit Hava Çevriminin Jet Motoruna Uygulan›fl› 256 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi BUHAR SIKIfiTIRMALI SO⁄UTMA ÇEVR‹MLER‹ So¤utma çevrimlerinde en yayg›n kullan›lan çevrimlerdir. Temelde termodinami¤in ikinci yasas›na dayanan so¤utma çevrimleri, 1824 y›l›nda Sadi Carnot’un öne sürdü¤ü carnot so¤utma çevrimleriyle flekillenmifltir. Termodinami¤in II. yasas› Kelvin Planck ve Clausius eflitsizli¤ine dayan›r. Kelvin Planck ifadesine göre hiçbir ›s› makinas› tek bir ›s› kayna¤›ndan ald›¤› enerjiyi tamamen ifle dönüfltüremez. Ald›¤› enerjinin bir k›sm›n› düflük enerji kayna¤›na iletmek zorundad›r. Hiçbir ›s› makinas› %100 verimle çal›flamaz. Clausius ifadesi ise so¤utman›n temelini oluflturur. Buna göre, çevre ile baflka bir etkileflimde bulunmaks›z›n, ›s›n›n so¤uk kaynaktan s›cak kayna¤a aktar›lmas› olnaks›zd›r. Clasius, ›s›n›n so¤uk kaynaktan s›cak kayna¤a aktar›ld›¤› bir so¤utma çevriminin çal›flabilmesi için çevrime d›flar›dan ifl verilmesi gerekti¤ini tan›mlar. Is› makinas› ve so¤utma makinas›n›n prensip flemalar› fiekil 8.13’de verilmifltir. fiekil 8.13 Termodinamik Makinalar›n Çal›flma Prensipleri Yüksek ›s› kayna¤› ISI MAK‹NASI Yüksek ›s› kayna¤› . W Düflük ›s› kayna¤› a. Kelvin Planck ifadesi SO⁄UTMA MAK‹NASI D›flar›dan ifl giriflini olmaks›z›n so¤utma çevresinin gerçekleflmesi mümkün de¤ildir. . W Düflük ›s› kayna¤› b. Clasius ifadesi Tüm çevrimler kendi içinde kapal› bir sistemde sirküle eden ak›flkan›n faz dönüflümleri ile çal›fl›r. Bu hal dönüflümlerinde çevrim çevreden ›s› al›r veya çevreye ›s› verir. Teorik özelliklerde bu hal de¤iflimlerinin her noktada ayn› özellik de¤ifliminin gerçekleflmesi beklenir. Bir çevrim sürecinde herhangi bir noktadaki hal de¤ifliminin çevrim sonucunda ayn› özellikte ve hal de¤ifliminde gerçekleflmesi süreci tersinir olarak de¤erlendirilir. Bu tür çevrimler teorik çevrimlerdir. Gerçekte bu çevrimlerin gerçekleflmesi mümkün de¤ildir. Gerçek proseslerde çevrimler, oluflan kay›plar nedeniyle tersinmezdir. Ancak mühendislik analizlerinde sistemlerin tersinmezliklerini de¤erlendirebilmek için tersinirli¤in tan›mland›¤› referans bir ölçüye ihtiyaç vard›r. Bu ölçü Sadi Carnot taraf›ndan tüm sistemler için tan›mlanm›flt›r. Ters Carnot çevrimi, belirli s›cakl›klardaki iki ›s›l enerji deposu aras›nda çal›flan en etkin so¤utma çevrimidir SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U 5 Tersinirlik ve tersinmezlik prosesler yönüyle nas›l de¤erlendirilir? SIRA S‹ZDE Ters Carnot Çevrimi fi Ü N E L ‹ M Ters CarnotD Üçevrimine göre çal›flan so¤utma makinesi veya ›s› pompas›, carnot so¤utma makinesi veya Carnot ›s› pompas› diye adland›r›l›r. fiekil 8.14’de ters carnot S O R UT-s diyagram› verilmifltir. çevrimi ve bunun D‹KKAT D‹KKAT SIRA S‹ZDE SIRA S‹ZDE 257 8. Ünite - So¤utma Sistemleri fiekil 8.14 T K›s›lma vanas› Fan Fan Evaporatör Kompresör QH 2 • K›zg›n buhar Yo¤uflturma S›v› Geniflleme S›k›flt›rma Buharlaflt›rma • • 4 1 Q 3• Kondenser Buhar S›k›flt›rmal› So¤utma Çevrimi Ve Ters Carnot Hal De¤iflimi L s Ters carnot çevrime sahip çevrim; buhar s›k›flt›rmal› so¤utma çevrimidir. So¤utucu ak›flkan›n hal de¤iflimi kompresör, evaporatör, k›s›lma vanas› ve kondenser ünitelerinde gerçekleflir. Bu süreçte 4 hal de¤iflimi oluflur. Bunlar s›ras›yla; • 1’den 2’ye kompresörde tersinir izantropik s›k›flt›rma; Bu hal de¤ifliminde doymufl buhar faz›nda olan ak›flkan, k›zg›n buhar olarak kompresörü terk eder (S›k›flt›rma). • 2’den 3’e kondenserden çevreye sabit bas›nçta tersinir ›s› geçifli; K›zg›n buhar faz›nda kompresöre giren so¤utucu ak›flkan kondenser ç›k›fl›nda doymufl s›v› faz›na gelir (Yo¤uflturma). • 3’ten 4’e k›s›lma vanas›nda tersinir izantropik geniflleme; Doymufl s›v› faz›ndaki so¤utucu ak›flkan izantropik genifllemeyle k›s›lma vanas› ç›k›fl›nda doymufl s›v› buhar faz›na dönüflür (Geniflleme). • 4’ten 1’e çevreden evaporatöre sabit bas›nçta tersinir ›s› geçiflidir. Doymufl s›v› buhar faz›ndaki ak›flkan›n faz›, çevreden çekti¤i ›s›n›n etkisiyle evaporatör ünitesinde doymufl buhar faz›na dönüflür (Buharlaflt›rma). Ters carnot çevriminde hangi hal de¤iflimleri gerçekleflir? SIRA S‹ZDE 6 Ters carnot çevrimi; so¤utma çevrimlerinde mühendislik çözümleri yönüyle s›D Ü fi Ü N E L ‹ M n›r de¤ere sahiptir. So¤utma sisteminde sistemin performans› etkinlik katsay›s› (COP; coefficiency performance) ile tan›mlan›r. Etkinlik katsay›s› birim so¤utma O R Ude¤eri 3 olan yükü için sistemin harcam›fl oldu¤u birincil enerjidir. Örne¤in SCOP bir sistemde birim so¤utma yükü için sistemin tüketti¤i enerji 3 kW’t›r. Carnot so¤utma çevriminde düflük s›cakl›kl› kaynaktan çekilen ›s› ile yüksek s›cakl›kl› bir D‹KKAT kayna¤a iletilen ›s› yüklerinin her iki ›s› kayna¤› s›cakl›klar› ile do¤ru orant›ya sahiptir. Termodinamik anlamda bu ifadeye s›cakl›k ölçe¤i ad› verilir. Q& L T = L & QH TH . SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ . N N (8.1) Burada QL düflük ›s› kayna¤›ndan çekilen ›s›y›, TL s›cakl›¤›, kaynaK Q ‹ H T yüksek A P ¤a verilen ›s›y›, TH s›cakl›¤› ifade eder. Bir so¤utma sisteminde COP; SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON TELEV‹ZYON ‹NTERNET ‹NTERNET 258 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi COP = Q& L W& (8.2) net . . dir. Burada QL so¤utulan ortamdan çekilen ›s›y›, Wnet kompresöre verilen net ifli ifade eder. So¤utma makinalar› bir çevrim esas›na göre çal›flan sistemlerdir ve çevrim için elde edilecek net ifl; . . . Wnet = QH - QL (8.3) . fleklinde ifade edilir. Burada QH makinan›n bulundu¤u d›fl ortama verilen ›s›d›r. So¤utma makinalar›nda COP birinci yasa verimi olarak ifade edilir. Ters carnot makinas› (carnot so¤utma makinas›) için COP; COPtr = TH TL 1 (8.4) −1 dir. Burada TH d›fl ortam s›cakl›¤›n›, TL ›s› çekilen ortam s›cakl›¤›n› ifade eder. Carnot so¤utma makinas› için COP de¤eri tersinir so¤utma makinas›n›n COPtr de¤eri olarak tan›mlan›r. ‹deal Buhar S›k›flt›rmal› So¤utma Çevrimi Gerçek so¤utma çevrimlerinde proseslerin hesaplanmas› ve dizayn› carnot makinas›na göre yap›lmaz. Gerçek proseslerde çevrimin tasar›m› ›s› yükleri referans al›narak yap›l›r. Bu koflullar do¤rudan çevrimde faz dönüflümlerini ve ak›flkan s›cakl›klar›n› flekillendirir. Özellikle k›s›lma vanas› veya k›lcal borularda ak›flkan›n sahip oldu¤u hal de¤ifliminin etkinli¤i kompresör gücünü de do¤rudan etkiler. Bu hal de¤iflim koflullar› ve de¤erleri sistemin COP de¤erinin tan›mlanmas›n› sa¤lar. ‹deal buhar s›k›flt›rmal› so¤utma çevrimi için hal de¤iflimi fiekil 8.15’de görülebilir. fiekil 8.15 ‹deal Buhar S›k›flt›rmal› So¤utma Çevriminde Hal De¤iflimleri Kritik nokta P Doyma hatt› Yo¤uflturma S›k›flt›rma S›v› Geniflleme K›zg›n buhar Buharlaflma h 259 8. Ünite - So¤utma Sistemleri ‹deal buhar fl›k›flt›rmal› so¤utma çevrimi Carnot so¤utma çevrimiyle ayn› hal de¤iflimlerine sahiptir. Bunlar kompresör ve k›s›lma vanas›nda izantropik hal de¤iflimi, evaporatör veya kondenserde ise sistemde ›s› geçiflleri gerçekleflir. Ancak s›k›flt›rma ve geniflleme süreçleri Carnot çevriminden farkl›d›r. Gerçek Buhar S›k›flt›rmal› So¤utma Çevrimi Gerçek buhar s›k›flt›rmal› so¤utma çevrimi, teorik tasar›m› yap›lm›fl bir çevrimden çal›flma parametreleri yönüyle ayr›l›r. Bu gerçek çevrimlerde çevrimi oluflturan elemanlar›n neden oldu¤u tersinmezliklerden kaynaklanan bir ayr›md›r. Çevrim sürecinde so¤utucu ak›flkan›n sürtünme etkisi bas›nc›n düflmesine neden olur. Ayr›ca çevrim her noktada çevreyle ›s› al›flverifli içindedir. Bunlar tersinmezli¤i oluflturan temel etkenlerdir. Gerçek buhar s›k›flt›rmal› çevrimi ve T-s diyagram› fiekil 8.16’da verilmifltir. fiekil 8.16 T Ekspansion valf 7 6 5 2 4 Kondenser Evaporatör 3 S›v› 2 5 8 1 2 3 Kompresör Wnet a) So¤utma Çevrimi Gerçek So¤utma Çevrimlerinde Hal De¤iflimleri 4 6 7 S›v›+buhar 8 1 K›zg›n buhar b) Gerçek Proseslerde T-S Diyagram› s T-S diyagram›ndan da görülebilece¤i gibi ideal çevrimde buharlaflt›r›c›dan ç›kan so¤utucu ak›flkan kompresöre doymufl buhar olarak girdi¤i de¤erlendirilir. Çünkü kompresöre kesinlikle s›v› faz›nda ak›flkan girmemelidir. Bu koflul normal flartlarda gerçek sistemlerde tersinmezlikler nedeniyle gerçeklefltirilemez. Bu durumda sistemde problem yaflanmamas› için, so¤utucu ak›flkan›n kompresör giriflinde ak›flkan›n faz›n›n biraz k›zg›n buhar olmas› istenir ve tasar›m buna göre yap›l›r. Burada amaç, ak›flkan›n kompresör giriflinde tümüyle buhar olmas›n› güvenceye almakt›r. So¤utma sistemlerinde evaporatör ile kompresör aras›ndaki boru mesafesi konstrüktif yap›dan dolay› istenenden daha uzundur. Bu durumda so¤utucu ak›flkana çevreden istenmeyen ›s› geçiflleri olur. Yukar›da ifade edilen tersinmezli¤i artt›ran sebepler çevrimde dolaflan ak›flkan›n özgül hacminin artmas›na neden olur. Bunula birlikte bas›nçland›rmay› istenilen seviyeye getirmesi için kompresörün iflini artt›rmas› gerekir ki bu da kompresörün daha fazla enerji tüketmesi demektir. SIRA S‹ZDE Gerçek buhar s›k›flt›rmal› so¤utma çevrim ile teorik tasar›m› aras›ndaki fark nedir? 7 SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U S O R U D‹KKAT D‹KKAT 260 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi ‹deal çevrimde s›k›flt›rma ifllemi içten tersinir ve adyabatik, baflka bir deyiflle izantropiktir. Gerçek s›k›flt›rma iflleminde ise entropiyi etkileyen ak›fl sürtünmesi ve geçifli vard›r. Sürtünme entropiyi artt›r›r, ›s› geçifli ise hangi yöne oldu¤una ba¤l› olarak entropiyi artt›r›r veya azalt›r. Bu iki etkiye ba¤l› olarak, so¤utucu ak›flkan›n entropisi s›k›flt›rma ifllemi s›ras›nda artabilir (1-2 hal de¤iflimi) veya azabilir (12 hal de¤iflimi). S›k›flt›rman›n izantropik olmaktansa, 1-2 hal de¤iflimine göre olmas› tercih edilir, çünkü kompresör ifli bu durumda daha az olacakt›r. Bu bak›mdan so¤utucu ak›flkan›n s›k›flt›rma ifllemi s›ras›nda so¤utulmas›, ekonomik ve uygulanabilir oldu¤u sürece yararl›d›r. SO⁄UTMA S‹STEMLER‹ UYGULAMA ALANLARI VE SO⁄UTUCU AKIfiKANLAR Ev Tipi So¤utucular Ev kullan›m›nda g›da ürünlerinin depolanmas› ve saklanmas› amac›yla kullan›lan so¤utucular; 20 lt ile 850 lt aral›¤›nda depolama hacimlerine sahip, so¤utucu ak›flkan flarj miktarlar› ise 50-250 gram aral›¤›ndad›r. ‹lk uygulamalar›nda R12 so¤utucu ak›flkan›n kullan›ld›¤› ünitelerin yerine günümüzde R134a gaz› kullanan üniteler alm›flt›r. Bu ak›flkanlar›n yerine alternatif ak›flkan olarak özellikle Avrupa ülkelerinde R600a ve HC290 (isoputon=propan kar›fl›m›) gazlar›n›n kullan›lmaya baflland›¤› gözlenmektedir. 2002 verilerine göre ev tipi so¤utucularda kullan›lan so¤utucu ak›flkan miktar› y›ll›k yaklafl›k 160000 ton’a ulaflm›fl, bu sistemlerin neden oldu¤u y›ll›k emisyon oran› ise ortalama %0,3’tür. Ticari So¤utucular Ticari amaçl› taze ve donmufl g›dalar› uygun s›cakl›k aral›¤›nda depolama ve koruma ifllevini yerine getiren ünitelerdir. So¤uk g›dalarda bu s›cakl›k aral›¤› 1-14°C, donmufl g›dalarda ise -12°C ile 20°C aral›¤›ndad›r. Bu tip so¤utma sistemlerinin ilk uygulamalar›nda R12 gaz› kullan›l›rken günümüzde R22, R134a, R404A, R507A ve R410A gazlar›n›n yayg›n olarak kullan›ld›¤› gözlenmektedir. 2002 y›l›nda yap›lan bir çal›flmaya göre; bu sistemlerde kullan›lan so¤utucu ak›flkanlar›n CO2 emisyon potansiyellerinin yaklafl›k %30’lara, y›ll›k so¤utucu ak›flkan miktar›n›n ise yaklafl›k 605 bin tona ulaflt›¤› gözlenmektedir. So¤utucu ak›flkanlar›n emisyon oranlar›nda özellikle s›z›nt› oran› önemli bir parametredir ve bu sistemlerde s›z›nt› oran›n›n %3-30 aral›¤›na sahip oldu¤u görülmektedir. Küçük ünitelerde so¤utucu ak›flkan flarj miktarlar› 1-5 kg aral›¤›nda de¤iflirken, süpermarket veya hipermarket uygulamalar›nda bu miktarlar 100-2750 kg aral›¤›nda de¤iflmektedir. Araçlarda So¤utucular So¤uk zincir olarak ifade edilen bu tür so¤utma sistemleri, demiryollar›, kara, hava ve deniz tafl›mac›l›¤›nda kendine uygulama alan› bulmufltur. Bu alanlarda so¤uk tafl›mac›l›¤›n a¤›rl›kl› olarak kontenyer sistemleriyle sa¤land›¤› ve bu kontenyer say›s›n›n toplamda 500000 adeti geçti¤i gözlenmektedir. Bu uygulamalarda ortalama so¤utma kapasitesi 5 kW, kontenyer so¤utmalarda kullan›lan so¤utucu ak›flkanlar ise R12, R134a, R404A ve R507A’d›r. Yaklafl›k bir milyon araç kapasitesinin afl›ld›¤› kara tafl›mac›l›¤›nda ise eski sistemlerde R12, R502 ve R22 gazlar›, yeni sistemlerde ise R134a, R407C, R404A ve R410A gazlar› tercih edilmektedir. Bu sistemlerde s›z›nt› oran›n ise %20-25 aral›¤›na sahip oldu¤u tespit edilmifltir. 2002 y›l›nda tafl›mac›l›k ve araçlarda kullan›lan so¤utucu ak›flkan miktar› 1600 tona ulaflm›fl, y›ll›k emisyon oran› ise %38’lere ulaflm›flt›r. 8. Ünite - So¤utma Sistemleri Endüstriyel So¤utucular Bu uygulama türünü g›da uygulamalar› ve sanayi uygulamalar› olmak üzere iki ayr› ana gruba ay›rmak gerekir. G›da uygulamalar›nda so¤utma ifllemi g›da iflleme ve so¤uk depolama süreçlerinde kullan›lmaktad›r. Geliflmifl ve geliflmekte olan ülkelerde donmufl g›da uygulamalar›na ait ekonomik potansiyeli art›fl e¤ilimindedir. Dünya genelinde y›ll›k donmufl g›da tüketiminin 30 Milyon tonu aflt›¤› ve bu oran›n›n sürekli art›fl e¤iliminde oldu¤u tespit edilmifltir. Donmufl g›dalar, uygulamalarda -15°C ile -30°C aral›¤›nda uzun süreli depolanmalar› gerekir. Ancak çocuklara yönelik donmufl g›dalarda bu aral›k -1°C ile -10°C’dir. G›da so¤utma uygulamalar›n›n ilk örneklerinden bu yana Amonyak, R12, R22 ve R502 gazlar› kullan›lmakta, günümüz uygulamalar›nda ise R134a, R404A ve R507 A gazlar› ile amonyak/CO2 kaskat yap›lar› tercih edilmektedir. Bu tür so¤utma uygulamalar›nda buharl› ve s›k›flt›rma absorbsiyonlu sistemlerin gelifltirilmesi çal›flmalar› da yap›lmaktad›r. Sanayide tercih edilen so¤utma uygulamalar› buz üretimi, havan›n s›v›laflt›r›lmas›, ürün so¤utma gibi ifllemlerin yo¤un yap›ld›¤› kimya, ya¤, yak›t, gaz, çelik, plastik vb. endüstri alanlar›nda yo¤un olarak kullan›lmaktad›r. Pek çok sistemde kullan›lan so¤utma sistemleri, di¤er uygulamalarda oldu¤u gibi, temelde buhar s›k›flt›rmal› so¤utma çevrimini esas almaktad›r. Uygulama alanlar› incelendi¤inde evaporatör s›cakl›klar› 15°C ile -70°C aral›¤›ndad›r. Sistemlerde tercih edilen so¤utma aral›klar› 25 kW ile 30 MW aral›¤›nda, so¤utucu ak›flkan flarj miktarlar› 20 kg ile 60 ton aral›¤›ndad›r. Bu sistemlerin sanayideki ilk uygulamalar›nda amonyak gaz› öne ç›kmaktad›r. Günümüzdeki uygulamalar›nda da R22 gaz› ile birlikte amonyak gaz› kullan›lmaktad›r. Küçük kapasiteli uygulamalarda ise R12 ve R502 kullan›m›, günümüzde yerini R134A, R404A, R507, R13, R503, R23, R508A ve R508B gazlar›na b›rakm›flt›r. Küçük tip uygulamalarda evaporatör s›cakl›klar› -10°C ile -40°C aral›¤›ndad›r. Günümüzde alternatif so¤utucu ak›flkan olarak CO2 gaz›n›n kullan›m›na yönelik çal›flmalar da yap›lmaktad›r. Endüstriyel uygulamalar›n›n hepsinde 2002 verilerine göre toplam so¤utucu ak›flkan miktar› yaklafl›k 298 bin tona ulaflm›flt›r. Bu miktar›n %35’ini amonyak gaz›, %43’ünü R22 gaz› oluflturmaktad›r. Sistemlerin neden oldu¤u toplam emisyon oran› ise %17’dir. So¤utucu Ak›flkanlar 19. yüzy›l›n ikinci yar›s›nda itibaren ticari anlamda kullan›lmaya bafllanan so¤utma sistemlerinde so¤utucu ak›flkan olarak karbondioksit, hava, su, amonyak gibi maddeler kullan›lm›flt›r. Daha sonra gelifltirilen ve so¤utma sistemlerinde kullan›lmaya bafllanan kloroflorokarbon (CFC) ve hidrokloroflorokarbon (HCFC) so¤utucu ak›flkanlar günümüze kadar yo¤un flekilde kullan›lmaya devam etmifltir. So¤utucu ak›flkanlar yap›sal özellikleri dikkate al›nd›¤›nda saf ve kar›fl›m tip so¤utucu ak›flkanlar olmak üzere iki temel grupta incelenebilir. Saf haldeki so¤utucu ak›flkanlar yap›lar›nda bulunan maddelere ba¤l› olarak inorganik yap›l› so¤utucu ak›flkanlar ve organik so¤utucu ak›flkanlar fleklinde s›n›fland›r›l›rlar. Kar›fl›m tip so¤utucu ak›flkanlar saf ak›flkanlar›n kar›fl›mlar›yla ortaya ç›kan so¤utucu ak›flkanlard›r. Bu ak›flkanlar Azeotropik ve Zeotropik so¤utkan kar›fl›mlar olarak tan›mlan›r. Afla¤›da Çizelge 8.4’de ak›flkan türleri ve özellikleri verilmifltir. So¤utucu ak›flkanlar, so¤utma çevrimlerindeki hal de¤iflime ba¤l› olarak kullan›ld›klar› so¤utma, havaland›rma ve ›s› pompas› sistemlerinde, mahallerden ›s›y› absorbe ederek ya d›fl ortama veya farkl› bir hacme tafl›n›m ve iletim yoluyla geçirirler. Bir so¤utma çevriminde so¤utucu ak›flkan; çevrimin performans›n› ve sistem tasar›m›n› etkileyen en önemli parametredir. So¤utucu ak›flkanlar›n genel olarak afla¤›daki niteliklere sahip olmas› istenir; 261 262 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Çizelge 8.4 So¤utucu Ak›flkanlar • Pozitif buharlaflma bas›nc› olmal›d›r. Hava s›zmas›n› dolay›s›yla havan›n getirdi¤i su buhar›n›n so¤uk k›s›mlarda kat›laflarak iflletme aksakl›klar›na meyden vermesini önlemek için buharlaflma bas›nc›n›n çevre bas›nc›ndan bir miktar üzerinde olmas› gerekir. • Düflük yo¤uflma bas›nc› olmal›d›r. Yüksek bas›nca dayan›kl› kompresör, kondenser, boru hatt› gibi tesisat olmal›d›r. • Buharlaflma gizli ›s›s› yüksek olmal›d›r. Buharlaflma gizli ›s›s› ne kadar yüksek olursa sistemde o oranda gaz ak›flkan kullan›lacakt›r. • Kimyasal olarak aktif olmamal›d›r, tesisat malzemesini etkilememesi, korozif olmamas›, ya¤lama ya¤›n›n özelli¤ini de¤ifltirmemesi gerekir. • Yan›c› patlay›c› ve zehirli olmamal›d›r. • Kaçaklar›n kolay tespitine imkân veren özellikte olmal›d›r.(Koku, renk) • Ucuz olmal›d›r. • Is› geçirgenli¤i yüksek olmal›d›r. • Düflük donma derecesi s›cakl›¤› olmal›d›r. • Yüksek kritik s›cakl›¤› olmal›d›r. • Özgül hacmi küçük olmal›d›r. • Viskozitesi düflük olmal›d›r Saf so¤utucu ak›flkanlar ‹norganik yap›l› so¤utucu ak›flkanlar Karbondioksit (CO2) Amonyak (NH4) Kükürtdioksit (SO2) Su (H2O) Kar›fl›m tip so¤utucu ak›flkanlar Organik yap›l› so¤utucu ak›flkanlar Tan›m› Özellikler Bromofloro karbonlar (Halonlar) Karbon, flor, blor veya klordan oluflan bilefliklerdir. Halonlar ozon tüketim oran› en yüksek maddelerdir. Örnek; Halon1301 Doymufl s›v› ve doymufl buhar fazlar›n›n bileflimleri termodinamik denge halinde birbirinin ayn›d›r. Sabit bas›nç alt›nda Azeotropik gerçekleflen buharlaflma ve yo¤uflma kar›fl›mlar prosesleri t›pk› saf so¤utucu ak›flkan gibi sabit s›cakl›kta gerçekleflir. Örnek; R500 Kloro-florokarbonlar (CFC) Klor, flor ve karbondan oluflan bilefliklerdir. Ozon tüketim oran› halonlardan sonra en yüksek maddelerdir. Örnek; R11, R12 Bu ak›flkanlar iki veya üç bileflenli olup, doymufl s›v› veya doymufl buhar faz bileflimleri termodinamik denge halinde birbirinden farkl›d›r. Dolay›s›yla buharlaflma ve yo¤uflma prosesleri sabit s›cakl›kta gerçekleflmez. Örnek; R401A Klor, flor, hidrojen ve karbon Hidro-kloroiçeren bilefliklerdir. Ozon tüfloroketim oran› düflük, ancak sera karbonlar etkisi oldukça yüksektir. Ör(HCFC) nek; R22 Hidro-florokarbonlar (HFC) Hidrojen, flor ve karbon içeren bilefliklerdir. Ozon tüketim etkileri yoktur. Ancak sera gaz› etkileri mevcuttur. Örnek; R134a, R152a, R410a Tan›m› Zeotropik kar›fl›mlar Özellikleri 263 8. Ünite - So¤utma Sistemleri So¤utucu ak›flkanlar›n ifllevi nelerdir? SIRA S‹ZDE 8 So¤utucu ak›flkan›n suda ve ya¤da erime özelli¤i de gözden uzak tutulmamaD Ü fi Ü N E L ‹ M s› gereken parametredir. Suda erime durumunda makina içerisinde donma tehlikesi azal›r. Bu suda erime sonunda kar›fl›m›n donma noktas›n›n daha alçak olmaS O R U s›ndan kaynaklan›r. Aksi halde çevre bas›nc›n›n alt›nda olan k›s›mlara d›flar›dan giren hava içerisindeki su buhar› kolayl›kla yo¤uflur, geniflleme valfindeki k›s›lma Özellikler Saf so¤utucu ak›flkanlar Kar›fl›m so¤utucu ak›flkanlar Kodu Grubu Kimyasal tan›m R11 CFC11 Triklorflormetan R12 CFC12 Diklorflormetan R13 CFC13 Klortriflormetan R13B1 BFC13 Bromtriflormetan R22 HCFC22 Klordiflormetan D‹KKAT Kimyasal formülü CFCL 3 SIRA S‹ZDE CF2CL2 CCLF3 AMAÇLARIMIZ CBRF3 CHF2CL D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U R23 HCF23 Triflormetan R32 HCF32 Diflormetan CH2F2 R113 CFC113 Triklortrifloretan R114 CFC114 Diklortetrafloretan R115 CFC115 Klortentafloretan C2F5CL R123 HCFC123 Diklortrifloretan C HF CL ‹ N T 2E R N3E T 2 R125 HFC125 Pentafloretan CF3CHF2 R134a HCF134a Tetrafloretan C2H2F4 R141b HCFC141b Flordikloretan C2CL2FH3 R143a HFC143a Trifloretan CF3CH3 R152a HCF152a Difloretan C2H4F2 R290 HC290 Propan C3H8 R600 HC600 Bütan CH3CH2CH2CH3 R600a HC600a ‹zobütan CH(CH3)3 R717 R717 Amonyak NH3 R718 R718 Su H2O R744 R744 Karbondioksit CO2 R764 R764 Sülfürdioksit SO2 R401A R402A R404A R407A R407B R407C R410A R500 R502 R507 Bileflim oranlar› % 52 R22 + % 33 R124 + % 15 R152a % 38 R22 + % 60 R125 + % 2 R290 % 44 R125 + % 4 R134a + % 52 R143a % 20 R32 + % 40 R125 + % 40 R134a % 10 R32 + % 70 R125 + % 20 R134a % 23 R32 + % 25 R125 + % 52 R134a % 50 R32 + % 50 R125 % 73,8 R12 + % 26,2 R152a % 51,2 R115 + % 48,8 R22 % 50 R125 + % 50 R143a C2F3CL3 TELEV‹ZYON C2F4CL2 D‹KKAT Çizelge 8.5 So¤utucucu Maddeler Ve SIRA S‹ZDE Kimyasal Özellikleri N N K CHF ‹ T 3A P SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P TELEV‹ZYON ‹NTERNET 264 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi sonunda s›cakl›k düflmesi ile kat›lafl›r ve t›kanmalara, iflletme s›ras›nda aksakl›klar›na yol acar. Ya¤da erimeye gelince, ya¤lama ya¤› segman aral›klar›ndan s›zarak so¤utucu ak›flkana kar›flabilir. E¤er ak›flkan buhar› ya¤da erimiyorsa, ak›flkanla sürüklenen ya¤ yo¤uflturucu ve hatta buharlaflt›r›c› yüzeylerinde birikir ve burada bir ya¤ filmi oluflur. Bu durum ›s› transferini kötülefltirir ve ayr›ca kompresörde ya¤›n eksilmesine sebep olur. Bu tür ak›flkanlar için kompresör ç›k›s›nda bir ya¤ ay›r›c› kullan›l›r. Ayr›ca iklimlendirme ve so¤utma uygulamalar›nda kullan›lan so¤utucu ak›flkanlar›n ozon tabakas› üzerine etkileri de göz ard› edilmemelidir. Ozon tabakas›n›n oluflumu, delinmesi ve bunun sonucunda dünyan›n fiziki flartlar›nda ve canl›lar üzerinde meydana getirebilece¤i olas› de¤ifliklikler ortaya konmal›d›r. Afla¤›da, bu güne kadar kullan›lm›fl, hala kullan›lmakta olan ve gelecekte alternatif olarak kullan›lacak tüm so¤utucu maddeler, saf maddeler ve kar›fl›mlar olarak bafll›ca iki grup halinde listelenmifltir. Çizelge 8.5’de saf olarak kullan›lan bafll›ca so¤utucu maddelerin kimyasal tan›mlar› ve kimyasal formülleri verilmifltir. Bu çizelgede geleneksel so¤utucu maddeler ve yerlerine kullan›lmas› önerilen alternatifler ve kimyasal formlar› bir arada gösterilmifltir. SO⁄UTMA ÇEVR‹M ELEMANLARI So¤utma sistemleri kullan›ld›¤› her çevrim için farkl› cihaz ve ekipmanlara ihtiyaç duyar. Bu bölümde günümüzde en yayg›n kullan›ma sahip buhar s›k›flt›rma çeviriminde kullan›lan cihaz ve ekipman›n tan›t›lmas› ele al›nacakt›r. Buhar s›k›flt›rmal› çevrimde temelde kompresör, kondenser, k›s›lma vanas› (ekspansion valf) ve evaporatör olmak üzere 4 temel eleman vard›r. Bu elemanlar kontrol elemanlar›yla desteklenir. Çevrimlerde en çok kullan›lan kontrol elemanlar›; termostat, drayer, manometre, termometredir. Sistemlerde elemanlar› ve kontrol ekipmanlar›n›n ba¤lant› hattlar› montaj› bak›r borularla yap›l›r. Kompresörler Kompresörler so¤utma çevrimlerinde primer enerjiye ba¤l› olarak buhar faz›nda alçak bas›nca sahip so¤utucu ak›flkan› yo¤uflma yüksek bas›nc›na s›k›flt›ran elemanlard›r. Kompresörler so¤utma çevrimlerinde buhar faz›ndaki gaz› s›k›flt›rma ve çevrimde so¤utucu ak›flkan hareketinin süreklili¤ini sa¤lama görevlerini yerine getirir. So¤utma sistemlerinde kullan›lan kompresörler, çevrimin performans›n› etkileyen en önemli elemanlard›r. ‹deal bir kompresör afla¤›daki özellikleri karfl›layabilir flartlarda olmal›d›r. Kompresörler, a. Birim so¤utma yükünün az bir güçle karfl›layabilmeli, b. Yük dalgalanmalar›nda veya farkl› çal›flma rejimlerinde sürekli uygun güç tüketimlerine sahip olmal›, c. ‹lk kalk›flta dönme momentinin ve güç tüketiminin mümkün oldu¤unca az olmal›, d. Çal›flma performans›n›n k›smi yüklerde de düflmemeli, e. Farkl› çal›flma durumlar›nda sistemin emniyeti ve güvenirlili¤i sa¤lanmal›, f. Farkl› çal›flma durumlar›nda ve yüklerde titreflim ve gürültü de¤erlerinin çal›flma s›n›rlar›n› geçmemeli, g. Ömür y›l› yüksek ve ar›za durumu oldukça düflük olmal›, h. Maliyetleri mümkün oldu¤u kadar düflük olmal›d›r. SIRA S‹ZDE 9 SIRA temel S‹ZDE görevi nedir? Kompresörlerin D Ü fi Ü N E L ‹ M D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U S O R U 265 8. Ünite - So¤utma Sistemleri Günümüzde kompresörler pek çok farkl› so¤utma sistemlerinde farkl› pek çok türe sahiptir. So¤utma sistemlerinde çevrimde kullan›lan so¤utucu ak›flkanlar ve çevrimin so¤utma yükü kompresör tercihlerinde önemlidir. Bir so¤utma sisteminin en önemli eleman›n› oluflturan kompresörler fiekil 8.17’de oldu¤u gibi s›n›fland›r›labilirler. fiekil 8.17 Kompresörler Kompresörler Pozitif s›k›flt›rmal› kompresörler Pistonlu Paletli dönel Vida tip Scroll tip kompresörler kompresörler kompresörler kompresörler Aç›k Tek diflli Tek rotorlu Yar› hermetik Çift diflli Çift rotorlu Hermetik Tek paletli Santrifüj kompresörler Yar› hermetik Aç›k Çok paletli Aç›k Pistonlu Kompresörler D›fltan tahrikli motorlar olarak ta tan›mlanan aç›k pistonlu kompresörler, ticari so¤utma uygulamalar›nda ve so¤uk depolama sistemlerinde kullan›l›rlar. Bu tip kompresörlerde motor güçleri 3 kW ile 250 kW aras›nda de¤iflmektedir. fiekil 8.18’de aç›k pistonlu bir kompresör resmi verilmifltir. Bu kompresörlerde gövde, silindir bafll›¤›, pistonlar, piston kollar› ve ana (krank) mili civatalarla birlefltirilmifltir. Kompresör ana mil ucunda ba¤l› olan ayr› bir elektrik motoruyla tahrik edilir. Tahrik ifllevi kay›fl-kasnak sistemi ile veya do¤rudan kavrama ile olmak üzere iki türlü yap›labilir. Kasnakl› tiplerde kompresör devri, kasnak çap› de¤ifltirilerek ayarlanabilir. Bu tür kompresörlerde, ana mil körü¤ü zamanla y›pranmas› önemli bir sorundur. Bu durum ise gaz ve ya¤ kaçaklar›na neden olur. Ayr›ca aç›k pistonlu kompresörler fazla yer kaplarlar. fiekil 8.18 Aç›k Tip Pistonlu Kompresörler 266 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Yar› Hermetik Tip Kompresörler fiekil 8.19 Yar› Hermetik Tip Pistonlu Kompresörler Yar› hermetik tip kompresörler, genellikle so¤uk depolar ve market, hipermarket uygulamalar› gibi büyük kapasiteli hacimlerde kullan›l›rlar. fiekil 8.19’da resmi verilen kompresörde, kompresörü tahrik eden elektrik motoru kompresörde birlikte ayn› gövde içinde yer al›r. Motor so¤utucu ak›flkanla ayn› ortamda çal›fl›r ve bu ortamda özel yal›t›m uygulanm›flt›r. Motorda so¤utma ifllevi emifl buhar›yla sa¤lan›r. Bu etki so¤utma etkisine olumlu katk› sa¤lar ve motor kapasitesi ve boyutu küçülür. Bu tür kompresörlerde motor sistemi sökülebilir özellikte olmas› bak›m ve idame süreci aç›s›ndan önemli bir avantajd›r. Hermetik Tip Kompresörler Bu tip kompresörler, buzdolaplar› ve derin dondurucular baflta olmak üzere, küçük tip ticari so¤utucu ve dondurucularda en çok kullan›lan kompresörlerdir. Hermetik tip kompresörlerde (fiekil 8.20), motor ve kompresör bölümleri kaynakl› s›zd›rmaz bir gövde içine yerlefltirilmifl, elektrik motoru kompresöre do¤rudan ba¤l›d›r. Motor mili genellikle düfley eksende olup motor k›s›m› yukar›dad›r. Motor ya¤ ve so¤utucu ak›flkanla sürekli temas halindedir. Motorda so¤utma, so¤utucu ak›flkan ile a¤›rl›kl› olarak emifl buhar› ile olur. Bu kompresörler kapal› sistem olmalar› nedeniyle tamirleri oldukça zordur. Motor kapasiteleri 0-7.5 kW aral›¤›nda de¤iflmektedir. fiekil 8.20 Hermetik Tip Pistonlu Kompresörler Paletli Dönel Kompresörler Paletli dönel kompresörler rotor üzerinde gövde içine temas eden hareketli kanatç›klara sahip kompresörlerdir. fiekil 8.21 ve 8.22’de oldu¤u gibi paletli kompresörün de birçok modeli vard›r. Bunlar›n ço¤unda, bir silindirin içine merkezden kaç›k biçimde yerlefltirilen ve üstünde çapsal yönde hareket edebilir paletler 267 8. Ünite - So¤utma Sistemleri bulunan bir rotor vard›r. Kompresörlerin çal›flma flekli, rotor gövde içine kaç›k eksenli yerleflimi, dönme hareketi sonucu geniflleyen hacminde so¤utucu ak›flkan›n emilmesi ve daralma durumunda ak›flkan›n s›k›flt›r›lmas› prensibine dayan›r. Di¤er bir ifade ile dönel paletli kompresörler, pistonlu kompresörlerin gidip gelme hareketi yerine s›k›flt›rma ifllemini yaparken dönel hareketi kullan›rlar. fiekil 8.21 Çok Kanatl› Dönel (Rotary) Kompresör fiekil 8.22 Sabit Tek Kanatl› Dönel Kompresör Bu tip kompresörler so¤uk depoculuk, g›da maddeleri dondurulmas› ifllemleri, endüstriyle ve kimyasal proseslerin so¤utma gerektiren so¤utma uygulamalar›nda kullan›l›rlar. Palet say›s› kompresör büyüklü¤üyle do¤ru orant›l›d›r. Bu kompresörlerin palet say›s› genellikle 4-16 aras›nda de¤iflir. Kompresörlerde s›k›flt›rma oran›, birim so¤utma kapasitesinin harcana güce oran› olarak de¤erlendirilir ve bu gücün en düflük seviyede olmas› gerekir. Günümüzdeki uygulamalarda bu oran 1/7 s›n›r›n›n alt›nda tutulmaktad›r. CFC, HCFC ve Amonyak gibi so¤utucu ak›flkanlarla, normal evaparasyon s›cakl›¤›na sahip tek kademeli sistemlerde, yüksek süpürme debisi gerektiren derin so¤utma uygulamalar›nda kullan›lan kaskat Sistemlerinde (Booster) kompresörü olarak (-20 ila -90°C aras›nda) baflar›yla kullan›lmaktad›r. Kompresörlerin 0,6 kW ile 200 kW de¤erleri aras›ndad›r. 5 bar bas›nca kadar tek kademeli yap›lan paletli kompresörlerin, bundan daha büyük bas›nç de¤erleri için iki ya da daha çok kademeli yap›lmas› gerekir. Dengeli olmakla birlikte alçak bas›nçlara daha uygun olan paletli kompresörler, tükettikleri enerji bak›m›ndan, pistonlu kompresörlerden daha düflük verimlidirler. Döner kanatl› kompresörlerin ak›fl kapasiteleri, kanatlar›n içyüzeyine temas etti¤i stator iç çap›n›n, rotor çap› ve geniflli¤inin, rotor eksantrikli¤inin, kanat say›s› ile kompresörün emme ve basma kanal ölçülerinin belirledi¤i maksimum odac›k hacmine ba¤l›d›r. 268 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Vidal› (Diflli) Kompresörler fiekil 8.23 Vidal› (Diflli) Kompresörler Vidal› kompresör bas›nçl› hava üretmek için bir mil üzerindeki birbirine geçmifl helisel rotor çiftinin kullan›ld›¤› kompresörlerdir. Pistonlu kompresörlere göre daha yüksek verime sahip kompresörlerdir. Helisel rotor çifti, gövde içine hassas olarak yerlefltirilmifl ve vida difline benzeyen ikiz bir çal›flma özelli¤ine sahiptir. Vidalardan biri loblara (difl ç›k›nt›s›), di¤eri ise lob boflluklar›na sahiptir. Rotorlardan biri motora ba¤lanm›fl, di¤eri ise rotorun motordan ald›¤› harekete ba¤l› olarak hareketlenir. Tahrik eleman› sayesinde motorun hareketi vida grubuna aktar›l›r ve rotor çiftinin dönmesiyle emifl k›sm›nda vakum oluflur. Vakum sayesinde ortamdan emilen ak›flkan emifl k›sm›nda bulunan filtrede temizlendikten sonra vida grubunun içindeki boflluklara girer ve ç›k›fl k›sm›na do¤ru ilerler. Ak›flkan›n giriflteki hacmi ç›k›fla do¤ru azald›¤›ndan havan›n bas›nc› artar. Vidal› kompresörlerde (fiekil 8.23) ak›flkan›n s›k›flmas› ile ak›flkan s›cakl›¤› da artar. Bu tür kompesörlerde artan ›s› ya¤ ile so¤utulur. Kullan›lan so¤utma ya¤› ak›flkan kay›plar›n›n azalt›lmas› içinde kullan›l›r. Santrifüj Kompresörler Santrifüj kompresörler, pozitif s›k›flt›rma ifllemi yerine santrifüj etkilerden yararlanarak s›k›flt›rma ifllemi gerçeklefltiren elemanlard›r. Bu tip kompresörlerde yüksek özgül hacme sahip ak›flkanlar santrifüj etkiyle kolayca hareket ettirilir. Bu etki nedeniyle büyük so¤utma kapasitesine sahip sistemlerde (yaklafl›k (-100°C)’ye kadar) uygulanabilir. Santrifüj kompresörlerde s›k›flt›rma ifllemi, santrifüj kuvvetlerden faydalanma ifllevinden faydalanarak gerçeklefltirilir. Bu santrifüj etki nedeniyle dönen çark üzerindeki kanatlar ak›flkan›n h›z kazanarak kinetik enerjisinin artmas›na neden olur ve diffüzerde kinetik enerjisinin potansiyel enerjiye dönüflmesiyle s›k›flt›rma prosesi gerçeklefltirilir. Bu dönüfltürme ifllemleri s›ras›nda, bas›nç kay›plar› kaç›n›lmaz olacak, basma taraf› bas›nc› daha da yükseldikçe kay›plar daha da artacakt›r. Bu nedenle, santrifuj kompresörlerde basma bas›nc› emiflten az bir farkla olmas› istenir. Buna ra¤men uygulamada emifl-basma bas›nç fark› oran› 2 ila 30 aras›nda de¤iflmekte ve her tür so¤utucu ak›flkan ile santrifuj kompresör kullan›labilir. Ancak ço¤unlukla yo¤uflma bas›nc› düflük olan so¤utucu ak›flkanlar, santrifuj kompresörler için daha uygundur. Bu özelli¤inden dolay› santrifüj kompresörlerin, klima sistemlerindeki uygulama alan› daha genifltir. Özellikle su so¤utma kuleli sistemlerde kullan›lan bu sistemlerde emifl a¤z›ndaki ak›flkan miktar› ayarlanarak kapasite kontrolü yap›l›r. Ayr›ca de¤iflik s›cakl›k uygulamalar› için santrifuj kompresörlerin paralel ve seri ba¤lant›lar›n›n yap›ld›¤› görülmektedir. Santrifüj kompresörler yüksek kapasiteli so¤utma proseslerinde tercih edilirler. Uygulamadaki kapasite s›n›rlar› bugün 85-10.000 Ton/so¤utma aras›nda de¤iflmektedir. Araflt›rmalar bu kompresörlerin 150 ton kapasitenin üzerinde kullan›lmas› durumunda daha verimli olduklar›n› göstermifltir. Bu kompresörlerde tahrik etkisi elektrik motorlar›yla sa¤lan›r. fiekil 8.24’de santrifüj kesidi ve kompresörü görülmektedir. 269 8. Ünite - So¤utma Sistemleri fiekil 8.24 So¤utucu ak›flkan ç›k›fl› Salyangoz Tahrik mili So¤utucu ak›flkan geçiflleri • • So¤utucu ak›flkan girifli Santrifuj kompresörleri kapasite s›n›rlar›, devir say›lar› yönüyle dikkatli bir de¤erlendirme gerektirir. Özellikle kritik devir say›s›n›n 0.8 ila 1.1 kat› de¤erleri aras›ndaki devirlerde kompresörün sürekli çal›flmas›na engel olmak gerekir. Bu tür kompresörlerde afl›r› gürültü, titreflim ve ›s›nma istenmeyen bir durumdur. fiok dalgas› ad› verilen so¤utucu ak›flkan›n kompresör ç›k›fl›nda ileri geri hareketi motorda farkl› yüke ba¤l› olarak dönme h›z›nda artma ve azalma durumuna neden olur. De¤iflik devirde, bas›nç debi üzerinde etkisi, motorda kontrolsüz ak›m nedeniyle afl›r› ›s›nma ve kompresörde gürültüye yol açar. Santrifuj kompresörlerin rotorlar› (çark) aç›k tip veya örtülü tip fleklinde dizayn edilir ve dökme alüminyum, kaynakl› alüminyum, dökme çelik, kaynakl› çelik, perçinli çelik gibi malzemeden yap›l›r. Alüminyum, çeli¤e nazaran daha yüksek bir dayan›kl›l›k/a¤›rl›k oran›na sahiptir ve daha hafif rotor ile daha yüksek devirlerde çal›fl›lmas›n› mümkün k›lar. Çelik rotorlar ise 150°C üzerindeki çal›flma flartlar›nda üstünlük kazan›r. Korosif refrijeran uygulamalar›nda paslanmaz çelik uygun bir çözüm getirmektedir. Santrifuj kompresörlerde de vida tiplerinde oldu¤u gibi eksenel ve radyal yükleri tafl›yacak flekilde ayr› ayr› iyi bir yataklama gereklidir. Eksenel yükler burada daha da fazlad›r. Scroll Tipi Kompresörler Scroll kompresörler, pozitif yer de¤ifltirme özelli¤ine sahip kompresörlerdir. Bu kompresörlerde biri sabit di¤eri hareketli olmak üzere iç içe geçmifl iki spiral parça mevcuttur ve bu parçalar›n yörüngesel hareket ile so¤utucu ak›flkan› s›k›flt›ran bir prensiple çal›s›rlar. Bu iki spiral biri di¤erinin içinde olacak flekilde iç içe flekilendirilmifl ve spiraller bir orak fleklinde bir tak›m cepler olufltururlar. Bu kompresörlerde spiral kavram› involut spiral (sabit bir eksen üzerindeki temel dairenin çevresine göre sürekli de¤iflen bir yar›çap ile tan›mlanan bir spiraldir.) fleklinde metal bir flerittir. Spirial bir ucundan sabit ve düz bir kaideye ba¤lanm›flt›r. So¤utucu ak›flkan›n s›k›flt›r›lma iflleminde, üstteki spiral sabit kal›r, alttaki spiral ise rotor üzerindeki eksantrik k›sma monte edildi¤inden; rotatif de¤il, yörüngesel olarak hareket eder. Bu hareket bir eksantrik motor mili ile sa¤lan›r. Scroll kompresörler pistonlu kompresörlere göre daha verimlidir. Günümüzde 25 ton’a kadar de¤iflen kapasitelerde so¤utma, paket tip klima cihazlar›, ›s› pompalar›, rooftop, hava kurutucu ve chiller gibi pek çok uygulamalarda yo¤un olarak kulan›lmaktad›rlar. Santrifüj Kompresör 270 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Sektörel olarak konut ve küçük ticari kullan›mlar, g›da so¤utma, araç tafl›mac›l›¤›, ›s› pompalar› ve su so¤utma gruplar› olmak üzere genifl bir uygulama alan›na sahiptir. ‹lk uygulamalar›nda 90 kW’tan küçük so¤utma kapasitelerinde kullan›lan scroll kompresörler(fiekil 8.25), su so¤utma grublar› uygulamalar› ile 1000 kW so¤utma kapasitelerine kadar kullan›lmaya bafllanm›flt›r. fiekil 8.25 Scroll Tipi Kompresör Scroll kompresörler tam hermetik bir yap›ya sahiptir. Bu kompresörlerde kaynakl› dikey konumland›r›lm›fl silindirik çelik bir gövde içinde spiral set, kavrama, karfl› a¤›rl›k, motor ve yataklar› konumland›r›lm›flt›r. Spiral çark setleri motor milinin üst ucuna monte edilmifltir. Dikey konumland›r›lan kompresör gövdesi, düflük ve yüksek bas›nçl› olmak üzere iki uca sahiptir. Gövdenin hacimce büyük bir k›sm› so¤utucunun emme hatt›nda emme bas›nc› etkisindedir ve içinde motor, ya¤ pompas› ve spiral çark setinin hareketli parçalar› bulunur. Yüksek bas›nç etkisinde spiral setin üzerinde yer alan di¤er bölümü titreflim ve gürültüyü azaltacak deflarj susturucu ifllevini yerine getirir. So¤utucu ak›flkan gaz faz›nda alt ba¤lant›dan genifl emme bölümüne girer. Gövde içinde gaz›n h›z› önemli ölçüde düfler ve böylece tafl›d›¤› ya¤lama maddesi ve az miktardaki s›v› so¤utucu gazdan ayr›l›r. Gövdenin alt k›sm› bir ya¤ ve s›v› deposu ifllevini görür. Evaporatörler (Buharlaflt›r›c›-So¤utucu) Evaporatörler bir so¤utma çevriminde so¤utulmak istenen ortamdan ›s› alarak so¤utucu ak›flkan›n buharlaflmas›n› sa¤layan ünitelerdir. Evaporatörler iklimlendirme ve so¤utma sistemlerinde so¤utucu özelli¤e sahip k›s›mlard›r. Buhar s›k›flt›rmal› so¤utma çevrimi esas›na ba¤l› çal›flan bir sistemde, ekspansiyon valfi, k›lcal boru veya benzer bir bas›nç düflürücü elemanda adyabatik olarak geniflletilen so¤utucu ak›flkan evaporatöre s›v›-buhar kar›fl›m› fleklinde girer. Bu durumda so¤utucu ak›flkan›n büyük bir k›sm› s›v› faz›ndad›r. Evaporatörde ortamdan ›s› alarak buharlaflan so¤utucu ak›flkan tamamen alçak bas›nçl› buhar faz›nda evaporatörü terkeder. 271 8. Ünite - So¤utma Sistemleri Evaporatörlerin dizayn› so¤utma sisteminin performans› aç›s›ndan oldukça önemlidir. ‹yi bir evaporatör ünitesi; so¤utucu ak›flkan›n iyi ve çabuk buharlaflmas›n› sa¤lamal›, so¤utulan maddenin (Hava, su, salamura, v.s.) ›s›s›n›n al›nmas› için iyi bir ›s› geçifl sa¤lamal›, so¤utucu ak›flkan›n girifl ve ç›k›fltaki bas›nç fark›n› (kay›plar›) asgari seviyede tutmal›d›r. Bu parametrelerin yerine getirilmesi oldukça önemli bir çal›flmay› gerektirir. Zira iyi bir ›s› geçifli için ›s›tma yüzeyinin mümkün oldu¤u kadar genifl tutulmas› gerekir. Ak›fl çap› göz önüne al›nd›¤›nda bu önemli oranda bas›nç kay›plar›n›n oluflmas› demektir. Evaporatör dizayn›nda en önemli etken so¤utulacak maddenin cinsi (kat›, s›v›, gaz) ve konumudur. Bunula birlikte evaporatörün hacimsel özelli¤i de önemlidir. Genel uygulamalarda so¤utucu ak›flkan›n hareketi hacimsel özellikleri belirler. Bu hareket ak›fl›; so¤utucu ak›flkan›n bir boru serpantinin içerisinde hareket etmesi ve so¤utulacak maddenin borular›n d›fl›ndan geçmesi, so¤utulacak maddenin bir boru içinden geçmesi ve so¤utucu ak›flkan›n borular›n d›fl›nda kalmas›d›r. Bu durumlar evaporatörlerin kullan›m ifllevlerine ba¤l› olarak s›n›flnd›r›labilir. fiekil 8.26’da bu s›n›fland›rma görülebilir. fiekil 8.26 Evaporatör Türleri Evaporatörler So¤utulacak ortama göre • Su • Hava • Çeflitli mamül so¤utma So¤utma flekline göre • Ak›fl so¤utma • Hacim so¤utma • Buz üretimi ‹malat yap›s›na göre • Gövde borulu • Kanat borulu • Boru demetli • Levha tipi • Dik borulu ‹yi bir evaporatörün sahip olmas› gereken özellikler nelerdir? Hava So¤utucu Evaporatörler Buharlaflma flekline göre • Kuru • Yafl SIRA S‹ZDE 10 D Ü fi Ü N E L ‹ M Hava so¤utucu kompresörler buzdolaplar›nda, derin dondurucularda, küçük kapasiteli ticari tip dolaplarda (kasap dolab›, vitrin tipi dolaplar gibi), küçük so¤uk S O R U muhafaza odalar›nda, klima sistemlerinde yo¤un olarak kullan›lmaktad›r. Bu tip evaporatörler so¤utucu ak›flkan ile ortam havas› aras›nda ›s› al›flverifli prensibine dayan›r. fiekil 8.27’de görülen bu tip evaporatörler; kanatl› boruD ‹evaporatörleri ve KKAT cebri hava sirkülasyonlu evaporatörler olmak üzere iki türde tan›mlan›r. Kanatl› boru evaporatörleri direk expansion/kuru tip so¤utucu olarakSIRA tan›mlan›rlar ve bu S‹ZDE tip evaporatörlerde s›v› so¤utucu ak›flkan tamamen do¤al sirkülasyon ile buharlafl›r. Kapasitif özelli¤e ba¤l› olarak buharlaflman›n tam olarak sa¤lanabilmesi için AMAÇLARIMIZ evaporatörlerin so¤utma yüzeyi yaklafl›k %25 daha fazla seçilir. Bu tip evaporatörlerde so¤utulacak hacimlerde kör noktalar›n oluflmamas› için evaporatörlerin montaj noktalar› önemlidir. N N SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P K ‹ T A P TELEV‹ZYON TELEV‹ZYON ‹NTERNET ‹NTERNET 272 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi fiekil 8.27 Hava So¤utucu Evaporatör Cebri hava so¤utucu evaporatörlerde ortam so¤utulmas› için ortam havas› bir fan yard›m›yla sirküle ettirilir. Günümüzde en yayg›n kullan›lan evaporatörlerdir. Bu evaporatörlerde kapasite ve uygulama alanlar› dikkate al›narak bir k›sm›nda aksiyal pervane tip, bir k›sm›nda da radyal(santrifüj) tip vantilatörler kullan›lmaktad›r. Ünitelerin so¤utma verimlerinde sirküle eden havan›n hareketi ve h›z› çok önemlidir. Bu özellik evaporator tasar›m› aç›s›ndan da çok önemlidir. Tasar›m ve hesaplamalarda hava h›zlar› alçak h›z(1-1,5 m/s), orta h›z(2,5-4 m/s), veya yüksek h›z(4-10 m/s) olmak üzere 3 s›n›fa ayr›l›r. So¤utulan hacimlerde s›cakl›¤›n en düflük oldu¤u nokta evaporator yüzeyleridir. Nemin yüksek oldu¤u ortamlarda hava üniteden geçerken çi¤ noktas› alt›nda s›cakl›k nedeniyle nem yo¤uflur. 0°C’nin alt›nda donan nem evaporatör yüzeylerine yap›fl›r. Bu so¤utma verimi yönüyle istenmeyen bir durumdur. Evaporatör yüzeylerine yap›flan ve donan nemi çözmek için (Defrost) farkl› yöntemler uygulan›r. Bunlar; oda havas›yla eritme, ›s›t›lm›fl hava ile eritme, su ile eritme, s›cak salamura ile eritme, s›cak so¤utucu ak›flkan ile eritme ve elektrikli ›s›tma ile eritme olmak üzere 6 farkl› yöntemle yap›lmaktad›r. So¤utma uygulamalar›nda defrost ifllemi manuel yap›labildi¤i gibi özellikle büyük kapasiteli so¤utma ifllemlerinde zaman ayarl› otomatik olarak da yap›labilir. Su So¤utucu Evaporatörler Klima ve pek çok endüstriyel so¤utma uygulamalar›nda yo¤un olarak kullan›lan evaporatörlerdir. Hava so¤utucu evaporatörlere göre so¤utucu ak›flkan kontrolünün daha kolay yap›labildi¤i evaporatörler; bir hacim içinde s›v› ak›flkan ile so¤utucu ak›flkan aras›nda ›s› geçifli prensibiyle çal›fl›r. Bu evaporatörlerde hava yerine herhangi bir s›v› so¤utulur. Su so¤utucu evaporatörlerin kesiti ve montajl› resmi fiekil 8.28’da verilmifltir. fiekil 8.28 Su So¤utucu Evaporatör su/salamur perde so¤utucu ak›flkan borular› gövde ayna So¤utucu ak›flkan›n ve s›v›n›n dolafl›m›na ve tasar›ma ba¤l› olarak endüstriyel uygulamalardan klima sistemlerine kadar kullan›lan birçok tipleri mevcuttur. Çizelge 8.6’da endüstriyel uygulamarda ve klima sistemlerinde kullan›lan evaporator tipleri verilmifltir., 273 8. Ünite - So¤utma Sistemleri So¤utucu evapo rator tipi Uygulama kapasiteleri Ton/Frigo So¤utucu ak›flkan Kullan›m alan› s›n›f› Su taflma, düz borud›fl zarf tipi 50-500 Amonyak S›v› taflma, kanatl› boru-d›fl zarf tipi 20-2000 (Alçak bas›nçl›) CFC ve HCFC 50-10000 (Yüksek bas›nçl›) Endüstriyel so¤utma, klima sistemleri Püskürtmeli(f›skiye) tip, Boru-d›fl zarf tipi 25-2000 (Alçak bas›nçl›) CFC ve HCFC 50-10000 (Yüksek bas›nçl›) Endüstriyel so¤utma, klima sistemleri Direkt ekspansiyonlu, Boru-d›fl zarf tipi 3-350 Amonyak, CFC ve HCFC Endüstriyel so¤utma, klima sistemleri, Salamura ve Antifiriz so¤utma S›v› taflmal›, Baudelot so¤utucu 10-100 Amonyak, CFC ve HCFC Endüstriyel uygulamalar özellikle süt uygulamalar› Direkt ekspansiyonlu, Baudelot so¤utucu 5-25 Amonyak, CFC Endüstriyel so¤utma, klima sistemleri Direkt ekspansiyonlu, iç 5-25 içe çift borulu so¤utucu Amonyak, CFC Endüstriyel so¤utma S›v› taflmal› tank ve kar›flt›r›c› 50-200 Amonyak G›da sektörü Spiral sar›l›, borud›fl zarf tipi so¤utucu 2-10 Amonyak, CFC Endüstriyel so¤utma S›v› taflmal›, iç içe çift borulu so¤utucu 10-25 Amonyak, CFC ve HCFC Endüstriyel so¤utma, su so¤utma Endüstriyel uygulamalar Çizelge 8.6 S›v› So¤utucu Evaporator Tipleri Kondenserler (Yo¤uflturucular) So¤utma çevrim prensibine ba¤l› çal›flan so¤utma sistemlerinde so¤utucu ak›flkan kompresör ç›k›fl›nda yüksek bas›nçta k›zg›n buhar faz›na s›k›flt›r›l›r. Çevrimde so¤utucu ak›flkan›n sahip oldu¤u ›s› kondenserde al›n›p ortama verilirken so¤utucu ak›flkan›n tekrar s›v› faza dönmesi için faz dönüflümü sa¤lan›r. Kondenserler, so¤utma çevriminde kompresör taraf›ndan s›k›flt›r›larak bas›nc› ve s›cakl›¤› yükseltilmifl olan so¤utucu ak›flkan›n, ›s›s›n› alarak d›fl ortama b›rakan ve ak›flkan›n yo¤uflmas›n› sa¤layan ünitelerdir. Kondenserleri k›saca nas›l tan›mlar›z? SIRA S‹ZDE 11 So¤utma çevriminde kondenser tercihi çevrimin genel özelliklerine ba¤l› olarak D Ü fi Ü N E L ‹ M yap›l›r. Çevrimin kullan›ld›¤› so¤utma sistemi ve tercih edilen so¤utucu ak›flkan ile evaporatör kapasitesi bunda etkindir. Hava so¤utmal› kondenserlerde istenilen ›s› S O Ryap›m›nda U transfer etkisine ba¤l› olarak kapasitenin sa¤lanmas›; kondenserin kullan›lan malzeme, kondenser yüzeyi ile yo¤unlaflt›rma vas›tas›yla aras›ndaki temas miktar›, yo¤unlaflt›rma vas›tas› ile so¤utucu ak›flkan aras›ndaki Dfark› ve kondense‹KKAT rin temizlik seviyesine ba¤l›d›r. Kondenserlerin, çevrimde so¤utucu ak›flkan›n yo¤uflturulmas› için tercih edilen ak›flkan türlerine göre 3 farkl› tipi mevcuttur. BunSIRA S‹ZDE lar Çizelge 8.7’de verilmifltir. AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P N N SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P 274 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Çizelge 8.7 Yo¤unlaflma S›cakl›klar› Ile Yo¤unlaflt›rma Ara Maddeleri Yo¤unlaflt›rma ara maddesi Hava fiehir suyu So¤utma kulesi suyu Girifl s›cakl›¤› Ç›k›fl s›cakl›¤› S›cakl›k fark› C C C Ç›k›fl s›cakl›k fark› C* Yo¤unlaflma s›cakl›¤› C 32.2 7.2 39.4 6.7 46.1 35.0 7.2 42.2 6.7 48.9 37.8 7.2 45.0 6.7 51.7 21.1 11.1 32.2 5.6 37.8 26.7 11.1 37.8 5.6 43.3 29.4 5.6 35.0 5.6 40.6 * Yo¤unlaflma s›cakl›¤›ndan yo¤unlaflt›r›c› ara madde s›cakl›¤›n› ç›karmak suretiyle bulunur. Hava So¤utmal› Kondenserler So¤utma ve iklimlendirme sistemlerinde en çok kullan›lan kondenser tipleridir. Bu kondenserlerde yüksek bas›nçl› k›zg›n buhar faz›ndaki so¤utucu ak›flkan›n yo¤uflturulmas› do¤al veya cebri çevre havas› ile sa¤lan›r. fiekil 8.29’da görülece¤i gibi hava so¤utmal› kondenserlerde ›s› geçiflleri üç bölümde gerçekleflir. Bunlar s›ras›yla k›zg›nl›¤› al›nmas›, so¤utucu ak›flkan›n yo¤uflmas› ve afl›r› so¤utmad›r. Kondenserlerin tasar›m›nda büyük bölüm ak›flkan›n yo¤uflmas› için kullan›l›r. Afl›r› so¤utma kondenser alan›n›n yaklafl›k %10’ unu, k›zg›nl›¤›n al›nmas› ise kondenser alan›n›n %5’ ini kapsar. Bu üç konumun kondenserdeki ›s› geçirme katsay›lar› ve s›cakl›k aral›klar› da farkl› olur. K›zg›nl›¤›n al›nmas› bölümünde s›cakl›k aral›¤› fazla olmas›na karfl›n, daha düflük bir ›s› transfer katsay›s›na sahiptir. Afl›r› so¤utma s›ras›nda s›cakl›k aral›¤› daha az, ›s› geçirme katsay›s› daha fazlad›r. Yo¤uflma s›ras›nda ise s›cakl›k ve ›s› geçirme katsay›s› aral›klar› iki nokta aral›¤›ndad›r. Haval› kondenserler, CFC ve HCFC so¤utucu ak›flkanlar için imalat yap›lar›; bak›r boru-alüminyum kanat, bak›r boru / bak›r kanat, bak›r veya çelik boru / çelik kanat ve alüminyum alafl›m› boru / kanat imalatlard›r. fiekil 8.29 Hava So¤utmal› Kondenserler Hava Ç›k›fl› Hava girifli So¤utucu ak›flkan girifli (K›zg›n buhar) So¤utucu ak›flkan ç›k›fl› (Doymufl buhar) 275 8. Ünite - So¤utma Sistemleri Hava so¤utmal› evaporatörlerde, so¤utucu ak›flkan boru çaplar› 1/4” ile 3/4” aras›nda de¤iflmektedir. Boru çaplar›na ve so¤utucu ak›flkan debilerine ba¤l› olarak kanat say›s› metre boru bafl›na 160-1200 aras›nda de¤iflir. Ortalama kanat s›kl›k s›n›rlar› 315-710 aras›ndad›r. Hava so¤utmal› kondenserlerde cebri hava h›zlar›, ortalama 2,5 m/s’dir. Kondenserleri so¤utmak amaçl› kullan›lan fanlar genellikle aksiyal tip olup sessizlik istenen yerlerde radyal tip kullan›l›r. Fanlar›n devirleri ise 900 dev/dk. ile 1400 dev/dk. aras›ndad›r. fiekil 8.30 Haval› So¤utmal› Klima Sistemi Bu tip kondenserler, imalat yap›lar›na ve kullan›m özelliklerine göre sistemlerde ya kompresör ile birlikte grupland›r›lm›flt›r ya da kompresörden farkl› bir noktad›r. Özellikle konut tipi klima sistemlerinde kompresörler birlikte grupland›r›lm›flt›r (fiekil 8.30). Çok kompresörlü so¤utma sistemlerinde ise kondenser üniteleri ay›r› bir noktada yer al›rlar. Bir so¤utma sisteminin performans› kondenserin çal›flma rejimi ile yak›ndan ilgilidir. Çevrimde yo¤uflma bas›nc› ve s›cakl›¤› belirli s›n›rlar içinde yer almal›d›r. Bu parametrik de¤erler yeterli hava debisi ve s›cakl›¤›yla ilgilidir. Ak›flkanda yeterli yo¤uflman›n sa¤lanamamas› sistemde yeterli so¤utman›n sa¤lanamamas› anlam›na gelir. Bu nedenle yo¤uflma bas›nc›n›n kontrolü so¤utucu ak›flkan ile havan›n kontrolü ile sa¤lan›r. Su So¤utmal› Kondenserler Su so¤utmal› kondenserler, so¤utucu ak›flkan›n yo¤uflmas›nda sudan yararlan›ld›¤› ünitelerdir. Bu tür kondenserlerde; z›t ak›flkanl› eflanjörler gibi, k›zg›n buhar faz›ndaki so¤utucu ak›flkan›n ›s›s› su yard›m›yla al›n›r ve so¤utucu ak›flkan kondenseri s›v› faz›nda terk eder. Özellikle yüksek kapasiteli so¤utma sistemlerinde ve temiz suyun bol miktarda, ucuz ve düflük s›cakl›klarda bulunabildi¤i yerlerde, maliyetler yönüyle en ekonomik kondenser tiplerindendir. Bir su so¤utmal› kondenserin flekli fiekil 8.31’de verilmifltir. 276 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi fiekil 8.31 So¤utucu ak›flkan girifli (k›zg›n buhar) Su So¤utmal› Kondenserler Boflaltma Drenaj So¤utucu ak›flkan ç›k›fl› (Doymufl s›v›) Su girifli Su ç›k›fl› Su so¤utmal› kondenserlerde kapasite ve tasr›mlar›nda, boru malzemesinin ›s›l geçirgenli¤i, kullan›lan suyun kirlenme oran›, kanatl› borular için kanat verimi, su devresinin bas›nç kayb›, so¤utucu ak›flkan›n afl›r› so¤utulmas› olmak üzere befl temel parameter vard›r. Bu parametreler içinde yo¤uflmay› sa¤layan suyun s›cakl›¤›, suyu kirletici madde miktar› ile kirlenme oran› ›s› geçiflini do¤rudan etkiler. Bir baflka parametre kondenserin su hatt›ndaki bas›nç kayb›d›r. ‹deal flartlarda bu de¤erin 7 mSS’nunu geçmemesi istenir. Bu tür kondenserlerde en istenmeyen durumlardan biri de so¤utucu ak›flkan›n düfley hattlarda oluflan afl›r› bas›nç kayb› nedeniyle köpürme olarak ifade edilen durumun oluflmas›d›r. Bunu engellemek için kondenser alt noktas›na s›v› so¤utucu ak›flkan içine dald›r›lm›fl so¤utucu borular yerlefltirilir. Su ile so¤utmal› kondenserler de¤iflik flekillerde ve konstrüksüyonda yap›lmakta olup genel tipleri flunlard›r: Dik tertipli Boru / D›fl zarf tipi Kondenserler: So¤utma uygulamalar›nda yer sorunu olan büyük kapasiteli amonyak kondenseri uygulamalar› için kullan›lan kondenserlerdir. Ayr›ca, kondenserlerde borular gümüfl kayna¤› ile veya makineto ile s›k›larak s›zd›rmazl›k sa¤lan›r. Boru malzemesi olarak, halojen esasl› refrijeranlar için genellikle bak›r ve bazen de dikiflsiz çelik borular kullan›lmaktad›r. D›fl yüzeyler düz veya kanatl› olarak yap›l›r. Kondenserlerde su devresi 1,2 ve 4 geçiflli olarak imal edilirler. Su so¤utmal› kondenserlerde ›s› geçifl özelli¤i, suyun h›z›na, boru boy ve say›s›na, d›fl zarf›n çap›na, boru malzemesinin cinsine ve d›fl yüzeyinin düz veya kanatl› olufluna ba¤l›d›r. Helisel serpantin / D›fl zarf tipi kondenserler: Bir d›fl muhafazan›n içine tek veya çok say›da helisel serpantin boru devresi yerlefltirilerek oluflturulan kondenser ünitesinde; d›fl zarf içinden so¤utucu ak›flkan, helisel serpantinin içinden de su geçirilir. D›fl zarf kaynakl› çelik imalat olup serpantin, bak›r veya dikiflsiz çelik borudan imal edilmifltir. Dik tipi helisel serpantin/d›fl zarf tipi kondenser yat›k flekilde de imal edilebilirler. Bu tip kondenserler ço¤unlukla küçük so¤utma uygulamal› kapasiteler için (1 ila 10 ton / frigo) kullan›lmakta ve imalat kolayl›¤› sayesinde düflük maliyete sahiptirler. 8. Ünite - So¤utma Sistemleri Çift cidarl› kondenserler: Çift cidarl› kondenserler, so¤utma uygulamalar›nda ço¤unlukla paket tipi sistemlerde ve küçük kapasiteli klima ve so¤uk muhafaza uygulamalar›nda tercih edilirler. Serpantinli, ›zgara ve kollektörlü tipler olmak üzere üç farkl› tipi vard›r. Bu kondenserler için, d›fl ortamdan do¤al temas sonucu so¤utucu ak›flkan üzerinde ek bir so¤utma yarat›lmas› önemli avantajlar›d›r. Kondenserlerde so¤utma suyu ve so¤utucu ak›flkan z›t yönlü ak›fl (çapraz/z›t yönlü ›s› de¤ifltirici özelli¤i) yaratarak, daha genifl bir s›cakl›k fark› ile ›s› transferi sa¤lan›r. Bu kondenserlerde daha küçük boyutta bir yap›ya imkân sa¤lar. Baz› so¤utma uygulamalar›nda çiftcidarl› sulu kondenserler, hava so¤utmal› kondenserlerle birlikte kullan›l›r. Bu tür sistemlerde bu tip kondenserler afl›r› so¤utma (subcooling) sa¤lamak üzere kullan›l›rlar. Serpantin tipi çift cidarl› kondenserler: So¤utma uygulamalar›nda nadir tercih edilen kondenserler iç içe iki borunun merkezlenmifl flekilde birlefltirilip serpantin halinde sar›lmas› suretiyle imal edilmifllerdir. Serpantinler, yuvarlak halka veya boyuna uzat›lm›fl trombon fleklinde olmak üzere iki farkl› türde imal edilirler. Bu tür kondenserler, uygulama süreçlerinde temizlenmesi ve bak›mlar›nda karfl›lafl›lan sorunlar nedeniyle fazla tercih edilmezler. Izgara tipi çift cidarl› kondenserler: So¤utma uygulamalar›n›n ilk uygulamlar›nda özellikle küçük kapasiteler için ekonomik ve az yer kaplayan bir çözüm getiren kondenserler, so¤utucu ak›flkanlardaki geliflimlerle beraber imalat zorluklar› ve maliyetleri nedeniyle günümüzde az tercih edilmektedirler. ‹malat yap›lar›nda çelik borular ve bak›r borular kullan›lmaktad›r. Ancak ›s› transfer özellikleri dikkate al›nd›¤›nda bak›r borulu kondenserler daha küçük hacim ve yüksek ›s› transfer özellikleri nedeniyle daha fazla tercih edilirler. Atmosferik tip kondenserler: Özellikle so¤utucu ak›flkan olarak amonyak kullan›lan sistemlerde (örne¤in buz imalat›) yayg›n olarak kullan›lan kondenserlerdir. Evaporatif kondenserlerde oldu¤u gibi suyun yo¤unlu¤una ba¤l› boru d›fl yüzeylerinde ek bir so¤utma yaratmas› önemli avantajlar›ndand›r. Bu kondenserde so¤utucu ak›flkan için s›cakl›k fark›n› artt›r›r ve kondenserde so¤utma alan›n› küçültür. Bu kodenserler düflük ›s› transfer yüzeyine sahip olmalar›, genifl yer kaplamalar› ve bak›m zorluklar› kullan›m alan›n›n s›n›rlam›flt›r. Evaporatif Kondenserler Evopartif kondenserler hava ve suyun so¤utma etkisinin birlikte kullan›ld›¤› kondenserlerdir. Bu kondenserlerde hava so¤utmal› kondenserde oldu¤u gibi so¤utucu ak›flkan›n so¤utma serpantininden geçerek yo¤uflturma prensibine göre çal›fl›r. Ancak serpantinin d›fl yüzeyinden geçirilen hava, ters yönden gelen atomize haldeki suyun bir k›sm›n› buharlaflt›rarak so¤utma etkisi meydana getirir. Bu etki kondenserde yo¤uflma bas›nc›n› ve s›cakl›¤›n› daha da afla¤›ya düflürür. fiekil 8.32’de görülebilece¤i gibi evaporatif kondenserler so¤utma serpantini, su sirkülasyonu ve püskürtme sistemi ile hava sirkülasyon sistemi olmak üzere üç k›s›mdan oluflur. Modern evaporatif kondenserlerde, kanats›z düz borular›n kullan›lmas› ile boru d›fl yüzeylerinde elde edilen ›slakl›k sonucu yüksek ›s› transfer kat say›lar›na ulafl›l›r. Kondenserlerde ihtiyaç duyulan su, kondenser alt›nda bulunan su toplama haznesinde su devaml› flekilde bir pompa ile al›n›p so¤utma serpantinin üst taraf›nda bulunan bir meme grubuna bas›l›r ve memelerden püskürtülür. Bu suyun yaklafl›k %3 - 5’ i buharlaflarak havaya intikal etti¤inden, su haznesine flatörlü valf arac›l›¤›yla devaml› su verilir. Ancak evaporatif kondenserler bak›m ve servis güçlükleri, çabuk kirlenmeleri, s›k s›k ar›zalanmaya müsait olufllar› nedeniyle gittikçe daha az kullan›lmaktad›r. 277 278 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi fiekil 8.32 Evaporatif kondenser Püskürtücüler So¤utucu ak›flkan girifli So¤utucu ak›flkan ç›k›fl› Fan So¤uk su Evaporatif Kondenserler genellikle binan›n d›fl›na ve çat›ya konulur, fakat bina içine konularak hava girifl - ç›k›fllar› galvenizli saçtan kanallarla da sa¤lanabilir. Bina d›fl›ndaki cihazlar›n k›fl›nda çal›flmas› söz konusu ise donmaya karfl› tedbir al›nmaktad›r. Bina içindeki uygulamalarda ise, ›slak havan›n at›ld›¤› kanal›n so¤uk hacimlerden geçmesi halinde kanal içinde yo¤uflma olaca¤› hat›rda tutulmal› ve bu suyun toplan›p at›lmas› için önlem al›nmal›d›r. Bina içi uygulamalar›, bir ekzost sistemi ile entegre olarak uyguland›¤›nda ekzost fan› ve elektrik enerjisinden tasarruf sa¤layacakt›r., K›s›lma Vanas› K›s›lma vanalar›, temel so¤utma çevriminde so¤utucu ak›flkan›n yüksek bas›nç ortam›ndan alçak bas›nç ortam›na geçiflini sa¤layan kontrol eleman›d›r. Bu elemanlar sabit entalpili elemanlar olup, çevrimde so¤utucu ak›flkan›n faz dönüflümünü sa¤layan elemanlard›r. Do¤rudan s›k›flt›rmal› sistemlerde bu ifllev ekspansion valf (k›s›lma vanas›), veya k›lcal boru, s›v› taflmal› sistemlerde ise bu valf seviye kontrol valfi olarak tan›mlan›r. fiekil 8.33 Ekspansion Valfler a. Standart ekspansiyon valf a. Termostatik valf 279 8. Ünite - So¤utma Sistemleri Ekspansion valfler (fiekil 8.33) sabit ç›k›fl bas›nçl› ve termostatik valfli olmak üzere iki farkl› s›n›fta de¤erlendirilir. Sabit ç›k›fl bas›nçl› valfler genellikle küçük kapasiteli so¤utma uygulamalar›nda evaporator s›cakl›¤›na ba¤l› olarak ç›k›fl bas›nç ayar› manuel kontrol edilir. Büyük kapasiteli uygulamalarda ise pilot control valfi görevini yaparlar. Termostatik valfler evaporator s›cakl›¤›n› istenilen de¤erlerde sa¤layabilmek için evaporator taraf›ndaki so¤utucu ak›flkan s›cakl›¤›n› kontrol ederek sa¤lan›r. Bu kontrol ifllevi, diyaframla, evaporator bas›nc›yla ve k›zg›nl›k yay bas›nc›yla sa¤lan›r. Termostatik valfler iç ve d›fl dengeleme olmak üzere iki farkl› yap›ya sahiptir. ‹ç dengeleme özelli¤i k›zg›nl›¤a ba¤l› bir kontroldür. D›fl dengeleme özelli¤i ise evaporator giriflinde bas›nç kayb›n›n de¤erlendirilmesine ba¤l› bir kontroldür. K›s›lma vanalar›n›n temel ifllevi nas›l aç›klan›r? Termostat SIRA S‹ZDE 12 D Ü fi Ü N E L ‹ M So¤utma sistemlerinde faz dönüflümleri, bas›nç parametresiyle birlikte s›cakl›k de¤erleriyle de ilgilidir. Bir so¤utma çevriminde sistemin performans›n› do¤ruS O R sa¤lamak U dan etkileyen s›cakl›k parametrelerini gerçek proseslerde sürekli pek çok nedenle mümkün de¤ildir. Özellikle kompresöre ba¤l› oluflan yüksek bas›nç de¤erini ve ak›flkan çevrim h›z›n› control alt›nda tutmak amac›yla haD ‹ K K Aso¤utulan T cim veya ortamlarda s›cakl›k de¤erinin belli aral›kta tutulmas›na yönelik s›cakl›k kontrolü yap›l›r. SIRA S‹ZDE SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT N N SIRA S‹ZDE fiekil 8.34 AMAÇLARIMIZ a. So¤uk depo uygulamalar› b. Oda termostat› TermostatAMAÇLARIMIZ Örnekleri K ‹ T A P K ‹ T A P TELEV‹ZYON TELEV‹ZYON ‹NTERNET ‹NTERNET c. Klima termostat› So¤utulan ortamda ortam s›cakl›¤›n› belirli aral›kta tutarak çevrimde ak›flkan ak›fl›n› kontrol eden elemanlara termostat denir. Termostatlar ayar parametrelerine gore çevrimi veya kompresörü devreye sokan elektrik motorunu yönlendiriler. Termostatlarda hassas uç, kapiler boru ve esnek bükümlü boru olmak üzere üç k›s›m oluflur. Hassas ucun alg›lad›¤› termik de¤ere ba¤l› olarak vana so¤utucu ak›flkan kontrolünü sa¤lar. fiekil 8.34’te de görülebilece¤i gibi so¤utucu sistemin özelli¤ine göre pek çok termostat tipi mevcuttur. 280 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Kurutucular ve Süzgeçler fiekil 8.35 Kurutucu Ve Süzgeçler So¤utma sisteminde performans ak›fl hatlar›n›n temizli¤iyle do¤rudan ilgilidir. So¤utma sistemlerinin çevriminde sadece kuru ve temiz so¤utucu ak›flkan ile kuru ve temiz ya¤ dolaflmal›d›r. Çevrimde boru hatlar›na veya kondenser, evaporatör ünitelerine bak›m flarj sürecinde sisteme su veya s›v› kar›fl›m› olabilir. Bu ak›flkan k›lcal borunun evaporatöre girifl yerinde donarak sistemi t›kar ve so¤utmay› önler. Ayr›ca hatlardaki toz ve küçük parçac›klar da t›kama yapabilirler. So¤utma sistemlerinde sisteme su ve tozlar›n girmesi s›k raslan›r bir durumdur. Bunlardan baflka so¤utucu ak›flkan bünyesinde baz› istenmeyenen asitler de bulunabilir. Tüm bu istenmeyen etkileri önlemek için kullan›lan ve kondenser ç›k›fl›na konulan kurutucu ve süzgecin (drayer ve süzgeç) görevi su ve asitleri emerek tutmak, toz ve benzeri küçük kat› maddeleri de süzmektir. fiekil 8.35’te kurutucu ve süzgeçler görülmektedir. Kurutucu ve süzgeçler bak›r borudan gövde, kondenser içindeki bas›nc› mukavim olarak yap›lm›flt›r. Her iki ucunda borular›n girebilece¤i delikler vard›r. Ufak kat› maddeleri tutabilecek ince tülbent delikli tel boruya do¤ru gelecek flekilde tak›l›r. Nem emici madde özel surette yap›lm›fl olan madde 4 - 5 mm emme özelli¤inden baflka so¤utucu ak›flkan içinde bulunabilecek asitleri de emerek tutma özelli¤i de vard›r. Manometreler Bir çevrim sürecine ba¤l› çal›flan so¤utma sistemleri alçak bas›nç ve yüksek bas›nç bölümlerine sahiptir. So¤utmac›l›kta kullan›lan manometreler ço¤unlukla bu iki bas›nç evrelerini kontrol ederler. Bu bölümleri kontrol eden manometreler yüksek bas›nç taraf›nda 0 atm ile 20 atm aras› taksimatl› ve alçak bas›nç taraf›nda ise 760 mmHg vakum ile 10 atm aras›nda taksimatland›r›lm›flt›r. Manometreler üzerinde bar, psi, inHg, mmHg veya kPa gibi bas›nç birimlerinden birkaç›n› gösterecek flekilde kalibre edilmifllerdir. Piyasada daha çok; bar, psi veya kPa fleklinde kalibre edilmifl olanlar› mevcuttur. Manometre üzerinde, belli bir bas›nca karfl›l›k gelen so¤utucu ak›flkan de¤erlerini gösteren ölçekler bulunur. Her ölçek genellikle mavi, yeflil, vb. farkl› bir renkle tan›mlan›r ve alt›nda hangi ak›flkana ait oldu¤u ak›flkan›n sembolü yaz›larak belirtilir (R-12, R-22, R-134a gibi). fiekil 8.36’da görülebilece¤i gibi mevcut manometreler, genellikle 1, 2 veya 3 farkl› so¤utucu ak›flkan›n bas›nçlar›na karfl›l›k gelen de¤erleri gösterecek flekilde düzenlenmifltir Manometrelerin ana gövdesi genellikle pirinçten, çerçevesi saçtan, önü camdan veya mikadan yap›lm›fllard›r. Manometrelerin s›f›rlama ayar› genellikle üzerinde bulunan ayar vidas› ile yap›l›r. Bu ayar baz› manometrelerin ön cam› ç›kar›larak, baz›lar›nda ise cam›n üzerinde bulunan plastik tapan›n ç›kar›lmas› ile cam ç›kar›lmadan d›flar›dan yap›l›r. Do¤ru ölçme yapmak için bu ifllemi mutlaka her manometrede için yap›lmas› gerekir. 281 8. Ünite - So¤utma Sistemleri fiekil 8.36 So¤utucu ak›flkan manometreleri Termometreler S›cakl›klar›n ölçüldü¤ü de¤iflik birçok ölçü aletleri vard›r ki bunlara genellikle termometre denir. Cival›, alkollü termometreler en ucuz ve basit s›cakl›k ölçü cihazlar›d›r. Art›k günümüzde dijital göstergeli termometreler kullan›lmaktad›r. SO⁄UTMA S‹STEMLER‹NDE ENERJ‹ EKONOM‹S‹ Ça¤dafl yaflamda artan konfor ve hijyen gereksinimlerinin getirdi¤i k›s›t ve koflullar›n karfl›lanmas›nda giderek artan iklimlendirme ve so¤utma uygulamalar›nda geliflen süreç, sistemlerin ihtiyac› olan enerji talebini de sürekli artt›rmaktad›r. Enerji talebindeki bu talep art›fl›n›n do¤rudan veya dolayl› olarak sera gazlar› sal›n›mlar›n› da olumsuz yönde etkilemektedir. Nitekim iklimlendirme ve so¤utma uygulamalar›n›n enerji talebinin, dünya enerji tüketiminin yaklafl›k %9’una ulaflt›¤› tahmin edilmektedir. So¤utma sistemleri uygulamalar›n›n oldukça genifl bir boyut, kapasite ve s›cakl›k yelpazesine sahip oldu¤u görülmektedir. Neredeyse tüm uygulamalarda temelde buhar s›k›flt›rmal› so¤utma çevrimlerinin esas al›nd›¤› görülmekte ve 2010 y›l› itibariyle sektörün pazar pay›n›n yaklafl›k 150 trilyon Lira’ya ulaflt›¤› tahmin edilmektedir. Küresel ›s›nma etkisine ba¤l› olarak son y›llarda so¤utma sistemlerinin kullan›m›nda önemli art›fllar olmufltur. Bu art›fl sistemlerin enerji kullan›m› ile birlikte önemli enerji maliyet art›fllar› yaratm›flt›r. Bu olumsuzluklar sektörde özellikle enerjinin verimli kullan›m›n› esas alan çal›flmalar› artt›rm›flt›r. SIRA S‹ZDE Bir so¤utma sisteminde tasarruf amac›yla ilk yap›lmas› gereken nedir? 13 So¤utma sistemlerinde enerji verimlili¤ini sadece so¤utma cihaz ve ekipmanlaD Ü fi Ü N E L ‹ M ra ba¤lamak gerçekte eksik bir de¤erlendirme yarat›r. Bu tür sistemlerin uygulanmas›nda yap›sal özelliklerden sistem seçimine kadar yap›lmas› gereken pek çok iflO R U edilse de bilem vard›r. Her ne kadar COP de¤eri yüksek bir so¤utma cihaz›Stercih nan›n yap›sal özellikleri, yal›t›m özellikleri ve ›s› kazanç noktalar› yetersiz veya yüksek olmas› durumunda, yüksek enerji tüketimi engellenemez. Bu durumda veD‹KKAT rimlili¤i esas al›narak tercih edilen cihaz yeterli olmayacak enerji verimsizli¤i yan›nda tüketim maliyetlerini de yükseltecektir. Bu amaçla bir so¤utma sistemi için SIRA S‹ZDE ilk yap›lmas› gereken tasarruf ifllevi, binan›n so¤utma yük ihtiyac›n›n azalt›lmas› olmal›d›r. Bununla birlikte sistem seçiminde do¤ru so¤utucu ak›flkan tercihi tasarrufta önemli bir etken olacakt›r. So¤utma sistemlerinde; AMAÇLARIMIZ N N SIRA S‹ZDE D Ü fi Ü N E L ‹ M S O R U D‹KKAT SIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZ K ‹ T A P K ‹ T A P TELEV‹ZYON TELEV‹ZYON 282 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi • Düflük elektrik kullan›m›, • Farkl› ortam ve çal›flma koflullar›nda etkin bir so¤utma özelli¤ine sahip olmas›, • Yüksek kapasite kontrol özelli¤ine sahip kompresörlerle oransal çal›flma ile ihtiyaç duyulan so¤utma kapasitesinin karfl›lanmas›, • Fan h›z kontrol sistemi ile, kondenserlerde verimli yo¤uflma için ihtiyaç duyulan hava debisinin sa¤lanmas›, • Sistemin s›cakl›k set de¤erleri için yüksek hassasiyetli ifllemci kontrolü enerji tasarrufu sa¤lanmas›, • So¤utma sisteminde çevrim elemanlar› ve donan›mlar› aras›nda kapasitif uyumlu bir dizayn›n yap›lmas›, • So¤uk depoculuk gibi büyük kapasiteli enerji tüketim sistemlerinde etkin enerji yönetim sisteminin kurulmas› enerji verimlili¤i çal›flmalar›na olumlu katk› sa¤layacak ve enerji maliyetlerinin düflmesine yol açacakt›r. 8. Ünite - So¤utma Sistemleri 283 Özet Ça¤dafl yaflamda artan konfor ve hijyen gereksinimlerinin getirdi¤i k›s›t ve koflullar›n karfl›lanmas›nda giderek artan iklimlendirme ve so¤utma uygulamalar›nda geliflen süreç, sistemlerin ihtiyac› olan enerji talebini de sürekli artt›rmaktad›r. Enerji talebindeki bu talep art›fl›n›n do¤rudan veya dolayl› olarak sera gazlar› sal›n›mlar›n› da olumsuz yönde etkilemektedir. Nitekim 2010 verilerine göre iklimlendirme ve so¤utma uygulamalar›n›n enerji talebi, dünya enerji tüketiminin yaklafl›k %9’una ulaflm›flt›r. So¤utma sistemleri uygulamalar›n›n oldukça genifl bir boyut, kapasite ve s›cakl›k yelpazesine sahip oldu¤u görülmektedir. Örne¤in, geleneksel ev tipi so¤utucularda güç tüketim aral›¤› 60-140 kW aral›¤›nda de¤iflirken, so¤utucu ak›flkan miktar›n›n 50-250 gr aral›¤›nda oldu¤u görülmektedir. Oysa endüstriyel uygulamalarda, enerji tüketimlerinin MW, so¤utucu ak›flkan miktar›n›n ton düzeylerine ç›kt›¤› görülmektedir. So¤utucu uygulamalar›nda s›cakl›k aral›¤›n›n ise -70°C ile 15°C aral›¤›nda de¤iflti¤i görülmektedir. So¤utma kavram olarak termodinamik süreçlerde ›s›l harekete ba¤l› oluflan bir olgudur. Bu nedenle bu kavram›n temel dayana¤› ›s›, s›cakl›k, baç›nç gibi temel termodinamik parametrelerdir. Pek çok yöntemle uygulama alan› bulan so¤utman›n günümüzde en yayg›n tercihi buhar s›k›flt›rmal› so¤utma çevrimidir. Ters Carnot çevrimine göre çal›flan bu tür so¤utma makineleri veya ›s› pompalar›, carnot so¤utma makineleri veya Carnot ›s› pompalar› diye adland›r›l›r. So¤utma uygulamalar›nda gerçek buhar s›k›flt›rmal› so¤utma çevrimi, teorik tasar›m› yap›lm›fl bir carnot çevriminden çal›flma parametreleri yönüyle ayr›l›r. Bu gerçek çevrimlerde çevrimi oluflturan elemanlar›n neden oldu¤u tersinmezliklerden kaynaklanan bir ayr›md›r. Çevrim sürecinde so¤utucu ak›flkan›n sürtünme etkisi bas›nc›n düflmesine neden olur. Ayr›ca çevrim her noktada çevreyle ›s› al›flverifli içindedir. Bunlar tersinmezli¤i oluflturan temel etkenlerdir. Bu nedenle baflta so¤utucu ak›flkan olmak üzere tüm ekipman›n performans› ve verimlili¤i teoriye yaklaflma oran›n› ifade edecektir. 19. yüzy›l›n ikinci yar›s›nda itibaren ticari anlamda kullan›lmaya bafllanan so¤utma sistemlerinde so¤utucu ak›flkan olarak karbondioksit, hava, su, amonyak gibi maddeler kullan›lm›flt›r. Daha sonra gelifltirilen ve so- ¤utma sistemlerinde kullan›lmaya bafllanan kloroflorokarbon (CFC) ve hidrokloroflorokarbon (HCFC) so¤utucu ak›flkanlar günümüze kadar yo¤un flekilde kullan›lmaya bafllanm›flt›r. So¤utucu ak›flkanlar, so¤utma çevrimlerindeki hal de¤iflime ba¤l› olarak kullan›ld›klar› so¤utma, havaland›rma ve ›s› pompas› sistemlerinde, mahallerden ›s›y› absorbe ederek ya d›fl ortama veya farkl› bir hacme tafl›n›m ve iletim yoluyla geçirirler. Bir so¤utma çevriminde so¤utucu ak›flkan; çevrimin performans›n› ve sistem tasar›m›n› etkileyen en önemli parametredir. So¤utma sistemleri kullan›ld›¤› her çevrim için farkl› cihaz ve ekipmanlara ihtiyaç duyar. Bu bölümde günümüzde en yayg›n kullan›ma sahip buhar s›k›flt›rma çeviriminde kullan›lan cihaz ve ekipman›n tan›t›lmas› ele al›nacakt›r. Buhar s›k›flt›rmal› çevrimde temelde kompresör, kondenser, k›s›lma vanas› (ekspansion valf) ve evaporatör olmak üzere 4 temel eleman vard›r. Bu elemanlar kontrol elemanlar›yla desteklenir. Çevrimlerde en çok kullan›lan kontrol elemanlar›; termostat, drayer, manometre, termometredir. Sistemlerde elemanlar› ve kontrol ekipmanlar›n›n ba¤lant› hattlar› montaj› bak›r borularla yap›l›r. Küresel ›s›nma etkisine ba¤l› olarak son y›llarda so¤utma sistemlerinin kullan›m›nda önemli art›fllar olmufltur. Bu art›fl sistemlerin enerji kullan›m› ile birlikte önemli enerji maliyet art›fllar› yaratm›flt›r. Bu olumsuzluklar sektörde özellikle enerjinin verimli kullan›m›n› esas alan çal›flmalar› artt›rm›flt›r. So¤utma sistemlerinde enerji verimlili¤ini sadece so¤utma cihaz ve ekipmanlara ba¤lamak gerçekte eksik bir de¤erlendirme yarat›r. Bu tür sistemlerin uygulanmas›nda yap›sal özelliklerden sistem seçimine kadar yap›lmas› gereken pek çok ifllem vard›r. Her ne kadar COP de¤eri yüksek bir so¤utma cihaz› tercih edilse de binan›n yap›sal özellikleri, yal›t›m özellikleri ve ›s› kazanç noktalar› yetersiz veya yüksek olmas› durumunda, yüksek enerji tüketimi enellenemez. Bu durumda verimlili¤i esas al›narak tercih edilen cihaz yeterli o olmayacak enerji verimsizli¤i yan›nda tüketim maliyetlerini de yükseltecektir. Bu amaçla bir so¤utma sistemi için ilk yap›lmas› gereken tasarruf ifllevi, binan›n so¤utma yük ihtiyac›n›n azalt›lmas› olmal›d›r. 284 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Kendimizi S›nayal›m 1. Afla¤›dakilerden hangisi kondenserler için söylenemez? a. So¤utucu ak›flkan›n k›zg›nl›¤›n› al›r. b. Refrijeran›n yo¤uflmas›n› sa¤lar c. Afl›r› so¤utmada kondenser alan›n›n %0 -10 kullan›l›r d. K›zg›nl›¤›n al›nmas›nda kondenser alan›n›n %5 kullan›l›r. e. Buharlaflan refrijerana bir miktar daha ›s› vererek k›zg›nl›¤›n› artt›r›r. 2. Afla¤›dakilerden hangisi iyi bir kompresör de bulunmas› gereken özellik de¤ildir? a. Maliyet mümkün oldu¤u kadar düflük olmal› b. Daha az güçle birim so¤utma sa¤layabilme c. Verimlerin k›smi yüklerde düflmemeli d. De¤iflik çal›flma flartlar›nda emniyet ve güvenlik sa¤lamal› e. ‹lk ak›flta dönme momentinin yüksek olmal› 3. So¤utma çevriminde faz dönüflümünü sa¤layan ak›flkan hangisidir? a. So¤utucu ak›flkan b. Su c. Alkol d. Absorber ak›flkan e. Su+çinko kar›fl›m› 4. Afla¤›dakilerden hangisi so¤utma çevriminin ana elemanlar›ndan de¤ildir? a. Kompresör b. Prosestat c. Ekspansion valf d. Kondenser e. Evaporatör 5. So¤utucu ak›flkan›n evaporatör bas›nc›n› sa¤layan eleman hangisidir? a. 4 yollu vana b. Kompresör c. K›lcal boru d. Akümülatör e. Kondenser 6. So¤utmada temel prensip nedir? a. Madde veya ortam s›cakl›¤›n› hacmin s›cakl›¤›n›n alt›na indirmek b. Ortamda ›s› ile bas›nç dengesi sa¤lamak c. Konfor amaçl› havaland›rma yapmak d. Ortamda hava temizli¤ini yapmak e. Ortam s›cakl›¤›n› mevsim s›cakl›¤›n›n üstüne ç›karmak 7. Afla¤›dakilerden hangisi bir so¤utma yöntemi de¤ildir? a. Termoelektrik so¤utma b. Absorbsiyonlu so¤utma c. Buharl› so¤utma d. Elektromanyetik so¤utma e. Kimyasal so¤utma 8. Çevre ile baflka bir etkileflimde bulunmaks›z›n, ›s›n›n so¤uk kaynaktan s›cak kayna¤a aktar›lmas› olanaks›z olarak tan›mlanan ifade hangi makine içni geçerlidir. a. Carnot ›s› makinas› b. Is› makinas› c. So¤utma makinas› d. Devirdaim makinalar e. Tersinir makinalar 9. Afla¤›daki süreçlerden hangisi so¤utma çevrimi için söylenemez? a. S›k›flt›rma b. Yo¤unlaflt›rma c. Geniflleme d. Buharlaflt›rma e. Süblinleflme 10. Afla¤›dakilerden hangisi so¤utmada enerji ekonomisi sa¤lamak için söylenemez? a. Yüksek güçlü kompresör kullan›m› b. Düflük elektrik kullan›m›, c. Farkl› ortam ve çal›flma koflullar›nda etkin bir so¤utma özelli¤ine sahip olmas›, d. Yüksek kapasite kontrol özelli¤ine sahip kompresörlerle oransal çal›flma e. Fan h›z kontrol sistemi 8. Ünite - So¤utma Sistemleri 285 Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› 1. e 2. e 3. a 4. b 5. c 6. a 7. d 8. c 9.e 10. a Yan›t›n›z yanl›fl ise “Kondenserler” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Kompresörler” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “So¤utucu Ak›flkanlar” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Buhar A›k›flt›rmal› So¤utma Çevrimi” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Buhar S›k›flt›rmal› So¤utma Çevrimi” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Temel Kavramlar” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “So¤utma Yöntemleri” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Buhar S›k›flt›rmal› So¤utma Çevrimi” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “Buhar S›k›flt›rmal› So¤utma Çevrimi” konusunu yeniden gözden geçiriniz. Yan›t›n›z yanl›fl ise “So¤utma Sistemlerinde Enerji Ekonomisi” konusunu yeniden gözden geçiriniz. S›ra Sizde Yan›t Anahtar› S›ra Sizde 1 Bir maddenin sahip oldu¤u temel ›s› formlar› gizli ›s›, duyulur ›s›, buharlaflma ›s›s› ve erime ›s›s› olarak tan›mlan›r. S›ra Sizde 2 So¤utma uygulamalar›nda ihtiyaç duyulan s›cakl›k parametreleri yafl, kuru termometre ve çi¤ noktas› s›cakl›¤›d›r. S›ra Sizde 3 Her maddenin kat› s›v› gaz halleri ›s› ve bas›nca ba¤l› faz dönüflüm noktalar›yla ifade edilir. Her madde için faz dönüflüm noktalar›na doyma noktalar› denir. ba¤l› hiçbir gerçek proses çal›flma sürecinde bulundu¤u ilk koflullara geri dönmez. Bir prosesin ilk koflullara dönmeden oluflan süreci tersinmezlik olarak tan›mlan›r. S›ra Sizde 6 Ters carnot çevriminde s›k›flt›rma, yo¤uflturma, geniflleme ve buharlaflt›rma hal de¤iflimleri gerçeklefltirilir. S›ra Sizde 7 Teorik çevrimde s›k›flt›rma ifllemi içten tersinir ve adyabatik, baflka bir deyiflle izantropiktir. Gerçek çevrimde ise s›k›flt›rma iflleminde entropiyi etkileyen ak›fl sürtünmesi ve geçifli vard›r. S›ra Sizde 8 So¤utucu ak›flkanlar, so¤utma çevrimlerindeki hal de¤iflime ba¤l› olarak kullan›ld›klar› so¤utma, havaland›rma veya ›s› pompas› sistemlerinde, mahallerden ›s›y› absorbe ederek ya d›fl ortama veya farkl› bir hacme tafl›n›m ve iletim yoluyla geçirirler. S›ra Sizde 9 Kompresörlerin temel ifllevi so¤utma çevrimlerinde buhar faz›ndaki gaz› s›k›flt›rma ve çevrimde so¤utucu ak›flkan hareketinin süreklili¤ini sa¤lamakt›r. S›ra Sizde 10 ‹yi bir evaporatör ünitesi; so¤utucu ak›flkan›n iyi ve çabuk buharlaflmas›n› sa¤lamal›, so¤utulan maddenin (Hava, su, salamura, v.s.) ›s›s›n›n al›nmas› için iyi bir ›s› geçifl sa¤lamal›, so¤utucu ak›flkan›n girifl ve ç›k›fltaki bas›nç fark›n› (kay›plar›) asgari seviyede tutmal›d›r. S›ra Sizde 11 Kondenserler, so¤utma çevriminde kompresör taraf›ndan s›k›flt›r›larak bas›nc› ve s›cakl›¤› yükseltilmifl olan so¤utucu ak›flkan›n, ›s›s›n› alarak d›fl ortama b›rakan ve ak›flkan›n yo¤uflmas›n› sa¤layan ünitelerdir. S›ra Sizde 4 Termoelektrik sistemlerde so¤utma için termoelektrik modüller kullan›l›r. Termoelektrik modül N ve P tipi kutuplara sahip malzemeden oluflur. Bu modüllerden geçen ak›m etkisine ba¤l› so¤utma gerçekleflir. S›ra Sizde 12 K›s›lma vanalar›n›n temel ifllevi, temel so¤utma çevriminde so¤utucu ak›flkan›n yüksek bas›nç ortamdan alçak bas›nç ortam›na geçiflini sa¤lamakt›r. S›ra Sizde 5 Gerçek bir prosesin bulundu¤u ilk koflullara geri dönmesi hali tersinir süreç olarak tan›mlan›r. Is›l süreçlere S›ra Sizde 13 So¤utma sistemi için ilk yap›lmas› gereken tasarruf ifllevi, binan›n so¤utma yük ihtiyac›n›n azalt›lmas› olmal›d›r. 286 Is›tma Havaland›rma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Yararlan›lan Kaynaklar (EPA)U.S. Environmental Protection Agency, (2004), Analysis of costs to abate international ozonedepleting substance substitute emissions, EPA Office of Air and Radiation (6205J), EPA,430-R-04-006. Akpinar E.K., Hepbasli A.,(2007), A comparative study on exergetic assessment of two ground- source (geothermal) heat pump systems for residential applications, Building and Environment, 42 (2007) 2004-2013 Alliance,(2009)., Commercial Refrigeration ..A Working Example, The Alliance for Responsible Atmospheric Policy Department, U.S, December 2009, www.arap.org/docs/CommRef907_Final. pdf BAC (2012) Engineering consideration, http://www.baltimoreaircoil.com/english/products /evaporative-kondensers/series-v/engineeringconsiderations Befler E., Cansevdi B.(1995), So¤utma Sistemlerinde Enerji Tasarrufu, Makine Mühendisleri Odas›, Tesisat mühendisli¤i kongresi, 95’ TESKON/ ENE 039, ‹zmir Befler E.,(2005), Su So¤utma Gruplar›nda Is›n›n Geri Kazan›m›, Tesisat Mühendisli¤i Dergisi, Say›: 90, s. 5-12. Bulgurcu H., (2002), So¤utma ilkeleri Ders Notlar›, Bal›kesir Üniversitesi Meslek Yüksek Okulu, Bal›kesir. Bulut H.,(2011). So¤utma ve Klima tekni¤i ders notlar›, Harran Üniversitesi Makine Mühendisli¤i Bölümü, Sayfa 8-10 Cengel Y, Boles MA., (2001), Thermodynamics: an engineering approach, 4th ed. New York: McGrawHill. Chang Y., Chen Y.M., (2000) Enhacment of a steam - jet refrigerator using a novel application of the petal nozzle Experimental thermal and Fluid Science 22(2000) 203- 211 Dinçer ‹., Kano¤lu A.,(2010) Refrigeration systems and applications second edition, John Wiley & Sons Ltd, The Atrium, Southern Gate, Chichester, West Sussex, PO19 8SQ, United Kingdom, ISBN: 978-0-470-747407, Page 29 Do¤an H.,(2006), Uygulamal› Havaland›rma ve ‹klimlendirme Tekni¤ine girifl, Seçkin Yay›nevi, ‹stanbul. DUPONT, (2005), Dupont refrigerants, The Science of Cool, Du Pont de Nemours (Deutschland) GmbH, Germany, www.refrigerants.dupont.com Ertafl E.,(2011) So¤utma Sistemlerinde Defrost Kay›plar›n›n Kontrolu Yolu ‹le Enerji Tasarrufu, X. Ulusal Tesisat Mühendisli¤i Kongresi - 13/16 N‹SAN 2011, ‹zmir Esen D.Ö.,(2007), Adsorbsiyonlu So¤utma Sistemlerinin Motorlu Tafl›tlarda Kullan›labilirli¤i, Mühendislik ve Makine Cilt: 49, Say› 577,sayfa 22-25. Eurammon, (1996), Evaluation of the Enviromentally Friendly Refrigerant Ammonia According to the TEWI Concept, NH3 for ecologically friendly future, Frankfurt 04.06., http://www.eurammon.com Free-ed, (2012) Fundamentals of refrigeration, http://www.free-ed.net/sweethaven/MechTech/ Refrigeration/coursemain.asp?lesNum=3&modNum=2 Hellmann J., Barthélemy P., (1997), AFEAS-TEWI III Study: Results and evaluation of alternative Refrigerants, Product Bulletin no. C/11.97/06/E, Solvay Fluor und Derivate GmbH Technical ServiceRefrigerants, Page 5. Horst M. Kruse,(2000), Refrigerant use in Europe, ASHRAE journal www.ashraejournal.org ICF Consulting,(2005) Revised draft analysis of U.S. commercial supermarket refrigeration systems, U.S. EPA’s Stratospheric Protection Division report, 30.11.2005, page 3-18 Karamanl› E., (2007), Bir So¤utma Çevriminin Deneysel Olarak ‹ncelenmesi, Bitirme Projesi, Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisli¤i Bölümü, ‹zmir. K›z›lkan Ö., (2008), Alternatif So¤utucu Ak›flkanl› De¤iflken H›zl› Kompresörlü Bir So¤utma Sisteminin Teorik Ve Deneysel ‹ncelenmesi, Doktora Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Isparta. Koyun T., Koyun A., Acar M.(2005), So¤utma Sistemlerinde Kullan›lan So¤utucu Ak›skanlar ve Bu Ak›skanlar›n Ozon Tabakas› Üzerine Etkileri, Tesisat Mühendisli¤i Dergisi Say›: 88, s. 46-53, 2005 Kuijper L.(2007) Report of the refrigeration, Air Conditioning and Heat Pumps Tecnical Options Commitee(RTOC)-2006 Assessment, United Nations Environment Programme(UNEP). Lin J., Rosenquist G., (2008), Stay cool with less work: China’s new energy-efficiency standards for air conditioners, Energy Policy 36 (2008) 1090-1095 8. Ünite - So¤utma Sistemleri MEGEP, (2008), Tesisat Teknolojisi ve ‹klimlendirme Evaporatörlerin Bak›m ve Montaj›, Mesleki E¤itim Ve Ö¤retim Sisteminin güçlendirilmesi Projesi, Millî E¤itim Bakanl›¤›, Ankara. Moore D., Nov. (2005), A comparative Method For Evaluating Industrial Refrigerant Systems, Sabroe Ltd. (revA). www. Sabroe org. Onat A., Bulgurcu H., Mollahüseyino¤lu Ö., (2007), Comparing R-22 and its Alternative Refrigerants According to Different Evaporating Temperatures, KSU. Journal of Science and Engineering 10(1), pp. 77-84. Özay F.‹.,(2008), Nh3/H2O Absorbsiyon Sogutma Sisteminin Günefl Enerjisi ‹le Çal›flt›r›lmas› Ve Verimlilik Analizi, Yüksek Lisans tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Isparta Rhiemeier J.M.,Kauffeld M., Leisewitz A., (2009), “Comparative Assessment of the Climate Relevance of Supermarket Refrigeration Systems and Equipment” Environmental Research of the Federal Ministry of Environment Nature Conservation and Nuclear Safety Research Report 206 44 300, UBA-FB 001180/e, Fededral Enviromental Agency, R›v›ere P.,(2005),Preparatory Study on the Environmental Performance of Residential Room Conditioning Appliances (airco and ventilation)”draft of task 1, version 1, definition of product, standards and legislation, contract tren/d1/40-2005/lot10/s07.56606, France, http://www.ecoaircon.eu/fileadmin/dam/ecoaircon /meeting/task1_draft_v4.pdf Rosen MA, Dincer I., (2003), Exergy-cost-energy-mass analysis of thermal systems and processes. Energy Conversion and Management 2003;4(10):1633-51. SAVE, (1999), Energy efficiency of room air conditioners final report, Study for the Directorate-General for Energy(DGXVII) of the Commission of the European Communities, May, Page 14-17. Schramek E.R.,(1998), Is›tma ve Klima Tekni¤i, El Kitab›,Türk Tesisat Mühendisleri Derne¤i,Ankara SogutZ.(2011), A study on the exergetic and environmental effects of commercial cooling systems, Int. J. Exergy, Vol. 9, No. 4, 2011 Sprenger, E., W. Hönnman,(1983) Taschenbuch für Heizung u. Klimatetechnik” R. Oldenburg Verlag München Wien, 62. Ausgabe, s. 71, 1983. 287 Sustainability Victoria(2009), Energy Efficiency Best Practice Guide Industrial Refrigeration, Urban Workshop Level 28, 50 Lonsdale Street Melbourne, Victoria 3000, www.sustainability.vic.gov.au Tawil E., Leed AP M.S., (1992). Thermodynamics, DOE Fundamentals Handbook Thermodynamics, Heat Transfer, and Fluid Flow Volume 1 of 3, CourseNo: M08-001, DOE-HDBK-1012/1-92, U.S. Department of Energy FSC-6910, Washington, D.C. 20585 Wall G., (1986), Exergy Flow in Industrial Processes, Physical Resource Theory Group, Chalmers University of Technology and University of Goteborg, S-412 96 Goteborg, Sweden. WMO, (2003), Scientific Assesment of Ozone Depletion: 2002, Report of the Montreal Protocol Scientific Assessment Panel, World Meteorological Organization, P.1.32, March.