KANALLI SPLIT KL‹MA VE ÇATI T‹P‹ KL‹MADA,

KL‹MA - HAVALANDIRMA

OTOMASYONUYLA ENERJ‹ TASARRUFU 2.11.2.1 Ekonomizer Kullan›m› (Free Cooling ‹mkan›) So¤utma s›ras›nda, uygun d›fl ortam flartlar› mevcut-ken, d›fl hava - dönüfl havas› kar›fl›m damperi kullan›-larak taze hava oran› artt›r›labilir (fiekil 2.91) ve böy-lece kompresör kullan›lmadan so¤utma yap›labilir. Bu flekilde kar›fl›m havas› damperlerinin kontrol edilmesi durumu “Ekonomizer” olarak adland›r›l›r. Bu ifllem

a. S›cakl›k Kontrolü

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” ekonomizer al-goritmas› fiekil 2.92’de gösterilmifltir.

Baz› ekonomizer modüllerinde dönüfl havas› s›cakl›k sensörü kullan›lmaz ve d›fl hava “Geçifl S›cakl›k

De-¤eri” ile karfl›laflt›r›l›r (13 - 17°C aras›). D›fl havan›n bu de¤erin alt›nda oldu¤u durumlarda d›fl hava, birin-ci so¤utma kademesi olarak devreye girer. Geçifl s›-cakl›k de¤erinin yüksek tutulmas›, daha uzun süreler-le “Ekonomizer” fonksiyonunun devreye girmesi ve daha fazla enerji tasarrufu anlam›na gelir.

D›fl havada yüksek nem varsa, so¤utma s›ras›nda nemli d›fl havan›n al›nmas› daha fazla enerji harcamas›na

neden olacak, kar yerine zarar getirecektir. Bu nedenle al›nan d›fl havan›n yafl termometre s›cakl›¤› dönüfl hava-s› (iç hava), yafl termometre hava-s›cakl›¤›ndan düflük olmal›-d›r. Öte yandan d›fl hava s›cakl›¤› so¤utma yap›lmas›na gerek kalmayacak kadar düflük de¤erlere inerse, yine ekonomizör çevrimi kullan›lamaz; çünkü art›k so¤utma-ya gerek yoktur. Ekonomizör çal›flmas›n›n uygun olabi-lece¤i aral›k (enerji tasarrufu yap›lan çal›flma flartlar›) fiekil 2.93’deki psikometrik diyagramda verilmifltir.

Enerji tasarrufu, d›fl hava kuru termometre s›cakl›¤›-n›n, binan›n so¤utmaya gereksinim duymad›¤› de¤er ile konfor flart›ndaki havan›n (iç hava) yafl termomet-re s›cakl›¤› aras›nda oldu¤unda mümkün olacakt›r.

Örne¤in, yaz konfor flart› olarak 24°C, %50 ba¤›l nem seçilen bir binada, d›fl hava s›cakl›¤› 13°C’nin üzerinde iken so¤utmaya gereksinim oluflmaktad›r. Bu binada psikometrik diyagramda görülen d›fl havan›n 13 - 17°C aras›nda oldu¤u bölgede s›cakl›k kontrollü bir ekono-mizer ile enerji tasarrufu sa¤lanabilir. D›fl havan›n 13°C’nin alt›nda oldu¤u sürelerde, binada so¤utma ih-tiyac› oluflmayacakt›r. D›fl havan›n 17°C’nin üzerinde oldu¤u durumlarda ise d›fl hava entalpi de¤erinin, iç ha-va entalpi de¤erinden yüksek olma ihtimali olmaktad›r.

Enerji tasarrufu edilen bölgenin genifllemesi için “Ge-çifl S›cakl›k” de¤eri (17°C’nin üzerine) artt›r›labilir. Fa-kat, d›fl havan›n 17 - 24°C aras›nda oldu¤u durumlarda, d›fl hava kullan›m›n›n ekonomik olmas› d›fl havadaki ba¤›l nem oran›na ba¤l›d›r. Nemli bölgelerde “Geçifl S›cakl›k” de¤erinin tasar›m yafl termometre s›cakl›¤›-n›n üzerinde ayarlanmamas› daha do¤ru olacakt›r.

fiekil 2.92. EKONOM‹ZÖR ÇALIfiMANIN ALGOR‹TMASI

fiekil 2.93. EKONOM‹ZÖRÜN ÇALIfiMASININ PS‹KOMETR‹K D‹YAGRAMDA GÖSTER‹LMES‹

fiekil 2.91. KARIfiIM DAMPER‹ KONTROLÜ

b. Entalpi Kontrolü

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¤eri-nin sabit bir Geçifl Entalpi de¤eri ile karfl›laflt›r›lma-s›, “Tek Entalpi Kontrolü” olarak adland›r›l›r. Hem d›fl hava hem de dönüfl havas› entalpi de¤erlerinin öl-çülüp karfl›laflt›r›ld›¤› sistemlere ise “Fark Entalpi Kontrollü” 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. Ental-pi kontrolünde, s›cakl›k kontrolünde enerji tasarru-fu sa¤lanamayan durumlarda da enerji tasarrutasarru-fu 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 Entalpi’sinden 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.

ABD’nin de¤iflik eyaletlerinde 420 m²’lik bir binan›n so¤utma harcamas› konusunda, istatistiksel meterolo-jik verilere dayand›r›larak bir simülasyon çal›flmas›

yap›lm›flt›r. Bu çal›flman›n sonucu, ekonomizer kulla-n›m›yla yap›lan tasarrufun iklim flartlar›na göre de¤ifl-mekle birlikte Fark Entalpi kontrolü kullan›lmas› du-rumunda anlaml› de¤erlere ulaflt›¤›n› ortaya koymufl-tur. Baz› iklim koflullar›nda s›cakl›¤a göre ekonomizer kontrolünün hiç ya da çok az tasarruf sa¤lad›¤› görül-müfltür (Tablo 2.94).

2.11.2.2 Talep Kontrolü

Ço¤u klima sistemi çal›flt›¤› süre boyunca ortama sa-bit miktarda taze hava besler. Bu sasa-bit taze hava mik-tar›, ortam›n maksimum dolu olaca¤› ana göre hesap-lan›r. Gün boyunca ortam›n doluluk oran› ise devaml›

de¤iflir ve maksimum dolulu¤a göre hemen her zaman daha düflüktür. Berkley Üniversitesinde yap›lan bir ça-l›flmada çal›flma günü ve hafta sonu için farkl› ortala-ma doluluk profilleri ç›kar›lm›flt›r. fiekil 2.95’te çal›fl-ma günleri için olan diyagram verilmifltir.

Ortam›n gere¤inin üzerinde havaland›r›lmas› sonu-cu, ›s›tma-so¤utma enerjisi kayb›na neden olur. Or-talama doluluk oranlar› de¤iflik karakterdeki binalar-da farkl› olabilir. Örne¤in, al›flverifl merkezlerindeki doluluk oranlar› gün içinde, hafta içi ve sonu olma-s›na göre büyük farkl›l›klar gösterirken, okul gibi bi-nalarda doluluk oran› binan›n çal›flma saatleri bo-yunca genelde sabittir.

Talep kontrolü ile bir yandan ortam hava kalitesinin düflmemesi, bir yandan da afl›r› havaland›rmadan olu-flan ›s› kay›plar›n›n önlenmesi sa¤lan›r. Talep kontrolü için 1.000 ppm gibi bir iç hava CO₂miktar› üst s›n›r olarak kabul edilebilir. Burada dikkat edilmesi gere-ken konu, havan›n kalitesini düflüren CO₂ d›fl›ndaki kirleticilerin de kontrol alt›nda tutulmas›d›r. Bunun için, restoranlardaki mutfak, ifl yerlerindeki fotokopi-printer merkezleri, okullardaki resim ve el ifli atelyele-ri gibi yerleatelyele-rin ayr› olarak havaland›r›lmalar› veya CO₂d›fl›ndaki kirleticileri de ölçen hava kalite sensör-leri kullan›lmas› gerekir. Böyle bir sensör, sigara du-man›, hidrojen, CO, ethanol, amonyak gibi kötü koku-lardan da etkilenerek CO₂sensörüne göre daha sa¤l›k-l› bir tepki verir. CO₂ve/veya hava kalitesi sensörü ile ölçülen de¤erlere göre kar›fl›m damperinin (taze hava - dönüfl havas›) kontrolü sa¤lanabilir.

Talep kontrolü ile sadece so¤utma enerjisi de¤il ay-n› zamanda ›s›tma enerjisinden de tasarruf sa¤laay-n›r.

Özellikle, ›s›tma enerjisi ihtiyac›n›n, büyük oranda havaland›rma yoluyla gerçekleflen ›s› kayb›n› karfl›-lad›¤› durumlarda, talep kontrolü ile elde edilebile-cek ›s›tma enerjisi tasarruf oranlar› çok artmaktad›r.

Bu konuda yap›lan bir simülasyon çal›flmas›, al›flve-rifl merkezi, restoran ve okul gibi yerlerin ABD’nin çeflitli yerlerinde talep kontrolü ile %70 ve üzeri

›s›tma enerjisi tasarrufu sa¤land›¤›, ofis binalar›nda ise bu oran›n %30’a kadar ç›kabildi¤i görülmüfltür (fiekil 2.96).

Entalpi kontrolü ve talep kontrolü birlikte yap›ld›¤›n-da, iki kontrol algoritmas›n›n belirledi¤i taze hava aç›kl›k oran›n›n büyük olan› seçilir. Böylece, ekono-mizer kontrolünde varsay›lan minimum taze hava miktar› daha düflürülebilir ve yap›labilecek enerji ta-sarrufu da artt›r›labilir. Talep kontrolü ve ekonomizer kontrolünün birlikte kullan›lmas› ile elde edilen

so-¤utma enerjisi tasarrufu ise fiekil 2.97’deki diyagram-da verilmifltir.

Tablo 2.94. EKONOM‹ZÖR KULLANIMIYLA YAPILAN TASARRUFUN

fiekil 2.95. FARKLI UYGULAMALARDA ‹fi GÜNÜNDE DOLULUK ORANLARI

fiekil 2.96. ABD’N‹N ÇEfi‹TL‹ YERLER‹NDE ALIfiVER‹fi MERKEZ‹, RESTORAN, OKUL VE OF‹S B‹NALARI G‹B‹

HAC‹MLER‹N TALEP KONTROLÜ ‹LE SA⁄LANDI⁄I DURUMDA ISITMA ENERJ‹S‹ TASARRUFU

fiekil 2.97. TALEP KONTROLÜ VE EKONOM‹ZÖR KONTROLÜNÜN B‹RL‹KTE KULLANILMASI ‹LE SA⁄LANAN SO⁄UTMA ENERJ‹S‹ TASARRUFU

2.11.2.3 Zon Kontrolü

Zon kontrolü, binay› ›s›tma veya so¤utma kontrolü-nün birbirinden ba¤›ms›z yap›ld›¤› bölgelere ay›rmak-t›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 fayda-lar› 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 1 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 maliyet-leri aç›s›ndan iflletme maliyeti de daha fazla olacakt›r.

Zon kontrolü yapmak hem kullan›c›lara istedikleri ›s›l konforu seçme flans›n› verdi¤i gibi, hem de farkl› ça-l›flma saatleri ve kullan›m karakterlerine sahip zonla-r›n enerji tasarrufu sa¤lanarak istenilen ›s›l konfora ulafl›lmas›n› sa¤lar.

Zon kontrolü yapmamak, tüm evde ayd›nlatman›n tek bir anahtarla aç›l›p kapat›lmas›na benzetilebilir.

Nas›l ki sadece kullan›lan mahallerin ayd›nlat›labilmesi için her odada ayr› bir anahtar var ve bu da ayd›nlatma enerjisinden tasarruf sa¤l›yorsa, evin kullan›ma göre ayr›l-m›fl her bölgesinin ayr› termostatlardan kontrol edilmesi de benzer flekilde enerji tasarrufu sa¤layacakt›r. Kullan›l-mayan bölgelerin s›cakl›k ayarlar› ›s›tmada daha düflük, so¤utmada daha yüksek tutularak daha az enerji harcan›r.

‹ki katl› bir evde, genelde üst kat alt kata göre yaz bo-yunca daha fazla so¤utma, k›fl bobo-yunca ise daha az ›s›t-ma ihtiyac› duyacakt›r. Zon kontrol sistemi ile bir bölge-nin artan ›s›tma veya so¤utma ihtiyac› yüzünden di¤er bölgenin s›cakl›¤›n› konfor seviyelerinin d›fl›na ç›kar-man›z engellenmifl olacakt›r. Kuzey - güney veya do¤u - bat› cepheleri için de mevsimlere ve günün saatine gö-re benzer farkl› ›s›tma-so¤utma ihtiyaçlar› oluflacakt›r.

Bina veya evde zonlama, de¤iflen kullan›m koflullar›

ve ›s›l flartlar dikkate al›narak yap›lmal›d›r.

So¤utma sistemlerinde Zon kontrolü de¤iflik bölgele-re giden havaland›rma kanallar›na yerlefltirilen motor-lu zon damperleri yard›m› ile yap›l›r. Zon termostatla-r›, ilgili bölgede istenen s›cakl›k ile gerçek s›cakl›¤›

karfl›laflt›r›r ve buna göre ilgili bölgenin damperini açar veya kapat›r. Ayn› zamanda klimay› kontrol eden termostada ilgili bölgenin ›s›tma veya so¤utma ihtiya-c›n› bildiren bir sinyal gönderir. Klima termostad› çe-flitli bölgelerden gelen ihtiyaç sinyallerine göre ›s›tma ve so¤utmay› s›rayla devreye sokar.

Klima cihaz›n›n toplam hava debisi, tüm zonlar›n

ihtiya-zon damperi kapatt›¤› s›rada, fan›n oluflturdu¤u fazla debi, elektronik veya mekanik kontrollü bir by-pass damperi ile emifl taraf›na verilir. By-pass damperinin boyutu toplam hava debisinden en düflük debi ihti-yaçl› zonun hava debisi düflülerek bulunur. Statik ba-s›nc› 125 Pascal’a kadar olan sistemlerde mekanik by-pass damperi yeterli olurken, bunun üzerindeki bas›nçlarda bir statik bas›nç sensörü ile oransal mo-torlu damper motoru kullan›lmal›d›r. Bundan daha iyisi, debi kontrolü için frekans kontrollü de¤iflken debili fanlar kullanmakt›r. Ancak bu durumda in-verter kompresör kullan›lmal›d›r.

Kullan›lmayan bölgenin daha yüksek s›cakl›kta tutul-mas› ile sa¤lanacak tasarruf, belirlenen konfor ve eko-nomi, ortam s›cakl›k ayar de¤erleri; d›fl hava s›cakl›k ortalamalar›na ve ilgili bölgenin enerji yüküne göre belirlenebilir. Kullan›lmad›¤› sürelerde ekonomi ko-numunda bulundurulan bölge için gerekli olan so¤ut-ma enerjisinden tasarruf sa¤lan›rken, di¤er bölgelerin konforundan ödün verilmez. Üç zona ayr›lm›fl fiekil 2.98A, B, C’deki örnek evde, Zon kontrolü yap›lma-mas› durumunda rekreasyon alan› kullan›lm›yorken, ya bu bölge de 22°C’de tutularak enerji bofla harcana-cak ya da di¤er bölgelerin konfor flartlar›ndan ödün verilerek evin toplamda daha yüksek bir s›cakl›kta tu-tulmas›na raz› olunacakt›r.

Konvansiyonel termostatlarla yap›lan zon kontrolü-nün bir sak›ncas›, zonlar›n ›s›tma-so¤utma ihtiyaçlar›-n›n düzensiz olarak belirmesi ile klimaihtiyaçlar›-n›n gere¤inden uzun sürelerle çal›flmas›d›r.

Termostatlar›n klima kontrolörü ile haberleflerek, zonlar-daki ihtiyaç miktarlar›n› bildirdi¤i ve klima termostad›n›n

›s›tma - so¤utma zamanlar›n› senkronize etti¤i sistemler-de bu sorun ortadan kalkarak tasarruf oranlar› artar.

En çok ihtiyac› olan zon kavram› ile sistem, ›s›tma ve so¤utma ihtiyaçlar›n› s›raya koyarak, ›s›tma ve so¤ut-ma aras›nda otoso¤ut-matik geçifl yapar. Böylece, farkl› ik-limlendirme ihtiyac› olan zonun, di¤er zonlar›n ›s›tma yada so¤utma ihtiyac› tamamen giderilene kadar bek-lemesi gerekmez.

En çok ihtiyac› olan zon,

• Ayar de¤eri ile ortam s›cakl›¤› aras›ndaki fark

• Ortam s›cakl›¤›n›n de¤iflim h›z›

• Zon termostat› taraf›ndan toplanm›fl geçmifl s›cak-l›k bilgilerine göre belirlenir.

2.11.3 INVERTER KOMPRESÖRLÜ