STANDART ASHRAE/IESNA 90.1-1999

Amerika’da binalarda enerji tüketiminin s›n›rland›r›lmas›

için ASHRAE/IESNA 90.1-2001 standard› haz›rlanm›fl-t›r. Bu standart, konut d›fl› binalar› kapsamaktad›r. Bina-lardaki enerji ekonomisi bir bütünlük içinde ele al›nmak-tad›r. Yani bir yandan yap› d›fl kabu¤undan olan ›s› kazanç ve kay›plar› üzerinde durulurken, standard›n önemli bir bölümü HVAC cihaz ve sistemlerinin verimlili¤ine ve bu sistemlerde enerji geri kazanma konular›na ayr›lm›flt›r.

Standart taraf›ndan belirli kurallar (mecburi koflullar) zorunlu olarak uygulanmaktad›r. Dolay›s›yla yap› ön-celikle bu mecburi koflullara uymak durumundad›r. Bu-nun ötesindeki kurallar›n uygulanma yöntemi ikiye ay-r›lm›flt›r. Birinci yolda standart taraf›ndan s›ralanan “ta-n›mlay›c› (yol gösterici) kurallar” uygulan›r ve bunla-r›n uyguland›¤› gösterilir. ‹kinci yol ise enerji maliyet-leri bütçesinin haz›rlanmas›d›r (Trade - off option). Bu-rada baz› tan›mlanan kurallara tam uyulmasa da sonuç olarak di¤er konulara daha fazla a¤›rl›k vererek enerji maliyetlerini belirli bir s›n›r›n alt›nda tutulabilir. Mali-yetlerin belirli s›n›rlar›n alt›nda kald›¤›n›n gösterilmesi de ikinci yöntem olarak kabul edilmektedir. HVAC sistemi maliyetlerinin hesab›nda, standard›n kabul

etti-¤i belirli bina simülasyon programlar› kullan›lmal›d›r.

2.14.1 YAPILARDA DIfi KABUK

‹klim derece - günlerle belirlenmektedir.

So¤utma için derece - günde 50°F (10°C); ›s›tma için derece - günde 65°F (18°C) esas al›nmaktad›r.

Genel olarak yap›n›n d›fl kabu¤unun ›s›l izolasyonu is-tenmektedir. Bununla ilgili s›n›r de¤erler iklim bölgeleri-ne göre tablolar halinde ilgili standartta verilmifltir. Örbölgeleri-ne-

Örne-¤in; 65°F esasl› ›s›tma derece-gün de¤eri 2.701-3.600 (gün-°F) ve 50°F esasl› so¤utma derece-gün de¤eri 5401 ve üzeri olan bölgede “konut d›fl›” binalarda: d›fl duvar maksimum ›s› geçirgenli¤i U = 0,151 Btu/h-ft²°F; izolas-yonun minimum direnci R = 5,7 hft²°F/Btu olmal›d›r.

Kap› ve pencerelerin belirli ›s›l koflullara uymas›

istenmektedir. Öngörülen de¤erler d›fl kabuktaki kap›-pencere oranlar›na ba¤l› olarak verilmektedir. S›n›r koflullar, kap› ve pencere toplam ›s› geçirgenli¤i U

de-¤erleri ile bütün camlar›n ortalama günefl ›s› kazanc›

katsay›s› (SHGC_bütün) ve sadece kuzeye bakan camla-r›n SHGC_kuzeyde¤erleridir. SHGC de¤eri, gelen günefl

›fl›n›m›ndan ›s› kazanc› olarak pencerelerden iç hacme geçen ›s› kazanc› oran› olarak tan›mlanmaktad›r. Ör-ne¤in yine ayn› bölgede düfley cam oran› toplam du-var alan›n›n %10,1-20 aras›nda olmas› halinde limit de¤erler sabit camlarda U_fix= 0,57 Btu/h-ft²°F;

aç›labilen camlarda U_oper=0,67 Btu/h-ft²°F;

SHGC_bütün= 0,25 ve SHGC_kuzey= 0,49 verilmifltir.

Bina d›fl kabu¤unun hava s›zd›rmazl›¤›n›n belirli ko-flullara uymas› istenmektedir. Afla¤›daki yerler s›zd›r-maz hale getirilmelidir:

• Kap› ve pencere çerçeveleri,

• Duvarlarla döfleme, tavan birleflmeleri ve duvarla-r›n köfle birleflmeleri,

• D›fl kabuktaki di¤er aç›kl›klar.

2.14.2 MEKAN‹K S‹STEMLER ‹Ç‹N MECBUR‹ KOfiULLAR

2.14.2.1 Mekanik Cihaz Verimleri

Standart pek çok HVAC ekipman› için minimum ve-rim de¤erlerini talep etmektedir. ‹lgili tablolar A’dan G’ye kadar s›ralanmaktad›r. Minimum verim de¤erle-ri tablolar› afla¤›daki gibi s›ralanm›flt›r:

• Tablo A. Klima cihazlar› ve kondens üniteleri

• Tablo B. Is› pompalar›

• Tablo C. Su so¤utma gruplar› (çillerler)

• Tablo D. Paket tipi cihazlar

• Tablo E. Hava ›s›t›c›lar

• Tablo F. Kazanlar

• Tablo G. Is› atan ekipmanlar

Bu tablolarda verilen minimum de¤erler 2001 Ocak ay›ndan itibaren zorunlu olarak geçerlidir. Bu tablolardan al›nan baz› örnek de¤erler Tablo 2.112’de verilmifltir.

2.14.2.2 Otomatik Kontroller

Bu standart, HVAC kontrolleriyle ilgili genifl koflul-lar getirmektedir. Bu koflulkoflul-lar:

a. Zon Termostatik Kontrolü

Her zona olan s›cak veya so¤uk enerji beslemesi, söz ko-nusu zona özel termostatik kontrol ile kontrol edilmelidir.

Ayn› hacim için hem ›s›tma ve hem de so¤utmay› kont-rol eden zon termostatik kontkont-rolleri, en az 3°C geniflli¤i olan bir “ölü bant (dead band)” içermeli ve s›cakl›¤›n bu aral›kta oldu¤u dönemlerde sistemlerden hiç biri çal›flma-mal›d›r. E¤er hacmin ›s›tma ve so¤utmas› ayr› zon ter-mostatlar›yla kontrol ediliyorsa, ›s›tma set noktas› hiç bir zaman so¤utma set noktas›n› aflmamal›d›r.

b. Çal›flma D›fl› Saat Kontrolü (Off Hour Control)

de¤erinden büyük olan ve sistem fan gücü 0,75 hp de¤erinden büyük olan HVAC sistemleri afla¤›da say›lan çal›flma d›fl› saat kontrolü (off hour control) imkanlar›n›n hepsine sahip olmal›d›r.

Otomatik Kapanma: Bu otomatik kapama imkan›, hafta-l›k programlama yapabilme, içeride insan kalmay›nca sistemi kapama, güvenlik sistemi aktive oldu¤unda siste-mi kapatabilme, bir timer ile sistesiste-mi belirli bir süre çal›fl-t›rma gibi fonksyonlardan en az birine sahip olmal›d›r.

Setback Kontrolü: Is›tma hesap s›cakl›¤› 40°F ve alt› olan yerlerde ›s›tma sistemi kontrolü kapanm›fl olan sistemi, iç s›cakl›k belirli bir de¤erin alt›na düflünce geçici olarak ça-l›flt›rma ve iç s›cakl›¤› 55°F veya üstünde ayarlanan bu set de¤erinde tutma imkan›na sahip olmal›d›r. Ayn› flekil-de dizayn s›cakl›¤› 100°F ve üstü olan yerlerflekil-de so¤utma sistem kontrolü, kapal› sistemde iç s›cakl›k 90°F veya üs-tünde ayarlanan set s›cakl›¤›n› veya yüksek nem de¤erle-rini afl›nca sistemi yeniden çal›flt›rabilmelidir.

Optimum Çal›flt›rma Kontrolü: Toplam kapasitesi 10.000 cfm de¤erini aflan ›s›tma veya so¤utma hava da¤›t›m sis-temleri, optimum bafllatma kontrolüne sahip olmal›d›r.

Zon ‹zolasyonu: Sistem zonlara ayr›lmal› ve izole edilebilmelidir. Sistemin bir bölümü çal›flmaya de-vam ederken di¤er bölümü kapat›labilmelidir.

• Mevsimsel enerji verimlilik oran› (SEER)

• Maksimum kule su ak›fl debisinin fan motoru an-ma gücüne bölümü

c. Havaland›rma Sistemi Kontrolleri

Merdiven ve asansör kovas› fanlar›, motorlu damper-lerle donat›lm›fl olmal› ve binan›n normal çal›flma mo-dunda kapal› olmal›d›r. Ancak tehlike an›nda dedek-törlere ba¤l› olarak otomatik devreye girmelidir.

Bütün d›fl hava ba¤lant›l› aç›kl›klar› ve vantilatörleri, motorlu damperli olmal› ve ihtiyaç yokken kapanmal›d›r.

Bütün taze hava fanlar›, motorlu damperli olmal› ve sistemin hizmet verdi¤i hacimler hizmet d›fl› ise, ka-pama damperleri otomatik olarak kapanmal›d›r. Gece so¤utmas› gibi özel programlar varsa kendi kontrol stratejisi içinde damperler aç›labilir.

Damperler s›zd›rma miktarlar› standartlar› karfl›laya-cak kalitede olmal›d›r.

d. Is› Pompas› Yard›mc› Is›tma Kontrolü

Is› pompas› yeterli ›s›tmay› sa¤layamad›¤› dönemde, yar-d›mc› elektrikli ›s›tma otomatik devreye girmelidir. Ayr›-ca defrost dönemlerinde elektrikli ›s›tma devrede olabilir.

e. Nemlendirici Ön Is›tma

Ön ›s›tmal› nemlendiricilerde, nemlendirme yap›lma-d›¤› zaman ön ›s›tma otomatik olarak kesilmelidir.

f. Nemlendirme ve Nem Alma

Ayn› hacimlerin nemlendirme ve nem alma ihtiyac›

oldu¤u uygulamalarda, her iki sistemin ayn› anda ça-l›flmas›n› önleyecek kontrol sistemi bulunmal›d›r.

g. Dondan Koruma ve Kar/Buz Eritme Sistemleri Bu sistemlerin belirli d›fl s›cakl›k de¤erleri üzerinde

h. Yüksek ‹nsan Yo¤unlu¤u Olan Alanlarda Havaland›rma Kontrolü

3.000 cfm alandan daha büyük bölgelere d›fl hava bes-leyen sistemlerde, insan yo¤unlu¤u 1.000 ft²’ye 100 insandan fazlaysa k›smi yüklerde havaland›rma mik-tarlar›n› otomatik azaltacak kontroller olmal›d›r.

2.14.2.3 Konstrüksiyon ve ‹zolasyon

Kanal s›zd›rmazl›¤› ve s›zd›rmazl›k testleri; kanallar›n ve borular›n izolasyonlar› mecburidir. ‹zolasyon iklime ve yerleflime ba¤l›d›r. ‹zolasyon uygulamas›, ilgili stan-dartlara göre yap›lmal›d›r. D›fl tesisat›n izolasyonu, d›fl havada çal›flmaya uygun olmal›d›r. Alüminyum, saç,

plastik vb gibi koruyucu bir tabakayla kaplanmal›d›r.

So¤utulmufl su, so¤utucu ak›flkan borular›n› veya so¤utulmufl hava kanallar›n› kaplayan ›s›l izolas-yon üzerine, bir nem izolasizolas-yonu uygulanmal›d›r.

Nem izolasyonunda bütün birleflmeler ve s›zma noktalar›, contalanmal› ve s›zd›rmaz olmal›d›r.

a. Kanal ‹zolasyonu

Bütün besleme ve dönüfl kanallar› ve plenumlar ›s›l izole edilmelidir. ‹zolasyon kal›nl›klar› ›s›tma, so¤utma ve dö-nüfl kanallar›yla kombine kanallar için ve farkl› uygulama bölgeleri için ve farkl› iklim bölgeleri için tablolar halin-de verilmifltir. Burada do¤rudan izolasyon kal›nl›¤› yeri-ne izolasyon R de¤eri (direnç de¤eri) verilmifltir.

Tablo 2.112. SU SO⁄UTMA GRUPLARI (Çiller) M‹N‹MUM VER‹M DE⁄ERLER‹

Örne¤in ›s›tma derece gün de¤eri 3.601 - 5.400 °F - gün olan bölgelerde d›flar›dan geçen ›s›tma kanallar›nda izo-lasyon direnci R= 3,5 h - ft²°F/Btu istenmektedir.

b. Boru ‹zolasyonu

Boru izolasyonlar›, ayr› bir tabloda verilmifltir. Bu tab-loda izolasyon kal›nl›klar› boru içinde akan ak›flkan s›cakl›¤›na, izolasyon maddesi ›s› iletim katsay›s›na ve boru çap›na göre verilmifltir. Örne¤in so¤utma bo-rular› için Tablo 2.113 kullan›labilir. Bu tabloda so¤ut-ma borular› için verilen de¤erler sadece ›s› ekonomisi dikkate al›narak saptanm›flt›r. Kondensasyon önlen-mesi için ilave izolasyon istenebilir veya buhar geçir-genli¤i için nem izolatörü gerekebilir.

Enerji kayb›n› azaltmak için standard›n üzerinde boru izolasyonlar›n›n kullan›lmas› tavsiye edilir (Tablo 2.114).

c. Kanal ve Plenum S›zd›rmazl›klar›

Uyulmas› gerekli kanal s›zd›rmazl›k s›n›flar› tablo ha-linde verilmifltir.

d. Kanal s›zd›rmazl›k testi

3 in.SS de¤eri üzerindeki statik bas›nçta çal›flacak ka-nallarda s›zd›rmazl›k testi uygulanmal›d›r. Maksimum müsade edilen kanal s›zmas›

L_max= C_L x p^0,65olmal›d›r. Burada,

L_max = izin verilen s›zma maksimum (cfm/100 ft² kanal alan›)

C_L= kanal s›zd›rmazl›k s›n›f›

p = test bas›nc› (in.SS)

2.14.2.4 Tamamlay›c› Koflullar

Tesisat›n as-build projeleri sistem kabulünden sonra 90 gün içinde ifl sahibine teslim edilmelidir.

Cihazlar›n iflletme ve bak›m manualleri yine ayn› sü-rede ifl sahibine teslim edilmelidir.

Sistem dengelemesi yap›lmal› ve 5.000 ft² flartland›r›l-m›fl alandan büyük sistemlerde, yaz›l› dengeleme ra-poru verilmelidir.

Sistemin kabul ifllemi yap›lmal›d›r. 5.000 ft²den bü-yük tesislerde ihale döküman›nda kabul flartnamesi olmal›d›r.

2.14.3 TANIMLAYICI (Prescriptive) YOL 2.14.3.1 Ekonomizörler

‹klim ve HVAC sistem boyutu, so¤utma sistemlerinde ha-va taraf› ve su taraf› ekonomizörlerinin kullan›m›n› belir-lemektedir. Tablo 2.115’te farkl› ABD flehirlerindeki eko-nomizör gereksinimlerini göstermektedir. Ayr›ca standart-ta ekonomizör kullan›m›n› gerektiren minimum sistem bo-yutlar› iklim koflullar›na göre bir tablo halinde verilmifltir.

Hava taraf› ekonomizörlerde, d›fl havay› ve dönüfl havas›n› modüle eden damperler olmal›d›r. Ayr›ca ka-pasite, gerekti¤inde free cooling yapmaya yeterli ol-mal›d›r. Kontrol sistemi, so¤utma sistemi kontrolüyle entegre olmal›d›r. Ayr›ca d›fl hava, free cooling yapma imkan› vermedi¤i dönemlerde, d›fl hava miktar› gerek-li minimum de¤ere düflmegerek-lidir.

Tablo 2.113. SO⁄UTMA S‹STEMLER‹ (So¤utulmufl Su, Salamura ve So¤utucu Ak›flkan) STANDART BORU ‹ZOLASYON KALINLIKLARI (mm)

Tablo 2.114. SO⁄UTULMUfi SU BORULARI ‹Ç‹N

TAVS‹YE ED‹LEN STANDART ÜSTÜ ‹ZOLASYON KALINLIKLARI

Su taraf› ekonomizörleri, besleme havas›n› indirekt bu-harlaflmayla so¤utma yetene¤inde olmal›d›r. Ekonomi-zörlerde bas›nç düflümü 4,5 mSS de¤erini aflmamal›d›r.

E¤er özellikle ünite tipi cihazlarda performans yeteri kadar verimliyse, ekonomizöre gerek kalmamaktad›r.

Örne¤in Tuskon’da çat› tipi cihazda 20 ton için gerek-li olan 9,7 EER de¤eridir. E¤er cihaz EER de¤eri 11,1 veya daha iyi ise ekonomizör gereksizdir.

2.14.3.2 Simültane Is›tma ve So¤utma S›n›rlamas›

Bu tip uygulamalar standart taraf›ndan s›n›rland›r›l-maktad›r. Simultane ›s›tma ve so¤utma:

• Reheat

• Recool

• Kar›flt›rma

• Daha önce ›s›t›lm›fl ve daha önce so¤utulmufl iki havay› ayn› anda besleme

• Di¤er ›s›tma ve so¤utman›n birlikte ayn› zona uy-guland›¤› uygulamalarda karfl›m›za ç›kar. Ancak simultane ›s›tma ve so¤utma kullan›m› her durum-da yasak de¤ildir. Örne¤in reheat için en az %75 oran›nda geri kazan›lm›fl ›s› kullan›l›yorsa, burada s›n›r getirilmemektedir.

T_db: D›fl hava s›cakl›¤› (kuru termometre) 2.14.3.3 Haval› Sistem Tasar›m› ve Kontrolü HVAC sistemlerinde kullan›labilecek fanlar, 5 hp gü-cünü geçiyorsa fan verimleri, fan anma gücüne göre s›n›rland›r›lm›flt›r.

Dizayn koflullar›nda her HVAC sisteminin, fan sistem gücünün besleme fan› debisine oran› Tablo 2.116’da gösterilen de¤erleri aflmamal›d›r.

Müsade edilen fan sistem gücü =

Tablo 2.116’daki s›n›rlama x (s›cakl›k oran›) + bas›nç kredisi + relief fan kredisi

Ayr›ca 30 hp güçten büyük de¤iflken debili fanlarda, de¤iflken h›zl› sürücü kullan›m› zorunludur. Fanlarda güç ihtiyac› %50 debide %30’u aflmamal›d›r.

2.14.3.4 Sulu Sistem Tasar›m› ve Kontrolü

HVAC sistemlerinde kullan›labilecek pompalar, 10 hp gücünü geçiyorsa afla¤›daki koflullar› sa¤lamal›d›r.

Sulu HVAC sistemlerinde de de¤iflken debili sistem-ler, k›smi yüklerde önemli kazançlar sa¤lar. Bas›nc›

30mSS ve gücü 50 hp üzerinde olan pompalarda güç ihtiyac› %50 debide %30’a düflmelidir. Bunun anlam›, de¤iflken devirli pompa kullanmakt›r.

Çok say›da paralel ba¤l› çiller gruplar›nda kapanan çillerlerle orant›l› olarak di¤er çillerlerde dolaflan su miktar› azalt›lmal›d›r. Ayn› fley kazanlar için de geçerlidir.

2.14.3.5 So¤utma Kuleleri

Bu tip uygulamalarda kullan›lan fanlar 7,5 hp güçten daha büyükse, h›z›n› en az 2/3 oran›nda azaltabilme-lidir. Ayr›ca çok hücreli kulelerde örne¤in üç hücreli kulede en az iki hücre h›z kontrollü olmal›d›r.

2.14.3.6 Enerji Geri Kazanma

5.000 cfm’den büyük ve dizayn hava debisinin en az

%70’i oran›nda d›fl hava tafl›yan sistemlerde enerji ge-ri kazanma ilave edilmelidir. Enerji gege-ri kazanma ci-haz› en az %50 verimli olmal›d›r.

2.14.3.7 Mutfak Davlumbazlar›

5.000 cfm debiden daha büyük davlumbazlarda debinin en az %50’si miktarda makeup havas› sa¤lanmal›d›r.

Bu hava

• Is›t›lmam›fl veya en fazla 60°F s›cakl›¤a kadar

›s›t›lm›fl,

• So¤utulmam›fl veya mekanik so¤utulmam›fl olmal›d›r.

2.14.3.8 Kullanma S›cak Suyu Is›tma

Kullanma suyu sistemlerinde enerji geri kazanma, günde 24 saat çal›flan tesislerde, at›k ›s›n›n 6 mil-yon Btu/h de¤erini aflt›¤› ve kullanma s›cak suyu

›s›tma yükünün 1 milyon Btu/h de¤erini aflt›¤› yer-lerde istenmektedir.

Burada da zorunlu koflullar ve tavsiye niteli¤inde ko-flullar mevcuttur.

Yukar›da belirlenen tasarruf kalemlerinin uygulanma-s›yla elde edilecek tasarruf, farkl› yap›larda ve sistem-lerde farkl› olacakt›r.

Genel olarak klima sistemlerinde gerçeklefltirilebile-cek enerji tasarruflar›, 2.15.1 ile 2.15.13 aras›nda özetlenmifltir.

2.15.1 D‹REKT GÜNEfi ENERJ‹S‹

KAZANÇLARINI AZALTMAK

D›fl gölgeleme elemanlar›, iç gölgeleme elemanlar›

veya özel camlar kullanarak pencerelerden olan günefl

›s› kazançlar› azalt›labilir. Bu yolla bina toplam so¤ut-ma yükü %5 ile 15 azalt›labilir.

Tablo 2.116. HVAC S‹STEMLER‹NE MÜSAADE ED‹LEN

ANMA MOTOR GÜÇLER‹

Belgede II. BÖLÜM KL MA S STEMLER NDE ENERJ EKONOM S (sayfa 111-115)