Fan yasaları Fanlar ile enerji tasarruf etmenin yolları

Enerji, günümüz dünyasında ilgi odağı konumundadır. Ev ve işyerlerimizde karşımıza çıkan ortak problem, artan enerji maliyetlerinin getirdiği yüksek maliyetlerdir. Değişen küresel ihtiyaçlar da gösteriyor ki bu sıkıntı pek sonlanacak gibi görünmemektedir.

Mühendisler arasında da kuşkusuz tartışılmakta olan en önemli sıcak başlıklar LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) sertifikasyonu ve yeşil binalardır. Bunun yanında herkes, artan enerji maliyetlerinin etkisini hafifletmek için çaba harcamaktadır. Günümüzde piyasalar daha az enerji tüketen yüksek verimli binalar ile ilgilenmektedir. Böylece gözler, bina tasarımlarının tekrar gözden geçirilmesi ve enerji tüketimini azaltan, yenilikçi yollar bulunması için mühendislere ve tasarımcılara çevrilir. Bu da günümüz piyasalarında yer alan ve pek geçerliliği kalmamış olan enerji verimliliği ile ilgili tasarımların ve konseptlerin yeniden gözden geçirilmesini anlamına gelir. 

Bu ürün grupları içinde yer alan fanlar, enerjinin büyük bölümünü tüketmektedirler. Bu sebeple, fan yasaları tekrar gözden geçirilerek bizler ve müşteriler için enerji tasarruflu çözümler üretilebilir.

Fanın tükettiği enerjiyi azaltmanın en çarpıcı ve verimli yolu, fanın hızını düşürmektir. Bu da en temel fan yasasından faydalanmak anlamına gelmektedir. Şöyle ki;

Na (V)3

Bu basit yöntemle yarım hızda çalışan iki fan için, tam hızda çalışan bir fana göre ihtiyaç duyulan enerjinin 1/8’i yeterli olacaktır. Böylece %87,5’lik olağanüstü bir enerji tasarrufu sağlanmış olur. Bu sayede akış kontrolü yapmak yerine, fan hız kontrolü yapmanın çok daha verimli ve önemli olduğu anlaşılmaktadır.

Sistem Geri Beslemesi ve Kontrolü

Havalandırmanın ihtiyacını sağlayacak fan performansına ulaşmanın CO2 sensorlarını kullanmak gibi birçok yolu vardır. Akıllı binaların, binanın otomasyon sistemi ile birlikte modernleşmesi, fan kullanımı ile gereksinim kontrolünün sağlanmasında etkili olmaktadır.

Enerji maliyetlerini azaltma fikri tipik olarak ayda bir defa, o da faturalar geldiğinde düşünülür. Geri dönüşümlü enerji kullanımı, enerji tasarruflu yeni çözümlerin bulunmasıyla artacaktır. Toyota’nın Camry Hibrid modelinde, kontrol paneli üzerinde yer alan MPG tüketim göstergesini dikkate alınız. Bu göstergenin sürüş tekniği üzerindeki etkisi ile aynı miktardaki gaz ile kat edilen mesafe artmış ve bu sayede geri besleme sağlanmıştır. İnsanların binaları içinde aynı özeni ve hassasiyeti gösterdiğini ve enerji tüketim miktarlarını azalttığını böylece de geri besleme yaptığını hayal etsenize.  

Fanın tükettiği enerjiyi azaltmanın yollarını en iyi şekilde anlamak için aşağıdaki fan gücü denklemine bakmalıyız.

         CFM . SP

Na –––––––––––––

         h

Denklemden de anlaşılacağı üzere CFM veya SP’nin azalması yada verimin artması, fan gücünün dolayısıyla tüketilen enerjinin azalmasını sağlayacaktır.

CFM veya SP değerini azaltmak için kullanılan fan seçim cetvelinin yanında sistem yaklaşımına da ihtiyaç vardır. Portland Oregon Green Building Services başkanın söylediği gibi “Bu durumun ışıltılı ürünleri kullanmak ile ilgisi yoktur, asıl mesele bilinçli bir biçimde temel yapı taşlarını yerine koymaktır.”

Wal-Mart’da soğutulmuş gıdaların satıldığı rafları gözünüzün önüne getiriniz. Normalde bu raflar, müşterilerin erişimini en aza indirmek için tamamen açıktır. Fakat bu düşünce, kayda değer miktarda soğutma ihtiyacı doğurur. Wal-Mart, mağazalarında kazandığı deneyimleri sayesinde sistemi incelemiş ve rafların önüne konan kapıların enerji tasarrufu sağladığını ve bu durumun müşterilerin soğutulmuş gıdaları satın almasını engellemediğini tespit etmiştir. Bu değişiklik ile de soğutma yükünün %70 seviyelerine düşmesini sağlamıştır.

Sistem tasarımını iyileştirmenin ilk etkileri; sistem direnci veya statik basınç üzerinde görülür. Hava hızını düşürmek için alınan bazı önlemler düşük basınç farklarının oluşmasını sağlamıştır. Statik basınç ile hava hızı arasındaki ilişki şu şekildedir;

SP a (V)2

Akıcı bir yol tasarlamak da sistem içinde düşük basınç farkı elde edilmesinde yardımcı olur. Sistem direncinin düşürülmesi ile istenilen performans değeri daha küçük bir fan ile sağlanabilir. Bu da başlangıç maliyetlerinin düşmesini böylece de ayrıca bir kar elde edilmesini sağlar.

Fanı, performansı ile eşleştirmek enerji tüketimindeki en büyük verimi sağlar. Tasarım aşamasında uygun fan tipi seçilerek fan, performans karakteristiği ile eşleştirilir. Örneğin, aksiyel fanlar tipik olarak düşük sistem dirençlerinde ve büyük debilerde daha verimlidir. Bunun yanında fan boyutunun seçimi de bir diğer önemli faktördür. Yapılacak işe göre en uygun fanın seçilmesi genellikle fanların kendine özgü seçim programı ile çok geniş fan seçim cetvelinden yapılır. Fakat birçok durumda daha verimli fanlar olmasına rağmen rekabet koşulları, kurulum maliyetleri gibi sebeplerle uygun olan bu fanlar seçilmez. 

Fan - performans arasındaki en iyi eşleşmeyi hızlı bir biçimde yapmak gayet kolay olmalıdır. Bunun için AMCA’nın üyeleri ile AMCA personeli birlikte çalışarak fan-verim cetvelini geliştirmekte böylece en iyi performansı veren en verimli fanı bulmada mühendislere yardımcı olmaktadır.

Son on yıldan bu yana motor veriminde yapılan iyileştirmeler ile enerji tasarrufu sağlanmıştır. Fakat fan sisteminin verimi, fanın ve motorun verimi ile mümkündür. Bunun için yüksek verimli fanlar seçildikçe yapılan enerji tasarrufu daha da artacaktır. 

Temel fan yasalarını gözden geçirerek, mühendisler ve tasarımcılar çok kısa sürede bina tasarımlarının işletme maliyetlerini düşürebilirler ve bu sayede yüksek performanslı binaları yapabilirler. Bunun yanında ASHRAE, bina tasarımlarında performansı yükseltmek için mühendislere ihtiyaçları olan ekipmanları sağlamada yardımcı olmaktadır. Bina enerjisi ile ilgili olan ASHRAE Standardı 90.1 iyileştirilmekte, yeni bir standart olan bina tasarımlarında geniş alanları ilgilendiren ASHRAE 189.1P standardı da geliştirilmektedir. Son olarak küçük ofis binaları, K-12 okulları gibi çeşitli uygulamalar için ASHRAE’nin revize ettiği İleri Enerji Tasarımları Rehberi, ücretsiz olarak ASHRAE’nin web sitesinden (www.ashrae.org) yüklenebilmektedir. 

Güçlü olan küresel kuvvetler piyasaları değiştirmekte ve bunu da hızlı bir biçimde yapmaktadır. Bir varil petrolün fiyatı beş yıl içinde 22 dolardan 130 dolara fırlamıştır. Çok popüler olan spor otomobillerin değerleri de birden düşmüştür. Otomotiv sektöründeki bu çarpıcı değişim ile otomotiv üreticileri yakıt-tasarruflu yenilikçi araçlara doğru yön değiştirmiştir. Toyota, Prius’dan bu yana hibrid teknolojisinde aldığı yol ile verimi, yaygın modeli olan Camry modelinde 28mpg’den 34 mpg’ye yükseltmiştir.

General Motor geliştirdiği benzer yapıdaki ateşleme sistemine sahip (HCCl) motoru ile verimi %25-30 oranında arttırmıştır. Honda da ürettiği dizel Accord ile Camry Hybrid’in karşısına 53mpg ile çıkmıştır. Benzer bir şekilde artan enerji maliyetleri ile yeşil binalar için olan piyasaların beraber hareket etmesiyle binaların tasarımını mimarlar ve mühendisler yapmaya başlamıştır. Günümüzdeki binaların inşasında, enerji verimliliği teknolojisindeki önemli ilerlemeler kullanılmaya başlanmıştır. Gelecekteki binalar, kendinden önce yapılanlara göre daha ileri ve akıllı olmaya devam edecektir.

1)Garris, L.B., “A Smart Approach to Sustainability”, www.buildings.com, March 2007.

2)Sustainability, version 1.0,Wal-Mart DVD.

3)Energy Information Administration, World Crude Oil Prices.

4)U.S. Department of Energy, www.fueleconomy.gov

5)Tannert, C., “ In Efficiency Lab. GM Rethinks the Old-School Engine.” Popular Mechanics, April 29, 2008.

6)Ulrich, L., “ A Honda on a Diesel Diet”, New York Times, May 18, 2008.