Sezonsal Verimlilik ve Sabit Hızlı Klimalar ile Inverter Klimaların Enerji Verimliliklerinin Karşılaştırılması

Yazan: Uğur Sertan, Daikin Türkiye, Solution Plaza Koordinatörü

İletişim: u.sertan@daikin.com.tr

Dr. Andaç Yakut, Daikin Türkiye, Yeşil Enerji ve Çevre Bölüm Koordinatörü

İletişim: a.yakut@daikin.com.tr

 1. Inverter Teknolojisi

Günümüzde tüm dünyanın belki de en önemli konularından birisi olan enerji ve enerji tasarrufu, konfor için kullandığımız hem ticari hem de bireysel klimalarda son yıllarda çeşitli teknolojik gelişmelerle karşımıza çıkmaktadır. 1990’lı yılların sonu ve 2000’li yılların başında özellikle AC (Alternatif Akım) Inverter teknolojili ev tipi klimalarda başlayan yenilik, günümüzde DC (Doğru Akım) Inverter teknolojili ev tipi klimalarla devam etmektedir. Genel olarak Inverter klimalar; yüke, yani dolayısıyla kış aylarında ısıtma ve yaz aylarında ise soğutma ihtiyacına göre ortamın iklimlendirmesini sağlamaktadır. Diğer bir değişle inverter olmayan sabit hızlı klimalar sürekli dur/kalk şeklinde ve aynı kapasitede ortamdaki soğutma ve ısıtma ihtiyacını karşılamaya çalışırken, Inverter teknolojili klimalar ortamdaki ısıtma ve/veya soğutma ihtiyacı ne kadar ise buna göre kapasite vererek enerji tasarrufu sağlamaktadır.  Bununla ilgili olarak Şekil 1. inverter ve sabit hızı klimaların çalışması karşılaştırmalı olarak göstermektedir. Ayrıca yukarıdaki bahsedilen yük/kapasite ilişkisi de yine Şekil 1. ve Şekil 2.’de inverter ve sabit hızlı klimalar için açıklayıcı olması bakımından irdelenmiştir.

Şekil 1. Inverter ve Sabit Hızlı Klimaların çalışma prensibi – Soğutma Operasyonu

Şekil 2. Inverter ve Sabit Hızlı klimaların yük/kapasite ilişkisi ve karşılaştırması – Soğutma Operasyonu

2. Sezonsal Verimlilik

Küresel ısınmanın olumsuz etkilerinin artması ve bu konuda önlemlerin alınması amacıyla 2005 yılında Kyoto protokolünün imzalanmasının ardından, Avrupa Komisyonu hem çevreye olan etkilerin azaltılması hem de enerji verimliliğini arttırmak için 20/20/20 denilen bir enerji politikası ortaya koymuştur. Bu politikayla 2020 yılına kadar %20 daha az CO2 emisyonu, %20 yenilenebilir enerji payı ve %20 daha az birincil enerji tüketimi hedeflenmektedir.

Şekil 3. Avrupa Birliği 20/20/20 Politikası

Bu hedefleri gerçekleştirmek amacıyla Avrupa Komisyonu Eko-Tasarım direktifini yayınlamıştır. Bu direktif enerji kullanan ürünler için minimum verimlilik gerekliliklerini belirler [1]. Gerçek çalışma şartlarını yansıtması amacıyla kapasitesi 12kW’ın altındaki klimalar için performans ölçüm metotları da değişmiş, sezonsal verimlilik terimi tanımlanmıştır. Bütün bunların sonucu olarak yeni enerji etiketi oluşturulmuştur. 01.01.2013‘ten itibaren minimum verimlilik gerekliliklerini karşılamayan ürünler CE işaretini taşıyamayacak ve bu ürünler Avrupa’da satılamayacaktır. Tablo 1’de Eko-tasarım direktifinde SEER ve SCOP olarak belirtilen minimum verimlilik gereklilikleri görülmektedir. Bu gereklilikler kademeli olarak 2013 ve 2014 yıllarında arttırılmaktadır. Ayrıca bu direktifte iç ve dış ortama göre maksimum ses gücü seviyesi gereklilikleri de belirtilmiştir.

Tablo 1. Eko-tasarım direktifi minimum verimlilik gereklilikleri [2]

Nominal verimlilik ile sezonsal verimlilik arasındaki farklar aşağıda belirtilmiştir. Bu iki tanım arasında 3 temel fark vardır (Şekil 4).

Şekil 4. Nominal Verimlilik - Sezonsal Verimlilik

Bu temel farklardan birincisi sıcaklıktır. Nominal verimlilikte verim hesabı tek, sabit bir dış hava sıcaklığına göre yapılırken (örn soğutmada 35°C, ısıtmada 7°C) sezonsal verimlilik tüm soğutma veya tüm ısıtma sezonunu dikkate alır [1]. Şekil 5’deki grafikte görüldüğü üzere bir soğutma sezonu boyunca farklı sıcaklıklar farklı sürelerde görülmektedir. Grafikte bu frekans olarak belirtilmiştir. Grafiğe dikkatlice bakacak olursak nominal verimlilik hesabında kullanılan sabit 35°C dış hava sıcaklığı, görülme süresi (frekans) açısından oldukça düşük bir yüzdeye sahiptir. Yani cihaz soğutma sezonu boyunca bu sıcaklığa çok az bir süre maruz kalacaktır. Buna karşılık cihaz yaklaşık 16°C ile 25°C arasındaki sıcaklıklara soğutma sezonunun büyük bir bölümünde maruz kalacaktır ki bu da yaklaşık %70 civarındadır. Bu yüzden nominal verimlilik gerçek çalışma koşullarını yansıtmamaktadır. Aynı durum ısıtma sezonu için de geçerlidir (Şekil 5).

Şekil 5. Sezonsal verimlilik tüm ısıtma veya tüm soğutma sezonunu dikkate alır

Bir diğer fark ise yüktür. Nominal verimlilikte cihazın %100 yükte çalıştığı koşul göz önüne alınırken sezonsal verimlilikte ise kısmi yükler de göz önüne alınmaktadır. Burada inverter teknolojisinin önemi devreye girer yani kompresör çalışma frekansını yüke göre ayarlayarak enerji tasarrufu sağlar. Son temel fark ise sezonsal verimliliğin yardımcı konumlardaki enerji tüketimini de dikkate almasıdır. Yardımcı konum derken burada, nominal verimlilik hesabında dikkate alınmayan, cihazın kapalı konumda veya bekleme konumunda tükettiği enerjiden bahsediyoruz. İlk başta bu miktar çok az gibi görünse de bütün bir soğutma veya ısıtma sezonu düşünüldüğünde bu miktar verim hesabında önemli ölçüde etkili olmaktadır. Sonuç olarak sezonsal verimlilik gerçek çalışma şartlarında daha doğru bir verim tanımı sağlar.

2.1 Sezonsal Enerji Verimliliği Oranı - SEER

Soğutmada sezonsal verimlilik yani SEER yıllık soğutma ihtiyacının, yıllık soğutmada çekilen güç ile yardımcı konumlarda çekilen gücün toplamına bölünmesiyle elde edilir [2].

2.2 Sezonsal Performans Katsayısı – SCOP

Isıtmada sezonsal verimlilik SCOP ise yıllık ısıtma ihtiyacının, yıllık ısıtmada çekilen güç ile yardımcı konumlarda çekilen gücün toplamına bölünmesiyle bulunur [2].

3. Türkiye’de Yeni Enerji Etiketi

Türkiye’de 19.07.2013 tarihinde Bilim, Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı tarafından “Klimalar ve Vantilatörler İle İlgili Çevreye Duyarlı Tasarım Gereklerine Dair Tebliğ” 28712 sayılı resmi gazetede yayınlanmıştır [3]. Bu tebliğ Türkiye’de kapasitesi 12 kW’dan küçük olan klimalar için minimum enerji verimliliği gerekliliklerini belirlemektedir. Tebliğe göre;

01.01.2015’ten itibaren;

Tablo 2. Tek kanallı ve çift kanallı klimaların haricindeki klimalar için asgari enerji verimliliğine dair gerekler

şeklinde olmak zorundadır. Belirtilen tarihlerde ilgili gereklilikleri sağlayamayan ürünler bu tebliğin geçerli olduğu ülkeler için (Avrupa Birliği ülkeleri ve Türkiye) üretilemeyecek ve ithal edilemeyecektir. 24.12.2013 tarihli ve 28861 sayılı Resmi Gazete’de ise “Klimaların Enerji Etiketlemesine Dair Tebliğ” yayınlanmıştır [4]. Bu tebliğde ısıtma sezonu için Türkiye’nin iklim haritası çıkarılarak Türkiye 3 farklı iklim bölgesine ayrılmıştır. Şekil 5.’de görüldüğü üzere, Avrupa’da kullanılan enerji etiketiyle Türkiye’de kullanılacak olan yeni enerji etiketi arasındaki tek fark enerji etiketinde ısıtma bölümünde Avrupa haritası ile birlikte iklim bölgelerine ayrılmış Türkiye haritasının da bulunmasıdır. Bu tebliğ 01.01.2014 tarihinde yürürlüğe girmiştir.

Şekil 6. Türkiye’de Yeni Enerji Etiketi

Şekil 7. Yeni Enerji Verimliliği Sınıfları

4. Sabit Hızlı ve Inverter Klimaların Karşılaştırıldığı Deney Düzeneği

Daikin Solution Plaza fuha Istanbul iklimlendirme deneyim merkezinde kurulumu yapılan bu sistem bahsi geçen her iki farklı klima teknolojisini eş zamanlı olarak tüm parametrelerin aynı olduğu ve aynı kapasitedeki cihazların soğutma operasyonundaki enerji sarfiyatlarını karşılaştırmaktadır. [5] Şekil 8.’de karşılaştırma amaçlı kullanılan test odalarının detayları görülmektedir.

Şekil 8. Test Odaları Detay  [5].

Dış üniteleri aynı dış ortamda çalışan, aynı soğutma kapasitelerine sahip (2.5 kW) bir adet Inverter ve bir adet sabit hızlı klima, her biri aynı alan ve hacimde, aynı koşullarda (aynı ortam ayar sıcaklığı, izolasyon v.b. parametreler) ve eş kapasitedeki elektrikli ısıtıcılarla ısıtılan (eş ısı kazancı) test odalarında yine aynı sıcaklıklara ayarlanan bu ortamları soğutmak suretiyle çalışmaktadırlar. Bu çalışma sırasında şebekeden çekilen anlık güçler kWh olarak ölçülmekte ve kümülatif olarak da kaydedilmektedir. Böyle bir durumda her iki farklı klima teknolojisine sahip klimaların çekilen güçleri birbirlerine oranlanarak kıyaslanmaktadır. Değişken dış ortam sıcaklıklarına göre anlık ve kümülatif elektrik tüketimleri Inverter lehine %60~%70’e varan enerji tasarrufu sağlamaktadır. Bu durum da bilgisayar yazılımında aşağıdaki ölçümlemelerde kaydedilip görüntülenmektedir. 

Şekil 9. Kullanılan Bilgisayar Yazılımı

Inverter klimaların sabit hızlı klimalara göre düşük elektrik tüketimi sayesinde Şekil 10.’da görüldüğü gibi büyük oranda enerji ve dolayısıyla elektrik tasarrufu sağlanmış olur.

Şekil 10. Elektrik tüketimi ve amortisman.

5. Elde Edilen Sonuçlar ve Değerlendirmeler

Tablo 3.’de Inverter ve sabit hızlı (on/off) dört farklı kapasitedeki (2.5-3.5-5.0-6.0 kW) konut tipi tekli split klimaların soğutma sezonu (SEER) ve ısıtma sezonu (SCOP) için sezonsal verimliliklerinin karşılaştırılması hem deney sonuçları hem de katalog değerleri göz önüne alınarak yapılmıştır [5]. Böylelikle toplam iki yıl boyunca soğutma ve ısıtma sezonlarındaki Inverter klimaların sabit hızlı klimalara göre elektrik tasarrufu ve maliyet kazancı değerleri hesaplanmıştır.  

Tablo 3. Sezonsal Verimlilik (SEER ve SCOP) değerlerine göre elde edilen elektrik tasarrufu ve işletme maliyeti kazancı değerleri.

Tablo 3.’ten de görüleceği üzere inverter teknolojisini kullanan klimalar sabit hızlı klimalara göre oldukça büyük miktarda enerji tasarrufu sağlamakla birlikte bu klimalar kendilerini çok kısa zamanda amorti edebilecektir.

Ayrıca Türkiye’de yayınlanan “Klimalar ve Vantilatörler İle İlgili Çevreye Duyarlı Tasarım Gereklerine Dair Tebliğ” ve “Klimaların Enerji Etiketlemesine Dair Tebliğ”e göre 01.01.2014 tarihinden itibaren; bütün klima üreticileri;

- Türkiye pazarına sürülecek bütün ürünler için (SEER) ve (SCOP)  değerlerini hesaplamak,

- SEER ve SCOP bazında minimum gereklilikleri ve ses gücü seviyesi bazında maksimum gereklilikleri karşılamak,

- Yeni enerji etiketinde, yeni enerji verimliliği değerlerini,  enerji sınıflarını, soğutma ve ısıtmada yıllık enerji tüketimini ve iç ve dış ortamdaki ses gücü seviyelerini belirtmek,

- Ürün karşılaştırması için gerekli olan tüm verileri herkesin erişebileceği şekilde internet ortamında yayınlamak zorundadırlar.

Daikin sezonsal verimliliğe uygun üretim yapan ve konut tipi ve hafif ticari klimalar için sezonsal performans değerlerini Avrupa’da yayınlayan ilk firma olmuştur. Daikin Avrupa’da olduğu gibi Türkiye’de de sezonsal verimliliğin öncülerindendir  ve bütün ürünleri Türkiye şartları için sezon verimlilik kriterlerine uygundur.

Kaynaklar

[1]   YAKUT, A., “Sezonsal Verimlilik, Türkiye’de Klimalar için Eko-Tasarım Kriterleri ve Yeni Enerji Etiketi”, Termo Klima Dergisi, 2014.

[2]   www.sezonsalverimlilik.com erişim tarihi: 11.09.2017

[3]   19.07.2013 tarihli ve 28712 sayılı resmi gazetede yayınlanan “Klimalar ve Vantilatörler İle İlgili Çevreye Duyarlı Tasarım Gereklerine Dair Tebliğ”.

[4]   24.12.2013 tarihli ve 28861 sayılı resmi gazetede yayınlanan “Klimaların Enerji        Etiketlemesine Dair Tebliğ”.    

[5]   Daikin Solution Plaza fuha Istanbul, Enerji Verimliliği Deneyim İstasyonu, www.fuhaistanbul.com, 2015.