Soğutma Sistemlerinde Daha Doğru Bir Performans Öngörüsü için IPLV Yerine SPLV Kullanılması
Bu çalışma, soğutma grubu kullanılan tesislerde cihaz ve sistem performansının daha doğru öngörülebilmesi için bilgiler içeriyor. Bültende, IPLV değerinin hesabı ile fiili işletme koşulları arasındaki üç anahtar farklılık ve bu farklılıkları göz önünde bulundurarak değerlendirme yapılabilmesini sağlayan “SPLV” Sistem Kısmi Yük Değeri anlatılıyor.
Soğutma gruplarının kısmi yük verimliliği, genellikle basit bir yöntem olan IPLV veya ESEER hesaplanarak değerlendirilir.
Avrupa ve ABD’de çıkarılan yasalar ve yönetmelikler ile her geçen gün enerji tüketimine daha fazla odaklanılıyor ve tüketimin ölçümle doğrulanması isteniyor. Ölçülen performans değerlerinin öngörülen değerlerden düşük olması, danışmanları açıklamalar aramak durumunda bırakıyor. Buna sebep olan birçok nedenden tasarım aşamasında daha doğru verilerin sağlanması ile kaçınılabilir.
Özellikle değişken frekans sürücülerin kullanımının artmasıyla endüstri, soğutma gruplarının kısmi yüklerde veya tasarım koşulları dışında oluşan çalışma saatlerinin büyük çoğunluğunu tanımlayan IPLV kısmi yük değerine yönelmiştir.
IPLV, AHRI tarafından iyi tanımlandığı için tedarikçiler arasında tutarlılığı garanti eder. Ayrıca tek bir değer olması sebebiyle üreticiler arasındaki enerji tüketimini kıyaslamak için kullanılması kolaydır. Fakat tüm kolaylığına karşın IPLV’nin kullanımı, enerji performansı tahminlerindeki hataların yaygın ve önemli bir kök nedeni olabilir. Daha düşük IPLV değerine sahip olan soğutma grupları, fiili çalışmada daha fazla enerji tüketebilir. Bu senaryo “Düşük IPLV Tuzağı” olarak tanımlanır.
Amerikan Soğutma Enstitüsü buhar basınçlandırma çevrimi kullanan paket tip su soğutma gruplarına yönelik 550/590 standardını gözden geçirmiştir. Bu revizyon kontrollü bir uygulamada kurulabilecek tek bir soğutma grubunun performansını yansıtır. Gözden geçirilmiş standart, çalışma koşullarını daha genel anlamda kapsarken, yine de birçok yerde ve uygulamada karşılaşılabilecek koşulları kapsamayabilir. Ayrıca, tek bir soğutma grubu gösteriminin de kesinlikle eksik yönleri vardır. Bunlardan biri IPLV (Tümleşik Kısmi Yük Değeri) formülüdür. Bu, bir soğutma grubunun ortalama kısmi yük verimliliğini göstermek için geliştirilmiş bir verimlilik sayısıdır.
IPLV değerinin hesabı, en yaygın bina tiplerinin ağırlıklı ortalaması ve hava tarafı ekonomizeri olsun olmasın Amerika’daki 29 şehrin otalama hava verilerini kullanan tekli soğutma grubu uygulamasına dayalıdır. Belirli bir coğrafi bölge, uygulama veya kontrol düzeni için fiili kısmi yük performansını temsil etmez. Ayrıca IPLV, bir adet soğutma grubunun çalıştığını öngörerek paralel ya da seri kullanılan çoklu soğutma gruplarının yüksüzleştirilme karakteristiğini değerlendirmeye almaz, ki bu su soğutma tesislerinde çok kullanılan bir kurulum şeklidir.
Aslında AHRI buna 550/590 Standardında özellikle işaret eder.
Hava şartları, bina kullanımı ve çoklu soğutma grubu yük dağılımındaki farklılıklar, fiili soğutma grubu işletme şatlarını büyük oranda etkileyecektir. Daha da kötüsü, soğutma grupları yük veya basınç oranlarındaki değişikliklere verdiği yanıtlar açısından evrensel değildir. Soğutma gruplarının en etkili noktalarının tip ve üreticiye göre değiştiğini anlamak kolaydır. Yani belirli bir soğutma grubunun çalışma şartları tipik tek soğutma gruplu bir bina ile iyi ayarlanmışsa, onun aynı zamanda birden fazla soğutma grubu kullanılan bir bina için en verimli çözüm olduğunu varsayabilir miyiz? Cevap, uygulamalar arasındaki farklılıkları hesaba katan daha ileri bir analiz yapılmadan açıkça evet olamaz. Ancak bu analiz için tek başına bir standart mevcut değildir ve IPLV hesabı gibi kolay olmadığı da bir gerçektir.
Kullanılan enerjinin kapsamlı analizi, su soğutma sistemi alternatiflerinin çok daha doğru değerlendirilmesini sağlar. Bu analiz aşağıdaki kriterleri yansıtmalıdır:
- Gerçek hava durumuna ilişkin bilgi
- Binanın yük karakteristikleri
- Sistem oluşturmak için tek ya da çok sayıda soğutma grubunun kullanımı
- Sistemdeki her soğutma grubunun çalışma saatleri
- Sistemin yüksüzleştirilmesi ve kontrol mantığı
- Pompaların ve varsa soğutma kulelerinin performansı
Bu bülten, IPLV değeri ve fiili işletme koşulları arasındaki üç anahtar farklılığın çözümünü hedef almaktadır. Bu çözüm, IPLV yaklaşımını benimsediğini yansıtacak şekilde ve belirli bir sisteme bu üç farklılığı uyarlayarak değerlendiren “SPLV” (Sistem Kısmi Yük Değeri) olarak adlandırılmıştır.
- Hava Şartları: İşletme sahibi tipik koşullardaki değil, binanın gerçek konumundaki performans ile ilgilenir. Sıkıştırma oranları havanın yaş termometre sıcaklığından yüksek derecede etkilenen su soğutmalı kondenserli soğutma gruplarının performansında hava şartlarının önemli bir etkisi vardır. IPLV, yerel havayı hesaba katmaz.
Yerel havayı gözardı etmek, soğutma gruplarının enerji tüketimlerinin değerlendirilmesinde belirgin bir hata kaynağı olabilir ve IPLV değerine göre optimal cihaz alınması, fiili performansın öngörülen seviyelerin çok altında kalmasıyla sonuçlanabilir. Tarafsız kaynaklardan temin edilebilen yerel hava verileri mevcuttur ve enerji değerlendirmesinin hassasiyetini artırmak için kullanılabilir.
SPLV yönteminde sistemin enerji tüketimi hesaplanırken yerel hava verileri kullanılır.
2. Soğutma Grubu Yük Profili: Bir soğutma grubunun yüzde 100, 75, 50 ve 25 yüklerde çalışma süresi bina yükünü karşılamak üzere kullanılan soğutma gruplarının sayısıyla belirgin olarak değişir.
Tipik Su Soğutma Sistemlerinin Yüksüzleştirilmesi için Referans Tabloları
Sistemdeki cihaz sayısı artarken, soğutma gruplarının düşük yükteki çalışma süreleri azalır. Örnek olarak; üç cihaz kullanılan bir sistemde çalışan en son soğutma grubunun kapasitesi yüzde 50’ye inmeden önce bina yükü yüzde 17’den daha az olmalıdır. IPLV ise sistemde tek soğutma grubu kullanımına dayalı bir yöntemdir ve yüzde 50 veya daha az yüklerde çalışma sürelerinin yüzde 57’sini dikkate alacaktır. Tabii ki bir tesisin yüzde 17 yükte veya zamanın yüzde 57’sinden daha az çalışmasını beklemeyiz. Tek soğutma grubu ile çalışan tesisler için uygun olan IPLV hesabındaki yük ve zaman ağırlıklandırmasını çoklu soğutma grubu kullanılan tesislere uygulamak, enerji tüketimi değerlendirmelerinde büyük bir hata kaynağı olabilir.
SPLV yönteminde sistemin enerji tüketimi hesaplanırken, kullanılan soğutma gruplarının çalışma karakteristiği de dikkate alınmaktadır.
3. Ekonomizer Kullanımı: IPLV formülü, hava veya su tarafı ekonomizerlerinin kullanımına bağımlı değildir. Ancak ekonomizerler, su soğutmalı kondenserli soğutma gruplarının soğuk hava şartlarına maruz kaldığı zamanlarda düşük yük sayısını belirgin şekilde azaltabilir. Çalışma karakteristiği gibi ekonomizerler de her bir soğutma grubunun yük ağırlıklarına etki edebilir. Bir soğutma grubu yüzde 25 yük ve soğuk kondenser suyu ile çok iyi bir performans gösterebilir; fakat eğer sistem su tarafı ekonomizeri kullanıyorsa, gerçekte o şartlarda hiç çalışmayabilir. Eğer aynı soğutma grubu daha yüksek yüklerde zayıf performans gösteriyorsa; IPLV’ye dayalı bir değerlendirme, sıklıkla değerlendirilen diğer soğutma gruplarından daha fazla enerji tüketen bir cihaz alınması ile sonuçlanabilir. Diğer soğutma grupları daha düşük IPLV değerine sahip olsa bile.
SPLV de IPLV gibi spesifik kondenser su giriş sıcaklıklarındaki çalışma sürelerini dört yük aralığına bölerek (yüzde 100, 75, 50 ve 25) tek bir verim değeri hesaplar. Fakat IPLV’den farklı olarak; soğutma gruplarının miktarına, yük profiline, yerel hava şartlarına ve ekonomizer kullanımına bağlı dört yük aralığının her birine atanmış ağırlıkları hesaplamak için basit bir program kullanır. Aynı zamanda SPLV, dört yük aralığının her birine ortalama kondenser su sıcaklıklarını atamak için AHRI’nin önceden belirlenmiş standart kondenser sıcaklıklarını kullanmak yerine yerel hava verilerinden faydalanır. Sonuç olarak SPLV, IPLV’nin belirli bir proje için özelleştirilmiş halidir.
Çoklu Soğutma Grubu Tesis Kontrolü:
Soğutma grubu kullanılan bir tesiste Carrier’ın kontrol sistemi sekiz adede kadar scroll, vidalı ve santrifüj; tek tip ya da karışık soğutma grubunun koordinasyon ve optimizasyonunu sağlar. Carrier’ın Su Soğutma Grubu Sistem Yöneticisi önceden tasarlanmış algoritmalar ile yüklüdür. Aynı ya da değişen kapasiteleri ile makinelerin mevcut soğutma yükünü en verimli şekilde karşılamasını garanti eder.
Kaynak: Alarko Carrier Teknik Bülten, Hava Koşullandırma, Sayı 88, Mart 2017
