Slider Altına

Taze Havanın Doğal Olarak Soğutulması ve Hybricool

27 Eylül 2019 Dergi: Eylül-2019

Yazan: Ozan Atasoy, Aiolos Air İleri Havalandırma Teknolojileri A.Ş., o.atasoy@aiolosair.com

Rol Modelimiz Olarak Doğa

Doğa insana konfor içinde yaşaması için tüm enerji kaynaklarını verir. Ancak, enerji kaynakları sınırsız değildir. Sürdürülebilir uygarlık, yenilikçi ürünlerle doğal kaynaklarla elde edilebilir. İnovasyonun kendisi de doğada gizlidir. Hava, Su, Toprak ve Ateş. Doğanın dört elementi sürekli olarak birbirlerinden enerji alıyor. Yaprak döken bir ağaç bir günde yaklaşık 500 litre su buharlaştırır, bu yaklaşık 10-15 split klimaya karşılık gelir.

Buharlaşma
Evaporatif soğutma dünyada bilinen en eski soğutma yöntemidir, hatta Antik Çağda bile bir soğutma yöntemi olarak kullanılmıştır. Bu soğutma tekniği, herhangi bir sıvının buharlaşması sonucu bulunduğu yüzeyden ısı çekmesi prensibine dayanır. Evaporatif soğutmanın iki farklı yöntemi vardır:
Doğrudan Evaporatif Soğutma (DEC), tek bir hava akımının içinde suyun buharlaşarak havanın duyulur ısısının alınması yöntemi ile uygulanır. Çok yaygın bir uygulama olmakla beraber kuru iklim şartlarında etkin sonuç alınabilir. Nem oranının belli bir değerin üzerinde

olduğu iklim şartlarında besleme havasını (ortam havasını) nemlendirdiği için istenilen konforu tam olarak sağlayamaz.

Endirekt Evaporatif Soğutma (IEC), iki hava akımı birbirine karışmadan yapılan evaporatif soğutma sistemidir. Birbirine temas eden iki yüzeyin biri tarafından nemlendirilmiş ve evaporatif olarak soğutulmuş hava, diğer tarafından ise nem ile teması olmayan besleme havası (ortam havası) geçer. Bu sayede evaporasyon enerjisinden maksimumda faydalanılırken ortam havasının konforunu olumsuz etkileyecek nemlendirme etkisi önlenmiş olur. Bu yöntem özellikle taze havanın ortam havası sıcaklık değerine kadar soğutulması istenilen sistemlerde çok yüksek enerji verimliliği sağlar. 
Aynı şekilde Psikometrik Diyagram üzerinden her iki sistemin analizi yapıldığında Direkt Evaporatif Soğutmanın termodinamik olarak herhangi bir soğutma enerjisi üretmediği görülebilmektedir.

Tablo 1. Endirekt ve Direkt Evaporatif Soğutma Karşılaştırması

      1 2 3 4
      Dönüş Havası Egzoz Havası Taze Hava Besleme Havası
Sıcaklık t C 35,0 25,1 35,0 25,1
İzafi Nem φ % 40% 90% 40% 71%
Mutlak Nem x g/kg 14,3 18,4 14,3 14,3
Entalpi h kJ/kg 72,1 72,1 72,1 61,8
Yoğunluk p kg/m3 1,12 1,16 1,12 1,16
Yaş Term. Sıc. tv C 23,8 23,8  23,8 21,1
Gerçek Hava D. Vs m3/h 5430 5288 5430 5255
Norm. Hava Deb. Vn m3/h 5000 5000 5000 5000
Soğutma Gücü P kW   0,0   -17,1
Buharlaşan Su qw kg/h   24,2   0,0

 

Endirekt Evaporatif Soğutma IEC çok yüksek enerji verimliliği ile karakterize edilir.

Enerji Giderlerine Kısa Bir Bakış
Ülkemizde ve dünyada enerji giderleri giderek daha önemli hale gelmektedir. Uluslararası Enerji Ajansının yaptığı çalışmaya göre, dünyada binalarda soğutmadan dolayı oluşan enerji sarfiyatı 1990 yılında %2,5 iken 2016 yılında 2,5 kata yakın artış göstererek %6’ya çıkmıştır. Ticari binalarda bu oranın ise %6’dan %11,5’e çıktığı görülmektedir (Kaynak: International Energy Agency - The Future of Cooling-2018). Soğutma ihtiyacı, kapalı ortamlarda

vaktimizin %90’ını geçirdiğimiz düşünülür ise, her geçen gün artmaya devam edecektir. Bu, dünyada soğutma grubu ihtiyacının ve satışlarının artışı ile de teyit edilmektedir.
Artan bu ihtiyaç yanında daha fazla doğal kaynakların, özellikle fosil yakıtların, tüketimini de beraberinde artırmaktadır. Bunun doğal sonucu olarak da global ısınmayı tetiklemektedir. Mevcut soğutma teknolojilerinin ve sistemlerinin bu kısır döngüyü kırması ancak yeni ve çevreci sistemler ile mümkün olabilecektir. Bu hem dünyamız hem de artan elektrik maliyetlerinden dolayı bizler için göz ardı edemeyeceğimiz bir gerçektir. Özellikle ülkemizde enerji kaynaklarında dışa bağımlı olduğumuz düşünülür ise bu aynı zamanda ulusal bir stratejimiz olmak durumundadır. Bu hem ülke ekonomisini hem de son kullanıcı olarak bizlerin ekonomisini de doğrudan etkileyen bir gerçekliktir. Dünya genelinde farklı ülkelerin elektrik fiyat karşılaştırmalarında da görüleceği üzere ülkemiz de elektrik maliyetleri düşük olan bir ülke değildir. (Kaynak: World Energy Council© Statista 2019)


HybriCool
Bu doğal rol modelden esinlenerek, Aiolos Air HybriCool Endirekt Evaporatif Soğutmalı Klima Ünitesini geliştirdi (IEC). Yenilikçi tasarımımız sayesinde, EC fanlı, yüksek verimli ısı eşanjörleri ve IoT teknolojilerini doğadan gelen bu basit soğutma prensibini bir araya getirmek için uygulayarak, HybriCool IEC ünitesi çok yüksek enerjiyi verimliliğine doğal olarak ulaşmaktadır.

IoT tabanlı web uygulama ile web üzerinden yönetilebilen otomasyon sistemi ile HybriCool IEC ünitesi, en iyi ve verimli çalışma noktasını tespit ederek enerjinin en etkin kullanılmasını garanti eder. Cihazın çalışması görselleştirilerek çalışmanın uzaktan izlenmesinin yanında, herhangi bir PC, tablet veya akıllı telefondan cihazın kontrolü, anlık veri paylaşımı ve çalışma performansının 13 aylık geçmiş kaydını görüntülemek mümkündür.
HybriCool Endirekt Evaporatif Soğutma Ünitesi dönüş havasını nemlendirerek evaporasyon enerjisi ile yaş termometre sıcaklıklarına kadar soğutur. Bu soğutulmuş hava çok yüksek verimli adyabatik modül içerisinde taze havanın ısısını alarak dönüş havasının altında sıcaklıklarda soğutulmuş taze hava elde edilmesini sağlar. Taze hava ihtiyacının yüksek olduğu binalarda taze hava ihtiyacından kaynaklanan soğutma yükünü doğal olarak


alır. İlave soğutma yükü ihtiyacı olduğunda cihaz içinde yer alan kompresör sistemi ile veya harici bir kondenser veya chiller vasıtasıyla iç yüklerden kaynaklanan soğutma ihtiyacı karşılanır. 1 kW başına elde edilen soğutma enerjisi bu sayede 9 kW’ları geçebilmektedir. Sezonsal enerji verimliliği değerleri de bu soğutma prensibi sayesinde çok yüksek değerlere ulaşabilmektedir. 

Enerji Analizi
Klasik ısı geri kazanımlı bir klima santrali ile HybriCool Endirekt Evaporatif Soğutmalı Klima Ünitesini karşılaştırdığımızda enerji giderlerindeki fark açık olarak görülebilmektedir.

Tablo 2. Örnek Proje Değerleri

Proje Klima Santralleri Tablosu

 

 

 

AHU-1

AHU-2

Toplam

Vantilatör

Aspiratör

Hava Debisi

Cihaz Dışı Basınç

Hava Debisi

Cihaz Dışı Basınç

m3/h

Pa

m3/h

Pa

22000

300

2000

300

22000

300

20000

300

44000

 

40000

Soğutucu Batarya

 

kW

93,4

93,4

186,8

Isıtıcı Batarya

 

-

-

 

-

Son Isıtıcı Batarya

 

-

-

 

-

Taze Hava

 

m3/h

22000

22000

44000

Filtre

 

 

G4+F7

G4+F7

 

Özellikler

 

 

%100 taze havalı, IEC

%100 taze havalı, IEC

 

 

Tablo 3. Yaz Sezonu Sıcaklık Dağılımı Değerleri

Sembol

Dağılım

Dış Hava Sıcaklığı (˚C)

İç Ortam Sıcaklığı (˚C)

a

3%

36

25

b

33%

31

25

c

41%

26

25

d

23%

21

21

Toplam  

100%

 

Kısmi Yüklerde Enerji Tüketimi Formülü
ESEER = 0,03xEERa+ 0,33xEERb+ 0,41xEERc+ 0,23xEERd

Tablo 4. Hybricool için Dış Hava Sıcaklığına Bağlı Olarak Sezonsal Enerji Kazanım Değerleri

Sembol

Toplam Enerji Geri Kazanımı IEC-KW Soğutma

Adyabatik Modüle Dış Hava Giriş Sıcaklığı (˚C)

Adyabatik Modüle Dönüş Havası Giriş Sıcaklığı (˚C)

a

189,17

36

25

b

133,44

31

25

c

79,19

26

25

d

0,00

21

Free Cooling

Sezonsal Toplam Enerji Kazanımı           

82,18

 

 

Tablo 5. Standart Isı Geri Kazanımlı (IGK) Klima Santrali için Dış Hava Sıcaklığına Bağlı Olarak Sezonsal Enerji Kazanımı Değerleri

Sembol

Toplam Enerji Geri Kazanımı IEC-KW Soğutma

IGK Dış Hava Giriş Sıcaklığı (˚C)

IGK Dönüş Havası Giriş Sıcaklığı (˚C)

a

99,72

36

25

b

52,79

31

25

c

8,80

26

25

d

0,00

21

Free Cooling

Sezonsal Toplam Enerji Kazanımı           

24,02

 

 

Yukarıdaki analizlerden de görüleceği üzere standart ısı geri kazanımlı bir klima santraline göre endirekt evaporatif soğutmalı HybriCool IEC ünitesi örnek proje değerlerinde 1 yaz sezonunda 17,796 EUR enerji tasarrufu sağlamaktadır. Bu çalışma Kocaeli ilinde mevcut bir fabrika için gerçek değerler kullanılarak yapılmıştır. Soğutma grubu kurulu gücü kapasitesinden ısı geri kazanım yapılmamasına göre yaklaşık 190 kW, IGK klima santrali uygulamasına göre 90 kW mertebesinde kurulu yük, dolayısıyla ilk yatırım maliyeti tasarrufu sağlamak mümkün olmaktadır.

IGK KS yerine IEC Klima Ünitesi Kullanılması Durumunda

Sezonsal Toplam Enerji Kazancı

58,16

kW Soğutma

Mevcut Sistem EERS’si (tahmini)

2

 

Çekilen Güç

29,08

kW Elektrik Tüketimi

Günlük Çalışma Saati

24

Saat

Aylık Çalışma Günü

30

Gün

Yaz Sezonu

5

Ay

Toplam Çalışma Saati

3600

Saat

 

 

 

Toplam Kazanç/Yaz Sezonu

104684

kW Elektrik Tüketimi

 

 

 

Elektrik kW Saat Bedeli

0,17

EUR/kW

 

 

 

Toplam Kazanç Parasal Karşılığı

17.796

EUR/yıl

 

Detaylı bilgi için www.aiolosair.com 



Yaklaşan Etkinlikler
Söyleşi