Hata oluştu. Lütfen tekrar deneyiniz.
X
Sepet
Sepetinizde ürün bulunmamaktadır.
EN TR
TR
EN
Kombi Kazan Isı Pompası Güneş Kolektörü Brülör Radyatör Isı Gideri Paylaşım Sistemi Yardımcı Ürünler
Bireysel Soğutma Merkezi Soğutma
Dalgıç Pompa Santrifüj Pompa Dalgıç Pompa Motorları Hidrofor Sirkülasyon Pompası
Bina Yönetim Sistemleri Enerji Verimliliği Danışmanlık Hizmetleri Isı Paylaşım Hizmetleri Satış Sonrası Hizmetleri
Yetkili Satıcılar Yetkili Servisler Tüketici Destek E-Ticaret Destek
Genel Bakış Faaliyetler Referanslar İnsan Kaynakları Yatırımcı İlişkileri Medya Kişisel Verilerin Korunması
ANASAYFA
Isıtma
Soğutma
Su Basınçlandırma
Mühendislik Hizmetleri
Destek
Kurumsal
İletişim

Isıtma, Havalandırma ve Hava Koşullandırma Sistemlerinde Atık Isının Faydalı Enerjiye Dönüştürülmesi

Isı geri kazanımı (IGK) nedir?

Isı geri kazanımı, bir işlem sürecinde (process) oluşan ve kullanılmayan, sistem dışına çıkarılacak ısının tutulması, faydalı enerjiye dönüştürülerek bir başka süreçte kullanılmasıdır. Bu kazanımla işlerim maliyetleri düşürülür, enerji tüketimi azalır ve sürdürülebilir tasarım anlayışı geliştirilebilir. Su soğutma işleminde oluşan ve sistemde kullanılmayan sıcak su, bir binanın ısıtılmasında, kullanım suyunun veya havalandırma havasının ön-ısıtılmasında değerlendirilebilir. Başka bir işlem sürecinde ısı kaynağı olarak veya yeniden ısıtma bataryalarına ısı sağlamak amacıyla kullanılabilir. Tipik uygulama alanları hastaneler, okullar/üniversiteler, tatil köyleri/oteller ile veri merkezleridir. Su soğutma sürecindeki her IGK uygulamasında, soğuk ve sıcak su ihtiyacının, eş zamanlı olarak, dikkatle değerlendirilmesi gerekir.

Tipik Su Soğutma Gruplu HK Sistemi

Isı geri kazanımı gerekli midir?

Amerikan Isıtma, Soğutma ve Iklimlendİrme Mühendisleri Birliği (ASHRAE) 90.1 Enerji Standardında işlem Suyunun Isıtılması İçin Isı Geri Kazanımı bölümünde (Bölüm § 6.5.6.2), 24 saat çalışan büyük işletmelerde işlem suyunun ön-ısıtması için su soğutmalı sistemlerin voğuşturucu (condenser) tarafından ısı geri kazanımı yapılması gerektiği belirtilir [1]. Bu standartta birkaç istisna tanımlanmıştır. Standardın kapsamı ve amacının eksiksiz birseldi de anlaşılması için tasarım mühendisinin bu standardı ve proje ile ilişkili diğer düzenlemeleri daha ayrıntılı İncelemesi önerilir. Bu amaçla Enerji ve Çevre Tasarımında Liderlik (Lea-dersbip in Energy&Environmental Design-LEED®) “Yeni Yapı, Enerji ve Atmosfer”de (NC Eac1) kredi bir sertifika puanının en yüksek düzeyde olması hedeflenen projelerde, binanın enerji tüketimini en düşük düzeye düşüren bir yöntem kullanılarak ısı geri kazanımı sağlanması özendirilimiştir. Bunun başarılması için, tasarımcının yeterli miktarda ısıyı tutmanın en iyi yöntemini belirlemesi ve su soğutma grubu tesisinin verimliliğini düşürmeden bu yöntemi fayda sağlayacak şekilde uygulaması gerekir.

Isı Geri Kazanımlı Su Soğutma Gruplu HK Sistemi

Su soğutmalı bir hava koşullandırma (HK) sisteminde IGK nasıl çalışır?

Tipik bir su soğutma gruplu HK sisteminde istenmeyen ısı, ortamdan veva işlem sürecinden çekilir ve soğutma kulesi aracılığıyla atmosfere bırakılır.

Bir ısı geri kazanımlı su soğutma sisteminde, atık ısının bir bölümü ısı makinesi aracılığıyla kullanılır ve kalan ısı soğutma kulesi aracılığıyla dış ortama atılır. Su soğutma gruplarında çıkan ısı, sıfır değerinden (tüm ısı kuleye gönderilir ve dış ortama atılır) ısının tamamına kadar değişken oranda (soğutma yükü + kompresörün çalışması için) faydalı ısıya dönüştürülür. IGK’lı su soğutma grupları, çalışma süresinin büyük bir kısmında, çıkan toplam ısının büyük bir çoğunluğunun ısıtma için kullanılması durumunda ekonomik olarak en uygun (optimum) düzeyde çalışır. Kazanılan ısının enerji olarak karşılığı (elektrik maliyeti), sıcak su elde etmek için gereken kompresör giriş gücündeki artışa eşittir; bir başka deyişle, yüksek su sıcaklığı için gerekli güç ile en uygun soğurma kulesi suyu sıcaklığında çalışan geleneksel bir soğutma grubu için gereken güç arasındaki farka eşittir. Sıcak su kaynağının kontrol edilmesi istendiği zaman, bu kaynağın kullanılacağı donanımların özelliklerinin belirtilmesi önemlidir. Bu alanda değişik amaçlar için kullanılabilecek soğutma grubu düzenlemeleri vardır. Sıcak su için geri kazanılmış ısı kaynağını kontrol edecek donanımın özellikleri belirlenmelidir. Su soğutma grubu üzerindeki kontrol birimleri, su soğutma grubunun verimliliğini düşürmeden sıcak su ayar sıcaklığını koruyabilir. Kazanılan ısı ile soğutma grubu verimliliğinin en uygun düzeyde tutulması ile enerji tüketimi en düşük düzeye iner.

Tablo 1 – Yakıtlar / Isıtma Sistemleri ile Isı Kazanımlı Su Soğutma Sistemlerinin (IGKSSS) Karşılaştırılması (1)

IGK neden önemlidir?

Isı üreten soğutma grupları kullanılarak ısı geri kazanımı, fosil yakıt kullanımının azalmasını sağlar. Çevresel yararlarının yanı sıra, işletme maliyetinin de azaltılması ile bina yönleri ekonomik kazanım elde eder. Genellikle bir binada, tüketilen enerjinin yaklaşık olarak % 43’ü ortam ve su ısıtmak için kullanılır [2], Eğer binada es zamanlı olarak ısıtma ve soğutma yükleri varsa ısı geri kazananının dikkate alınması gereklidir. Bu durumdaki bir binada ısıtma için enerji gereksinimi ortadan kaldıracak veya büyük ölçüde azaltacak ısı geri kazanımı uygulanması ile işletim maliyetleri önemli ölçüde düşürülebilir. Toplam tasarrufun karşılaştırılması için hem soğutma hem de ısıtma işletim maliyetlerinin karşılaştırılması gerekir. Bu karşılaştırma ısıtma verimliliğinin hesaplanmasıyla yapılabilir. Isıtma verimliliği sağlanan ısıtmanın kullanılan enerjiye oranını gösteren “Isıtma Başarım (Performance) Kat-sayısı - (COP- Coefficient of Performance)” ile belirlenir.

Denklem 1: Isıtma için Performans Katsayısı ASHRAE 90.1’in yeni düzenlemesinde tipik bir doğalgaz kazanının verimliliği “Yıllık Yakıt Kullanım Verimliliği”nin (Annual Fuel Utili-zation Emciency- AFUE) % 80’idir. Bu, COP değerinin 0,8 olması demektir. Bir ısı geri kazanımlı soğutma grubunda buna karşılık gelen COP ısıtma değeri 3,4 ile 3,9* arasındadır. Bu özet karşılaştırma ısıtma için ısı geri kazanımlı su soğutma grubunun kullanılmasının, standart bir kazana göre % 300-400 daha verimli olduğunu gösterir.

*NOT: 3,4 ile 3,9 değerleri, AHRI- Bütünleşik Kısmi Yük Değerli (Integrated Part Load Value- IPLV) su soğutma grubunun buharlaştırıcısının (evaporatör) koşulları temelinde belirlenen bir aralıktır (3 gpm/ton yoğuşturucu çıkışında, sırasıyla, 140F ve 130F ve buharlaştırıcı çıkışı 44F için).

Enerji tasarruf analizi

Tablo l’de, ısı geri kazanımlı soğutma grubunun standart bir kasanla COP karşılaştırmasının nasıl yapılacağına ilişkin bir örnek verilmiştir.

(l) Bu tablo Carrier’ın orijinal teknik bülteninde yer alan ve ABD verilerine göre hazırlanan karşılaştırma tablosunun yerine Türkiye verileri esas alınarak hazırlanmıştır. Tablo’da DOSİDER’in 11 Haziran 2014 tarihli “Konutlarda 1000 kCal Isı İhtiyacı İçin Gerekli Olan Yakıtlar İçin Karşılaştırın a Tablosu”ndaki veriler ve hesaplama yöntemleri esas alınmıştır. (bkz. www.dosider.org)

(2) Elektrik birim fiyatı EPDK’ran Nisan 2014 tarihli TEDAŞ tarifesinden alındı.

(3) Fuel-oil No 4 fiyatı EPDK’nın 12 Haziran 2014 tarihli istanbul Avrupa Yakası tarifesinden alındı.

(4) Doğalgaz fiyatı Ankara Başkent Gaz’ın 1 Haziran 2014 tarifesinden alındı.

(5) 1000 kCal için enerji maliyeti: [(yakıt birim fiyatı x 1000 kCal) / (yakıt alt ısıl değeri x işletme verimi)] formülü ile hesaplandı.

(6) Elektrik için ısıl değer= 860 kCal/kWh; işletme verimi = %99; 1000 kCal için Enerji Maliyeti = [(0,37xl000)/(860x0.99)] = 0,435

(7) Fuel-oil No 4 İçin alt ısıl değer = 9875 kCal/ kWh; işletme verimi = % 80; 1000 kCal için Enerji Maliyeti = [(2,79xl000)/(9875x0.8)] = 0,353

(8) Doğalgaz için alr ısıl değer = 8250 kCal/m1*; işletme verimi standart kombiler için % 100; voğujinalı kombiler için % 107 (T S EN 677’ye göre % 30 yükte ve 30’C dönüş suyu sıcaklı-ğında). Standart kombi için 1000 kCal Enerji Maliyeti = [(1000x1,087)/ (8250x1)]= 0,132 VB voğuşmalı kombi için 1000 kCal Enerji Maliyeti [(1000xl,087)/{8250xl,07)]= 0,123

(9) 1000 kCal ısı üretimi için Maliyet İndeksi en düşük değere sahip olan yoğuşmalı doğalgaz için 0,123 olan sistem verimliliği 100 kabul edilerek hesaplanmıştır. Buna göre; standart kombili doğalgaz 1000 kCal ısıyı yoğuşmalı DG’dan 0,132/0,123 = 1,07 kat, Fuel Oil No 4 ise 0,353/0,123 = 2,9 kat, elektrik ise 0,435/0,123= 3,5 kat daha pahalıya üretecektir. Maliyet indeksleri ise standart kombi için 1,07x100=107; fuel oil No 4 için 2,9x100= 290 ve elektrik için 3,5x100= 350 olur.

(10) “Maliyet indeksleri Isı Geri Kazanımlı Su Soğutma Sistemleri’nde sistem taralından sağlanacağından, doğrudan sistemin verimliliğini (COP) gösterir. Buna göre Isı Geri kazanımlı Su Soğutma Sistemleri, yerine geçtiği ısı üretim sistemine ve yakıtına görel00-350 arasında enerji tasarrufu sağlar. Uygulamalar Aşağıdaki bina tipleri için soğutulmuş ve sıcak su koşulu bulunabilir.Tüm durumlarda, ortam soğutması ve HK amaçlı olarak soğutulmuş su kullanılabilir.

Kolejler/üniversiteler

* Yemekhaneler ve Yatakhaneler - Duşlar, çamaşırhane, mutfak ve yemekhane tesisleri için sıcak su üretimi

* SporTesisleri - Duş ve çamaşırhane ile yüzme havuzunun ısıtılması için sıcak su üretimi

Tatil köyleri/oteller

* İçme suyu ve çamaşırhane, mutfak bulaşıkhane ve yüzme havuzunun ısıtılması gibi içme dışı amaçlar için sıcak su üretimi

Hastaneler ve huzur evleri

* Çamaşırhane, mutfak tesisleri ve ısıtma sistemleri için sıcak su üretimi

* Operasyon Odaları

Veri merkezleri

* Nemi alınmış hava ve yıl boyunca eş zamanlı olarak soğutma ve ısıtma yapılmasını gerektiren merkezler için ısı geri kazanımı. Birçok su soğutma tesisinde, tasarım şuasında gereğinden fazla veya “yedek” kapasite dikkate alınır. Bu soğutma gruplarının birincil soğutma grupları çalışmadığı zaman çalışması amaçlanır. Yedek soğutma grupları sadece birincil soğutma gruplarında bir arıza olması ya da bakım yapılması gerektiğinde çalıştığı için, bu gruplar çok kısa sürelerde çalışır. Bu yüzden, yedek soğutma grubunun verimliliğe bir faydası olmaz. Eğer fazla kapasite için ısı geri kazanımlı bir soğutma grubu kullanılırsa, ısıtma ve soğutma için her eş zamanlı ihtiyaçta bu grup çalışır. Böyle bir ihtiyaç olmadığında ise bekleme konumunda kalır. Eğer birincil soğutma grubunda oluşan bir sorun nedeniyle bu grubun çalışması gerekirse, ısıyı soğutma kulesine göndererek sadece soğutma konumunda işlev yapar. İki türlü ısı gönderiminin düzenlenmesi için bir hidronik sistem tasarlanarak ısı geri kazanımlı soğutma grubu sadece soğutma grubu olarak da kullanılabilir. Bu tür bir ısı geri kazanımlı soğutma grubunun kontrol biriminin üretici tarafından sağlanması ve soğutma grubunun ana kontrol kartı ile bütünleştirilmesi önerilir. Tasarım düzgün yapılırsa, kontrol birimi iletişim sisteminden alınan ayrı bir giriş ile uzaktan denetlenen kontrol birimleri basit bir şekilde sadece soğutma ile ısı makinesi arasında geçiş yapabilir. Isı geri kazanım sistemlerini değerlendirirken diğer bir seçenek de, hava soğutmalı bir soğutma grubu kullanılmasıdır. Bu grup yalnızca iki konumda, soğutma veya ısı geri kazanımı konulularında çalışır. Soğutma konumunda çalışma sırasında, yoğuştutucu (condenser) ısısı hava soğutmalı ısı değiştiriciler aracılığıyla atmosfere iletilir.

Isı geri kazanım konumu etkinleştirildiği zaman, eğer dönen sıcak su sıcaklığı kullanıcının ayarladığı değerin altına düşerse, elektromanyetik (solenoid) vanalar ve bütünleşik (entegre) su soğutmalı yoğuşturucu kullanılarak soğutkan devresi, otomatik olarak ısı geri kazanım konumuna geçer. Soğutma gruba bu durumda bir devresiyle su soğutmak soğutma grubu ve öteki devresiyle hava soğutmalı soğutma grubu olarak çalışır. Sıcak su gerekliliğine bağlı olarak, bütünleşik kontrol birimleri aracılığıyla ikinci devre de ısı geri kazanım konumunda geçirilebilir. Sıcak su sıcaklığı, soğutkan devresinin sadece soğutma konumunda ısı geri kazanım konumuna geçirilmesi ile kontrol edilir. Sıcak su ayar değeri karşılandığı zaman, soğutma grubu yeniden sadece soğutma konumunda çalışmaya geçer ya da hava soğutmalı soğutma grubu gibi çalışmaya başlar.

Sonuç

Bir tesisin işletim maliyetleri ya da bir binanın karbon salınımı düşürülmek istendiğinde, soğutulmuş su sisteminden ısı geri kazanımı tamamen mümkündür ve uygulanabilir. Isı üreten bir soğutma grubu kullanılarak ısı geri kazanımı, ekonomik ve çevre açısından sorumlu bir şekilde enerji tasarrufu çözümleri sağlamak açısından mükemmel bir seçimdir. Otellerden hastanelere, sosyal tesislerden üniversitelere kadar her türlü bina için, bina ısıtmadan havuz ısıtmaya ya da kullanım suyunun ısıtılmasına kadar tüm uygulamalarda ısı geri kazanımı mümkün olan tek çözüm olmasa da, enerji maliyetleri ile tüketim değerlerinin düşürülmesi İçin çok yüksek verimliliğe sahip bir çözümdür.

1. 90.1 User’s Manual, ANSI/ASHRAE/ IESNA Standart 90.1- 2013,American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers, Atlanta, GA ABD

2. Energy Information Administration, 2003 Commercial Buildings Energy Consumption Survey, Table E1A. Major Fuel Consumption (Btu) by End Use for All Buildings, 2003; http ://www. eia.gov/consumption/commercial/ data/2003/index. ctm?vİew=consumption#el

Bu doküman sadece bilgi verme ve sistem tanıtımı amaçlı olarak hazırlanmıştır ve Carrier Corporation ya da herhangi bir üçüncü tarafın ürünleri ile ilgili olarak, açıkça veya ima yoluyla hiçbir şekilde bir garanti vermez ve yükümlülük oluşturmaz.

NOT: Ayrıntık bilgi için:

1. “Su Soğutmalı Cihazlardan Isı Geri Kazanımı” (Heat Recovery from Chilled Water Systems/Applications for Heat Reclaim Chillers), Alarko Carrier Teknik Bülteni, Sayı 52, Temmuz 2013, alarko-carrier.com.tr

2. “Hava Soğutmalı Su Soğutma Grupları ve Isı Geri Kazanımı” (Heat Recovery from Air Cooled Systems/Applications for Heat Reclaim Chillers), Alarko Carrier Teknik Bülteni, Sayı 49, Haziran 2013, alarko-carrier.com.tr

3. Commercial.carrier.com

*Alarko Carrier Teknik Bülten, Temmuz 2014, Sayı 66 TM

Tümünü Temizle
Karşılaştır