Paket Tip Çatı Klimalar

• göreceli düşük yerleştirilme maliyetine sahiptir,
• bölgelendirmede esneklik sağlar,
• kapasite fazlasına sahiptir,
• bakımı kolaydır.

Yerleştirme işleminin ağırlık taşıdığı büyük cihazlar yerine küçük cihazlara yönelme eğilimi, üreticileri özgün tasarım ve uygulamalar geliştirmeye zorladı. Binalara ilişkin düzenlemelerin çoğu, insanların yaşadığı yerlerde her binada belli oranda bir havalandırma yapılmasını zorunlu kılar. Isıtma, havalandırma ve klima sanayisini düzenleyen ASHRAE’ın (Amerikan Isıtma, Soğutma ve Klima Mühendisleri Birliği) 62-89 Standardı, çeşitli uygulamalar için gereken havalandırma havası miktarlarını saptamıştır. İşyerlerinde bu oran, kişi başına 35 m³/h, okullarda kişi başına 25 m³/h ve mağazalarda insanların yoğunluğuna göre değişmekle birlikte genellikle başına 0.3-0.5 m³/h’dir.

Ticari ısıtma, havalandırma ve klima sanayisinin büyük bir bölümünde, ısıtma ve soğutma amacıyla paket tip çatı klimaları kullanılır. Bu pazarın büyük bir bölümü de 50 kW altındaki cihazlardan oluşur. Paket tip çatı klimaları genellikle, iç tasarımları nedeniyle havalandırma havasının %30’undan fazlasını işleyemezler. Çünkü bu cihazların çoğunda 3-4 sıra derin soğutma serpantini bulunur ve yaklaşık %75’lik bir duyulur ısı faktörüne göre tasarlanmışlardır. Göreceli daha çok havalandırma havası gerektiren çok sıcak ya da nemli ortamlarda dış havanın nemi yeterince uzaklaştırılmazsa iç ortamın bağıl nemi yüksek olur. ASHRAE, iç ortam havasında mikroorganizmaların oluşmasına ve yayılmasına engel olacak maksimum bağıl nem oranını %60 olarak belirlemiştir.

Bu yazıda, paket tip çatı klimalarının yüksek miktarda dış havayı işleyebileceği yeni düzenleme seçenekleri ele alınacaktır.

Klimanın Kapasitesi

Paket tip çatı klimalarının seçiminde çoğunlukla tasarım hava koşullarının gerektirdiği toplam ısıtma ve soğutma yüklerini karşılayacak kapasitede cihaz seçilir. ASHRAE’a (Amerikan Isıtma, Soğutma ve Klima Mühendisleri Birliği) göre tasarım koşulları (esas olarak kuru termometre sıcaklığı) yıl boyunca ancak %2.5-5 oranında gerçekleşir. Yani, çoğunlukla cihaz, koşulların gerektirdiğinden daha büyük seçilir. Cihazın birden çok kapasite kademesi yoksa, termostat ayar noktasını korumak üzere sık sık açık ve kapalı konumları arasında gidip gelecektir. 35 kW altındaki çoğu küçük cihazda yalnızca bir kapasite bulunduğundan bu bir sorun olarak karşımızdadır. Sorunu ağırlaştıran bir başka etken de, dış hava sıcaklığı düşünce düşük yoğuşma sıcaklığı nedeniyle cihaz kapasitesinin daha da artmasıdır.

Fazla kapasite söz konusu olduğunda cihaz ortamı hızla soğutur, termostatın istediği sıcaklığı sağlar ve kapanır. Çalışma süresi kısalınca cihaz içindeki hava dolaşımı yetersiz kalır ve soğutma serpantininden yeterli hava geçmeyince havanın nemi giderilemez. Sonuçta, ortamın göreceli nemi yüksek kalır ve kimi yerde “mağara” koşulları olarak da anılan soğuk ve nemli bir hava oluşur.

Öte yandan cihaz büyüklüğü, tasarım koşullarının altındaki sıcaklıklara göre belirlendiğinde, yılın en sıcak günlerinde yeterli soğutma yapılamaz ve ortam sıcaklığı istenilen kuru termometre sıcaklıklarının üzerine çıkar. Gerçekte konfor açısından cihazın uzun bir süre çalışması, kısa süreli çalışmasından daha iyi sonuç verir, çünkü bina havası birkaç kez dolaşmış, soğutma serpantininden geçmiş ve havadaki nemi daha iyi uzaklaştırmış olur.

Cihaz Büyüklüğünü Belirleme Örneği

Tablo 1’de, 26 kW bir paket tipi çatı klimanın iki farklı duruma göre nasıl çalıştığı gösterilmiştir. Binanın dış hava miktarı, ASHRAE havalandırma zorunluluklarına uygun olarak kişi başına 8 m³/h’den 25 m³/h’e çıkarılmıştır.

Tablo 1

Tablo 1’de görüldüğü gibi, cihaz kapasitesi birinci durum için yeterli büyüklüktedir. Gerçekte soğutma yüküne göre biraz büyük bile seçilmiştir. Dış hava miktarı arttığında ise cihaz büyüklüğü yetersiz kalmakta ve istenilenin üzerinde iç hava sıcaklığı ve göreceli nem oranları ortaya çıkmaktadır.

Sistem Seçenekleri

Bu noktada ne gibi seçeneklerimiz olabilir? Cihaz büyüklüğünü artırabiliriz, ama bu durumda aşağıdaki sorunlarla karşılaşırız:

• Mevcut çatı kaidesi yeni cihaza uymaz. Çatıda değişiklik yapmak gerekebilir ve bu durum hem maliyeti artırır, hem de binada yaşayanları rahatsız eder.

• Elektrik sistemi daha büyük bir cihazı kaldırmayabilir. Kablo ve devre kesicilerin yenilenmesi gerekir ve bu da pahalıya mal olur.

• Kanal sistemi de daha büyük miktarda hava akışına yetmeyebilir, ama bu örneğimiz için geçerli değildir.

Bu sorunu çözmek için başvurulan en yaygın yöntemlerden biri, havalandırma havasını çatı cihazına girmeden önce temizlemek amacıyla dış hava girişine kompakt bir entalpi çarkı sistemi yerleştirmektir.

Bu sistemler genellikle iyi çalışır, ama en etkili ve en ucuz çözüm olduğu söylenemez. Bir çatı cihazına entalpi çarkı eklemenin aşağıda belirtilen sakıncaları da vardır:

• Entalpi çarkı aksesuarını takabilmek için, varolan cihazın dış hava girişini değiştirmek gerekir.

• Entalpi çarkı aksesuarını desteklemek amacıyla ek bir çatı kaidesi yapmak gerekebilir. Ayrıca geçiş kanalı yapmak ve buna bağlı olarak çatı cihazına Carrier Enerji Geri Kazanımlı Havalandırma (ERV) cihazını takmak da gerekebilir.

• Entalpi için ayrı bir yeni güç kaynağı sağlamak gerekir.

• Entalpi çarkı, çarkı yeniden çalıştıracak (kuru) iki hava akımı arasındaki sıcaklık diferansiyeline bağlı olarak harekete geçtiğinden, ılıman iklimde etkili çalışmaz, ılık ve soğuk havada sıcaklık diferansiyelini elde edemez.

• Entalpi çarkı, sisteme tahrik motoru, kayış ve yatak gibi bakım gerektiren ek parçalar eklenmesini gerektirdiğinden daha karmaşık bir sistem yaratır.

Bu sakıncalarına karşın, özellikle çok miktarda havalandırma havası gerektiren sanayi ve büyük ticari klima sistemlerinde entalpi çarkları nemden arındırma sorununu çözümler. Entalpi çarkı kullanılacaksa, her biri ayrı bir çatı cihazına yerleştirilmiş çok sayıda küçük entalpi çarkı yerine tek ve büyük bir sistem kullanılması daha doğru olur.

Enerji Geri Kazanım Cihazı (Energy Recycler)

Carrier’ın yeni geliştirdiği Enerji Geri Kazanım Cihazı, yeni paket tip çatı klimalara yerleştirilebilen ya da yeniden uyarlama kiti olarak kullanılabilen yeni bir aygıttır.

Enerji Geri Kazanım Cihazı, doğrudan çatı cihazına takılan ve uygulama alanında yerleştirilen bir aksesuardır. Cihaza giren havayı önceden işleyerek, sıcak iklimlerde ve hava koşullarının beklenilenin üzerine çıktığı koşullarda tipik bir çatı cihazının başa çıkamayacağı büyük miktarda dış havanın cihaza girebilmesini sağlar.

Enerji Geri Kazanım Cihazı, oda kliması gibi, tek üniteden oluşan mekanik bir soğutma sistemidir ve çatı cihazının dış hava girişine takılarak dış havanın önceden işlenmesini sağlar. Yazın gelen havanın nemini giderir ve yoğunlaşan ısıyı boşaltma havasıyla birlikte dışarı atar. Kışın ters çevrimli olarak bir ısı pompası gibi çalışır ve bir yandan boşaltma havasından ısı çekerken bir yandan havalanma havasını önceden ısıtır. Yoğuşturucusu serpantinini soğutmak için sıcak dış havayı kullanmak yerine, binadan dışarı atılan havayı kullanır ve böylece Enerji Geri Kazanım Cihazı’nın düşük yoğuşma sıcaklıklarında çalışmasına izin verir. Enerji Geri Kazanım Cihazı, havalandırma havası yükünü ortamın ısıl yükünden etkili bir biçimde ayırmanızı sağlar. Havalandırma havasının ayrıca işlenmesi, ana evaporatör serpantininin çok daha etkili ve verimli çalışmasıyla sonuçlanır.

Sistem, özellikle daha serin ve ılıman havalarda, entalpi çarkının gerek duyduğu sıcaklık diferansiyelinin elde edilemeyeceği durumlarda, kurutucu ya da entalpi çarkı sistemlerinden daha etkilidir. Enerji Geri Kazanım Cihazı, dış havayla bina boşaltma havası arasındaki sıcaklık farkına göre çalışmadığından ve buhar-basınç çevrimiyle kendi sıcaklık diferansiyelini yarattığından, sıcak ve nemli iklim yanında kuru ve sıcak iklimler için de ideal bir çözümdür.

Enerji Geri Kazanım Cihazı, istenilen potansiyel kapasiteye göre çatı klimasıyla birlikte ya da tek başına kullanılabilir.

Üç ayrı kentte bir restoran için yapılan ayrıntılı bir araştırmanın sonuçları, “Havalandırma Havasının İşlenmesinde Mekanik Nemden Arındırma Sistemleri Kullanımının Maliyet ve Yararları” başlıklı bir yazıda ele alınmıştır.

Bu inceleme, standart bir çatı klimasına uygulanan entalpi çarkı ile Enerji Geri Kazanım Cihazını karşılaştırmaktadır.

Özet ve Sonuçlar

Yeniden düzenleme uygulamalarında Carrier’ın Enerji Geri Kazanım Cihazı’nın üstünlüğü tartışılmaz. Bu cihazın entalpi çarkına üstünlüklerini yeniden toparlamak gerekirse,

• Carrier, Enerji Geri Kazanım Cihazı’nı özel olarak Carrier çatı klimalarıyla birlikte kullanılmak üzere tasarlamıştır. Tek bir kaynağın sorumluluğunda oluşu, bu projeye katılanların sayısını azaltmıştır.
• Enerji Geri Kazanım Cihazı, doğrudan Carrier çatı klimasına takılır ve çatıda ya da elektrik besleme hatlarında herhangi bir değişiklik gerektirmez.
• Enerji Geri Kazanım Cihazı’nın ağırlığı, varolan cihaza ve çatı kaidesine takılan bir çapraz korkulukla desteklenir ve destek için ek kaide yapılmasını gerektirmez.
• Küçük boyutta oluşu nedeniyle, eşdeğer kapasitedeki ürünlerle karşılaştırıldığında daha az yer tutar.
• Yeni Carrier çatı klimalarıyla birlikte kolayca yerleştirilir ya da varolan cihaza sonradan eklenebilir. Carrier dışındaki cihazlarla da kullanılabilir.
• Teknik elemanların iyi bildiği kanıtlanmış ve güvenilir ısı pompası teknolojisini kullanır ve bu nedenle daha yabancı teknolojilerle karşılaştırıldığında bakım ve onarımı daha kolaydır.