Soğutma kulesi kapasite hesabı, chiller ve endüstriyel proseslerde ısı atma ihtiyacına göre ASHRAE/CTI standartlarına uygun soğutma kulesi kapasitesini belirler. Açık ve kapalı devre kule tipleri karşılaştırmalı olarak değerlendirilir.
Giriş-çıkış suyu sıcaklıkları, yaş termometre sıcaklığı ve soğutma yükü girilerek kule debisi, buharlaşma suyu tüketimi, fan gücü ve yıllık enerji tüketimi hesaplanır. Sonuç optimum kule seçimi için kullanılır.
Soğutma Kulesi Hesaplama Metodu
| Standartlar | ASHRAE Handbook, CTI STD-201, ASHRAE 90.1, ASHRAE Guideline 12, ASHRAE 188 (Legionella) |
| Rakım / Atmosferik Basınç | P = 101325 × (1 − 2.25577×10⁻⁵ × h)^5.2559 Pa (ASHRAE Fundamentals Ch.1 Denklem 3) Psiko ortak kütüphanesinden (Psiko::P_atm) hesaplanır — tesisat.org'daki diğer araçlarla aynı formül. 500m+ rakımda hava yoğunluğu ve fan kapasitesi düşer. CTI STD-201 rakım düzeltme faktörleri üretici kataloğundan alınmalıdır. |
| CTI Test Koşulları (CTI STD-201) | Standart test: CWT=29.4°C, HWT=35°C, WBT=25.6°C Katalog değerleri bu koşullarda verilir. Farklı koşullarda çalışma kapasitesi değişir — üretici performans eğrilerinden düzeltme yapılmalıdır. |
| Kule Düşük Kısmi Yük (Yaklaşık Uyarı) | PLR < %25'te su dağıtımı ve fan performansı bozulabileceğine dair uyarı verilir. Sabit bir "%40 minimum yük" ASHRAE/CTI kuralı yoktur — ASHRAE Ch.40'a göre VFD'ler %10'a kadar modülasyon yapabilir, ancak %25 fan hızı altında üreticiye özel limitler olabilir. Kesin minimum akış/fan/hücre sınırı üretici tarafından belirlenmelidir. |
| Legionella / Su Kalitesi (ASHRAE 188) | ASHRAE 188 kapsamında Water Management Plan gereklilikleri değerlendirilmelidir (yerel mevzuat ayrıca kontrol edilmelidir). Kimyasal dozlama, biyosit programı, blowdown kontrolü, COC takibi ve periyodik sistem temizliği önerilir. |
| Ton (TR) Dönüşümü | 1 TR (Refrigeration Ton) = 3.517 kW = 12,000 BTU/hr |
| Isı Atma Faktörü — Tasarım (HRF_design) | HRF_design = 1 + 1/COP_full → Kule boyutlandırma ve CAPEX bazı Kule, pik yükte full-load COP ile çalışacak şekilde boyutlandırılır. chiller.php ile tutarlı. |
| Isı Atma Faktörü — Çalışma (HRF) | HRF = 1 + 1/COP_PL → Mevcut çalışma noktası ve enerji analizi için PLR < 1.0'de COP_PL > COP_full olduğundan HRF < HRF_design olur. |
| Part-Load COP (Yaklaşık Varsayım) | COP_PL = COP_full × (1 + 0.15 × (1 − PLR)) PLR = Part Load Ratio; yük düştükçe COP genel eğilim olarak artar. Bu, ASHRAE'nin resmi bir formülü değil, kaba bir mühendislik yaklaşımıdır — gerçek davranış kompresör/kapasite kontrol tasarımına (VFD, IGV, unloading, hot-gas bypass vb.) bağlıdır (ASHRAE Ch.43). Kesin değer üretici performans eğrisinden alınmalıdır. |
| Yük Faktörü (ASHRAE 90.1 Appendix G) | Yıllık enerji hesabında pik yük değil bina tipine göre ortalama yük kullanılır: Ofis: %60 | AVM: %65 | Hastane: %75 | Otel: %58 | Endüstriyel: %70 | Veri Merkezi: %90 | Karma: %62 chiller.php ile aynı loadFactor tablosu — araçlar arası tutarlılık sağlandı |
| Su Debisi (HVAC Standart) | Flow (m³/h) = Q_design(kW) / (1.163 × Cp_factor × Range) 1.163 = ρ × Cp / 3600. Kule tasarım kapasitesi (full-load HRF) bazında hesaplanır. |
| Sıcaklık Farkı (Range) | HWT - CWT (Tipik: 4-8°C) |
| Yaklaşım (Approach) | CWT - WBT (Min 2-3°C, Standart 5°C) |
| Range/Approach Oranı (Simplified, "Effectiveness" DEĞİL) | ε = Range / (Range + Approach) — yalnızca bilgi amaçlı ASHRAE Ch.40'taki gerçek kule etkinliği Merkel/NTU entegrasyonu (KaV/L) ile hesaplanır ve üretici dolgu (fill) karakteristik eğrisi gerektirir. Bu araçta o veri bulunmadığından gerçek Merkel çözümü yapılmaz; bu oran sadece kaba bir gösterge olup kule seçiminde kullanılmamalıdır. |
| Psychrometric (Psiko Ortak Kütüphanesi — ASHRAE Fundamentals Ch.1) | Doyma buhar basıncı: Hyland-Wexler/ASHRAE tam korelasyonu (Pws) — Tetens yaklaşımı değil Nem oranı: ASHRAE Eq.33/35, yaş termometreden bisection ile tutarlı çözüm Entalpi: h = 1.006×T + W×(2501 + 1.86×T) kJ/kg dry air Nemli hava yoğunluğu: ρ = (1+W) / v — ASHRAE Fundamentals Ch.1 Eq.11b Bu hesaplar artık tesisat.org'daki diğer araçlarla (örn. santral hesabı) aynı ortak kütüphaneden (utils/psiko.php) alınır; önceki basit Tetens yaklaşımının yerini almıştır. |
| L/G Oranı (Ön Boyutlandırma Varsayımı) | m_water = Q_design / (Cp × Range) [kg/s] — tasarım bazlı m_air = ρ_air × V_air [kg/s] L/G = m_water / m_air (Tipik: 0.75–1.5) Özgül hava debisi (Induced Counter: 0.065, Induced Cross: 0.075, Forced: 0.055 m³/s per kW) sabit varsayım katsayılarıdır, ASHRAE'nin genel kule seçim formülü değildir. Gerçek kule seçimi üretici tower characteristic eğrisi (KaV/L vs L/G, ASHRAE Ch.40) ile yapılmalıdır. |
| Fan Gücü ve Affinity Law — Yaklaşık Tahmin | Full-load fan gücü = kule ısı atım kapasitesi × sabit oran (kule tipine göre %1.5–2.2) — gerçek fan seçimi değildir, rule-of-thumb'dır. VFD'li: P_new = P_full × PLR³ (Affinity Law küp kanunu fiziksel olarak doğrudur — ASHRAE 90.1 §6.5.3.2) Sabit hız: tipik enerji ≈ full-load fan gücü (on/off kontrol) %75 yükte VFD'li fan gücü ≈ full-load'un %42'si. Not: "fan hız oranı = PLR" basitleştirmesidir; gerçekte fan hızı istenen CWT/approach'ı sağlayacak şekilde kule kontrol sistemi tarafından belirlenir. |
| ASHRAE 90.1 §6.8.1 Fan Verimi Limiti | Açık/kapalı kule fan gücü ≤ 0.042 kW/kW kule kapasitesi (≈ 0.05 HP/ton) Limit aşılırsa hesap sonucunda uyarı verilir. |
| Buharlaşma Kaybı (ASHRAE Handbook Ch.39) | E(m³/h) = 0.001 × Q_heat_rejection(kW) — direkt form Önceki flow×range formülü 1.163 bölme nedeniyle %14 eksik sonuç veriyordu. Düzeltildi. |
| Damla Kaybı (Drift) | Standart: %0.02 (CTI standart eliminatör), Düşük Kayıp: %0.005 Kondenser debisi üzerinden hesaplanır |
| Tahliye (Blowdown) | Evaporation / (COC - 1) | COC minimum 3 (ASHRAE) |
| Design WBT Percentile (ASHRAE) | 0.4%: +1.5°C offset | 1%: base (standart) | 2%: -1.5°C offset Şehir bazı WBT değerine sabit °C offset uygulanır (çarpan değil) |
| Kapalı Devre Approach Penalty (Yaklaşık Varsayım) | %0 glycol: +%20 | %10: +%25 | %20: +%30 | %30: +%35 Glycol yüzdesine bağlı kademeli varsayımdır; ASHRAE/CTI'nin sabitlediği evrensel bir katsayı değildir. Gerçek approach penalty cihaz geometrisine (serpantin + sprey + hava) bağlıdır — üretici closed-circuit performans verisiyle doğrulanmalıdır. |
| Kapalı Devre Su Tüketimi (Yaklaşık Varsayım) | ~%65 × açık devre su tüketimi (spreyden buharlaşma tahmini) Genel bir mühendislik kuralıdır, ASHRAE/CTI'nin sabitlediği evrensel bir oran değildir — kesin değer için üretici belgelerine başvurunuz |
| Donma Riski (ASHRAE Handbook — HVAC Systems Ch.13) | Kış tasarım sıcaklığı (sehir.json → dishava) + glycol konsantrasyonu kontrolü EG donma noktaları: %10→-3.3°C | %20→-8.9°C | %30→-15.6°C dishava < 0°C ve yetersiz glycol varsa uyarı verilir |
| CDD ile Çalışma Saati Doğrulama | Girilen yıllık çalışma saati CDD × 24'ten büyükse uyarı verilir sehir.json → cdd alanından okunur. chiller.php ile tutarlı. |
| Bakım Maliyeti (O&M) | Yıllık bakım maliyeti CAPEX yüzdesi olarak OPEX'e dahildir: Açık devre: %2.0/yıl (su arıtımı, kimyasal dozlama dahil) | Kapalı devre: %1.5/yıl CTI yayınları ve ASHRAE Handbook — HVAC Systems bazlı kural |
Önemli Notlar:
- Kule tasarım kapasitesi HRF_design = 1 + 1/COP_full (full-load) ile belirlenir; HRF (part-load) yalnızca çalışma noktası analizinde kullanılır
- Yıllık enerji: pik yük değil, bina tipine göre ortalama yük (loadFactor) × COP_PL × yıllık saat
- Evaporation: 0.001 × Q_design_kW (ASHRAE Ch.39 direkt form)
- Fan Affinity Law: VFD varsa fan gücü yük oranının küpüyle düşer; sabit hız fanda tipik = full-load gücü
- ASHRAE 90.1 §6.8.1 fan verimi limiti (0.042 kW/kW) kontrol edilir
- Glycol kullanımı hem Cp'yi hem kule kapasitesini etkiler; donma riski dishava ile kontrol edilir
- Approach < 2°C termodinamik olarak imkânsızdır. COC minimum 3 (ASHRAE su kalitesi standardı)
- Kesin kule seçimi için üretici kataloglarına başvurunuz. CTI sertifikalı kule önerilir.