Paket Tip Çatı Ünitelerinde CO2 Esaslı Talep Kontrollü Havalandırma Uygulamaları

Bu makalede, paket tip çatı hava koşullandırıcıların (PÇHK) kısmi yük kontrolüne ilişkin işletme sorunlarını vurgulayacak ve konforu sürdürmek için yenilikçi çözümleri ve ASHRAE’nin havalandırma standartının (Std. 62-99) gerekleri karşılanırken aynı zamanda önemli miktarda enerji kazanılması tartışacaktır. Bu konuya ilişkin önermenin ortamını belirlemek için aşağıdaki gözlemler yapılmıştır.

Hava koşullandırıcılar her zaman, en yüksek talep koşullarında (tam yük) istenilen iç ortam oda koşullarını sürdürmek üzere tasarlandığı için gerçek çalışma sürelerinin önemli bölümü çoğu tam yük koşullarında gerçekleşmez. Örneğin; PÇHK’lar için tasarlanan bu en yüksek talep koşulları genellikle yaz tasarım kuru termometre sıcaklığında oluşur.

Binanın çevre yükleri, yani dış koşullarla ilişkili (güneşten ısı aktarım gibi) yük unsurları, toplam soğutma yükünün sadece bir unsurudur. İç yükler; Işıklar, insan ve cihazlardan gelen iç yükler dış hava koşullarına göre değil binanın kullanılma durumuna göre farklılıklar gösterir.

ASHRAE’nin Standart (Std. 62-99) Havalandırma Miktarı Yöntemi izlenerek tasarlanan havalandırma hızı, ortamdaki insanların sayısına olduğu kadar onların etkinlik düzeylerine göre belirlenir. Fakat, binadaki kişilerin doğal olarak geçici olmaları nedeniyle, yani insanların gün içinde hareket halinde olan kişilerin sayısı ve etkinlik düzeyleri değişeceği için iç ortamın havalandırma gereksinimi de gün boyunca değişir. Örneğin; on iki kişi için tasarlanmış bir toplantı salonunda belli bir zamanda 10 kişi olabilir veya başka bir zaman 15 kişi bulunabilir. Bu kişiler daha sonra binanın içinde başka alanlara gidebilirler, Şekil 1’de olduğu gibi.

Şekil 1. Toplantı odasının dolu ve boş olduğu durumlar

Binanın içindeki insanların toplam sayısı değişmeyebilir, ancak her bölgede (zone) bulunan insan sayısı gün boyunca önemli değişimler gösterebilir. Böyle bir senaryo ile baş edebilecek, konfor koşullarını her durumda sağlayacak ve sürdürecek havalandırma sistemi nasıl tasarlanabilir?

Özel kontroller olmasaydı, bina için öngörülen kullanım durumlarının gün boyunca tüm bölgeler için geçerli olduğunu varsaymak gerekirdi. Neden? Çünkü bölgelerin kullanım düzeyine cevaben dış ortam hava girişini ayarlayacak bir kontrol sistemi olmadan, her bölge için en yüksek kullanım düzeyini kabul etmek zorunlu olurdu ve kontrol sisteminin buna göre önceden programlanması gerekirdi. Bölgelerin kullanım durumunu gerçekten ölçülmek yerine ön görüldüğü için ve hata yapmamak amacıyla her bölgedeki insan sayısı olduğundan fazla tahmin edilecektir. Bu durum aşırı havalandırmaya ve enerji sarfına neden olur. Yani hem konfor koşulları sağlanamazken hem de fazladan enerji harcanır. Toplantı odası örneğimizde, eğer oda 10 kişi için tasarlanmışsa ancak odada iki kişi varsa gereğinden 5 kat fazla (10/2 =5) havalandırma gerçekleştirilir.

İyi tasarlanmış bir HK sisteminde kapasite binada devamlı değişen yüklere uyum sağlayacak şekilde değiştirilebilmelidir. Değişken hava akışlı (DHA-VAV) sistemler binanın soğutma yükleri değiştikçe, ilgili cihazın kapasitesinin binanın gerçek soğutma yüküne uyacak biçimde değişecek şekilde tasarlanır. Bu tasarımın sonucu gelişmiş konfor ve önemli ölçüde enerji tasarrufu olur. Bir binanın soğutma yükü gün boyunca veya mevsimlere göre değiştiği için, sabit soğutma kapasiteli bir sistem tasarlanabilir mi? Tabii ki, hayır! Tek kademe kapasiteli küçük sistemlerin dışında, çoğu büyük ticari cihazlar iki veya daha fazla soğutma kapasitesi kademelerine sahiptir. Varsayım olarak, tek bir 150 kW kapasiteli sistem, tek kademeli kapasiteyle, bir binayı ne kadar etkili kontrol eder? Çok iyi değil! Sistem durmadan ayarı tutturmak için bir çalışıp, bir durur. Bu durum aynı zamanda enerji harcamasını arttırır.

Makalenin Devamı