www.arparmuhendislik.com.tr 0212 580 4311

ISITMA, SOĞUTMA, HAVALANDIRMA
SİSTEMLERİ VE ENERJİ VERİMLİLİĞİ
MARGEM ENERJİ MÜHENDİSLİK LTD. ŞTİ.
Yalım Atalay
Mak. Yük. Mühendisi

Margem Enerji Mühendislik A.Ş., Yalım Atalay
Sıcak ve Soğuk Kavramı
• Sıcak ve soğuk kavramı tamamen
görecelidir ve tanımlanan
nesnenin referans nesnesine göre
ne kadar ısı içerdiğine göre
değerlendirilir.
• Dolayısıyla referans noktalarının
doğru belirlenmesi enerji
ekonomisi için ilk adımdır.

Isı Transferi
• Isı enerjisi, farklı sıcaklıklardaki iki cisim arasında yüksek
sıcaklıktaki cisimden alçak sıcaklıktaki cisime doğru taşınım,
iletim ve ışınım yollarıyla aktarılır. Cisimlerin sıcaklıkları
arasındaki fark ne kadar fazlaysa akış da o kadar fazla olacaktır.
Kondüksiyon Konveksiyon Radyasyon

Isı Transferi
• Oda sıcaklığını 1°C arttırmak için yaklaşık % 6 oranında daha
fazla yakıt gerekmektedir.
Oda sıcaklığı 23 °C iken ısı kaybı 100 ise;
Oda sıcaklığı 22 °C olursa % 6 tasarruf
Oda sıcaklığı 21 °C olursa % 12 tasarruf
Oda sıcaklığı 20 °C olursa % 18 tasarruf sağlanabilir.

Konfor Sıcaklık/Nem Aralığı

Hal Değişimi ve Basıncın Etkisi
• Maddenin hal
değiştirebilmesi için
üzerindeki ısıyı atması
ya da ısı alması gerekir.
• Buharlaşmanın hızı ise
cisme verilen ısıyla
doğru ve üzerindeki
basınçla ters orantılıdır.
Kaynama sıcaklığı 92C
Rakım : 2400m
Kaynama sıcaklığı 100C
Rakım : 0m

Kaynama Noktası
1 atm basınçta farklı kimyasal özelliklere sahip soğutucu
akışkanların kaynama noktaları da farklıdır.
• Su 100 oC
• R-134a -26,0 oC
• R-22 -41,0 oC
• R-407c -44,0 oC
• R-410A -51,5 oC
Aynı soğutucu akışkanın farklı basınçlar altında kaynama
noktasının da değiştiğini görmüştük. Bu mekanik soğutmanın
temelini oluşturur.

Mekanik Soğutma
EVAPORATÖR KOMPRESÖR KONDENSER
BASINÇ DÜŞÜRÜCÜAlçak basınç Yüksek basınç
Q

Isı Pompası
Dış Ünite Bataryasıİç Ünite Bataryası
4 yollu vana
LP
HP
Yüksek basınç anah.
Soğutma Operasyonu

Isı Pompası
4 yollu vana
LP
HP
Yüksek basınç anah.
Dış Ünite Bataryasıİç Ünite Bataryası
Isıtma Operasyonu

Mekanik Soğutma Elemanları
Elektrik Tüketimi !
Elektrik Tüketimi !

Mekanik Soğutma Enerji Verimliliği
Qs: Ortamdan çekilen ısı
Atmosfere atılan ısı
Pe2:
Fan motoru
için harcanan
elektrik enerjisi
Pe3:
Fan motoru
için harcanan
elektrik enerjisi
Pe1: Kompresör için harcanan elektrik enerjisi
COP=
Qs (Watt)
Pe (Watt)
Pe = Pe1 + Pe2 + Pe3
COP : Coefficient Of Performance)
EER : Energy Efficiency Ratio

İç Yüklerin Değişimi
Soğutma ve ısıtma yükleri

Mevsimsel Enerji Verim Oranı
Yılın aylarına göre dış hava sıcaklığı değişimi
Tasarım Şartı

Günün saatlerine göre dış hava sıcaklığı değişimi
10
12
14
16
18
20
22
24
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Outdoortemp(C)
Time (C)
Tasarım Şartı

Bina konumuna Göre Oda Yüklerinin Değişimi

İnsan Davranışlarına göre oda yüklerinin değişimi

MEVSİMSEL ENERJİ VERİM ORANI FORMÜLÜ

Seçilecek Sistemden Beklentiler
 KONFOR
o Sıcaklık Kontrolü
o Nem Kontrolü
 İÇ HAVA KALİTESİ
o Gerekli olan taze havanın sağlanması
o Zararlı gazların uzaklaştırılması
o Zararlı partiküllerin uzaklaştırılması
 KESİNTİSİZ ÇALIŞMA
o İklimsel Uyum
o Arızasız çalışma
 BAKIM VE İŞLETME KOLAYLIĞI
o Cihaz ile ilgili
o Yan ekipmanlar ile ilgili
 ÇEVRESEL ETKİ

Sistem Seçim Kriterleri
1. YAPININ KONUMU VE ŞEKLİ
2. YAPININ KULLANIM AMACI
3. ENERJİ MALİYETLERİ
4. İLK YATIRIM MALİYETİ
o Cihaz yatırımı
o Yapıya etkisi
5. İŞLETME MALİYETİ
o Cihazın ve yan ekipmanlar için
6. KURULACAK TOPLAM KAPASİTE
7. KONFOR İHTİYACI
o Sıcaklık, nem, hava hızı, ses
8. ÖZEL İHTİYAÇLAR
o Hijyen, güvenlik
9. KESİNTİSİZ ÇALIŞMA
o İklimsel uyum, arızasız çalışma
10. BAKIM VE İŞLETME KOLAYLIĞI
11. ÇEVRESEL ETKİ
12. YER İHTİYACI
13. ÇEVRESEL KAYNAK KULLANIMI

Konutlarda Kullanım
Küçük konutlarda temel amaç
ısıtmak ve soğutmaktır, havalandırma
doğal yollarla yapılabileceğinden
yatırımı ve işletmesi ek maliyet
getirecektir.
Özellikle ısıtmada kesintisiz çalışma
temel beklentidir, bu yatırımcıyı
ısıtma öncelikli konvansiyonel
sistemlere yönlendirir.

Ticari Alanlarda Kullanım
 KONFOR
 TAZE HAVA İHTİYACI
 İŞLETME MALİYETİ
 DEĞİŞKEN YÜKLERE HIZLI TEPKİ

Yüksek Binalarda Kullanım
 İLK YATIRIM MALİYETİ
o Cihaz yatırımı
o Yapıya etkisi
 YER İHTİYACI
 KONFOR
 HIZLI TEPKİ

Hastanelerde Kullanım
 HİJYEN
 KONFOR

Otellerde Kullanım
 KONFOR
 YATIRIM VE İŞLETME MALİYETİ
 KURULACAK TOPLAM KAPASİTE
 ÇEVRESEL ETKİ
 ÇEVRESEL KAYNAKLARIN KULLANIMI

Kullanım Şekline Göre
Kullanım Şekline Göre
Merkezi
Konutlar
Alışveriş
Merkezleri
İmalat Ofisler Havaalanları
Bağımsız
Konutlar
Küçük
İşyerleri
Tek noktadan birden fazla zonun
soğutulma ya da ısıtılmasının
yapıldığı sistemleridir.
Tek bir zonun soğutulması ya
da ısıtılması için tasarlanan
sistemlerdir.

Transfer Medyasına Göre
Soğutma sistemleri her zaman soğutmanın yapıldığı mekana
konulamazlar, dolayısıyla soğutma prosesinin yapıldığı merkezle
soğutma ihtiyacı olan mekan arasında soğuk (ya da sıcak) bir medyanın
transfer edilmesi gerekir.

Tam Havalı Sistemler
Soğutulan ya da ısıtılan hava klima santralında bir fan vasıtasıyla basınçlandırılarak
hava kanalları içerisinden soğutma (ya da ısıtma) yapmak üzere ilgili zonlara
gönderilir. Enerji tasarrufu için, kanal kaçaklarının minimize edilmesi, kanalların temiz
tutulması ve kanal izolasyonunun iyi yapılması gereklidir.

VAV ve CAV Sistemler
Zon sıcaklık kontrolü için sabit sıcaklıktaki hava debisinin değiştirildiği VAV(Değişken
Hava Debili) ve sabit debide hava sıcaklığının değiştirildiği CAV(Sabit Hava Debili)
sistemler mevcuttur.

Avantaj ve Dezavantajları
Avantajları:
1. Kirlenmiş iç havanın rahat atılarak, taze, kokusuz ve partiküllerden arındırılmış dış
havanın zonlara verilebilmesi.
2. Bina içerisinden elektrik ve drenaj (su) boru bağlantıları geçmediği için hasar
bölgelerinin bulunması.
3. Zonlarda pozitif basınç sağlayarak kirletici partikül ve koku girişini engeller.
4. Dış hava sıcaklığının uygun olduğu dönemlerde dış hava ile soğutma ve ısıtma
imkanı vardır.
Dezavantajları:
1. Havanın özgül ısısının düşük olması nedeniyle yeterli soğutma için gerekli olan
hava miktarı fazladır. Yeterli boyuttaki hava kanalları bina yapısına uygun
olmayabilir.
2. Kanallarda hava balansının yapılması zordur.
3. Ana sistem arıza yaptığında yapının tamamında iklimlendirme durur.

Klima Santralleri
Aldığı havayı şartlandırarak kanallar vasıtasıyla ilgili mekanlara yollayan sistemlerdir.
Klima santralleri tamamen ortam havası şartlandırabilecekleri gibi bu havayı taze dış
havayla karıştırabilir hatta %100 taze dış hava ile çalışabilirler.
Klima santrallerinde havanın sıcaklığı, nemi, kalitesi ve basıncı rahatlıkla
ayarlanabilir.

Klima Santralleri
Karışımsız Klima Santralı
Enerji Ekonomisi:
• Doğru fan
• Doğru serpantin
• Doğru su rejimi
• Sızdırmazlık
• Termal izolasyon

Klima Santralleri
Karışımlı Klima Santralı
Enerji Ekonomisi:
• Buna ek olarak doğru taze hava oranı

Santrallerde Isıtma ve Soğutma
• Klima santralının havayı
ısıtabilmesi için gerekli olan
enerji bir sıcak su kazanından
gelen sudan, buhar kazanından
gelen buhardan ya da elektrikli
ısıtıcılardan alınabilir.
• Aynı şekilde soğutma için gerekli
ısı transferi soğuk suya ya da bir
soğutucu akışkana yapılır, bunun
için bir soğuk su üreticisi (chiller)
ya da DX kondenser gereklidir.

Karışım Havası

Karışım Etkisi
Q=ma (hç – hg)
mk hk = mo ho + md hd
h=cp t
mk tk = mo to + md td
tktd to tç

Karışım Etkisi
tk tdtotç

Filtreler
• Amaç ortam dönüş ve dış hava içerisinde
bulunan zararlı partiküllerin ortama
üflenmesinin engellenmesidir.
• Filtre malzemesi olarak isteğe göre sentetik,
cam elyaf, metal ve karbon filtre gibi seçenekler
vardır.
• Filtrelenmesi istenen partiküllerin boyutuna
göre çeşitli klasları vardır (G3, G4, F6, F7, F8, F9,
H10, H11, H12, H13 ve H14 gibi) Filtrenin
tutabileceği partiküllerin çapı küçüldükçe, filtre
dokusu sıklaşır, dolayısıyla içinden hava geçmesi
zorlaşır, ve bu ek enerji tüketimi demektir.
• Panel, torba , kaset ve hepa tipleri vardır.
• Minimum enerji tüketimi için kullanım amacına
özel doğru tipin seçilmesi ve işletme esnasında
sürekli temiz tutulması önemlidir.

Serpantinler
• Isıtma ve soğutma için kullanılan serpantinler
genel olarak bakır boru, alüminyum kanatlı tipte
üretilirler. Buharlı sistemlerde çelik boru, çelik
kanatlı bataryalar kullanılmaktadır.
• Serpantinler, servis kolaylığı için kızaklar üzerine
monte edilirler.
• Serpantin içinden uygun rejimde sıcak ve soğuk
su geçirildiği gibi doğrudan genleşmeli
sistemlerde soğutucu akışkanlarda
kullanılmaktadır.
• Yoğuşan suyun ilerlemesini engellemek için
hava atış tarafında damla tutucular kullanılır.
• Hem hava tem su tarafının doğru dizayn
edilmesi, serpantin kanat temizliği enerji
ekonomisi için şarttır.
Isıtma serpantin yüzeylerinde hava geçiş hızı: 3~8
m/s, Su tarafı basınç kaybı 2,5 mSS
Soğutma Serpantinlerinde serpantin yüzeylerinde
hava geçiş hızı: 2~6 m/s, su tarafı basınç kaybı 4
mSS alınarak; ısıl verimi maksimum seviyeye
çıkması sağlanır.

Elektrikli Isıtıcılar
• Ekonomik olmasa bile aşırı soğuk taze havanın
filtre ve serpantinlerde zarar vermesini
engellemek üzere ön ısıtılmada ya da geleneksel
ısıtma sistemlerinin kullanılma zorluğu olduğu
yerlerde düşük kapasiteli ısıtma yapmak gibi
farklı nedenlerle elektrikli ısıtıcı kullanılabilir.
• Elektrikli ısıtıcılar koruma sistemleri ile beraber
monte edilirler.

Nemlendirme Elemanları
• Amaç özellikle kış ısıtma periyodunda üfleme
havası bağıl neminin istenilen seviyeye (%40-60
RH) ulaştırmaktır.
• Farklı tiplerde buharlı nemlendiriciler vardır.
• Adyabatik buharlaştırmalı pedli tip.
• Elektronik buharlı tip.
• Elektronik ultrasonik tip.
• Adiyabetik yıkayıcılı tip.
• Kullanım ve buhar ihtiyacına doğru karar vermek
gerekir.
• Ucuz olmalarına rağmen bakteri oluşma
riskinden dolayı sulu tipler tercih
edilmemektedir.

Emiş ve Üfleme Fanları
• Klima Santrallerinde kullanılan fanlar, çift emişli
radyal fanlardır. Ana seçim kriteri yenilmesi
gereken; emiş ve üfleme tarafı dış statik basınçları
ile santral iç elemanlarının oluşturduğu iç statik
basınçlardır. Doğru seçilmemiş bir fan yüksek
enerji tüketimine ve ses oluşumuna neden olur.
• Santrallerde, alçak basınçlı cihazlarda ileri eğik sık
kanatlı fanlar, yüksek basınçlı cihazlarda geriye
eğik seyrek kanatlar fanlar kullanılır. Fanlar servis
kolaylığı açısından kızaklar üzerinde monte edilir.
• Kıvılcım çıkartmayan ya da yüksek sıcaklığa
dayanıklı tipleri de mevcuttur.
• Fan motoru bir kayış kasnak sistemi ya da direkt
olarak fana bağlanabilir.
• Değişken devirli fan motorları yaygınlaşmaktadır.

Susturucular
• Yüksek hızlı havanın çıkardığı sesin zonlara
taşınmasını engeller, bunun bedeli ise klima
santralı fanlarına ek yük getirmesidir.
• Bu nedenle izin verilen ses sınırlarının iyi
belirlenmesi ve buna uygun susturucu seçilmesi
esas olmalıdır.
• Üfleme fanından sonra konulan susturucular ile
fan arasında havanın jet yapmasını önlemek için
susturucudan önce için difüzör plakası
konulmalıdır.
• Susturucu malzemesi cam yünü olmalıdır ve hava
ile birlikte sürüklenmesini önlemek için üzerleri tül
ile kaplanmalıdır. .

Isı Geri Kazanım Üniteleri
• Amaç atık ısının kullanılmasıdır. Özellikle ısıtma
sistemlerinde amortisman süreleri düşüktür.
• İlk yatırım maliyetlerinin yüksek olması, santral
fanlarına ek yük getirmesi ve işletme zorlukları
seçim yapılmasında azami dikkat gerektirir. Diğer
yandan da soğutma (chiller) ve ısıtma (kazan)
kurulu kapasitesi ile pompa boyutunu düşürür.
• Kazanılan enerjinin getirisi ile ilk yatırım ve işletme
gider dengesine iyi bakılmalıdır. Unutulmaması
gereken bir kere kuruldukları ve iyi işletildikleri
sürece sürekli enerji ekonomisi sağlayacağıdır.
• Plakalı, bataryalı ve tamburlu temel tiplerinde ısı
geri kazanım üniteleri yaygın olarak kullanılır.

Serpantinli Isı Geri Kazanım Üniteleri
• Serpantinli ısı geri kazanımında mahalden emilen
hava bir batarya üzerinden geçirilir ve batarya içinde
yer alan glikollü su ısıtılarak üfleme sistemi üzerinde
yer alan diğer bataryaya gönderilir, batarya
içerisinde yer alan ısınmış su taze havayı ısıtarak
ısıtma serpantin kapasitesini azaltır. Bu yöntem en
ucuz maliyeti olan yöntem olup verimi %30-%50
arasındadır. Bu sistemin amortismanı hesaplanırken
bataryaların yaratacağı ilave basınç ve iki batarya
arasında yer alan pompanın çekeceği güç de hesaba
katılmalıdır. Kontrol 3 yollu vana ile yapılır.
üfleme
Emiş
Pompa

Plakalı Isı Geri Kazanım Üniteleri
• Plakalı ısı geri kazanımında dönüş havası plakalı ısı eşanjörünün bir tarafından, taze
hava da diğer tarafından geçirilerek taze hava dönüş havasından alacağı enerji ile ısıtılır.
Maliyeti bataryalıya göre daha yüksek olup verimi %50 ile %70 arasında olabilir.
Amortisman hesabında getireceği ilave basınç hesaba katılmalıdır. Kontrol taze hava
by-passı ile yapılır.

Tamburlu Isı Geri Kazanım Üniteleri
• Tamburlu sistem en yüksek verime sahip olup %60 ile %80 arasında verime ulaşılabilir.
İlk yatırımı en pahalı sistemdir. Dönen bir tamburun öncelikle dönüş havasının önüne
gelerek ısınması, ardından da ısınan yüzeyin taze havanın önüne gelerek taze havayı
ısıtması prensibi ile çalışır. Amortisman hesabında ilave basınç kaybı ve tamburu
döndürmek için harcanan elektrik enerjisi hesaba katılmalıdır. Kontrol tambur hızı ile
yapılır.

Sulu Sistemler
Soğutulan ya da ısıtılan su chiller/kazan’dan bir pompa vasıtasıyla
basınçlandırılarak su boruları içerisinden soğutma (ya da ısıtma) yapmak üzere
ilgili mekanlara gönderilir. Su borularının uygulanması kanallara göre daha basit
ve daha düşük maliyetlidir. Dezavantajı ise su kaçaklarında bina konstrüksiyonuna
zarar verilebilmesidir. Enerji tasarrufu için boru izolasyonlarının iyi yapılması ,
pompaların doğru seçilmesi gereklidir.

Sulu Sistemler
Fan coil seçiminde, öncelikle seçilen fan coil cihazının mahallin duyulur soğutma
kapasitesini, ardından toplam soğutma kapasitesini karşılaması sağlanır, sonuç
olarak da ısıtma kapasitesini karşılayıp karşılamadığı kontrol edilir.
Bütün bu değerleri karşılayan fan coil cihazının ses seviyesi kontrol edilmelidir. Fan
coil cihazları mahallin içerisinde bulunduklarından dolayı ses seviyeleri çok
önemlidir. İnsanların konfor şartlarını bozmayacak düzeyde bir ses seviyesine haiz
cihaz seçilmelidir.

Fan Coil Yapısı
kontrol
serpantin
Fan

2 Borulu FCU Cihazları
FAN COİL CİHAZLARI
SICAK SU KAZANI
SOĞUK SU ÜRETİCİSİ
SİRKÜLASYON POMPASI

4 Borulu FCU Cihazları
SICAK SU KAZANI
SOĞUK SU ÜRETİCİSİ

Su Soğutma Grupları
Klima sistemlerinde soğutma yapabilmek için gerekli olan soğuk suyu üreten
cihazlara su soğutma grupları denir.
Su soğutma grupları kompresör, evaporatör, kondenser ve genleşme vanası adı
verilen dört ana ekipmandan oluşur.
Su soğutma grupları kondenser yapısına, kompresör motor yapısına ve kompresör
tipine göre ayrılırlar.

Su Soğutma Grupları
Hava soğutmalı kondenserli gruplar soğutucu akışkanın hava ile yoğuşturulduğu gruplardır. Bu tip
grupların kondenserleri hava ile soğutulduğu için cihazlar bina dışarısına konulmalıdır. Soğutma
kapasiteleri 4.000 kcal/h’den 1.250.000 kcal/h’e kadar olabilir.
Su soğutmalı kondenserli gruplar soğutucu akışkanın su ile yoğuşturulduğu gruplardır. Bu tip
grupların kondenserleri su ile soğutulduğu için cihazlar bina içerisine konulmalı ve bir su soğutma
kulesi ile birlikte çalışmalıdırlar. Soğutma kapasiteleri 4.000 kcal/h’den 5.000.000 kcal/h’e kadar
olabilir.

Chiller Kompresör Tipleri
Pistonlu (1.000 kW’a kadar) Vidalı (350 – 1.000 kW arası)
Scroll (100 kW’a kadar)Santrifüj (35.000 kW’a kadar)

Free Cooling

Soğutucu Akışkanlar
Soğutma gruplarında içlerinde klor atomu bulundurmayan HFC bazlı (içerisinde
hidrojen, flor ve karbon bulunan akışkanlar) R134a, R407c ve R410a olarak bilinen
akışkanlar kullanılır.
CFC bazlı (içerisinde klor, flor ve karbon bulunan akışkanlar) R11 ve R12 olarak bilinen
akışkanlar bütün gelişmiş dünya ülkeleri ile birlikte ülkemizde de 1996 yılından itibaren
yasaklanmıştır.
Küçük kapasiteli gruplarda scroll ve pistonlu kompresörlü gruplarda R407c, orta ve
büyük kapasiteli vidalı ve santrifüj kompresörlü gruplarda ise R134a akışkanı kullanımı
en iyi çözümü vermektedir. R410a akışkanı ise yüksek basınçlı olduğu için şimdilik split
ve paket klima sistemleri ile çok küçük kapasiteli gruplarda tercih edilmektedir.

• R134a
– Klorsuz, yanıcı olmayan, zehirsiz
– Mevcut, (Santrifujlerde,Otomotivde,evsel uygulamalarda)
– Kullanımı kolay : azeotrope
– Verimi R22’ye yakın
– Soğutma Kapasitesi -35% / R22 (Yüksek Maliyet)
– EN GÜVENİLİR SOĞUTUCU AKIŞKAN

• R407c
– 3 element :R32,R125,R134a
– Zeotrope (+/- 6K)
• Ayarlaması hassas
– Yükleme, kaçak problemi var
– Soğutma kapasitesi ve verimi R22’ye yakın
• ORTA DÜZEYLİ SOĞUTUCU AKIŞKAN

• R410a
– 2 element R32+R125
– Düşük zeotrope (<1K)
– Yüksek Basinc (+50%)
– Çok iyi performans
– GELECEĞİN SOĞUTUCU AKIŞKANI

Doğrudan Genleşmeli Sistemler
Soğutma ünitesinde şartlandırılan soğutucu akışkan (R22, R134a, R407c, R410a
vb) bakır borulardan soğutma yapılacak mekana transfer edilir. Sulu sistemlere
göre çok daha ince borular kullanıldığından daha az yer kaplarlar ve ısıtma
soğutma tepki süreleri daha hızlıdır. Enerji ekonomisi için borulama güzergahının
ve borulama izolasyonlarına dikkat edilmelidir.

TEŞEKKÜR EDERİZ

www.arparmuhendislik.com.tr 0212 580 4311

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to www.arparmuhendislik.com.tr 0212 580 4311

Similar to www.arparmuhendislik.com.tr 0212 580 4311 (20)

www.arparmuhendislik.com.tr 0212 580 4311