Sertifikasyon yoluyla enerji verimliliğinin artırılması

Yazarlar : Dipl. -Ing. Hanns Christoph Rauser - HCR CONSULTING - Almanya
Stefano Filippini - Isı Eşanjörleri Uyum Komitesi Başkanı

EcoDesign Direktifi yüksek verimlilik standartları belirlemiştir ve hepimiz chiller sistemlerinin amaca uygun ve mümkün olduğunca enerji verimli olmasını sağlamak için yasal ve ahlaki bir görev altındayız. EcoDesign, Chiller teknolojisini yıllar içinde önemli ölçüde gelişmeye zorlamış olsa da, kuru soğutucuların eklenmesiyle enerji tasarrufu daha da artırılabilir. Ancak son zamanlarda kuru soğutucu satışlarında yaşanan düşüş, birçok yeni chiller kurulumunun önemli enerji ve mali tasarrufları kaçırdığını göstermektedir.  

Chiller sistemleri Minimum Enerji Performans Standartlarına (MEPS) uymak zorundadır ve chiller tipi ve uygulamasına bağlı olarak ayrı performans gereklilikleri vardır. Sistemlerin MEPS'in ötesine geçmesini sağlamak, daha düşük işletme maliyetleri, daha az çevresel etki ve daha fazla mevzuata karşı olası gelecek güvencesi sağlar. 

Enerji verimli sistem tasarımına izin vermek için, üreticiler yasa gereği EcoDesign verilerini sağlamak zorundadır. Bununla birlikte, tüm veriler eşit değildir ve profesyoneller için sertifikalı ve sertifikasız ürünler arasında gezinmek bir mayın tarlası olabilir. Örneğin, 2004 ve 2008 yılları arasında Eurovent Certita Certification (ECC), ECC sertifikalı ısı eşanjörü üreticilerinden dokuz ısı eşanjörünün performansını bağımsız olarak test etmelerini istemiştir. Bunlar Eurovent sertifikasyon programına katılmayan yedi Avrupalı şirket tarafından üretilmiştir. Test edilen performans verilerinin, üreticilerin ürün literatüründe yayınlanan değerlerle karşılaştırılması, kapasitede %37'ye varan bir azalma ile sonuçlanmıştır. Gerçekten enerji verimli sistemler ancak doğru bilgilerle tasarlanabilir.

Kuru soğutucular verimliliği nasıl artırır?

Kuru soğutucular esasen fazla ısıyı uzaklaştırmak için cebri hava konveksiyonu kullanan ısı transfer cihazlarıdır. Hava soğutucuları olarak da bilinen bu teknoloji, soğutulmuş su üretim ünitelerinin su kondansatörlerindeki suyu soğutmak veya serbest soğutma uygulamaları için kullanılabilir. Kuru soğutucular, proses ısısını gidererek ve kompresörün çalışmasını azaltarak soğutucu sistemi üzerindeki yükü azaltmaya yardımcı olabilir.

Kuru soğutucuların ana bileşenleri arasında havadan sıvıya ısı eşanjörü ve fan üfleyici yer alır. Kuru soğutucular, ortam havasını çekmek için fanların kullanıldığı kapalı devre bir sistemdir. Bu hava, geleneksel kanat ve tüp tasarımı veya mikrokanal olabilen bir ısı eşanjörü üzerinden akar. Isı eşanjörünün üzerinden geçen hava, tipik olarak su veya su-glikol karışımı olan içindeki akışkandan ısıyı çeker. Soğutulduktan sonra akışkan, ilişkili bir işlemden gelen ısıyı emmeye hazır hale gelir. Bunu yaptıktan sonra, akışkan döngüye tekrar başlamak için ısı eşanjörüne geri döner.

Kuru soğutucular, ortam hava sıcaklığının sistemdeki su / su-glikol karışımından daha soğuk olduğu bölgelerde yüksek soğutma kapasiteleri için uygundur. Hava sıcaklığı yılın sadece bir bölümünde daha soğuk olsa bile tasarruf yapılacaktır. Ayrı olarak monte edilmiş bir kondenser veya recooler ile sertifikalı bir chiller kullanıldığında, maksimum enerji verimliliğine ulaşmak için sertifikalı bir ürün kullanılması tavsiye edilir.

Chiller Yapı Tipleri

Su soğutmalı soğutma grupları, kondenser olarak plakalı ve borulu ısı eşanjörleri ile inşa edilir. Bu sistemlerde ısı, ikincil çevrimde bir geri soğutucu tarafından ortam havasına dağıtılır. Eğer ısı bir kondenser tarafından doğrudan ortam havasına dağıtılıyorsa, sistem hava soğutmalı chiller olarak adlandırılır. Bunlar, entegre hava soğutmalı kondenserli dış mekan kullanımı için kompakt bir chiller veya dış mekan kurulumu için hava soğutmalı kondenserli bir chiller split sistemi olarak sınıflandırılır. Günümüzde çoğu durumda kompakt hava soğutmalı soğutma grupları kullanılmaktadır. 

Chiller pazarı

Soğutucuların çoğu Eurovent Certita Certification tarafından sertifikalandırılmıştır. Şu anda 33 soğutucu üreticisi Sertifikasyon Programına katılmaktadır. AB'de 2014-2021 yılları arasında soğutucuların satış gelişimi Şekil 1'de, soğutucu ve kuru soğutucu satışlarının gelişimi ise Şekil 2'de gösterilmektedir.

Şekil 1 - Chiller'in satış gelişimi, 2014-2021, Eurovent Market Intelligence'dan alınmıştır.
 

Şekil 2 - AB28'de chiller ve kuru soğutucu satışlarının gelişimi, 2019-2021, Eurovent Market Intelligence'dan alınmıştır.

2021'de inşaat tipi ve büyüklüğüne göre AB chiller satış oranı Şekil 3, 4 ve 5'te gösterilmektedir.
 

Hesaplama Modeli

Kuru soğutucunun tam su soğutmalı bir soğutma sisteminin enerji verimliliği üzerindeki etkisini ölçmek için iki test sistemi kurulmuştur. Birinde sertifikalı bir kuru soğutucu, diğerinde ise sertifikasız bir kuru soğutucu kullanılmıştır.

Soğutucu sistemi, iklimlendirme (sadece soğutma) için kullanılan Eurovent enerji verimliliği sınıfı B olan Eurovent sertifikalı su soğutmalı bir soğutucudan oluşuyordu. Tam yükte 1000kW soğutma kapasitesi ve 35°C ortam sıcaklığı, R134a soğutucu akışkan kullanan iki vidalı kompresör tarafından sağlanmıştır. Evaporatör suyu 12°C'den 7°C'ye kadar soğutmuştur. 

Basitleştirilmiş modelde yoğuşma sıcaklığı ile ortam sıcaklığı arasındaki sıcaklık farkının sabit 12K olduğu varsayılmıştır. Yoğuşturucu, kuru bir soğutucu tarafından yeniden soğutulan ikincil sıvıyı ısıtmıştır. Kuru soğutucuda ikincil akışkan ortam sıcaklığının 5K üzerinde bir sıcaklığa kadar 5K soğutulmuştur. İkincil akışkanın pompa gücü dikkate alınmamıştır. Çalışmada %25'lik bir kapasite boşluğu vardı. 

Tam yükte sertifikasız kuru soğutucu, soğutma grubunun yoğuşma sıcaklığının 2,5K daha yüksek olmasına neden olmuştur. 75, %50 ve %25 kısmi yük işletiminde, sertifikasız kuru soğutucunun AC fan hızı, sertifikalı kuru soğutucu kullanılırkenki aynı yoğuşma sıcaklığını elde etmek için yükseltilmiştir. Her iki sistem, tüm sistemin ESEER (Avrupa Sezonsal Enerji Verimliliği Oranı) değeri kullanılarak karşılaştırılmıştır. 

Sonuçlar

Kuru soğutucu fan güç tüketimi, farklı yük koşullarında toplam sistem güç tüketiminin %10'u ile %20'si arasındaydı (Şekil 6).

Şekil 7, iki farklı kuru soğutucuya sahip toplam sistemin Enerji Verimlilik Oranını (EER) göstermektedir. Kapasite boşluğu olan kuru soğutucu kullanan sistemin ESEER değeri, tam yükte soğutucunun daha yüksek güç tüketimi ve kısmi yükte kuru soğutucunun fanlarının daha yüksek güç tüketimi nedeniyle %4,6 daha düşüktür.

Bunu bir bağlama oturtmak gerekirse, Milano Belediyesi için, kuru soğutucu kullanan soğutma sisteminin yıllık enerji tasarrufu, tasarlanan kapasiteyi elde ederek, hesaplanan 3542 çalışma saatinde yaklaşık 20.000 kilovat-saattir.

Daha uzun çalışma saatlerine sahip soğutucular veya proses soğutması için tasarlanmış soğutucular için geri ödeme süresi daha da kısa olacaktır.

Şekil 7: Eurovent Market Intelligence'dan farklı yüklerde sistem soğutucusu artı kuru soğutucunun EER'si.

Sertifikasyon neden önemlidir?

Sonuçlar, sertifikalı bileşenler ve sistemler kullanmanın ne kadar önemli olduğunu göstermektedir. Isı eşanjörleri için doğru performans verileri kesinlikle çok önemlidir, çünkü tüm sistemin enerji verimliliğini etkiler. Çalışmada, %25 kapasite boşluğuna sahip sertifikalı olmayan bir kuru soğutucu tarafından yeniden soğutulan su soğutmalı bir chiller, %4,6 daha yüksek enerji maliyetlerine neden oluyordu. 

Bu nedenle, ayrı olarak monte edilmiş hava soğutmalı bir kondenser veya kuru soğutucu ile sertifikalı bir chiller kullanırken, maksimum enerji verimliliğine ulaşmak için sertifikalı bir ürün kullanmalısınız. Bu, uzun vadede para ve enerji tasarrufu sağlayacaktır ve sertifikalı ürünlerin amaçlandığı gibi çalışacağından emin olabilirsiniz.

Soğutucular ve kuru soğutucular gibi sertifikalı ürünleri görüntülemek ve karşılaştırmak için kullanımı kolay sertifikalı ürün rehberimiz size yardımcı olabilir. Ürünleri aile, tür, marka, model adı ve sertifika numarasına göre arayın. 

Sertifikalı ürünleri şimdi arayın