Upload
others
View
17
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
ISI GERİ KAZANIM CİHAZLARININ BAZI ŞEHİRLERDEKİ YILLIK TOPLAM ISITMA VE SOĞUTMA KAZANÇLARINA ETKİSİ
Doç. Dr. Serhan KüçükaDokuz Eylül Üniversitesi Makina Mühendisliği Bölümü
Konular
Isı geri kazanım cihazları, çalışma ilkeleri ve nemli hava diyagramıüzerinde gösterimiYıllık toplam ısı ve soğu kazancının bölgelere göre değerlendirilmesiSonuçlar ve değerlendirme
Isı geri kazanım cihazı
İÇ ORTAMDAN DÖNÜŞ HAVASI
DIŞ ATIM
DIŞ ORTAMDAN SOĞUK HAVA
ÖN ISITMALI HAVA
KIŞÇALIŞMASI
Çatı üstü klima sistemi önüne tesis edilmiş olan bir ısı geri kazanım cihazının yaz ve kış çalışma durumları şematik olarak gösterilmiştir.
İÇ ORTAMDAN DÖNÜŞ HAVASI
DIŞ ATIM
DIŞ ORTAMDAN SICAK HAVA
ÖN SOĞUTMALI HAVA
YAZ ÇALIŞMASI
IKG Cihazı VerimiDış (taze) havanın cihazdan çıkış sıcaklığı, en çok iç havanın giriş sıcaklığına ulaşabilir. Gizli ısıdeğişiminin gözönüne alınmadığı durumda cihaz verimi aşağıdaki şekilde tanımlanır:
Antalya için verilen 39°C dış hava sıcaklığı, 26°C iç hava sıcaklığı ve %50 verim durumunda, taze havanın cihaz çıkış sıcaklığı 32.5°C olmaktadır.
Dış havanın havanın cihazdan çıkışsıcaklığı :
g,thg,ek
g,thç,th
TTTT
−
−=η
( )g,thg,ekg,thç,th TT*TT −η+=
Dış ortam 39°C
İç ortam 26°C
İçeriye 32.5°C Dış atım
HESAP ÖRNEĞİ (Yaz Çalışması)
%50 verimli ve 1000 m3/saat ( 0.333 kg/s) hacimsel debiye sahip ısı geri kazanım cihazının Antalya ili için soğu yüküne etkisi tasarım koşullarında hesaplanmıştır.
Dış koşullar: 39ºC KT, 28ºC YT, 0.0194 kg_nem/kg_hv, h=109.2 kJ/kgİç ortam: 26ºC KT, 19ºC YTÜfleme şartları: 15ºC KT, 14.5ºC YT, 60.64 kJ/kgSoğu yükü: 0.333(109.2-60.64)= 16.2 kW
IGK kullanılması hali:Cihaz çıkış durumu: 32.5ºC KT, 0.0194 kg_nem/kg_hv, h=102.2 kJ/kgSoğu yükü: 0.333(102.2-60.64) = 13.85 kWSoğu yükündeki azalma miktarı ve oranı: 2.35 kW, %14.5
Aynı cihazın %50 geri dönüş havası kullanılan ancak toplam kapasitesi iki katı olan sistemde işletilmesi halinde, Cihazın hava giriş-çıkış sıcaklığı ve kazanç miktarı(2.35 kW) değişmeyecek, ancak kazancın toplam yüke oranı %7.3’e düşecektir.
Soğu kazancının tasarım yüküne oranı: %15
Dış atımSoğutma birimi çıkış
mahal
Dışhava
IKG çıkış
Ön soğutma (Isıgeri kazanım cihazı
Isı geri kazanım cihazıEntalpi eğrisi Dış atım
Soğu
tma g
urub
u
yükü
Soğu
kaza
ncı%100 taze havalı (IGK üzerinden)
üfleme havası şartlandırma işleminin psikometri üzerinde gösterimi (yaz çalışması)
Dış atımmahal
Dışhava
IKG çıkış
Ön soğutma (Isıgeri kazanım cihazı
Isı geri kazanım cihazı
Karışım noktası(IGK ile)
Soğutma birimi çıkış
%50 taze hava (IGK üzerinden) karışımlıüfleme havasışartlandırma işleminin psikometri üzerinde gösterimi (yaz çalışması)
Karışım noktası(IGK kullanılmadan
Entalpi eğrisi
Soğu
tma g
urub
u
yükü
Soğu
kaza
ncı
HESAP ÖRNEĞİ (Kış Çalışması)
%50 verimli ve 1000 m3/saat ( 0.333 kg/s) hacimsel debiye sahip ısı geri kazanım cihazının Antalya ili için ısı yüküne etkisi tasarım koşullarında hesaplanmıştır.
Dış koşullar: 3ºC KT, İç ortam: 20ºC KTÜfleme şartları: 40ºC KTIsı yükü: 0.333*1.005 (40-3) = 12.4 kW
IGK kullanılması hali:Cihaz çıkış durumu: 3+0.5*(20-3) = 11.5ºC KTIsı yükü: 0.333*1.005(40-11.5) = 9.5 kWIsı yükündeki azalma miktarı ve oranı: 2.9 kW, %24
Aynı cihazın %50 geri dönüş havası kullanılan ancak toplam kapasitesi iki katı olan sistemde işletilmesi halinde, Cihazın hava giriş-çıkış sıcaklığı ve kazanç miktarı(2.9 kW) değişmeyecek, ancak kazancın toplam yüke oranı %12’ye düşecektir.
Basınç düşümünün etkisi
ÖRNEK:Cihaz debisi: 1000 m3/saat Basınç düşümü: 150 Pa Fan verimi: 0.70Fan gücü:
kW12.0W1193600*7.0150*1000*2P ===
Isı geri kazanım cihazı verimi ve yakıt fiyatları da göz önüne alınarak, iç ve dış sıcaklık arasında 1-2°C ve daha düşük fark bulunduğu zaman, basınç düşümünün etkisinin beklenen kazançtan fazla olduğu hesaplanmıştır.
Fan gücüne karşılık gelen soğu yükü:
kW36.0P*COPQsogu ==
IGK CİHAZININ YILLIK TOPLAM ISITMA/SOĞUTMA YÜKÜNE KATKISI
Ekim Nisan ayları arasında dış sıcaklığın 20ºC altına indiği saatlerde ısıtma, Mayıs-Eylül ayları arasında dış sıcaklığın 26ºC üzerine çıktığı saatlerde soğutma yapıldığı kabul edilmiştir. TTMD tarafından kabul edilmiş olan tipik yıl sıcaklıkları esas alınarak İzmir ve Ankara için ısıtma ve soğutma yapılan saatlerin yıllık dağılımı takip eden grafiklerde verilmiştir.
Verilen ısıtma ve soğutma saatleri ve dereceleri kullanılarak(derece-saat), 1000 m3/saat hava debisine sahip ve %50 verimli IGK cihazının tüm yıl işletilmesi ile elde edilecek olan ısı ve soğu kazançları 4 ayrı bölge için hesaplanmış ve tabloda verilmiştir. Tabloda sistemin 0800-2000 arası 12 saat veya tüm gün işletildiği iki ayrı durum göz önüne alınmış, %100 taze havalısistem için ısı geri kazanımı kullanılması ile ısıtma ve soğutma pik (tasarım) yüklerindeki azalma oranı ayrıca verilmiştir.
Yıllık Sıcaklık Değişimi
İzmir tipik yıl (1993) sıcaklık dağılımı
050
100150200250300350400
39342924191494-1
Dış sıcaklık, C
Sıca
klık
dağılı
mı,
saat
/yıl
Isıtma dönemi
Soğutmadönemi
Kaynak: ARISOY, A., ŞEN, O., ŞAYLAN L., TOROS, H., “Türkiye İklim Verileri “, TTMD Teknik Rapor, 2000
Yıllık Sıcaklık Değişimi
Kaynak: ARISOY, A., ŞEN, O., ŞAYLAN L., TOROS, H., “Türkiye İklim Verileri “, TTMD Teknik Rapor, 2000
Ankara için tipik yıl (1990) sıcaklık dağılımı
0
100
200
300
400
33.028.023.018.013.08.03.0-2.0-7.0-12.0
Dış sıcaklık (C)
Sıca
klık
dağılı
mı,
saat
/yıl
Soğutmadönemi
Isıtma dönemi
1000 m3/saat hava debisi için yıllık toplam ısı ve soğu kazancı
2733(6892)
3.33 kW(%25)
892(977)
1.88 kW(%18)İzmir
4297(9364)
3.83 kW(%29)
232(236)
1.2 kW(%12)İstanbul
2126(6154)
2.84 kW(%23)
940(1020)
2.27 kW(%14)Antalya
5102(12052)
5.33 kW(%31)
319(326)
1.33 kW(%24)Ankara
Yıllık toplam ısıkazancı
(kW-saat/yıl)12 saat/gün24saat/gün
Tasarım ısıkazancı ve
toplam yükeoranı
Yıllık toplam sogukazancı
(kW-saat/yıl ) 12 saat/gün 24 saat/gün
Tasarım sogukazancı ve
toplam yükeoranı
Bölge
Etkileri
Isı geri kazanım cihazının kullanılması ileYıllık ısı (soğu) tüketimi azalmaktadır.Tasarım noktasındaki ısıtma (soğutma) yükü azalmaktadır.Direk genleşmeli soğutma guruplarında (çatı üstü gurupları), dış hava soğutma bölümüne doğrudan gelmektedir. Bu şekilde yaz sıcaklığının aşırı arttığı saatlerde, buharlaştırıcı sıcaklık ve basıncı artmaktadır. Gerek dış sıcaklığın artması, gerekse soğutma yükünün artmasıyoğuşturucu yükü ve basıncını arttırmaktadır. Bu durum, sistemin yüksek basınç nedeni ile durmasına neden olabilmektedir. Buharlaştırıcıya gönderilen havaya ön soğutma yapılmış olması, yoğuşma basıncının istenen değerlerin üzerinde artmasınıönleyecektir.
SonuçlarIKG cihazlarının kullanılması ile, yöreye ve taze hava oranına bağlıolarak tasarım (pik) yükü soğutmada (%5-24), ısıtmada ise (%10-31) oranında azalmaktadır. Tasarım yükünün azalması, soğutma ve ısıtma guruplarının yanı sıra pompa, fan gibi yardımcı ekipmanların küçük güçte seçilmesini ve tasarım dışı günlerdeki yükün, tasarım yüküne yaklaşmasınısağlayacaktır. Yıllık toplam kazançta, ısıtma mevsimindeki kazanç ön plana çıkmaktadır. Ekonomik değerlendirmede, cihazın bulunduğu yöre ve ısıtma için kullanılan yakıtın maliyeti temel rol oynayacaktır.
KAYNAK: Küçüka, S., Isı Geri Kazanım Cihazlarının Bazı Şehirlerdeki Yıllık Toplam Isıtma ve Soğutma Kazançları, Teskon VII. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi Bildiriler Kitabı, 39-47, 2005