Cuma, Şubat 23, 2024
MÜHENDİSLİK

Chiller Nedir ve Nasıl Çalışır ? Çeşitleri Nelerdir ?

5
(3)

Bu yazımızda en temel ve basit şekilde sizlere chiller sistemlerinin ne işe yaradığını nasıl çalıştığını anlatacağız. Ayrıca chiller çeşitlerine ve bu sistemlerin birbirlerine göre avantaj ve dezavantajlarına değineceğiz. Fazla uzatmadan hemen başlayalım.

Chiller Nedir?

Chiller sistemi en temel anlamda yapılardaki havayı şartlandırmamıza yarayan soğutma grubudur. Tüm binaların iklimlendirmeye ihtiyacı vardır. Daha küçük binalar için bu klima üniteleri tarafından sağlanır. Ancak bina belirli bir büyüklüğe ulaştığında merkezi bir sistem kullanmak maliyet açısından daha uygun hale gelir. Merkezi sistemler, temelde dev klima üniteleri olan “soğutma grupları” kullanır. Fakat boyutları nedeniyle biraz farklı çalışırlar.

Klimalardan farklı olarak chiller sistemleri binalarda iklimlendirme sağlamak için soğuk su üretir. İster üzerine vuran güneşten, isterse içerideki kişilerden ya da kullanılan ekipmandan kaynaklı ısı kazancı olsun, tüm binalar çok fazla istenmeyen ısı üretir. Ortam sıcaklığını belirli bir seviyede tutmak, aynı zamanda elektrikli ve mekanik ekipmanların termal sınırlar içinde kalmasını sağlamak önemlidir. Bunun için bu ısıdan kurtulmak gerekir, aksi takdirde bu cihazlar bozulur.

Bu sebeple chiller sistemleri oteller, restoranlar, hastaneler, spor sahaları, endüstriyel ve üretim tesisleri dahil olmak üzere çok çeşitli ticari tesislerin temel bir HVAC bileşeni haline gelmiştir.

Chiller Sistemleri Nasıl Çalışır?

Su soğutmalı bir chiller soğutma sisteminde şekilde de göreceğiniz üzere 3 farklı çevrim yer alır. Gördüğünüz bütün çevrimlerde akışkanların arasındaki ısı transferi sonucu sıcaklıkları artar ve azalır. 1 ve 3 numaralı çevrimlerde bu akışkan su iken 2 numaralı çevrimde ise soğutucu gaz yer alır. Soğutma sisteminin en önemli kısmı ana bileşenlerinin yer aldığı 2 numaralı çevrimdir. Sisteminin nasıl çalıştığını anlamak için soğutucu gazın ve bu bileşenlerin ne işe yaradığını bilmemiz gerekir.

Chiller Sisteminin Ana Bileşenleri

Chiller soğutma grubu en temelde 4 bileşenden oluşur. Bunlar kondenser, evaporatör, genleşme valfi ve kompresördür. Bu bileşenlerin esas amacı bulunduğu yapıyı soğutmaktır. Peki bu soğutma işlemi nasıl gerçekleşir ? Söz konusu yapıyı soğutma işlemi 3 numaralı kapalı döngü ile sağlanır. Bu döngüde soğutma istenen ortamlara evaporatörden çıkan soğuk su gönderilmektedir. Soğuk su gittiği bölgelerdeki hava ile ısı transferi yapması sonucu ortamı soğutur. Bu etkileşim sonrası sıcaklığı yükselen su tekrar evaporatöre geri döner. Evaporatörde kendisinden daha düşük sıcaklıktaki soğutucu gaz ile ısı alışverişi yaparak tekrar soğur. Soğuyan su tekrar aynı döngüye devam eder. Karıştırılmaması gereken nokta evaporatörde soğuk su ile soğutucu gazın kesinlikle birbirine karışmadığıdır. 3 numaralı döngüyü açıkladık. Peki 2 numaralı çevrimde yer alan soğutucu gaz burada nasıl bir yol izliyor ? Şimdi buna bir göz atalım.

İlginizi Çekebilir :  İklim Değişikliği Nedir? Nedenleri ve Sonuçları Nelerdir?

Soğutucu Gaz Çevrimi

Şekil – 1

1. Evaporatör ve Kompresör

Öncelikle evaporatörde suya ısısını veren soğutucu gaz burayı düşük sıcaklık, düşük basınç ve buhar halinde terk eder. Buradan kompresöre ulaşan soğutucu gaz kompresör vasıtasıyla sıkıştırılmaktadır. Dolayısıyla kompresörden çıkan gaz yüksek sıcaklık ve yüksek basınca sahip olarak kondensere doğru yoluna devam eder. Peki soğutucu gazı yüksek sıcaklığa neden çıkarıyoruz ? Çünkü gaz evaporatördeyken 3 numaralı döngüdeki sudan aldığımız ısıyı dışarı atmak istiyoruz. Bu ısıyı soğutucu gaz vasıtasıyla kondenserin içinden geçen 1 numaralı çevrimdeki suya aktarmak istiyoruz. Gazın sıcaklığı ne kadar yüksek olursa su ile arasındaki sıcaklık farkı o kadar yüksek olacaktır. Bu da daha fazla ısıyı soğutucu gaz akışkanımızdan atabilmemiz anlamına gelir.

2. Kondenser ve Soğutma Kulesi

Çevrime devam eden soğutucu gaz kondensere gelerek termal enerjisinin bir kısmını 1 numaralı çevrimdeki suya aktarır. Ardından soğutma kulesine gönderilen su burada soğur ve tekrar yüksek sıcaklıktaki gazı soğutmak üzere kondensere geri gelir. Kondenserde ısısını suya veren gaz akışkan burada hal değiştirerek sıvı forma geçer. Orta sıcaklıkta, yüksek basınç ve sıvı formda genleşme valfine doğru yoluna devam eder.

3. Genleşme Valfi

Buradaki soğutucunun akışını ve genleşme valfini anlatabilmek açısından ufak bir benzetme yapalım. Genleşme valfini ilkokul sınıfınızın kapısı olarak düşünün. Sınıftaki öğrenciler de soğutucu akışkan moleküllerini temsil etsin. Tenefüs zili çalınca hepimiz heyecanla okulun bahçesine ya da binanın koridoruna doğru hızla koşardık. Bu esnada sınıfın kapısında birikme olur ve burada sıkışırdık. Ardından kapıyı geçmemizle birlikte boş olan koridorda ve bahçede rahatça hareket eder koşardık. İşte genleşme valfine gelen soğutucu akışkan da aynı bu şekilde dar bir boğazda sıkışır. Akışkanın diğer tarafa geçişi kısıtlıdır. Belirli oranlardaki akışkan valfin diğer tarafına geçer. Burada geniş bir hacimde rahatça hareket eden akışkan moleküllerinin hem sıcaklığı hem de basıncı düşer.

İlginizi Çekebilir :  Füze Çeşitleri ve Özellikleri

Toparlayacak olursak orta sıcaklık ve yüksek basınçta gelen soğutucu akışkan genleşme valfinden düşük sıcaklık ve düşük basınçta ayrılır. Burada kaynaklarda çok fazla bahsedilmeyen önemli bir husus var. Soğutucu akışkan genleşme valfine sıvı olarak girer ancak sıvı-gaz karışımı olarak çıkar.

4. Çevrimin Tamamlanması

Evaporatörden başladığımız çevrimi tekrar evaporatörde tamamlayacağız. Genleşme valfinden çıkan düşük sıcaklık, düşük basınç ve sıvı-gaz karışımı şeklindeki soğutucu gaz evaporatöre gelir. Soğutucu akışkan burada 3 numaralı çevrimdeki suyu soğuturken ondan aldığı ısı sebebiyle kaynar. Sıvı-gaz karışımı formundan tamamen gaz haline geçer. Buradan da düşük sıcaklık, düşük basınç ve buhar halinde ayrılır ve kompresöre devam eder. Soğutucu gaz çevrimi bu şekilde tamamlanır.

Su Sıcaklık Değerleri

Sistemde yer alan çevrimlerdeki su sıcaklık değerleri chiller kapasitesine, tasarıma, marka ve modele göre değişiklik gösterir. Ancak aşağı yukarı bir fikir vermesi açısından su çevrimlerindeki sıcaklıklardan bahsedelim. 1 numaralı çevrim için soğutucu kuleye gönderilen su 32 °C, dönen su 27 °C; 3 numaralı çevrim için evaporatörden çıkan su 6°C , evaporatöre dönen su 12 °C olarak düşünebiliriz. Dikkat ederseniz evaporatöre dönen su 12 °C olmasına rağmen soğutucu akışkan kaynayarak gaz formuna geçiyor. Bunun sebebi 2 numaralı çevrimde evaporatördeki basıncın çok düşük olması sebebiyle soğutucu akışkanın düşük sıcaklıklarda faz değiştirmesidir.

Chiller Çeşitleri

Soğutucu akışkan buhardan sıvı faza geçerken açığa çıkan ısı kondansatöre verilir. Chiller sistemlerinde hava soğutmalı ve su soğutmalı olmak üzere iki farklı tipte kondansatör seçeneği bulunmaktadır. Tercih edilen kondansatörün çeşidine göre de isimlendirilir.

1. Su Soğutmalı Chiller Sistemleri

Su soğutmalı sistemler, soğutma kulesine bağlı bir kondansatöre sahiptir . Yeterli su kaynağına sahip orta ve büyük çaptaki tesislerde yaygın olarak kullanılır. Su soğutmalı chiller grupları, ticari ve endüstriyel iklimlendirmelerde daha stabil bir performans gösterir. Özellikle havaalanları, alışveriş merkezleri ve fabrikalar gibi dünyanın en büyük tesislerini soğutan birkaç bin tonluk modellere kadar çeşitlilik gösterir.

İlginizi Çekebilir :  Hidroelektrik Santral Türbinleri Nelerdir ve Nasıl Sınıflandırılır?
chiller
Genellikle yapıların bodrum katına yerleştirilen su soğutmalı chiller sistemi

Tipik bir su soğutmalı sistem, soğutucuyu yoğunlaştırmak için bir soğutma kulesinden devridaim eden kondenser suyunu kullanır. Su soğutmalı chiller sistemleri genellikle iç mekanlarda bulunmaktadır. Dış etkenlerden korunan sistem bileşenleri bu nedenle daha uzun bir kullanım ömrü sunar. Su soğutmalı chiller grupları, genellikle çok büyük kurulumlar için tek seçenek olarak görülür. Ek soğutma kulesi sistemleri, hava soğutmalı soğutma gruplarına kıyasla ek kurulum masrafı ve bakım gerektirecektir.

2. Hava Soğutmalı Chiller Sistemleri

Hava soğutmalı chiller grupları, ortam havası tarafından soğutulan bir kondansatöre sahiptir. Yani şekil-1’de yer alan 1 numaralı çevrimin ve buradaki soğutma kulesinin olmadığını düşünün. Geriye kalan diyagram tamamen hava soğutmalı chiller sistemini yansıtır. Bu nedenle alan kısıtlamalarının olduğu daha küçük veya orta ölçekli kurulumlarda tercih edilmektedir. Su kaynaklarına ulaşımın zor olduğu senaryolarda en pratik seçimdir.

Tipik bir hava soğutmalı chiller sistemi, soğutucu akışkanı yoğunlaştırmak için kanatlı bir serpantin üzerinden ortam havasını çekmek için pervaneli fanlara veya mekanik soğutma çevrimlerine sahiptir. Kondenserde soğutucu akışkanın yoğuşması sayesinde ısıyı atmosfere transfer eder.

Çoğunlukla yapıların çatılarına yerleştirilen hava soğutmalı chiller sistemleri

Düşük kurulum maliyetleri su soğutmalı sistemlere göre önemli bir avantaj sunar.  Az yer kaplamalarına karşın çoğunlukla tesisin dışında yer alır. Bu nedenle sürekli olarak dış ortam etkenlerine maruz kalır. Bu da sistemin fonksiyonel ömrünü kısaltan faktörlerden biridir.

Görece basitlikleri ve her şey dahil yapısı sayesinde bakım maliyetleri düşüktür.  Bu artılar azaltılmış alan gereksinimleriyle birleştiğinde birçok kurulum türünde büyük avantaj sağlar. Yapı içerisinde kurulum için teknik alan oluşturma ihtiyacı duyulmaz.

İlginizi Çekebilecek İçerik : ‘ Santrifüj Pompa Nedir ve Nasıl Çalışır?

    Bu içerik size faydalı oldu mu?

    Puan vermek için yıldızın üzerine tıkla!

    Sonuçlar 5 / 5. Oy sayısı: 3

    Henüz puan verilmedi. İlk puan veren sen ol!

    Bu içeriği faydalı bulduysanız..

    Bizi sosyal medyada takip edin!

    Bir yanıt yazın

    E-posta adresiniz yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir