SOĞUTMA SİSTEMLERİ
ROOFTOP SİSTEMİ
Rooftoplar; klima santrali ve kondensing cihazını tek bir yapı içerisinde toplayan, dış ünite ve iç üniteyi bir arada bulunduran, ısıtma ve soğutma çevriminin
tümünün aynı ünite içerisinde gerçekleştiği, kompakt ve birleşik bir hava koşullandırıcısıdır.
Çatı tipi klima diye de adlandırılan bu sistem, paket klima cihazlarının bir parçasıdır. Paket tipi klima cihazları; ticari ve endüstriyel olarak iki grupta incelenebilir.
Büyük çoğunluğu konutlarda kullanılan ve kapasitesi 18 KW kadar olan cihazlar ticari, geniş ticari alanlarda kullanılan ve kapasitesi 18 KW üzeri olan cihazlar ise
endüstriyel olarak gruplandırılır.
Rooftop'ların genel kullanım amacı, içerisindeki havayı dönüştürebileceği gibi ortamdaki havadan da yararlanarak istenilen yere taze hava vermek ve mekanın
içindeki havayı temizlemektir. Ayrıca rooftoplar; ısıtma, soğutma, havalandırma ve nem kontrol için bir çok yerde kullanılabilir.
Bu iklimlendirme cihazları ''sadece soğutma'' veya ''ısıtma ve soğutma'' yapabilmesi yönü ile değerlendirilebilir. Isıtma işlemi; cihazın tersine çevrim yaparak ısı
pompası görevi üstlenmesiyle birlikte elektrikli ısıtıcı, sıcak su bataryası veya gaz yakma modülü kullanılarak da gerçekleştirilebilir. Soğutma işleminde; ısı iç
ortamdan alınıp dış ortama iletilir. Bu işlem sırasında dış ortam tarafındaki batarya kondenser, iç ortam tarafındaki batarya ise evaporatör işlevi görür.
Rooftopların yapısı 5 ana parçadan oluşur. Genleşme vanası, evaporatör, fan, kompresör ve diğer tamamlayıcı parçalardır. Kompresörde sıkıştırılan soğutucu gaz
kondensere gönderilir. Kondenserde sıkıştırılmış gazın sıcaklığı düşürülerek sıvı hale geçmesi sağlanır. Bu bölüm ''yüksek basınç devresi'' olarak adlandırılır.
Kondenserden sonra soğutucu akışkan genleşme vanasına gönderilerek basıncı düşürülür. Basıncı düşürülen soğutucu akışkan buharlaşmanın gerçekleştirileceği
evaporatöre aktarılır. Bu bölüm ''alçak basınç devresi''dir. Evaporatörden çıkan soğutucu akışkan çevrimi tamamlamak için tekrar kompresöre gider. Çevrim, ısının
alınması ve tekrar ısı kazanılması şeklinde sürekli devam eder.
Rooftop cihazların kullanım alanları; restaurantlar, havalimanları, mağazalar, sinema, tiyatro ve konferans salonları, endüstriyel binalar ve geniş ticari binalardır.
Mekanın konumuna ve büyüklüğüne göre Rooftop model ve kapasiteleri değişebilmektedir.
CHILLER SOĞUTMA SİSTEMLERİ
İngilizce karşılığı Chiller olarak adlandırılan soğutma grubu, iklimlendirme sistemlerinde büyük bir yere sahiptir. Termodinamik soğutma çevrimine sahip
bu sistemler en basit tanımıyla mahaldeki ısınan havayı dışarıya atarak, ortamın soğutulmasını sağlayan sistemlerdir. Chillersistemleri daha ziyade endüstriyel
amaçlı kurulmuş iş merkezleri, hastaneler, fabrikalar, alışveriş merkezleri gibi işletmelerin soğutulmasında kullanılmaktadırlar.
Temel olarak kompresör, kondanser, genleşme valfi, evaporatör ve diğer tamamlayıcı parçaların birleşmesinden oluşur. Kompresörde gazın sıkıştırılmasıyla
başlayan bu çevrim, sonunda gazın tekrar kompresöre gönderilmesiyle son bulur ve sürekli bu devir daim işlemi devam eder. Kompresörde sıkıştırılan ve ısınan gaz
kondanserde su veya hava ile soğutulur. Soğutulan gaz, genleşme valfine gönderilir. Genleşme valfinden geçen gazın basıncı düşer. Dolayısıyla sıcaklığı düşen ve
sıkışan gaz sıvılaşır. Sistem kompresörünü sistemin kalbi olarak nitelendirirsek, genleşme valfi de sistemin beynidir. Genleşme valfi; sistemdeki termodinamik
şartları sürekli izleyerek, yeterli miktarda gazı, evaporatörlere göndererek istenen miktarda soğutma yapılmasını sağlarlar. Evaporatöre gelindiği zaman,
soğutulmak istenen sıvının üzerinden ısı alınır ve alçak basınçta gaz olarak kompresöre gönderilir ve yeniden sıkıştırılır. Çevrim bu şekilde sürekli tekrarlanarak bir
soğutma sistemi kurulmuş olur.
Chiller gruplarını farklı özellik ve kapasitelerine göre ayırmak mümkündür, ancak aralarındaki en belirleyici ayrım; kondenserde ki ısı alışverişinin yapıldığı
kaynaktır. Eğer ısı havaya atılıyorsa hava kaynaklı soğutma grubu, suya atılıyorsa su kaynaklı soğutma grubu olarak gruplandırabiliriz.
Hava Kaynaklı Soğutma Grubu
Hava kaynaklı soğutma gruplarında, kondenser kısmı hava ile soğutulmaktadır. Bu tip soğutma gruplarının üzerinde fanlar olan kondenser bataryaları bulunur.
Fanlar yardımı ile batarya üzerinde hava akışı sağlanarak, ısı transferi gerçekleşmiş olur.
Hava Soğutmalı Chiller Grupları, yapıları gereği atmosfere açık, dış ortamlara monte edilmek durumundadırlar.
Su Soğutmalı Soğutma Grubu
Su soğutmalı soğutma gruplarında, kondenser kısmı su ile soğutulmaktadır. Çalışma prensibi olarak hava kaynaklı soğutma grubu ile çok farkları yoktur.
Kondenserdeki gazı soğutmak için su kullanan shell & tube veya plakalı ısı değiştiriciler kullanılır. Burada su kaynağı olarak genellikle soğutma kuleleri kullanılır.
Kondenserin iç hacminin bir kısmında soğutma kulesinden gelen su, diğer bir kısmında kızgın buhar durumundaki soğutucu akışkan bulunmaktadır.
Kondenserin iç hacminin bir kısmında soğutma kulesinden gelen su, diğer bir kısmında kızgın buhar durumundaki soğutucu akışkan bulunmaktadır.
Su Soğutmalı Chiller Gruplarında kondenser kısmı su ile soğutulduğu için bina içerisinde, kapalı mahallere de monte edilebilmektedirler. Su Soğutmalıların temel
çalışma prensipleri ve termodinamik özellikleri diğer klima sistemleri ile aynıdır. Elbette Chiller Gruplarının soğutma ve kurulum tertibatları çok daha karmaşık
olduğu için yoğun tecrübe gerektirmektedir.
Enerji verimliliği olarak baktığımızda su kaynaklı soğutma grupları, hava kaynaklı soğutma gruplarından oldukça verimlidir. Hava kaynaklı soğutma grupları ısıyı
kuru termometre sıcaklığına bağlı olarak havaya atmaya çalışırken, su kaynaklılar ise havaya nazaran daha soğuk olan suya atmaya çalışırlar. Dolayısı ile su
kaynaklı olan gruplar daha rahat ve verimli çalışırlar. Ayrıca hava kaynaklı cihazların çok sıcak iklimlerde soğutma yapamaz hale gelmeleri de dezavantajlarından
biridir. Bakım konusunda ise; hava kaynaklı soğutma grubu tek parça ve mekanik aksamının da daha az olması sebebi ile su kaynaklı gruplardan bir adım daha
öndedir.
SOĞUTMA KULELERİ
Su soğutma kuleleri, bir çeşit ısı uzaklaştırma ünitesidir. Sistemden gelen sıcak su kulenin üst bölmesinden girdikten sonra, kulenin ortasında bulunan dolgu
üzerine püskürtülerek ısısı alınır. Dolgu üzerine püskürtülen su, kulenin alt bölmesinde ki haznede birikir ve soğutulmuş birşekilde cihazlara gönderilir.
Soğutma kulelerinde ısının çekilmesinde suyun buharlaşması esas olduğu için havanın yaş termometre sıcaklığı etkilidir. Soğutma kuleleri harcadıkları enerji
itibariyle en ekonomik proses soğutma sistemleri olarak bilinmektedir. Özellikle endüstriyel alanlarda sıkça tercih edilen soğutma kuleleri; sulu tip kondensere
sahiptir. Dolayısıyla su kaynaklı chiller, vrf sistemleri ve santrifüj chiller gibi sistem çözümlerinde enerji verimliliği sağlamaktadır.
Su soğutma kuleleri kullanım amaçlarına ve alanlarına göre farklılık göstermektedir. Genel olarak açık ve kapalı tip olmak üzere iki ana grupta incelenirler.
Açık Tip Soğutma Kulesi
Açık tip soğutma kulelerinde, soğutulacak su direkt olarak hava içine küçük nozullardan püskürtülür. Küçük damlacıklar halindeki su, etrafından geçen hava
tarafından ve kendi buharlaşmasıyla soğutulur. Sudan havaya duyulur ve gizli ısı biçiminde ısı transfer edilir. Sonuç olarak; bu kulelerde soğutulan su direkt olarak
atmosfere açıktır. Hava ve fan yardımı ile soğutma kulesinin içerisinde hareket eden su çevresel şartlardan etkilendiği için kirliliğe karşı önlem almayı
gerektirmektedir.
Kapalı Tip Soğutma Kulesi
Kapalı Tip Soğutma Kulelerinde kondanserden ya da prosesten gelen sıcak su, soğutma kulesindeki, boru demeti şeklinde olan serpantin içerisindedir. Borunun
dışından ise soğutma havası geçmektedir. Sistem çalışırken, soğutulmuş ve kule havuzunda hazır bekleyen su, pompa ile emilerek üst kısımda serpantin üzerine
püskürtülmektedir. Püskürtülen su süzülürken fanlar yardımı ile serpantin üzerinden hava geçirilerek buharlaşma sağlanır ve ısı atmosfere verilir. Böylece kapalı tip
soğutma kulelerinde sıcak su dış ortamla temas etmeyerek, kapalı bir devrede yüzeyli bir soğutucuda soğutulmuş olur. Sürekli temiz kalması nedeniyle açık tip su
soğutma kulesine göre daha avantajlıdır.
Kuledeki hava akışı zorlanmış ya da doğal olabilir. Isı geçiş yüzeyini, arttırmak için dolgu malzemesi kullanılır. Zorlanmış akışlı olanlarda hava hareketi radyal veya
aksiyal fanlarla sağlanabilir. Bu alternatiflerin her biri ayrı bir kule tipi oluşturur. Bu kuleler değişik malzemelerden imal edilebilir. İnşai tip kuleler betonarme,
ahşap, güçlendirilmiş plastik levhalar; standart kuleler ise genellikle çelik veya güçlendirilmiş plastik levhalardan imal edilirler.
Soğutma Kuleleri Çeşitleri
Karşı Ve Çapraz Akışlı Soğutma Kuleleri
• Karşı akışlı soğutma kulelerinde su, yukarıdan aşağıya süzülürken hava aşağıdan yukarıya doğru hareket eder.
• Çapraz akışlı soğutma kulelerinde su, yukarıdan aşağıya inerken hava akımı yataydır.
Çapraz akışlı kuleler; ters akımlı kuleye göre daha büyük taban alanına sahiptir. Ayrıca hava giriş yerleri tüm kule yüksekliğinde yer alabilir. Böylece mimari
kısıtlamaya da uyabilir. Kule boyu kısa olduğu için gereken pompa basma yüksekliği de doğal olarak azalır. Ancak kapalı bölgeye yerleştirildiğinde
resirkülasyon riski vardır. Açık yerde kullanıldığı zamanlarda ise toz ve pisliğe karşı önlem alınmalıdır.
• Soğutma kulelerinde genellikle karşı akışlı su soğutma kuleleri tercih edilmektedir.
Üflemeli Su Soğutma Kuleleri
• Kulenin hava giriş kısımlarında bulunan fanlar havayı dolgu üzerine düşürür.
• Mekanik aksam, girişteki kuru havayla temas eder ve kule kaidesine yakındır. Böylece titreşim problemi azdır ve bakım sırasında kolay ulaşılabilir.
• Fan boyutları sınırlı olduğundan; fazla sayıda ve yüksek devirlerdeki küçük fanlar kullanılmasından dolayı, emmeli kulelere göre daha sesli çalışırlar fakat
kendi içerisinde sönümleme özelliklerine sahiptirler.
Emmeli Su Soğutma Kuleleri
• Hava emilimi, kule tepesinde yer alan fanlar ile yapılır.
• Üflemeli kulelere göre daha büyük fanlar kullanılır. Dolayısıyla daha düşük devirlerde çalıştığı için daha az gürültü yapılmaktadır.
• Fanlar kulenin tepesinde yer aldığı için taban alanı üflemeli kulelere göre daha küçüktür.
• Havanın yukarıdan akan suya göre ters yönde dik olarak emildiği, ters akımlı kulelerde en soğuk su en kuru hava ile karşılaşır, maksimum performans elde
edilir.
Atmosferik Su Soğutmalı Kuleler
• Atmosferik Su Kuleleri, spreyli ve dolgulu kuleler olmak üzere iki çeşittir.
Kuledeki hava hareketinin kaynağı rüzgardır. Su nozullar yardımı ile yukarıdan püskürtülür. Mekanik parçaları olmadığından uzun ömürlüdürler ve çok az
bakım gerektirirler.
• Özellikle açık ve engellerin olmadığı sahalarda kullanılmalıdırlar.
• Hava girişinin ve çıkışının bulunduğu yüzeyler, rüzgarın en sık estiği yöne göre konumlandırılmalıdır.
Spreyli Su Soğutma Kuleleri
• Kulenin içerisinde diğerleri gibi bir dolgu bulunmaz, yalnızca tepede sprey nozulları bulunur.
Suyu atomize etmek için pompanın basma yüksekliği fazla olmalıdır. Su nozullarının tıkanması dengesizlik meydana getirir ve performansı düşürür. o yüzden
bakımlarının geciktirilmemesi gerekmektedir.
• Rüzgar nedeni ile kayıpları fazladır. Nispeten küçük soğutma yükleri için uygundur.
Dolgulu Su Soğutma Kuleleri
•Dolgulu kulelerde, su nozullardan püskürtüldüğü gibi doğrudan aşağıya inmez. Bu kulelerde hava ile suyun temas yüzeyini ve suyun dolaşım zamanını
arttırmak amacıyla dolgu kullanılır.
• Dolgulu kulelerin performansları, spreyli kulelere oranla daha iyidir.