Yaz sıcağında chiller kapasitesi neden düşer, ne yapılır?

Hava soğutmalı chiller ısıyı ortam havasına attığı için hava ısındıkça yoğuşma sıcaklığı ve basıncı yükselir; kompresör aynı işi daha büyük bir basınç farkına karşı yapar ve kapasite düşer. KPLN serisinin kcal/h değerleri 12/7 °C su rejimi ve 35 °C ortam için geçerlidir. Kondenser emiş havası bu noktanın üzerine çıktıkça kapasite azalır, tozlanan kanat kaybı büyütür.

Temmuzun ilk sıcak haftasında telefon hep aynı cümleyle çalar: makine bozuldu, su 7 dereceye inmiyor. Gidersiniz; alarm yok, kompresörler dönüyor, pompa basıyor, panelde tek bir hata kaydı görünmüyor. Su 11 °C'de durmuş ve orada kalmakta ısrarlı. Nisanda aynı grup, aynı yükte 7 °C'yi tutuyordu.

Bozulan bir şey yok. Değişen tek şey, kondenserin önünden geçen havanın sıcaklığı. Hava soğutmalı bir su soğutma grubu prosesten aldığı ısıyı ortam havasına atmak zorundadır ve ısı ancak akışkan havadan sıcaksa akar. Hava ısındıkça akışkanın daha yüksek sıcaklıkta, dolayısıyla daha yüksek basınçta yoğuşması gerekir. Makine aynı donanımla daha zor bir işe girişmiştir.

Katalog bunu göstermez, çünkü katalog tek bir noktayı tarif eder: 12/7 °C su rejimi ve 35 °C ortam sıcaklığı. Türkiye'nin çoğu yerinde temmuz öğleden sonrası bu noktanın epeyce üzerindedir. Yılın en çok soğutma istenen saatinde iki eğri ters yöne gider — proses yükü artar, makinenin verebileceği kapasite azalır.

Sıcak havada chiller neden az soğutur?

Kondenser bir ısı değiştiricidir ve attığı ısı üç şeye bağlıdır: kanat yüzeyi, üzerinden geçen hava debisi ve akışkan ile hava arasındaki sıcaklık farkı. Sahadaki bir makinede ilk ikisi sabittir; yüzey büyümez, fanlar daha hızlı dönmez. Geriye tek değişken kalır. Aynı ısıyı atmaya devam edebilmek için akışkan ile hava arasındaki farkın korunması gerekir; yani yoğuşma sıcaklığı, emiş havasının sıcaklığıyla birlikte neredeyse birebir yükselir. Hava 35 °C'den 45 °C'ye çıktıysa yoğuşma noktası da yaklaşık 10 K yukarı taşınmıştır.

Bu kaymanın çevrime iki ayrı faturası var. Birincisi kompresör tarafında: aşılması gereken basınç farkı büyüdükçe kompresörün her devirde taşıyabildiği akışkan miktarı azalır. İkincisi genleşme tarafında: kondenserden çıkan sıvı daha sıcak olduğu için genleşme elemanından geçerken daha büyük bir bölümü anında buharlaşır (flash gas) ve evaporatörde ısı çekmek üzere sıvı olarak kalan pay küçülür. İki etki de aynı yöne çalışır. Yoğuşmanın çevrim içindeki yeri için soğutma çevrimi sayfasına bakabilirsiniz.

Kapasite kaybı sayı olarak değil, sıcaklık kayması olarak görünür

Burada çoğu kişinin gözünden kaçan bir ayrıntı var. Kararlı rejimde bir chiller, prosesin suya verdiği ısıdan ne fazlasını ne azını atabilir; fazlasını atsa su sürekli soğurdu, azını atsa su sıcaklığı hiç durmadan yükselirdi. Sıcak günde makinenin sudan çektiği ısı miktarı aslında değişmez. Değişen, o ısıyı hangi su sıcaklığında çektiğidir.

Bir chiller'ın kapasitesi su sıcaklığı yükseldikçe artar. Yük sabitken sistem, makinenin o ortam sıcaklığındaki kapasite eğrisi ile prosesin yükünün kesiştiği yeni bir noktada dengeye oturur ve bu nokta daha yüksek bir su sıcaklığına denk gelir. Panelde okuduğunuz 11 °C bir arıza değil, o yeni dengenin adresidir.

Pratik karşılığı şu: marjınızın bittiğini su sıcaklığından önce kompresörün çalışma süresinden anlarsınız. Kısmi yükte durup kalkan bir grup, bir gün gelir hiç durmaz. Su hâlâ 7 °C'de olabilir, ama tampon tükenmiştir; hava birkaç derece daha ısındığında su kaçmaya başlayacaktır. Bu yüzden yaz öncesi kontrolde bakılacak ilk şey su sıcaklığı değil, kompresörlerin gün içindeki çalışma yüzdesidir.

35 °C üzerindeki her derece kapasiteden ne götürür?

Kesin değer her makinenin kendi performans eğrisine bağlıdır. Kaba bir karar aracı olarak, hava soğutmalı gruplarda sektörde genel kabul gören mertebe, nominal noktanın üzerindeki her 1 °C için kapasitede yaklaşık %1–1,5'lik bir azalmadır. Aşağıdaki tablo bu genel kabulle kurulmuştur; belirli bir modelin — KPLN dahil — gerçek eğrisinin yerine geçmez, yerleşimin ne kadar ciddi bir mesele olduğunu göstermek içindir.

Kondenser emiş havası	Nominale göre fark	Sektörde tipik kapasite değişimi	Sahadaki karşılığı
30 °C	−5 K	%5–7 artış	Bahar ayları; grup kademeli çalışır, marj boldur
35 °C	Nominal nokta	Katalog değeri	Kapasite tablolarının geçerli olduğu koşul
40 °C	+5 K	%5–8 azalma	Kompresörler sürekli çalışmaya geçer, su sıcaklığı hafif yükselir
45 °C	+10 K	%10–15 azalma	Ayar noktası tutulamaz; kanat da kirliyse yüksek basınç arızası sınırındasınız
50 °C	+15 K	%15–22 azalma	Kapalı yerleşim ya da sıcak hava emişi işareti; dış hava tek başına buraya çıkmaz

Tablodaki sütun başlığının “emiş havası” olması bilinçli. Belirleyici olan meteorolojinin gölgede ölçtüğü sıcaklık değil, kondenser kanadının yirmi santim önünde ne varsa odur. Çatıda, asfaltın üzerinde, komşu makinenin egzozuna bakan bir grupta bu iki değer arasında 5–8 K fark bulmak sıra dışı değildir.

Tozlanan kanat: yazın etkisi ikiye katlanan hata

Kirli kondenser iki yerden birden vurur. Kanatların arasına yerleşen toz hava geçiş kesitini daraltıp debiyi düşürür; yüzeyde biriken tabaka da ısı geçişini zorlaştırır. Kışın bu kaybın büyük bölümü fark edilmez, çünkü hava zaten soğuktur ve elinizde bol marj vardır. Aynı kir temmuzda, marjın tükendiği yerde ortaya çıkar. Kondenser temizliğine en çok ihtiyaç duyulan mevsim, temizliğin en çok ertelendiği mevsimdir.

Kirlenme hızı ortama göre değişir. Tekstil boyahanelerinde havadaki tiftik kanat yüzeyinde keçeleşir ve toz gibi silinip gitmez. Geri dönüşüm ve öğütme hatlarında granül tozu, dökümhanelerde kum, mayıs sonunda ise kavak tiftiği aynı işi yapar. Tozlu tesislerde aylık periyot yaza girerken haftalığa çekilir; temizliğin hangi yönde ve hangi basınçla yapılacağı ayrı bir konu, periyodik bakım rehberinde adım adım duruyor.

Kirlilik gözle tam ölçülmez, ama sonucu ölçülür: benzer emiş havası sıcaklığında bu yılın yüksek basınç değeri geçen yılınkinin üzerindeyse aradaki fark kanattadır. Basınç değerlerini yanına ortam sıcaklığını yazmadan kaydetmenin bu yüzden bir anlamı yok. Sektörde yaygın kabul gören mertebeye göre yoğuşma sıcaklığındaki her 1 °C'lik artış, çekilen elektriği %2–3 büyütür; kirli kondenser hem az soğutur hem fazla harcar.

Seçim örneği: 30.000 kcal/h'lik yükü yaz tepesinde taşımak

Rakamla bakalım. Bir atölyede devrede 6 m³/h su dolaşıyor; su prosese 7 °C gidiyor, 12 °C dönüyor.

1. Isı yükü. m = 6 m³/h × 1.000 kg/m³ = 6.000 kg/h, ΔT = 5 K, suyun özgül ısısı c = 1 kcal/kg°C. Q = m × c × ΔT = 6.000 × 1 × 5 = 30.000 kcal/h.
2. Nominal noktadaki seçim. KPLN 40.1 35.000 kcal/h verir. 35 °C ortamda %17 gibi rahat bir pay görünür ve seçim genellikle burada kapatılır.
3. Tepe koşulun ölçülmesi. Grup çatıda, güneye bakan bir duvarın önünde. Ağustos öğleden sonrası dış hava 38 °C iken kondenser emişinde ölçülen sıcaklık 44 °C; nominal noktanın 9 K üzeri.
4. Kapasitenin düzeltilmesi. 9 K × %1,2 (yukarıdaki aralığın ortasına yakın bir değer) ≈ %11 kayıp. 35.000 × 0,89 ≈ 31.150 kcal/h.
5. Kalan pay. 31.150 − 30.000 = 1.150 kcal/h, yani %3,8. Kanattaki ince bir toz tabakası ya da emiş sıcaklığındaki 2 K'lik ek bir artış bu payı tamamen yer; su kaçar.
6. Yaz koşuluna göre seçim. KPLN 55.2, 48.000 kcal/h nominal kapasiteyle aynı koşulda yaklaşık 42.700 kcal/h'ye iner ve 30.000 kcal/h'lik yükü %42 payla karşılar. İki kompresörlü olduğu için ılık aylarda tek kademeye düşerek çalışır; yani yaz için alınan pay, ilkbaharda sürekli dur-kalka dönüşmez.

Buradaki mesele kapasiteyi büyütmek değil, doğru koşulda karşılaştırmaktır. 30.000 kcal/h'lik yükün karşısına 35 °C'nin değerlerini koyarsanız iki model arasındaki fark gereksiz bir lüks gibi görünür; 44 °C'nin değerlerini koyarsanız zorunluluk olduğu anlaşılır.

Gölgeleme faydalıdır, kapatma değildir

Sahada en sık gördüğümüz kurgu hatası, grubu yaz güneşinden korumak adına üç tarafı duvarla çevrili bir aralığa ya da sundurma altındaki dar bir bölmeye almaktır. Gölge kazanılır, hava kaybedilir. Makinenin kendi attığı sıcak hava bölmeden çıkamaz; döner ve yeniden emilir. Emiş sıcaklığı dış havanın 6–10 K üzerine yerleşir; güneşin altında açıkta duran bir gruptan daha kötü bir noktaya gelinmiş olur. Kanat, gövdenin üzerine düşen güneşi değil, içinden geçen havayı hisseder.

Gölgeleme işe yarar, ama bir şartı vardır: hava yolunu daraltmamak. Fanları yukarı üfleyen bir grubun üzerine 40–50 cm yükseklikte sac bir tente çekmek, üflemeyi boğar ve hava kısa devresine (short circuit) yol açar. Doğrusu, dört yanı açık ve üfleme yolunun epeyce üzerinde kalan bir gölgelik ya da yalnızca kanat yüzeyine düşen doğrudan güneşi kesen, hava kesitine dokunmayan bir perdedir.

Emiş havasını bozan diğer kalemler kısa bir listede toplanabilir:

• Karşı karşıya yerleştirilmiş iki grup; birinin üflemesi doğrudan diğerinin emişine gider.
• Kompresör dairesi, jeneratör ya da mutfak egzozunun aynı cepheye açılması.
• Koyu renkli asfalt çatı; öğleden sonra yüzeyinden yayılan ısı, hemen üzerindeki hava katmanını dış hava sıcaklığının üzerine taşır.
• Emiş tarafına istiflenmiş palet, big-bag, kalıp ya da hurda. Serin havada hiçbir belirti vermez, tepe günde kapasitenin sınırını o çizer.
• Bakım sonrası ters bağlanmış fan motoru. Ters yönde dönen bir fan iş yapıyor gibi görünür, hava debisi ise düşer.

Yaz gelmeden chiller'da ne yapılmalı?

Mayısta yapılan kontrolün temmuzda yapılandan farkı şudur: mayısta hem kapasiteniz vardır hem de makineyi birkaç saat durdurabilirsiniz. Aşağıdaki tablo, bir sabahta bitirilebilecek bir kontrol turudur.

Kontrol	Nasıl bakılır	Karar eşiği
Kondenser kanadı	Kanadın arkasından ışık tutulup önden bakılır	Işık geçmiyorsa temizlik yapılır, sezona ertelenmez
Emiş havası sıcaklığı	Kanadın 20 cm önünde ve gölgedeki dış havada eşzamanlı ölçüm	Fark 3 K'yi geçiyorsa sorun yerleşimdedir
Fanlar	Hepsi dönüyor mu, yön doğru mu, titreşim var mı	Tek bir fanın durması bile hava dağılımını bozar
Kompresör çalışma yüzdesi	25 °C dolayında bir günde gün boyu izlenir	%90'ın üzerindeyse yaz marjı yoktur, kapasite gözden geçirilir
Serbest hava koridoru	Cihazın dört yanı ve üstü gözle taranır	Emiş ve üfleme yolundaki her engel kaldırılır
Yüksek basınç kaydı	Değer, ölçüm anındaki emiş havası sıcaklığıyla birlikte yazılır	Geçen yılın benzer koşuluna göre yükselme varsa kanat ve hava yolu incelenir
Su tarafı debi ve filtre	Pislik tutucu açılır, devredeki debi doğrulanır	Debi düşükse hava tarafını düzeltmek sonucu değiştirmez

Turu mayıs ortasına almanın bir sebebi daha var: çıkan eksiklik parça istiyorsa temini için önünüzde birkaç hafta kalır. Aynı eksikliği temmuzda bulmak, üretimin en yoğun olduğu haftada duruş demektir.

Yaz tepe koşulu seçimin esasıdır

Bir yılda 8.760 saat vardır ve bunların belki iki yüzü tepe koşuldur. İki yüz saat az görünür; ama üretim o saatlerde de durmaz, çoğu tesiste yaz zaten en yoğun dönemdir. Kapasiteyi yıllık ortalamaya göre seçmek, bir binanın kolonlarını ortalama rüzgâra göre hesaplamaya benzer.

Doğru yaklaşım, seçimi tesisin gerçek tepe koşuluyla yapmaktır: bölgenin tasarım dış hava sıcaklığı değil, cihazın duracağı noktada ölçülmüş ya da yerleşimden makul biçimde tahmin edilmiş emiş havası sıcaklığı. Buna iki etken daha eklenir. Donma koruması gereken devrelerde su–glikol karışımı ısı taşıma kapasitesini bir miktar daha aşağı çeker, 7 °C'nin altına inen bir su rejimi de kapasiteyi ayrıca düşürür. Üç etken de aynı yöne çalıştığı için seçim en kötü kombinasyonun üzerinden yapılır, tek tek değil.

İkinci bir yol daha var ve bilinçli tercih edildiğinde geçerlidir: tepe saatlerde su sıcaklığının birkaç derece yükselmesini kabul etmek. Proses buna izin veriyorsa — bazı yıkama, kaplama ve yağ soğutma uygulamalarında verir — daha küçük bir grup yeterli olur. Kabul edilemeyecek olan, bu kararı hiç vermeden temmuza girmektir. Seçim için hangi verilerin toplanacağı su soğutma grubu seçimi sayfasında duruyor; yükünüzü, su rejiminizi ve cihazın duracağı yeri paylaşırsanız yaz koşulunu da hesaba katarak birlikte değerlendiririz, teklif formu bunun için yeterli.

Sıkça sorulanlar

Tüm yazılar