17 Haziran 2013 | TEKNİK MAKALE 17. Sayı (Ocak-Şubat 2013)

R. Burak Kolsuk Danfoss Otomasyon ve Kontrol Ürünleri Ltd. Şti. Isıtma Çözümleri Bölümü, İş Geliştirme Müdürü
Bilindiği gibi tüm ısıtma, soğutma sistemleri; borular, terminal üniteler, kritik devredeki basınç düşümü, kontrol vanaları, balans vanaları ve tesisattaki diğer ekipmanların (pislik tutucu, sayaç vs.) yüzde yüz yükteki ihtiyaçları için tasarlanırlar. Sabit debili sistemlerde tüm yüklerde ayni debi ihtiyacı olacağı için statik (manuel) balans vanaları kullanılabilir. Bu vanalar bir kez ayarlanır ve bu ayarlanmalarından sonra çalışma ömürleri boyunca aynı pozisyonda dururlar.
Aşağıdaki pompa grafiğinden de görüleceği gibi değişken debili sistemlerde, kısmi yük durumunda frekans konvertörü de kullanılmış olsa, çalışan devreler üzerindeki fark basınç (dP) artacaktır. Bunun sonucu olarak da çalışan devreler aşırı debi ile çalışacaktır. Tam kapasite çalışma durumunda belli bir fark basınçta (dP’de) çalışması tasarlanan devreler (dizayn dP’si mavi renkli çubuk kadar), kısmi yük durumunda çok daha yüksek bir dP’de çalışmaktadırlar (oluşan dP sarı renkli çubuk kadar). Statik olarak manuel balans vanaları ile balanslanmış değişken debili bir sistemde kısmi yük durumunda çalışan devreler ortalama olarak yüzde 40-50 arasında fazla bir “aşırı debi” ile çalışmaktadır ve istatistiklere göre bir ısıtma sisteminin tam yükte çalışma süresi tüm ömrünün yüzde 10-15’ini geçmemektedir.
Değişken debili sistemlerde statik balans vanası kullanılması durumunda sistem ömrünün ortalama yüzde 85-90’ından fazlası süresince sürekli aşırı debide çalışacaktır.
Böyle bir çalışmanın sonuçları:
1) Gereksiz yere aşırı pompalama maliyeti
2) Sistemde dizayn edilen dT’ye ulaşılamama problemi (düşük dT sendromu)
3) Düşük dT sendromunun sonuçları olarak kazan / soğutma grubunun düşük verimlilikte çalışması
4) Boru hattındaki ısı kayıplarının artması
5) Yüksek fark basınçta çalışan kontrol vanalarının kontrol ettikleri devreler üzerindeki otoritelerinin azalması, sıcaklık kontrolünün kötüleşmesi, sıcaklık dalgalanmasının artması. Kötü konfor
6) Genel işletme maliyetlerinin artması (arıza, periyodik bakım, yedek parça maliyetlerinin artması)
Değişken debili sistemlerde sistem balanslanmasının otomatik balans vanalarıyla gerçekleştirilmesi gerekmektedir. Fark basınç kontrolörleri otomatik balans vanalarına güzel bir örnektir.
Fark basınç kontrol vanaları; bir basınç kontrolörü ve bir de debi limitleyicili haberci vana ikilisinden oluşur. Fark basınç regülatörü, istenilen fark basınç değerine ayarlanır ve kontrol ettiği devre üzerinde sürekli olarak bu değeri sabit tutmaya çalışır. Debi limitleyici de o devreye girecek ısıtma/soğutma suyu debisini limitler.
Bu ürünlerle, değişken debili sistemlerde, kontrol vanalarının açıp kapatmaları sonucu sürekli ve devamlı olarak sistemde dalgalanan basınç değerleri kontrol altında tutulmaktadır. Böylelikle pompa eğrisi aşağıdaki şekilde olmakta ve tüm yüklerde çalışan devreler sabit fark basınçta (dP’de) çalışmaktadırlar. Kısmi yük durumunda sistemde oluşan dP artışı, bu basınç kontrolörleri tarafından bertaraf edilmektedir.
Sağ üstteki şekilde de görüleceği üzere, tam kapasitede dizayn değeri ne şekilde hesap edilmişse (mavi çizgi) kısmi yükte de aynı değer olmaktadır (kırmızı çizgi). Bunun yanı sıra dP kontrolörler kullanıldığı zaman sadece son noktalarda kullanılmakta ve kolon, branşman gibi diğer noktalarda herhangi başka bir balanslama yapma ihtiyacını ortadan kaldırmaktadır. Bu sayede de otomatik balans vanaları kullanılması durumunda daha az vana montajı, karşı flanş, sarf malzemesi, adam saat maliyeti oluşmakta, bu da yatırım geri dönüş süresini cazip bir hale getirmektedir.
Yenileme ve geliştirme yapılmış birçok ısıtma/soğutma renovasyon projesinde yapılan ölçümler neticesinde görülmüştürki, dP kontrolörlerine yapılan yatırımın geri dönüş süresi ortalama 1–2 yıl arasındadır.
Bu noktada tavsiye edeceğimiz iki farklı çözüm olacaktır.
1) Her daire girişinde dP kontrolör uygulaması
2) Kolon başında dP kontrolör uygulaması ve her daire girişinde manuel balans vanası uygulaması (bu durumda 3. boru ile aşağıdan dağıtım yapılmalıdır)
Aynı zamanda piyasada dinamik balans vanası olarak bilinen kartuşlu balans vanaları da sisteminizdeki gibi uygulamalarda doğru çözümler vermemektedir. Çünkü kartuşlu vanalar, arkalarında değişken debi varken, bu değişken debiye ters çalışırlar.