- Ekim 30, 2019
- By admin
- 1892
- Enerji Verimliliği
Chiller Sisteminde Enerji Verimliliği
ÖZET
Artan üretim maliyetleri ve küresel ekonomi şartları ile endüstriyel işletmeler enerji maliyetlerini düşürme yolları arayarak “Enerji Verimliliği” çalışmalarına yönlenmeye başlamışlardır. Bu sayede birim üretim başına harcadıkları enerjiyi minimize ederek dünya çapındaki şirketlerle yarışabilecek seviyeye gelebilmektedirler.
Bu makalede bir gıda üretim tesisinde soğutma sistemleri verimi ölçülmüş ve bu ölçümler sonucunda; sistem verimsizliğine sebep olan noktalar belirlenmiş, yapılabilecek iyileştirmeler sunulmuştur.
Anahtar Kelimeler: Enerji Verimliliği, Enerji Tasarrufu, Soğutma Sistemleri, COP
ABSTRACT
Increasing production costs and global economic conditions have begun to turn to Energy Efficiency Working for industrial companies by looking for ways to reduce energy costs. In this way, they are able to compete with companies around the world by minimizing the energy they spend per unit production.
In this article, cooling systems were measured in a food production facility and as a result of these measurements; The points causing the system inefficiency were determined and the improvements that could be made were determined.
Keywords: Energy Efficiency, Energy Saving, Cooling Systems, COP
- GİRİŞ
Enerji verimliliği; ürün kalitesini bozmadan, gerekliliklerden ödün vermeden ürün başına tüketilen enerjiyi en aza indirme sürecidir. Enerji verimliliği uygulamaları enerjinin gereksiz kullanıldığı alanları belirleyerek israfı en aza indirilmeye hatta tamamen ortadan kaldırılmaya yönelik yapılan uygulamalardır. Bu doğrultuda enerji verimliliği çalışmalarına başlamadan önce işletme sahipleri ve tüm çalışanlar bilinçlendirilmeli, mevcut durum tespiti yapılmalı ve ölçümlerle birlikte detaylı analizler yapılarak işletmelerin enerji politikalarına yön verilmesi gerekmektedir.
- SOĞUTMA SİSTEMLERİ
Soğutma bir prosesten ya da bir sistemden ısı çekmeye verilen genel bir isimlendirmedir. Sanayide tesis içi kullanım, ısı üreten sistemlerin soğutulması, depo alanları gibi tesisin neredeyse tüm bölümlerinde ihtiyaç duyulan bir sistemdir. Uygulama alanlarına göre değişiklik gösterse de esas olarak soğutucu, emme-basma borusu, kompresör, kondenser, sıvı takı, sıvı borusu, genleşme valfi gibi temel parçalardan oluşmaktadırlar.
Soğutma sistemleri, sanayide toplam enerji tüketiminin %50’sine varan oranlarda enerji giderlerini oluşturabilmektedir. Bu yüzden işletmenin soğutma ihtiyacı net olarak belirlenmeli ve ona uygun bir sistem kurulumu yapılmalıdır.
Sanayide soğutma genellikle chiller soğutma grubu ile yapılmaktadır. Sistemde bir adsorbant bir de absorbent olmak üzere iki çift akışkan kullanılır. Soğutma döngüsü düşük basınçtaki sıvı-gaz karışımının evaporatöre girmesiyle başlar. Burada proses akışkanı, soğutucuyu buharlaştırır ve düşük basınçlı gaz elde edilir. Düşük basınçlı gaz kompresörde basınçlandırılarak kondensere gönderilir. Burada gazdan ısı çekilerek yüksek basınçlı sıvı elde edilir ve soğutma işlemi yapılmış olur. Ardından yüksek basınçlı sıvı genleşme valfinden geçirilerek basıncı düşürülür ve sistemde döndürülmek üzere tekrar kullanılır.
Chillerları iki farklı grupta inceleyebiliriz;
- Hava Soğutmalı Chiller
- Su Soğutmalı Chiller
Her iki sisteminde çalışma prensipleri aynı olmakla birlikte eğer sistem ısıyı kondenserden hava yoluyla uzaklaştırıyorsa hava soğutmalı chiller, ısıyı su yoluyla uzaklaştırıyorsa su soğutmalı chiller olarak adlandırma yapılır.
Soğutma grubu seçilirken dikkat edilmesi gereken en önemli nokta COP (Coefficient of Performans) yani performans kat sayı değeridir. Kısaca çıkış enerjisinin giriş enerjisine oranıdır. Bu değer ısıtma/soğutma kapasitesi için harcanan enerjinin gösterimidir.
- SOĞUTMA SİSTEMLERİNDE VERİMLİLİK
Soğutma sistemleri endüstriyel işletmeler ve ticari binalarda ihtiyaç duyulan bir sistem olduğundan dolayı bu sistemlerde enerji verimliliği uygulamaları oldukça önemlidir. Sistemde enerji verimliliği uygulamaları yapılırken sadece COP gibi tek bir noktaya odaklı verimlilik çalışmaları yapmak doğru değildir. Sistem bir bütün olarak ele alınmalı yaz/kış hava koşulları değerlendirilmeli buna göre kule çevrim sıcaklıkları dikkate alınmalı, kapasite, kontrol mekanizmaları, basınç kaybı değerleri, bölgesel uyumluluk (suya yakın olma vs.), kompresör ve diğer devre elemanları detaylı olarak incelenmelidir.
Tüm devre incelendiğinde ve verimlilik çalışmaları yapıldığında sistemin enerji verimliliğini %20-50’ye kadar arttırmak mümkündür. Kondenser suyundaki 1 derecelik değişim verimliliği %1-2 oranında değiştirmekte, suya yapılan arıtmalar ise sistem verimini %10’dan %35’e kadar değiştirmektedir. Ayrıca soğutma yüklerinde değişim oluyorsa hız sürücülü bir soğutma sistemi alınarak %5-40 arasında tasarruflara ulaşma imkânı oluşabilir.
- SOĞUTMA SİSTEMLERİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ
Bu makalede bir gıda fabrikasında bulunan 1 adet su soğutmalı chiller grubu incelenmiştir.
1.1.Mevcut Chiller Sistemi
1.2.Ölçüm Sonucunda Elde Edilen Veriler
Cihazın soğutma hattına debimetre bağlanmış ve eş zamanlı olarak cihazın, suyu soğutmak için ne kadar elektrik enerjisi harcadığı enerji analizörü ile kaydedilmiştir.
Ölçümler %70 yüke çıkarken ve inerken kaydedilmiştir.
Cihaz ortalama 176,5 /h hacimdeki suyu 4,3 °C soğutmuş buna karşılık ortalama 227,9 kWh elektrik enerjisi harcamıştır.
1.2.Değerlendirmeler ve Hesaplar
Kullanılan Terimler;
Soğutma Enerjisi Hesabı;
Soğutma sistemleri işlevini yerine getirirken elektrik enerjisi harcarlar. Bir chillerin ne kadar verimli olduğunu anlamak için performans katsayısı anlamına gelen COP (Coefficient Of Performance) değeri gösterge olarak kullanılır. Özetle; alınan performansın harcanan elektrik gücüne oranıdır. A, B vb. gibi enerji sınıflarının referansı bu verimlilik göstergeleridir. Bir sistemde bu değer ne kadar yüksekse o kadar verimli çalışır. (Cihazın COP’ si hesaplanırken %70 güçteyken çektiği ortalama veriler baz alınmıştır.)
COP (Performans Katsayısı) hesabı;
Maksimum Soğutma Kapasitesi Hesabı;
COP değeri;
Yapılan ölçüm sonucunda cihaz için hesaplanan COP değerinin etiket değerinden düşük olduğu saptanmıştır. Mevcut chiller sistemi daha verimli bir sistem ile değiştirilebilir. Önerilen yeni sistem ile mevcut durum karşılaştırılma analizi aşağıda verilmiştir.
1.1.1. Önerilen Yüksek Verimli Chiller Sistemi
Tesiste yapılan ölçümler neticesinde ortaya çıkan COP değerinden daha yüksek bir verimle çalışan Soğutma Grubu önerilmiştir.
1.1.1. Tasarruf Analizi
Verimi düşük olan Soğutma Grubu yerine daha Yüksek Verimli Soğutma grubu önerildiğinde mevsimsel çalışma şartları ve soğutma yükleri de dikkate alınarak ortaya çıkan tasarruf karşılaştırması aşağıdaki tabloda bilgi olarak verilmiştir.
Önerilen chiller sistemi ile aynı soğutma kapasitesine daha düşük güç kullanılarak ulaşılmaktadır, sonuç olarak yatırımını 1,3 yıl süresinde geri ödemektedir.
1.1.1. Önerilen Yüksek Verimli Pompa
Proje yatırım bedeline sadece pompa fiyatı dahildir. İşçilik, borulama vs. kapsam dışıdır.
- SONUÇ
Soğutma sistemleri endüstriyel işletmelerde ve ticari binalarda yoğun bir şekilde kullanılan, sistemin ana elemanlarından olan enerji tüketiminin büyük bir çoğunluğunu oluşturan sistemlerdir. Bu nedenle soğutma sistemlerinde enerji verimliliği uygulamaları yüksek tasarruf potansiyeli barındırmaktadır.
Bu çalışmada yapılan ölçümler ile debi, güç tüketimi ve giriş-çıkış sıcaklıkları ölçülmüştür. Ölçülen değerlere göre soğutma kapasitesi ve COP değeri belirlenmiştir.
Chiller sistemleri bir bütün olarak değerlendirilmek zorunda olduğundan dolayı işletmenin bulunduğu ortam, kullanılan kompresör, pompalar, fanlar, sistem basıncı, sistemin ağırlığı, montajı gibi sistemi oluşturan tüm parçalar değerlendirilmiştir. Bu değerlendirmeler sonucunda; mevcut durumdaki su soğutmalı chiller grubunda verimsizlik tespit edilmiş ve yerine daha yüksek verimli olan su soğutmalı bir chiller grubu önerilmiştir.
Kış aylarında 872,5 kW olması gerek soğutma kapasitesi için harcanan güç mevcut sistemde 232,5 kWh iken, önerilen sistem ile bu güç 72,5 kWh seviyesine indirilmiştir. Aynı fabrika yaz aylarında incelendiğinde ise soğutma ihtiyacının 1.121 kW olduğu görülmüş ve mevcut sistemde bu soğutma kapasitesine ulaşabilmek için 293,6 kWh güç kullanılmıştır. Önerilen sistemde aynı soğutma ihtiyacı için 160,7 kWh güç kullanımı ile gerçekleştirilerek soğutma sisteminde tasarruf hedeflenmiştir. Bu çalışma ile soğutma grubu enerji tüketimi yaklaşık %50 azaltılabilecektir. Bu tasarrufun yıllık kazancı 579.664 TL olacaktır.
Bunların dışında, mevcut durumda Chiller ‘dan çıkan soğuk su fabrikaya 7 farklı pompa ile aktarılmaktaydı. Önerilen sistemde aynı debi daha düşük güç kullanılarak tek bir pompa ile basıldığında sadece pompadan olan kazancın 117.216 TL / yıl olacağı ön görülmüştür.
Ayrıca kule çevrim sıcaklığı chiller verimini doğrudan etkilemektedir. Mevcut durumda kule çevrim sıcaklığı 25/30 °C iken COP değeri 3,8 olarak hesaplanmıştır. Mevcut kule çevrim sıcaklığına göre bu COP düşük görülmüş ve soğutma grubunun yüksek verimli chiller sistemiyle değiştirilmesi önerilmiştir.
- KAYNAKÇA
- Enerji Verimliliği Kavramları, Cop, Eer, Eseer, Ipvl
- K. (2013 1). Basınçlı Hava Sistemlerinde Enerji Verimliliği: Bir Çelik Fabrikasının Basınçlı Hava Denetleme Çalışması. Retrieved from
https://www.mmo.org.tr/sites/default/files/63ef172464fbedb_ek.pdf
- (n.d.). Klimalarda Enerji Verimliliği Sınıflandırılmasında Farklı Bir Yaklaşım: Ekserjetik Verimlilik Oranı ve Çevresel Etki Oranı. Retrieved from
https://www.mmo.org.tr/sites/default/files/5fed3a40c2489e6_ek.pdf
https://www.linkedin.com/pulse/bir-gida-fabrikasinda-soğutma-sistemlerinde-enerji-etüdü-karataş/