VRF Sistemler ve Kuru Soğutucular

09 Eylül 2015 Dergi: Temmuz-Ağustos 2015

Hazırlayan: Kadir İsa

Günümüzün hızlı, üretken ve şehirli yaşam tarzı, özellikle şehircilik ve mimari alanlarında yeni ihtiyaçlar doğurmuş, modern mimari anlayışı ile inşa edilen yüksek katlı, çok bölmeli ve pek çok farklı teknolojiyi barındıran binalar bu ihtiyaçlar doğrultusunda hayatlarımıza girmiştir. Modern mimari aynı zamanda enerji verimliliği konusunu da göz önünde bulunduran yeni nesil klima sistemlerinin geliştirilmesini zorunlu kılmıştır.

Değişken debili çoklu sistemler bu yeni nesil klima sistemleri içinde önemli yer tutmaktadır. Bu sistemler tek bir dış üniteye (veya dış ünite grubuna) tek bir bakır boru hattı ile bağlanabilen çok sayıda iç ünite ile tüm bağımsız mekânlarda, ısıtma ve/veya soğutma ve kısmi havalandırma yaparak istenilen iklim koşullarını sağlayan bir klima teknolojisidir.

VRF (Variable Refrigerant Volume) sistemlerde, mahallerin kapasite ihtiyaçlarının tespiti ve dış ünite ya da diğer otomasyon üniteleri ile haberleşmesini sağlayan çok gelişmiş elektronik ve haberleşme teknolojileri kullanılır. İç ortam sıcaklıkları ile kullanıcıların belirledikleri ayar sıcaklıkları arasındaki farklar hesaplanarak, çoğunlukla dış ünitede bulunan sistem ana kontrol ünitelerine aktarılır. Sistem ana kontrol üniteleri tüm iç ünitelerden gelen bilgileri derleyerek gereken kapasite ihtiyacını belirler. Optimum düzeyde soğutucu akışkan iç ortam tarafına aktarılmak üzere kompresör ve elektronik genleşme valfi (EGV) gibi elemanlar yardımı ile kontrol edilir.

Şekil 1 – Hava soğutmalı kondenserli VRF

Her bir mahalde kullanım zamanı ve ihtiyaçlarına göre değişebilen ısıtma ve soğutma yüklerine göre sistem kapasitelerini ayarlayabilen değişken debili çoklu sistemler, kondenser yapılarına göre iki ana gruba ayrılırlar. Birinci grup “Hava Soğutmalı Kondenserli Sistemler” olarak anılırken ikinci grup “Su Soğutmalı Kondenserli Sistemler” olarak adlandırılmaktadır.

Hava Soğutmalı Kondenserli VRF

Hava soğutmalı kondenserli sistemler, iç mahal havasından alınan ısının, dış ortam havasına direkt teması olan bir kondenser yardımı ile dışarı atıldığı sistemlerdir. Bu sistemlerde dış üniteler, sistem ısıtma konumunda çalışırken dış ortam havasındaki ısı enerjisini soğutucu akışkana iletilmesine aracılık ederler.

Sistemde ayrıca akışkanın iç-dış ortam arasında dolaşımını sağlayan bakır boru sistemi, bakır boru sisteminin bağlantı ve dağıtım noktalarını oluşturan branşman kitleri ve mahallerdeki kapasitif kontrolü sağlayan kumanda sistemlerinden bahsedebiliriz. Bunların dışında kompresörler için yağ akümülatörleri, soğutucu akışkanın çok uzun mesafelerde yol almasını sağlayan subcooler (aşırı soğutucu) üniteleri, sistemin tüm kontrolünü yapan elektronik kartlar, çeşitli noktalarda sıcaklık ve performans ölçen termistörler, kontrol jigleri ve ara haberleşme elemanları bulunur.

Su Soğutmalı Kondenserli VRF

İç ünite, borulama ve sistem genel hatlarıyla hava soğutmalı VRF ile aynıdır. Temel fark kondenserin hava yerine su ile ısıyı ortama atmasıdır. Hava soğutmalı cihazlarda, dış ünitelerde havadan soğutucu akışkana olan ısı aktarıcının yerini sudan-soğutucu akışkana ısı aktarıcılar almıştır. Sistem; çatı, teras veya uygun balkon ve benzeri açık alan bulunmayan veya görüntü kirliliği istenmeyen binalar için mükemmel bir çözüm sunmaktadır. Binanın muhtelif yerlerine yerleştirilen VRF dış üniteleri bir su boru devresi ile bir birlerine bağlanmaktadırlar. Bu devreye bir kule ve ısı kaynağı ilave edilerek sistem tamamlanmaktadır. Su soğutmalı sistemlerin hava soğutmalı sistemlere göre en büyük avantajı, dış hava şartlarına hava soğutmalı sistemler kadar sıkı sıkıya bağlı olmamalarıdır. Diğer bir avantaj ise, EER (Enerji Verimlilik Oranı) değerinin su soğutmalı klasik soğutma grupları kadar yüksek olmasıdır. Ayrıca hava soğutmalı VRF sistemlerinde elde edilen ısı geri kazanımı, bu sistemlerde iki kademe olarak yapılmakta ve daha yüksek değerlere erişmektedir.
Su soğutmalı VRF sistemleri amaca uygun olarak iyi planlanmalı ve kurulmalıdır. Dış ünitelerin gizlenebilmesi, klasik soğutma grupları kadar EER’ye sahip olmaları ve iç ünitelerin kullandıkları enerjinin kolay paylaşımı başlıca avantajlarıdır. Dış hava şartlarına çok bağlı değildir, ancak ılıman iklimlerde ısı pompaladıkları bir ortam yoksa ve kazan gibi bir ısı kaynağından besleniyor ise hava soğutmalı sistemlere karşı avantajlarını kaybeder.
Sıcaklığı yükselen kondenser suyunun soğutulması kule tarafından gerçekleştirilir. VRF’nin yüksek dış ortam sıcaklıklarında çalışması esnasında kondenser suyunun soğutulması bu biçimde sağlanır. Açık devre olarak çalışan kulelerde bu sistemin temel avantajı ve dezavantajları şöyle özetlenebilir. İhtiyaç duyulan soğuk su sıcaklığı ortam yaş termometre sıcaklığına en üst düzeyde yaklaştırılabilir. Bu durumda doğal soğutmadan sağlanan fayda da en üst düzeyde olacaktır. Kondenser suyunun kirlenmeye yol açması sistemdeki en önemli dezavantajdır. Kapalı devre indirekt sistemler olarak çalışan soğutma kulesi uygulamaları ya da aynı ihtiyacı karşılayacak kuru soğutucu uygulamaları bu durumu ortadan kaldırmaktadır.

Kuru Soğutucuların VRF Sistemleri ile Akuple Çalışma Durumu

Kuru soğutucular iklimlendirme ve proses su soğutma sistemlerinde oldukça yaygın kullanım alanına sahiptirler. Temel mantık sistemdeki dönüş suyu yükünün bir fanlı eşanjör sistemi yardımıyla havaya aktarılmasıdır. Fanlar (vantilatörler) ile emilen havanın kanatlar (lameller) arasından geçerken boru içindeki akışkanı soğutması esasına göre çalışır. Bu yöntemde eşanjörün dış yüzeyi kurudur. Bu durumda kanatlarda kireçlenme ve korozyon gibi sorunlar yoktur. Sistemin kapalı devre çalışması sayesinde soğutma suyunun azalması problemiyle karşılaşılmaz.
Kuru soğutucularda elde edilen su sıcaklığı ortamın kuru termometre sıcaklığına bağlıdır ve bu nedenle de kuru soğutucu olarak anılır. Kuru soğutucular ile kuru termometre sıcaklığının yaklaşık 5 ºC üzerine kadar soğutulmuş su elde edilebilir. Daha düşük sıcaklıklarda soğutma suyuna ihtiyaç duyulan durumlarda ıslak-kuru soğutucular kullanılır. Kuru soğutucular yukarıda açıklaması yapılan entegre doğal soğutma bataryalı sistemler ile aynı mantıkta çalışmaktadır. Tesiste kurulmuş bir su soğutma grubu mevcutsa ve düşük ortam sıcaklıklarında doğal soğutma işleminden faydalanılmak isteniyorsa kuru soğutucu sistemler bu durum için idealdir.

Kuru Soğutucuların VRF Sistemleri İle Akuple Çalışma Durumu

Açık ve kapalı tip su soğutma kulelerinde olduğu gibi sıcaklığı yükselen kondenser suyunun soğutulması kuru soğutucu tarafından sağlanır (Şekil 2). Sistemin yüksek dış ortam sıcaklıklarında çalışması esnasında kondenser suyunun soğutulması bu şekilde sağlanır. Aralıklı olarak yerleştirilmiş nozüllerden giriş havasına püskürtülen su zerrecikleri giriş havasını neme doyurmakta ve ortam yaş termometre sıcaklığına yaklaştırmaktadır. Giriş havasının neme doyurulabilmesi amacıyla harcanacak su miktarı kullanılan püskürtücüye ve püskürtme basıncına göre değişiklik gösterir. Seçim, ortam havasının bağıl nemine bağlıdır; bağıl nemi % 100’e mümkün olduğunca yaklaştırmak için yeterli miktarda ve kalitede su püskürtüldüğünden emin olunmalıdır. Sistemdeki ciddi başka bir avantaj ise, açık tip kulelerle kıyaslandığında su sisteminde kirlenmeye yol açmamasıdır. Kapalı devre olarak çalışan soğutma kulesi ya da aynı ihtiyacı karşılayacak kuru soğutucu uygulamaları bu durumu ortadan kaldırmaktadır.