Doğalgazlı Soğutma Nedir?

01 May 2014

Ticari soğutma konusunda elektrik ve doğalgaz arasındaki rekabetin artışı ile birlikte, yeni doğalgaz yanmalı soğutma sistemleri, geride kalan 10 yıl içerisinde önemli teknik gelişmeler kaydetmiştir. Günümüzde doğalgazlı soğutma, elektrikli soğutma teknolojilerine karşı daha az maliyetli ve çevre uyumludur.

Doğalgazlı soğutma tipleri

Üç tip doğalgazlı soğutma vardır;
• Absorbsiyonlu doğalgazlı soğutma
• Motor tahrikli doğalgazlı soğutma
• Kurutuculu doğalgazlı soğutma

Absorbsiyonlu soğutma sistemi

Ülkemizde doğalgazlı absorbsiyonlu soğutma sistemleri hızla kullanılmaya başlanmıştır. İstanbul'da doğalgazın dağıtımını yapan İGDAŞ, ülkemiz için örnek teşkil etmesi açısından yeni yaptırdığı İstanbul Büyük Şehir Belediyesi, İGDAŞ katlı otopark ve hizmet binasının soğutma sistemini, doğalgazlı absorbsiyonlu soğutma sistemi şeklinde yapmaktadır.
Absorpsiyon ve motor tahrikli sistemler, doğrudan doğruya elektrik ünitelerinin yerini almıştır ve bazı durumlarda elektrikli ünite ile birlikte ısıtma kazanına ihtiyaç duyulur. Bunun aksine, kurutucu nem giderici sistemler, genellikle başka bir soğutucu ile birlikte kullanılır.
Absorpsiyon prosesinde, bir soğutma etkisi yaratmak için buharlaştırma veya gazlaştırma işleminden yararlanılır. Ancak, absorpsiyon sistemlerindeki soğutucu CFC veya HCFC yerine su esaslı solüsyonlardır. Bu sistemlerde, soğutma çevrimi mekanik sıkıştırmadan ziyade soğutucuyu ısıtma yoluyla tahrik edildiği için elektrikli ünitelerden ve motor tahrikli sistemlerden farklılık gösterirler.
Amerika Gaz Birliği (AGA)'nin yaptığı bir çalışma, yeni gazlı soğutma donanımının elektrikli soğutma esaslı termal enerji depolaması ile verimli bir şekilde rekabet edebileceği ve konfor soğutma maliyetlerini düşürebileceğini ortaya çıkarmıştır. Ticari soğutma için doğalgaz ekipmanının kullanımı, pik elektrik talebini azaltabilir veya yok edebilir.

Buhar sıkıştırmalı soğutma çevrimi

Buhar sıkıştırmalı soğutma sisteminin başlıca elemanları; buharlaştırıcı (evaporatör), kompresör, yoğuşturucu (kondenser) ve genleşme valfidir.
Kompresörün basmış olduğu yüksek basınçlı buhar halindeki soğutucu akışkan kondenserde yoğuşur. Yoğuşan akışkanın basıncı genleşme valfinde düşürülür. Daha sonra evaporatörde akışkan soğutulacak ortamdan ısı alarak buharlaşır ve soğutma olayı gerçekleşir. Buradan akışkan tekrar kompresöre yönelerek basıncı yükseltilir.

Absorbsiyonlu soğutma çevrimi

Absorbsiyonlu soğutma çevrimi buhar sıkıştırmalı soğutma çevrimine oldukça benzer. Soğutma yükü soğutucu akışkanın buharlaştırıcıda buharlaşmasıyla karşılanır. Buhar sıkıştırmalı çevrimdeki mekanik işlemin yerini, absorbsiyonlu soğutma sisteminde fizikokimyasal işlemler almıştır. Buhar sıkıştırmalı çevrimdeki kompresörün yerini, absorbsiyonlu sistemlerde termik kompresör adı verilen absorber kaynatıcı çifti almaktadır.
Bilindiği gibi kompresörlü sistemlerde soğutucu akışkan olarak freon gazları kullanılır. Absorbsiyonlu sistemlerde ise iki akışkan çiftinden oluşan solüsyon, lityum bromür (LiBr) + su ve amonyak + su solüsyonları kullanılır. Bu solüsyonların birincisinde LiBr absorban, su ise soğutucu akışkandır.
Absorbsiyonlu soğutma sistemini meydana getiren başlıca elemanlar; kaynatıcı, yoğuşturucu, buharlaştırıcı absorber ve sıvı ısı değiştirici (ekonomizer) olarak tanımlanır. Soğutucu akışkan sistemin her tarafında dolaşır. Yutucu akışkan ise sadece kaynatıcı, absorber ve ısı değiştirici arasında dolaşır.
Genel olarak absorbsiyon prensibi, karşılıklı çözünürlüğü olan maddelerin yüksek sıcaklıklarda daha az, düşük sıcaklıklarda ise daha fazla çözünür olmasıdır.
Absorbsiyonlu soğutma sisteminin çalışma prensibi şöyledir; absorberden çıkıp bir pompa vasıtasıyla ısı değiştiricisinden geçerek ısınan LiBr bakımından fakir eriyik kaynatıcıya gelir. Burada dışardan verilen ısıyla (sıcak su, buhar, doğalgaz veya LPG gibi yakıtların direkt yakılmasıyla) soğutucu akışkan tamamen buharlaşarak eriyikten ayrılır. Buharlaşarak kaynatıcıyı terk eden soğutucu buharı, yoğuşturucuya girer. Kaynatıcıda eriyik içinden soğutucu buharının ayrılmasıyla LiBr bakımından zenginleşen eriyik (zengin eriyik) ısı değiştiricisinden geçip fakir eriyiğe ısı verdikten sonra absorbere geri döner. Kaynatıcıdan buharlaşarak yoğuşturucuya giren soğutucu buharı burada yoğuşarak dışarıya ısı atar. Yoğuşma basıncı, izafi olarak buharlaşma basıncından büyüktür. Her iki basınç mutlak olarak atmosfer basıncının altındadır.
Basınç kayıpları düşünülmezse, kaynatıcı yoğuşturucu basıncında, absorber ise buharlaştırıcı basıncındadır. Yoğuşturucuda tamamen yoğuşmuş olarak çıkan soğutucu akışkan izafi olarak düşük basınçta çalışan buharlaştırıcıya girmeden evvel bir kısma vanasından geçirilir. Buharlaştırıcıya kısılarak giren soğutucu akışkan burada buharlaşarak gerekli soğutma yükünü ortamdan çeker.
Buharlaştırıcıdan kızgın veya doymuş halde çıkan soğutucu buharı absorbere girer. Absorberde, ısı değiştiricisinden geçip ısı verdikten sonra bir kısma vanasında absorber basıncına kısılan zengin eriyik, buharlaştırıcıdan gelen soğutucu buharını yutar. İşlem esnasında ısı açığa çıkar. Yutma işleminin gerçekleşmesi için açığa çıkan ısının absorberden atılması gerekir. Absorber içinde tekrar fakir hale gelen eriyik bir pompa vasıtasıyla tekrar kaynatıcıya gönderilir. Isı kayıplarını azaltmak için absorberden kaynatıcıya gönderilen fakir eriyik kaynatıcıdan dönen zengin eriyik tarafından bir ısı değiştiricisinde ısıtılır. Pompaya verilen küçük bir enerji haricinde absorbsiyonlu soğutma sisteminin çalışması için dış bir mekanik enerjiye ihtiyaç yoktur. Kaynatıcıda verilen ısı enerjisiyle sistem çalışır. Absorbsiyonlu soğutma sisteminde, soğutucu akışkan iki kere buharlaştırılıp yoğuşturulmaktadır. Oysa buhar sıkıştırılmalı soğutma sisteminde bu işlem bir kere olur. İlave buharlaşma-yoğuşma mekanik enerjinin yerini alan fizikokimyasal bir işlemdir.
Absorbsiyonlu soğutma sistemlerinin, buhar sıkıştırmalı soğutma sistemlerinden farklı yanı, elektrik enerjisi kullanılmamasıdır. Yeni enerji kaynakları olarak bilinen güneş enerjisi, jeotermal enerji, atık ısı, LPG ve doğalgaz gibi enerji kaynakları bu soğutma sistemi için uygun enerji kaynaklarıdır. Enerji girişi olarak sıcak ısı kaynağı kullanırlar. Sıcak ısı kaynağı farklı tipte olabilir. En çok yaygın olarak kullanılanlar; sıcak su, buhar veya direkt olarak herhangi bir brülörle yakılan gaz veya sıvı haldeki yakıtlardır. Bu yeni enerji kaynakları içerisinde ise doğalgaz maliyeti en az olanıdır. Diğer yakıtlara göre % 20 daha ekonomiktir. Ayrıca taşınmasının kolaylığı, çevreye zarar vermemesi, zehirsiz olması gibi nedenlerden dolayı doğalgaz ideal bir enerji kaynağıdır.

Doğalgazlı Soğutmanın Tercih Edilmesinin Sebepleri

Maliyet

Türkiye'de elektrik birim fiyatı, artan yakıt maliyetine paralel olarak artış göstermektedir. Bunun yanında, özelikle yaz sezonunda, pik talep esnasında soğuk hava pahalı bir üründür. Normal olarak pik dışı zamanlarda, enerji açısından verimli gazlı soğutma seçenekleri elektrik kullanımı üzerindeki pik talep baskısını düşürmeye yardımcı olabilir ve belki de maliyet yönünden ilave enerji üretim faaliyetlerine olan ihtiyacı azalır.

Dayanıklılık

Kompresörü çalıştırmak için bir elektrik motoruna ihtiyaç duyulmadığından, doğalgaz üniteleri genellikle daha uzun çalışır ve elektrikli klimaların ihtiyaç duyduğundan daha az bakım ve onarıma ihtiyaç duyar.

Esneklik

Gazlı soğutma, hem tesisi esnasında hem de uygulamada esneklik gösterir. Doğrudan doğruya elektrikli ısı pompalarına karşı rekabet eden, konut ve küçük iş yerleri için doğalgazla çalışan kombine ısıtma ve soğutma üniteleri de günümüzde üretilmektedir. Sistem elektrikli ısı pompası ile aynı prensipte çalışır, fakat kompresör bir doğalgaz yanmalı motor vasıtasıyla tahrik edilir. Bina içi hava dolaşımı, verimi ve nem kontrolünü iyileştirerek, değişken hızlarda çalışabilir. Soğuk aylarda, sistem yalnızca bina dışından gelen ısıyı çekmek için bir ısı pompası gibi çalışmaz, bunun yanında motor tarafından üretilen ısıyı yeniden yakalar ve bunu bina içine tekrar verir. Böylece verim artırılmış olur.

Çevre

Günümüzün elektrikli soğutma üniteleri, küresel ısınmaya yol açtığı bilinen kloroflorokarbonların (CFC) kullanımına ihtiyaç duyar. Bunun tersine, gazlı üniteler CFC kullanmaksızın çalıştırılacak şekilde tasarlanmıştır.

Düşük Bakım Maliyeti

Cihazlarda hareketli parçaların yer almaması sebebiyle arızalanma oranları rakiplerine göre çok daha azdır. Ayrık tiplerde ortalama ömür 5 yıl, büyük ünitelerde 10-15 yıldır. Gazlı soğutma sistemleri için 25 yıl öngörülmektedir.

Doğalgazlı soğutmanın yaygınlaştırılması için yapılması gerekenler

Daha çok elektriğin hakim olduğu ve bu hakimiyetin sürdüğü bir pazarda, CFC esaslı olmayan doğalgazlı soğutma donanımı kendini göstermeye başlamıştır. Montreal Sözleşmesi ve Kyoto Protokolü'ne göre CFC ünitelerinin zorunlu olarak kademeli devre dışı kalması soğutma pazarında doğalgazın önemini artıracaktır. Bunun gerçekleşebilmesi için, aşağıda sıralanan faktörlerin bir araya gelmesi gereklidir.
• Doğalgaz arzının artırılması,
• Rekabetçi ve teşvik edici doğalgaz fiyatları,
• Türkiye'de yeni bir sistem olması dolayısıyla teçhizatın sektöre ve potansiyel müşteriye etkin tanıtımı,
• Çevresel etkisinin ön plana çıkartılması,
• Pazara yeni girecek olması dolayısıyla, üretici/ithalatçı firmaların cazip fiyat sunmaları,
• TSE'nin konu hakkında hızla standart çalışma yapması.
• Gaz dağıtım şirketlerinin bu sistemle alakalı ticari ve teknik altyapısını tamamlaması,
• Gaz ithalatçı ve toptancı şirketlerin bu kullanım alanını teşvik edici uygulamaları,
•  Enerji Bakanlığı/Enerji Piyasası Kurulu gerekli altyapı çalışmalarını tamamlayarak bu sistemleri teşvik etmesi (yerli üretime geçinceye kadar gümrük muafiyeti vb.).
Donanımın satışının gerçekleştirilmesinde satış temsilcisinin rolü büyük olduğu için, ticarileştirme yıldızının merkezinde satış temsilcisi gösterilmiştir. Ancak, eğer müşteri donanımla ilgili tasarrufları anlayamaz ve satın alma kararlarını yalnızca düşük teklif hususunda alırsa, temsilci donanımı satamaz. Bunun yanında, temsilciler, ürünün çalıştırılması, entegrasyonu ve bakımı hakkında imalatçıdan yeterince bilgi desteği alamazsa, donanımı satmak için zorlanacaktır. Genellikle hem gaz hem de elektrik donanımı sunan satış temsilcisi en az direnme yolunu takip edecek ve satış çabaları da desteklenmezse veya gaz donanımı için müşteriden hiçbir talep gelmezse hiç kuşkusuz, elektrik donanımını anlatacaktır.
Eğer firma, teknoloji ile ilgili çalıştırma ve kurma konusunda rahatsızlık duyuyorsa veya donanımın işletme özellikleri konusunda müşteriye yanlış bilgi ile dolu kullanım ömrü ve geri ödeme çalışması sunuluyorsa, mühendislik firmaları satış konusunda başarısız olabilir.
Sonuç olarak, problemleri çözmek için, müşteriler tarafından kullanılan, mühendislik firmaları tarafından tanımlanan, müteahhitler tarafından kurulan ve uzun yıllar satış temsilcileri tarafından satılan elektrikli soğutucuların değiştirilmesi hususunda "Teşvik edici ne gibi şeylerin yapılması gerektiği" sorusuna cevap aranmalıdır. Birçok firma bu teknoloji çerçevesinde çok iyi sorgulanmalıdır. Bu yeni teknolojinin ekonomik olması ve bu teknolojinin sunduğu fırsatın anlaşılması gerektiği çok açık bir cevaptır.
Müşteriler, paralarını bu karlı yatırıma yatırarak çok iyi bir gelir elde ederler ve düşük işletme maliyetinden yararlanırlar. Mühendislik firmaları, "Gazlı Soğutma Uzmanı" olarak bu teknolojiden yararlanabilir. Bu teknoloji açıkça anlatılırsa, mühendislik firmaları donanım özellikleri ve tesis konusunda birikimlerini kullanacaktır.
Teknoloji transferinin arttırmak için, bilgilendirme kampanyası düzenlenebilir. Bu konuda TV yayınlarından, fuarlardan, sergilerden, yayınlardan, seminerlerden vs. yararlanılabilir. Bilgilenme ile ilgili engellerin aşılması, gazlı soğutma pazarının büyümesinde en temel taştır.

Doğalgazlı soğutmanın avantajları

• Elektrikli soğutmada kullanılan soğutucu akışkan CFC'in (Kloroflorokarbon) aksine doğalgazda kullanılan LiBr ve amonyağın soğutucu akışkanın çevre dostu olması.
• İşletme maliyetlerinin düşük olması.
• Elektrik tesislerinde ve kablolamalarda klima santralleri için gelen ilave maliyetlerin azaltılması.
• Gaz firmalarının teşvik edici fiyat indirimleri.
• Teçhizatın daha uzun ömürlü olması.
• Kullanım esnekliği (hem ısıtma hem soğutmada).
• Kullanım kolaylığı.
• Doğalgazın kesintisiz temini.
• Oluşabilecek acil durumlara kısa zamanda müdahale (15 dakika).
• 650 yetkili doğalgaz tesisatçı firmanın bu yeni uygulamaya kolayca geçişi.
• Özellikle aşırı sıcak günlerde elektrik kullanımını düşürerek, enerji kullanımını dengelemesi.
• Bina dışına konulduğunda dış etkenlere karşı dayanaklı olması.
• Teçhizat için boş alan ihtiyacının düşük olması.
• Çalıştırma sisteminin kolay olması.
• Kullanım alanlarının geniş olması (kurumlar, okullar, hastaneler, üniversiteler, belediye binaları vs.).
• Hareket eden parçası olmayan basit bir sistem olması.
• Yüksek güvenilirlik.
• Bakım maliyeti düşüklüğü.
• Uzun ömürlü olması (en az 20 seneden başlayan).
• Tedarikçi firmalar tarafından sağlanan parça ve servis garantisi.
• Farklı ısı kaynakları ile kullanılabilmesi (hibrid soğutma sistemleri).
• Kojenerasyon ünitelerine absorbsiyonlu soğutma sistemleri entegre edilebilir (aynı sistemden elektrik, ısıtma, soğutma, sıcak su üretme imkanı).
• Verimi artırıcı yönde çalışmalarla birlikte yeni yüksek performanslı cihazların üretilebilmesi.
• Düşük sıcaklıklar için amonyaklı absorbsiyonlu chillerlerin geliştirilmesi.
• Hem ısıtma hem de soğutmada kullanılabilme kolaylığı.
• Düşük emisyon için çalışmaların olması.
• Değişken yük ve şartları karşılayabilme kabiliyeti.
• Doğalgazla bağlantılı soğutma sistemi üreten firmaların gün geçtikçe artması (yalnızca ABD' de günümüzde 25' e yakın firma olup bunlardan bilinen 6 tanesi Türkiye' de faaliyet göstermektedir.) .
• Doğalgazlı soğutma sistemi üreten firmaların referansları arasına gün geçtikçe dünyaca tanınmış firmaların girmesi (İngiltere' de BBC, Tayland'da Coca Cola gibi).
• Doğalgazlı soğutma sistemi üreten firmaların ürün yelpazesinin gün geçtikçe genişlemesi.
Kaynak: www.aksunyapi.com

Etiketler