Soğutma Sistemlerinde Soğutucu Akışkan, Aksesuar ve Filtre-Kurutucu Seçimi

19 Aralık 2016 Dergi: Eylül-Ekim 2016

Yazan: Doç. Dr. Hüseyin Bulgurcu

Soğutma sistemlerinde soğutucu akışkan seçimi hangi parametrelere göre yapılmalıdır?

Bir akışkanın, soğutucu akışkan olarak kullanılabilmesi için birçok koşulu sağlaması gerekir. Öncelikle kullanılacağı soğutma sisteminden beklenen sıcaklık ve ısıl kapasite değerlerinin, uygun basınçlarda sağlanabilmesine imkân vermelidir. Uygun basınç ifadesi ile anlatılmak istenen durum, sistemde atmosferik basınçtan yüksek ve güvenlik sorunlarına neden olmayacak kadar nispeten düşük basınçlar olmasıdır. Fakat günümüzde atmosfer basıncından yaklaşık 115 kat daha düşük basınca sahip sistemler (lityum bromür – su çiftli absorbsiyon soğutma sistemleri) ve yine atmosfer basıncından yaklaşık 115 kat daha yüksek basınca sahip sistemler (kritik nokta üstü basınca sahip çevrimler) ticari olarak temin edilebilir durumdadır. İkinci olarak ise sistemin çalışma şartları altında, kimyasal bileşiminin kararlı olması ve sistem bileşenleri ile etkileşime girmeden uzun süre kullanılabilir olması gerekir. Üçüncü olarak ise çevre sorunları ile mümkün olduğunca ilişkilendirilemeyecek bir özellik göstermelidir. Bu husus, günümüzün en çok önem arz eden konularının başında gelmektedir. Ozon tabakasının delinmesi ve küresel ısınmanın etkilerinin artmasında, soğutucu akışkanlar bugüne kadar büyük rol oynamışlardır.

Soğutucu akışkan seçiminin sistem performansına etkisi var mıdır?

Soğutucu akışkanın termodinamik özellikleri sistem performansını doğrudan etkiler. Soğutma Performans (Etkinlik) Katsayısı (STK:COP) termodinamik özelliklere bağlı olarak değişmektedir. Öncelikle soğutma sistemlerini evsel, ticari ve endüstriyel uygulamalar olarak ayırmak gerekir. Örnek olarak endüstriyel uygulamalarda enerji verimliliği ve çevre için amonyak ve CO₂ gibi doğal akışkanlara yönelmek gerekir. Yine soğutma iklimlendirme sistemlerini düşük basınçlı (derin dondurucu), orta basınçlı (ticari soğutma) ve yüksek basınçlı (iklimlendirme ve ısı pompaları) uygulamaları olarak ayırmak, soğutucu akışkan performanslarını buna göre analiz etmek faydalı olacaktır. Örnek olarak -0˚C/+40˚C buharlaşma/yoğunlaşma şartlarında çalışan üç farklı akışkandan R-22’nin teorik COP değeri 3,32 olurken R-407C’ninki 3,15 ve R-410A’nınki 2,93 olarak çıkmaktadır. Amerika Birleşik Devletleri’nin R-22’yi niçin terk etmek istemediklerini bu sonuçlar açıklıyor herhalde. Yine -25˚C/+35˚C şartlarında R-134a ile R-404A karşılaştırıldığında R-134a’nın COP değeri 2,43 olurken R-404A’nın ki 2,16 olmaktadır. Ancak R-134a’da sıkıştırma oranı 8,34 olurken R-404A’da 6,49 olmaktadır.

Soğutma sistemlerinde aksesuar seçimi nasıl yapılmalıdır?

Soğutma sistemlerinde kullanılacak aksesuarlar sistemde çalışma güvenliğini sağlamak, verimi artırmak amaçlı olarak kullanılmaktadır. Ancak aksesuar seçerken sistemin kurulduğu yer, cihaz konumları, boru uzunlukları, sistemdeki yük değişimi gibi değişkenleri dikkate almak gerekir. Ayrıca sisteme eklenecek her bir aksesuarın sistemde basınç kaybı ve dolayısıyla faydalı kompresör işini azaltacağı unutulmamalıdır. Ayrıca her bir aksesuarın sistemin ilk yatırım maliyetini artırdığı ve aynı ürün için rekabet şansını azalttığı bir gerçektir. Örnek olarak sıvı/buhar ısı değiştirici kullanımı hermetik kompresörlü (gaz soğutmalı kompresörlü) sistemlerde sistem verimine katkı yapmadığı için gereksizdir. Yine emiş hattı akümülatörü (likit tutucu) hermetik sarmal (scroll) ve rotorlu kompresöre sahip sistemlerde gereksizdir denilebilir. Çünkü sarmal kompresörlerde belli oranda sıvı girişi kompresör için tehlike oluşturmaz. Rotorlu kompresörlerin kendi üzerlerinde likit tutucu bulunmaktadır. Yine sistemde elektronik genleşme valfi ve akıllı defrost sistemi kullanılırsa likit tutucuya gerek kalmayabilir. Sıvı hattına konulan solenoid valf süpürmeli kontrol için gerekli olabilir, ancak sistemde önemli bir basınç kaybı oluşturduğu için toplamda enerji kaybı oluşturacaktır. Yine elektronik genleşme valfi kullanılan sistemlerde sistem durduğunda otomatik olarak kapanacağı için ayrı bir sıvı solenoid valfine ihtiyaç kalmaz. Sistemde yağ ayırıcı kullanımı, paket cihazlar ve orta-yüksek dönüş basınçlı sistemler için gereksiz olabilir. Ester ve Alkil-benzen esaslı yapay yağların düşük sıcaklıklarda evaporatörde donma riski bulunmamaktadır. Sadece kompresöre yağ dönüşünün iyi tasarlanması ve uzun hatlar için kompresöre yağ ilavesi önemlidir.

Yine sıvı deposu kullanımı bakım-servis uygulamaları için önemlidir. Ancak paket cihazlarda kondenser kapasitesi biraz (% 20 ila % 30) büyük tutularak sıvı deposu iptal edilebilir. Bu durumda kompresör basma hattına ve sıvı hattına servis vanası eklenmesi servis kolaylığı sağlar.

Soğutma sistemlerinde filtre-kurutucu seçimi nasıl yapılır?

Bu cihazlar genellikle sıvı hattına yerleştirilir. Bunların işlevi, nemi ve katı parçacıkları sıvı haldeki soğutucu akışkandan uzaklaştırmaktır. Doğru montaj için daima üretici firmaların talimatlarına uymak gerekir. Filtreler ve filtre-kurutucular kirleticilerle dolduğunda aşırı basınç kaybı oluştururlar. Kurutucular verimsiz çalışmaya başlar, çünkü nem tutma kapasiteleri kalmamıştır. Bu cihazların düzenli olarak kontrol edilmesi ve ömrü dolduğunda değiştirilmesi gerekmektedir (Şekil 1.)

sogutma sistemi

Şekil 1. Sıvı hattı filtre-kurutucuları (sabit ve değiştirilebilen kartuşlu)

Kompresöre katı parçacıkların girmesini önlemek için emiş hattına da filtre-kurutucu tesis edebilirsiniz. Emme hattı filtre-kurutucuları sıvı hattındakilerden daha büyük boyutlu olmak zorundadır. Emiş hattındaki soğutucu akışkanın hızı, sıvı hattından altı kat fazladır. Böylelikle, böylelikle büyük bir filtre-kurutucu, aşırı basınç düşmesini önler.

Filtre-kurutucular nadir olarak basma hattına da bağlanabilirler (Hermetik motor yanıklarında). Bu filtre kurutucuları aynı sıvı hattındakilerin ölçüsünde olurlar. Fakat boşaltma hattı basıncı yüksek olduğundan nem tutma kapasiteleri sıvı filtre-kurutucularından azdır.

Sıvı filtreleri bir miktar soğutucu akışkanı alı koyar. Bu durum büyük sistemlerde pek önemli değildir. Ancak küçük sistemlerde göz önüne alınmalıdır.

Daima üretici firmaların tavsiye ettiği boyut ve tiplerde filtre-kurutucu kullanılmalıdır. Yeni tesis durumlarında, filtre-kurutucu üreticilerinin boyut ve tip olarak yayınladıkları tavsiyeler takip edilmelidir.

Belirli bir sistem için filtre kurutucu özelliklerini etkileyen faktörler şunlardır: