Soğutma Sistemlerini Kontrol Altında Tutmak

Soğuk muhafaza odaları, ortam sıcaklığını kontrol etmek amacıyla farklı yöntemler kullanırlar. Bu tür sistemlerde kullanılan kontrol elemanları, sadece uygun ortam sıcaklığı sağlamakla kalmazlar, aynı zamanda buharlaştırıcıda defrostun (karlanmanın giderilmesi)  düzgün yapılıp yapılmadığını da denetlerler.

-4 °C ve altında buharlaştıcı serpantin sıcaklığına sahip uygulamalarda yüzeyde karlanma görülmesi doğaldır. Karlanma belirli aralıklarla giderilmelidir. Aksi takdirde, buharlaştırıcıdaki hava akışı engellenecek ve sistemin arıza yapmasına neden olabilecektir. 

Karlanmayı engellemek için çeşitli metodlar bulunmaktadır. En çok kullanılan metodlardan birisi (özellikle soğuk depolarda), buharlaştırıcı yüzey sıcaklığını hisseden bir kontrol elemanı kullanmaktır. Bu metod işe yarar, çünkü buharlaştırıcı yüzey sıcaklığı ile giren hava sıcaklığı arasında bir ilişki bulunmaktadır.

Sistem çalışırken, buharlaştırıcı yüzeyi ile giren havanın sıcaklığı arasında yaklaşık 7- 12 °C bir fark bulunmaktadır. Böyle bir durumda, buharlaştırıcı sıcaklığı izlenerek ortam sıcaklığı kontrol edilebilir. Buharlaştırıcının belirli bir sıcaklığa ulaşması, belirli bir ortam sıcaklığına karşılık gelecektir.

Örneğin, istenen ortam sıcaklığı 2 °C ve buharlaştırıcı yüzey sıcaklığı -4 °C iken buharlaştırıcı sıcaklık farkı 6 °C ise, bu 2 °C ortam sıcaklığına karşılık gelecektir. Bu tip sistemlerde kullanılan kontrol elemanlarının, sistemin farklı buharlaştırıcı yüzey/ortam sıcaklıklarında durup çalışmasını sağlayacak ayarlanabilir kesme değeri aralıklarına sahiptirler.

Üretici, hava sıcaklığını ölçmek yerine buharlaştırıcı yüzey sıcaklığını ölçerek, sistemin her bir durma/kalkma durumunda buharlaştırıcıdaki karlanmanın tamamen erimesini sağlar. Kompresör durduğunda, buharlaştırıcı fan motoru çalışmaya devam eder ve buharlaştırıcı üzerinde oluşan karlanma erimeye başlar. Kompresör çalışmadığından buharlaştırıcı yüzey sıcaklığı ortam sıcaklığına yaklaşmaya başlayacaktır.

Bu tip bir kontrol mekanizmasında devreye girme değeri (cut-in), buharlaştırıcıda karın  tamamen eridiğini garanti altına alacak kadar yüksek bir buharlaştırıcı yüzey sıcaklığına ve arzu edilmeyecek kadar yüksek bir ortam sıcaklığına ulaşılmadan (yaklaşık 3.5 °C) kompresörü çalıştıracak bir değere ayarlanır. Gerçek devreye girme sıcaklığı üreticiye ve depo tasarımına göre değişir. Kullanılan kontrol cihazı için uygun devreye girme değerini belirlemek için mutlaka üretici firmanın dökümanları kontrol edilmelidir.

Bu tip bir kontrol cihazını değiştirirken, genelde en iyi olan sistemin üreticisinden orijinal olanını temin etmektir. Ancak, birçok uygulamada rahatlıkla çalışabilecek üniversal sıcaklık kontrolleri de mevcuttur.

Soğutma sistemlerinde kullanılan kontrol elemanları, uygun ortam sıcaklığını sağlamak ve buharlaştırıcıda düzenli kar giderme işlemini gerçekleştirmek için tasarlanırlar. Orta sıcaklık uygulamalarında genellikle -4 °C ve altındaki buharlaştırıcı sıcaklıkları söz konusudur.

Ayrıca, bu tip kontrol cihazlarını değiştirirken hissedici elemanının (kuyruk)  buharlaştırıcıya uygun yerleştirildiğinden emin olunmalıdır. Birçok buharlaştırıcıda kuyruğun yerleştirilebileceği cepler bulunmaktadır. Kuyruğun bu cebe iyice oturduğundan ve buharlaştırıcı yüzey sıcaklığını doğru hissettiğinden emin olunmalıdır. Bu tip sıcaklık kontrollerini değiştirmek, doğru seçim yapıldığı sürece sorun teşkil etmez. Yanlış sıcaklık kontrol elemanını kullanmak beraberinde birçok problem getirecektir. Buharlaştırıcı ceplerinde ısı iletimini iyileştirecek uygun karışımlar kullanılması, işletimi kolaylaştıracaktır.

Ortam sıcaklığını kontrol etmek için kullanılacak bir diğer yaygın metot ise, alçak basınç otomatiğidir. Bu metot, soğutkanın doyma basıncına karşılık gelen bir doyma sıcaklığı olduğu esasına dayanır.Her doyma basıncı için, bu değere karşı gelen doyma sıcaklığı mevcuttur. Bu metot daha önce bahsedilen yönteme benzemektedir. Burada, buharlaştırıcı tamamen kardan temizlenmeden kompresör çalışmamakta ve istenen en düşük buharlaştırıcı yüzey sıcaklığı sağlanana kadar kompresör durdurulmamaktadır.Bu, arzu edilen en düşük ortam sıcaklığı anlamına gelmektedir. Direkt olarak buharlaştırıcı yüzey sıcaklığını ölçmek yerine, kontrol elemanı buharlaştırıcıdaki soğutkanın doyma basıncına karşılık gelen sıcaklığa göre yüzey sıcaklığını belirlemektedir.Tipik bir alçak basınç kontrolü iki ayar değerine sahiptir;

•Devreye girme değeri

•Fark ayar değeri

Alçak basınç otomatiğinin uygun bir ortam sıcaklığını muhafaza etmesi için, devreye girme ve fark ayar değerlerinin uygun tarzda belirlenmesi gereklidir. Birçok üretici, sistemleri için uygun ayar değerlerini belirlemişlerdir. Bununla birlikte bu belirlenmiş değerler daha çok paket sistemlerde işe yaramaktadır. Eğer yoğuşma ünitesi uzak bir yere yerleştirilmişse fark ayar değerinin yeniden düzenlenmesi gerekebilir.

Birçok sistemde kullanılan devreye girme (cut-in) değeri; kompresörü, buharlaştırıcının tamamen kardan arındırıldığı mümkün olan en yüksek sıcaklıkta  ve ortam (kabin) sıcaklığı kabul edilemeyecek kadar yüksek bir değere ulaşmadan tekrar çalıştıracak bir basıncı ifade etmektedir. Örnek olarak, eğer sistem soğutkan olarak R-134a kullanacak ve  buharlaştırıcı yüzey sıcaklığı 3.5 °C’ye ulaşınca kompresörü çalıştırması isteniyorsa, devreye girme (cut-in) basınç değeri 33 PSIG (228 kPa) olmalıdır. Eğer sistem yaygın bir soğutkan karışımı kullanıyorsa, devreye girme değeri olarak soğutkanın çiğ nokta sıcaklığı (dew point) kullanılmalıdır. Örnek olarak, eğer R-401A kullanılıyorsa, 3.5 °C buharlaştırıcı yüzey sıcaklığı için 34 PSIG (234 kPa) devreye girme değeri için uygun olacaktır. Devreye girme değeri belirlendikten sonra fark değeri belirlenmelidir. Fark ayar değeri, kompresörü mümkün olan en düşük buharlaştırıcı yüzey sıcaklığı/ortam sıcaklığı değerinde durdurmak için kullanılmaktadır.

Fark değeri, devreye girme ve devreden çıkma (cut-out) basınçları arasındaki farkı ifade etmektedir. Örnek olarak, eğer devreye girme basıncı 35 PSIG’ye ayarlandıysa ve eğer kompresörü basınç 15 PSIG’ye ulaşınca durdurmak istiyorsanız, fark değeri 20 PSIG olmalıdır (35 PSIG-15 PSIG = 20 PSIG).

Sistem için uygun olan devreden çıkma değeri, istenen en düşük buharlaştırıcı doyma sıcaklığından emiş hattındaki basınç kaybınının çıkarılması ile elde edilir. Örnek olarak, istenen en düşük buharlaştırıcı yüzey sıcaklığı -4 °C ise, devreden çıkma değeri -4 °C sıcaklığa denk gelen doyma basıncı ile emiş hattındaki basınç kaybının farkını ifade etmelidir. Normal şartlarda, bu basınç kaybı değeri 2 PSIG olarak kabul edilebilir. Tekrarlamak gerekirse, eğer R-134a soğutkanı kullanılsaydı ve devreden çıkma basıncı 20 PSIG olmalıydı (22 PSIG- 2 PSIG basınç düşümü = 20 PSIG). Soğutkan karışımları için uygun devreden çıkma basıncı, buharlaştırıcıdaki ortalama doyma sıcaklığından emiş hattındaki basınç düşümünün farkını ifade etmelidir. Örnek olarak, eğer buharlaştırıcı ortalama sıcaklığı -4 °C olarak isteniyorsa ve soğutkan karışımı buharlaştırıcıya -6 °C bir doyma sıcaklığında giriyorsa ve aşırı kızmadan önce    sıcaklık  -2 °C ise, devreden çıkma basıncını daha yüksek doyma sıcaklığına denk gelen çiğ noktası sıcaklığına ayarlamanız gereklidir. Bu örnekte, değer -2 °C’den emiş hattındaki basınç düşümü çıkarılmalıdır. Eğer sistemde soğutkan olarak R-410A kullanılıyorsa ve emiş hattındaki basınç kaybı 2 PSIG olarak kabul edilmiş ise, gerçek devreden çıkma değeri 26 PSIG-2 PSIG = 24 PSIG olmalıdır.

Çoğu zaman emiş hattındaki basınç kaybını ve soğutkan karışımının ortalama doyma sıcaklığını tespit etmek oldukça güçtür. Aşağıda, alçak basınç otomatiğinin devreye girme ve fark basınç değerlerinin hesaplanması için kullanılabilecek alternatif bir metot anlatılmıştır;

• Öncelikle alçak basınç otomatiği devreye girme değerini kullanılacak soğutkana uygun bir değere ayarlayın.
  
• Daha sonra fark değerini başlangıç olarak mümkün olduğunca yüksek olarak ayarlayın (normal şartlarda emiş hattının asla ulaşamayacağı bir değere).
  
• Ortam sıcaklık değerlerini izleyerek sistemi çalıştırın.
  
• Sıcaklık değeri en düşük seviyesine ulaştıktan sonra, fark ayar vidasını kompresör durana kadar saat dönüş yönünün tersine çevirin.
  
• Böylece, fark değerinin ayarlanması sonucu sistemin uygun tarzda durup çalışmasından emin olursunuz.

Ortam sıcaklığının muhafaza edilmesi amacıyla hava sıcaklığının hissedilmesi esasına dayanan bir kontrol de uygulanabilir. Normal şartlarda bu kontrol elemanları sabit sıcaklık fark değerine sahiptirler.

Bu tip bir kontrolde buharlaştırıcıda oluşan karlanmanın belirli periyotlarda giderilmesi için kompresörü kapatacak bir defrost zamanlayıcısına ihtiyaç vardır. Defrost zamanlayıcısı kompresörü,  üreticinin belirlediği zamanlarda ya da çalışma şartlarına göre günde bir veya birden fazla durduracak şekilde ayarlanabilir. Kompresör durduktan sonra üreticinin tasarımına veya dış ortam şartlarına göre sistem 45 ile 90 dakika arasında kapalı kalmaktadır. Bu sebeple, üretici tavsiyelerine titizlikle uyulmalıdır.

Servis, problem giderme ve değiştirme işlemleri kontrol sistemi tasarımı anlaşıldığı müddetçe sorun teşkil etmez. Bu sebeple, sisteme herhangi bir problem sebebiyle müdahale etmeden önce, sistemin nasıl tasarlandığı titizlikle incelenmelidir.

RSES Journal, Haziran 2006