Binalarda ısıtma ve soğutma sistemlerinde enerji verimliliği ve uygulamaları

Abstract

Teknolojinin sürekli olarak gelişmesi ve artan dünya nüfusu, beraberinde yoğun bir enerji kullanımı getirmiştir. Gelişmiş ülkelerde kişi başına düşen enerji kullanımı gelişmekte olan ülkelere göre daha yüksektir. Daha doğrusu bir ülkede kişi başına kullanılan enerji miktarının büyüklüğü o ülkenin gelişmişlik durumuyla ilgilidir. Dünya üzerinde bulunan fosil kaynakların (doğalgaz, kömür, petrol vb.) sınırlı olduğu göz önüne alındığında enerji verimliliğinin öneminin büyük olduğu anlaşılmaktadır. Düzgün yapılan enerji verimliliği çalışmaları ile ülke bazında hem maddi yönden büyük bir tasarruf sağlanır hem küresel ısınmaya ve hava kirliliğine neden olan sera gazı emisyonu önemli ölçüde azaltılmış olur. Binalarda ve endüstride ısıtma ve soğutma amacıyla kullanılan enerji miktarı oldukça yüksektir. Bu sebeple iyi bir enerji verimliliği analizine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışmada santrifüj pompa-vana kombinasyonunda yapılan enerji verimliliği ve bunun için yapılan uygulamalar araştırılmış ve analiz edilmiştir. Isıtma-soğutma sistemlerinde enerji verimliliği analizi için en önemli cihazlar pompavana kombinasyonudur. Pompa sisteme gerekli debiyi ve DP’yi sağlar. Hat üzerindeki vanalar ise akışkan debisini ve DP’yi ayarlar. Dolaysıyla pompalar ve vanalar enerji verimliliğinin anahtar enstrümanlarıdır. Bu çalışmada öncelikle enerji verimliliği, Türkiye-Dünya enerji durumu ve enerji verimliliğiyle ilgili standartlar ile yasalar ele alınmıştır. Bunların yanında pompalarla aynı sistem içinde yer alan balans vanaları, motorlu vanalar, frekans konvertörleri ve elektrik motorları gibi ekipmanların verimliliğiyle ilgili araştırmalar yapılmıştır. Buna ek olarak santrifüj pompaların verimli çalışması için alınması gereken bir dizi önlem irdelenmiştir. Ayrıca bu tezde aynı enerji talebine sahip ve aynı şartlar altında çalışan bir binanın ısıtma- soğutma sisteminde kullanılan bir santrifüj pompa, sırasıyla sabit debili, sabit DP’li ve oransal kontrollü olarak çalıştırılmıştır. Santrifüj pompanın sabit DP’li ve oransal kontrollü olarak çalıştırılabilmesi için frekans konvertörü kullanılmıştır. Deney sonucunda 3 farklı pompa kontrol grubunda (sabit debili, sabit DP’li ve oransal kontrollü) harcanan elektrik enerjisi miktarlarının sayısal değerleri ayrı ayrı bulunmuş, bulunan bu değerler enerji verimliliği yönünden incelenmiştir. Bunun sonucunda frekans konvertörünün sağladığı enerji tasarruf miktarlarının yüzdesel değerleri hesaplanmıştır. Yapılan hesaplamalara göre frekans konvertörlü ve oransal kontrole sahip pompa sabit debili pompadan %53.8, frekans konvertörlü ve sabit DP’li pompa ise sabit debili pompadan %20.86 daha az elektrik enerjisi tüketmektedir. Böylece frekans konvertörlü ve oransal kontrollü pompaların kısmi yükler altında çalışan pompalarda kullanılması gerektiği ortaya çıkmıştır.