PICV Kullanımıyla Enerji Tasarrufu

PICV, tasarruf ve konforu bir araya getiriyor

Basınçtan bağımsız kombine balans vanaları (PICV), bina sıcaklığını optimal ayar noktalarında tutarak, enerji sarfiyatının azaltılmasında önemli bir rol oynamaktadır.

PICV’ler, binanın hidronik sistemindeki basınç dalgalanmalarını kontrol altında tutmak için dinamik-balanslama yöntemini kullandıklarından, verimli ve etkindirler. Dinamik balanslama yönteminde, iki önemli fonksiyon bulunmaktadır. İlk olarak, ekipmanın (örn. FCU) aşırı beslenmesini ve müteakip hidronik girişimini önler.

İkinci olarak ise, sıcaklık salınımlarını önemli ölçüde azaltır. Sonuç olarak, sistem kullanıcıların konforunun sürdürülmesi için daha az enerji kullanır.

Ayrıca PICV’lerde, sıcaklık dalgalanmaları ve konfor seviyesi azalmalarını ortadan kaldırarak, daha hassas sıcaklık kontrolü sağlayan, ön ayarlı bir fonksiyon bulunmaktadır. Sonuç olarak, kullanıcılar sıcaklık ayarlarını daha az sıklıkla arttırır ya da azaltır ve böylelikle vanaların ürettiği toplam enerji tasarrufuna katkı sağlanır.

PICV’ler aynı zamanda, enerji kullanımını daha da azaltan ileri seviye pompa kontrol stratejilerine de olanak sağlamaktadır. Toplamda, PICV’ler %30’a kadar enerji tasarrufu sağlayabilmektedirler. Binada bulunanlar için bütün bir yıl boyunca konfor sağlamak için, neredeyse bütün ısıtma ve soğutma uygulamalarında kullanılabilirler.

Bu makalede, enerji tasarruf yöntemleri ayrıntılı bir şekilde incelenmekte olup aynı zamanda bir örnek olay çalışması sunulmaktadır.

Basınç Farklılıklarına Karşı Dinamik Balanslama

Basınçtan bağımsız kombine balans vanaları (PICV), sıcak ya da soğuk su akışının sadece vana hareketine bağlı olmasını sağlar. Çalışma aralığı içerisinde, binanın hidronik sistemindeki basınç dalgalanmalarından etkilenmez. Buna, dinamik balanslama ya da otomatik balanslama adı verilmektedir.

Bu temel fonksiyon, ana akış kontrol vanasına (#1) seri bağlı olarak çalışan ve bir basınç girişi ile membranı kullanımıyla basınç farkını düzenleyen iç fark basıncı regülatörü (Şekil 1, #3) ile sağlanmaktadır. Bundan dolayı, cihaz içerisindeki akım sistemdeki basınç farklarından bağımsızdır ve sadece kontrol vanasının hareketiyle tespit edilir.

PICV’ler standart kontrol vanalarıyla aynı motor arabirimini sağlar. İlave bir harici enerji kaynağı ya da elektrik sensörü kullanılmasına gerek bulunmamaktadır. Fark basıncı kontrolünü çalıştıracak enerji, hidronik sistemin kendisi tarafından sağlanır.

PICV’nin başka bir temel fonksiyonu da istenen maksimum akışın sınırlandırılmasıdır. Tipik olarak bu işlem, akış kontrol vanası hareketinin sınırlandırılması ya da serbest kontrol yolu alanının sınırlandırılması yoluyla gerçekleştirilmektedir (#2).

PICV’ler Hidronik Sisteminin Bütünüyle İlgilidir

PICV’ler, enerji üretimi, dağıtımı ve tüketimi dahil olmak üzere, bir binadaki neredeyse bütün ısıtma ve soğutma uygulamalarında kullanılabilmektedir.

En tipik kullanım alanları:

Enerji Tüketimi

oSoğuulmuş tavanlar

oRadyatörler

oSıcak/soğuk su bölge kontrolü

oIsıtma/soğutma eşanjörleri:

-Fan coil üniteleri

-Klima santralleri

-VAV sistemleri (Değişken Hava Hacmi)

Enerji Dağıtımı

oIsıtma grubu

oSoğutma grubu

  Enerji Üretimi

oBölgesel ısıtma

Üç Farklı Şekilde Enerji Tasarrufu Sağlanır

Otomatik balanslama fonksiyonu, bir binadaki ısıtma ve soğutma uygulamalarında üç farklı şekilde enerji tasarrufu sağlar:

oHerhangi bir zamandaki ya da çalışma koşulu altındaki ısı eşanjörüne giden aşırı akışı ortadan kaldırır.

oKomşu kontrol devreleri arasındaki çapraz hidrolik bağlantıları ortadan kaldırarak kontrol hassasiyetini geliştirir.

oIsı eşanjörünün besleme yetersizliği riskini ortadan kaldırarak, ileri seviye enerji dağıtım sistemlerinin uygulanmasına olanak sağlar.

Hidronik ısıtma ve soğutma sistemlerinde, termal enerjiyi üretim alanından tüketici cihazlara dağıtan sıcak ya da soğuk ortam (sade ya da glikol gibi bir maddeyle karıştırılmış su), farklı uzunluklardaki ve çaplardaki boru bölümleri üzerinden taşınmaktadır.

Çok katlı binaların söz konusu olması durumunda, aşılması gereken yükselti de değişebilmektedir. Sonuç olarak, enerji üreten ekipmandan her bir terminal ünitesine giden yol boyunca oluşan hidrolik direnci farklıdır.

Her bir terminal ünitesi, gerekli ısıtma ya da soğutmanın sağlanması amacıyla, belirli bir akış için tasarlanır. Akış çok düşük olduğunda, tüketici cihaz yeterli enerji alamaz (düşük besleme).

Aşırı akışın (ya da aşırı beslemenin) meydana geldiği tersi durumda ise, akış çok yüksektir ve bundan dolayı terminal ünitesi sağlanan termal enerjiyi yeterli bir şekilde değiştiremez. Sonuç olarak, fazla enerji, enerji üreten ekipmana (örn. Kazan) geri gönderilir ve ekipman bundan dolayı en üst verimlilik seviyesinde çalışamaz.

Bütün tüketici cihazların (örn. FCU) uygun miktarda ısıtma/ soğutma enerjisi almalarını sağlamak için, sistem içerisinde hidrolik direnç uygulanmaktadır. Geleneksel olarak, bu sözde balanslama, standart regülatör vanalarına seri bağlı bir şekilde takılan, manüel balanslama vanalarının (MBV) kullanılmasıyla sağlanır.

Bu yöntemde, MBV’nin hidrolik direnci, sistemin nominal çalışma koşulu için mükemmel bir şekilde dengelenmesini sağlamak üzere boyutlandırılır. Sistem, “statik olarak dengelidir”.

Ancak bu durum, sadece belirli bir “ideal” çalışma koşulu için sağlanabilmektedir (Şekil 2).

Ancak, gerçek oldukça farklı görünmektedir. Statik dengeli sistemlerde, belirli kısmi yük koşulları altında aşırı akış söz konusu olabilmektedir.

Örneğin, devrelerin bazılarının yarı açık (kısmi yük koşulu) ve diğerlerinin tamamen açık (tam yük koşulu) olması durumunda, aşırı enerji alan tam açık devrelerde aşırı akış söz konusu olmaktadır (Şekil 3).

Oda sıcaklık kontrolünün artan ya da azalan sıcaklığa tepki vermesinden önce, aşırı akış bir süre devam edebilecektir. Söz konusu geçici aşırı akış aşaması genellikle, yük değişikliğinden (örneğin: bir odanın kullanım amacının değiştirilmesi) ya da ayar noktasının değiştirilmesinden (örneğin: sabahları başlatma aşaması) dolayı meydana gelmektedir.

Bu aşırı akış, enerji jeneratörlerinin tipine bağlı olmak üzere, iki olumsuz yan etkiye yol açabilecektir. İlk olarak, aşırı akış, suyun sistem içerisinde tüketici cihazlara uygun miktarda ilave enerji iletilmeyecek şekilde taşınmasına 1 ve bundan dolayı ısı eşanjöründe düşük bir sıcaklık farkının oluşmasına yol açar. İkinci olarak ise, soğutucular ile ısı pompalarının söz konusu olması durumunda, aşırı akış enerji jeneratörlerinde verimsizliklere neden olur. Özel tüketici cihazların aşırı akışa maruz kalması, soğutma modunda nominal tasarım değerinden düşük bir dönüş sıcaklığına, ısıtma modunda ise nominal tasarım değerinden yüksek bir dönüş sıcaklığına yol açar ve böylelikle kazanların ve soğutucuların enerji verimliliği sırasıyla %2 ve %3 oranında azalır. 2

1 Isı eşanjörü yoluyla ısı transferi, akış hızı ve ısı eşanjöründeki sıcaklık farkıyla doğrudan orantılıdır. Akış hızı ve sıcaklık farkı, kapalı bir sistemde birbirleriyle ters orantılıdır.

Bir soğutma grubunun buharlaştırma sıcaklığının tasarım değerinin 1 derece altında azalması, performansını yaklaşık %3 seviyesinde azaltır. Bir ısı pompasının yoğunlaşma sıcaklığının tasarım değerinin 1 derece üzerinde artması, performansını yaklaşık %2 seviyesinde azaltır.

PICV’ler, Dinamik Balanslama Yoluyla Aşırı Akışları Ortadan Kaldırır

PICV çalışma prensibinin açıklamasında belirtildiği gibi, PICV kullanımı, kısmi yük koşullarında maksimum akışı sınırlandırmaktadır ve bu şekilde, doğrudan enerji talebi (üretim, tüketim) ve dolaylı enerji talebindeki (taşıma, dağıtım) artıştan kaçınılabilmektedir.

Hidrolik Çapraz Bağlantıları Binadaki Sıcaklık Değişimlerini Tetikler

Yukarıda açıklandığı gibi, ısıtma ve soğutma sisteminin bir bölümü, örneğin bir seminerin başlangıcında toplantı odasının dolması ve seminer bitiminde boşalması durumunda, enerji talebini geçici olarak arttırabilmekte ya da azaltabilmektedir. Bu durum, farklı zamanlarda ve farklı yerlerde olmak üzere, binanın tamamında gerçekleşebilir.

Sistemin belirli bölümlerinde gerçekleşen enerji talebindeki bu artış, binanın diğer alanlarına sağlanan enerjinin azalmasına yol açmaktadır. Bu alanların sıcaklığı, bunun üzerine, ayar noktasından sapar ve bu sapma oda termostatı tarafından uygun yanıt verilene kadar devam eder.

Sıcaklık bunun üzerine, bir artma ve azalma döngüsünü takip eder ve zaman içerisinde istenen ayar noktası yakınında sabitlenir (Şekil 4). Bu etkiye, “hidrolik çapraz bağlantı” adı verilmektedir.

Hidrolik çapraz bağlantıyla ilgili ilk sorun, bina kullanıcılarının sıcaklığın döngü içerisinde en düşük ve en yüksek noktaya ulaştığı zamanlarda, konforsuzluk dönemleri yaşamalarıdır.