Endüstriyel Tesislerle Uyumlu Havalandırma Sistemleri
Barry Commoner'in bir zamanlar söylediği gibi "Ekolojininin birinci kanuna göre her şey kendisinden başka her şeyle ilişkilidir." Bu söz, endüstriyel binalarda havalandırma sistemleri ile proses arasındaki ilişki için de doğrudur. Prosesin gerektirdiği tüm şartlar bina mühendisleri ile proses tasarımcıları arasında iyi bir bilgi akışı ve planlama ile sağlanabilecektir.
Geçmişte endüstriyel binaların mekanik tesisatları, çalışanların rahatlığını (konfor) en az düzeyde dikkate alırken, proses ekipmanlarının ihtiyaçlarını karşılayacak şekilde projelendirildi. Tesislerin mekanik ve e ik tesisatları, binanın ve proses ekipmanlarının tevsii halinde gelecek ilave yükleri karşılayabilecek esneklikte tasarlanıyordu. Günümüzde ilk yatırım maliyetlerinin baskısı ile, havalandırma sistem projecisi aşağıdakiler hakkında komple bilgiye sahip olmalıdır:
-Proseslerin tamamı.
-Proses geliştikçe yapılacak ilave bina ve ekipmanları.
-Tesisin işletme koşullarını.
-Yatırım bütçesini.
Ancak bu şartlarla, iş sahibinin ihtiyaçlarına cevap verebilecek mekanik ve elektrik projeleri yapılabilecektir. Bunun yanı sıra, çalışanlar evlerindeki konforu çalıştıkları endüstriyel tesislerde de istedikleri için, projeci bu ihtiyaçları da karşılayabilecek yenilikleri de dikkate almalıdır.
Kesin bilgilerin elde edilmesi
Endüstriyel bir tesisin mekanik tesisat projelerini üstlenen projeci, öncelikle müşteri ve müşterinin proses tasarım gurubu ile biraraya gelerek prosesin gerektirdiği bina servis ihtiyaçlarını belirlemelidir. Basınçlı hava proses soğutma suları gibi sistemler, tesiste yalnızca proses için kullanılmaktadır. Doğalgaz, buhar, şehir suyu, klima için soğuk su ise hem bina hem de proses için gerekli olmaktadır. Projeci prosesin ve bina sistemlerinin ihtiyaçları ile sistem farklılıklarını mutlaka ayırt etmelidir. Proseste ve binada kullanılacak tesisatlar birleştirilebilir. Müşteri, birleşmiş tesisatların avantajları ve dezavantajları hakkında bilgilendirilmelidir. Projeci, proses ekipmanları için gerekli şehir suyu, basınçlı hava, proses soğutma suyu, basınç-sıcaklık değişimleri, gerekli sistem ihtiyaçları hakkında da müşteriye kesin bilgiler vermek zorundadır. Genellikle prosesi hazırlayanlar söz konusu bilgileri proje programına uygun olarak veremezler. Proses tasarımcıları, üretim için yeni teknolojileri sisteme uygulamaya çalışmakta ve ürün geliştirilmesi sırasında çıkan problemleri çözmeye uğraşmaktadır. Prosesi hazırlayanlar prosesin sürekli değişime ve gelişme içinde olduğunun ve son proses tasarımında bunları uygulamak zorunda olduklarının bilincindedirler. Prosesi tasarımını ve yapımını üstlenenler bina tamamlanıncaya kadar ekipman montajına başlanamayacağı için daha değişik iş programı uygulamaktadır.
Bu durumda projeci, proses ihtiyaçları hakkında varsayımlarda bulunmak zorunda kalmaktadır.
Proses tasarım gurubunun gerekli desteği vereceği ümid edilir. Çoğunlukla proses gurubu daha önce benzeri yapılmış proses ekipmanları ve teknik bilgileri öncelikle verirler. Bu projeciyi geçmiş tecrübe ve mühendislik birikimine güvenerek karar verme zorunda bırakır. Yapılan tüm varsayımların yazılı olması önemli hale gelmektedir. Projeci, mekanik sistemlerin doğru seçildiğinden emin olmak için bazı açıklayıcı ve tamamlayıcı bilgileri isteme ihtiyacı duyacaktır. Mekanik tesisatlar, prosesin ihtiyaçlarındaki artışları karşılayacak şekilde proje-lendirilebilir. Genel olarak, prosesi yapanlar tesisin çok az ihtiyaç duyacağı en üst işletme şartlarını vermektedirler. İşletme yükleri belirlenen değerlerden düşük olduğunda daha fazla mekanik ekipman ve daha büyük boru ve kanallar kullanılmış olmaktadır.
Mekanik ekipmanlar maksimum verimlilikte işletilmedikleri için tesisin öngörülen verimine çalışma süresince ulaşması mümkün olmayacaktır. Bu fazla kapasite ilk yatırım mali-yetlerininde yüksek olmasına sebep olacaktır. İşletme giderleri, fazla ekipman ve verimsiz çalışma nedeniyle bakım maliyetleri yükseleceği için, artmış olacaktır. İşletme yüklerinin verilen değerlerden daha büyük olması, inşaat ve montaj işlerinin tamamlanmasından sonra ilave teçhiv.at alınmasına ve tesisat yapılmasına sebep olacaktır. Mevcut teçhizat ve tesisatın tekrar uyarlanması, inşaat ve montaj sırasında yapılmasından çok daha pahalıya malolacaktır. İşletme verimi, yüksek basınç kayıplarının daha fazla pompa ve fan güç harcanmasına sebep olacağı için, belirlenen değerlerden daha düşük olacaktır. Projeci mekanik tesisatın hesaplarında emniyetli bir fazlalığı ve yedek kapasiteyi dikkate almak zorundadır. Bu. düzenli bakım sırasında sistem kapasitesinde kayıplar olmadan işletmenin devam etmesini sağlar. Emniyet fazlalığı ve yedek kapasite mekanik ekipman ve tesisatın yatırım maliyetini yükselttiği için proje-cinin müşteriye danışmasını gerektirmektedir.
Gelecekte ilave edilebilecek proseslerin planlanması gözönüne alınmalıdır. Projeci, gelecekte olabilecek genişlemelerin uygulanmasını sağlayacak esnekliğe sahip mekanik ekipman ve tesisatları tasarlamış olmalıdır.
Sistemin uygunluğunun sağlanması.
Her proses için bina havalandırma sisteminde farklı ihtiyaçların karşılanması gerekebilir. Bazı proseslerde dar sıcaklık farklılık toleranslarını sağlayacak havalandırma sistemine ihtiyaç vardır. Günümüz üretim bölgelerine dağıtılmış elektronik proses kontrol ekipmanları için de özel havalandırma istenebilmekte-dir. Aksi halde her kontrol panel gurubu içinde ayrı havalandırma soğutma sistemi monte edilmektedir. Bazı proseslerde nem kontrolü önemli olmaktadır. Elektrik ekipman imalaü ünitelerinde, statik elektriği önlemek için ilave nem ihtiyacı vardır.. Talaşlı imalat yapan fabrikalarda tezgah soğutma sularından çıkan su buharının ortamdan alınması istenmektedir. Yiyecek üreten fabrikalarda ve matbaalarda proseslere bağlı olarak bazen ilave nemlendirme gerekir, bazen de fazla nemin alınması gerek duyulmaktadır. Otomatik boya tesisleri gibi proses hatlarında boya hatlarını önlemek ve hava içindeki parçacıkları almak için hava filitreleri kullanılması zorunludur. Yiyecek fabrikalarında ve ilaç üretim tesislerinde kirlenmeyi önlemek için havalandırma sistemleri kullanılmalıdır. Elektronik ekipman montajı genellikle özel şartlandırılmış odalarda yapılmaktadır. Kirleticilerin ortamdan uzaklaştırılması bina havalandırma sistemine dahil edilmektedir.
Toz tutucular, yağ tutucular ve diğer proses atış sistemleri, hava taşıyıcı hatların tasarlanması esnasında bina içinde pozitif basınç sağlayacak şekilde düşünülmelidir.
Sonuç olarak bina içine getirilen toplam hava miktarının, proses ekipmanları ve bina hava atış fanları tarafından atılan havadan, karışım havası da dikkate alınarak pozitif basınç sağlayacak kadar fazla olmasına dikkat edilmelidir. Aksi halde, binanın kapı ve diğer açıklıklarından giren filitre edilmemiş hava, bina içine girebilir. Bina negatif basınç altında tutulduğunda çalışanların konforu da etkilenmektedir. Bina, aşırı negatif basınç durumunda ise kapıdan 20-25 metre uzaklıktaki bir işçi, giren soğuk hava girişinden etkilenmektedir.
Havalandırma sisteminin belirlenmesi
Büyük endüstriyel tesislerde havalandırma sistemlerinin hava taşıyıcı ekipmanlarının projenin başlarında tasarlanmış olması istenmektedir. Erken tasarım ve seçim sayesinde projenin devamı süresinde, bu cihazların imalatı, şevki ve yerine montajı yapılabilmektedir. Endüstriyel tesislerin kısıtlı inşaat programlarına uygun olarak projenin başlarında proseslerin ısı kazanımı, prosesten atılan hava ve parçacıkların miktarı, binadan atılan hava miktarı ve binada istenilen pozitif basınç ihtiyacı belirlenmiş olmalıdır. Projecinin havalandırma sisteminin seçimi ve kapasite tayini için bu bilgilere ihtiyacı vardır.
İş sahibinden bina için kış ve yaz ortam sıcaklık ve nem ihtiyaçlarının belirlenmesi ile projeci proses tasarımcılarının ihtiyaç duyduğu havalandırma sisteminin özelliklerini öğrenmeye çalışacaktır. Projeci atılan havayı ve binanın basınçlandırılma-sını karşılayacak en az dış hava değerlerini hesaplayabilecektir. Isı kazanını öğrendikten sonra bina içine verilecek hava sıcaklığı ve hava miktarı projeci tarafından tesbit edilebilir. Proses ekipmanlarının yerleşiminin belirlenmesi ile hava dağıtım kanallarının yerleşimi çalışanların konfor şartlarını en iyi şekilde sağlayacak ve ekipman parçaları ile kesişmeyecek konumda tasarlanması mümkün olacaktır. Bütün bu bilgilerin zamanında doğru olarak alınması projeciye en iyi havalandırma sistemini tasarlama imkanı verecektir.
Prosesten ve binadan hava atışı(egzos)
Endüstriyel tesislerde hava başlıca iki kaynaktan atılır. Çatıya monte edilmiş yazları kullanılan fanlar, havalandırma sistemi % 100 dış hava ile çalışırken, fazla bina iç basıncı azaltma işlevini ve tavana birikmiş ısının atılmasını sağlarlar. Bu fanlar termo statik olarak kumanda "le-bildikleri gibi bina yönetim si tine bağlanarak bina içi basınç gereklerini karşılayacak şekilde otomatik olarak çalışırlar.
Tuvaletlerden, soyunma odalarından ve işçilere ait diğer odalardan atılan hava toplamın içinde çok azdır. Bina iç basıncı için ihtiyaç duyulan hava miktarı en az dış hava ihtiyacının % 10'undan fazla olmaz. Bu miktar kapı adedine ve bina sızdırmazlık kalitesine bağlı ojarak değişebilir. Proses hava atışı ise prosesten çıkan ısının, dumanın, buharın ve tozların atılması içindir. Üretim süresinde proses hava atış sistemi sürekli çalıştırılır. Elektrolitik kaplama havuzlarının egzos sistemleri sürekli çalış-tırılmalıdır. Biria havalandın isteminin çalıştırılması ve ta mı proses egzos sitmeninin bina içi ba-sınçlandırılma değerlerini garanti edebilmelidir.
Proses egzos sistemi, tehlikeli buharların oluştuğu noktada yakın toplama yapılarak küçültülebilir. Bu yakım toplama tekniği, proses ekipmanının dış kılıfla giydirilmesi ve bu kılıfın negatif basınç altında tutulmasıdır. Prosesten toz çıkmakta ise ilgili proses egzos sistemi yeterli tutuculuğu temin etmeli ve kanal içi buhar tozların taşınmasını ve kollek-töre ulaşmasını sağlayacak değerlere sahip olmalıdır. Yağ buharı olduğu hallerde dış kılıf çok az negatif basınçta yağ buharının kılıfın dışına taşmasım önleyecek şekilde tutulur. Emiş zları çok önemlidir. Yağ buharının ^mştuğu yerlerde düşük emiş hızları tercih edilmesinin sebebi yağ buharının egzos sistemine karışmasını önlemektir. Yağ buharı kılıf içinde yağuşturularak soğutucu haznesinde toplanır. Bu yöntemle, yağ buharının toplama kollektöründe toplanması ile oluşacak bakım ve tekrar kazanın masrafları düşürülmüş olmaktadır.
Prosesten çıkan dumanları toplamak için en etkili yöntem kapalı toplama tipleridir. Kapalı toplamanın olmaması halinde daha büyük hacimli egzos sistemine ihtiyaç vardır. Zorunlu olarak bölgesel egzos sistemi duman yüklü havayı alıp yerine daha temiz havayla yer değiştirmesini temin ler. Bu sulu yöntem hava kirlenmesine çözüm olarak bilinmektedir. Bina hava taşıma sisteminden alınan tamamlayıcı dış hava miktarı, bölgesel egzos sistemi kullanıldığında artmaktadır.
Toz tutucu kollektörler ve yağ buharı toplayıcıları yeterli etkinlikte filit-re verimleri ile çalıştırılarak egzos havasının binaya geri dönüşü sağlanır. Duman taşıyan bazı egzos havalarının binaya geri dönüşü yapılamaz. Duman yüklü havanın tekrar kullanılabilirliği konusunda iş sahibinin hijyen uzmanlarına danışılmalıdır. Proses havasının temizlenerek sisteme geri döndürülmesine izin verilirse, sürekli olarak geri dönüşüne engel olabilecek diğer faktörleri dağıtılım incelemek gerekebilir. Örneğin yaz aylarında yağ buharı taşıyan havanın geri dönüşüne izin verilemez. Egzos havanın yüksek sıcaklığı ve yağ dumanı kollektörlerindeki nem bina havalandırma sisteminin soğutma yükünü arttıracaktır.
Proses ısı ve nem kazancı
Proses ısı kazancı, proseste kullanılan elektrik, buhar ve doğalgaz miktarı ile belirlenir. Gerçek ısı kazanının belirlenmesi çok zordur. Prosesin değişik işletme şartlarının ve ortama kaçan enerji miktarının tesbit edilmesi gerekmektedir. Elektrikli cihazlardan çıkan ısı kazancınım belirlenmesi kolaydır. Proses ekipman üreticileri genellikle cihaz elektrik yüklerini veren plakaları cihazlarla birlikte verirler. Bu bilgilerle, sürtünme ile ortaya çıkan ısının tüketilen elektrik enerjisinin tamamına eşit olduğu kabul edilerek hesaplama yapılır. Bu varsayıma uymayan ekipmanlara örnek olarak elektrikli fırınlar verilebilir. Elektrikli fırınlardan bina içine ısı kazançları vardır.
Proses ekipmanları üzerinde verilen elektrik bilgileri her zaman tüm konuları açıklayamaz. Ekipmanların üzerindeki isim plakalarında verilen elektrik yükleri, ekipmana yapılacak kablo bağlantılarının Ulusal Elektrik Standardlarına (Natinational Electrical Code) uygun olması için, çekilecek en yüksek değerlerde yazılır. Bu bilgiler normal çalışma şartlarında çekilecek enerjinin iki katı değerde olabilir. Proses ekipman üreticisi, çalışan ünitelerde çekilen akımı ölçerek normal şartlarda çekilen enerjinin en fazla değere olan oranını verebilmektedir. Proses ekipmanları genellikle tam yükte işletilmezler. İş istasyonları arasında üretim sırasında yapılan tranferlerde boş geçen bekleme zamanları vardır. Tam yük değerinin toplam işlem çevrimine oranı, o proses için sistem farklılığı (Diversity) verir. Bu farklılık (Di-versity) proseslere göre değişkenlik gösterir. Örneğin, kaynak işlerinin % 15 farklılık faktörü vardır. Talaşlı imalat işlerinde farklılık oranı % 60'a çıkabilir. Konveyörlerde ise bu oran, çalışma sırasında alınan yüklere bağlı olarak % 100 olabilir. Elde edilen ısı kazancı, en fazla enerji kullanımının farklılık faktörü ile çarpılmasıyla elde edilir. Zaman zaman, bina havalandırma sistemlerinin hesaplanabilmesi için kullanılacak enerji ve farklılık faktörü değerleri konusunda kabuller yapılır. Buharlı ve doğalgazlı proseslerden elde edilen ısı kazancını belirlemek çok zordur. Her iki durumda da kon-dektif, konvektif ve radyant ısı transferi olur. Proses ekipmanları ve sıcak üretilen parçalar ısı kaynağı olabilir. Bu durumda da ısı kazancı tam yük ile farklılık oranının bir faktörü olur. Bu proseslerden ortama çok fazla ısı transferi olur. Soğutulmuş su (chillerd water) veya- soğutma suyu prosesten ısı yükünün alınmasında kullanılabilir. Proses toplam ısı kazancının belirlenmesinde tüm faktörlerin dikkate alınması gerekmektedir.
Birçok endüstriyel tesiste nem kazancı dikkate alınmaz. Ancak, nem kontrolünün istendiği durumlarda, proses ekipmanlarından buharlaşma değerlerinin tesbit edilmesi gereklidir. Evaporatör tanklarına ve soğutma suyu toplama yerlerine ilave edilmesi istenilen su miktarı buharlaşan su olarak kabul edilir. Bina içine çıkan su buharı miktarı kütle denklemi analizi ile elde edilebilir. Proseste kullanılan su ile egzos havası ile alınan, su buharı ölçümlerle tesbit edilir. Bu değerin toplam ilave edilen sudan olan ağırlık farkı ortama kaçan su buharı miktarını ağırlık olarak verir.
Binanın basınçlandınlması
Bina iç basıncını, binadan dışarı hava akışını güvenilir olarak temin edecek şekilde kontrol edebilmeyi etkileyen en önemli faktörler binaya verilecek taze hava ile proses egzos oranlarıdır. Binanın basınç altında tutulmasını etkileyen diğer faktörler, binalardaki açıklıkları, çatlaklar, bina içi baca faktörü, yüksekliği, rüzgar hızı ve yönüdür. Bina içinde 1.25 mm SS (0.05 in WG) pozitif basınç -sağlayabilmek için, binanın tüm kaçak noktalarından çıkan havanın hızı 4.5 m/san (895 fpm - 10 mph) olmalıdır. Standart şartlarda hava için kullanılacak formül V (fpm) = 4005 [Pv (in.
VG)] m V = havasının hızı ve Pv =
hız basıncıdır. Örnek olarak 4,8 -4,2 mt (16 - 14 ft) ölçülerinde kamyon kapısının açık olması halinde kaydedilen havayı karşılayacak taze hava miktarı 5400 mVdak. (200.000 cfm)'dır. 0.05 mm SS (0.002 in.WG) pozitif basınç sağlamak için 1000 mVdak (40000 cfm)'dan daha fazla taze havaya ihtiyaç vardır. Bu örnekler endüstriyel tesislerde sabit bina iç basıncı sağlamak için gerekli hava ihtiyacını belirtmek için verilmiştir.
Rüzgar, basınçlı binalarda da hava cereyanına sebep olabilir. Rüzgarın oluşturduğu hız basıncı, binanın rüzgar tarafından bina içine hava sızmaları, diğer duvarında fazla hava kaçaklarına sebep olabilir. Toplam bina içi basınç pozitif kalsa bile içeri hava sızmalarında içeride çalışanlar etkilenir.
Bina basınçlandırması, temiz çalışma bölgelerinin üretim sahalarından ayrılmasında kullanılır. Temiz çalışma bölgesine geri dönüş/ egzos havasından daha fazla taze hava verilmesi ile yüksek basınçlı bölgedeki hava düşük basınçlı bölgelere akacaktır. Otomotiv fabrikalarında son boya ünitelerinde boya kabinlerinden boya hazırlık ünitelerine hava çıkışına izin verilir. Boya hazırlık ünitelerinden de diğer bölümlere hava çıkışına müsaade edilerek yüksek kalitede son kat boyamanın gerektirdiği temiz ortam temin edilmiş olur. Bina içi pozitif basınç bina işletim yönetim sistemleri ile kontrol edilebilir. Yönetim sistemleri hava taşıyıcı ünitelerin dış-hava ve dönüş hava akış hızlarını düzenler ve yaz egzos fanları bina bölümleri arasında hız basınçlarının dengelenmesini sağlar. Ekonomizer ve mekanik soğutmalı entalpi optimizasyon programları kullanılarak enerji tasarrufu sağlanabilir. Uygun basınçlandırmanın temin edilebilmesi için kirli bölgelerden temiz bölümlere hava sızmasını önlemek enerji tasarrufundan daha çok önceliğe sahip olmalıdır. Tesislerde proses için temiz ortamı zorunlu olmadığı hallerde, pozitif basınç çalışanların konfor şartlarını geliştirmek için kullanılır. Bina içine soğuk hava girişi, pozitif basınç sayesinde azaltılabilir, hatta tamamen önlenebilir.
Bina pozitif basıncının otomatik kontrolü tesislerin çoğu için kritik şart değildir. Bazı tesislerde, pozitif basınç takip edilir, ama otomatik kontrola gerek duyulmaz. Bina içi pozitif basınç, yaz egzos fanları dur-durulup-çalıştırılarak ve havalandırma merkezi cihazlarındaki hava damperleri manuel olarak ayarlanarak sağlanabilir.
Direk gaz yakan hava ısıtıcıl :ul-lanıldığında, bina yönetim programları dış hava damperlerini ayarlaya-mazlar. Gaz brülöründe iyi yanmanın sağlanması için sabit hava girişine ihtiyaç vardır.Ayarlanabilir pro-tifli plakalar değişken dış hava girişinde brülör üzerinde sabit hızda hava akışı temin edebilir. Dönüş havası ve brülör by-pas havası için brülördeki basınç düşümünü engele-yen ikincil profil plakalar kullanılabilir. Bu, karışım odasında negatif basınç sağlayarak brülör plakaları üzerinde sabit hız elde edilmesini garanti edebilir. Basınç fark sensörü kullanılarak dönüş havası, brülör by-pas damperleri kullanılarak karışım odasında sabit negatif basınç elde edilebilir. Gaz brülöründe irru nın önerdiği sınırlar dışında hava hızının değiştirilmesi tavsiye edilmez. Brülörden geçen hava hızı düşürüldükçe, aynı ısıtma kapasitesi için alev boyu artmaktadır. Bu şartlarda gaz brülörleri verimli yanmaz ve binaya verilen iç hava kalitesi ortaya çıkan kurum ve karbonmonok-sit nedeniyle düşer.
Çalışanların konfor ihtiyacı
Çalışanların konfor şartları kişiden kişiye değişiklik gösterir. Bireyler kişisel tercihlerine, aktivitelerine, etkilenme sürelerine, hava akışına ve giysilerine göre değişik tepkiler gösterebilir. Yapılan çalışmaların bulgularına göre, ortam sıcaklığı yükseldikçe hava hızları artmadığı ve relatif nem düşmedikçe çalışanların rahatsızlığı artmaktadır. Aksine, gidiş hava sıcaklığı azaldıkça çalışanların konfor şartları daha iyi olmaktadır. Bütün yıl boyunca çalışanların konforunu temin edecek havalandırma ünitelerinin kullanılması gereklidir. Örnek: Çalışanların % 10'u hafif işlerde oturarak normal bina içi giyeceklerle çalışıyorken 0.1 m/s (20 fpm) hızda 20 °C hava akışından kafa ve boyun bölgelerinde rahatsızlık duyuyorlar. Sıcaklık 26 °C'ye çıktığında sadece % 3'ü rahatsız oluyor. 0.16 m/s (32 fpm) hızda 20 °C veya
30 m/s (60 fpm) hızda 26 °C'de hava akışında rahatsız olanların oranı % 20 oluyor. Sonuç olarak sanayi işçilerini serinlemesi için yüksek hızda ve yüksek sıcaklıkta havanın verilmesi gerekiyor. Isıtma için tersi geçerlidir.
Verilen havanın sıcaklığı ve hızı bulunan yere göre değişmektedir. Şekil 1 ve 2'de gösterildiği gibi, verilen hava hızı hemen azalmaktadır. Daha düşük seviyede, yerden 3 mt yükseklikte yerleştirilmiş menfezlerden ortam sıcaklığından 8 °C daha düşük sıcaklıkta verilen hava, 0,25 m/s (50 fpm) hız yerden 1.8 mt yükseklikte boğaz geçiş hızı 5 m/s (000 Ppm) ile ulaşabilmektedir. Menfez yüksekliği yerden 6 mt'ikseklikte olursa aynı şartlarda verilen havanın hızı 0,05 m/s (10 fpm) hıza düşmektedir.
Her iki durumda da uygun hava sıcaklıklarının seçilmesi halinde yazın çalışanların rahat çalışacağı ortam sağlanmış olur 27 + °C ortam sıcaklığındaki bir fabrikada en az düzeyde çalışanların konforu, 0.1 m/s (20 fpm) hızda 20 °C hava ile ve 0.5 m/s (100 fpm) 22 °C hava eşit olarak temin edilebilmektedir. Bu bilgilere göre daha yüksek hızda ve daha yüksek sıcaklıkta hava hızı ile yazın ilave rahatlık temin edilebilmektedir.
Kışın, daha düşük ortam sıcaklığı temin edebilmek için verilen havanın sıcaklığı düşürüldüğünde, daha yüksek hızdaki hava çalışanları rahatsız edecektir. Genellikle çalışanların şikayetlerini azaltmak için ortam sıcaklığı yükseltilir ve bunun neticesi olarak işletme maliyetleri artar. Çalışanların havalandırma sistemi ile ilgili şikayetlerini azaltmak için, fabrikalarda 24 °C ortam sıcaklığında çalışan düşük seviyede hava dağıtım sistemleri tercih edilmektedir. Hava verici, menfezlerin arasındaki uzaklıklarda çalışanların konfor şartlarını etkilemektedir. Şekil l'de 0° sapma açılı 150 ft aralıklı hava verici menfezlerden çıkan havanın ortamda dağılımı verilmektedir. Bu dağılım fabrika sahasının % 50'sin-den fazla bölgesinde hava akımı sağlamaktadır.
Şekil 2'de 0° sapma açılı 300 ft aralıkla yerleştirilmiş hava verici menfezden çıkan havanın ortamda dağılımı görülmektedir. Hava hareketlerinin en çok olması için verici menfezlerin birbirlerine uygun uzaklıkta yerleştirilmesi gerekmektedir. Tecrübelere göre 100 ft aralıkla yerleştirilmiş verici menfezlerin, yaz aylarında evaporativ ve konvektif serinlemeyi sağlayacak hava hareketlerini mükemmel sağladığı belirlenmiştir.
Hava verici menfezlerin yüksekliği
Endüstriyel tesislerde bina havalandırma oranlarını azaltmak için hava taşıyıcı ünitelerle mekanik soğutucular azaltmak için hava taşıyıcı ünitelere mekanik soğutucular edilmelidir. Örnek olarak, otomotiv montaj bölümlerinde mekanik soğutma ilave edildiğinda hava akış hızı % 40 azaltılmıştır. Talaşlı imalat bölümlerinde, bu oran % 50'yi bulmuştur. Bu, bina havalandırma sisteminin ilk yatırım maliyetinde önemli bir düşüş sağlamaktadır; ancak soğutulmuş suyun veya doğrudan genleş-meli soğutma sisteminin ilave maliyeti dikkate alınmalıdır. Seçilen soğutma sistemine bağlı olarak toplam tasarruf % 10'u bulmaktadır. Verici menfezlerin yerden yüksekliği havalandırma sisteminin işletme parametrelerini doğrudan etkilemektedir. Şekil 3, 4-5'de menfezlerin düşük seviyede, çatı makaslarının altında ve çatı makaslarının arasına yerleştirilme durumları verilmiştir. Analizler (1,3 milyon ft2) 121000 m2 talaşlı imalat ve montaj işlemlerin yapıldığı sahaya sahip ve proses-ta 7,5 watt/ft2 ısı kazancı elde edilen bir tesis için yapılmıştır. Her şekilde değişik hava akış hızları ve ortamda dağılımı verilmiştir. Düşük seviyedeki dağıtım halinde prosesten çıkan ısının % 40'ı makas aralığında toplanmaktadır. Şekil 3 sıcaklık eğrisinde bu açıkça görülmektedir. Bu durumda havalandırmadan gelen hava daha etkili kullanılmakta ve soğutulmuş su tesisi ihtiyacını azaltmaktadır. 121.000 m2 (1.300.000 ft2) alana sahip üretim fabrikasında 20 °C (69 °F)'de ve her m2'ye 0.01 m3/s (20.0 cfm per sq.ft) hava verebilmek için 5000 ton kapasitede soğutulmuş su tesisine ihtiyaç vardır. Yazın en fazla yük durumunda tasarım değerleri, relatif nem % 62 ve ortam sıcaklığı 72 "C (80 °F) temin edilmesi mümkün olacaktır. Düşük seviyede dağıtım için kanal inişleri bina kolonlarına monte edilir. Menfezlerin yerden yüksekliği 3 mt (10 ft) ve yerleşim aralıkları 100 ft olmaktadır. Bu dağıtım sisteminde insana ulaşan hava hızları 0.25 m/s (50 fpm) ile 0.38 m/s (75 fpm) arasında değişmektedir. Menfezlerin çatı makaslarının altına yerleştirilmesi halinde prosesten çıkan ısının % 15'i makas aralığında toplanmaktadır. Proses için gerekli olan hava ile egzos havasını karşılamaya yeterli tamamlayıcı, havanın yeterli olması halinde havalandırma oranları düşürülebilir. Soğutulmuş su tesisi kapasitesi daha yüksek proses ısı kazançlarının şartlandırılmış ortamdan alınabilmesi için gerekli olan düşük sıcaklıkta hava temin edebilecek kadar arttırılmalıdır. Soğutma yükünü karşılayacak düşük sıcaklıkta hava verilmesi istendiği için, nem oranları azaltılmıştır. 121.000 m2 (1.3 milyon ft2) tesis için 19 °C (66 üF)'de ve her m2'ye 0.007 m3/s (1.5 cfm per sqft) hava verebilmek için 6300 ton kapasitede soğutulmuş su tesisine ihtiyaç vardır. Yazın en fazla yük şartlarında tasarım değerleri olan ortam sıcaklığının 27 °C (80 °F) ve relatif nem % 55 olarak tutulması mümkün olacaktır. Çatı makaslarının hemen altına yerleştirilen hava menfezleri 100 ft aralıklarla değişik kolonlara yerden 20 ft (6 mt) yükseklikte monte edilmiştir. Bu dağıtım sistemiyle insana ulaşan hava hızları 0.05 m/s (10 fpm) ile 0.20 m/s (40 fpm) arasında değişmektedir. Verici menfezleri çatı makaslarının arasına yerleştirilmesi durumunda çatıda toplanan tüm proses ısıların çatıdan ve bina aydınlatılmasından oluşan ısı kazançların tamamının aynı zamanda ortadan kaldırılması gerekmektedir. Bu durumda, havalandırma oranları sabit kalır, ancak soğutulmuş su tesisin kapasitesi yükseltilmelidir. Verilen hava sıcaklığının düşük olması gerektiği için, nem oranı daha da düşürülmektedir. 121.000 m2 (1.3 milyon sq.ft) fabrika için 17 °C (62 ÛF) sıcaklıkta ve her m2'ye 0.007 mVs (1.5 cfm per sqft) hava verebilmek için soğutulmuş su ihtiyacı 7100 ton çıkmaktadır. Yazın, 27 ÖC (80 °F) ortam sıcaklığı ve % 50 nem oranı bu yerleşimde sürekli olarak temin edilecektir. Çatı makaslan arasına 100 ft aralıklarla yerleştirilmiş verici menfezlerden çıkan hava insanlara 0 m/s-0.15 m/s (30 fpm) hızda ulaşabilecektir. Söz konusu tesis için mekanik soğutma olmaksızın havalandırma yapılması halinde verilecek havanın sıcaklığı 35 °C (95 ÜF) ve hava miktarı her m2 için 0.015 mVs (3,0 cfm per sqft). Yaz şartlarında ortam sıcaklığı 38 °C (100 °F)'dan fazla olacaktır. Düşük seviyede dağıtım şekli kullanılması halinde çalışanlara ulaşan hava hızları 0.38 m/s (75 fpm) ile 0.76 m/s (150 fpm) arasında değişecektir.
Hava verici menfezlerin yerden yüksekliği arttıkça ortama verilen hava akımı içine daha çok duman ve toz karışacaktır. Bunun sonucu olarak kirletici partiküller temiz hava akışına karışacak ve çalışanların bulunduğu bölgede iç hava kalitesi düşecektir. Çalışanların rahatlığını arttırmak ve havalandırma oranlarını düşürmek için sisteme konulan soğutulmuş su tesisinin yatırım ve işletme maliyetleri ısı depolama uygulamaları ile azaltılabilir. Birçok projede, soğutulmuş su ısı depolama sistemi ile yangın söndürme su depolama ile birleştirilmesi ile soğutma tesisi küçültülebilmektedir.
SONUÇ
Binaların havalandırma sistemlerinin tasarımında proses şartlarına uyulması gerekmektedir. Projeci aşağıda verilen konularda paramet-leri tesbit etmek durumundadır.
-Proses ve bina egzos oranları, en az taze hava gerektirecek bina bası-nçlandırması ve verilecek havanın özellikleri.
-Menfezlerin düşük seviyede yerleştirilmesi halinde tesiste kurulacak proses ekipmanlan i)s çatışmasının veya düzgün hava akışının önlenmesi için ekipman yükseklikleri.
-Belirli bir ortam sıcaklığın ";la-mak için proses ekipmanla---dan gelen ısı kazançları nedeniyle havalandırma oranları attırılabilir veya verilen havanın sıcaklığı düşürülebilir.
-Yaz aylarında, çatı egzos fanları çatı makasları arasında artan ısının elektrik ekipmanları üzerinde etkisini azaltmak için daha fazla çalıştırabilir veya gerekiyorsa sayısını arttırabilir. Bu, binanın toplam havalandırma oranlarını yükseltecektir.
-Bina da istenilen en çok relative nem değerine göre verilen havanın sıcaklığı ve akış miktarı düşürülebilir. Hava akışının arttırılması ile buharlaşmanın etkilerini azaltacak, ancak daha yüksek hava sıcaklığı soğutma serpantınlerindeki sc ma derecesini düşürecek ve binay? . eri-len havada relatif nem yükseltilmiş olacaktır. Sıcaklık ve nem kontrolü, proses havalandırma oranları ile havalandırma sistem tasarımlarındaki çelişkileri ortadan kaldırmak proje-cinin görevidir. Uygulama safhasına gelindiğinde projeci proses tasarımcıları ve iş sahibi ile yapılan tasarımın tüm ihtiyaçların karşılandığı konusunda konsensüs sağlamış olmalıdır.
Coşkun MANÇUHAN tarafından çevirisi yapılan "Ventilation Systems To Accommodate The Industrial Process" başlıklı makale "Heating Pıpıng Air Coııditioning" dergisinin Mayıs 1995 sayısından alınmıştır.