Merkezi Chiller Santralinin Optimize Edilmesi için 7 Adım

Merkezi chiller santralinin optimize edilmesi enerji ve maliyet tasarruflarının erişimini ve devamlılığını sağlayabilir.

Bina sahiplerinin ve operatörlerinin yüksek verime ulaşmak için talepleri, kullanım tasarrufları, azaltılmış sera gazı emisyon değerleri ve yüksek kamu imajını da içeren birkaç faktör tarafından gerçeklenebilmektedir. Bunlara ek olarak hükümet direktifleri, her geçen gün daha yüksek seviyeli enerji verimliliği talep etmeye devam etmekte ve yeşil bina sertifikasyonu için endüstri standardı gün geçtikçe artmakta ve daha zorlu hale gelmektedir. Yerel teşvikler ise enerji tasarrufunu yatırımcılara daha çekici hale getirmektedir.

Enerji verimli yatırımların destekleyicileri çok olsa da, bina sahiplerini bu yatırımları yapmasının önündeki en büyük engellerden biri limitli finansal güçtür. Finansal sınırlar, daha az para ile bina enerji verimliliğini artırmanın yollarını bulmanın öneminin altını çizmiştir. Sürdürülebilirliğin üçayağını (mali, çevresel ve sosyal) oluşturabilmek için, organizasyonlar bina işlemlerine daha bütünsel bir bakış açısı ile bakmaktadırlar.

Verimlilik için Limitlere Yaklaşmak

Geçen 25 yıl boyunca, HVAC donanımlarının verimliliği sabit bir hızla artmıştır. Bazı durumlarda, bu bileşenlerin verimliliğinin (chillerler gibi), % 40 oranına kadar artırılabildiği görülmüştür. Buna karşın, HVAC ekipmanları tek başlarına optimal enerji tasarrufunu sağlayamazlar. Endüstri, bireysel bileşenlerden beklenilen maksimum enerji tasarrufu miktarına hızla ulaşmaktadır. Mantık çerçevesinde bakıldığında, benzer kazanımlar gelecekte de beklenemeyecektir.

Merkezi soğutma suyu santrallerinin çoğu, zaman içinde öngörülen verimlilik seviyelerine ulaşamamaktadırlar. Bunun sebebi, geleneksel santral işletim ve bakım yaklaşımının, santrali bambaşka bir ekipmanlar grubu olarak kabul etmesinden kaynaklanmaktadır. Mühendisler, günümüzün agresif verimlilik hedeflerine ulaşabilmesi için, bileşen seviyesinden daha öte bir bakış açısı ile yaklaşmalıdırlar. Merkezi santrale bütünsel bir bakış açısıyla yaklaşılması, bugüne kadar başarılamamış enerji tasarruflarına ulaşılması için birçok fırsat ortaya çıkarır.

Merkezi soğutma suyu santrali, bina içerisindeki en büyük enerji tüketicisidir (tesisin enerji tüketiminin % 30?u). Bu yüzden, merkezi santral, enerji tasarrufu yapmak, çevresel etkiyi azaltmak ve kendisini geri ödemesini daha yakına çekmek için en büyük fırsatı temsil etmektedir.

Günümüzde, merkezi santral optimizasyonunda ?tüm-bina felsefesi? endüstrinin dikkatini çekmektedir. ASHRAE (The American Society of Heating Refrigerating and A ir-Conditioning) bina performansını bir bütün olarak kabul eden yeni enerji hedefler geliştirmektedir.

Yakın zamanda yayınlanan bir komite raporuna göre, topluluğun hedeflerinden biri, ?toplam-bina? enerji kullanımını hesaplanması için standartlar geliştirmektir. Bu sayede, ANSI/AHSRAE/IES Standard 90.1, Energy Standart for Buildings Except Low Rise Residental Buildings sistem seviyesindeki verim hedeflerini 2016 itibari ile içerebilecektir.

Merkezi Santral Optimizasyonu için Kontrol Listesi

Yeni enerji hedefleri tanımlanmaya devam edildiği için, danışman mühendisler ve bina sahipleri, merkezi santral optimizasyonunun sunduğu fırsatlardan faydalanabilirler. Merkezi santralinizin optimizasyonunu yaparken aşağıda sıralananları bir kontrol listesi olarak kullanabilirsiniz:

1.     Merkezi santralinizi kolektörlü borulama ve değişken hızlı pompalamayı içeren esnek bir altyapı ile tasarlayın veya güçlendirin.

2.     HVAC bileşenlerini (özellikle chillerleri) tam yük tasarım koşulları yerine gerçek işletim koşullarına göre seçin.

3.     HVAC bileşenlerini spesifik işletim ve verim güçlerini arttıran bir şekilde uygulayın

4.     Chiller santralinin otomasyonunu, modern bir bina otomasyon sistemi ile yapın.

5.     Networklü optimizasyon yazılımını santral optimizasyonu için entegre edin.

6.     Operasyonel problemleri kapsamlı, önleyici ve öngörücü bir bakım programı ile tanımlayın.

7.     Enerji performansını, ölçün, tanımlayın ve yönetin.

Adım 1: Esnek bir altyapı yaratın

Optimize edilmiş bir merkezi santralin temeli iyi tasarlanmış bir sistem altyapısıdır. Altyapı, sistemin hayat çevrimi boyunca esnekliğe fırsat vermelidir. Uygun şekilde geliştirildiğinde, yüksek kontrol esnekliği gözle görülür ölçüde enerji tasarrufu elde edilmesini sağlayabilir.

Bir santralin esnek bir altyapı ile güçlendirmek çok pahalı olsa da, yatırımın geri ödemesinin hızı çabucak gözlemlenir. İyi tasarlanmış bir santral hayat çevrimi boyunca daha yüksek seviyede çalışacağından, yatırımın çabuk geri dönüşünü sağlayacaktır.

Yeni bir soğutma sisteminin tasarımında, en esnek ve verimli sistem altyapısı, kolektörlü borulama sistemini değişken-birincil-pompalama ile birleştiren sistemdir. Değişken-hızlı sürücüler (VSD?ler) verim potansiyelini arttırırken, kolektörlü pompalama en esnek kontrol aralığını mümkün kılar.

Mevcut binalarda, tasarım eksikliklerinin adreslenmesi, daha iyi sonuçların elde edilmesine yardım edecektir. Bu değişiklikler, borulama kurulumunun geliştirilmesini, chillerlere, pompalara ve soğutma kulesi fanlarına VSD?lerin eklenmesini ve santralin otomasyonla çalıştırılmasını içerebilir.

Adım 2: Bileşenleri gerçek çalışma koşullarına göre seçin

Bir binanın HVAC bileşenleri genellikle tam yük çalışma tasarım koşullarındaki verim değerleri baz alınarak seçilmektedir.  Bunun yerine,  en iyi uygulama, santral bileşenlerini, en çok çalışacağı şartlarda en verimli olanlarından seçmek olacaktır. Daha müsait bir kısmi-yük profili olan bir chiller, gerçek ortam koşullarında üstün bir performans sergiler.

Adım 3: Bileşenleri uygun olarak uygulayın

Doğru bileşenler seçildikten sonra, uygun şekilde uygulanmalı ve çalıştırılmalıdır. Ekipman uygulamaları için üstün yöntemler aşağıda sıralanmıştır.

·        Santrali tasarlandığı soğuk su sıcaklığında çalıştırın. Santral 44 °F sıcaklıkta çalışmak için tasarlanmış ise onu 44°F sıcaklığında çalıştırın. Santrali 42 °F sıcaklıkta çalıştırmak onun verimini düşürecektir.

·        Chillere çok fazla veya çok az su basmayın. Çok fazla su basılması tüm sistemin verimini düşürürken, az su basılması chillerin kendisinin verimini düşürecektir.

·        Çevreden faydalanın. Çalışma saatlerinin çoğunluğu boyunca erişilebilir olan daha soğuk kondenser su sıcaklıklarından faydalanabilme yetisi olan ekipmanların kurulumunu yapın. Uygun olmayan bileşen uygulamaları sistem verimliliğini azaltır. Merkezi santral performansı etkin bir şekilde izlenmez ise bu etki gözden kaçabilir.

Adım 4: Bina otomasyonu ile verimliliği en yüksek seviyeye çıkarın

Bina otomasyon sistemi (BAS) olan bina sahipleri, yüksek verimlilik elde etme yolunda daha çok fırsata sahiptirler. Bina otomasyon sistemine sahip olan bir bina günümüz optimizasyon yazılımlarından faydalanabilmektedir. En deneyimli ve yetenekli bir tesis operatörü dahi, modern bir bina otomasyon sisteminin eriştiği verime erişmekte zorlanır.

Bir bina otomasyon sistemi, uygun ekipmanları doğru zamanda çalıştırarak çalışma geçmişi ve verim profili bazındaki verimi maksimize eder. VSD?leri kullanarak, pompaların ve kule fanlarının doğru hızda çalışmasını sağlar.

Modern bir bina otomasyon sistemi, merkezi santral performansını zaman bazında destekleyen izleme ve raporlama araçları sunar.

Adım 5: Networklü optimizasyon sistemleri ile merkezi santrali daha ileriye taşıyın

Networklü optimizasyon sistemi, bina otomasyon sisteminin yeteneklerinden faydalanarak, santrali bütünsel bir yaklaşım ile en yüksek verimde çalıştıran akıllı bir mantık programıdır. Bu tip bir özel yazılım, eskiden özel çözüm olarak sunulmakta idi, fakat günümüz yazılım hizmetleri, proje hisse sahiplerinin maliyet ve risk değerlerini düşüren, standartlaşmış ve ölçeklenebilir bir hal almıştır. Akıllı optimizasyon yazılımları, sistem bileşenlerinin verimliliklerini anlar. Sistem sadece yük bazında değil bileşenlerin sırası bazında da optimize edilmektedir. Bu, merkezi sistemin gerekli yükü, mümkün olan en az enerji ile karşılamasını mümkün kılar.

En gelişmiş optimizasyon yazılımları tüm ekipmanları optimize eden ilişkisel kontrol algoritmalarına sahiptirler. Bu sayede her bir bileşen gerekli olan yükü karşılayıp iskan halindekilerin konforunu sağlamak için çok düşük miktarda enerji harcar. Kontrol ayar noktaları bina otomasyon sisteminden alınan gerçek zamanlı bina yük veri girdileri bazında otomatik olarak hesaplanır. Optimizasyon yazılımı bina verilerini değerlendirir ve bina otomasyon sisteminin uygulaması için komutlar hazırlar.

Bu optimizasyon çözümleri, herhangi bir bina veya kampus için ölçeklenebilirdir. Bina hisse sahipleri, optimizasyon yazılımını önce bir bölgede deneyip daha sonra (çok binalı bir sağlık merkezi veya binalar kampüsünde olduğu gibi) tüm yatırım veya tesis çapına ölçekleyebilirler. Bu networklü çözümler ayrıca merkezi santral işletim performansını, WEB tabanlı gerçek zamanlı ölçümler, doğrulamalar ve yönetim ile destekleyebilmekte, bina operatörlerinin enerji tasarruflarını kısa ve uzun dönemde, arttırmak ve sürdürmesini mümkün kılmaktadır.

Adım 6: Geriye dönük değil, öngörüşçü bakımı hedefleyin

Bir merkezi santralin optimizasyonunda bakımın rolü tarih boyunca gelişme göstermiş ve çok kritiktir. Eskiden bakım geriye yönelik olarak uygulanmakta idi. Soğuk hava temininin kesilmesi, bazı şeylerin yanlış gittiğinin göstergesiydi ve gerekli düzeltmeler bu doğrultuda yapılırdı. Günümüzde ise bakım, iskan halindekilerin konforu ve verimlilik artışı üzerine odaklandığından, daha rutin ve proaktif hale gelmiştir. Günümüz yüksek verimli bileşenleri ile bakım hem öngörülebilir hem de merkezi chiller santrallerinin optimizasyonu için temel bir gereksinimdir. Öngörüşçü bakımın gelişimi, bu servisi veren insanlar üzerine, doğal olarak bambaşka bir sorumluluk yüklemiştir.

Adım 7: Performans verilerini ölçün, doğrulayın ve yönetin

Bir santralin verim seviyeleri, ömür çevrimi boyunca yönetildiğinin garanti altına alınabilmesi için, bir devamlı devreye alma süreci gibi, düzenli olarak ölçülmeli, doğrulanmalı ve yönetilmelidir. Gerçek zamanlı bina verilerinin ulaşılabilirliği ve görüntülenebilirliği, sistem yöneticilerinin performans sapmalarını kolaylıkla ve hızlı bir şekilde bulup adresleyebilmelerini mümkün kılar. Performans ile ilgili problemler, verim değerlerine gözle görülür alçalmalar olarak yansımadan tanımlanabilir.

Web bazlı araçlar, işletim ve performans verilerini gün boyunca takip etme ve kullanıma sunma yetisine sahiptir. Bu araçlar, detaylı gerçek zamanlı veya geçmişe ait verileri kullanarak sürekli olarak geri bildirim verebilirler. Bu sayede, operatörler sistem hatalarını hızlı bir şekilde belirler, teşhis koyar ve çözerler. Verilerin görünebilirliği, enerji performans değerlendirme panolarında ve kiosklardaki düşük performans değerlerinin zamanlı teşhisini mümkün kılan, kolay okunur grafikler ve analiz araçları sayesinde iyileşmiştir. Uyarılar ve bildirimler ?mobil cihazlar da dahil olmak üzere ? otomatik olarak gönderilebilir.

Ölçüm süreçleri, endüstri çevresinde önemini kaybetmiş değildir. ASHRAE gerçek zamanlı ölçümlerden elde edilen değerleri dikkate almaktadır. Endüstri, bina sahiplerini merkezi santralin performansını sürekli olarak ölçmeye ve güncel verim seviyelerini düzenli olarak bildirmeye zorlayan, bir bina sınıflandırma sisteminin geliştirilmesini planlamaktadır. 

Fırsatı yakalayın
Bina sahipleri ve operatörleri, organizasyonlarının en çok enerji tüketen bileşeni olan merkezi santrale bütünsel bir bakış açısı ile yaklaşarak enerji ve işletimsel verimi arttırma fırsatını yakalamalıdırlar. Merkezi santralin optimize edilmesi enerji ve maliyet tasarruflarını yakalamada ve sürdürmede potansiyel yaratarak organizasyona finansal açıdan katkıda bulunur. Merkezi santral optimizasyonu, enerji verimliliğini arttırmak isteyen tesis sahipleri ve yöneticileri için bir yol haritası sunar. Hepsinden iyisi, bu tedbirler, günlük operasyonların devamlılığının sağlanmasıyla uygulanabilir.