TMD İstanbul seminerlerinde; frekans kontrollü pompa sistemleri
Genel
29 Kasım 1997'de İ.T.Ü. Makina Fakültesi (Gümüşsüyü) "nde TMD İstanbul Seminerleri programı çerçevesinde; Frekans Kontrollü Pompa Sistemleri irdelendi.
Prof. Dr. Ahmet Arısoy'un yönettiği oturumun konuşmacıları; Erhan Özdemir, Bülent Vural ve Baycan Sunaç'dı.
Erhan Özdemir, enerji tasarrufunun doğrudan pompa regülasyonu ile ilgili olduğunu ifade ederek başladığı konuşmasında şu noktalar üzerinde durdu; "Frekans kontrollü sistemlerin, sabit basınca set edilebilmesi ve orantılı basınca set edilebilmesi şeklinde iki çalışma modu seçeneği bulunmaktadır. Sabit devirde şebekeden daha fazla güç çekmektedir. HVAC Sistemlerde bir pompa kullanılabileceği gibi paralel 23 pompadan oluşan bir sistem de kullanılabilmektedir. Pa
ralel bağlı pompalardan, sadece birinin frekans kontrollü olması yeterli görülebilir. Ancak paralel sistemlerde tüketim arttıkça pompadan pompaya geçişte küçük basınç dalgalanmaları olmaktadır. Ayrıca sistemde frekans kontrollü pompa, ne kadar çok ise, sağlanacak enerji tasarrufu da o denli fazla olabilecektir.
Hidrofor uygulamalarında da durum fazla farklı değildir. Tüketim profili çok değişken olmayan kullanım hallerinde aynı kapasiteli 23 pompadan oluşan bir hidrofor sistemi kullanılabilirken değişken tüketim miktarı arzeden profillerde küçük tüketim esnalarında da pompaları maksimum verimle çalıştırabilmek için örneğin 2 küçük, 1 büyük pompa kullanılmasını tavsiye etmekteyiz. Hafta sonları gibi düşük tüketimli periyod için sadece küçük pompalar çalışırken, tüketimin yükselmesi ile anabüyük pompa devreye girmektedir. Bu esnada küçük pompalar frekans kontrollü olarak çalışmalarına devam edecektir."
Bülent Vural da özetle şu bilgileri verdi: "Tesisat içerisinde akışkanları bir yerden diğer bir yere naklederken, aynı esnada ısı ve enerji de transferi de gerçekleştirmiş olmaktayız. Bu sebeple konusu transferde birden fazla „..surun gözönüne alındığı bir sonuç beklenmektedir. Nakil esnasında kullanıcı karakteristiğinde bağımsız bir değişme olduğunda, akışkanın miktarının da arttırılması veya eksiltilmesi gerekmektedir. Akışkan miktarına duyulan gereksinim, her zaman aynı oranda olmadığı için değişken debi sistemli cihazlara ihtiyaç duyulmaktadır. Debinin değiştirilmesi gereksiniminde iki temel seçenekle karşı karşıya kalmaktayız; söz konusu değiştirme, otomatik kontrolle mi yapılmalı? Değişme gereği esnasında manuel mi müdahale edilecek? Aslında bu soruyu cevaplamadan önce. HVAC sistemler, kapalı devrelerde çalışan cihazların debilerinin değiştirilmesi ile endüstriyel sistemlerde, açık devrelerde, çalışan cihazların debilerinin değiştirilmesinin, farklı kriterler ve yöntemler gerektirdiğini söylemeliyiz. Bu iki farklı sistem işleyişlerinin, farklı oturumlarda tartışılması yarar sağlayabilir. Genel anlamda debinin değişimi, pompayı tahrik eden sistemin devir hızım değiştirmekle olabilmektedir. Yani elektrik motorunun gücü ile oynamak, devir ile oynamak gerekmektedir.
Son dönemde, devir değiştirilmesi nleri, frekans konvertörü ile birlikte ele alınmaktadır. Bugüne kadar değişken debili pompaların yaygın olarak kullanılmaması, şebeke gerilimimiz ile yakından ilgilidir. Değşiken debili pompaların 350 Volttan düşük şebeke gerilimi ile çalıştırılması uygulamada problemler yaratabilmektedir. Biz de, 380 volt olduğu bilinen şebeke gerilimi ± % 15 dalgalanmalar halindedir. Bu, güven verici olmadığından HVAC sistemlerindeki uygulamalarda, Avrupa'nın gerisinde kaldık. Ancak yeni geliştirilen sistemlerde 330 volta kadar kullanmak mümkün olabilecek. Biz de firma < k, 1998'de, kapalı devre sistem.er için düşünülen pompa sistemleri ile ilgili aktivitelerimizi yaygınlaştırmayı hedeflemekteyiz. Isıtma sistemlerinde olduğu gibi bazı kullanımlarda, sistem toplam basınç kayıpları değişkenlik gösterebilmektedir. Bu halde, basıncın sabit tutulması isteği söz konusu olabilmektedir. Ancak sistem karakteristiğinin değişmediği hallerde, geri dönüş ısısı veya kaza çıkış suyu ısısı baz alınarak debi değiştirilebilmektedir. Yapılan istatistiki ölçümlere göre bir sıcak sulu kalorifer sisteminde pompanın seçilmiş olduğu noktada çalışması ancak % 2 oranında gerekmektedir. Örneğin yılda 5.500 saat çalışan bir pompa, bu sürenin sadece % 2'sinde % 100 kapasite ile, % 65'inde % 68 kapasite ile, % 30'unda % 40 kapasite ile çalışmaktadır. Pompanın devir hızını yarıya indirdiğinizde şebekeden çektiği güç 8 misli azalacaktır. Ayrıca kapasitesine uygun debi ile çalışabilmesi, tesisat ekipmanlarının kullanım ve servis ömrünü uzatacaktır. Sabit debili sistemlerde, debinin manipüle edilmesi için vanalar kısıldığında vanalarda gürültü meydana gelmektedir. Sistemle ilgili seçim yapılırken artık enerji tasarrufu, konfor ve işletim ekonomisinden bağımsız düşünülmemektedir. Almanya'da enerji tasarrufuna yönelik bir düzenleme olarak 1 Ocak 1996'dan itibaren, enstallasyon gücü 50 kw'ı geçen sistemlerde değişken debili sistemler zorunlu hale getirildi. Ayrıca termostatik vanalar da bir diğer zorunluluk olarak görülmektedir. Yapılan hesaplamalara göre 200 wat gücündeki bir pompanın debi kontrollü olması ile elde edilen elektrik tasarruf miktarı yılda 200 DM'tır. Daha yüksek kapasitelerdeki pompalarda bu miktar, oldukça anlamlı hacimlere ulaşmaktadır." Son konuşmacı B ayçan Sunaç ise konfor ve ısıtmasoğutma sistemlerindeki sirkülasyon pompaları konu başlığı altında özetle şu bilgileri verdi: "Oransal kontrollü sistemler için bilinmesi gereken temel oransallık yasaları şunlardır:
• Debi, devir sayısı ile doğru orantılıdır.
• Basma yüksekliği (basınç farkı) devir sayısının karesi ile doğru orantılıdır.
• Harcanan güç, devir sayısının küpü ile doğru orantılıdır.
Pompa debisinin değiştirilmesi ise şu yollarla mümkündür;
• Basma tarafındaki vananın kısılması
• Bypass
• Birden fazla pompanın paralel çalıştırılması.
• Motor kutup bağlantılarının değiştirilmesi (kademeli)
• Frekansın değiştirilmesi (kademesiz)
Pompanın güç ihtiyacı ise;
P=V.Apt / n (w)
V= Debi (mVs)
Apt= Toplam basınç farkı (pascal)
r)= Pompa verimi
Küçük pompaların r= 0.40.6
Orta pompalar r]= 0.60.75
Büyük pompalar r= 0.750.85
• Motor; % 1520 büyük seçilir. (Kaynak: Recknagel 90/91)
Pompa, gidiş hattına da dönüş hattına da konabilir ama gidiş şaftına konması tavsiye edilir. Zira pompanın emdiği tarafta yarattığı alçak basınç birçok şikayet konusu oluşturmaktadır.
Genleşme tankı çatı üstüne konulursa ki bu oldukça güçtür veya kapalı genleşme tankı kullanılırsa alçak basınç oluşmamakta, böylece pompa dönüş hattında da kullanılabilmektedir.
Pompaların en yaygın kullanılan tipleri 1450 veya 2900 devirli olanlarıdır. Uzun ömürlü oluşu ve sessiz çalışmaları sebebiyle ilk önerim 1450 devirli pompalar olacaktır.
Pompanın çalışma süresi uzadıkça 1450 pompaların avantajı daha çok önem kazanacaktır. Ancak avantajlı görülmeyen yani belki fiyatı ve pompanın boyutları olarak değerlendirilebilir. Dolayısıyla sessiz oluş, uzun ömür gerekliliğinin çok önemli bir kriter olarak görülmediği ve kısıtlı bütçeli işlerde başka bir pompa tercihi yerinde olabilir.
Dr. Oya BAKIR
Termodinamik Dergisi Yazı İşleri Müdürü
29 Kasım 1997'de İ.T.Ü. Makina Fakültesi (Gümüşsüyü) "nde TMD İstanbul Seminerleri programı çerçevesinde; Frekans Kontrollü Pompa Sistemleri irdelendi.
Prof. Dr. Ahmet Arısoy'un yönettiği oturumun konuşmacıları; Erhan Özdemir, Bülent Vural ve Baycan Sunaç'dı.
Erhan Özdemir, enerji tasarrufunun doğrudan pompa regülasyonu ile ilgili olduğunu ifade ederek başladığı konuşmasında şu noktalar üzerinde durdu; "Frekans kontrollü sistemlerin, sabit basınca set edilebilmesi ve orantılı basınca set edilebilmesi şeklinde iki çalışma modu seçeneği bulunmaktadır. Sabit devirde şebekeden daha fazla güç çekmektedir. HVAC Sistemlerde bir pompa kullanılabileceği gibi paralel 23 pompadan oluşan bir sistem de kullanılabilmektedir. Pa
ralel bağlı pompalardan, sadece birinin frekans kontrollü olması yeterli görülebilir. Ancak paralel sistemlerde tüketim arttıkça pompadan pompaya geçişte küçük basınç dalgalanmaları olmaktadır. Ayrıca sistemde frekans kontrollü pompa, ne kadar çok ise, sağlanacak enerji tasarrufu da o denli fazla olabilecektir.
Hidrofor uygulamalarında da durum fazla farklı değildir. Tüketim profili çok değişken olmayan kullanım hallerinde aynı kapasiteli 23 pompadan oluşan bir hidrofor sistemi kullanılabilirken değişken tüketim miktarı arzeden profillerde küçük tüketim esnalarında da pompaları maksimum verimle çalıştırabilmek için örneğin 2 küçük, 1 büyük pompa kullanılmasını tavsiye etmekteyiz. Hafta sonları gibi düşük tüketimli periyod için sadece küçük pompalar çalışırken, tüketimin yükselmesi ile anabüyük pompa devreye girmektedir. Bu esnada küçük pompalar frekans kontrollü olarak çalışmalarına devam edecektir."
Bülent Vural da özetle şu bilgileri verdi: "Tesisat içerisinde akışkanları bir yerden diğer bir yere naklederken, aynı esnada ısı ve enerji de transferi de gerçekleştirmiş olmaktayız. Bu sebeple konusu transferde birden fazla „..surun gözönüne alındığı bir sonuç beklenmektedir. Nakil esnasında kullanıcı karakteristiğinde bağımsız bir değişme olduğunda, akışkanın miktarının da arttırılması veya eksiltilmesi gerekmektedir. Akışkan miktarına duyulan gereksinim, her zaman aynı oranda olmadığı için değişken debi sistemli cihazlara ihtiyaç duyulmaktadır. Debinin değiştirilmesi gereksiniminde iki temel seçenekle karşı karşıya kalmaktayız; söz konusu değiştirme, otomatik kontrolle mi yapılmalı? Değişme gereği esnasında manuel mi müdahale edilecek? Aslında bu soruyu cevaplamadan önce. HVAC sistemler, kapalı devrelerde çalışan cihazların debilerinin değiştirilmesi ile endüstriyel sistemlerde, açık devrelerde, çalışan cihazların debilerinin değiştirilmesinin, farklı kriterler ve yöntemler gerektirdiğini söylemeliyiz. Bu iki farklı sistem işleyişlerinin, farklı oturumlarda tartışılması yarar sağlayabilir. Genel anlamda debinin değişimi, pompayı tahrik eden sistemin devir hızım değiştirmekle olabilmektedir. Yani elektrik motorunun gücü ile oynamak, devir ile oynamak gerekmektedir.
Son dönemde, devir değiştirilmesi nleri, frekans konvertörü ile birlikte ele alınmaktadır. Bugüne kadar değişken debili pompaların yaygın olarak kullanılmaması, şebeke gerilimimiz ile yakından ilgilidir. Değşiken debili pompaların 350 Volttan düşük şebeke gerilimi ile çalıştırılması uygulamada problemler yaratabilmektedir. Biz de, 380 volt olduğu bilinen şebeke gerilimi ± % 15 dalgalanmalar halindedir. Bu, güven verici olmadığından HVAC sistemlerindeki uygulamalarda, Avrupa'nın gerisinde kaldık. Ancak yeni geliştirilen sistemlerde 330 volta kadar kullanmak mümkün olabilecek. Biz de firma < k, 1998'de, kapalı devre sistem.er için düşünülen pompa sistemleri ile ilgili aktivitelerimizi yaygınlaştırmayı hedeflemekteyiz. Isıtma sistemlerinde olduğu gibi bazı kullanımlarda, sistem toplam basınç kayıpları değişkenlik gösterebilmektedir. Bu halde, basıncın sabit tutulması isteği söz konusu olabilmektedir. Ancak sistem karakteristiğinin değişmediği hallerde, geri dönüş ısısı veya kaza çıkış suyu ısısı baz alınarak debi değiştirilebilmektedir. Yapılan istatistiki ölçümlere göre bir sıcak sulu kalorifer sisteminde pompanın seçilmiş olduğu noktada çalışması ancak % 2 oranında gerekmektedir. Örneğin yılda 5.500 saat çalışan bir pompa, bu sürenin sadece % 2'sinde % 100 kapasite ile, % 65'inde % 68 kapasite ile, % 30'unda % 40 kapasite ile çalışmaktadır. Pompanın devir hızını yarıya indirdiğinizde şebekeden çektiği güç 8 misli azalacaktır. Ayrıca kapasitesine uygun debi ile çalışabilmesi, tesisat ekipmanlarının kullanım ve servis ömrünü uzatacaktır. Sabit debili sistemlerde, debinin manipüle edilmesi için vanalar kısıldığında vanalarda gürültü meydana gelmektedir. Sistemle ilgili seçim yapılırken artık enerji tasarrufu, konfor ve işletim ekonomisinden bağımsız düşünülmemektedir. Almanya'da enerji tasarrufuna yönelik bir düzenleme olarak 1 Ocak 1996'dan itibaren, enstallasyon gücü 50 kw'ı geçen sistemlerde değişken debili sistemler zorunlu hale getirildi. Ayrıca termostatik vanalar da bir diğer zorunluluk olarak görülmektedir. Yapılan hesaplamalara göre 200 wat gücündeki bir pompanın debi kontrollü olması ile elde edilen elektrik tasarruf miktarı yılda 200 DM'tır. Daha yüksek kapasitelerdeki pompalarda bu miktar, oldukça anlamlı hacimlere ulaşmaktadır." Son konuşmacı B ayçan Sunaç ise konfor ve ısıtmasoğutma sistemlerindeki sirkülasyon pompaları konu başlığı altında özetle şu bilgileri verdi: "Oransal kontrollü sistemler için bilinmesi gereken temel oransallık yasaları şunlardır:
• Debi, devir sayısı ile doğru orantılıdır.
• Basma yüksekliği (basınç farkı) devir sayısının karesi ile doğru orantılıdır.
• Harcanan güç, devir sayısının küpü ile doğru orantılıdır.
Pompa debisinin değiştirilmesi ise şu yollarla mümkündür;
• Basma tarafındaki vananın kısılması
• Bypass
• Birden fazla pompanın paralel çalıştırılması.
• Motor kutup bağlantılarının değiştirilmesi (kademeli)
• Frekansın değiştirilmesi (kademesiz)
Pompanın güç ihtiyacı ise;
P=V.Apt / n (w)
V= Debi (mVs)
Apt= Toplam basınç farkı (pascal)
r)= Pompa verimi
Küçük pompaların r= 0.40.6
Orta pompalar r]= 0.60.75
Büyük pompalar r= 0.750.85
• Motor; % 1520 büyük seçilir. (Kaynak: Recknagel 90/91)
Pompa, gidiş hattına da dönüş hattına da konabilir ama gidiş şaftına konması tavsiye edilir. Zira pompanın emdiği tarafta yarattığı alçak basınç birçok şikayet konusu oluşturmaktadır.
Genleşme tankı çatı üstüne konulursa ki bu oldukça güçtür veya kapalı genleşme tankı kullanılırsa alçak basınç oluşmamakta, böylece pompa dönüş hattında da kullanılabilmektedir.
Pompaların en yaygın kullanılan tipleri 1450 veya 2900 devirli olanlarıdır. Uzun ömürlü oluşu ve sessiz çalışmaları sebebiyle ilk önerim 1450 devirli pompalar olacaktır.
Pompanın çalışma süresi uzadıkça 1450 pompaların avantajı daha çok önem kazanacaktır. Ancak avantajlı görülmeyen yani belki fiyatı ve pompanın boyutları olarak değerlendirilebilir. Dolayısıyla sessiz oluş, uzun ömür gerekliliğinin çok önemli bir kriter olarak görülmediği ve kısıtlı bütçeli işlerde başka bir pompa tercihi yerinde olabilir.
Dr. Oya BAKIR
Termodinamik Dergisi Yazı İşleri Müdürü
