Header Reklam

Karbonsuzlaşma Sürecinde VRF Teknolojisi

22 Temmuz 2021

Karbondioksit (CO2) ısıyı emer ve yayar. Doğal olarak oluşan bir sera gazı (GHG) olarak CO2, dünyanın yaşamı sürdürmek için yeterli sıcaklığı korumasına yardımcı olur, ancak çok fazlası aşırı ısınmaya neden olabilir. 800.000 yıl boyunca, Sanayi Devrimi'nden ve fosil yakıt yakma teknolojilerinin yaygın olarak benimsenmesinden önce, en yüksek küresel ortalama atmosferik CO2 miktarı milyonda 300 ppm idi. 2018 itibariyle, ortalama bu miktar 407 ppm seviyesine çıkmıştı.
Fosil yakıtlar, esas olarak karbon ve hidrojenden oluşan hidrokarbonlardır. Yanma sırasında yakıtın karbonu oksijenle birleşir. Bu, bir sistem iş veya ısı için kullanılan enerjiyi serbest bırakmak amacıyla fosil yakıtları yandığında CO2'yi kaçınılmaz bir yan ürün haline getirir.
Ne yazık ki, fosil yakıt yakma teknolojilerinin yaydığı miktar, atmosferde CO2'yi çevremizi değiştirecek hacimlere yükseltme hızına sahip.
Küresel enerji talebimiz artarsa ve aynı şekilde fosil yakıtları kullanmaya devam edersek, ortalama atmosferik CO2 miktarı 2100 yılına kadar muhtemelen 900 ppm'yi aşacak.
Atmosferik CO2 miktarındaki artışla birlikte küresel sıcaklık da artar. Küresel sıcaklık on yılda 0,2°C olan mevcut hızında artmaya devam ederse, iklim muhtemelen 2030 ile 2052 yılları arasında sanayi öncesi seviyelerin 1,5°C üzerine çıkacaktır.
Bu sıcaklıkta, iklim bilimcilerin çoğu, artan deniz seviyeleri, artan sel, kuraklık, aşırı sıcaklık, orman yangınları ve insan yaşamı, altyapı ve biyoçeşitlilik konusunda yeni riskler içeren çevresel değişiklikler bekliyor.
Küresel sıcaklıkların sanayi öncesi seviyelerin 1,5° C üzerine çıkmadığı bir iklim modeli için, toplumumuzun enerji talebini azaltması ve son kullanımlar için elektriği karbondan arındırması gerekmektedir. BM Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli (IPCC) tarafından yayınlanan 2018 raporuna göre, bu senaryodaki yapılı çevre, küresel net CO2 emisyonlarını 2030 yılına kadar 2010 seviyelerine göre yüzde 45 oranında düşürür ve 2050 yılına kadar net sıfır CO2 emisyonuna ulaşır ise dünya için bir şans var demektir. 
Binalar, yıllık küresel CO2 emisyonlarının yaklaşık yüzde 28'inden sorumlu.
VRF teknolojisi, ısıtma ve soğutmayı ofisler, oteller, okullar, apartmanlar, seralar ve hemen hemen her türlü ticari uygulama için tamamen elektrikli, çok zonlu bir sistem sağlar. Bir VRF sistemi, bir dış ünite ile soğutucu hatları ve bir iletişim ağı aracılığıyla birbirine bağlanan 50'ye kadar iç üniteden oluşabilir. Her bölge, kendi iç ünitesi (leri) tarafından şartlandırılır ve kendi ayar noktasına sahip olabilir.
VRF ısı pompaları fosil yakıtları yakmak yerine dış ünitenin havadan veya yakındaki bir su kaynağından aldığı ortam ısısını vererek bölgelere ısıtma sağlar. Soğutma sırasında, VRF ısı pompaları bu işlemi tersine çevirir, çünkü iç üniteler bölgelerden ısıyı dış üniteye aktarır ve daha sonra ısıyı dışlar.
İç üniteler kanalsız ve kanallı tiplerde mevcuttur.


VRF ısı geri kazanım sistemleri, VRF ısı pompaları ile aynı yeteneklere sahiptir, ancak aynı zamanda yük çeşitliliğinden yararlanmak veya eş zamanlı ısıtma ve soğutma sağlamak için bir branşman devresi (BC) kontrolörü kullanır. Isıyı, soğutma gerektiren bölgelerden ısıtma gerektiren bölgelere taşıyabilir. Isı geri kazanım sistemleri, dış ünite tarafından dışlanacak termal enerjiyi yeniden geri kazanarak toplam uygulanan kapasiteyi ve enerji verimliliğini artırır.
İnverter tahrikli bir kompresör, dış ünitenin sistem kapasitesini her bölgenin iç ünitesi (leri) veya ayrı sensörler tarafından algılanan yüke uyacak şekilde değiştirmesini sağlar. İç üniteler sürekli olarak dış ünite ve kontrolörlerle iletişim kurar. Sürekli iletişim, VRF sistemlerinin kapasiteyi yüklere, dış ortam sıcaklığına ve doluluk durumuna göre modüle etmesini sağlarken tesis yöneticileri için kendi kendine teşhis ve uzaktan yönetim katmanları sağlar. Kapasitenin hassas yönetimi ile VRF teknolojisi, güvenilir bir şekilde sistemler kurar. Değişken kapasite, VRF sistemlerinin gürültü ve enerji yoğunluğu olmadan ayar noktalarını hassas bir şekilde korumasını sağlar.
Her İklimde Konfor
Enerji verimliliği VRF sistemlerinin önemli bir faydası olsa da, bina sakinleri arasında bir ilgi alanı değildir.
Tesis yöneticileri konforla ilgili şikayetleri sürekli olarak ele almaktadır. Bina sakinleri konfor algısına sahip değilse, karbondan arındırma çabaları da başarılı olamaz. Yakın zamana kadar, kuzey bölgelerindeki (ABD) bazı karar vericiler, donma noktasının altındaki sıcaklıklarda hava kaynaklı ısı pompasının verim kaybetmesi nedeniyle ısıtma sistemleri için gazla çalışan bir yakma sistemi veya elektrik rezistanslı bir sistem seçmek zorunda hissettiler.
Günümüzde hava kaynaklı VRF sistemleri, düşük dış ortam sıcaklıklarında eşi görülmemiş düzeyde kapasite ve verimlilik sunmak için kompresörde flaş enjeksiyon teknolojisini kullanıyor. Bu, fosil yakıt yakan bir ekipmanı değiştirmek için fırsatlar sunar. Örneğin, Hyper-Heating INVERTER® (H2i®) teknolojisine sahip CITY MULTI® VRF sistemleri, -22°F'ye kadar ısıtma kapasitesinin %70'ine kadarını ve -31°F'ye kadar düşük sıcaklıklarda sürekli ısıtmayı sağlayabilir. Düşük karbonlu tasarımlara yönelmiş mimarlar ve mühendisler, aşırı iklimlerde ek verimlilik, uygulama esnekliği ve performans için su kaynaklı VRF sistemlerini tercih edebilir.
Görünüşte karmaşık olsa da, stratejik elektrifikasyon üç ana bileşenden oluşur:
Enerji verimliliğini artırmak; son kullanım noktasında ısıl enerji için yenilenebilir enerji seçimi, elektrik şebekesini karbondan arındırır. VRF ısı pompaları ve ısı geri kazanım sistemleri, bina sahiplerinin, mimarların ve mühendislerin her bir bileşen için zorlukların yanı sıra yeni ortaya çıkan bina kodları, standartları ve karbonsuzlaştırmayla ilgili mevzuatları çözmesine yardımcı olur.
Dekarbonizasyon Yolu
Enerji Verimliliğini Artırın
Enerji verimliliği dekarbonizasyon için bir ön koşuldur. Karbon yoğun elektrik şebekelerine sahip bölgelerde, daha verimli sistemler ve cihazlar kullanmak, karbon ayak izini düşürmeye yönelik iyi bir ilk adımdır ve enerji tüketimini azaltmaya yardımcı olur. VRF sistemleri, geleneksel, sabit kapasiteli HVAC ekipmanlarından yüzde 40'a kadar daha fazla enerji verimlidir. VRF sistemleri sürekli olarak kapasiteyi ve enerji tüketimini her bölgenin yüküne tam olarak uyacak şekilde ayarladığından, bu tasarrufların çoğu kısmi yük koşullarında gerçekleşir. Ayrıca, gazla çalışan HVAC sistemleri 1'lik bir COP'yi aşamazken, VRF sistemleri düzenli olarak 3 ve daha yüksek COP'lere ulaşır, yani watt olarak tükettiklerinden çok daha fazla ısı sağlayabilir. Ek olarak, VRF sistemleri cebri hava sistemlerine göre daha az kanal çalışması gerektirir ve fanlar tarafından tüketilen enerjiyi daha da azaltır.
Düşük Yükler
Yüksek performanslı bir bina, verimli mekanik sistemlerin yanı sıra iyi yalıtım ve hava geçirmez bir termal bina zarfı sayesinde düşük ısıtma ve soğutma yüklerine sahip olacaktır. Bir VRF sisteminin yüklerle kapasiteyi eşleştirmek için inverter ile çalışma yeteneği, sabit kapasiteli ekipmanlara göre daha az kısa devre riski ile düşük yükle bir binayı ısıtmasını ve soğutmasını sağlar.
Amerika Birleşik Devletleri'ndeki en iyi 10 mimarlık firmasının yaklaşık %80'i ve en iyi 20 mimarlık firmasının %65'i, yeni binaların, geliştirme ve büyük yenileme projelerinde 2030 yılına kadar karbon nötr olmasını hedefleyen 2030 Challenge'a katılıyor. 
Sürdürülebilirlik ve azaltılmış sera gazı emisyonları konusunda agresif hedeflere ulaşmak için mimarlar, LEED®, Green Globes®, Passive House US (PHIUS) ve Zero-Net Energy (ZNE) gereksinimlerine uygun olarak yüksek performanslı binalar tasarlıyor.
Yenilenebilir Enerji ile Son Kullanım Noktasında Isıl Enerji Sağlamak
Karbonsuzlaştırma ve stratejik elektrifikasyon, nihayetinde binaların yenilenebilir enerji ile alan ısıtma ve su ısıtma için güç vermesini gerektirecektir. Rüzgâr ve güneş gibi yenilenebilir enerji kaynakları güç taleplerini karşılamak için açılıp kapatılamaz. Tesisler geceleri, bulutlu günlerde ve rüzgârın esmediği zamanlarda da ısıtma ve soğutmaya ihtiyaç duyar. VRF sistemleri, her zonun set değerini korumak için gereken tam elektrik miktarını kullanarak, inverter tarafından yönlendirilen değişken kapasite ile değişken enerji üretiminin zorluğunu azaltır. Bu, iyi yalıtılmış, yüksek performanslı binalar için yerinde yenilenebilir enerji kaynağı ile VRF sistemlerine güç sağlamak için fırsatlar yaratır.
Elektrik Şebekesini Dekarbonize Etmek
Amerika Birleşik Devletleri genelinde, kömürle çalışan santralden elde edilen elektrikteki düşüş, CO2 emisyonlarını 2019'da yüzde 2,1 oranında azalttı. New England'daki son büyük kömürlü termik santral 2017 Mayıs'ta kapandı ve New York'taki son kömür santrallerinin de 2020'nin sonunda kapanması planlanmıştı. Ancak karbondan arındırılmış bir şebeke, fedakarlığa bağlı değildir. Yenilenebilir enerji, artık kamu hizmeti şirketleri için fosil yakıt bazlı üretim ile maliyet açısından rekabetçi. 2019 itibariyle, şebeke ölçeğinde güneş enerjisi, megavatsaat (MWH) elektrik başına 32 ila 42 dolar arasındadır. Karada rüzgâr maliyeti MWH başına 28 ila 54 dolar arasındadır. Mevcut kömür santrallerini çalıştırmanın maliyeti MWH başına ortalama 33 $ iken, yeni kömür santrallerinin maliyeti 66 $ ile 152 $ MWH arasında değişmektedir. Amerika Birleşik Devletleri 2019'da, 2009'dakinden neredeyse beş kat daha fazla yenilenebilir güneş ve rüzgâr enerjisi üretti. Rüzgar ve güneş şu anda ülkenin elektriğinin yaklaşık yüzde 10'unu sağlıyor. 
Dekarbonizasyon sorunu önemli ve karmaşıktır, ancak şu anda değişim yaşanıyor. Mevzuat, kanunlar, mali teşvikler, ürün yenilikleri ve çevre savunuculuğu, fosil yakıt yakan ekipmanlardan geçişi teşvik ediyor ve bu gelişme devam edecek. Stratejik elektrifikasyon geçişi sistematik olarak gerçekleşecek ve uzun vadede fırsatlar yaratacak. VRF sistemleri, geleceğin akıllı, tamamen elektrikli teknolojilerinin, hem maliyetleri hem de karbon emisyonlarını azaltırken toplumun gelişmiş konforunu nasıl sağlayabileceğinin bir örneğidir.
Kaynak: Mitsubishi Electric