Hava soğutmalı kondenserlerde kapasite kontrolü için kullanılan düşük çevre kontrolları kontrolları
GİRİŞ
Kış mevsiminde yoğuşma basıncının düşük olması, soğutucu akışkanın sıvı deposunda yığılmasına ve sıvı hattı basıncının düşmesine neden olmaktadır.
Sıvı hattındaki bu basınç düşmesi sistemce dolaşan gazın debisini ve genleşme valfinin kapasitesini azaltır, çünkü bu valf giriş ve çıkıştaki basınç farkıyla çalışmaktadır. Genleşme valfinden az akışkan geçmesi evaporatör kapasitesini düşürür. Hava soğutmalı kondensere sahip soğutma sistemlerindeki bu problem, sisteme ilave edilen "düşük çevre kontrolleri" ile önlenebilir.
Düşük çevre kontrolleri, çevre sıcaklığı düşük iken kondenserde soğutucu akışkandan ısı alınma kapasitesini azaltır. Kondenser kapasitesini azaltmak için iki metod kullanılır; soğutucu akışkan taraflı kontrol ve hava taraflı kontrol.
1- SOĞUTUCU AKIŞKAN TARAFLI KONTROL
Soğutucu akışkan taraflı kontrolde uygulanan iki yöntem mevcuttur, bunlar; taşmalı kontrol ve ısıtıcılı kontrol.
1.1 TAŞMALI KONTROL
Soğutucu akışkan taraflı kontrolda kondensere sıvı doldurulur. Bilindiği gibi sıvı ile dolu kondenserin yoğuş-turma kapasitesi azalır. Bu metod, kondenser kangalının ve sıvı deposunun aşın soğutucu akışkan ile doldurulmasını gerektirir. En çok uygulanan kondenser doldurmak (taşmalı) metod; bir sıcak buhar by-pass valfi ile yapılmaktadır. (Şekil-1) Bu valf seti, yüksek basınç anahtarı ile kumanda edilmek suretiyle kondenserde standart bir basıncı muhafaza eder. Örnek olarak freon-12 için 550 kPa ve freon-22 için 960 kPa. Normal yaz çalışmaları sırasında yoğunlaşma basıncı yüksek olduğunda valf kapalı kalmaktadır. Kış sezonu sırasında çevre sıcaklığı kondenser basıncının valf ayarının altına düşmesine neden olur, valf açık konumuna doğru hareket eder. Bu, basma hattındaki buharın direkt olarak depoya akmasına müsade eder. Buhar sıvı deposundan evaporatöre daha fazla sıvı gitmesi için kuvvet uygular. Böylece sıvı haldeki soğutucu akışkanın bir kısmı, sıvı tankındaki basınca bağlı olarak kondenser içinde kalır. Ortam sıcaklığı 10°C olduğunda kondenser hacminin %50'si sıvı ile dolacaktır. Bu sıcaklık -18°C olduğunda bu oran %90'lara kadar çıkmaktadır. (1)
Kondenser kapasitesinin taşma etkisi ile azaltılması, kondenser basıncında yükselmeye neden olur. By-pass buharı valf uygun olarak kapandıktan sonra kondenser basıncı artar ve kondenser çalışmasına kısmen taşmalı olarak devam eder. Ortam sıcaklığı yükseldiği zaman, kondenser basıncı da yükselir ve zorlanmış sıvı kondenserden sıvı deposuna geri döner.(2)
1.2 ISITICILI KONTROL
Soğutucu akışkan taraflı kapasite kontrolünün diğer bir yöntemi, sıvı deposu (resiver) üzerine veya içine elektrikli ısıtıcı yerleştirmek suretiyle sağlanabilir. Elektrikli ısıtıcının kontrolü, kompresör çıkış basıncını izleyen bir basınç otomatiği ile yapılabilir. (3)
2- HAVA TARAFLI KONTROL
Hava soğutmalı kondenser kapasitesinin azaltılmasında kondenser içerisindeki hava akış değişmeleri için farklı metodlar kullanılır. Kondenser içerisindeki hava akış miktarını değiştirmekle ısı transfer seviyesini etkilemek mümkündür. Hava akış değişmeleri için üç yaygın metod vardır; fanın fasılalı çalıştırılması, modülasyonlu damper kontrolü ve fan hız kontrolü.
2. 1. FANIN FASILALI OLARAK ÇALIŞTIRILMASI
Fanın fasılalı olarak çalıştırılması, dış çevre sıcaklığına cevap olarak gerektiğinde durması ve çalışması anlamındadır. Bu metod sadece iki veya daha fazla fanlı kondenserler üzerinde uygulanabilir. Çünkü tek fan, kompresörde basınç yükselmesini önlemek için devamlı çalışmak zorundadır. Oda termostatı veya yüksek basınç anahtarı ile fanların çalışması otomatik olarak kontrol edilir. Bir çift fanlı ünitede, tek fanın çalışması kondenser kapasitesini %45 azaltır. Üç fanlı bir ünitede, iki fanın çalışması kapasiteyi %60'a çıkarır. (4) Yurdumuzda yaygın olarak kulandan soğuk depo kumanda şemalarında kondenser fanı ayrı bir yüksek basınç anahtarı tarafından kumanda edilecek şekilde bağlantılar yapılmaktadır. Fakat bu kumanda şekli birden fazla fana sahip (çok fanlı) kondenserlere uygulanması gerekirken tek fanlı ünitelere de uygulanmakta ve dolayısıyla basma hattı basıncında sürekli dalgalanmalar medyana gelmektedir.
2.2 MODÜLASYON DAMPER KONTROLÜ
Modülasyonlu damper kontrolü, kondenser yüzeyi üzerinde hareketli damper kanatları ile hava akış miktarının kontrol edilmesidir. (Şekil-2) Bu metod tek fanlı ünitelerde ve çoklu fanlı ünitelerde fasılalı çalıştırma metodu ile birlikte kullanılır. Bir basınç duyarga kontrolü yoğuşma basıncını hisseder ve otomatik kontrol bir damper motorunu, dolayısıyla damper kanatlarının pozisyonunu kontrol eder.
2. 3 FAN HIZ KONTROLÜ
Fan hız kontrolü basit çok hızlı bir fan motorunun hava akışını değiştirmede kullanılmasıdır. Birçok sistemlerde kondenser basıncı duyargası otomatik olarak fan hızını kontrol eder. Bu metod dahi tek fanlı kondenserlerde, ve fasılalı çalıştırma metodu ile birlikte çok fanlı kondenserlerde kullanılır. (Şekil-3) Ayrıca çift hızlı fan motorları kullanmak suretiyle ve basınç/sıcaklık anahtarı kuman-dasıyla fan hız kontrolü yapılabilir. Kış aylarında havalı kondenserlerde karşılaşılan bir diğer problem de şudur: Çevrimin durma aralığında kondenser soğutma sisteminin en soğuk kısmı olmaya başlar. Böylece soğutucu akışkan kondensere göç edecektir. Bu durum çevrimin durması esnasında evaporatörde basınç yükselmesini önler ve çevrim başladığında emme basıncı düşer. Alçak basınç anahtarı emme basıncı etkisiyle devreyi keser ve kompresörü durdurur. Yoğuşma sıcaklık ve basıncı, yukarıda anlatılan önlemler alınmışsa, kısa bir süre sonra normal seviyeye gelir. Bu çalışma problemini giderebilmek için, alçak basınç anahtarının kısa bir süre devre dışı bırakılması ve sonra tekrar devreye sokulması gereklidir. Bu maksatla, soğutma kumanda devresindeki alçak basınç anahtarını şöntleyen bir zaman rölesi ilave edilir ve soğutma sistemi çalışmaya başladığında alçak basınç anahtarını bir süre (10-30 sn) etkisiz bırakıp sonra tekrar devreye sokar. (3)
Sonuç olarak hava soğutmalı denserlere sahip soğutma sistemlerinin, kış şartlarında verimli çalıştırılabilmesi için, teknik elemanlarımızca da iyi bilinmekte olan yukarıdaki açıklanan yöntemlerin uygulanması gereklidir. Ancak haksız rekabet ve mühendisliğin ekonomikliğe feda edilmesi; piyasada, gerek tasarım yönünden gerekse işçilik yönünden çok kötü durumdaki soğutma sistemlerinin doğmasına neden olmuştur. Bundan dolayı bir soğutma sistemi kurulurken sadece ilk tesis masrafları değil, daha sonraki işletim masraflarının da iyice düşünülmesi gereklidir.
KAYNAKLAR
1. Roy J. DOSSAT, Principle of Refrigeration, John Wiley and &,Inc. New York, 1981.
2. TPC Training Systems, Troubleshooting Refrigeration Systems, No: 139,1301 S. Grove Ave., Barrington, Chicago 60010 312/381-1840, 1981.
3. Nuri ÖZKOL, Uygulamalı Soğutma Tekniği, Makina Mühendisleri Odası Yayını, No: 115, Ankara, 1988.
4. TPC Training Systems, Condensers and Cooling Towers, No: 135, 1301 S. Grove Ave., Barrington, Chicago 60010 312/381-1840, 1981.
Dr. Müh. Hüseyin BULGURCU /A.Ü. Çankırı M.Y.O
