Açık motorlu sistemlerine bir örnek uygulama

Projenin hacmi itibariyle taşıdığı bu önemin yanında "açık motor dizaynı" teknolojisi de bir diğer özelliğidir. Her biri 12.500.000 Kcal/h soğutma kapasitesine sahip 5 cihazdan oluşan grup, açık motor teknolojisi temelinde santrifüj, çok kademeli soğuk su üreticichiller'lardan oluşmaktadır.
YORK'un dünyada birçok önemli projede kullanılmış bulunan açık motorlu sistemlerinde; santrifüj soğutma grupları veya vidalı soğutma gruplarında motor tahrik sistemi; açık bir elektrik motoruyla yani doğrudan hava ile soğutmalı bir elektrik motoru ile yapılmaktadır. Bilindiği gibi hermetik kompresörlü tahrik  sisteminde, elektrik motorunun soğutulması, sistemde dolaşan soğutucu akışkan ile gerçekleşmektedir. Bu soğutucu akışkan, aynı zamanda elektrik motorunun stator sargılarını soğutur. Ama statorla temas halindedir. Olası bir motor yanması esnasında, Freon veya HCFC sınıfı soğutucu akışkan gaz, elektrik motorunun yanması sonucu ortaya çıkacak ısı ve ark nedeni ile ayrışır. Cloro Floro Hidro Asite dönüşür. Böylece tüm cihaz içinde yemyeşil bir cüruf oluşur.   Bu   cüruf   sadece   elektrik motorunda kalmaz, kondenserler, evaporatör, yağlama pompalan ve diğer tüm devrelere yayılarak tümüyle makinayı işlemez hale getirir. Bu şekilde yanmış bir hermetik motor dizaynlı sistemin tekrar çalışabilmesi için elektrik motorunun tamirinden önemlisi, asit ortamının cihazdan tamamen temizlenmesidir. Bu ise, zaman ve para olarak yüksek maliyetli bir kimyasal ve mekanik temizleme işlemidir. YORK'un   prensipte   kabul   edilen açık motor dizaynında, hava soğutmalı elektrik motoru ile tahrik gerçekleşmektedir. Yani soğutucu akışkan motorun kendisi ile veya statoru ile temas halinde değildir. Olası bir elektrik motorunun yanması durumunda, cihazın "recover" edilmesi, çalıştırılması son derece çabuk ve basittir. Örneğin hermetik sistemde motorun yeniden çalışır hale gelmesi için 24 adımişlem bulunmaktadır. Buna karşın gerekli işlem sayısı, açık motorlu sistemlerde 4'tür. Motoru değiştirir veva sardırır, start düğmesine bas uz. Özellikle endüstride kullanılan cihazlar için en önemli koşullardan biri olarak görülen "güvenilirlik" açısından büyük avantaj sağlamaktadır. Türkiye'de de yeni yeni yaygınlık kazanacak olan sigortacılıkta "risk yönetimi" anlayışının, Amerika'daki uygulamalarında; aynı kapasiteye sahip hermetik ve açık motor dizaynlı iki cihazın sigorta primlerinde, açık motorlu cihaz lehinde % 50 oranında bir indirim söz konusu olmaktadır. Yani hermetik cihazın prim ücreti 2000 $ ise, aynı kapasite veya fiyata sahip açık motor dizaynlı cihazın prim ücreti 1000 $'dır. Çünkü bu tip cihazların hasar yapma ve uasarın geri dönüşümü, çok dalı ; risk içermektedir. Yine özellikle endüstri alanında kullanılan cihazlar için tercih sebebi olarak kabul edilen bir diğer özellik de, cihazın vermli olmasıdır. Bu açıdan da açık motorlu sistemlerin avantaj sunduğunu söylemek mümkün. Birincisi; makina içinde soğutma kapasitesini belirleyen soğutucu gazın verimnini bir kısmı hermetik cihazlarda olduğu gibi, elektrik motorunun soğutulmasında sarfedilmemektedir. Yani faydalı bir soğutma kapasitesi, motorun soğutulması amacıyla israf olmamaktadır. Böylece kazanılan yarar, % 1,52 civarındadır. İkincisi, elektrik motorunun rotoru, açık motorteknolojili sistemlerde hava ortamı içerisinde dönmesine karşın, hermetik cihazlarda, rotor soğutucu akışkan içerisinde dönmektedir. Gaz ortamı, havaya oranla 4 kat daha yoğundur. Dolayısıyla, 4 kat yoğun bir ortam içerisinde dönen milin sürtünme kayıpları da daha fazladır. Üçüncüsü; Açık motor teknolojisiyle dizayn edilen santrifüj cihazlarda, mevsim elverdiğinde düşük kule suyu sıcaklığı kullanabilme olanağı bulunmaktadır. İlkbahar ve Sonbahar aylarında veya kış şartlarında, açık motor teknolojili bir makinada 13 °C'ye kadar düşük kule suyu verebilir ve bunu doğrudan kullanabilirsiniz. Oysa bir hermetik cihazda en fazla 2225 °C sıcaklıkta su verebilirsiniz. Bu özellik ise aynı soğutma kapasitesini gerçekleştirirken açık motorlu makinaların hermetiklere oranla daha az elektrik tüketmesi anlamına gelmektedir. Söz konusu avantaj ise 24 saat365 gün çalışan endüstriyel bir tesis için önemlidir.
Bursa'daki endüstriyel iplik tekstüre tesisinin klimaları için soğuk su üreten ehiller grubu seçiminde de; 5 cihazla 60 milyon Kcal/h kapasiteye erişebilmesi, yaklaşık 3540 yıl ömürlü cihazlar oluşu, yedek parça ve bakım giderlerinin de işletme giderleri gibi düşük oluşu, endüstriyel işletmelerin gereksinimlerini karşılayabilecek teknolojik donanıma ve avantajlara sahip bulunuşu gözönüne alınmıştır. Tesisin tercihi, 4 cihazın temel gereksinimi karşılaması 5. cihazın ise yedek sistem olarak gereğinde devreye girmesidir. Her bir cihazın üzerinde 2500 kW gücünde elektrik motoru mevcuttur. Soğutucu akışkan olarak Freon 22 kullanılmıştır. Soğutucu akışkan seçimi konusunda YORK, cihazın kullanılacağı tesisin talep ve ihtiyaçları doğrultusunda tercih olanağı sunmaktadır. Bu tip projelerde YORK, tercihe uygun üretim yapabilmektedir.
Belli  bir  gazın  üzerinde  yoğunlaşarak tek tip üretim yapmamaktadır. Türkiye'de yaygın olarak tanınan Freon 22, 123 ve 134a gibi gazların yanı sıra 407c gibi alternatifler de dahil olmak üzere üretilen vidalı, pistonlu, santrifüj pompalı cihazları bulunmaktadır. Bu sayede, her bir gazın avantaj ve dezavantajlarını ortaya koyarak duruma uygun tercih yapılabilmesi için yatırımcıya seçenek sunulabilmektedir.
Bilindiği gibi Clora Flora Carbon Sınıfı 22, 123, 134a gibi gazlar, doğada, atmosferde saf halde bulunmamaktadır. Bu gazlar, laboratuvar koşullarında üretilmektedir. Bu sebeple, belli bir oranda çevreye, ekolojik dengeye zararlı etkileri olabilmektedir. Dünyada saf halde bulunabilen sadece Amonyak ve Propandır. Amonyağın toksit etkileri nedeni ile, propanınsa patlayıcı etkisi nedeniyle kullanımı azalmaktadır. Ama amonyak da, propan da ozon tabakasına zarar vermez. Global ısınmasera etkisi yaratan risk içermez. CFC sınıfı gazlar ve alternatifleri ise ozon tabakasına zarar verebilmekte ve/veya global ısınma etkisine belli bir oranda yol açmaktadır. Ancak birbirine göre farklı etkileri ve avantajları bulunmaktadır. (Bkz. Tablo  1)

 

	Kimyasal	Ozon Tüketim	Global Isınma	Yaklaşık
(Kimyasal madde)	Formül	Potansiyeli	Potansiyeli	Atmosfer Ömrü (yıl)
Kloroflorokarbon
CFC-11	CCI3F	1.00	1.300	59
CFC-12	CCI2F2	0.93	3.700	122
CFC-113	CCI2FCCIF	2	0.83	1.900 98
CFC-114	CCI2F2CCIF2		0.71	6,400 244
CFC-115	CCIF2CF3	0.38	13,800	539
Hidrokloroflorokarbon
HCFC-22	CHCIF2	0.05	510	18
HCFC-123	CHCI2CF3	0.02	28	2
Hidroflorokarbon
HFC-134a	CF3CH2F	0	400	18
HFC-152a	CH3CHF2	0	46	2
Soğutkan karışımlar
CFC-500	73.8%CFC-12
	+26.2:HFC-152a		0.74	2,700
CFC-502	51.2%CFC-115
	+48.8%HCFC-22		0.22	7,300
Diğer soğutkanlar Su (LiBr absorpsiyon
sistemi)	H20	0	0
Amonyak	NH3	0	0
Yanma Ürünleri
Karbondioksit	C02	0	1.0	230

Tablo 1. Ozon tüketimi ve global ısınma potansiyelleri.
* Azeotropik karışımlarda, OPD ve GwP, müşeşekkil soğutkanlarla doğru orantılıdır.

134a; Freon 12 ve 502'nin alternatifi olarak geliştirilmiştir. Şu an için, uluslararası yasalar ve yönetmelikler dahilinde kullanımdan ve üretimden kaldırılması, bir takvim ile sınırlandırılmamış tek gazdır. Diğer gazların üretimi ve kullanımı belli bir prosedüre ve takvime endekslenmiştir. Çünkü 134a gazının "Ozone Depletion Potential" dediğimiz ozonu delme etkisi sıfırdır. Bu; 134a'nın artı özelliğir. Eksi özelliği ise 22 ve 123'e oranla termodinamik olarak daha verimsiz oluşudur. Yani, aynı soğutma kapasitesini temin edebilmek için 22 ve 123'e göre ilk yatırım maliyeti daha yüksektir, işletme verimi de %  8 oranında daha düşüktür. Bu ise cihazın çalıştığı her saat, % 8 oranında daha fazla elektrik sarfettiği anlamına gelmektedir. 22 gazının ozonu delme etkisi katsayısı 0,05'tir. Üretimi 2010, servis amaçlı üretimi 2020 yılına kadardır. 134'a gazına göre ilk yatırımı ve elektrik sarfiyatının düşük oluşu avantajı, 0,05 oranında ozon delici etkisi olması ise dezavantajdır. 123 ise Termodinamik olarak 22 ile 134a arasındadır.
Yani verimi 22'den biraz düşük, 134a'dan yüksektir. Ama kimyasal yapısı gereği, 2030 yılına kadar 123 gazı ile şarj edilmiş makina imalatı yapılabilecek, 2040 yılına kadar da servis amaçlı üretimine devam edilebilecektir. Bu  sebeple  bir gaz  için, "en  iyi budur" diyebilmek koşulsuz olarak mümkün değildir. Bu karar, projenin özelliğine ve gereklerine göre verilmelidir. Makinanın ömrü ile gazın kullanımında kalacağı süre örtüştüğü takdirde, gazın üretimiden kaldırılacağı takvim, handikap oluşturmayabilir. Diğer özellikleri de talebi karşılıyorsa tercih edilebilir.
Ayrıca, 134a'nın ozon delme etkisi katsayısı sıfırdır, 11'in ise "bir" kabul edilmektedir, ama buna karşın, sera etkisi oluşturma katsayısı 400'dür. Bu katsayı, atmosferdeki CC^'e karşılık gelen bir ölç r. CC^'nin sera etkisi oluşturma etkisi "1" kabul edilmiştir. 134a, bunun 400 katıdır. Bununla beraber gelişen bir diğer sonuç, global ısınmanın artması ile dizayn için baz alınan ısıl değerlerin de yükselmesidir. Örneğin İstanbul için yaz aylarının baz alınan sıcaklığı 33 °C iken, son dönemde 35 °C kabul edilmekte. Dizayn edilecek sistemlerin yatırım maliyetlerinde de, işletme maliyetlerinde de, bu durumun olumsuz etkilerini görmekteyiz. 134a ile çalışan makinaların yağlama yağı da özeldir. Bir diğer indirekt etki ise, 134a'nın enerji verimliliğinin düşük oluşu ve daha çok elektrik sarfe^or oluşu ile ilintilidir. Elektrik, ellikle ülkemizde önemli bir oranda termik santrallerden elde edilmektedir. Daha fazla miktarda kömürün yanması, daha fazla miktarda CO2 açığa çıkarır. Daha fazla CO2 ise global ısınmaya "katkı" demektir.
Açık motor teknolojisi ile dizayn edilen Santrifüj Chiller gruplarının, dünya üzerinde uygulandığı birkaç proje örneği olarak; Eurotunnel (Manş Tüneli), Twin Tower (New York Dünya Ticaret Merkezi), WashingtonCapitol Kompleksi, Sydney Olimpik Su Sporları Merkezi, Petronas TowerKuala Lumpur/Malezya, Mekke Uluslararası Havalimanı (Suudi Arabistan) gösterilebilir.
Uğur DARCAN
HSKA.Ş.