İklimlendirme Sistemlerinde Önemli Hususlar

Yazan: Özgür Küçükhüseyin, Testo Türkiye Satış Direktörü

Günümüzde enerji fiyatları yükselirken rekabet koşulları zorlaşmakta, yasal düzenlemeler ile zorunluluklar daha da sıkılaşmaktadır. Bu şartlar altında iklimlendirme sistemi, kullanıcı beklentilerini karşılamalı, yasal zorunluluklar ile uyumlu olmalı, sosyal sorumluluklar çerçevesinde, enerji verimliliğini ve bununla ilintili bir şekilde çevreye olabilen en az zararı verecek şekilde tasarlanmalıdır. Diğer taraftan, üretici ve uygulayıcı firmalar kendi ürünlerinin yukarıdaki şartları sağladığını, ürünlerinin tüm bu unsurları yerine getirme konusundaki taahhütlerini yerine getirdiğini belgelemeli ve ürünlerinin neden iyi olduğunu kanıtlamalıdır.

İyi bir iklimlendirme sisteminin, kullanıcıya konforu, olabilecek en az enerji tüketimi ile sunması gerekir. Bu bağlamda kullanıcının beklentisi; konfor ve tüketim analizlerinin etkin, doğru ve en önemlisi sürdürülebilir bir şekilde güvence altına alınmasıdır. Bunu sağlamak adına uygulayıcı tarafların, kullanıcı beklentisini karşılamak için, tercih edilen iklimlendirme sisteminin “ömür-boyu maliyetine” dair raporlarını sunabilmesi önemlidir. Bu, iyi olmayı, yani moda tabir ile “mor inek” olmayı tesis edebilir. Bunu sağlamak için ise karmaşık ölçüm gereksinimleri vardır. En yalın hali ile bu ölçüm gereksinimleri aşağıdaki gibidir:

- Bağıl nem ve sıcaklık ölçümü

- Hava hızı ve hava debisi ölçümü

- İç hava kalitesi ölçümü (bağıl nem/sıcaklık/ortamda CO₂/ortam basıncı)

- Gürültü seviyesi

- Ortamda türbülans seviyesi ölçümü

Bununla birlikte kullanıcı, iklimlendirme tertibatının ürünü olan şartlandırılmış havanın durumuna göre değerlendirme yapar. Yani değerlendirmeleri çok soğuk ile çok sıcak aralığında, algısal olarak değişmekte ve bu algılarına havanın kalitesi ile ilgili değerlendirmeler de eklenmiş durumdadır.

Enerji verimini sağlamak, optimum “ömür boyu maliyetler” sunabilmek, kullanıcıda olabildiğince konforlu bir algı yaratabilmek için gerekli ölçüm değişkenlerinin doğru, etkin ve raporlanabilir bir şekilde gerçekleştirilmesi uygulayıcılar için son derece zorlayıcıdır. Bu noktada;

1. İklimlendirme sisteminde kapasite ayarı talep tarafı yönetimi ile mümkündür.

a.Uygulama noktasında kullanım modeli doğru belirlenmeli ve kapasite buna göre kurgulanmalıdır.

b. Kullanım modeline göre, değişken taze besleme kurgusu yapılmalı ve iklimlendirme sistemine bu şartlar öğretilmelidir.

2. Kullanıcı algısı tarafında ise, “Termal Konfor” şartlarına uyulmaya özen gösterilmelidir.

a. Ofis ortamı veya evdeki oturma odası gibi, uygulama noktasında ne yapıldığı belirlenmelidir.

b. Kullanıcının uygulama noktasındaki kıyafet biçimi mevsimsel olarak tespit edilmelidir.

Ölçüm yapılırken kullanılacak ölçüm cihazının ise olabildiğince yukarıdaki değişkenleri ölçebilecek alt yapıya sahip olması, bu ölçümleri istenen sürelerde kayıt altına alabilmesi ve alınan ölçüm verilerinin esnek bir şekilde raporlanabilme opsiyonları olması önemlidir. Zira ölçmek bilmek, bilmek, yönetmektir. Doğru ölçümü, doğru şekilde, doğru ekipman ile almazsanız bilemez, bilmezseniz yönetemezsiniz.

Ölçüm değişkeninden bağımsız, ölçüm yaparken, uygulama tipine uygun ölçüm cihazları kullanılmalıdır. Örneğin, hacimsel debi için hava hızı ölçümü yapılacak ve ölçüm, kanal içinde yapılacak ise kanal içi ölçümler için tasarlanmış hava hızı ölçüm probları kullanılmalıdır. Aynı şekilde, ölçüm alınacak noktadaki ortam şartları, sıcaklık, basınç, toz yükü gibi ölçüm probunu zorlayacak, ölçüm sonucunu etkileyebilecek şartları göz önünde bulundurarak, uygulamaya uygun, ortam şartlarına dayanıklı tipte bir seçim yapılmalıdır. Aksi takdirde en yüksek doğrulukta, en pahalı sistemler tercih edilse dahi ölçümü yapan probun uygulamaya uygun olmaması sebebi ile yanlış ölçümler ve belirli bir süre sonra arızalar ile karşılaşılması kaçınılmazdır. Bu kritik noktada, ölçüm alırken dikkate alınması gereken hususları değişken bazında değerlendirmek gerekirse:

Temaslı Sıcaklık Ölçümü

Ölçüm noktasında ihtiyaç duyulan şartlara uygun sensörler ile donatılmış problar seçilmelidir. Burada, ölçüm yapan uzman aşağıdaki şartlara göre uygulamanın gerektirdiği doğru probu belirlemelidir:

- Ölçüm aralığı

- Ölçüm doğruluğu

- Ölçüm hızı

Aşağıda ölçümlerde yaygın olarak kullanılan sıcaklık sensörlerinin ölçüm aralıkları vardır:

En geniş aralığa sahip olan sensörler pek çok uygulamada kullanılabilme kolaylığı sağlar. Ne var ki bu aşamada sensörlerin ölçüm doğruluk değerleri devreye girer. Aşağıdaki tablo EN60584-1 ve EN60751 normlarına göre düzenlenmiştir. 

t = ölçülen sıcaklık

Yalın bir örnekle, N.Ş.A. saf su deniz seviyesinde 100⁰C’de kaynamaya başlar. Eğer sensörünüz K-tipi, sınıf-2 bir ısılçift ise, sıcaklık ölçer ekranındaki değer 96,75 °C ile 103,25°C arasında kaldığı sürece teknik olarak ölçüm hatası yoktur. Aynı şekilde sensörünüz, PT100, sınıf A ise sıcaklık ölçer ekranındaki değer 99,65°C ile 100,35°C arasında kaldığı sürece teknik olarak ölçüm hatası yoktur. Yani 6,5°C’lik bir hata aralığı ile 0,7°C’lik bir hata aralığı arasında tercih yapılmalıdır.

Son olarak da ölçüm hızlarına dikkat edilmelidir. Bu bilgi tüm üretici kataloglarında, problara ait t90 veya t99 bilgisi süresi ile ilgili ifade teknik bölümde yer alır ve probların tepki süresini ifade eder. Prob tipine bağlı olarak 20°C’lik ortam sıcaklığında, daldırma problarda 2m/s hızda akan 60°C’lik suyun sıcaklığını t90’da %90, t99’da ise %99 doğrulukta okuma süresini işaret eder. Aynı şekilde diğer prob tipleri için yüzey problarında 20°C’den, 60°C’lik yüzey sıcaklığı okuma süresi, ortam sıcaklığı problarında ise 2m/s hızda akan 60°C’lik havanın sıcaklığını okuma süresi ifade edilir. Genel bir ifade ile ısılçiftler geniş aralıkta, hızlı ancak kaba ölçüm yaparlar. Pt100ler oldukça geniş aralıkta, yüksek doğrulukta ve yavaş ölçüm yaparken, NTCler dar aralıkta ısılçiftler kadar hızlı, Pt100ler kadar hassas ölçüm yapma yeteneğine sahiptirler.

Temassız Sıcaklık Ölçümü

Temassız sıcaklık ölçümü yaparken, bu cihazların yüzey ölçümü yaptıklarını unutmamak gerekir. Genellikle bu cihazlarda bulunan lazer işaretleyicinin, kullanıcıya ölçüm yeri ile bilgi verdiği ve ölçüme herhangi bir etkisi olmadığı akılda tutulmalıdır. Bu cihazlar, yüzeyden yayılan kızılötesi aralıkta bulunan ısı kaynaklı enerjiyi görür ve bunu sıcaklığa Bolzmann formülü aracılığı ile çevirir. Yani, her gözün görüş açısı olduğu gibi bu cihazlar da optik oran olarak ifade edilen ve yüzeye olan mesafenin, cihazın taradığı daire çapına oranına karşılık gelen bölge sıcaklığını verir. Ayrıca her yüzey malzemesinin ısı yayınım oranı malzeme tipine göre değişkendir. Kullanıcı, cihazın teknik özelliklerine göre en doğru sıcaklık değerini alabilmek için cihaza, ölçüm yaptığı yüzey malzemesinin yayınım katsayısını girmelidir. Yayınım katsayısı 0 ile 1 arasında değişir. Teknik olarak ε ile işaret edilen “emisivite” katsayısının cihaza girilmesi gereklidir.

Bağıl Nem Ölçümü

Bağıl nem ölçümü, kapalı hacimlerde sıcaklığa göre değişkenlik gösterebilir. Kapalı mekanlarda doğru bağıl nem ölçümü için bina dış kabuk yüzeyinin iç tarafı ile ortam sıcaklığı dikkate alınarak değerlendirilmeli ve doğru noktada ölçüm alınmalıdır. Aşağıdaki bağıntı koşullarına riayet edilmelidir.

Buna göre, bina kabuğu iç yüzey sıcaklığı ile ortam sıcaklığı arasında en az 4°C’lik farkın olduğu noktada yapılan bağıl nem ölçümü doğru sonuçları verecektir. Bazı durumlarda bina kabuğu izolasyonunun iyi olması halinde yüzey sıcaklığı ile ortam sıcaklığı arasında 4°C’lik bir fark oluşamayabilir. Bu durumda oluşan en yüksek farkın olduğu yerde bağıl nem ölçümü yapılabilir. Ayrıca en düşük farkın oluşmaması, ölçüm yapan kişiye bina izolasyonunun iyi olduğuna dair işaret de verir.

Kanal için Hız Ölçümleri

Kanal için hız ölçümleri, ölçüm uzmanını en çok zorlayan değişkenlerdendir. Bunun için tüm EN 12599 / VDI 2080 / ASHRAE gibi standartlarının belirttiği üzere, iki engel arasında aşağıdaki görselde belirtildiği gibi laminar akışın tesis edildiği hesaplanmış, belirli bir mesafede ölçüm alınması gereklidir.

Bunun dışında, ölçüm uzmanı doğru noktada ölçüm alırken, probu akış yönüne dik, sensörü ise akışla aynı yönde konumlandırmak zorundadır. Probun kendi ekseni etrafında dönüşü ile ilgili sapmaları aşağıdaki görsel betimler:

Buna göre, örneğin, 30°lik açısal bir konumlandırma hatası, gerçek hız değerinin ancak %20’sinin alınmasına, hatta probu ters (yani 180°de) konumlandırmada bile gerçek değerin ~%65’inin alınmasına sebep olur, ki bu da hacimsel debi kapasite hesabını doğru orantılı olarak etkiler. Basınç ölçümlerinde ise, özellikle hat/kanal/oda basıncı ölçümlerinde prob uçlarının doğru şekilde ilgili konuma yerleştirilmesi gereklidir. Bunu açıklayan görsel aşağıdadır:

Gürültü ölçümü yaparken ise ölçüm yapan ölçüm uzmanının, ölçüm cihazını bedeninden en az 50 cm uzakta ve probunu gürültü kaynağına doğrultmuş şekilde tutması gereklidir. Zira insan bedeninin kendisinin bir ses seviyesi vardır ve bu ölçüm sonucunu olumsuz etkileyecektir.

Aynı şekilde ölçümün, gürültü kaynağından çıkan sesin, yansıma alanı olan 2 metre mesafeden uzakta tutulması gereklidir.

İklimlendirme sistemleri bir takım değişkenlere göre iklimlendirme görevlerini yerine getirirken ve bu değişkenlere göre teknik uzmanlar, ilgili sistemleri teknik olarak verimli şekilde çalıştırmaya çalışırken, kullanıcıların algısal koşullarını dikkate almak gereklidir. “Termal konfor” olarak adlandırabileceğimiz kullanıcı algı değerlendirmesi bu açıdan önemlidir.

Termal Konfor

Termal konfor, “Beklenen Ortalama Karar (PMV)”, “Öngörülen Memnuniyetsizlik Oranı (PPD)” değişkenlerine göre hesaplanır. Bu konu ile ilgili standart ISO7730’dur. Beklenen Ortalama Karar (PMV değeri ile insan bedeninin ısıl dengesini temel alan, geniş bir denek insan grubunun 7-seviyeli bir termal duyarlılık skalasına göre değerlendirdiği, ortalama bir karar değerini öngören indekstir.

Buna göre yapılan işlem, kıyafet etkisi, iklimlendirme kaynağının sağladığı temel fiziksel değişkenler ile birlikte değerlendirilebilir. Bu da iklimlendirme sisteminin salt şartları, sağlayabildiği koşullara göre değil kullanıcının o ortamdaki aktivite tipine, kıyafet etkenini de göz önünde bulundurarak, bileşik bir değerlendirme yapılabilmesini mümkün kılar.

Öngörülen Memnuniyetsizlik Oranı (PPD) ise aşağıdaki formüle göre hesaplanır:

PPD = 100 – 95 ∙ exp(-0,033 53 ∙ PMV⁴ – 0,217 9 ∙ PMV²)

Bu hesaplamalar sonucunda ilgili ortam için aşağıdaki eğrideki konumumuzu öğrenmiş oluruz.

Grafiğin y-ekseni, “Öngörülen Memnuniyetsizlik Oranı (PPD)”nu işaret ederken, x-ekseni “Beklenen Ortalama Karar (PMV)”ı işaret eder.

Hesaplama sonucunda grafikteki mavi nokta gibi bir konum belirlenmiş olur, buna göre:

X-ekseni “çok soğuk-çok sıcak” aralığındaki değerlendirme noktasını ifade ederken, y-ekseni de o ortamda bulunan kişilerin tahmini memnuniyetsizlik oranı hakkında bilgi verir. Buna göre, ISO7730 ile uyumlu, algısal olarak yukarıdaki grafikteki gibi “ne sıcak-ne soğuk” algısının olması beklenen yerde, uç algılar ile memnuniyetsiz olan kişilerin kıyafet biçimi veya yaptıkları iş sorgulanarak memnuniyet koşulları sorgulanabilir.

Tüm bu bilgiler ışığında, kullanılması düşünülen ölçüm cihazının yukarıdaki iklimlendirme kaynağının performans ve uyumluluk şartlarını, günümüz dijital altyapısının gerekliliklerini sağlayacak şekilde donatılmış olması (kayıt/raporlama/kablosuz arayüzler gibi), zaten zorlu ve kapsamlı olan ölçüm işlerinin daha etkin değerlendirilmesi için giderek artan bir öneme sahiptir.

Aynı şekilde, ilgili ölçüm cihazı tedarikçilerinin bilgi birikimi ile teknik destek hususunda organizasyonel tecrübe ve birikime sahip olması sürdürülebilirlik açısından son derece mühimdir.

Sonuç itibarı ile konusunda uzman, teknik ve teknolojik bilgi birikimine sahip, varlığını uzun yıllardan beri sürdüren, kalite algısı içerisinde, PUKÖ döngüsünü benimsemiş çözüm ortakları ile kullanıcı memnuiyetinin en üst düzeye çıkartılması, kullanıcı tercihlerinde, taahhüt edilen değerlerin, doğru, etkin, raporlanabilir ve sorgulanabilir bir şekilde gerçekleştirilmesi iyinin belgelenmesi ve sektörde “mor inek” konumunda olunabilmesi için gereklidir.