Enerji verimli Sistemler Gerçekten Verimli mi:

1—Teorik Temel:

1—ASHRAE standardı olsun, TSE standardı olsun, ısı geri kazanım cihazları gibi tüm ilişkin deney ve değerlendirme standartlarının hepsi Termodinamiğin Birinci Yasası’nı esas alır.

2--Bu yaklaşımın yetersiz olduğu, aslında bu cihazların katma değer ve çevre bağlamında katkı koyamadıkları bu çalışmada bir kez daha vurgulanmaktadır.

3--O halde amaç ekserji yıkımlarının dolayısı ile çevresel zararların en aza indirgenmesi olmalıdır.

4—Sonuç olarak Tüm sektörlerdeki cihaz ve sistemlerde ekserji analizi yapılıp Akılcı Ekserji Verimi’nin ψR ve buna bağlı olarak COPEX katsayısının 1 değerine yakınsaması gerekmektedir.Bu ise çok daha az CO2 salımı demektir.

2—Örnek Uygulamalar:

1—Soğutucu Gaz Olarak Karbondioksit Kullanımının Önemi:

1--Son yıllarda çok revaçta olan bina HVAC sistemlerinde, VRF sistemlerinde ozon sızıntıları kullanılan soğutucu akışkan miktarının çok olması ile fazlalaşacaktır.

1.1--Soğutma grubu çalışırken OZG veya benzeri ozon tabakasına zarar veren gaz sızdırmaktadır. Günümüzde sızıntı oranı %15 düzeyine inmiş olsa da bu azımsanmayacak bir orandır.

1.2--Soğutma grupları eşzamanlı olarak ozon zararlı kimyasalları da atmosfere salmaktadır. Bu döngü sonucu küresel ısınma artmakta ve soğutma ihtiyacı artarken salımlar da artarak kısır bir döngü oluşmaktadır.

1.3--Gün geçtikçe satılabilir ve ülkeye katma değer yaratabilir bir ürün haline gelen CO2 gazı kaynağında tutulup ticari olarak soğutma akışkanı olarak değerlendirildiğinde CO2-nötr bir uygulamaya geçilebilir.

2—Kojenerasyon-Trijenerasyon Uygulaması-Havalanı Örneği:

1--Havaalanında kazan, soğutma grubu ve şebeke elektriği yerine üçlü üretim (trijenerasyon) sistemi kullanılsa ve bu sistem atıklardan elde edilen biyogazla desteklense idi CO2 salımları ve ozon-zararlı salımlar çok büyük ölçüde önlenebilecek ve yakıt tasarrufu sağlanacaktı. Isı pompalarında ve absorpsiyonlu soğutma gruplarında iyonik sıvı-CO2 karışımı kullanılsa idi ozon-zararlı salımlar tamamen önlenebilecekti. Enerji depolaması ile de sistem küçültülebilecekti.

1.1—Trijenerasyon yapılması halinde yapılan hesaplara göre CO2 salımında azaltma oranının da %74,7 olduğu görülür.

3—Isıl Geri Kazanım Cihazları Kullanılmalı mı:

1--Özellikle yeşil binalarda ısı geri kazanımlı (ısıtmada) ve ısı geri atımlı (soğutmada) havalandırma sistemleri giderek rağbet görmekte ve yüksek COP değerlerine uluşan sürdürülebilir sistemler olarak tanımlanmaktadır.

2--Ancak bu ısı değişimi ve enerji kazanımı sürecinde gerekli hava dolaşımını gerçekleştiren fan ve motor sistemlerinin gereksinim duyduğu elektrik gücünün birim ekserjisi,εE yaklaşık 1 W/W olmasına karşın geri kazanılan veya atılan ısıdan kazanılan birim ısıl güç ekserjisi,εH arasındaki büyük fark hesaplarda dikkat çekmektedir.

3--1. Yasaya göre çok verimli gözüken bu cihaz örneği 2. Yasaya Yasaya göre akılcı değildir (COPEX < 1). Çok fazla birim ekserji yıkımı vardır (εdes). Doğal olarak ekserji kazanımı olmayacağı bir gerçek olsa da ekserji yıkımı çok fazladır.

4--Bu sistem ekserji açısından incelendiğinde Birinci Yasaya göre çok yararlı gözükse de aslında 8 kat daha fazla CO2 salımından sorumlu olduğu ortaya çıkmaktadır. Bu nedenle de CO2 azaltımı bir türlü istenilen düzeye ulaşamamaktadır.

5—Yorum:Sonuç olarak 8 kat daha fazla CO2 salınımı yapan ısı geri kazanım cihazlarını kullanmak ne kadar doğru.

3--Termik Santral Bacasından Isı Geri Kazanımı:

1--Son günlerde kömür santrallerinin toplam verimini arttırmak üzere bacalardaki atık ısının geri kazanımı da gündeme gelmektedir. Çok akılcı gözüken bu uygulamada bacada ısı çekildikçe doğal baca çekişinin azalması nedeni ile bacaya elektrikle çalışan ve ısıya dayanıklı fan sisteminin konulmasına gerek olmaktadır.

2--Çekilen ısının birim ekserjisi ve tüketilen elektrik enerjisinin birim ekserjisi göz önünde tutulmadığı sürece bu uygulamanın ülkeye ve çevreye katkısı eksi olabilecektir.

3--Ayrıca bu ısının bir bölge enerji sisteminde değerlendirilmesi akılcı gözükse de ışının taşınacağı mesafe ve bölge enerji sistemindeki ısı ve/veya soğutma şebekesindeki dolanım pompalarının çekecekleri elektrik gücü de dikkatli biçimde optimize edilmedikçe sonuç gene eksi olabilecektir ki bu olumsuz gerçekler ancak İkinci Yasa ile ortaya çıkmaktadır.

4—Bu işaret edilen pompa ve baca fanının çekecekleri güç ekserjisi elde edilen ısıl güç ekserjisinden az olmalıdır.

5—Yorum:Bu hesaplar yapıldıktan sonra ancak ve herhalde baca gazından ısı geri kazanım sistemi kurulabilir.

4--Binalarda Isı Yalıtımı:

1--Isı pompalarının kullanımı ile gündeme gelen esas konu yalıtım kalınlıklarının artık bütüncül bir yaklaşıma getirilmesidir,zira ısı pompalarının performansı dolayısı ile tasarım boyutlarını ve işletme giderlerini etkileyen COP değerinin yalıtım kalınlığına bağlı olmasıdır.

2—Yalıtım kalınlaştıkça ısıtma veya soğutma yükü, Q azalmakta bu da ısıtıcı veya soğutucu cihazın besleme sıcaklığını azaltacak (kışın) veya arttıracaktır (yazın).Sonuç olarak da COP değeri yükselecektir.

3—Yorum:Anılan hesapların TSE nin TS 825 Isı Yalıtım Yönetmeliği hesaplarına girmesi uygun olabilir.Zira 2. Yasaya bağlı ekserji hesapları ciddi anlamda önemlidir.Bu hesapların uygulamaya girmesi ile hatalı birçok uygulama bu anlamda yapılmayabilecektir.

Kaynak: Yeşil Yapılı Çevrede Doğru Bilinen Yanlışlar-Birol KILKIŞ-Prof. Dr.Başkent Üniversitesi-Mühendislik Fakültesi-Makina Mühendisliği Bölümü Ankara-Tesisat Mühendisliği - Sayı 174 - Kasım/Aralık 2019