Doğalgazlı Soğutma Sistemleri:
1--Doğal gaz kullanımı giderek artan enerji kaynaklarının başında gelmektedir.
2—Önümüzdeki 30-40 yıl doğal gazın enerji olarak petrolün yerini alacağı yeni bir dönem olabilir.Bu anlamda ABD de çıkarılan kaya gazı ile Rus doğal gazı dünya enerji piyasasına yön verebilir.Doğalgazlı ısıtma-soğutma-ulaşımda sıkıştırılmış-sıvılaştırılmış doğalgazın kara-deniz ve hava araçlarında kullanımı sözkonusu olabilir.
3—Türkiye de Doğal gaz fiyat olarak da diğer yakıtlara göre (Yerli soma linyit hariç) daha uygun değerlerdedir
4--Doğal gazın bu yaz aylarında kullanımını artırmanın yöntemlerinden birisi de doğal gazlı soğutma sistemlerinin kullanım teknolojilerinin uygulamalarının artırılmasıdır.
5--Doğal gazlı soğutma uygulamaları olarak ticari üretim ve uygulamaları gerçekleştirilen sistemler:
1--Absorpsiyonlu soğutma teknolojileri,
2--Adsorpsiyonlu soğutma teknolojileri,
3--Doğal gaz motorlu, direkt tahrikli buhar sıkıştrrmalı soğutma teknolojileri,
4--Kurutmahve buharlaşmalı serinletme teknolojileri.
6--Absorpsiyonlu Soğutma Teknolojilerinde Doğal Gazın Kullanımı:
6.1--Absorpsiyonlu soğutma sistemlerinde bilindiği gibi jeneratörlerinde ikili karsımlardan soğutucu akışkanın buharlaştırlarak üretilmesi için ısı etkisine gereksinim duyulur.
6.1.1--Bu ısı etkisi doğal gazın direk ateşlemeli olarak yakılmasıyla açığa çıkan enerjinin jeneratörde direkt olarak kullanımıyla sağlanabileceği gibi, doğal gazın başka amaçlı kullanımı örneğin, elektrik enerjisi üretimi, sonrasında açığa çıkan yüksek sıcaklıklı egzoz gazlarının bu jeneratörde kullanımı ile de sağlanabilmektedir.
6.2--Absorpsiyonlu soğutma sistemlerinin jeneratörleri kullanılan ikili karışım akışkanlarına bağlı olarak 70-1000oC aralığında ısı kaynaklarından yararlanacak biçimde tasarlanabilmektedir.
6.3--Jeneratörlerde direkt kullanılabilecek ısı kaynakları:
1--Direkt doğal gaz, LPG veya yakıt yağı yanmalı sistem,
2—Doğal gazlı veya diğer yakıtlarla çalışan buhar kazanlarından üretilen su buharı-sıcak su
3—Buhar türbini egzozu, 4--Atık proses (işlem) buharı ,
4--Jeotermal kaynaklardan üretilen buhar veya yüksek sıcaklıkta(T>80 C)su,
5--Güneş enerjisiyle sağlanan yüksek sıcaklıkta su veya buhar,
6--Kojenerasyon ısı geri kaznımlı buhar veya sıcak (kızgn) su,
7--Gaz türbini egzozu (sıcak gazlar),8--ıcak proses akışkanlar,
8--Proses akımlarından veya baca gazlarından ısı geri kazanımı
6.4--Absorpsiyonlu soğutma makinalar,
1--ısı yoğunluklu enerji kullanmaları,
2--elektrik enerjisi gereksinimlerinin buhar sıkışstrrmalı sistemlere göre çok küçük değerlerde olması,
3--küçük olan soğutma etkinliği (COP) değerlerinde gelişmeler sağlanması nedenleriyle tercih edilen aranan sistemler arasında yer almaktadır.
7--Direkt-Ateşlemeli Absorpsiyonlu Su Soğutma Grupları/Isıtıclar (Çift etkili)
7.1--Doğal gaz veya Fuel-oil kullanımı ile sağlanan ısı direkt olarak jeneratörde soğutucu akışkanın ikili karışımdan buharlaştırılmasında kullanılmaktadır
7.2--Buhar Tahrikli Absorpsiyonlu Su Soğutma Grupları (Çift etkili)
7.2.1--Doğal gaz veya Fuel-oil kullanımı ile sağlanan ısı ile üretilen su buhar indirekt olarak jeneratörde soğutucu akışkanın ikili karışımdan buharlaştırılmasında kullanılmaktadır. Kullanılan su buhar basınçları 1,5-2 bar değerlerindedir. Bu sistemde çift etkili bir çevrimle 5-12 C sıcaklığında soğutulmuş su üretilmektedir.
7.3—Sıcak Su Tahrikli Absorpsiyonlu Su Soğutma Grupları (Çiftetkili)
7.3.1--Doğal gaz veya Fuel-oil kullanmı ile sağlanan ısı ile üretilen sıcak su indirekt olarak generatörde soğutucu akışkanın ikili karışımının buharlaştırılmasında kullanılmaktadır. Kullanılan su sıcaklıklar 80-95C aralığındadır. Bu sistemde çift etkili bir çevrimle 5-12 C sıcaklığında soğutulmuş su üretilmektedir.
7.4--Absorpsiyonlu soğutma sistemlerinde çok farklı ikili karışımlar kullanılmakla birlikte Lityum Bromid-su ve su-amonyak ikili karışımları ticari uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
7.4.1--Lityum Bromid-su ikili karışımı büyük kapasiteli sistemlerde ve daha çok iklimlendirme uygulamalarında kullanılırken, su-amonyak ikili karışımı düşük sıcaklıklı soğutma ve düşük kapasitelerde de uygulanan ikili karışımlardır.
7.5--Villa türü veya 150 m2 ve üzeri konutların tek merkezden soğutulmaları için yeterli olan kapasitelerin pazara sunulmuş olması, bu sistemlerin doğal gazla çalışan seçeneklerinin mevcut olması kullanılabilirliklerini artırmıştır.
7.6--Elektrik üretimi gerçekleştiren mikro türbinlerin atık gazlarından yararlanılarak geliştirilen absorpsiyonlu sistemler birlikte kullanılan sistemlerdir. 30 kW kapasiteli türbinin egzoz gazlarndan 6-8 TR kapasitesinde bir absorpsiyonlu soğutucu çalstırmak olanaklıdır.
7.6.1--Hatta bu sistem ayrıca direkt ateşlemeli (doğal gaz) tahrikli hale getirilip, türbinin kullanılmadığı saatlerde de soğutmanın yapılabilmesi, soğutma kapasitesinin arttırılması sağlanabilmektedir. Büyük kapasiteli uygulamalarda türbin atık ısısı yalnızca yakma havasının ısıtılmasında kullanılabılmektedir
7.7--Absorpsiyonlu Sistemin:Avantajları
7.7.1--Doğal gazlı absorpsiyonlu soğutma sistemleri diğer soğutma sistemleriyle karşılaştırıldığında aşağıdaki avantajlar çıkarılabilir:
1--Absorpsiyonlu soğutma sistemlerinde kullanılan LiBr ve NH3 soğutucu akışkanlar elektrikli çalışan buhar skıştrırmalı soğutma çevrimlerinde kullanılan CFC'lara göre çevre dostudur.
2—Hem ısıtmalı hemde soğutmada kullanılabilmektedir.
3--Kojenerasyon ünitelerine entegre edilebilmektedir.
4--Değişken yük ve şartlar karşılayabilme yeteneğine sahiptir.
5—Cihazlar uzun ömürlü ve güvenilirdir.
6--Emisyonları düşüktür.
8--Adsorpsiyonlu Soğutma Teknolojileri
8.1--Absorpsiyonlu sistemlerden farklı olarak bu teknolojide, silikajel-su ikili çifti kullanılır. Soğutucu akışkan su olup, düşük basınçta (10-20 mmHg basncnda) ısı çekerek soğutulmuş su üretimini sağlayan su buhar formunda silikajel tarafından adsorplaırken, su ile doymuş hale gelen silikajel uygun ısı kaynağından sağlanan ısı ile rejenerasyonu gerçekleştirilir.
8.2--Bu tür çalışan su soğutma gruplar 50-430 kW kapasite aralıklarında ticari olarak üretilmektedir.
8.3--Adsorpsiyonlu su soğutma gruplarının avantajları aşağıda sıralanmıştır:
1--işletme maliyetleri konvansiyonel sistemlerin (1/10)'u mertebelerindedir.
2—Elektrik kesintilerinde sistem kolaylıkla zarar görmeksizin devreye alınabilir.
3--1-2 dakika içinde istenen soğuk su sıcaklıklarına ulaşılabilmektedir.Düşük sıcak su girişleri bile yüksek verimliliklere sahiptir. 50 C değerlerinde sıcak su ile bile çalışabilmektedir
8.4--Soğutma suyu çıkış sıcaklıkları 45C değerlerine kadar çıkabilmektedir. Bu sıcaklıkta su ise uygun ısıtma tekniği yöntemleri ile ısıtma amaçlı kullanımı olanaklıdır. Böylelikle sistem birleşik faydalanma oranı çok iyi değerlere getirilmektedir.
8.5--Sıcak su debisi istenen değerlerde tutulmak amaçla yarı yarıya azaltılsa bile soğutma kapasitesi % 90'lar mertebesinde korunabilmektedir.
8.6--Adsorbent olan silikajel ve soğutkan olan su doğal akışkanlar olup, atmosfere zararlı etkileri yoktur.
8.7--Silikajel çevrimsel olarak bozunmadan defalarca adsorplama ve rejenerasyon işlemlerini gerçekleştirebilmeye uygun bir malzemedir. Silikajel içine bir miktar zeolitte katılabilmektedir.
8.8- Adsorpsiyonlu su soğutma grupları işletme maliyetleri açısından farklı su soğutma gruplar arasında en avantajlı maliyete sahip olan grup olup- ikinci sırayı da doğal gazlı direkt ateşlemeli su soğutma grupları almaktadır
9--Doğal Gaz Motorlu, Direkt Tahrikli Buhar Sıkıştırmalı Soğutma Teknolojileri:
9.1--Doğal gaz kullanarak çalsan gaz motorlu soğutucular 1960 yıllarından itibaren üretilmektedir
9.2--Günümüzde daha az bakım gerektiren ve HCFC veya çevre dostu yeni soğutucular kullanabilen gaz motorlu soğutucular piyasalarda bulunabilmektedir.
9.3--Burada sıkıştırma işlemi için gereken enerji doğal gaz motorundan sağlanmaktadır. Bu sistemlerde egzoz gazıyla atılan ısılar sıcak su ısıtma veya absorpsiyonlu soğutucularda kullanılarak geri kazanılabilir.
9.4--Bu sistemlerin verimleri absorpsiyonlu sistemlere kıyasla büyüktür; fakat bakım gereksinimleri çok daha fazla olmaktadır
9.5--Bu sistemlerin avantajlar ise:
1--Düşük işletme maliyetleri,
2--Verimli kısmi yükte çalışma için değişken hızlarda çalıştırılabilme,
10--Kurutuculu Soğutma Sistemleri
10.1--Nemli havanın iklimlendirilmesinde önce hava istenilen nem değerine kadar soğutulmakta ve sonra hava istenilen konfor sıcaklığına ısıtılmaktadır.
10.2--Kurutuculu sistemlerde ise havanın nemini bağımsız ve direkt olarak kontrol eden kurutucu maddeler kullanılmaktadır.
10.3--Hava önce kurutucu maddeyle temas ettirilerek nemi alınmakta ve soğutma ünitesinden geçirilerek hava istenen konfor koşullarına getirilmektedir.
10.4--Kurutucu maddenin sürekli olarak nem alma işlevini yerine getirebilmesi için bünyesindeki nemi atması gerekmektedir. Bu işlem kurutucu maddenin doğal gazdan elde edilen sıcak gazlarla temas ettirilmesiyle sağlanmaktadır
10.5--Kurutuculu (Nem almalı) serinletme sistemleri daha çok güneş enerjili hava ve su ısıtıcılarla uygulanmış sistemlerdir.
10.6--Kurutuculu sistemlerde ise havanın nemini bağımsız ve direkt olarak kontrol eden kurutucu maddeler kullanılmaktadır.
11-Doğalgazlı Soğutma Sistemlerinin Soğutma Etkinlik Katsayıları:.
1--Adsorpsiyonlu Soğutma Teknolojileri soğutma etkinliği katsayısı……....................... 0,5-1,35
1.1--Isıtma etkinliği katsayısı ……… 0,43-0,63
2--DoğalGaz Motor, Direkt Tahr Buh Sıkış Soğ sist soğ etkinliği katsayı….........................1,22- 2,3
3--Kurutuculu soğutma sistemlerinin verimleri….............................................................. 0,5 ile 2,58
arasında olduğu anlaşılmaktadır.
12--Global ısınmanın giderek etkisini gösterdiği günümüzde özellikle yaz aylarında giderek artan oranda gereksinim duyulan iklimlendirme sorunların çözümünde, birincil enerji (elektrik) tüketimi en az olan doğal gaz tahrikli bu belirtilen sistemlerin tercih edilmesi ve yaygınlaşması beklenmektedir.
12.1-- Ülkemizde de doğal gazlı soğutma uygulamaları artış trendi içindedir.
Kaynak: Mühendis ve Makine-Cilt : 49 Sayı: 581Doğal Gazlı iklimlendirme Sistemleri-Senem GÜNGÖR- Ali GÜNGÖR-Ege Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü