Kapalı Devre Soğutma Kulelerinde Glikolün Free Coolıng Performansına Ve Enerji Verimliliğine Etkisi

1. Glikolün FreeCooling Performansına Etkisi

Kapalı devre soğutma kulelerinde glikol kullanımı, düşük dış ortam sıcaklıklarında donma riskini azaltarak sistemin daha geniş bir sıcaklık aralığında çalışmasına yardımcı olabilir. Ancak glikol kullanımı, freecooling kapasitesinin otomatik olarak artacağı veya sistemin daha az enerji tüketeceği anlamına gelmez.

Glikol-su karışımının fiziksel özellikleri, saf sudan farklıdır. Özellikle viskozite, özgül ısı ve ısı iletkenliğindeki değişimler, serpantin içindeki ısı transferini ve akış koşullarını etkiler.

Bu nedenle glikollü bir kapalı devre soğutma kulesinin performansı değerlendirilirken iki temel unsur birlikte ele alınmalıdır:

• İşletme avantajı: Düşük sıcaklıklarda donma riskinin azalması ve uygun koşullarda freecooling çalışma aralığının genişlemesi.
• Performans etkisi: Isı transfer kapasitesindeki değişim, basınç kaybı ve pompa-fan enerji tüketimi.

CTP Mühendislik uygulamalarında amaç, bu iki etki arasındaki dengeyi değerlendirerek prosesin ihtiyaç duyduğu soğutma kapasitesini güvenilir ve enerji açısından uygun koşullarda sağlamaktır.

1.1. Düşük Sıcaklıklarda İşletme Avantajı

Glikol kullanımı, serpantin ve tesisat içerisindeki akışkanın donma riskini azaltır. Bu özellik, özellikle kış aylarında düşük dış ortam sıcaklıklarıyla karşılaşılan tesislerde önem taşır.

Uygun şekilde tasarlanmış bir sistemde glikol kullanımı, dış ortamdan yararlanılabilen saatlerin artmasına katkı sağlayabilir. Ancak elde edilecek avantaj; prosesin gerekli sıcaklığına, dış ortam koşullarına, glikol konsantrasyonuna ve kule kapasitesine bağlıdır.

Freecooling çalışma süresinin uzaması, tek başına yıllık enerji tasarrufunun aynı oranda artacağı anlamına gelmez. Gerçek kazanç, sistemin toplam elektrik tüketimi üzerinden hesaplanmalıdır.

1.2. Isı Transferi ve Hidrolik Performans

Glikol konsantrasyonu arttıkça akışkanın viskozitesi yükselebilir; özgül ısısı ve ısı iletkenliği değişebilir. Bu durum serpantin içindeki ısı transferini ve basınç kaybını etkileyebilir.

Sonuç olarak aynı serpantin geometrisi, debi ve sıcaklık koşullarında suyla elde edilen kapasite ile glikollü karışımla elde edilen kapasite farklı olabilir.

Glikollü sistemlerde kapasite değerlendirmesi, yalnızca su için belirlenmiş katalog değerlerine veya sabit bir kapasite düzeltme katsayısına dayandırılmamalıdır. Kullanılacak akışkanın gerçek özellikleri ve tasarım koşulları dikkate alınmalıdır.

2. Glikol Konsantrasyonunun Kapasite ve Basınç Kaybına Etkisi

Glikol konsantrasyonu, kapalı devre soğutma kulesinin termal ve hidrolik tasarımını etkileyen önemli parametrelerden biridir.

Konsantrasyon arttıkça donma koruması genellikle iyileşir. Buna karşılık akışkanın viskozitesi artabilir ve sistemdeki basınç kayıpları yükselebilir. Isı transfer performansındaki değişim ise yalnızca glikol oranına değil, serpantin geometrisine, debiye, akışkan sıcaklığına ve hava tarafındaki koşullara da bağlıdır.

Bu aralıklar bir kapasite kaybı veya basınç artışı yüzdesi belirtmez. Kesin sonuçlar, kullanılan glikolün teknik verileri ve ilgili sistemin tasarım koşulları üzerinden hesaplanmalıdır.

CTP Mühendislik açısından doğru yaklaşım, glikol konsantrasyonunu yalnızca donma sıcaklığına göre seçmek yerine, gerekli kapasite ve pompa koşullarıyla birlikte değerlendirmektir.

3. Glikolün Pompa Enerji Tüketimine Etkisi

Glikol konsantrasyonunun artması, özellikle düşük akışkan sıcaklıklarında viskoziteyi yükseltebilir. Bu durum serpantin ve boru hatlarındaki basınç kaybını artırarak pompanın çalışma noktasını ve güç ihtiyacını değiştirebilir.

Pompanın yaklaşık hidrolik güç ihtiyacı aşağıdaki bağıntıyla hesaplanabilir:

P = Q × Δp / η

Burada:

• P: Hidrolik güç (W)
• Q: Hacimsel debi (m³/s)
• Δp: Toplam basınç farkı (Pa)
• η: Pompa hidrolik verimi

Pompanın elektrik tüketimi hesaplanırken motor ve varsa frekans konvertörü verimleri de dikkate alınmalıdır.

Glikollü uygulamalarda pompa seçimi yapılırken şu hususlar kontrol edilmelidir:

• Gerekli tasarım debisinin sağlanması
• Serpantin ve tesisat toplam basınç kaybı
• Pompanın gerçek çalışma noktası
• Pompa, motor ve sürücü güç ihtiyacı
• Kontrol vanaları ve diğer devre elemanlarının etkileri

CTP Mühendislik kapalı devre soğutma kulelerinde pompa seçiminin gerçek glikol özelliklerine göre yapılması, tasarım debisinin korunmasına ve gereksiz enerji tüketiminin önlenmesine katkı sağlar.

4. Glikolün Serpantin Isı Transfer Yüzeyine Etkisi

Glikol kullanımı, serpantin içindeki ısı transfer koşullarını değiştirebilir. Bu nedenle suyla çalışan bir sistem için belirlenmiş serpantin yüzeyinin glikollü uygulamada aynı kapasiteyi sağlayacağı varsayılmamalıdır.

Gerekli serpantin yüzeyini etkileyen temel parametreler şunlardır:

• Gerekli soğutma kapasitesi
• Akışkan giriş ve çıkış sıcaklıkları
• Glikol türü ve konsantrasyonu
• Akışkan debisi ve serpantin içindeki akış koşulları
• Dış ortam kuru ve yaş termometre sıcaklıkları
• Hava debisi ve serpantinin hava tarafı performansı
• İzin verilen basınç kaybı

Glikol kullanımı nedeniyle gerekli serpantin yüzeyinin ne kadar değişeceğini belirleyen, bütün kulelere uygulanabilecek sabit bir yüzde yoktur.

Serpantin yüzeyi, gerçek akışkan özellikleri ve tasarım koşulları üzerinden hesaplanmalıdır. Bu yaklaşım, gerekli kapasitenin sağlanmasının yanı sıra ekipman boyutlarının ve yatırım maliyetinin gereksiz yere artmasını önlemeye de yardımcı olur.

5. Fan ve Pompa Enerjisinin Birlikte Değerlendirilmesi

Kapalı devre soğutma kulelerinde toplam elektrik tüketimi, yalnızca pompa enerjisinden oluşmaz. Fanların tüketimi de sistemin toplam işletme maliyetinde önemli bir paya sahiptir.

Glikolün serpantin kapasitesine etkisi, gerekli hava debisini veya çalışma koşullarını değiştirebilir. Bununla birlikte fan enerjisindeki gerçek değişim; kule geometrisine, fan seçimine, kontrol sistemine ve termal performansa bağlıdır.

Bu nedenle glikollü sistemlerde aşağıdaki unsurlar birlikte değerlendirilmelidir:

• Serpantin içindeki akışkanın hidrolik performansı
• Gerekli soğutma kapasitesi için fanların çalışma koşulları
• Pompa ve fanların elektrik tüketimleri
• Freecooling ile mekanik soğutma arasındaki geçiş
• Sistemin yıl boyunca değişen çalışma koşulları

Enerji verimliliği değerlendirmesinde yalnızca kule kapasitesine değil, aynı kapasitenin sağlanması için gereken toplam elektrik tüketimine bakılmalıdır.

6. FreeCooling ile Yıllık Enerji Tasarrufu Nasıl Hesaplanır?

Freecooling uygulamasının yıllık ekonomik faydası, glikol oranından veya kule kapasitesinden tek başına hesaplanamaz. Bunun için tesisin çalışma koşulları ile yıl boyunca değişen dış ortam sıcaklıklarının birlikte değerlendirilmesi gerekir.

Hesaplamada dikkate alınması gereken başlıca veriler şunlardır:

• Saatlik dış ortam sıcaklıkları
• Prosesin gerekli soğutma kapasitesi ve sıcaklıkları
• Sistemin yıllık çalışma süresi
• Glikol konsantrasyonu ve akışkan özellikleri
• Kule fanlarının elektrik tüketimi
• Sirkülasyon pompasının elektrik tüketimi
• Soğutma grubunun kısmi yük performansı ve elektrik tüketimi
• Freecooling ile mekanik soğutma arasındaki kontrol stratejisi

Net enerji tasarrufu genel olarak, mekanik soğutma grubunun tüketimindeki azalmadan freecooling için gereken fan ve pompa enerjisinin çıkarılmasıyla değerlendirilir.

Yıllık tasarruf oranı, gerçek işletme verileriyle veya saatlik simülasyonla belirlenmelidir. Bu veriler olmadan kesin bir enerji tasarrufu yüzdesi vermek yanıltıcı olabilir.

7. CTP Mühendislik Kapalı Devre Soğutma Kulelerinde Tasarım Yaklaşımı

CTP Mühendislik kapalı devre soğutma kulelerinde glikollü çalışma koşulları değerlendirilirken termal kapasite, serpantin tasarımı, hidrolik gereksinimler ve enerji tüketimi birbirinden bağımsız parametreler olarak ele alınmamalıdır.

Doğru seçim için aşağıdaki proje verileri önem taşır:

1. Gerekli soğutma kapasitesi ve akış debisi
2. Proses akışkanının giriş ve çıkış sıcaklıkları
3. Glikol türü ve konsantrasyonu
4. Minimum tasarım dış ortam sıcaklığı
5. Dış ortam kuru ve yaş termometre koşulları
6. Serpantin için izin verilen basınç kaybı
7. Pompa ve fanların çalışma koşulları
8. Freecooling için hedeflenen çalışma aralığı ve yıllık çalışma süresi

Bu veriler üzerinden serpantin ve kule kapasitesi değerlendirilirken pompa ve fan seçimleri de birlikte incelenmelidir.

CTP Mühendislik ürünleri hakkında ayrıntılı bilgi:

• Kapalı devre soğutma kuleleri:https://www.ctpmuhendislik.com/urunler/kapali-tip-sogutma-kulesi-742
• Kapalı devre soğutma kulesi serpantinleri:https://www.ctpmuhendislik.com/urunler/kapali-devre-sogutma-kulesi-serpantinleri

Temel tasarım prensibi, gerekli donma korumasını sağlarken proses kapasitesini, hidrolik performansı ve toplam enerji tüketimini birlikte optimize etmektir.

8. Sonuç

Kapalı devre soğutma kulelerinde glikol kullanımı, düşük sıcaklıklarda donma riskini azaltabilir ve uygun koşullarda freecooling çalışma süresini genişletebilir. Ancak glikol konsantrasyonunun artması, akışkanın ısıl ve hidrolik özelliklerini değiştirerek serpantin kapasitesini, basınç kaybını ve pompa enerji tüketimini etkileyebilir.

Bu nedenle doğru glikol oranı belirlenirken yalnızca donma sıcaklığına odaklanılmamalı; gerekli soğutma kapasitesi, serpantin yüzeyi, pompa ve fan performansı ile yıllık enerji tüketimi birlikte değerlendirilmelidir.

En uygun tasarım, gerekli donma korumasını sağlarken prosesin ihtiyaç duyduğu kapasiteyi güvenilir ve enerji açısından verimli biçimde sunan tasarımdır.

CTP Mühendislik olarak kapalı devre soğutma kulelerinde termal performans, hidrolik gereksinimler ve işletme verimliliğinin birlikte değerlendirilmesinin, uzun vadeli ve güvenilir işletme açısından temel olduğuna inanıyoruz.