Endüstriyel ve Ticari Soğutma Sistemlerinde hava soğutmalı kondenserler, çoğu kez dış ortamlara yerleştirilmekte ve yıl boyunca çok farklı sıcaklıklarda çalışmaktadırlar. Özellikle kış sezonunda düşük çevre sıcaklığından dolayı bu tip kondenserlerin yoğuşma basınçları ve sıcaklıkları düşmektedir. Bu basınç düşmesi soğutma sistemlerinde problemlere neden olmaktadır.
Kış mevsiminde yoğuşma basıncının düşük olması soğutucu akışkanın sıvı deposunda yığılmasına ve sıvı hattı basıncınında düşmesine neden olur. Sıvı hattındaki bu basınç düşmesi sistemde dolaşan gazın debisini ve genleşme valfinin kapasitesini azaltır, çünkü bu valf giriş ve çıkıştaki basınç farkıyla çalışmaktadır. Genleşme valfinden geçen düşük soğutucu kütle debisi evaporatör kapasitesini düşürür. Hava soğutmalı kondensere sahip soğutma sistemlerindeki bu problem, sisteme ilave edilen “düşük çevre kontrolleri” ile önlenebilir.
Düşük çevre kontrolları, çevre sıcaklığı düşük iken kondenserde soğutucu akışkandan ısı çekme kapasitesini azaltır. Kondenser kapasitesini azaltmak için iki metot kullanılır; soğutucu akışkan taraflı kontrol ve hava taraflı kontrol.
SOĞUTUCU AKIŞKAN TARAFLI KONTROL
Soğutucu akışkan taraflı kontrolda uygulanan iki yöntem mevcuttur. Bunlar; taşmalı kontrol ve ısıtıcılı kontrol.
Taşmalı Kontrol
Soğutucu akışkan taraflı kontrolde kondensere sıvı doldurulur. Sıvı ile dolu kondenserin yoğuşturma kapasitesi azalır. Bu metot, kondenser kangalının ve sıvı deposunun aşırı soğutucu akışkan ile doldurulmasını gerektirir.
En çok uygulanan kondenser doldurmak (taşmalı) metot; bir sıcak buhar by-pass valfi ile
yapılmaktadır. (Şekil-1)
Bu valf seti, yüksek basınç anahtarı ile kumanda edilmek suretiyle kondenserde standart bir basıncı muhafaza eder. Örnek olarak Freon-12 için 550 kPa ve Freon-22 için 960 kPa. Normal yaz çalışmaları sırasında yoğunlaşma basıncı yüksek olduğunda valf kapalı kalmaktadır. Kış sezonu sırasında çevre sıcaklığı kondenser basıncının valf ayarının altına düşmesine neden olur, valf açık konumuna doğru hareket eder. Bu, basma hattındaki buharın direkt olarak depoya akmasına müsaade eder. Buhar sıvı deposundan evaporatöre daha fazla sıvı gitmesi için kuvvet uygular. Böylece sıvı haldeki soğutucu akışkanın bir kısmı, sıvı tankındaki basınca bağlı olarak kondenser içinde kalır. Ortam sıcaklığı 10*C olduğunda
kondenser hacminin %50’si sıvı ile dolacaktır. Bu sıcaklık -18″C olduğunda bu oran %90’a kadar çıkmaktadır.
Diğer bir taşmalı metot; yeni geliştirilen yoğuşma basıncı regülatör valfleri kullanılarak gerçekleştirilir. Bu valf hava soğutmalı sistemlerde kışın düşen yoğunlaşma basıncını ayarlar. Böylece yıl boyunca sistemde düzgün basınç oluşur. Ayrıca bu valf sayesinde termostatik genleşme vanasına giren soğutucu akışkanın basıncı sabit kalır. (Şekil. 2) Bu valfin
çalışması şu şekilde olmaktadır:
Yazın yoğunlaşma basıncı, ayar (set) basıncından yüksektir. Akış C-R yönündedir. Kış aylarında ise yoğunlaşma basıncı ayar basıncından düşüktür. Dolayısıyla akış B-R yönünde olduğundan kondenserde taşma etkisi oluşturulur.
Kondenser kapasitesinin taşma etkisi ile azaltılması, kondenser basıncından yükselmeye neden olur. By-pass buharı valf uygun olarak kapandıktan sonra kondenser basıncı artar ve kondenser çalışmasına kısmen taşmalı olarak devam eder. Ortam sıcaklığı yükseldiği zaman, kondenser basıncı da yükselir ve zorlanmış sıvı kondenserden sıvı deposuna geri döner.
Isıtıcılı Kontrol
Soğutucu akışkan taraflı kapasite kontrolünün diğer bir yöntemi, sıvı deposu (receiver) üzerine veya içine elektrikli ısıtıcı yerleştirmek suretiyle sağlanabilir. Elektrikli ısıtıcının kontrolü, kompresör çıkış basıncını izleyen bir basınç otomatiği ile yapılabilir.
HAVA TARAFLI KONTROL
Hava soğutmalı kondenser kapasitesinin azaltılmasında kondenser içerisindeki hava akış değişmeleri için farklı metotlar kullanılır. Kondenser içerisindeki hava akış miktarını değiştirmekle ısı transfer seviyesini etkilemek mümkündür.
Hava akış değişmeleri için üç yaygın metot vardır; fanın aralıklı çalıştırılması, modülasyonlu damper kontrolü ve fan hız kontrolü.
Fanın Aralıklı Olarak Çalıştırılması
Fanın aralıklı olarak çalıştırılması, dış çevre sıcaklığına cevap olarak gerektiğinde durması ile çalışması anlamındadır. Bu metot sadece iki veya daha fazla fanlı kondenserler üzerinde uygulanabilir. Çünkü tek fan, kompresörde basınç yükselmesini önlemek için devamlı çalışmak zorundadır. Oda termostatı yüksek basınç anahtarı ile fanların çalışması otomatik olarak kontrol edilir. Bir çift fanlı ünitede, tek fanın çalışması hava soğutmalı kondenser kapasitesinin %45 azaltır. Üç fanlı bir ünitede, iki fanın çalışması kapasiteyi %60’a çıkarır.
Yurdumuzda yaygın olarak kullanılan soğuk depo kumanda şemalarından da bağlantılar kondenser fanı ayrı bir yüksek basınç anahtarı tarafından kumanda edilecek şekilde yapılmaktadır.
Fakat bu kumanda şekli birden fazla fana sahip (çok fanlı) kondenserlere uygulanması gerekirken tek fanlı ünitelere de uygulanmakta ve dolayısıyla basma hattı basıncında sürekli dalgalanmalar meydana gelmektedir.
Modülasyonlu Damper Kontrolü
Modülasyonlu damper kontrolü, hava soğutmalı kondenser yüzeyi üzerinde hareketli damper kanatları ile hava akış miktarının kontrol edilmesidir. (Şekil-3) Bu metot tek fanlı ünitelerde ve çoklu fanlı ünitelerde aralıklı çalıştırma metodu ile birlikte kullanılır. Bir basınç duyarga kontrolü yoğuşma basıncını hisseder ve otomatik kontrol bir damper motorunu, dolayısıyla damper
kanatlarının konumunu kontrol eder.
Fan Hız Kontrolü
Fan hız kontrolü, basit çok hızlı bir fan motorunun hava akışını değiştirmede kullanılmasıdır. Bir çok sistemlerde kondenser basıncı duyargası otomatik olarak fan hızını kontrol eder. Bu metot dahi tek fanlı kondenserlerde, ve aralıklı çalıştırma metodu ile birlikte çok fanlı kondenserlerde kullanılır. (Şekil. 4) Ayrıca çift hızlı fan motorları kullanmak suretiyle ve
basınç/sıcaklık anahtarı kumandasıyla fan hız kontrolü yapılabilir. Kış aylarında havalı kondenserlerde karşılaşılan bir diğer problem de şudur: Çevrimin durma aralığından kondenser soğutma sisteminin en soğuk birimi olmaya başlar. Böylece soğutucu akışkan kondenserde toplanacaktır. Bu durum çevrimin durması esnasında evaporatörde basınç yükselmesini önler ve çevrim başladığında emme basıncı düşer. Alçak basınç anahtarı emme basıncı etkisiyle devreyi keser ve kompresörü durdurur. Yoğuşma sıcaklık ve basıncı, yukarıda anlatılan önlemler alınmışsa, kısa bir süre sonra normal seviyeye gelir. Bu
çalışma problemini giderebilmek için, alçak basınç anahtarının kısa bir süre devre dışı bırakılması ve sonra tekrar devreye sokulması gereklidir. Bu maksatla, soğutma kumanda devresindeki alçak basınç anahtarını şöntleyen bir zaman rölesi ilave edilir ve soğutma sistemi çalışmaya başladığında alçak basınç anahtarını bir süre (10-30 sn) etkisiz bırakıp sonra tekrar devreye sokar.
Sonuç olarak hava soğutmalı kondensörlü soğutma sistemlerinin, kış şartlarında verimli çalıştırılabilmesi için, teknik elemanlarımızca da iyi bilinmekte olan yukarıdaki açıklanan yöntemlerin uygulanması gereklidir. Ancak haksız rekabet ve mühendisliğin ekonomikliğe feda edilmesi; piyasada, gerek tasarım yönünden gerekse işçilik yönünden çok kötü
durumdaki soğutma sistemlerinin doğmasına neden olmuştur. Dolayısıyla bir soğutma sistemi kurulurken sadece ilk tesis masrafları değil, daha sonraki işletim masraflarının da planlanması gerekir.