Doğru endüstriyel chiller nasıl seçilir?

Chiller kurulumunun en cazip nedenlerinden biri, değerli ve sıcaklığa duyarlı proses ekipmanlarındaki ısıyı gidermek için sağladığı sürekli koruma sayesinde arıza süresini en aza indirmektir. Aynı zamanda chiller, tesisin kendi su kaynağını yeniden dolaştırarak ve tekrar kullanarak sudan ve ilgili maliyetlerden tasarruf sağlar. Özellikle de proses ekipmanı günde birkaç vardiyada çalışıyorsa soğutma suyunun maliyeti hızla artabilir. Sisteme bir chiller dahil edilmesi maliyetleri ve izlenen şebeke suyu tedariğine ve atık su tahliyesine ilişkin ihtiyacı pas geçebilir ve üretim bütçeleri dahilinde önemli tasarruflara katkıda bulunabilir. Ayrıca chiller teknolojisindeki en son gelişmelerle, sermaye yatırımı geri dönüşü, ekipmanın kullanım ömrünün çok kısa bir süresi içinde gerçekleştirilebilir.

Chiller kurulumunu belirlerken, doğru ürün uyumunu elde etmek için chiller performans faktörlerine dair çalışma bilgisi çok önemlidir. Tespit edilmesi gerekenler: kullanılacak olan proses sıvısı türü; proses soğutma sıcaklığı; debi ve basınç gereklilikleri; çalışma ortamı; ortam sıcaklığı; gereken chiller boyutu ve konumunun uzamsal kısıtlamaları.

Bir proses için uygun soğutma sıvılarını göz önünde bulundururken dikkat edilmesi gereken temel faktörler performans özellikleri ve ekipman uyumluluklarıdır. Bir soğutma sıvısının performansı, belirli bir sıcaklıktaki özelliklerine bağlıdır. İlgili parametreler özgül ısı, viskozite ve donma/kaynama noktalarıdır. Özgül ısı ile soğutma kapasitesi arasında doğrudan bir ilişki vardır. Sistem bütünlüğünü korumak ve optimum performansı uzatmak için, düşük veya yüksek ayar noktası sıcaklıkları gerektiğinde etilen veya propilen glikol yüzdesinin suyla (tipik olarak %10 ila %50 aralığında) karıştırılması önerilir. Uyumluluk açısından, korozyon potansiyeli ve contaların erken bozulması, yanlış boyutlandırılmış sistemler için yaygın arıza modlarıdır. Bu nedenle yapı malzemeleri ve sıvıların yapısı önemli bir unsur olmalıdır ve bundan dolayı soğutma sıvısına bir korozyon önleyici eklenmesi önerilir. Bununla birlikte, chiller teknolojisindeki en son gelişmelerde, işletme suyunun pas partikülleriyle kirlenmesini önlemek ve daha yüksek güvenilirlik ve sıcaklık kontrolü seviyeleri sağlamak için santrifüj pompaların depolama tankı ve hidrolik parçaları paslanmaz çelikten üretilmiştir. Benzer şekilde, son teknoloji ürünü, tamamen alüminyum mikrokanallı kondenserler korozyona uğramadan uzun ömür sağlayacak şekilde tasarlanmıştır ve diğer ısı eşanjörü tiplerine kıyasla %30 daha az soğutucu şarjı gerektirir.

Ayar noktası sıcaklığı bir chillerin soğutma kapasitesini etkiler. Sıcaklığın düşürülmesi soğutma sistemine daha fazla yük binmesine neden olur, sıcaklık artırıldığında tam tersi olur. Chillerin ayarlandığı sıcaklık ile toplam soğutma kapasitesi arasında doğrudan bir ilişki vardır. Bu nedenle, önerilen kurulumla ilgili olarak chillerin yayınlanmış performans verilerinin incelenmesi önemlidir. Aynı zamanda chiller açıkta kalan bir alanda kullanılacaksa gereken donma koruması seviyesinin belirlenmesi, yani çalışma sırasında chillerden çıkan en soğuk sıvı sıcaklığının belirlenmesi de eşit derecede önemlidir.

Bir endüstriyel soğutma sistemi yapılandırılırken pompa ömrü öncelikli olarak göz önünde bulundurulmakla birlikte, sistemdeki basınç kaybı ve gerekli debi öncelikle pompa boyutu ve performansı tarafından belirlenmelidir.
Basınç: Küçük boyutlu bir pompa, soğutma döngüsünün tamamındaki sıvı debisini azaltır. Chillere dahili basınç tahliyesi takılmışsa debi proses boyunca yönlendirilir ve chillere geri döner. Dahili basınç tahliyesi yoksa pompa gerekli basıncı sağlamaya çalışır ve ölü nokta basıncı veya sınırı olarak adlandırılan basınçta çalışır. Bu durum meydana geldiğinde pompanın ömrü önemli ölçüde kısalabilir; sıvı akmayı durdurur ve pompadaki sıvı ısınır, ardından buharlaşarak ve pompanın soğuma yeteneğini bozarak yataklarda, contalarda ve pervanelerde aşırı aşınmaya neden olur.Bir sistemdeki basınç kaybının belirlenmesi, prosesin giriş ve çıkışında basınç göstergelerinin bulunmasını ve ardından istenen debide değerler elde etmek için pompa basıncının uygulanmasını gerektirir.
Debi: Proses boyunca yetersiz debi, yetersiz ısı aktarımı sağlar, bu nedenle debi, prosesin güvenli bir şekilde çalışması için gereken ısıyı ortadan kaldırmaz. Sıvı sıcaklığı ayar noktasının üzerine çıktıkça yüzey/bileşen sıcaklıkları da ilk ayar noktasından daha yüksek bir kararlı durum sıcaklığına ulaşılana kadar yükselmeye devam eder.Chiller sistemlerinin çoğu, basınç ve debi gerekliliklerini ayrıntılı olarak gösterir. Tasarımın bir parçası olarak gerekli ısı yükü kaldırma işlemini belirlerken sisteme dahil olan tüm hortumların, bağlantı elemanlarının, bağlantıların ve yükseklik değişikliklerinin dikkate alınması önemlidir. Bu yardımcı özellikler, uygun boyutta değilse basınç gerekliliklerini önemli ölçüde artırabilir.

Ortam Sıcaklığı: Hava soğutmalı chillerin ısıyı dağıtma yeteneği ortam sıcaklığından etkilenir. Bunun nedeni, soğutma sisteminin yoğuşma işlemi için ısı aktarımını başlatmak üzere ortam havası/soğutucu sıcaklığı gradyanını kullanmasıdır. Yükselen ortam havası sıcaklığı sıcaklık farkını (ΔT) azaltır ve ardından toplam ısı aktarımını azaltır. Chiller sıvı soğutmalı bir kondenser kullanıyorsa yüksek ortam sıcaklıklarının yine de kompresör, pompa ve elektronik kısımlar gibi önemli bileşenler üzerinde olumsuz etkileri olabilir. Bu bileşenler çalışma sırasında ısı üretir ve yüksek sıcaklıklar kullanım ömürlerini kısaltır. Kılavuz olarak, dış ortam tipi olmayan chiller için tipik maksimum ortam sıcaklığı 40°C'dir.
Uzamsal Kısıtlamalar: Uygun ortam havası sıcaklığını korumak için chillerin etrafında yeterli hava sirkülasyonu alanı sağlamak önemlidir. Uygun hava akışı olmadığında yetersiz hava hacminin yeniden dolaşımı onu hızla ısıtır. Bu durum chiller performansını etkiler ve chillere zarar verebilir.

Doğru boyutta soğutucu seçmek önemli bir karardır. Küçük bir soğutucu, proses ekipmanını hiçbir zaman düzgün şekilde soğutamadığı ve işletme suyu sıcaklığı stabil olmadığı için her zaman sorun olacaktır. Bunun aksine, büyük boy bir soğutucu asla en verimli seviyesinde çalışamayacak ve çalışması daha maliyetli olacaktır. Uygulamaya ilişkin doğru ünite boyutunu belirlemek için proses ekipmanının soğutma ortamına eklediği debiyi ve ısı enerjisini, yani giriş ve çıkış suyu arasında ∆T olarak ifade edilen sıcaklık değişimini bilmek gerekir. Hesaplama amaçlı formül şöyledir: Saniye başına ısı enerjisi (genelde güç olarak bilinir) = kütle debisi × özgül ısı kapasitesi × sıcaklıktaki değişim (∆T). Suyun özgül ısı kapasitesi nominal olarak 4,2 kJ/kg K olarak ifade edilir ancak glikol katkı maddeleri yüzdesi içeriyorsa bu değer 4,8 kJ/kg K'ye yükseltilir. Not: 1K = 1°C ve su yoğunluğu 1'dir, yani 1 l su hacmi = 1 kg su kütlesi. Burada 5°C sıcaklık değişimiyle 2,36 l/sn (8,5 m3/sa) su debisine uygun olan doğru kW boyutlu soğutucuyu belirlemek için formül uygulamasına bir örnek verilmiştir: Saniye başına Isı Enerjisi (kJ/sn veya kW) = 2,36 l/sn (Debi) X 5°C (∆T) X 4,2 kJ/kg K (saf suyun Özgül Isı Kapasitesi) Gereken soğutucu boyutu = 49,6 kW Alternatif olarak, soğutulacak ısı yükü zaten biliniyor olabilir; bu durumda formül, farklı debilerle elde edilebilecek (farklı pompa boyutlarıyla elde edilebilen) sıcaklık farkını (∆T) belirlemek için yeniden düzenlenebilir. Boyut seçimini etkileyebilecek başka durumlar olabilir. Tesisi gelecekte genişletme planı, yüksek ortam sıcaklıklarına maruz kalma veya yüksek rakımlardaki konum gibi faktörlerin tümü farklı bir ünite boyutunun teknik özelliklerine yol açabilir.

En yeni, gelişmiş nesil endüstriyel chillerlerin tasarımında bakım kolaylığı, çalışma güvenliği ve akıllı kontrol ve bağlantı özellikleri öne çıkmaktadır. Bu chillerler örneğin -45°C'ye kadar ortam sıcaklıklarında bile iç ve dış mekanlarda çalışmasına olanak sağlayan IP54 sınıfı, ses yalıtımlı kanopiler kullanılarak üretilmiştir. Bu cihazlar, takılı bileşenler olan ön taraftaki soğutma sistemleri ve arka taraftaki soğutma suyu sirkülasyon grubuna kolay erişim için özel olarak tasarlanmıştır. Geniş kanopili kapılar ve akıllı düzen, bakım süresini kısaltır ve arızaları önlemek için kolay inceleme olanağı sağlar. Piyasadaki yenilikçi yeni modeller; debi ve seviye anahtarları, termal problar, basınç probları, karter ısıtma ve soğutmanın güvenli bir şekilde çalışmasını sağlayan süzgeçler gibi çok çeşitli güvenlik cihazları içerir. Buna ek olarak, tamamen hava geçirmeyecek şekilde kapatılmış bir soğutma sistemi soğutucu gazın sızmasını önler ve sıfır bakım gerektirir. Birleşik Krallık FGAS Yönetmelikleri, yıllık ve daha büyük soğutma sistemlerinde FGAS sertifikalı bir mühendis tarafından yılda iki kez kontrol yapılmasını gerektirir. Faz sırası rölesi bulunması, yanlış kablo bağlantısı durumunda kompresörün hasar görme riskini ortadan kaldırır. Bu yeni tasarımlarda, dokunmatik ekran denetleyicisi enerji tasarruflu algoritmalarla çalışır, tüm chiller sensörleri tek bir sistemde birleştirir ve çalışma parametrelerinden sapma olması durumunda zamanında uyarılar verir. 11 kW ve üzeri chiller boyutlarında dahili akıllı uzaktan izleme özelliğiyle tam bağlantı sağlanır. Bu da optimum verimlilik sağlamak için kullanıcının makine verilerini gerçek zamanlı olarak net bir formatta sunar.