Chiller Sistemlerinde Enerji Verimliliği

Giriş

Chiller sistemleri; endüstriyel tesislerde proses soğutması, iklimlendirme, makine soğutması, kalıp sıcaklık kontrolü, gıda muhafazası, temiz oda şartlandırması ve veri merkezi soğutması gibi kritik görevleri yerine getirir.

Özellikle yıl boyunca çalışan tesislerde chiller grupları, toplam elektrik tüketiminin en büyük bileşenlerinden biri olabilir. Ancak yalnızca chiller cihazının nominal verimine bakmak, sistemin gerçek enerji performansını değerlendirmek için yeterli değildir.

Gerçek performans;

• chiller kompresörlerinin,
• evaporatör devresinin,
• kondenser devresinin,
• soğutma suyu pompalarının,
• kondenser suyu pompalarının,
• soğutma kulelerinin,
• kontrol vanalarının,
• otomasyon senaryolarının,
• dış hava koşullarının,
• proses yükünün

birlikte değerlendirilmesiyle belirlenir.

Sahada yüksek enerji tüketiminin temel nedenleri çoğu zaman cihazın kendisinden değil; yanlış set değerlerinden, düşük su sıcaklık farkından, gereğinden yüksek debiden, kirli ısı değiştiricilerden veya hatalı sıralı çalışma senaryolarından kaynaklanır.

Bu nedenle chiller enerji verimliliği çalışmaları, tek bir ekipman analizi değil, tüm soğutma tesisinin bütüncül optimizasyonu olarak ele alınmalıdır.

Üretim Süreci

Chiller sisteminin temel enerji ve ısı akışı aşağıdaki şekilde özetlenebilir:

Proses veya HVAC Isı Yükü
↓
Soğutulmuş Su Dönüş Hattı
↓
Evaporatör
↓
Soğutucu Akışkan Çevrimi
↓
Kompresör
↓
Kondenser
↓
Soğutma Kulesi veya Dış Hava
↓
Isının Atmosfere Atılması

Su soğutmalı merkezi bir sistemde genel akış:

Chiller
↓
Soğutulmuş Su Pompası
↓
Klima Santrali / Proses Eşanjörü / Makine
↓
Dönüş Suyu
↓
Chiller Evaporatörü

Kondenser tarafında:

Chiller Kondenseri
↓
Kondenser Suyu Pompası
↓
Soğutma Kulesi
↓
Soğutulmuş Kondenser Suyu
↓
Chiller Kondenseri

Hava soğutmalı chillerlerde kondenser ısısı fanlar aracılığıyla doğrudan dış havaya aktarılır. Su soğutmalı chillerlerde ise ısı, kondenser suyu ve soğutma kulesi üzerinden atmosfere atılır.

Chiller çevriminin temel bileşenleri şunlardır:

• Evaporatör
• Kompresör
• Kondenser
• Genleşme elemanı
• Soğutucu akışkan
• Kontrol sistemi
• Yağlama sistemi
• Sensörler ve emniyet elemanları

Enerjinin En Yoğun Kullanıldığı Sistemler

Chiller tesislerinde enerji tüketimi yalnızca kompresörlerde gerçekleşmez. Toplam tesis tüketimini oluşturan başlıca sistemler şunlardır:

• Chiller kompresörleri
• Soğutulmuş su pompaları
• Kondenser suyu pompaları
• Soğutma kulesi fanları
• Hava soğutmalı kondenser fanları
• Yardımcı yağ pompaları
• Isıtıcılar
• Kontrol panoları
• Otomasyon sistemleri
• Glikol devresi pompaları
• Serbest soğutma pompaları
• Kuru soğutucu fanları

Tipik bir su soğutmalı chiller tesisinde en yüksek tüketim genellikle kompresörlerde görülür. Ancak pompa ve kule fanlarının yanlış kontrol edilmesi, toplam sistem tüketimini önemli ölçüde artırabilir.

Bu nedenle yalnızca chiller COP değerinin değil, tüm tesisin toplam verimliliğinin değerlendirilmesi gerekir.

Chiller Türleri

Hava Soğutmalı Chiller

Kondenser ısısını dış havaya fanlar yardımıyla atar.

Başlıca avantajları:

• Soğutma kulesi gerektirmez
• Su tüketimi düşüktür
• Kurulumu görece basittir
• Su arıtma ihtiyacı sınırlıdır

Başlıca dezavantajları:

• Yüksek dış hava sıcaklıklarında verim düşebilir
• Kondenser fanları ek enerji tüketir
• Su soğutmalı sistemlere göre daha yüksek kondenser sıcaklığında çalışabilir

Su Soğutmalı Chiller

Kondenser ısısını su devresi ve soğutma kulesi aracılığıyla atmosfere aktarır.

Başlıca avantajları:

• Büyük kapasitelerde yüksek verim
• Daha düşük kondenser sıcaklığı
• Kısmi yüklerde uygun kontrolle yüksek performans
• Merkezi tesis uygulamalarına uygunluk

Başlıca dezavantajları:

• Soğutma kulesi ve pompa gerektirir
• Su şartlandırma ihtiyacı vardır
• Lejyonella ve hijyen riskleri yönetilmelidir
• Daha karmaşık bakım gerektirir

Vidalı Chiller

Orta ve yüksek kapasitelerde yaygın kullanılır. Kısmi yük kontrolü, kapasite kademelendirmesi ve değişken hızlı kompresör uygulamaları açısından avantajlıdır.

Santrifüj Chiller

Büyük soğutma yüklerinde yüksek verim sağlayabilir. Doğru seçilmediğinde düşük yüklerde kararsız çalışma ve surge riski oluşabilir.

Scroll Chiller

Küçük ve orta kapasitelerde, modüler tasarımlarda ve çoklu kompresörlü sistemlerde sık kullanılır.

Absorpsiyonlu Chiller

Elektrik yerine sıcak su, buhar veya atık ısı kullanarak soğutma üretir. Elektrik tüketimini azaltabilir; ancak toplam enerji performansı, ısı kaynağının maliyetine ve kullanılabilirliğine göre değerlendirilmelidir.

En Sık Karşılaşılan Enerji Kayıpları

Chiller enerji etütlerinde en sık karşılaşılan sorunlar şunlardır:

• Gereğinden düşük soğutulmuş su çıkış sıcaklığı
• Gereğinden yüksek kondenser suyu sıcaklığı
• Düşük evaporatör sıcaklık farkı
• Düşük kondenser sıcaklık farkı
• Aşırı yüksek su debisi
• Gereğinden büyük pompa kullanımı
• Sabit devirli pompa işletimi
• Vana ile debi kısılması
• Kirli evaporatör boruları
• Kirli kondenser boruları
• Hava soğutmalı kondenser yüzeylerinin kirlenmesi
• Soğutma kulesi dolgu malzemelerinin kirlenmesi
• Kule nozullarının tıkanması
• Soğutucu akışkan şarjının hatalı olması
• Yoğuşmayan gazların sistemde birikmesi
• Kompresörün kısa çevrim yapması
• Chillerlerin yanlış sırayla devreye alınması
• Çok sayıda chillerin düşük yükte çalıştırılması
• Yük paylaşımının dengesiz olması
• Minimum debi gereksiniminin yanlış belirlenmesi
• Bypass hattının sürekli açık kalması
• Sensör kalibrasyonlarının bozuk olması
• Set değerlerinin elle ve kontrolsüz değiştirilmesi
• Düşük delta-T sendromu
• Yetersiz boru ve ekipman izolasyonu
• Free cooling imkânının kullanılmaması
• Gece ve hafta sonu çalışma programlarının optimize edilmemesi
• Kondenser basıncının gereğinden yüksek tutulması
• Kompresör yağlama sistemindeki sorunlar
• Soğutucu akışkan kaçakları
• Otomasyon sisteminin yalnızca ekipman açma-kapama amacıyla kullanılması
• Tüm tesis performansının sürekli izlenmemesi

Düşük Delta-T Sendromu

Chiller sistemlerinde en sık görülen performans sorunlarından biri, soğutulmuş su gidiş ve dönüş sıcaklıkları arasındaki farkın tasarım değerinin altında kalmasıdır.

Temel ifade:

ΔT = Dönüş Suyu Sıcaklığı – Gidiş Suyu Sıcaklığı

Düşük delta-T oluştuğunda aynı soğutma yükünü taşımak için daha fazla su debisi gerekir. Bu durum:

• pompa enerjisini artırır,
• boru sistemindeki basınç kaybını yükseltir,
• ek chillerlerin erken devreye girmesine neden olabilir,
• tesisin kullanılabilir kapasitesini düşürebilir.

Düşük delta-T nedenleri arasında şunlar bulunabilir:

• Kontrol vanalarının kaçırması
• Üç yollu vanaların yanlış kullanılması
• Bypass hatlarının açık kalması
• Serpantinlerin kirli olması
• Düşük hava debisi
• Yanlış vana seçimi
• Kontrol algoritmasının yetersiz olması
• Yük tarafında gereğinden yüksek su debisi
• Sensör hataları

ENERVIS Enerji Etüdü Yaklaşımı

ENERVIS, chiller enerji etütlerinde yalnızca cihaz etiket bilgilerini veya anlık COP değerini incelemekle yetinmez. Tüm soğutma tesisi, gerçek saha yükleri ve işletme koşulları altında analiz edilir.

Ön İnceleme

İlk aşamada aşağıdaki bilgiler toplanır:

• Chiller marka ve modelleri
• Nominal soğutma kapasiteleri
• Kompresör tipleri
• Soğutucu akışkan türleri
• Devre şemaları
• Pompa kapasiteleri
• Soğutma kulesi kapasiteleri
• Tasarım gidiş-dönüş sıcaklıkları
• İşletme set değerleri
• Yıllık çalışma saatleri
• Sezonluk yük profilleri
• Üretim planları
• Bakım kayıtları
• Arıza geçmişi
• Enerji faturaları
• SCADA veya BMS trendleri

Ölçüm Planı

Ölçüm noktaları sistemin yapısına göre belirlenir:

• Chiller elektrik girişleri
• Her kompresörün elektrik tüketimi
• Evaporatör su giriş ve çıkışı
• Kondenser su giriş ve çıkışı
• Soğutulmuş su debisi
• Kondenser suyu debisi
• Pompa giriş ve çıkış basınçları
• Soğutma kulesi hava ve su sıcaklıkları
• Dış hava kuru termometre sıcaklığı
• Dış hava yaş termometre sıcaklığı
• Fan ve pompa hızları
• Damper ve vana pozisyonları
• Soğutucu akışkan basınçları

Sistem Sınırı

Enerji performansı değerlendirilirken hangi ekipmanların hesaplamaya dahil edildiği açıkça tanımlanmalıdır.

Cihaz COP Değeri

Yalnızca chillerin elektrik tüketimini kapsar.

COP = Üretilen Soğutma Kapasitesi / Chiller Elektrik Gücü

Sistem COP Değeri

Chillerle birlikte pompa, kule ve fan tüketimlerini de kapsar.

Sistem COP =
Toplam Soğutma Kapasitesi /
Toplam Chiller Tesisi Elektrik Gücü

Bu ayrım önemlidir. Chiller cihazı verimli çalışırken pompalar veya soğutma kulesi gereksiz enerji tüketiyor olabilir.

Yük Profili Analizi

Chillerler yıl boyunca nominal yükte çalışmaz. Bu nedenle aşağıdaki yük aralıkları ayrı ayrı incelenir:

• %0–25 yük
• %25–50 yük
• %50–75 yük
• %75–100 yük

Kısmi yük performansı, yıllık enerji tüketiminin belirlenmesinde nominal COP değerinden daha önemli olabilir.

Tasarruf Senaryoları

Enerji etüdü sonunda aşağıdaki uygulamalar için ayrı tasarruf ve yatırım senaryoları oluşturulur:

• Set sıcaklığı optimizasyonu
• Kondenser sıcaklığı optimizasyonu
• Pompalarda frekans konvertörü
• Kule fanlarında frekans konvertörü
• Chiller sıralama optimizasyonu
• Düşük delta-T probleminin giderilmesi
• Boru ve eşanjör temizliği
• Kondenser optimizasyonu
• Free cooling
• Isı geri kazanımı
• Yüksek verimli chiller değişimi
• Sensör ve otomasyon iyileştirmesi
• Termal enerji depolama
• AMPTICA ile sürekli performans takibi

Ölçüm ve Veri Analizi

Chiller sistemlerinde doğru performans analizi için elektriksel, mekanik ve termal verilerin eş zamanlı ölçülmesi gerekir.

Elektriksel Ölçümler

• Gerilim
• Akım
• Aktif güç
• Reaktif güç
• Görünür güç
• Güç faktörü
• Frekans
• Enerji tüketimi
• Harmonik bozulma
• Kompresör bazlı yük
• Fan ve pompa motor gücü

Termal Ölçümler

• Soğutulmuş su gidiş sıcaklığı
• Soğutulmuş su dönüş sıcaklığı
• Kondenser suyu giriş sıcaklığı
• Kondenser suyu çıkış sıcaklığı
• Dış hava kuru termometre sıcaklığı
• Dış hava yaş termometre sıcaklığı
• Emiş ve basma sıcaklıkları
• Soğutucu akışkan sıcaklıkları
• Aşırı kızdırma
• Aşırı soğutma

Hidrolik Ölçümler

• Soğutulmuş su debisi
• Kondenser suyu debisi
• Pompa giriş basıncı
• Pompa çıkış basıncı
• Diferansiyel basınç
• Filtre basınç kaybı
• Evaporatör basınç kaybı
• Kondenser basınç kaybı

Soğutma Kapasitesinin Hesaplanması

Su tarafında anlık soğutma kapasitesi yaklaşık olarak şu şekilde hesaplanır:

Q = ṁ × cp × ΔT

Burada:

• Q: Soğutma kapasitesi
• ṁ: Kütlesel debi
• cp: Suyun özgül ısısı
• ΔT: Gidiş ve dönüş suyu sıcaklık farkı

Hacimsel debi kullanıldığında su yoğunluğu da hesaba katılır.

COP Hesabı

COP =
Üretilen Soğutma Kapasitesi /
Tüketilen Elektrik Gücü

Örnek:

Bir chiller 1.000 kW soğutma kapasitesi üretirken 200 kW elektrik tüketiyorsa:

COP = 1.000 / 200 = 5

Ancak pompa ve kule fanlarının toplam 50 kW tükettiği varsayılırsa:

Sistem COP = 1.000 / 250 = 4

Bu nedenle saha analizlerinde cihaz COP’si ile tesis COP’si ayrı değerlendirilmelidir.

kW/RT Göstergesi

Chiller verimliliğinde kullanılan diğer bir performans göstergesi kW/RT değeridir.

RT, soğutma tonunu ifade eder.

Daha düşük kW/RT değeri, daha yüksek enerji verimliliğini gösterir.

IPLV ve Kısmi Yük Performansı

IPLV, chillerin farklı yük oranlarındaki ağırlıklı performansını değerlendiren bir göstergedir. Ancak gerçek tesis performansı, standart test koşullarından farklı olabilir.

Bu nedenle ENERVIS yaklaşımında:

• üretim yükü,
• dış hava koşulları,
• çalışma saatleri,
• chiller devreye girme sırası,
• su sıcaklıkları

kullanılarak tesise özel yıllık performans profili oluşturulur.

İzlenmesi Gereken KPI’lar

• Chiller COP
• Sistem COP
• kW/RT
• Soğutma kapasitesi
• Evaporatör ΔT
• Kondenser ΔT
• Soğutulmuş su debisi
• Kondenser suyu debisi
• Kompresör yük oranı
• Kompresör çalışma saati
• Kompresör başlatma sayısı
• Kule yaklaşma sıcaklığı
• Pompa özgül enerji tüketimi
• Fan enerji tüketimi
• Soğutma başına enerji tüketimi
• kWh/ürün
• kWh/m²
• kWh/ton üretim
• Soğutucu akışkan kaçak miktarı
• Alarm sayısı
• Plansız duruş süresi

Veri Kalitesi

Yanlış sensör verileri, yanlış enerji kararlarına neden olabilir. Bu nedenle:

• sıcaklık sensörleri kalibre edilmeli,
• debimetre montaj yönleri kontrol edilmeli,
• basınç sensörlerinin sıfır ayarı yapılmalı,
• elektrik analizörleri doğru akım trafolarıyla kullanılmalı,
• veri zaman damgaları eşleştirilmeli,
• eksik ve uç değerler filtrelenmelidir.

Süreç Bazlı İnceleme

Evaporatör Tarafı

Evaporatör, proses veya HVAC devresinden alınan ısının soğutucu akışkana aktarıldığı bölümdür.

İncelenen başlıca parametreler:

• Su giriş ve çıkış sıcaklıkları
• Su debisi
• Evaporatör basınç kaybı
• Soğutucu akışkan buharlaşma basıncı
• Yaklaşma sıcaklığı
• Kirlenme faktörü
• Donma riski
• Minimum debi

Evaporatör tarafında kirlenme, ısı transferini düşürerek kompresörün daha düşük evaporasyon sıcaklığında çalışmasına neden olabilir. Bu durum kompresör güç tüketimini artırır.

Kompresör

Kompresör, chillerin en büyük elektrik tüketicisidir.

İncelenen parametreler:

• Emiş basıncı
• Basma basıncı
• Basınç oranı
• Motor gücü
• Kısmi yük oranı
• Değişken hız durumu
• Kapasite kontrol yöntemi
• Yağ sıcaklığı
• Yağ basıncı
• Titreşim
• Başlatma sayısı
• Çalışma saati

Enerji verimliliği açısından hedef, kompresörün mümkün olan en düşük basınç oranında ve kararlı yük bölgesinde çalışmasıdır.

Kondenser

Kondenser tarafında ısı, soğutucu akışkandan dış ortama aktarılır.

Kondenser verimini düşüren başlıca faktörler:

• Yüksek kondenser suyu giriş sıcaklığı
• Kirli borular
• Düşük veya aşırı yüksek su debisi
• Kule performansının yetersiz olması
• Yoğuşmayan gazlar
• Hava soğutmalı serpantinlerin kirlenmesi
• Fan arızaları
• Hatalı soğutucu akışkan şarjı

Kondenser sıcaklığındaki düşüş, kompresörün basınç oranını azaltarak elektrik tüketimini düşürebilir. Ancak kondenser pompası ve kule fanı enerjisiyle birlikte optimum nokta belirlenmelidir.

Soğutulmuş Su Pompaları

Pompa optimizasyonunda aşağıdaki konular değerlendirilir:

• Pompa eğrisi
• Sistem eğrisi
• Gerçek çalışma noktası
• Vana kısma kayıpları
• Frekans konvertörü kullanımı
• Diferansiyel basınç set değeri
• Paralel pompa sıralaması
• Minimum debi
• Pompa verimi
• Motor verimi

Debi değişken olduğunda sabit devirli pompa kullanmak yerine, proses ihtiyacına göre hız kontrollü işletim tercih edilmelidir.

Kondenser Suyu Pompaları

Kondenser suyu pompalarının aşırı yüksek debide çalıştırılması, yalnızca pompa enerjisini artırmakla kalmaz; soğutma kulesi ve kondenser performansını da etkileyebilir.

Optimum kondenser suyu debisi, chiller üreticisinin izin verdiği çalışma aralığında ve sistem toplam enerjisini minimum yapacak şekilde belirlenmelidir.

Soğutma Kulesi

Soğutma kulesinin performansı aşağıdaki parametrelerle değerlendirilir:

• Kuleye giren su sıcaklığı
• Kuleden çıkan su sıcaklığı
• Yaş termometre sıcaklığı
• Yaklaşma sıcaklığı
• Kule fan gücü
• Fan hızı
• Su dağılımı
• Dolgu malzemesi durumu
• Drift kayıpları
• Blöf miktarı
• Su kalitesi

Yaklaşma sıcaklığı:

Yaklaşma Sıcaklığı =
Kule Çıkış Suyu Sıcaklığı –
Dış Hava Yaş Termometre Sıcaklığı

Yaklaşma sıcaklığının artması, kule performansının düştüğünü gösterebilir.

Free Cooling

Dış hava koşulları uygun olduğunda kompresörlü soğutma yerine doğrudan veya dolaylı serbest soğutma kullanılabilir.

Uygulama türleri:

• Su tarafı ekonomizer
• Plakalı eşanjörlü free cooling
• Kuru soğutucu
• Entegre free cooling chiller
• Hava tarafı ekonomizer

Free cooling özellikle aşağıdaki tesislerde avantaj sağlayabilir:

• Veri merkezleri
• Plastik üretim tesisleri
• Elektronik üretim tesisleri
• Yıl boyunca proses soğutması gereken fabrikalar
• Düşük sıcaklık gerektirmeyen su devreleri

Isı Geri Kazanımı

Chiller kondenserinde atmosfere atılan ısı, uygun sıcaklık seviyesinde değerlendirilebilir.

Kullanım alanları:

• Kullanım sıcak suyu ön ısıtması
• Proses suyu ısıtması
• Mahal ısıtması
• Kurutma havası ön ısıtması
• Kazan besi suyu ön ısıtması
• Temizlik suyu ısıtması

Isı geri kazanımı uygulanırken soğutma ihtiyacı ile ısı talebinin zaman uyumu analiz edilmelidir.

Termal Enerji Depolama

Chillerlerin düşük elektrik tarifesi dönemlerinde veya düşük dış hava sıcaklıklarında çalıştırılması için soğuk su ya da buz depolama sistemleri kullanılabilir.

Başlıca avantajları:

• Pik elektrik talebinin azaltılması
• Chiller yükünün dengelenmesi
• Daha küçük kurulu güç ihtiyacı
• Yedek soğutma kapasitesi
• Tarife optimizasyonu

SCADA ile Sürekli Enerji Yönetimi

Chiller sistemlerinin enerji performansı dış hava sıcaklığına, üretim yüküne ve işletme programına göre sürekli değişir. Bu nedenle yalnızca periyodik ölçümler yeterli değildir.

AMPTICA Endüstriyel İzleme Platformu ile aşağıdaki veriler sürekli izlenebilir:

• Chiller bazlı elektrik tüketimi
• Chiller COP
• Sistem COP
• kW/RT
• Soğutma kapasitesi
• Evaporatör giriş ve çıkış sıcaklığı
• Kondenser giriş ve çıkış sıcaklığı
• Evaporatör ΔT
• Kondenser ΔT
• Soğutulmuş su debisi
• Kondenser suyu debisi
• Pompa güçleri
• Kule fan güçleri
• Kompresör yük oranı
• Kompresör çalışma saatleri
• Dış hava sıcaklığı
• Yaş termometre sıcaklığı
• Kule yaklaşma sıcaklığı
• Vana pozisyonları
• Frekans konvertörü hızları
• Alarm kayıtları
• Soğutucu akışkan kaçak uyarıları
• Enerji maliyeti
• Karbon emisyonu

Chiller Performans Panosu

AMPTICA üzerinde oluşturulabilecek tipik bir chiller performans ekranında şu göstergeler yer alabilir:

• Anlık toplam soğutma yükü
• Çalışan chiller sayısı
• Her chillerin yük oranı
• Her chillerin COP değeri
• Toplam tesis COP değeri
• Günlük ve aylık kWh tüketimi
• Baz yük tüketimi
• Düşük delta-T uyarısı
• Yüksek kondenser sıcaklığı uyarısı
• Kirlenme göstergesi
• Kısa çevrim alarmı
• Normal dışı enerji tüketimi
• Beklenen ve gerçekleşen performans karşılaştırması

Otomatik Alarm Senaryoları

Aşağıdaki durumlarda otomatik alarm üretilebilir:

• COP belirlenen sınırın altına düştüğünde
• Evaporatör delta-T düşük olduğunda
• Kondenser yaklaşma sıcaklığı yükseldiğinde
• Pompa gereğinden yüksek hızda çalıştığında
• Chiller düşük yükte uzun süre çalıştığında
• Çok sayıda chiller eş zamanlı devrede olduğunda
• Kompresör kısa çevrim yaptığında
• Sensör değerleri uyumsuz olduğunda
• Soğutucu akışkan basınçları normal dışına çıktığında
• Soğutma kapasitesi ile elektrik tüketimi arasında sapma oluştuğunda

SENSONIT Gateway Entegrasyonu

SENSONIT Gateway, farklı üreticilere ait chiller, pompa, soğutma kulesi, enerji analizörü ve PLC sistemlerinden veri toplayarak SCADA veya AMPTICA platformuna aktarır.

Desteklenen protokoller:

• Modbus RTU
• Modbus TCP
• MQTT
• OPC UA
• Profinet
• Ethernet/IP
• IEC 61850

Bu yapı sayesinde eski ve yeni nesil ekipmanlar ortak bir izleme altyapısında birleştirilebilir.

Toplanabilecek cihazlar:

• Chiller kontrol panoları
• Kompresör sürücüleri
• Pompa frekans konvertörleri
• Soğutma kulesi kontrolörleri
• Enerji analizörleri
• Ultrasonik debimetreler
• Elektromanyetik debimetreler
• Sıcaklık sensörleri
• Basınç sensörleri
• Diferansiyel basınç sensörleri
• BMS sistemleri
• PLC sistemleri

ENERVIS Uygulama Yaklaşımı

ENERVIS chiller optimizasyon projeleri aşağıdaki aşamalarla yürütülür:

Mevcut Sistem Envanteri
↓
P&ID ve Otomasyon İncelemesi
↓
Elektriksel Ölçümler
↓
Debi ve Sıcaklık Ölçümleri
↓
Chiller COP Analizi
↓
Sistem COP Analizi
↓
Pompa ve Kule Analizi
↓
Yük Profili Oluşturulması
↓
Düşük Delta-T Analizi
↓
Kontrol Senaryolarının İncelenmesi
↓
Tasarruf Fırsatlarının Belirlenmesi
↓
Yatırım ve ROI Hesabı
↓
Uygulama
↓
Performans Doğrulaması
↓
AMPTICA ile Sürekli İzleme

Hızlı Kazanım Uygulamaları

Düşük yatırım gerektiren başlıca uygulamalar:

• Set sıcaklıklarının optimize edilmesi
• Çalışma saatlerinin düzenlenmesi
• Chiller sıralamasının düzeltilmesi
• Kondenser temizliği
• Evaporatör temizliği
• Sensör kalibrasyonu
• Bypass vanalarının kontrolü
• Kule fan setlerinin iyileştirilmesi
• Filtre ve pislik tutucuların temizlenmesi
• Pompa diferansiyel basınç setinin düşürülmesi

Orta Yatırım Gerektiren Uygulamalar

• Pompalara frekans konvertörü uygulanması
• Kule fanlarında hız kontrolü
• Debimetre montajı
• Otomasyon sisteminin yenilenmesi
• Isı geri kazanım eşanjörü kurulması
• Free cooling entegrasyonu
• Değişken primer debili sisteme geçiş

Yüksek Yatırım Gerektiren Uygulamalar

• Eski chillerin yüksek verimli modelle değiştirilmesi
• Merkezi chiller tesisinin yeniden tasarlanması
• Termal depolama sistemi kurulması
• Absorpsiyonlu chiller entegrasyonu
• Atık ısı temelli soğutma sistemi
• Tesis genelinde yeni hidrolik dengeleme sistemi

ENERVIS Saha Kontrol Listesi

Chiller Ünitesi

• Marka, model ve üretim yılı
• Nominal kapasite
• Kompresör tipi
• Soğutucu akışkan türü
• Evaporatör tipi
• Kondenser tipi
• Çalışma saatleri
• Başlatma sayıları
• Alarm geçmişi
• Yağ seviyesi
• Yağ sıcaklığı
• Titreşim
• Ses seviyesi
• Kaçak kontrolü
• İzolasyon durumu

Evaporatör Devresi

• Giriş sıcaklığı
• Çıkış sıcaklığı
• Delta-T
• Debi
• Basınç kaybı
• Filtre durumu
• Hava tahliyesi
• Minimum debi
• Donma koruması
• İzolasyon

Kondenser Devresi

• Giriş sıcaklığı
• Çıkış sıcaklığı
• Delta-T
• Debi
• Basınç kaybı
• Boru temizliği
• Su kalitesi
• Korozyon
• Tortu
• Yoğuşmayan gaz şüphesi

Soğutulmuş Su Pompaları

• Pompa eğrisi
• Gerçek çalışma noktası
• Motor gücü
• Motor verim sınıfı
• Frekans konvertörü
• Vana pozisyonları
• Titreşim
• Rulman sıcaklığı
• Kaplin hizası
• Paralel çalışma sırası

Kondenser Suyu Pompaları

• Debi
• Basınç
• Motor yükü
• Çalışma saati
• Frekans
• Pompa sıralaması
• Filtre ve pislik tutucular

Soğutma Kulesi

• Su giriş sıcaklığı
• Su çıkış sıcaklığı
• Yaş termometre sıcaklığı
• Yaklaşma sıcaklığı
• Fan gücü
• Fan hızı
• Dolgu malzemesi
• Nozullar
• Su dağılımı
• Drift eliminatörleri
• Blöf sistemi
• Su şartlandırma
• Biyolojik risk kontrolü

Otomasyon ve Enstrümantasyon

• Sıcaklık sensörleri
• Basınç sensörleri
• Debimetreler
• Enerji analizörleri
• Vana aktüatörleri
• Frekans konvertörleri
• PLC
• BMS
• SCADA
• AMPTICA
• SENSONIT Gateway
• Alarm senaryoları
• Trend kayıtları
• Veri arşivleme

Örnek İncelenen Sistemler

ENERVIS kapsamında incelenebilecek chiller uygulamaları şunlardır:

• Merkezi HVAC chiller tesisleri
• Plastik enjeksiyon soğutma sistemleri
• Ekstrüzyon hatları
• İlaç üretim tesisleri
• Gıda ve içecek fabrikaları
• Süt ürünleri tesisleri
• Elektronik üretim tesisleri
• Veri merkezleri
• Otomotiv fabrikaları
• Boyahaneler
• Kimya tesisleri
• Tekstil fabrikaları
• Hastaneler
• Oteller
• Alışveriş merkezleri
• Soğuk hava depoları
• Laboratuvarlar
• Temiz oda sistemleri
• Metal işleme tesisleri
• CNC tezgâh soğutma sistemleri
• Lazer kesim tesisleri
• Baskı ve ambalaj fabrikaları

Tipik İyileştirme Örneği

Bir tesiste üç adet chiller bulunduğu varsayılsın:

• Chiller 1: Yüksek verimli ve değişken hızlı
• Chiller 2: Sabit hızlı
• Chiller 3: Eski ve düşük verimli

Mevcut işletmede üç chiller düşük yükte birlikte çalıştırılıyorsa, toplam sistem COP değeri düşebilir.

Optimizasyon sonrasında:

• Yüksek verimli chiller öncelikli çalıştırılır
• İkinci chiller yalnızca ihtiyaç oluştuğunda devreye alınır
• Eski chiller yedek olarak tutulur
• Pompa hızları yükle birlikte azaltılır
• Kule fanları kondenser basıncına göre kontrol edilir

Bu şekilde ekipman değişimi yapılmadan önemli enerji tasarrufu sağlanabilir.

Yatırım Değerlendirmesi (ROI)

Chiller enerji verimliliği projelerinde yatırım analizi yapılırken yalnızca elektrik tasarrufu değil, sistem güvenilirliği ve bakım etkileri de değerlendirilmelidir.

Temel Hesaplama

Yıllık Enerji Tasarrufu =
Mevcut Yıllık Tüketim –
İyileştirme Sonrası Yıllık Tüketim

Yıllık Maliyet Tasarrufu =
Yıllık Enerji Tasarrufu ×
Elektrik Birim Fiyatı

Basit Geri Ödeme Süresi =
Toplam Yatırım Maliyeti /
Yıllık Net Tasarruf

Değerlendirilen Maliyetler

• Ekipman maliyeti
• Montaj maliyeti
• Otomasyon maliyeti
• Yazılım maliyeti
• Projelendirme maliyeti
• Duruş maliyeti
• Devreye alma maliyeti
• Bakım maliyeti
• Kalibrasyon maliyeti
• Eğitim maliyeti

Değerlendirilen Kazançlar

• Elektrik tasarrufu
• Pik talep azalması
• Doğalgaz tasarrufu
• Su tasarrufu
• Bakım maliyeti azalması
• Kompresör ömrünün uzaması
• Plansız duruşların azalması
• Üretim kayıplarının önlenmesi
• Karbon emisyonu azalması
• Soğutucu akışkan kayıplarının azalması

Tipik Tasarruf Potansiyelleri

Tasarruf oranları tesisin mevcut durumuna, yük profiline ve iklim koşullarına göre değişir. Nihai karar mutlaka saha ölçümlerine dayanmalıdır.

Önceliklendirme Yaklaşımı

Projeler aşağıdaki kriterlerle sıralanabilir:

• Yıllık tasarruf
• Basit geri ödeme süresi
• Uygulama zorluğu
• Üretim riski
• Bakım ihtiyacı
• Sistem güvenilirliğine etkisi
• Karbon azaltım potansiyeli
• Mevcut otomasyonla uyumluluk

Sonuç

Chiller sistemlerinde enerji verimliliği, yalnızca yüksek COP değerine sahip bir cihaz satın almakla sağlanamaz. Gerçek verimlilik; chiller, pompalar, kondenser devresi, soğutma kulesi, proses yükleri ve otomasyon sisteminin birlikte optimize edilmesiyle elde edilir.

En önemli iyileştirme alanları şunlardır:

• Chillerlerin doğru yükte çalıştırılması
• Set sıcaklıklarının optimize edilmesi
• Düşük delta-T probleminin giderilmesi
• Pompa ve fanların değişken hızlı işletilmesi
• Kondenser ve evaporatör yüzeylerinin temiz tutulması
• Soğutma kulesi performansının iyileştirilmesi
• Free cooling imkânlarının değerlendirilmesi
• Chiller sıralamasının gerçek zamanlı yüke göre yapılması
• Sistem COP değerinin sürekli izlenmesi
• Sensörlerin düzenli kalibre edilmesi

Doğru ölçüm ve veri analiziyle chiller sistemlerinde önemli enerji tasarrufu sağlanırken, proses kararlılığı ve ekipman ömrü de artırılabilir.

Neden ENERVIS?

ENERVIS, chiller sistemlerini yalnızca mekanik soğutma cihazları olarak değil, tesisin enerji ve üretim altyapısının kritik bir parçası olarak değerlendirir.

ENERVIS yaklaşımında:

• Elektriksel performans ölçülür
• Termal kapasite hesaplanır
• Debi ve basınç analizleri yapılır
• Chiller COP değeri belirlenir
• Sistem COP değeri hesaplanır
• Pompa ve kule tüketimleri değerlendirilir
• Otomasyon senaryoları incelenir
• Kısmi yük performansı analiz edilir
• Tasarruf fırsatları yatırım maliyetleriyle birlikte önceliklendirilir
• Uygulama sonrası performans doğrulanır

AMPTICA Endüstriyel İzleme Platformu, chiller ve yardımcı sistem performansının sürekli takip edilmesini sağlar.

SENSONIT Gateway ise farklı marka ve protokollerdeki chillerler, pompalar, enerji analizörleri, debimetreler ve PLC sistemlerinden veri toplayarak merkezi izleme altyapısına aktarır.

Bu sayede enerji tasarrufu tek seferlik bir çalışma olmaktan çıkar ve sürekli yönetilen bir performans sürecine dönüşür.

İlgili Sayfalar

• HVAC Sistemlerinde Enerji Verimliliği
• Pompa Sistemlerinde Enerji Verimliliği
• Elektrik Motorlarında Enerji Verimliliği
• Frekans Konvertörleri ile Enerji Tasarrufu
• Endüstriyel Fanlarda Enerji Verimliliği
• Atık Isı Geri Kazanımı nedir?
• Enerji Etüdü Nedir?
• SCADA Nedir?
• Endüstriyel Veri Toplama
• Uzaktan İzleme Sistemleri
• AMPTICA Endüstriyel İzleme Platformu
• SENSONIT Gateway

ENERVIS Mühendislik Önerisi

Chiller optimizasyonuna başlamadan önce yalnızca cihaz ekranındaki COP değerine güvenilmemelidir. Gerçek saha performansı; bağımsız elektrik ölçümü, debi ölçümü ve kalibre edilmiş sıcaklık sensörleriyle doğrulanmalıdır.

Öncelikle aşağıdaki dört gösterge birlikte incelenmelidir:

1. Soğutma kapasitesi
2. Chiller elektrik tüketimi
3. Yardımcı ekipman tüketimi
4. Gidiş-dönüş suyu sıcaklık farkı

Chillerin yüksek verimli çalışmasına rağmen tesisin toplam enerji performansı düşük olabilir. Bunun en yaygın nedenleri:

• gereksiz yüksek pompa debisi,
• düşük delta-T,
• yüksek kondenser sıcaklığı,
• yanlış chiller sıralaması,
• fazla sayıda ekipmanın eş zamanlı çalışmasıdır.

Enerji verimliliği yatırımlarında ilk adım olarak düşük maliyetli kontrol ve işletme iyileştirmeleri uygulanmalı; yüksek maliyetli ekipman değişimleri ise gerçek yük profili belirlendikten sonra değerlendirilmelidir.

ENERVIS Teknik Notu

Chiller sistemlerinde sürekli izlenmesi önerilen temel KPI’lar:

• Chiller COP
• Sistem COP
• kW/RT
• Üretilen soğutma kapasitesi
• Soğutulmuş su gidiş sıcaklığı
• Soğutulmuş su dönüş sıcaklığı
• Evaporatör delta-T
• Kondenser suyu giriş sıcaklığı
• Kondenser suyu çıkış sıcaklığı
• Kondenser delta-T
• Soğutulmuş su debisi
• Kondenser suyu debisi
• Kompresör yük oranı
• Kompresör çalışma saati
• Kompresör başlatma sayısı
• Pompa elektrik tüketimi
• Kule fanı elektrik tüketimi
• Kule yaklaşma sıcaklığı
• Toplam chiller tesisi tüketimi
• kWh/ürün
• kWh/m²
• kWh/ton üretim
• Alarm sayısı
• Plansız duruş süresi
• Soğutucu akışkan kaybı
• Karbon emisyonu

Performans değerlendirmesinde en az 15 dakikalık trend verileri kullanılması, saatlik ve günlük değişimlerin birlikte incelenmesi önerilir.

ENERVIS Güvenlik Notu

Chiller sistemlerinde enerji etüdü, bakım ve ölçüm çalışmaları sırasında aşağıdaki riskler dikkate alınmalıdır:

• Yüksek gerilimli elektrik panoları
• Döner kompresör ve fan ekipmanları
• Basınçlı soğutucu akışkanlar
• Düşük sıcaklıklı yüzeyler
• Donma ve soğuk yanığı riski
• Basınçlı su devreleri
• Kimyasal su şartlandırma maddeleri
• Soğutma kulelerinde biyolojik riskler
• Kapalı alan çalışmaları
• Kaygan zeminler
• Yüksekten çalışma
• Ağır ekipman kaldırma operasyonları

Bakım veya ölçüm öncesinde kilitleme/etiketleme prosedürleri uygulanmalı, elektriksel ve mekanik enerji kaynakları güvenli şekilde izole edilmelidir.

Soğutucu akışkan devrelerine yalnızca yetkili personel müdahale etmeli; kaçak tespiti, geri kazanım ve dolum işlemleri uygun ekipmanlarla gerçekleştirilmelidir.

Soğutma kulelerinde su hijyeni, biyolojik oluşumlar ve aerosol kaynaklı riskler düzenli olarak kontrol edilmelidir. Kimyasal dozaj sistemleriyle çalışılırken uygun kişisel koruyucu ekipman kullanılmalı ve güvenlik bilgi formlarına göre hareket edilmelidir.