Duvar Tipi Split Klima Kullanımlarında Enerji Verimliliği

Yazar:  İbrahim Karaçaylı - Erdoğan Şimşek - İsmail Mutlu
 
Özet: Bu çalışmanın amacı, duvar tipi, split klimada enerji verimliliğinin sağlanmasıdır. Enerjinin verimli kullanılması hem klima kullanıcılarının daha az tüketimle cihazlarını kullanmalarını hem de ülkenin temin ettiği enerjiyi doğru ve etkin kullanmayı beraberinde getirecektir. Türkiye enerji tüketiminde dışa bağımlı bir ülkedir. Bununla birlikte, elektrikle çalışan split klimalar gün geçtikçe tüketiciler tarafından daha fazla tercih edilmekte, bu durum split klimalarda enerji verimliliğinin önemini gündeme getirmektedir. Enerji verimliliği sağlayabilmek için uygun klima seçilmeli ve klima kapasitesi doğru belirlenmelidir.  Bununla birlikte klima, montaj kurallarına uygun olarak doğru bir şekilde monte edilerek kullanım süresince periyodik bakım yapılması gerekir. Bireysel klimalarda enerjinin verimli kullanılması, enerjide dışa bağımlı ülkemiz için önem taşımaktadır.

Anahtar Kelimler: Split klima, Enerji verimliliği, Klima seçimi, Montaj, Periyodik bakım.

1. Giriş

Duvar tipi split klimalar, soğutucu akışkanın buharlaşma ve yoğuşma özelliğinden faydalanılarak ortamda bulunan ısıyı transfer etmeye yarayan cihazlardır. Split klimalarda iç ünite serpantinlerinden geçen soğutucu gaz, ortamdaki ısıyı soğutucu akışkan içerisine absorbe ederken buharlaşarak ortamın soğutulması sağlanır. Buharlaşan soğutucu akışkan dış üniteye geldiğinde yoğuşarak iç ünitede emdiği ısıyı dış ortama atar. Bu işlem gerçekleşirken elektronik kart devresi,  iç ve dış ünitedeki fan motorları ve gazın cihaz içindeki dolaşımını sağlayan kompresör, elektrik enerjisi harcar.

Küresel ısınmanın kendini açık bir şekilde iklim değişiklikleriyle göstermesi, hava şartlarındaki ani değişimler, enerji maliyetlerindeki aşırı artış ve ekonomik nedenler, split klimaların kullanımını yaygınlaştırmıştır [1]. Piyasadaki arz talep dengesi de çok farklı tiplerde ve çok farklı özelliklerde split klima çeşitlerinin ortaya çıkmasını sağlamıştır [2], [3]. Bu ihtiyaç artışı nedeniyle split klima kullanımı ve enerji verimliliği konularında daha fazla bilimsel çalışma yapma zorunluluğu ortaya çıkmıştır. Son yıllarda yapılan pek çok araştırma ve yayın, bu gerçeği bizlere göstermektedir.

El Sherbini ve Maheshwari [4] split klimaların kondenserlerine gölgeleme yaparak elektrik enerjisinden tasarruf edilmesi üzerine yapmış oldukları çalışmada performans katsayısında (COP) % 2,5 oranında bir artış gözlemlemişlerdir.

Daut vd. [5] bir ortamı soğutmak için fotovoltaik (PV) panel içeren ve DC akımla çalışan bir iklimlendirme sistemi tasarlamış ve imal etmişlerdir.

Barreira vd. [6] 410A aracı akışkanlı bir klima sistemini simüle etmişlerdir. Bazı sistem performans değerleri, deneysel verilerle kıyaslanmıştır. Bu model ayrıca sistem verimliliğinin artırılmasında, kondenser ve evaporator geometrilerini bulmak için de kullanılmıştır.

Kumlutas vd. [7] bir split klimanın iç ünitesini sayısal olarak modellemişlerdir. Modelden elde edilen değerler, deneysel sonuçlar ile elde edilen değerlerle kıyaslanmıştır.

Joudi ve Al-Amir [8] R22 gazı ile soğutma modunda çalışan evsel bir iklimlendirme sisteminde, değişik alternatif soğutucu akışkan kullanımını deneysel olarak incelemişlerdir. Ayrıca sistemin farklı performans değerlerini hesaplamışlardır.

Türkiye, enerji temininde dışa bağımlı bir ülkedir. Ayrıca enerji hammaddesinin oldukça büyük bir kısmı dışarıdan satın alınarak karşılanmaktadır.  Türkiye’de aşırı sıcak ve ılıman bölgelerde ortamların hem ısıtılmasında hem de soğutulmasında yaygın şekilde split klimalar kullanılmaktadır. Ülkenin koşullarından dolayı split klimalardan en az enerji harcayarak en fazla fayda alabilmemiz gerekir. Bunun için enerjinin en verimli şekilde kullanılması gerekir.

Bu çalışmada split klimalara verdiğimiz birim enerjiden en fazla ısıtma ve soğutma yükü elde edebilmek için önerilerde bulunulmuştur.

2. Split Klimaların Enerji Verimliliği

Split klimalardan elde edilen birim ısıtma ve soğutma yüküne karşılık en az enerji harcalayabilmek için split klimanın çalışma prensibinin bilinmesi, bu prensipler dâhilinde kullanım yerine göre tercih edilmesi, konumlandırılması ve işletilmesi gerekir.

Split klimanın soğutma konumunda, iç ünitede buharlaşırken soğutucu akışkana yüklenen ısı, soğutucu akışkan dış ünitede yoğuşurken dış ortama atılır. Böylece ortamın soğutulması sağlanır. Split klimanın soğutma konumunda çalışması ve gaz hareketi Şekil 1’de gösterilmiştir.


Görsel 1. Split klimanın soğutma konumunda çalışması ve gaz hareketi
 
Isıtma konumunda, dış ünitede buharlaşırken soğutucu akışkana yüklenen ısı, soğutucu akışkan iç ünitede yoğuşurken iç ortama verilir. Böylece iç ortamın ısıtılması sağlanır. Split klimanın ısıtma konumunda çalışması ve gaz hareketi Şekil 2’de gösterilmiştir.
 

Görsel 2. Split klimanın ısıtma konumunda çalışması ve gaz hareketi

Ekonomik ömrü, ülkemiz koşullarında yaklaşık olarak 10 – 15 yıl olan bireysel klima cihazlarının seçiminde ilk satın alma maliyetinin yanı sıra işletme süresince oluşabilecek maliyet ile enerji maliyeti de mutlaka göz önünde bulundurulmalıdır [1], [2], [9].
 
Bunların dışında split klimanın enerji verimliliği açısından seçimi yapılırken aşağıdaki kriterler de göz önüne alınmalıdır.

Klimanın istenilen özellikleri bulundurması ve ilk satın almadaki ekonomik değeri, elektrik tüketimi açısından enerjiyi verimli kullanımı, klimanın kullanım amacı (ısıtma, soğutma, nem alma), fiziksel olarak kullanıldığı yere uygun olması ve kullanımının kolay olmasıdır. Enerji verimliliği etiket değeri Şekil 3’te gösterilmiştir.
 

Görsel 3. Split klimanın enerji verimliliği etiketi

Doğru klima seçimi için klima kapasitesinin hesaplanması gerekir. Piyasada çok farklı hesap yöntemleri kullanılmaktadır.  Klimalardan maksimum verim alabilmenin ilk şartı, klima kapasitesinin doğru tespitidir.  Klima kapasitesi gerekenden büyük seçildiğinde klima sürekli dur-kalk yapacak ve aşırı elektrik enerjisi tüketecektir. Split klimaların ilk kalkışta fazla elektrik enerjisi tükettiği unutulmamalıdır. Klima kapasitesinin gerekenden küçük seçilmesi, klimanın sürekli çalışmasına ve ekonomik ömrünü tasarlanandan çok daha kısa sürede doldurmasına neden olur [9].

Bireysel klima kullanımının gerçek amacı, uygun olmayan hava koşullarında insanlara konfor şartlarını sağlayabilmesidir. Dünyada kabul edilmiş araştırmalara göre insanlar, belli bir sıcaklık ve nem aralığında ve temiz havalı ortamlarda rahat etmektedirler. Bu aralık, konfor bölgesi olarak tanımlanmıştır. Şekil 4’te yaz ve kış mevsimleri için örnek konfor bölgeleri, psikrometrik diyagram üzerinde şematik olarak gösterilmiştir.  
 

Görsel 4. Psikrometrik diyagram üzerinde yaz ve kış konfor bölgeleri
 
Bireysel klima sistemlerinde konfor şartlarındaki dört temel unsur şunlardır:

a. Sıcaklık: İnsan veya imalat kontrolü için ortam sıcaklığı, konfor veya tasarım şartlarını sağlamalıdır. Bu şartlar insan konforu için 18 – 27 °C arasında değişmektedir.
b. Nem: İnsan konforu için bağıl nem %30 – %60 arasında tutulmalıdır.
c. Hava Temizliği: Havanın içindeki partikül madde (PM) ve zararlı gazların (SO2, CO2 vb.) filtrelenmesi gerekir.
d. Hava hareketi: Konfor için yaz aylarında daha fazla, kış aylarında nispeten daha düşük hava hareketi gereklidir. Yaz çalışması için çeşitli mahallerin konfor sıcaklık ve nem değerleri aşağıdaki Çizelge 1’de gösterilmiştir [9].
 
Çizelge 1. Yaz çalışması için çeşitli mahallerin konfor sıcaklık ve nem değerleri
Seçimi yapılıp doğru kapasitede satın alınan klimanın montaj aşaması da enerji verimliği konusunda oldukça önemlidir. Duvar tipi split klimalardan istenilen verimin alınabilmesi için klimanın montajının doğru ve kurallara uygun şekilde yapılması gerekir. Klimanın istenilen performansta çalışabilmesi için ilk etapta iç ve dış ünitenin yeri belirlenmelidir.

Seçilecek yer iç ünitede,
  • İç ünitenin kurulduğu yerin yakınında herhangi bir ısı kaynağı bulunmamalıdır.
  • İç ünite hava sirkülâsyonunun en iyi olduğu yere monte edilmelidir. Önünde hava giriş-çıkışını engelleyecek herhangi bir cisim bulunmamalıdır.
  • İç ünitenin montaj yeri, yanıcı gazlara yakın olmamalı ve mutfak cihazlarının bulunduğu yağlı ortamların üzerine yerleştirilmemelidir.
  • İç ünite mümkün olduğunca nemli bölgelere yerleştirilmemelidir. Aşırı nem, sistemin performansını azaltır ve sistemin çalışmasını da olumsuz yönde etkiler.
  • İç ünite ile dış ünite arasındaki boru mesafesi, firmanın tavsiye ettiği uzunlukta olmalıdır. Çok uzun borulama yapılacaksa maksimum boru mesafesi için, teknik özellikler tablosu dikkate alınarak uygulama yapılır.
  • İç ünite montajında, tavandan en az 20 cm, yanlardan en az 10 cm, döşemeden ise 2 metre olacak şekilde önerilen en az mesafelerin korunmasına dikkat edilmelidir.
  • Dış ünitenin rahat bir şekilde ısı transferi yapabilmesi için,  dış ortam havasının üzerinden kolaylıkla dolaşabileceği bir yere yerleştirilmelidir.
  • Eğer klima, genelde ısıtma amaçlı kullanılacaksa dış üniteyi güneye takmak uygundur. Klima, genellikle soğutma amaçlı kullanılacaksa dış ünitenin kuzeye, ortak kullanımda dış üniteyi doğu ve batı yönlerine takmak uygundur. Bu konuda split klimaların ısı taşıyıcısı olduğu dikkate alınmalıdır.
  • Dış ünite bağlantı yeri seçilirken dış ünitenin havayı rahatlıkla emebilmesi için en az duvardan 10 cm, ısıyı atabilmesi için de ön kısmından en az 70 cm boşluk bırakılmasına dikkat edilmelidir.
  • Klima montajı sırasında, bakır boru tesisatı çekilirken bakır borularda ezilme ve kırılma oluşmamasına dikkat edilmelidir. Bakır boruların izolasyonu yırtılmadan bakır borulara geçirilmeli, ek yerleri elektrik bandıyla bantlanmalıdır [9].
  • Dekoratif bantla yapılan izolasyonda drenaj tesisatı ve elektrik kabloları birlikte sarılmalı, uygun noktadan iç ünite drenaj borusu dekoratif bant dışına alınmalıdır. Dekoratif bant, aynı zamanda borular üzerine hava girişini engelleyecek ve borular üzerindeki yoğuşmayı ortadan kaldıracaktır.
  • Split klimalarda klima içerisinde kullanılacak gaz miktarı, katalog değeriyle uygun olmalıdır. Katalog değerinden fazla ya da az gaz, klimanın performansını düşürür ve kullanım ömrünü kısaltır [2], [10], [11].
Uygun bakım yapılmadığı takdirde iç ve dış ünitede rahat ısı transferi gerçekleşmeyecektir. Bu durum enerji tüketiminin daha fazla olmasına neden olacaktır. Klimanın kullanım ömrü azalacak ve işletilmesinde çeşitli ve sıkça sorunlar ortaya çıkabilecektir. Bunun için split klimaların hava filtresinin temizlenmesi gerekir. Kullanıcılar, hava filtrelerini rahatlıkla temizleyebilir. Hava filtresi temizlenmediği takdirde klimanın ısıtma ve soğutma performansı düşer, ayrıca klimanın enerji sarfiyatı artar. Temizlik, kirlilik durumu ve klimanın çalıştırıldığı süre dikkate alınarak en fazla on beş günde bir yapılmalıdır. Filtrenin kirlilik seviyesi kontrol edilir. Kirlenmiş filtre üzerindeki tozlar, elektrik süpürgesiyle ya da şarjlı el süpürgesiyle alınıp musluk suyu ile yıkanmalıdır [12].

Ayrıca klima servisleri tarafından yaz ve kış mevsimlerine girmeden önce serpantin bakımlarının yaoılması gerekir. Ortamın ısısının gaza yüklenmesi ya da gaza yüklenmiş olan ısıyı dışarıya rahat bir şekilde atması için ısı taşıyıcısı olan iç ve  dış ünite serpantinlerinin temizliğine bağlıdır. Dış ünite serpantinleri, üzerindeki ısı yükünü yeterince dışarı atamazsa verimli bir biçimde de çalışamayacak, klimadan istenen performans alınamayacaktır. Bu nedenle kir malzemesi ve kir yoğunluğu dikkate alınarak uygun klima temizleme sıvısı (olbrayt) ve sıvı yoğunluğu kullanılarak Şekil 5'te gösterildiği gibi klima iç ünite serpantinlerinin ve kanatcık aralarının temizlenmesi gerekir.  Ayrıca ezilmiş fan kanatları fan tarağı kullanılarak düzeltilmelidir. Böylece kanatlar arasından daha rahat hava akışı sağlanacak böylece klimanın daha az enerjiyle istenilen performansı göstermesi sağlanacaktır [13].

Görsel 5. Kimyasal Bakım Malzemesi Kullanılarak İç Ünite Serpantinlerin Temizliği ve Fan Tarağıyla Serpantin Tarakçığının Taranması
 
Dış ünite serpantinlerin temizliği Şekil 6'da gösterilmiştir. İç ünite ve dış ünite fanı aynı zamanda plastik aksamlarında temizliği yapılarak erken kirlenmenin önüne geçilebilir [13].

Görsel 6. Dış ünite serpantinlerin temizliği

3. Sonuç

Split klimalardan en az enerjiyle en fazla performansı elde edebilmek için öncelikle klimanın kullanılacağı mekâna uyun olması gerekmektedir. Küçük mekânlar için duvar tipi split klimalar, mekân büyüdükçe salon tipi yüksek tavanlı geniş ortamlarda kaset tipi klimalar kullanılır. Klima seçimi yapılırken çok çeşitli klima tiplerinden hangisini kullanılacağı konusunda uzman kişilerden destek alınmalıdır. A sınıfı ve üzeri klimalar tercih edilmeli, inverter klimalar daha az enerji sarf ettiği için klima seçiminde öncelikle tercih edilmelidir. Yeni nesil soğutucu akışkan kullanan klimalar da ısıyı absorbe edip dışarıya transfer özelliği daha fazla olduğu için daha az enerji kullanır. Enerji verimliliği için bunun göz önünde bulundurulması gerekir. COP değerlerinin yüksek olduğu klimalar tercih edilmelidir.

Klimanın kapasite seçimine ayrıca önem verilmeli, mekânın ısı yükü iyi tespit edilmeli, bu sayede cihazın dur-kalk yapması ve sürekli çalışması ortadan kaldırılmalıdır.

Split klimalarda en az enerjiyle en fazla ısıtma soğutma performansı alabilmenin diğer şartı kurallara uygun şekilde montajdır. Split klimalarla az enerjiyle en fazla ısıtma ya da soğutma sağlamak, uzun yıllar boyunca arızasız çalışmasını ve çevreye zarar vermeden kullanılmasını temin etmek için split klimaların yetkili ve klima montajı eğitimi almış kişilerce kurallara uygun şekilde montajının yapılması gerekmektedir.


Klimalarda filtre temizliğiyle yapılan hafif bakım, klimanın performansını artırır. Ancak daha sağlıklı bir ortam havası için yaz ve kış mevsimlerine girmeden önce kimyasal temizleyicilerle periyodik bakımlarının yapılması gerekir. Klimaya yapılacak periyodik bakım aynı zamanda klima serpantinlerinde ısı transferinin rahat şekilde gerçekleşmesini sağlar, bu da enerji tasarrufuna ve istenilen konfora daha kısa sürede ulaşılmasına neden olur.

Abstract
 
Energy Efficiency in Wall-Type Split Air-Conditioner
 
The purpose of this study is to provide energy efficiency in a wall-type split air conditioner. This energy efficiency leads air conditioning users to use their devices with less energy and also to be able to use the energy provided by the country accurately and effectively. Turkey is dependent on foreign energy since its domestic sources of energy is insufficient. Nevertheless, the number of customers preferring to use split air conditioner consuming electricity increases gradually in Turkey. This fact reveals how important the energy efficiency in a split air conditioner. In order to provide energy efficiency, proper air conditioning must be selected. In addition, air conditioning capacity must be correctly determined. Moreover, it must be installed correctly in accordance with the air conditioning installation rules and also periodic maintenance must be done during use. The efficient use of energy in individual air conditioners is important for our country dependent on foreign energy.
 
Keywords: Split Air Conditioner, Electricity Efficiency, Selection of Air Conditioning, Installation, Periodical Maintenance.
 
Kaynaklar:
  1. E. Şimşek, M. Bilgili, A. Yaşar ve B. Şahin, «Kondenser serpantini ve evaporatör filtrelerindeki tıkanıklığın duvar tipi split klima performansı üzerindeki etkileri,» Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, cilt 27, no. 2, pp. 375-383, 2012.
  2. E. Şimşek, M. Bilgili ve B. Şahin, «Duvar tipi split klimanın montajında dikkat edilmesi gereken hususlar,» Tesisat Mühendisliği Dergisi, cilt 111, pp. 25-32, 2009.
  3. M. Bilgili, E. Şimşek ve İ. Karaçaylı, «Bir Split Klimanın Farklı Atmosfer Hava Sıcaklıklarında Enerji ve Ekserji Analizi,» 1st International Conference on Engeneering Technology and Applied Sciences, Afyonkarahisar, TÜRKIYE, 2016.
  4. A. E. Sherbini ve G. P. Maheshwari, «Impact of shading air-cooled condensers on the efficiency of air-conditioning systems,» Energy and Buildings, cilt 42, pp. 1948-1951, 2010.
  5. I. Daut, M. Adzrie, M. Irwanto, P. Ibrahim ve M. Fitra, «Solar powered air conditioning system,» Energy Procedia, cilt 36, pp. 444-453, 2013.
  6. E. M. Barreira, C. O. R. Negrão ve C. J. L. Hermes, «Thermoeconomic analysis and optimization of residential split-type air conditioners,» Applied Thermal Engineering, cilt 50, pp. 629-636, 2013.
  7. D. Kumlutas, Z. H. Karadeniz ve F. Kuru, «Investigation of flow and heat transfer for a split air conditioner indoor unit,» Applied Thermal Engineering, cilt 51, pp. 262-272, 2013.
  8. K. A. Joudi ve Q. A. Al-Amir, «Experimental assessment of residential split type air-conditioning systems using alternative refrigerants to R-22 at high ambient temperatures,» Energy Conversion and Management, cilt 86, p. 496–506, 2014.
  9. E. Şimşek, Bireysel İklimlendirme sistemleri, Adana: Adana Meslek Yüksekokulu Ders Notu, 2015.
  10. E. Şimşek, M. Bilgili ve B. Şahin, «Duvar Tipi Split Klimanın Demontajı Sırasında Dikkat Edilmesi Gereken Hususlar,» ISK Teknik Dergisi, cilt 12, no. 1, pp. 30-32, 2009.
  11. E. Şimşek, M. Bilgili ve B. Şahin, «Duvar Tipi Split Klimanın Demontajı Sırasında Dikkat Edilmesi Gereken Hususlar,» ISK Teknik Dergisi, cilt 13, pp. 15-18, 2009.
  12. E. Şimşek ve M. Bilgili, «Kaset Tipi Klimalarda Periyodik Bakım,» Tesisat Mühendisliği Dergisi, pp. 5-15, 2015.
  13. E. Şimşek, M. Bilgili, A. Yaşar ve B. Şahin, «Kondenser serpantini ve evaporatör filtrelerindeki tıkanıklığın duvar tipi split klima performansı üzerindeki etkileri,» Gazi Üniversitesi, Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, cilt 27, pp. 375-383, 2012.

YORUMLAR

Bu sayfalarda yer alan okur yorumları kişilerin kendi görüşleridir. Yazılanlardan apelasyon.com sorumlu tutulamaz.