Giriş

“Uzaktan devreye alma” yöntemi; fan coil ve chiller beam sistemlerinin proje tasarımı, montaj, devreye alma ve çalışma adımlarıyla ilgili yeni bir sistemi tanımlamaktadır. Günümüzde pek çok havalandırma tesisatı, sistem ilk devreye alınırken balanslanmakta, ancak zaman içerisinde, bina içindeki yük dağılımının değişmesi ve bazı vanaların ayarlarının atlanması sonucunda performans ve verimliliğini kaybetmektedir. Bu amaçla ülkemizde, TAB (Test, Ayar, Balans) işlemlerini yerine getirmek, ileriki yıllarda bina verimliliğini kontrol etmek için çeşitli firmalar faaliyet göstermeye başlamaktadır. TAB işlemleri sonucunda bina verimliliği ciddi oranda iyileşmekte ve uzun dönemde TAB maliyetlerinin çok üzerinde kazançlar sağlanmaktadır. Ancak bu firmaların TAB işlemlerini yerine getirmesi, oldukça emek isteyen uzun süreli ve ilk maliyeti yüksek olan bir süreçtir. 

“Uzaktan devreye alma” yöntemini olanaklı hale getiren Adreslenebilir Kombine Tip Balans Vanaları, TAB işlemlerinin bir bilgisayar ekranından yapılabilmesine, farklı istasyonlara giden debilerin kontrol edilmesine ve vana ayarlarının değiştirilebilmesine olanak tanır. Böylelikle TAB süreci kısalır ve maliyetler ciddi oranda düşürülür. 

 

Uzaktan Devreye Alma Nedir?

Geleneksel olarak, bir fan coil veya chiller beam sisteminin konfigürasyonunu değiştirmek, tüm sistemi tekrar balanslamak demektir ki, bu çok maliyetli ve uzun bir süreçtir. Aynı zamanda bu işlem için şantiyeden ayrılmış olan kalifiye mühendisler binaya yeniden gelmek ve asma tavanı açarak gerekli vana ayarlarını yapmak durumundadır. 

 

Modern çalışma ortamları artan bir şekilde esnek ve değişken olduğundan, bu durum bina yöneticileri için ciddi bir sorun teşkil etmektedir. Maksimum verim, ancak ve ancak çalışma ortamlarında her değişiklik olduktan sonra (ofis alanlarının değiştirilmesi, konutsal amaçlı kullanılan dairelerin ofislere çevrilmesi, mevsime bağlı olarak daire yüklerinin değişim gösterdiği oteller, ısı kaynağı olan server/makine vb. cihazların yerlerinin değiştirilmesi vb.) sistemin yeniden ayarlanması ile oluşabilmektedir. Fakat bu ayarlamanın getirdiği maliyet ve kargaşa pek çok kez bina yöneticilerini ayarları değiştirmeme eğilimine itmektedir. Sonuç, pek çok sistemin proje performansını yakalayamamasıdır.

 

Bu durumun tersi bir şekilde, değişken hızlı sistemler (VRF), herhangi bir kargaşa yaratmadan ve minimum maliyetlerle merkezi bir bilgisayardan ayarlanabilmekte ve devreye alınabilmektedir. Fakat projeciler ve bina yöneticileri genellikle soğutma suyunun dağılımı ile ilgili şüphe duymakta ve genellikle hidronik sistemlere yönelmektedir.

 

Uzaktan devreye alma,  “Adreslenebilir” kombine tip dinamik balans vanalarının karakteristiklerini ve bu vanaların BMS veya BACnet sistemi ile uzaktan ayarlanabilme özelliğini kapsamaktadır.

 

“Adreslenebilir” kombine balans vanaları kullanımı, farklı koşullara adapte olmak için hızlı ve basit bir şekilde ayarlanabilir. BMS sistemindeki yönetici, bilgisayarından, binadaki tüm balans vanaları ile iletişime geçebilir, debi değerlerini kontrol edebilir ve gerekli debi ayarlamalarını yapabilir. Oluşturulan bu dinamik rejim, bina ve enerji yöneticileri için enerji tasarrufu ve konfor seviyesinin yükselmesi adına müthiş bir kontrol olanağı sağlar. Bu sayede asma tavanların açılarak vanaların yerinde tek tek ayarlanmasının önüne geçilir. 

 

Aynı şekilde, uzaktan devreye alma konsepti, bina yöneticilerine, VRF sistemleri ile kıyaslanabilecek bir esneklik vermekte ve sistemlerinin optimum performans vermesine olanak tanımaktadır. Bu makalede, uzaktan devreye alma hakkında daha detaylı bilgi verilecektir.

 

Balans Vanalarının Gelişimi

Kombine tip dinamik balans vanaları, 2 yollu bir sıcaklık kontrol vanası ile diferansiyel basınç kontrol vanasının fonksiyonlarını teki bir vanada birleştirmektedir. Çap seçimlerinin oldukça kolay olduğu bu kombine vanalar, tam otoriteli sıcaklık kontrolü sağladığı ve ana hatların balanslanmasını gerektirmediği için oldukça hızlı bir şekilde sektörde yerini almıştır. “Adreslenebilir” Kombine Tip Dinamik Balans Vanalarının bu sisteme kattığı değeri anlatmadan önce, ısıtma & soğutma sektöründe bu noktaya nasıl gelindiğine değinmemiz gerekiyor. 

 

En başta, sabit debili sistemlerin kullanıldığı ve sıcaklık balanslama işlemlerinin oldukça verimsiz yapıldığı sistemler bulunmaktaydı. Bu sistemlerde, 4 yollu kontrol vanaları ve statik balans vanaları kullanılarak bölgesel sıcaklık kontrolü yapılmaktaydı. Daha sonra pompa üreticileri, frekans konvertörlü pompaları ön plana çıkartmaya başladılar ve böylelikle 2 yollu kontrol vanaları kullanılarak ısıtma ve soğutma sistemlerindeki enerji tüketimi azaltıldı (küp kuralı). Fakat bina içerisinde farklı yükler bulunduğundan, 2 yollu sıcaklık kontrol vanalarının doğru çap seçimleri oldukça güçtü. Bu nedenle, 2 yollu vanaların verimini arttırabilmek için Diferansiyel Basınç Kontrol Vanaları kullanılmaya başlandı. Bu sistem daha iyi olmasına karşın, yüksek adette oldukça maliyetli diferansiyel basınç kontrol vanası gerektirdiği ve çap seçimleri ile ilgili sorunların tamamını önleyemediği için kesin bir çözüm olamadı. Bu yönteme alternatif olarak ise içerisinde dahili olarak Diferansiyel Basınç Kontrol Vanası bulunan Kombine Tip Dinamik Balans Vanaları yaygınlaşmaya başladı. Bu şekilde her bir terminalde diferansiyel basınç kontrolü yapılmaya başlandı ve küçük çaplı vanalar kullanıldığından dolayı maliyetler düşürüldü. Ayrıca sadece 2 yollu kontrol vanaları üzerindeki diferansiyel basınç sabit tutularak daha iyi bir kontrol sağlandı. 

 

“Adeslenebilir” Kombine Tip Dinamik Balans Vanaları ise, Kombine Tip Dinamik Balans vanalarını istasyon kontrolörü ile irtibatlandırarak, BACnet şebekesi üzerinden vana debi ayarlarının yapılabildiği ve tüm vanaların uzaktan devreye alınabildiği bir sistemdir. Devreye alma ise, bir devrede bulunan vanaların sadece tek bir debi okuma istasyonu (venturi veya elektronik debimetre) kullanılarak kontrol edildiği “Tek İstasyon Balanslama” yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmektedir. Bu sayede asma tavana, sadece sistemde ciddi bir sorun oluştuğunda müdahale amaçlı girilmektedir.

  

“Adreslenebilir” Kombine Tip Dinamik Balans Vanaları Ne Gibi Avantajlar Getiriyor?

Adreslenebilir Kombine Tip Dinamik Balans Vanaları, özel olarak bu amaçla hazırlanmış bir yazılım kullanmaktadır. Bu yazılım sayesinde; tüm vana bilgileri ve hidronik performans verileri tek bir Excel dosyasına yüklenebilmekte ve böylelikle verilerde herhangi bir değişiklik olursa dosya basitçe güncellenebilmekte. Güncellenen veriler ise BACnet üzerinden binadaki tüm balans vanalarına aktarılıyor ve vana konumları değiştiriliyor.

 

Adreslenebilir Kombine Tip Dinamik Balans Vanasının fonksiyonelliği sayesinde, vana karakteristiğini veya vana performans eğrisini fan coil ünitesi kontrolüne programlayabilmek mümkündür. Performans eğrileri kontrolöre girildiğinde, proje debi değerleri PC bilgisayara girilebilmekte ve buradan fan coil kontrolörüne yüklenebilmektedir. İşlemci-kontrollü vana aktüatörü, vana klapesinin doğru konumlandırıldığından emin olmaktadır. Proje debileri ile gerçek debiler arasında bir fark oluşması durumunda uzaktan vana açıklık oranı değiştirilebilmektedir.

 

Uzaktan erişim, bina kullanıma başladığında ve hava koşullarına bağlı olarak ayarlamalar yapabilme olanağı da tanımaktadır. Ve yukarıda anlatıldığı üzere, bu tip ayarlamalar, tesisatın ömrü boyunca sürekli yapılabilir.

 

Kendi kasası içindeki BMS/BACnet kontrolörü, takılabilir bağlantı ve soketleri ile vana aktüatörüne kablolanabilmekte ve böylelikle montaj süresi azaltılmakta ve bağlantı hata riski minimuma indirgenmektedir. Aktüatör güç kablosu, aktüatörün çalışması için gereken gücü alabilmek için kontrolöre bağlanır ve fan coil ünitesindeki fanın açılmasını sağlar. Ayrıca kontrolörden fan coil ünitesi güç kaynağı ve sıcaklık sensörüne erişen bir kablo da bulunmaktadır. BMS iletişim kablosu da takılıp sökülebilir bir bağlantıdır. 

 

Sistemde kullanılan kontrolörlerde, vana aktüatörünü saniyenin 1/900’de kadar zamanda kumanda edebilmek için iki hassas zamanlı çıkış bulunmaktadır. Diğer kontrolörlerle BACnet MS/TP şebekesi aracılığı ile iletişime geçmekte ve böylelikle PC ile iletişim de mümkün olmaktadır. Böylelikle sistem yazılımı, kontrolöre direkt olarak erişim gerektirmeden programlanabilmekte ve güncellenebilmektedir. 

 

Değişime Tepki Verebilme

Örneğin, bu tip bir sistem, herhangi bir kalifiye mühendis gerektirmeden, çalışma ortamındaki artan veya azalan ısıtma ve soğutma yüklerine bağlı olarak basit ve hızlı bir şekilde debilerin ayarlanabilmesine olanak tanıyor. Bu değişiklik gereksinimleri, dairelerin kullanım miktarları değiştiğinde oluşan ısı kaynaklarının azalması, server ekipmanlarının artışı veya ofislerde yapılan değişiklikler sonucu oluşabilir.

 

Düşük Karbon Teknolojileri

Benzer şekilde, ısıtma veya soğutmanın ısı pompası kullanılarak yapıldığı uygulamalarda, adreslenebilir vana kullanmak, yıl boyunca oluşan ısıtma ve soğutma yük değişimlerine göre su debisinin ayarlanabilmesini mümkün kılmaktadır. Böylelikle, ısı pompa çıkışındaki değişimlere göre su debisi ayarlanarak yılın büyük bir zamanında aynı coil ısıtma veya soğutma için kullanılabilir.

 

Daha Az Bakım

Bu esneklik aynı zamanda bakım miktarını düşürmek için de kullanılabilir. Örneğin, vanalar çok kısık bir noktada çalıştırıldığında, çıkış orifisinin küçük olmasından dolayı bazı partiküller veya hava kabarcıkları vanada tıkanabilir. Geleneksel yöntemde bu partikülleri vanadan atabilmek için manüel olarak vanayı açmak gerekir. Fakat adreslenebilir sistem sayesinde tüm vanalar ayda bir kez birkaç saniyeliğine tamamen açılıp ayar değerine geri getirilebilir, böylelikle vanalarda biriken tüm partiküller temizlenmiş olur.

 

Manifold Sistemi 

Her bir terminal ünitesinde tek bir vana kullanmanın alternatifi, genellikle altı adet vana grubunu tek bir ünitede toplayan manifold sistemleri kullanılmasıdır. Manifold sistemi, Adreslenebilir Kombine Tip Dinamik Balans Vanasını; debi okuma, temizleme by-pas’ı ve drenaj vanası ile birleştirmektedir. Bu kompakt ünite, 40mm merkez tasarımı sayesinde direkt olarak fan coil ünitesi üzerine monte edilecek şekildedir. 

 

Manifold sistemlerinin pek çok avantajı bulunmaktadır:

• Tüm temizleme ve boru hattı testleri, terminal ünitesi borulaması bağlanmadan yapılabilir.

• TAB mühendisi, tek bir noktadan yaklaşık altı fan coile ulaşabilir ve zaman tasarrufu sağlar.

• Düzgün tasarlanmış bir kontrol çözümü ile her manifolda tek tek gitmek gerekmez, TAB süreci sadece “okuma ve kaydetme” şeklinde gerçekleşir.

• Manifold sistemini kaplayan yalıtılmış hazne kullanımı sonucu sistemin yalıtımı artar ve şantiyede yalıtım işini azaltılarak enerji tüketimi düşürür.

• Yalıtılmış hazne, aynı zamanda ünite verilerinin saklanması için kullanılabiliyor ve ileriki TAB süreçlerinde işi kolaylaştırıyor.

 

Tek İstasyon Balanslama (TİB) Yöntemi

Dinamik Balans Vanaları devreye alma işlemi gerektirmemesine karşın, çok yüksek adetlerde balans vanası kullanılan projelerde, pek çok kez taahhüt firması bazı vanaların maksimum debi ayarlarını ayarlamayı atlamakta, hatalı ayarlama yapmakta veya aktüatör bağlantısını eksik yapabilmektedir. Bu gibi durumlarda, hatalı çalışan vanaların bulunması için tek tek her bir balans vanasından geçen debi okunmalı ve buna bağlı olarak sistemin verimi kontrol edilmelidir. Sistem çalışmaya başladıktan sonra da ileriki yıllarda benzer bir şekilde, TAB işlemleri dahilinde bu vanalardan geçen debiler tek tek kontrol edilmektedir. 

 

Bu uzun ve yorucu sürece alternatif olarak, Adreslenebilir Kombine Tip Dinamik Balans Vanaları kullanılarak Tek İstasyon Balanslama (TİB) Yöntemi geçekleştirilir. TİB Yöntemi ile tek bir debi okuma istasyonu kullanılarak gruplanmış birden fazla balans vanasının teyit etme işlemleri gerçekleştirilmektedir. Böylelikle her bir terminalde debi okuma orifisi yerleştirilme zorunluluğunun önüne geçilebilir 

 

Geleneksel TAB mühendis, problemli devreleri tanımlamadan önce tüm sistemi balanslamaktadır. Daha sonra bu problemler çözüldüğünde, tüm sistem tekrar balanslanmalıdır ki bu uzun süreç tüm proje inşaat takvimini etkilemektedir.

 

Yeni TİB Metodu, problemli vanaları tanımlamada ‘eksiltme’ tekniğini kullandığı için farklıdır. Bu teknik, her bir vananın proje debilerinin bilinmesine, dolayısı ile bir grup terminal ünitesine gidecek toplam debinin bilinmesine dayanır. 

 

Tüm vanaların doğru çalıştığı farz edilirse, her bir vana tek tek izole edildiğinde sistemdeki toplam debinin ne kadar etkileneceği bilinebilir. Bu mantık kullanılarak, mühendis, bilgisayar ekranından bir grup terminal ünitesindeki vanaları tek tek kapatarak eksilen debi miktarını görür. Eğer bu değer, kapatılan vananın geçirmesi gereken debiye tekabül ediyorsa, vana doğru ayarlanmıştır. Eğer herhangi bir beklenmeyen durumla karşılaşılırsa, problemli vananın yeri direkt olarak belirlenebilir ve TAB mühendisi problemli noktaya anında müdahale edebilir.

 

Her bir grup terminal ünitesi için aşağıdaki prosedür takip edilmelidir. Her bir grup, diğerlerinden bağımsız olarak ölçülebilir. Böylelikle, tüm proje tamamlanmadan, yani mekanik tesisat süreci tam olarak bitmeden bazı grupların teyit işlemlerinin yapılabilir ve proje bitiş zamanı kısalır. 

Yöntem

Dijital bir manometre kullanarak, tüm terminaller tamamen açıkken, Grup Ölçüm İstasyonundaki (GMS) diferansiyel basıncı okuyun. Bu ölçülen değer, Grup Debisidir (QGFR) ve Grup Proje Debisi (QGDFR) ile kıyaslanarak ilk kontrol yapılmalıdır. 

 

Grup Ölçüm İstasyonundaki diferansiyel basıncı (ΔPGS) ölçünüz.

QGFR : Grup Debisi (Grup Ölçüm İstasyonunda okunan bir grup terminal ünitesinin debisi)

QGDFR : Grup Proje Debisi (Bir grup terminal ünitesinin toplam proje debisi)

ΔPGS : Grup Sinyali (Tüm terminaller açıkken, Grup Ölçüm İstasyonunda okunan diferansiyel basınç sinyali) 

GMS : Grup Ölçüm İstasyonu (Bir grup terminal ünitesinin toplam debisini okumaya yarayan debi okuma cihazı)

 

Bir sonraki aşamada her bir terminal ünitesi tek tek izole edilmeli ve her bir izole edilen terminal ünitesinden sonraki basınç farkı (ΔPTSS(n)) okunmalıdır. Bu diferansiyel basınç ölçümü debi cinsine çevrildiğinde Terminal Eksiltme Debisi (QSFR(n)) şeklinde tanımlanır. Burada belirtilen (n), terminal ünitesi referansıdır.

 

İzole terminalin Terminal Debisi (QTFR(n)), grup ölçüm debisinden Terminal Eksiltme Debisi çıkartılarak hesaplanabilir.   

 

ΔPTSS(n)‘i ölçünüz

ΔPTS(n) : Terminal Sinyal Düşümü (İzole edilmiş gruptaki belirli  bir terminal ünitesinin Grup Okuma İstasyonunda okunan diferansiyel basınç ile Grup Sinyali arasındaki fark)

ΔPTSS(n) : Terminal Eksiltme Sinyali (Gruptaki belirli bir terminal ünitesi izoleyken grup ölçüm istasyonunda okunan basınç farkı)

QSFR(n) : Terminal Eksiltme Debisi (Gruptaki belirli bir terminal ünitesi izoleyken grup ölçüm istasyonunda okunan debi)

QTFR(n) : Terminal Debisi (Belirli bir terminal için, Grup Debisi ve Terminal Eksiltme Debisi arasındaki fark)

 

İzole edilen Terminal Ünitesi daha sonra tekrar açılmalı ve prosedür, bir sonraki terminal ünitesi için devam ettirilmelidir.

 

Sonuçların İrdelenmesi

Genel olarak, Tek İstasyon Balanslama yöntemi sonuçlarının irdelenmesi, diğer kullanılan devreye alma yöntemlerinin irdelenmesi ile benzerlikler gösterir. Her bir Terminal Ünitesi için ölçülen debi, o ünitenin proje debi değerleri ile kıyaslanır. Eğer hesaplanan debinin farkı, belirli bir sınır değeri içerisindeyse, Terminal Ünitesinin balanslandığı sonucu çıkartılabilir.

 

Bir Örnek Çalışma

Aşağıdaki örnek, sistemin şematik çizimlerine dayanarak, altı terminal ünitesine ve sabit debili bir bypassa sahip bir sistemde, tek istasyon balanslama yönteminin nasıl uygulanacağını göstermektedir. Grup Ölçüm İstasyonunun konumunu bulunuz ve grubu oluşturan terminal ünitelerini tanımlayınız. 

 

Tüm temizleme bypasslarının kapatıldığından ve debi limitleme vanalarının proje konumlarında olduğundan emin olunuz.

 

Ölçüm aletlerini Grup Ölçüm İstasyonuna GMS-001 bağlayınız ve ölçüm aletinin havasını alınız.

 

İlk diferansiyel basınç okumasını alıp kaydediniz. 

 

Ölçülen Grup Debisini hesaplayınız ve Grup Proje Debisi ile kıyaslayınız.

 

ΔPGS‘i ölçünüz

Devreye alma evrakında belirtildiği şekilde TU-001 ile başlayarak terminal ünitesini izolasyon vanasını veya hız kontrollü sistemlerde, bina yönetim sisteminden 2 yollu kontrol vanasını kapatarak izole ediniz.

 

Grup Ölçüm İstasyonundaki Terminal Eksiltme Sinyalini ölçünüz ve kaydediniz.

 

ΔPTSS(TU-001)‘i ölçünüz

Kaydedilen Terminal Sinyal Düşümünü ve Terminal Debisini hesaplayınız ve bu değerleri proje verileri ile kıyaslayınız.

 

Terminal Ünitesini tekrar açarak Grup Sinyalinin orijinal ölçüm yerine yakınlığını kontrol ediniz. 

 

ΔPGS‘i ölçünüz

Bypass BP-001 dahil olmak üzere, sürekli daha uzaktaki Terminal Ünitesine gidecek şekilde tüm prosedürü tekrarlayınız. 

 

Sonuç

Bina yöneticilerinin enerji verimliliğini yükseltmeleri, karbon emisyonlarını düşürmeleri gibi konularda ciddi baskı gördükleri günümüzde, uzaktan devreye alma metodolojisi, havalandırma tesisatının tepkisel, adapte edilebilir ve sistemin ömrü boyunca verimliliği koruyabilmesine olanak tanımaktadır. Bu yöntem, ayrıca yöneticilerin, mevcut tesisatlarda ciddi maliyet artışlarına yol açmadan ısı pompaları gibi düşük karbon teknolojileri kullanabilmesinde kolaylıklar sağlamaktadır. Adreslenebilir Kombine Tip Dinamik Balans Vanaları kullanımı ile Uzaktan Devreye Alma ve Tek İstasyon Balanslama yöntemleri olanaklı hale gelirken; bina havalandırma esnekliği ciddi oranda artmakta ve ısıtma & soğutma yük değişimleri, mevsimsel değişiklikler gibi durumlarda debiler kolayca ayarlanabilmekte ve enerji tasarrufu sağlanmakta; TAB işlemleri ciddi oranda kısaltılmakta ve mümkün hale getirilmekte ve sistemin yönetilebilirliği garanti altına alınmaktadır.

 

Kaynaklar

[1] Pettinaroli, “Pettinaroli 2012 Rotary PICV Catalog”, 2012

[2] Marflow Hydronic Systems, “Flexible Commissioning – The Way Forward for Fan Coil and Chilled Beam Systems”, 2009

[3]   Marflow Hydronic Systems, “Xterminator Catalog”, 2010

[4] Nicholas Martin, “Single Station Balancing, a Verification Method for Dynamically Balanced Systems”, 2009

[5] Paul Haddlesey, “Switching to Remote”, Cibse Journal, 2009

[6] Marflow Hydronic Systems, “Rotary Pressure Independent Control Valve Technical Manual”, 2009

[7] Dvir, Y., “Fluid Control Devices”, Control Appliances Books, 1997

[8] Nebb, “Procedural Standards for Testing Adjusting and Balancing of Environmental Systems”, National Environmental Balancing Bureau, 2005