Yoğuşmalı kombi kazan envaiçeşit rahatsız edici sesler çıkarabilir. Tasarım aşamasında ve üretim sürecinde akustiğe özel ilgi gösterilmediği için birçok kalorifer kazanı, homurtu, ötme veya uğuldama gibi tuhaf sesler çıkarır

Assen şehrindeki (Hollanda) Bekaert Combustion Technology firmasının Ar-Ge departmanı, yoğuşmalı kombi kazanları ve ses sorunlarının araştırılmasına çok fazla zaman ve emek harcamaktadır. Bu yazıda bu sorun açıklanıp, bunun pratikte nasıl çözümlenebileceği anlatılmaktadır.

Hollanda’da tasarlanmış olan ve geçen yüzyılın 80’li yıllarından itibaren tanıdığımız yoğuşmalı kombi kazan güzel bir cihazdır! Yoğuşmalı kombi kazanın başarısı birkaç özellikte saklıdır: Temiz bir gaz yakımı, geniş bir modülasyon erişimi ve yakma ısısından maksimum yararlanılması. 

Bu güzel konseptin ne yazık ki dezavantajları da var, ancak bu dezavantajlar genelde piyasada satılan cihazlarda mevcut değildir. Atık gaz tarafında korozyon nedeniyle şalterin kirlenmesinin yanı sıra, yoğuşmalı kombi kazan aşırı yoğunlukta ses tonları üretebilir. Bu ses tonları termo-akustik dengesizlikler olarak adlandırılır ve yoğuşmalı kombi kazanın tasarımı esnasında çok ilgi gerektiren bir konudur. Çatı katında kurulmuş olan bir kombi tabii ki hiçbir koşul altında borazan gibi ötmemelidir. Kombi kazan üreticilerinin laboratuvarında ve Bekaert Combustion Technology firmasının Ar-Ge departmanında zaman zaman yoğuşmalı kombi kazanları çok gürültü yapmaktadır. Gerçi bunlar sadece prototiplerdir.

Ses Tonları

 Yoğuşmalı kombi kazanın ses tonları üretebilmesi nereden kaynaklanmaktadır? Ve ne çeşit ses tonları oluşturabilmektedir? Bir yoğuşmalı kombi kazanın sistemine baktığımızda, ses tonlarının oluşmasında her birinin rol oynadığı birkaç bölümden söz edebiliriz. İlk olarak, yanma işleminin yapılması için havanın izolasyonlu kabinine çekildiği, örneğin çift duvarlı bacadan oluşan hava ikmal sistemi vardır. Devamında izolasyonlu kabin gelir ve temiz hava ve gaz karışımı sistemine giriş yaparak venturi metre aracılığıyla gaz karıştırılır. Bundan sonra ya da bundan hemen önce vantilatör devreye girer. Karışım, akabinde sabit şekilde yakıcıda yanabileceği bir yanma odasına gönderilir. Kızgın gazlar ısı şalterinden geçerek en sonunda bacadan atılır. Akım SesleriÖn karışımlı yanma süreci ile birlikte çeşitli parçaların kombinasyonu yoğuşmalı kombi kazanın ses üretimi için elverişli olmasını sağlar. Nitekim alev gelişi güzel bir akım sesini güçlendirebilir. Vantilatörden geçen hava akımının açık ve net bir ses ürettiğini farz edin. Bunun çıplak bir kulak ile duyulabilir olmasına gerek yoktur. Ancak kıvılcım bu sesi güçlendirebilir ve dolayısıyla kombi uğuldamaya başlar. Durum şöyle: Ses bir basınç dalgasıdır. Vantilatörde üretilen ses kombide dikey bir basınç dalgası gibi yer değiştirir. Böylece alevin yakınında da ses basıncı değişebilir. Yanma süreci ve ısı verimi zaman içinde değişkendir. 

Gaz ocağının alevlerini düşündüğümüzde, her zaman bir titreme gözlenir. Alevdeki ses basınç değişimi belli şekilde ısı verimindeki titreme ile aynı zamanda değiştiğinde, alev bu ısının bir bölümünü akustik enerjiye dönüştürüp, etkin olarak mevcut olan dikey basınç dalgasını güçlendirir. Bu söz konusu olduğunda termo akustik dengesizlikten bahsedilir.

Homurtu veya Uğuldama Sesi

 Bir alevin güçlendirme özelliği, örneğin gaz kapağının ayarı gibi birkaç konuya bağlıdır. Daha yüksek veya düşük bir yakıt-hava oranı ayarlayarak bir kombi kazanın ses üretme özelliğini değiştirmek mümkündür. Düşük hava fazlalığı daha çabuk ötme veya uğuldama sesine neden olurken, yüksek hava fazlalığı homurtu sesi çıkaran bir kombiye neden olur. Bunun yanı sıra bir alevin güçlendirme özelliği hava girişi tarafına susturucuya benzer aletleri temin ederek etkilenebilir. Bu susturucuların genelde ilk etaptaki amacı düşük frekanslı, yani homurtu seslerini bastırmaktır. Bunun yanı sıra, aynı bir flütte de olduğu gibi, uğuldamalı ses frekanslarının bastırılabildiği birkaç deliği vardır. Ayrıca bir bacanın uzunluğu bir kombinin termo akustik açıdan sabit kalıp kalamayacağını, yani ses çıkarıp çıkarmayacağını belirleyebilir. Üreticilerin hedefi her şeyden önce her uzunluktaki baca için bir sessiz kombi tasarlamaktır.

Alev ve Yakıcı

 Alevin etkisi de önemli. Bir alevin güçlendirici özellikleri ateşleme ünitesine, yakıcıya değişik ayar yaparak etkilenebilir. Örneğin yakıcıdan dışa akış hızındaki farkı düşünün. Bu direk olarak yakıcının geometrisine bağlıdır. Tabii ki alev ve yoğuşmalı kombi kazanın diğer bölümleri arasındaki bağlantının karmaşık sorunu birçok Hollanda ve uluslararası üniversitede sık sık araştırma konusu olmuştu. Buna rağmen basit tasarlama kuralları yoktur. Hem ses çıkarmayacağı garantili olan, hem de yoğuşma ve emisyon şartlarına uyan bir yoğuşmalı kombi kazan tasarlamak henüz mümkün değildir. Bu konuda daha çok araştırma çalışması yapılması gereklidir. Bu nedenle modern ölçme ve tasarlama metotları ile birlikte kombilerin pratikte test edildiği bir yaklaşım şarttır. 

Gelecek

 Kombi kazanlarının homurtu, uğuldama ve ötme sesine ilişkin fizik bilimi ilerlemiş olmasına rağmen, bir yoğuşmalı kombi kazanın geliştirilmesi yakın gelecekte daima gerçekçi pratik testlerin, en çağdaş ölçme metotlarının ve modellerinin bir birleşimi ile gerçekleşecektir. Ancak modern bilimsel tekniklerin kullanımı tasarım aşamasını hızlandırabilir ve daha iyi uyumlu yoğuşmalı kombi kazanların üretimini kazandırır. Böylece çatı katından gelen olası bir gürültünün en azından artık kombi kazandan kaynaklanmadığından emin olabilirsiniz! 

Kazan Üreticileri Sessiz Cihaz İstiyor

Yoğuşmalı kombi kazanlarda kullanılan yakıcıların üreticisi olan Bekaert Combustion Technology firması olarak, bu yoğuşmalı kombi kazanlarındaki ses sorunlarının çözümlenmesini bekleyen üreticiler ile sık sık muhatap olmaktayız. Bunun için artık bazı araç gereç mevcuttur. Örneğin akustik modelleştirme ile bir kombi sisteminin öz frekanslarına ilişkin bir izlenim elde etmek mümkün. Bu öz frekanslar bir yoğuşmalı kombi kazanın üretebileceği temel tonlardır. Bu temel tonları kavrayarak, doldurma vanasının uzunluğu daha hızlı olarak ayarlanabilir veya tasarımda gaz kapağı veya venturi metresinin yerini ayarlayarak kritik frekansların önlenmesi sağlanabilir. Modelleştirmenin yanı sıra alevlerin güçlendirici özellikleri karakterize edilebilir. Bunun için Bekaert’ın bir yakıcının tasarımında uygulayabileceği değişik ilerlemiş metotlar bulunmaktadır. Bu metotlar örneğin bir yakıcının akustik direncini belirlemeye veya ses dalgasıyla ve ısı vererek arasındaki etkileşimin ölçüsüne ilişkin bir tasarım kuralı oluşturmaya yöneliktir.

Kaynak: Bekaert Combustion Technology