GİRİŞ

Ülkemizde enerji tüketiminin yaklaşık % 40'ı yapılarda kullanılmaktadır. Bu da enerji geri kazanımı hususunda en büyük potansiyelin de burada bulunduğunu göstermektedir. Yapılarda enerji geri kazanımı Avrupa, ABD gibi gelişmiş sanayi ülkelerinde yoğun bir şekilde kullanılmasına rağmen ülkemizde bu sistemler maalesef yaygın değildir ve sadece mahdut sayıda yüksek ve lüks yapılarda kullanma örnekleri vardır. Bundan dolayı da bu sistemlerin yoğun bir biçimde tanıtılmasının yararlı olacağı açıktır.

Isı geri kazanımında kullanılan eşanjörün veya sistemin etkinliği e aşağıdaki gibi tarif edilir.

 

Isı transferi sadece duyulur ısı ile olduğu gibi duyulur ve gizli ısılar ile birlikte de olabilir. Sadece duyulur ısı transfer edilen sistemlerde durum psikrometrik diyagramda Şekil la' da gösterilmiştir.

Sistemde ısı transferi esnasında yoğuşma ve buharlaşmadan dolayı gizli ısı transfer ediliyorsa durum Şekil 1b'de psikrometrik diyagramda gösterilmiştir.

Eğer adsorpsiyon ve desorpsiyon mümkün ise gizli ısı transferi 2 ve 3 noktalarının çiğ nokta sıcaklıkları 1 ve 4 noktalarındaki sıcaklıkların küçük olsalar dahi gizli ısı transferi mümkün olup, bu durum Şekil 1c'de psikrometrik diyagramda verilmiştir.

Cihazların ayrıntılı açıklamalarında bu durumlara ayrıca değinilecektir.

UYGULANAN SİSTEMLER

Enerji geri kazanım sistemleri genelde yapıların iklimlendirilmesinde ve havalandırılmasında en etkin olarak kullanılırlar. Bina içinde bulunan kullanılmış atık hava ile binaya alınacak temiz hava arasındaki ısı transferinden dolayı kazanılan enerji en önemli olan enerji tasarrufudur. Bunun çeşitli yöntemleri bulunmakta olup, Şekil 2'de bu durumlar açıklanmıştır. Şekil 2a'da döner bir eşanjör yardımıyla atık hava ve taze hava arasında ısı transfer edilmekledir. Bu eşanjörler yapılarına göre hem duyulur ısıyı hem de gizli ısıyı transfer edebilirler. Şekil 2b'de sabit çapraz akışlı ısı eşanjöründe atık ve taze hava arasındaki ısı transferi gösterilmiştir. Isı transferi Şekil 2c' de dolaylı olarak üçüncü bir akışkan üzerinde pompalı devridaimle sağlanmaktadır. Isı borularıyla ısı transferi de Şekil 2e' de gösterilmiştir. Bu eşanjörlerde de ısı transferi üçüncü bir akışkan üzerinden olmakta, ancak pompaya ihtiyaç duyulmamaktadır. Isı pompaları da enerji geri kazanımını sağlayan cihazlar olup Şekil 2f de gösterilmiştir.

Matrislerin yapımı makinalar tarafından seri olarak gerçekleştirilebilir. Böyle bir makina laboratuarımızda imal edilmiş olup Şekil 7’de gösterilmiştir. Matris malzemeleri çok çeşitli olabilmelerine rağmen genelde alüminyum kullanılmaktadır. Malzeme kalınlığı da 50-100 mm arasında değişmektedir. Gizli ısıyı da transfer edebilecek nitelikte olan eşanjörlerde yüzeyler metal oksit ve bazı tuzlar ihtiva ederler (5). Son zamanlarda eşkenar üçgen biçiminde ve Şekil 6'da gösterildiği şekilde olan matris elemanları selülozdan da yapılmaktadır (6). Bu tür maddeler higroskobik olduğundan hem duyulur hem de gizli ısının transferinde başarı ile kullanılmaktadır

LEVHALI ISI EŞANJÖRLERİ

Levhalı ısı eşanjörleri Şekil 8'de gösterildiği gibi genelde çapraz akışlı ısı eşanjörleri olarak imal edilmektedirler. Levha içindeki matris elemanları genelde Şekil 5b'de gösterildiği gibi yapılmaktadır. Bu eşanjörlerde levhalar arası uzaklık birkaç mm civarında imal edilmektedir. En büyük problemleri ise döner rejeneratörlerle karşılaştırıldıklarında daha yüksek olan basınç kayıplarıdır. Ayrıca iki akışkanın karışma ve kısa devre imkanı bunlarda da döner eşanjörlerde olduğu gibi yüksektir. Bazı firmalar tarafından çeşitli büyüklüklerde yapılmaktadır. Kanal elemanları genelde alüminyum malzemeden imal edilmektedir. Ancak yüksek sıcaklıklarda çelik ve sulu ortamlarda (yoğuşma olabilme ihtimali olan yerlerde) de ince plastikler kanal elemanı olarak tercih edilmektedirler. Bilhassa buharlaştırmalı soğutmanın da beraber yapıldığı eşanjörlerde plastik malzemeler kullanılmaktadır.

Levhalı ısı eşanjörleri büyük sistemlerde olduğu gibi küçük sistemlerde ve havalandırmada ısı geri kazanımında da başarı ile kullanılmaktadır (7-12).

ÇİFT EŞANJÖRLÜ SİSTEMLER

Çift eşanjörlü sistemlere örnek Şekil 9' da verilmiştir. Bu sistemlerde iki fancoil ısı eşanjörü bir pompa ile bağlanmaktadır. Birincide sıcak hava eşanjör içindeki sıvıyı ısıtmakta ve alınan bu ısı ikinci eşanjörde soğuk havaya aktarılmaktadır. Böylece dış ve iç havanın karışması kesinlikle önlenmiş olmaktadır. Eşanjörlerin yapımı kolay ve bağlantı elemanları da kolayca yapılabilecek türdendir. Sisteme üç yollu vana ilavesi ile yaz ve kış şartlarında çalıştırma imkanı mevcuttur (13). Bu sistem sadece duyulur enerji transferi için uygundur.

ÇİFT FAZLI ÇİFT EŞANJÖRLÜ SİSTEMLER

Sistemde yaz ve kış sıcak ve soğuk yerleri değişmiyorsa akışkan olarak soğutucu bir akışkan kullanarak pompasız bir sistem de yapmak mümkündür. Ancak o zaman sistemin belirli bir yüksek basınç altında çalışma mecburiyeti vardır (14 - 17).

Şekil 10' da bu tür sistemlerin çalışma prensibi verilmiştir. Şekil 10a' da soğutucu akışkan altta buharlaşmakta ve üstte de yoğuşarak duvarda film şeklinde akarak tekrar evaporatörde birikmektedir. Şekil 10b'de ise evaporatörde iki fazlı akışta buharlaşma olmakta ve buhar fazlalaşarak evaporatörü terk edip kondensere gelmektedir. Kondenserde yoğuşan akışkan depoda toplanmakta ve buradan bir boru ile tekrar evaporatöre gelmektedir.