Fan - Coil Ünteler

Mahal içi tipi iklimlendirme ünitelerinin fiziksel ve kapasite açısından küçük olanları genelde fan-coil ünite olarak adlandırılır. İç tip ünitelerden en büyük farklılıkları; kolay ve dekoratif monte edilebilmeleri yanısıra karışım veya taze hava damper kontrolunun olmayışıdır.

Fan-coil üniteler apartman, ofis, hastane ve otel odaları gibi tek zonlu alanların ısıtılması ve/veya soğutulması için kullanılır. Tipik bir fan-coil ünite; fan, filtre , ısıtma-soğutma serpantini ve yoğuşma tavasından oluşur.

Fan-coil üniteler;

* Montaj tiplerine göre: tavan tip, döţeme tip
* Kaset yapılarına göre: kasetli tip, gizli (kasetsiz) tip ve kanallı tip
* Batarya yapılarına göre: 2 borulu, 4 borulu
* Fan devirlerine göre: çok devirli, değişken debili
* Akışkan tipine göre (ısıtma): sıcak su, kızgın su, buhar, elektrikli
* Akışkan tipine göre (soğutma): soğutulmuş su, direk genleşmeli olarak katagorize edilebilirler.

Image

Otomatik kontrol açısından fan-coil üniteler iki borulu ısıtma, iki borulu soğutma, iki borulu ısıtma/soğutma ve dört borulu ısıtma/soğutma olarak genellenebilir; iki konumlu (on-off) veya oransal olarak kontrol edilirler.

Yanda bulunan resimde tipik bir açma-kapama ,yaz-kış seçim ve fan üç devir kontrol anahtarlı fan-coil termostatı (iki konum kontrollu) görülmektedir.

İki konumlu fan-coil termostatları ister elektro-mekanik, ister elektronik olsun genelde ısıl geri besleme fonksiyonuna ve bazende gece sıcaklık düşümü yapabilme ( termostat üzerindeki veya dışındaki harici elektromekanik veya digital zaman programlayıcı vasıtası ile ) , ölçülen mahal sıcaklığını digital veya analog olarak gösterebilme yeteneklerine sahiptirler. Kontrol edilen oda sıcaklığındaki sıcaklık değişimlerini olabildiğince aza indirgemek için ısıl geri besleme fonksiyonu kullanılır. Isıtma kontrolu modunda iken termostat içinde hissedici elemana yakın monte edilmiş olan ve sabit ısı üreten bir ısıtıcı eleman vasıtasıyla; termostatın anahtarlama aralığından 5.5K daha yüksek ısı üretilir. Oda sıcaklığı sabit durumda iken bile termostat aç-kapa yapmaya devam eder. Oda sıcaklığı termostat ayar noktasına eşit olduğunda; anahtarlama darbeleri açma ve kapama için aynı ( kontrol faktörü E=0.5 ) zaman boyutuna gelir. Oda sıcaklığı biraz arttığında; açma darbesi zamanı kısalır,kapama darbesi zamanı uzar. Böylelikle yaklaşık oransal bandı Xp=3K ve maksimum kontrol salınımı Xp/2 olan quasicontinuous oransal kontrol sonucu elde edilir. Sıcaklık salınımları ise zaman sabitine bağlantılı olarak 0.1 ile 0.5K arasında değişir.

Image

1-Fan kontrolu (iki konumlu)

Image

Ülkemizde ekonomik yatırım ve kolay işletme açısından en yaygın olarak kullanılan fan-coil kontrolu olan bu yöntemde iki borulu ısıtma ve/veya soğutma serpantininden ısıtıcı-soğutucu akışkan, mevsimlere göre sabit debide dolaşır. Oda veya dönüş havası sıcaklığına bağlı olarak oda termostatı; fanın çalışıp durdurulmasını iki konumlu olarak temin eder. Konfor ve kullanım zamanlarına bağlı olarak kullanıcı-işletmeci fanın hangi devirde (düşük-orta-hızlı) çalışacağına ve hangi mevsimde (yaz-kış) olduğuna karar verir ve gerekli ayarları termostat üzerinden manuel olarak gerçekleştirir. Bu uygulamanın en büyük dezavantajları, fan oda sıcaklığına bağlı olarak durdurulduğunda, ısıtma veya soğutma periyodunda fan-coil ünitenin bir konvertör veya radyatör gibi davranıp gereksiz yere mahale ısı enerjisi vermeye devam etmesi ve yük enerji talebi olmadığı durumlarda bile ısıtıcısoğutucu akışkanın kaynak ile yük arasında tam debi olarak sirküle ediyor olmasıdır.

2-İki borulu ısıtma veya soğutma kontrol vanalı (iki konumlu)

Image

Image

Oda-mahal sıcaklığına bağlı olarak, fan-coil termostatı akışkan devresi üzerindeki iki yollu veya üç yollu elektrik senkron motorlu, termal, selenoid veya pnömatik tahrik üniteli vanaya kumanda eder. Bu sayede mahal veya odanın yük değişimlerine uygun olarak ısıtma/soğutma enerjisi kullanılır. Konfor ve kullanım zamanlarına bağlı olarak kullanıcı-işletmeci fanın hangi devirde (düşük-orta-hızlı) çalışacağına ve hangi mevsimde (yaz-kıţ) olduğuına karar verir ve gerekli ayarları termostat üzerinden manuel olarak gerçekleştirir. Bazı uygulamalarda yaz-kış kontrol modu çevrimi; termostat üzerindeki manuel seçici anahtar yerine, fan-coil giriş borusu üzerine takılan kelepçeli tip yaz-kış çevrim termostatı (kontrol noktası fabrikasyon 25-35°C arasında olan) sayesinde otomatik olarak sağlanmaktadır.

3-Dört borulu ısıtma ve soğutma kontrol vanalı (iki konumlu)

Image

Oda sıcaklığını ölçen oda termostatı, termostat üzerinden manuel olarak veya kelepçeli yaz-kış termostatı vasıtasıyla otomatik olarak seçilmiş kontrol moduna (ısıtma veya soğutma) bağlantılı olarak oda sıcaklığını istenilen ayar değerinde tutabilmek için iki yollu veya üç yollu elektrikli senkron motorlu, termal, selenoid veya pnömatik tahrik üniteli vanaya kumanda eder.

Bazı tip iki konumlu fan-coil termostatları; oda sıcaklığındaki yük değişimlerinin büyüklüğüne bağlı olarak kendileri manuel veya kelepçeli tip yaz-kış termostatına ihtiyaç duymadan çıktı sinyallerinin konumunu değiştirirler. Konfor ve kullanım zamanlarına bağlı olarak kullanıcı-işletmeci fanın hangi devirde (düşük-orta-hızlı) çalışacağına karar verir ve termostat üzerinden gerekli ayarları manuel olarak gerçekleştirir.

4-Dört borulu ısıtma ve soğutma kontrol vanalı (oransal)

Image

Oda sıcaklığına (yüke) bağlı olarak ısıtıcı-soğutucu akışkanın taşıdığı enerjinin en optimum ve sağlıklı olarak kontrol edilebilmesini sağlayan bu tür termostatlar genelde mikroişlemci teknolojisi ile üretilmektedirler.Bazı türleri, bina otomasyon sistemine bağlanabilmek için arayüzlere sahiptir.Oda-mahal sıcaklığını ölçen ve/veya fan-coil dönüş havası sıcaklığını ölçen sıcaklık hissedicisinden gelen bilgilere göre mahal sıcaklık ayar değeri mukayese edilir ve ısıtma ihtiyacı söz konusu ise oransal iki veya üç yollu ısıtma vanasına; soğutma söz konusu ise soğutma vanasına kumanda edilir.Mahalin ısı ihtiyacına göre ısıtma veya soğutma vanası olması gereken konuma (%0 ile %100 arasında) gelir.Konfor ve kullanım zamanına bağlı fan devirleri ile ilgili manuel bir kumanda söz konusu değil ise; ısıtma veya soğutma vanalrına eşlenik olarak kontrol edilir.Oda kontrol ünitesi veya termostatı üzerindeki zaman programlayıcı vasıtasıyla sistemin otomatik çalışması (durma-çalışma veya gece sıcaklık düşümü fonksiyonları) temin edilebilir.

Image

Mahale ait pencere ve kapı gibi ısıl koşulları değiştirecek ekipmanların açık ve kapalı durumları kuru kontak olarak sisteme bağlanabilir ve bu durumlarda fan-coil ünitesinin durdurulması veya tekrar devreye girmesi proğramlanabilir.Keza bu tür fan-coil kontrol sistemi ile mevcut mahale-odaya ait aydınlatma sisteminde zamana bağlı olarak kontrol edilebilir.

5-Dört borulu, değişken debili oransal kontrol

Image

Fan-coil üfleme fanının, frekans dönüştürücü ünite ile %10- %100 devirde döndürülmesinin sağlandığı bu kontrol türünde; oda Fan-coil dönüş havası üzerindeki sıcaklık hissediciden gelen sinyallere ve mahal havası sıcaklık ayar değerine bağlı olarak fan-coil fanının devri, frekans dönüştürücü üniteye oransal olarak kumanda edilerek %10 ile %100 arasında değiştirilir.

Sistem ısıtma veya soğutma modunda olmaya, oda mahal sıcaklık değerindeki değişimlerle karar verir.Isıtma modundaısıtıcı selenoid vanası tam açık konumda olup; mahal ısı yükü fan üfleme debisi oransal ayarlanarak sağlanır.Bu durumda soğutma selenoid vanası tam kapalı, soğutma selenoid vanası tam açık konumdadır.Benzer şekilde mahal soğutma yükü fan üfleme debisi oransal olarak ayarlanarak sağlanır.

ISI POMPALARI

Isı pompası ısıtma ve soğutmayı aynı ünitede sağlayan bir soğutma sistemidir.Isıtıcı modunda, pompa şartlandırılması yapılan yere ısı kaynağından sağladığı ısıyı yayar.Soğutma modunda ise; pompa mahal ısısını alarak bir ısı düşürücüye taşır.Isı pompaları standart soğutma elemanlarını (kompresör, genleşme vanası, evaparatör, buharlaştırıcı) ve kondenser (yoğunlaştırıcı) ve soğutucu akışkanın coillerle(serpantin) geri dönüşümünü sağlayan geri dönüşüm ventili kullanır.Bir soğutucu geri dönüşüm ventili kondenseri evaparatöre taşımak ve dönüşümü sağlamaktır.Şekil ısı pompasının çalışma durumlarını göstermektedir.

Soğutma çalışmasında: Soğutucu akışkan, dış hava ısı dönüşüm serpantinini kondenser olarak kullanarak mahalden ısı alır, ve mahal serpantininde evaparatör olarak kullanır.Isıtma çalışmasında; hava akışı ters yöndedir ve bu sayede dış hava serpantininin ısı kaynağı olması sağlanır.Mahal serpantini kondenser görevi yaparak mahalin ısınmasını sağlar.Dış hava sıcaklığı çok soğuk olduğunda, yeterli ısıtmanın temini için elektrikli ısıtıcı kullanılabilir.Bir alternatif method olarak mahal içi ve dış hava akışlarını tersine çevirerek (serpantinler üzerindeki), geri dönüşüm ventili kullanılmayabilir.

Image

Şekil - Isıtıcı çalışma prensibi

Image

Şekil - Sogutucu çalışma prensibi

Isı pompaları tipik olarak dış hava serpantinindeki ısı kaynaklarına göre sınıflandırılırlar.Genel havadan havaya ısı pompaları dış havayı, ısıtma çalışmasında, ısı kaynağı olarak kullanır.Bir sudan, havaya ısı pompası suyu ısıtma çalışmasında ısı kaynağı olarak kullanır.Burada su kaynağı bir su kuyusu veya göl olabilir.Soğutma çalışması durumunda ise; dışhava serpantini ısıyı düşürür ve hava veya ısı emici olarak kullanılır.

Ticari uygulamalarda, bir kapalı döngü veya civar su kaynağı çoklu üniteler için kullanılabilir. Bazı bölümler soğutma konumunda iken diğerleri ısıtma konumunda çalışıyor olabilir.Bu durumda su döngüsü ısıtma konumundaki bölüm için ısı kaynağı, soğutma konumundaki bölüm için ise alıcı olarak görev yaparak ısıyı bir yerden diğerine taşır.Su döngü sıcaklığı 20 ve 32°C arasında kalarak iyi bir soğutma ve ısıtma teminini mümkün kılar.Bir merkezi boiler soğutucuyla birlikte ve/veya soğutma kulesi aşırı ısıtma ve soğutma durumlarında suyun özelliğini korumasına yardımcı olarak kullanılabilirler.

İţletim ve Kontrol Döngüleri

Küçük ve orta büyüklükteki ısı pompaları genel olarak iç mahal havası ısıtması ve soğutması için kullanılır ve mahal termostatlarıyla kontrol edilirler.Geniş/büyük ısı pompaları genellikle ılık ve soğutulmuş su temin ederler ve soğutulmuş su sıcaklık kontrolorleriyle kontrol edilirler.Mahal termostatları iki ve çoklu konumludur.Tipik olarak otomatik konum değiştirirler.Mahal sıcaklığını istenen değerde tutmak üzere ısı pompalarını ısıtma ve soğutma amaçlı çalıştırılar.(Termostatın ilk durumu kompresörü çalıştırır.)Eğer sistem ısıtma konumunda ise; ek ısıtma gereksiniminde ısı pompasının yükü karşılamadığı durumda elektrik ısıtıcıyı devreye alır.Soğutma konumunda; yalnızca bir durum vardır oda kompresörü çalıştırır.İstenilirse ısıtma ve soğutma dönüţümü el ile yapılabilir.Termostat ayrı ısıtma ve soğutma değerlerine sahip olabileceği gibi sabit bir ısıtma ve soğutma aralığında tekbir değere sahip olabilir.Bazı ısı pompalarında, kompresörün 3-5 dakikada bir devreye girmesini engelleyen minimum off-timer (kesici zaman rölesi) vardır.Isı pompası durduktan sonra kompresörün emme ve basma noktalarındaki basınçlar eşit olana kadar çalıştırılmamalıdır.Kısa süreli çalıştırma ısı pompasındaki kompresörün hasarına sebep olabilir.İki kademeli yüksek hızlı bir kompresör, maksimum ısı pompası verimliliği için kapasite kontrolünü sağlar.Oda termostatı kompresör konumlarını kontrol eder.Termostat ikinci durumda yardımcı ısı (hava kaynağı ısı pompası için) ve kompresörün ikinci konumunu kontrol eder.Bir dış hava termostatı ikinci kademe kontrol devresiyle paralel bağlandığında dış hava sıcaklığı setnoktasına düşmüş gibi kapanır, yardımcı ısı
kompresörle birlikte enerjilenir.

Image

Şekil - Isı Pompası Kademeleri

Dış hava sıcaklığı 7°C’nin altına düştüğünde donma önleyici döngüsü çalışır.Çünkü dışhava serpantini belki donma derecelerinde çalışıyor ve buz serpantini kaplıyor olabilir ve bu sırada da ısıtma konumunda çalışıyor olabilir.Bu durumda buzlanma ısı pompasına doğru hava akışına mani olup performansın düşmesine neden olabilir.Buzu ortadan kaldırmak için, ısı pompası soğutma modunda anlık çalıştırılır.Kompresörün sıcak gazı dışhava serpantinine yönelir ve buz erir.Tipik olarak her 90 dakikada bir ünite 4 ile 8 dakika arasındaki zaman aralığında soğutucu olarak çalışır.Zamana bağlı donma önlemek yerine, bazı modellerde isteğe bağlı olarak donma önlenmesi yapılır.Burada dışhava serpantiniüzerinden geçen hava akışı ölçülerek donma önlenir.

Isı pompaları, iki konumlu oda termostatı ve el ile kumandalarıyla birlikte, ısıtma ve soğutma konumlarındaki değişik methodlarla kullanılırlar.

Tahmini olarak, otomatik ısıtma ve soğutma değişimi; mahal sıcaklığındaki yükselmede, iki konumlu oda termostatı sıcaklık yükselmesini hisseder ve ısı pompasını soğutma modunda çalıştırır.Mahal sıcaklığı istenilen değer aralığının altına düştüğünde, ısıtma konumunun ilk kademesi kompresörü ısıtma amaçlı çalıştırır.Mahal sıcaklığındaki fazla düşüş ek termostat ısıtma konumu elektrikli ısıtıcıyı devreye alır.

Birtakım ısı pompalarında, değişim vanası kompresörü ısıtma ve soğutma konumlarında çalıştırır.Bir başka tiptekilerde ise; mahal sıcaklığı tahammül aralığında kaldığı müddetçe değişim vanası sürekli ısıtma yada soğutma konumunda kalmaktadır.