5. Uygulama Örnekleri
5.1. Maksimum ve Minimum Hava Debileri
Tümü havalı klima sistemlerinin tümünde mahal maksimum hava debilerinin hesaplanması aynıdır. Hesaba esas alınan bina yapı itibariyle birden fazla cepheye ve dolayısıyla zona sahipse ve tek merkezi klima santralı kullanılacaksa her iki zonun maksimum hava debilerinin toplamı yerine bina maksimum hava debisinin kullanılması daha doğru bir uygulama olur. Örneğin bina batı ve doğu zonlarından oluşuyorsa, doğu zonunun maksimum yükü saat 10.00’da, batı zonunun maksimum yükü saat 16.00’da meydana geliyorsa doğu zonu için saat 16.00 yük hesabını, batı zonu için de saat 10.00 yük hesabını yapmak gerekir. Bu durumda saat 10.00’daki ve saat 16.00’daki yükler ve bu yüklere göre belirlenen hava debileri saat bazında toplanacak, hangisi büyükse bina yükü olarak o esas alınacaktır. Klima santralı da bu yüke göre belirlenecektir.
Diğer önemli bir husus ta bir zonu meydana getiren odalarda maksimum yükün aynı anda oluşmayacağıdır. Bu nedenle proje müellifi merkezi klima santralının hava debisini belirlerken bir diversite faktörü (çarpım katsayısı) kullanabilir. Genelde kullanılan faktör 0.80 ila 0.90 arasındadır.
5.1.1. Maksimum ve Minimum Hava Debilerinin Belirlenmesi.
Hava debisinin hesap yoluyla belirlenmesi 1.2. numaralı “Sabit Debili Sistemler” isimli konuda örneğiyle birlikte anlatılmıştı. Aynı hesap tarzı değişken hava debili klima sistemleri için de geçerlidir. 1.2. numaralı konudaki örneği tekrar veriyoruz.
Örnek-1: Bir mahallin toplam klima yükü 8600 kCal/h, duyulur ısı oranı %82’dir. Mahal sıcaklığı 26oC, istenen üfleme sıcaklığı 16oC olduğuna göre mahal hava debisini hesaplayın.
Bu hesabımızı yeni “SI” birimleri ile yaparsak:
Qduy= 8600×0,82kCal/h=7052 kCal/h= 7052x(4,1868 kJ/kCal)=29525 kJ/h
cp = 0,24 kCal/kg = 1,00483 kJ/kg
ϒ = 0,87 m3/kg
Δt= 10oC
Bu hesap tarzında duyulur ısı yükü esas alınarak hava debisi belirlenmiştir. Bu hesap tarzındaki önlemli bir faktör proje müellifi tarafından mahal havası ile üfleme havası arasındaki sıcaklık farkı (ΔT)nin kabulüdür. ΔT klasik menfez kullanımında 8 ila 10oC kabul edilir (yukarıdaki örnekte bu fark 10oC alınmıştır). Ancak helisel üflemeli difüzörlerde bu sıcaklık farkı 12 ila 14oC alınabilir.
Bazı projecilerimiz hava debisini toplam ısı yükü üzerinden hesaplamaktadır. Esasında iki yöntemin birbirinden hiçbir farkı yoktur. Fark olmadığını, yukarıdaki örneğimizi esas alarak aşağıdaki psikrometrik diyagramda inceleyebiliriz.
Kuru termometreler arasındaki farkın debi, özgül ısı (cp) ve özgül yoğunluk ile çarpımı bize mahal duyulur ısı yükünü verir. Antalpi farklarının debi ve özgül yoğunluk ile çarpımı isi mahal toplam ısı yükünü verir. Dolayısıyla duyulur ısı yükünün özgül yoğunluk, (cp) ve (ΔT)’ye bölümü bize hava debisini verecektir. Keza toplam ısı yükünü özgül yoğunluk ve (ΔT)’ye bölersek te aynı hava debisi bulunacaktır. Bu hesabımızı yeni “SI” birimleri ile yapalım.
Aradaki 50 m3/saat’lik debi farkı psikrometrik diyagramda yapılan okuma hatalarından kaynaklanmaktadır. Neticede her iki hesap tarzı da aynı sonucu vermektedir, her iki metod da projeciler tarafından kullanılabilir. Hatta metodlardan biri ile maksimum hava debisi hesaplandığında diğer metod doğrulama amaçlı olarak kullanılabilir.
5.1.2. Minimum Hava Debisinin Kontrolu
Değişken hava debili klima sistemlerinde minimum hava debisi iç hava kalitesinin “IAQ” temini amacıyla belirlenen bir hava debisidir. Genellikle bu debi, eğer herhangi hava kirletici bir unsur mevcut değilse, mahallerdeki insan sayısına bağlı olarak belirlenir. Carrier’ın 1960 ve 1970’lerde yayınlanan literatürlerinde, örneğin 1965 baskısı “Handbook of Air Conditioning System Design” isimli kitabın 1-97’nci sayfasındaki 45 numaralı tabloda havalandırma standartları verilmektedir. Bu değerlerden zamanında ülkemizde uygulanabilir olanları aşağıda gösterilmektedir.
Yukarıdaki tablo yalnızca bilgi amaçlı olarak verilmiştir. Ancak bu kuralların uygulandığı bazı ülkeler hala vardır. Ancak son yıllardaki gelişmelerin ışığı altında hava kirliliği ve hijyen koşulları dikkate alınarak kapalı mahallerde tütün ürünlerinin tüketimi yasaklanmıştır. Havalandırma konusunda yapılan araştırmalar da yukarıdaki gösterilen kişi başına taze hava miktarlarının yetersiz olduğunu ortaya koymuştur. Günümüzde kişi başına 60 m3/saat taze hava önerilmektedir. İnsan sayısının belli olmadığı mahaller, örneğin koridorlar ve benzeri hacımlar için yukarıdaki tabloda verilen birim alan başına taze hava debileri uygulanabilir.
Değişken hava debili merkezi bir klima santralının minimum hava debisinin belirlenmesinde mahallerin taze hava gereksinimlerinin toplamı dikkate alınacaktır ve bu miktarlar mahal bazında belirlenecektir. Ancak mahallerde VAV terminal üniteleri kullanıldığından minimum hava debisinin o mahaldeki VAV terminal ünitesinin 2 m/saniye’deki giriş hızından daha düşük olmaması gerekir. Çünkü bu hızın altında VAV terminal ünitelerinin pitot tüpleri ölçme hassasiyetlerini kaybederler. İkinci bir husus ta VAV terminal ünitelerinin kalibrasyon özelliğinden kaynaklanmaktadır. VAV terminal ünitesinin maksimim ve minimum hava debileri kalibrasyon esnasında belirlenir ve sabitlenir.Minimum debi maksimum debinin %20’sinin altına olamaz. Onun için minimum hava debisi her mahal için taze hava gereksinimi, 2 m/san hava hızındaki VAV terminal ünitesinin debisi ve maksimum hava debisinin %20’sinin hangisi büyükse minimum debi olarak o miktar esas alınarak belirlenecektir. Bu çalışmayı aşağıdaki resim ile gösterebiliriz.
Değişken hava debili klima sistemlerinde toplam hava debisi mahallin yük durumuna göre değişken olmasına karşın taze hava debisi sabittir. Toplam hava debisinin maksimum olan debisi, eğer karışım havası varsa resirküle hava ile taze hava debilerinin toplamından meydana gelir. Minimum hava debisi ise doğrudan taze hava debisine eşittir veya VAV terminal ünitelerindeki minimum hız limitlemesi nedeniyle biraz daha büyüktür. Dolayısıyla maksimum hava debisinde karışım havası ile çalışan bir klima santralının minimum hava debisi %100 dış havadan oluşabilir. Bu nedenle bu uygulamada dış hava debisini sabit tutacak tarzda önlem alınması gereklidir. Eğer sistem %100 dış hava ile çalışıyorsa böyle bir önleme gerek yoktur.
Basitleştirilmiş bir karışım havalı değişken debili klima sisteminin otomatik kontrol sistemi şematik olarak yukarıdaki akış şemasında gösterilmektedir. Bu şemada “P” rumuzuy gösterilmiş “1” ve “2” numaralı elemanlar difensiyel basınç algılayıcılarıdır (sensörleridir). “1” numaralı algılayıcının görevi daha önceki sayfalarda detaylı olarak incelenmiştir.Ana görevi üfleme kanalındaki basınç değişikliğine bağlı olarak vantilatör dönme hızını, dolayısıyla debi ve basıncı regüle etmektir. “2” numaralı algılayıcı da taze hava kanalındaki hava hızını algılar ve doneleri analog girdi “AI” olarak DDC/BMS’e iletir.”3”,”4” ve “5” numaralı elemanlar ise sırasıyla dış hava, by-pass ve egzost havası kanalı üzerindeki damperlere kumanda eden oransal servomotorlardır. DDC/BMS “2” nolu algılaycıdan gelen sinyaller paralelinde, bünyesinde yazılım paralelinde .”3”,”4” ve “5” numaralı servomotorlara kumanda ederek taze hava debisinin sabit kalmasını sağlar. Klima santralı maksimum debide çalışırken belirli konumda olan damperler, minimum debiye gelindiğinde “4” numaralı servomotor by-pass damperini tamamen kapatır. “3” ve “5” numaralı damperler ise vantilatör ve aspiratör kumandalarından bağımsız olarak egzost ve taze hava debilerini sabit tutar.
5.1.3. Kış Uygulamalarında Donmaya Karşı Koruma
Tüm havalı klima sistemlerinde olduğu gibi değişken hava debili klima sistemlerinin merkezi klima santralları için, eğer dış hava sıcaklığı 0oC’ın altındaysa daima donma riski mevcuttur. Bu risk özellikle yalnız yaz kliması için tasarlanmış, kış aylarında çalışmayan sistemler için çok büyük boyutlardadır. Bu nedenle donmaya karşı gerekli önlemlerin alınması gereklidir. Isıtıcı bataryanın içindeki akışkan, örneğin sıcak su, donma riskinin olduğu zamanlarda sürekli çalışma halinde olacağı için norma koşullarda donma olayı olmaz. Ancak sirkülasyon pompasının herhangi bir nedenle devre dışı kalması, açık durumda olması gereken kapatma vanalarından birinin kapalı konumda olması batarya üzerindeki ısıtıcı akışkanı engelliyeceği için donma riski meydana gelebilir. Bu durumda alınacak ilk önlem ısıtıcı bataryanın hava çıkış tarafına iki konumlu bir donma termostadının monte edilmesidir. Ancak ısıtıcı batarya hava çıkış sıcaklığı her noktada aynı olmayacağı için tek hissedicili termostat yerine uzun bir kılcal borulu hissedicisi olan donma termostadı tercih edilmelidir. Bu sayede ısıtıcı bataryanın hemen hemen tüm yüzeyinde hava çıkış sıcaklığının ölçümü yapılabilecektir. Donma termostatları muhakkak manuel resetli olmalıdır. Hava çıkış sıcaklığı yükselse dahi devreye girmemelidir. Bu sayede arızanın nereden kaynaklandığı araştırılabilir; arıza giderildikten sonra manuel olarak “reset” düğmesine basılarak sistem normal çalışmaya geçirilebilir. Donma termostadından “donma sinyali geldiğinde, ki bu sinyal DDC/BMS’e dijital bir girdi “DI” olarak iletilecektir, DDC/BMS kontrol ünitesinin aşağıdaki işlemleri yapması gerekir.
- Sesli ve/veya ışıklı bir ikazın yayınlanması.
- Vantilatör ve aspiratörün durudurulması
- Egzost ve dış hava damperlerinin tam kapalı, by-pass (resirküle hava) damperinin tam açık konuma getirilmesi.
- Sistemin durmasına rağmen sirkülasyon pompasının çalışmaya devam etmesinin sağlanması.
Yalnız soğutma bataryalı, yaz çalışması için tasarlanmış merkezi klima santralarında bataryanın drene edilmesi, yani içinde akışkanın boşaltılması uygun bir yöntemdir. Batarya içindeki akışkanın su-etilen glikol karışımından meydana gelmesi de bu riski ortadan kaldırabilecek diğer bir uygulama tarzıdır. Ancak etilen glikol boru içi film katsayısını azaltacağından ısı transfer katsayısı azalacak, bunun neticesi olarak ısıtıcı-soğutucu bataryanın ısıl verimini de düşürecektir.
Isı geri kazanım ünitelerinin kullanımı da donma riskini azaltabilir. Bu husus bir sonraki bahiste ele alınacaktır.
5.1.4. Isı Geri Kazanımı
Isı geri kazanımlı klima santralarının kullanımı yalnız değişken hava debili klima sistemlerine mahsus bir uygulama değildir. Sabit hava debili klima sistemlerinde de olduğu gibi dört değişik ısı geri kazanım sistemi değişken hava debili klima sistemlerinde de kullanılmaktadır. Salt bilgilendirmek amacıyla bu sistemler aşağıda şematik olarak, gerekli teknik açıklamalarıyla birlikte gösterilmektedir.
5.1.4.1. Çift Serpantinli Sistemler
Kullanımı en eski olan ısı geri kazanım sistemidir. Isı geri kazanım verimi düşük, duyulur ısı bazında %40 civarında olmasına rağmen bazı avantajları vardır. Örneğin klima santralı ile egzost fanının değişik yerlerde olması durumunda dahi kolaylıkla uygulanabilir. Rusya Federasyonu’nda yaygın olan tümü havalı klima uygulamalarında klima santralı zemin veya bodrum katta, egzost fanı/fanları ise çatı katında konuşlandırılmaktadır. Sistem iki ayrı serpantinden oluştuğu ve birbirine boru şebekesi ve sirkülasyon pompası ile bağlandığından uygulama kolaylıkla gerçekleştirilebilmektedir. Aşağıdaki çizimde çift serpantinli bir ısı geri kazanım uygulaması görülmektedir.
İki serpantin arasındaki sirkülasyon bir santrifuj pompa ile sağlanır. Sistemdeki sıvının özgül hacmi sıcaklık ile değişeceğinden bir genleşme kabının kullanılması gereklidir. Günümüzdeki uygulamalarda membranlı kapalı genleşme kapları kullanılmaktadır. Resimde görülen üç yollu motorlu vana iki konumlu olup defrost uygulaması olan ısı geri kazanım sistemlerinde kullanılmaktadır. Buradaki uygulama şudur. Aspiratör tarafındaki ısı geri kazanım serpantini üzerinde bir adet diferansiyel basınç şalteri bulunmaktadır (çizimde gösterilmemiştir). Egzost edilen hava serpantin üzerinden geçerken soğur ve içindeki mutlak nemi serpantin üzerine bırakır. Eğer satıh sıcaklığı 0oC’ın altında ise satıhta karlanma başlar. Bir müddet sonra bu karlanma artar ve serpantin üzerindeki hava basınç kaybının artmasına neden olur. Artış önceden belirlenen bir seviyeye geldiğinde diferansiyel basınç şalteri üç yollu motorlu vananın egzost tarafındaki serpantininden gelen akışkanın portunu kapatıp by-pass portunu açarak serpantin üzerindeki akışı ve dolayısıyla soğumayı durdurur. Sıcaklığı mahal sıcaklığına eşit olan egzost havası da bir müddet sonra karlanmayı eriterek defrostu tamamlar. Hava tarafı basınç kaybı normal seviyeye düşünce diferansiyel basınç şalteri by-passı kapatıp ısı geri kazanımını normal çalışma moduna döndürür.
Dış hava sıcaklığının 0oC’ın altında olduğu uygulamalarda dış hava sıcaklığına bağlı olarak sisteme etilen glikol eklenmesi gereklidir. Aksi taktirde sistemde donma meydana gelir.
Çift serpantinli ısı geri kazanım sistemleri yalnız duyulur ısı bazında ısı geri kazanımı yaparlar, gizli ısı geri kazanımı yapmazlar. Özellikle yaz uygulamalarında entalpi bazındaki geri kazanım verimleri %40’ın çok daha altındadır.
5.1.4.2. Isı Borusu
Isı borusu da çift serpantinli ısı geri kazanım ekipmanları gibi ısı taşınımı için hidronik bir eleman kullanan sistemdir. Ancak su veya etilen glikollu su yerine soğutucu akışkan kullanır. Bu uygulamada iki katlı santral kullanılması zorunludur. Üzerinden geçen sıcak egzost havasının içindeki ısı nedeniyle ısınan soğutucu akışkanın yoğunluk değişikliği nedeniyle yükselmesi ve ısıyı dış havaya (kış klimasında) aktarması, bu esnada soğuyup yoğuşarak tekrar alçalması ile çevrimi tamamlayarak ısı transferini sağlar.
Duyulur ısı bazında ısı geri kazanım verimi %40 civarlarında olan bu uygulama gizli ısı transferi yapamaz. Yaz uygulamalarında dış hava egzost havası kuru termometre sıcaklığının egzost havası kuru termometre sıcaklığından daha yüksek olması nedeniyle verimi büyük ölçüde düşer. Kış uygulamasında dış hava sıcaklığının çok düşük olduğu durumlarda egzost havası tarafında satıh karlanması olabilir. Karlanmanın hangi dış hava sıcaklıklarında başlayacağı ısı borusunun verimiyle ilgili olduğundan üretici firmanın kataloglarına başvurulması gerekir. Eğer karlanma riski varsa ısı borusunun dış hava tarafına bir by-pass konulmalı, by-pass ve ısı borusu sathına da alın damperleri konulmalıdır. Normal çalışmada by-pass damperi kapalı, alın damperi açık durumda olacaktır. Defrost sinyali geldiğinde alın damperi kapanarak ısı borusu üzerinden soğuk havanın geçişini engelleyecektir. Eş zamanlı olarak açılan by-pass damperi de havanın by-pass hattı üzerinden geçmesini sağlayacaktır.
5.1.4.3. Plakalı Isı Geri Kazanım Eşanjörleri
Plakalı ısı geri kazanım eşanjörleri kullanımı en yaygın olan ısı geri kazanım elemanlarından biridir. Dört köşe, kare kesitli ve çapraz akımlı plakalı eşanjörlerde ısı geri kazanım verimi %50 ila %65 arasındadır. Altı köşeli, ters akımlı eşanjörlerde verim %85’lere kadar çıkmaktadır. Ancak bu modellerde basınç kaybı yüksek olduğu için küçük debili klima santrallarında, ısı geri kazanım ünitelerinde uygulama alanı bulabilmektedir.
Plakalı eşanjörlerin plakaları metaldir ve genellikle aluminyum levhalardan üretilmektedir. Bu nedenle yalnız duyulur ısı geri kazanımında kullanılabilirler. Selüloz esaslı, lityum bromür emdirilmiş plakalardan üretilmiş eşanjörler hem duyulur hem de gizli ısı geri kazanımını gerçekleştirirler. Ancak lityum brömürün sağlığa zararlı olması nedeniyle Avrupa’da hijyenik klima sistemlerinde kullanımı yasaklanmıştır, konfor klimasında da kullanımı önerilmemektedir. Aşağıdaki çizimde karışım havalı, plakalı ısı geri kazanım eşanjörlü bir merkezi klima santralı görülmektedir.
Plakalı ısı geri kazanım uygulamalarında da dış hava sıcaklığına bağlı olarak egzost hava tarafında karlanma ve bu nedenle tıkanma riski mevcuttur. Buna karşı en çok yapılan uygulama plakalı eşanjörün yanına, dış hava için bir by-pass geçişi koymaktır. By-pass geçişi ile eşanjörün dış hava girişi tarafındaki alına birer adet damper monte edilecektir. İki konumlu bir servomotorla kumanda edilecek bu damperlerden normal çalışmada alın damperi açık, by-pass damperi kapalı olacaktır. Defrost sinyali alındığında alın damperi kapanacak, by-pass damperi açılacaktır. Egzost tarafındaki karlanma giderildikten sonra normal çalışmaya geçilecektir. Defrost durumu iki konumlu bir diferansiyel basınç şalteri ile kontrol edilebilir.
5.1.4.4. Döner Tamburlu Eşanjörler
Döner tamburlu ısı geri kazanım eşanjörleri tipik bir kararsız rejim ısı transferi uyugulamasıdır. Isı geri kazanım sistemleri arasında en yüksek ısı geri kazanım verimine sahiptir. Çalışma tarzı dönme neticesi üzerine yüklenmiş olan egzost havasının ısısını dış havaya transfer etmektir. Bu nedenle yüksek verime sahiptirler. Salt duyulur ısı bazında geri kazanım yapan modeller olduğu gibi duyulur ve gizli ısı bazında, toplam entalpi geri kazanımı yapanlar da mevcuttur. Döner tamburlu ısı geri kazanım eşanjörleri konstrüktif açıdan üç değişik modelden oluşmaktadır.
- Salt aluminyum folyodan üretilmiş olanlar. Bu modeller yalnız duyulur ısı bazında ısı transferi gerçekleştirirler, gizli ısı bazında bir ısı transferleri yoktur. Üç model içinde ilk tesis maliyeti en düşük olanlardır. %75, %85 gibi duyulur ısı bazında yüksek bir ısı geri kazanımı sağlarlar.
- Oksitlenmiş satha sahip olanlar. Bu modeller aluminyum folyodan üretilmiş olan tamburların özel banyolarda işleme tabi tutulması neticesi satıhlarında ince bir aluminyum oksit tabakası yaratılması ile üretilir. Satıh kaplamasının özelliği sayesinde havadaki nemi absorbe edip dış havaya transferini sağlarlar. Bu modellerin duyulur ısı geri kazanım verimleri %70-85, gizli ısı geri kazanım verimleri ise duyulur ısı geri kazanım veriminin yaklaşık yarısı kadardır.
- Sathı silika-jel kaplanmış olanlar. Aluminyum folyodan üretilmiş tamburların, tamburu oluşturan aluminyum folyonun satıhlarının özel bir işlemle silika-jel ile kaplanması suretiyle üretilir. Bu modellerin duyulur ısı ve gizli ısı geri kazanım verimleri son derece yüksektir; her ikisi de %70-85 civarındadır.
Aşağıdaki şematik resimde döner tamburlu ısı geri kazanım sistemine sahip iki değişik klima santralı görülmektedir. Üstteki %100 dış havalı, alttaki ise karışım havalı uygulamadır.
Döner tamburlu ısı eşanjörlerinde karlanma nedeniyle tıkanma olayı çok ender görülür. En yaygın defrost uygulaması normal çalışmada 50 ila 100 d/dak olan dönme hızının 5 d/dak gibi çok düşük bir seviyeye düşürülmesi, bu sayede karlanmanın oluştuğu satıhların daha uzun süreli sıcak hava ile temas etmesini sağlamaktan ibarettir.
Tambur büyüklüğü belirlenirken değişken debili klima santralının maksimum debisi dikkate alınmalıdır.Bu değer %100 dış havalı santrallarda toplam debiye, karışım havalı santrallarda ise maksimum dış hava debisine eşittir.
5.1.5. Basınçlandırma ve Basınç Kontrolu
Bir mahallin basınçlandırılması, çevre hacimlerle veya bitişik odayla aralarındaki basınç farkının sabit tutulması VAV terminal ünitelerinin kullanımı ile kolaylıkla gerçekleştirilebilir.
Yukarıdaki çizimde biri pozitif basınçlı, diğeri negatif basınçlı iki komşu mahal görülmektedir. Negatif basınçlı odadan pozitif basınçlı odaya hava geçişi istenmemektedir. Soldaki odanın yoğun bakım odası, sağdaki odanın ise bulaşıcı hastalıklara ayrılmış bir oda olduğunu farz edelim (aynı faraziye soldaki odanın laboratuar, sağdaki odanın da herhangi bir çalışma odası olması tarzında da yapılabilir). Bu durumda sağdaki odadan soldaki odaya herhangi bir hava geçişi istenmemektedir. Bunun gerçekleştirilmesi için soldaki odanın pozitif basınçta, sağdaki odanın da negatif basınçta tutulması gerekir. Bu durumda dönüş-egzost havasının bir kısmı pozitif basınçlı odadan negatif basınçlı odaya devamlı olarak geçecek, negatif basınçlı odadaki kontamine havanın pozitif basınçlı odaya akışı engellenmiş olacaktır.
Her oda da değişken hava debili klima sistemine sahiptir. Mahal sıcaklıkları odalarda bulunan “T” oda termostatlarınca algılanmakta ve üfleme kanalı üzerinde bulunan VAV terminal ünitelerine kumanda edilerek üflenen hava debisi kontrol edilmektedir. Dönüş hava kanalı üzerinde bulunan VAV terminal üniteleri de üfleme kanalı üzerindeki VAV terminal ünitelerine bağlı olup asil-köle sistemi ile çalışmaktadır. Üfleme debisinin artış ve eksilişine bağlı olarak dönüş-egzost havası debisi de ayarlanmaktadır. Pozitif basınçlı odanın üfleme debisi dönüş havası debisinden belirli bir miktarda daha büyüktür. Negatif basınçlı oda da dönüş havası debisi üfleme debisinden daha büyüktür. Bu sayede iki oda arasında bir basınç farkı yaratılmaktadır. Bu basınç farkının örneğimizde 20 Pa olduğunu varsayalım. Otomatik kontrol sisteminin görevi bu basınç farkını sabit tutmak ve bu değerin altına düşmesine engel olmaktır. Bunun için sisteme “ΔP” diferansiyel basınç sensörü konulmuştur. Bu sensör hissedici uçları vasıtasıyla iki oda arasındaki basınç farkını algılamaktadır. İki oda arasındaki basınç farkı 20 Paskalın altında düştüğünde dönüş havası kanalı üzerindeki VAV terminal ünitelerine oransal olarak kumanda ederek pozitif basınçlı odadan emilen hava debisini azaltmakta, negatif basınçlı odadan emilen hava debisini de arttırmaktadır. Ancak basınç farkının 50 Pa’ın üzerinde olmaması gerekir. Zira böyle bir durumda pozitif basınçtaki odandın kapısının açılması zorlaşır. Dönüş kanalı üzerindeki VAV terminal ünitelerine kumanda edilirken asil-köle bağlantı sisteminin önüne geçilerek basınç farkı kumandası devreye girer.
5.1.6. Temiz Oda Uygulamaları
Temiz oda uygulamaları şu ana kadar anlattığımız değişken hava debili sistemlerden oldukça farklıdır. Bu odalarda DIN 1946/4’e göre klima sisteminin asla kapatılmaması gerekir. Oda kullanım halindeyken tam debide, kullanım dışı iken ise alçak debide çalışması gerekir. Örneğin 1946/4-1989’a göre (bu standart 2008’de yenilenmiş ve DIN 1946/4-2008 olmuştur) 2400 m3/saat debisi olan bir temiz odanın (ameliyathanenin) kullanım dışı olduğu zamanlardaki debisi minimum 1200 m3/saat olmalıdır. Bu nedenle sistemin yerine getirmesi gereken şartlardan iki debili olmaktır.
Bu temiz odalarda hijyenik şartları temin edebilmek amacıyla HEPA filtreler kullanılmaktadır. Bu filtrelerin başlangıç dirençleri 100 Pa civarında olup kirlenme nedeniyle basınç kayıpları 700Pa değerine kadar yükselmektedir. Bu değişen basınç karşısında debiyi sabit tutmak için, eğer klima santralı yalnız bir temiz hacme hizmet ediyorsa değişken debili, frekans kontrollu vantilatöre sahip bir klima santralı kullanılmalı, eğer birden fazla hacme hizmet ediyorsa frekans kontroluna ilaveten her hacim için birer adet VAV terminal ünitesi kullanılmalıdır. Aynı şekilde dönüş-egzost havası kanalında da, üfleme kanalındaki VAV terminal ünitesi ile asil-köle bağlantısına sahip VAV üniteleri kullanılmalıdır.
Yukarıdaki çizimde DIN 1946/4’e göre tasarlanmış bir ameliyathane klima santralı görülmektedir. “5c” olarak gösterilen son ısıtıcı bataryanın görevi ısıtma işleminden ziyade “5b” soğutma bataryası ile birlikte çalışarak nem kontrolunu sağlamaktır. Debi ölçüm ve kontrolu kolaylığı açısından radyal fan yerine “plug-fan” kullanılmıştır. Bu fanların emiş hunisi üzerinden yapılan ölçümlerle fan debisi belirlenebilmekte, bu sayede frekans konvertörlerine kumanda edilerek istenen fan debisi gerçekleştirilmektedir.
Aşağıdaki iki akış diyagramında da tek temiz odaya hizmet eden VAV terminal ünitesiz klima santralı ile birden fazla ameliyathaneye hizmet eden VAV terminal ünitelerine sahip bir sistemin otomatik kontrol diyagramları görülmektedir.
VAV terminal üniteli sistemlerde ünitenin görevi HEPA filtre üzerinden geçen debiyi regüle etmektir. Bu işlemi bir örnekle daha rahat açıklayabiliriz. HEPA filtre üzerinden geçen hava debisinin 2400 m3/saat olduğunu kabul edelim. HEPA filtremizin başlangıç basınç kaybı 100 Pa, tam kirlendiğinde ise 700 Pa olması halinde VAV terminal ünitesi “700-100=600 Pa” bir direnç yaratarak VAV+HEPA direncinin sabit, dolayısıyla hava debisinin sabit olmasını sağlar. Bu işlemi de bünyesindeki klapeyi oransal kontrol etmesi ile gerçekleştirir.
VAV terminal ünitesinin kalibrasyonu maksimum ve minimum olmak üzere iki değer üzerinden yapılır. Eğer kumanda sinyali olarak 2-10VDC seçilirse 10VDC kumanda sinyalinde maksimum debi olan 2400 m3/saat , 2VDC kumanda sinyalinde de minimum debi olan 1200 m3/saat ünite tarafından gerçekleştirilir.
Klima santralı birden fazla temiz odaya hizmet ediyorsa bazı odaların kullanımda, bazı odaların da kullanım dışı minimum debide olmaları olasıdır. Bu husus VAV terminal üniteleri tarafından gerçekleştirilir. Ancak enerji tasarrufu açısından klima santralı fanlarının da frekans konvertörlü olmaları tercih edilmelidir. Bu uygulama ile debi ihtiyacı kullanım nedeniyle azaldığında üfleme kanalında artan basınç “12”numara ile gösterilen basınç hissedici eleman tarafından algılanıp analog girdi “AI” olarak BMS/DDC’ye iletilecek ve fanın devri de frekans konvertörüne gönderilen analog çıktı “AO” sinyali ile gereken tarzda değiştirilecektir.
Tek bir temiz odaya hizmet eden klima santrallerinde VAV terminal ünitesi kullanımı gerekmediğinden bu görev klima santralı tarafından yerine getirilecektir