Fan Sistemlerinde Verim Arttırma Seçenekleri |
Engin Ayçiçek

Fan sistemleri en uygun hava naklini yaparken enerjiyi en verimli şekilde kullanacak şekilde geliştirilebilir ve ayarlanabilirler. Yapılan EPA çalışmasına göre bina fan sistemlerinin neredeyse % 60'nın olması gerekenden %10 ve daha fazla büyük seçildiğini ortaya çıkarmıştır. Bu durumu ortaya çıkaran en önemli durum güvenlik faktörlerinin eklenmesidir. Sistem tasarımcıları, bazen sistem üzerindeki belirsizlikleri kompanze edebilmek için, fanın güç gereksinimlerine güvenlik faktörü eklemektedirler. Güvenlik faktörlerinin kullanımı, öngörülen yüksek basınç gereksinimlerini karşılamak için fanların olması gerekenden daha büyük seçilmesine sebebiyet vermektedir. Bu da artan ilk maliyetler ve bunu takip eden düşük fan performansının sebep olduğu maliyetlere neden olur. Uygun ölçüye getirmeyle fan sistem enerjisinde ortalama yüzde 50 tasarruf yapabilirsiniz. Dahası bu tasarruflar enerji verimli motor kurmak gibi diğer gelişimlerden bağımsızdır. Uygun ölçüye getirme, enerji verimli motorlar ve değişken hız sürücülerinden sağlanan potansiyel tasarruflar: %50 - %85 arasındadır. (EPA 430-R-95-002)

Fanlarda Verim Arttırma Seçenekleri

a) Değişken Hızlı Sürücüler

VSD'ler (Variable Speed Drives), motor hızının tek bir hızda işlemesi yerine esas işletme durumlarına göre değişmesine olanak sağlar. Fanlarınızın hızlarının değişmesi onların esas yük ihtiyaçlarını daha yakın karşılamalarına olanak sağlar. Bir fanın hızını % 20 azaltmak onun enerji gereksinimlerini neredeyse %50 azaltabilir. EPA 430-R-95-002 VSD'lerin aynı benzer hava akış hacimleri ve statik basınç durumları altında işleyen fanların kullandıkları enerjiyi büyük ölçüde düşürebildiklerini ortaya çıkardı. Sonuçta çalışma VSD'lerin ortalama % 52'lik enerji tasarrufu sağladıklarını gösterdi.

b) Enerji Verimli Motorlar

Ülkemizde toplam elektrik tüketiminin % 35'i elektrik tüketiminin %70'i üç fazlı AC elektrik motorlarıdır. Boyutlarına bağlı olarak tipik elektrik motorları % 75'ten %95'e kadar verimlidirler ve büyük motorlar küçük motorlara göre daha verimlidirler. Kalan % 5 ile %25'lik boşa harcanan güç kayıptır ve ortama ısı şeklinde yayılır. Yapılacak doğru çalışma ile daha küçük ve daha verimli motorlar kurarak daha ileri enerji tasarrufu yapabilirsiniz.

Ekonomik Faydalar

Enerji verimli motorların kurulumuyla fark edilen tasarruflar fan motorları gibi günün büyük bir bölümü yada tamamında çalışan ve daha büyük kapasiteye sahip motorlar için bilhassa çekici olabilir. Enerji verimli motorlar verimlerine gelişmiş dahili parçaları (sargılar, statorlar vs.) ile ulaşırlar. Daha yüksek verim daha az boşa harcanan ısının üretilmesi anlamına gelir. Aşırı ısı zamanla motor ömrünü kısaltırken düşük ısı yağ ömrünü uzatır. Ayrıca enerji verimli motorların termal kütleleri onların standart motorlara göre ısıya daha iyi dayanmalarını sağlar. Hepsiyle birlikte enerji verimli motorlar genelde daha uzun ömürlüdürler ve daha az bakım gerektirirler.

Motorların Büyük Seçilmesinin Nedenleri?

Kritik proseslerde motorun devre dışı kalmaması için, 

İleride meydana gelebilecek kapasite artışları için, 

Yedek motor ihtiyacını azaltmak için, 

Yük değişimlerinde güvenlik payı olması için 

Büyük Seçilen Motorların Sonuçları; 

Motorlar ortalama nominal güçlerinin %50'si ile çalışıyorlar. 

Motorların ortalama %25'i nominal gücünün %30'nun altında çalışıyor, 

Yüksek satın alma maliyeti 

Yüksek Enerji dağıtım maliyeti 

Büyük seçilmesi gereken salt malzemeleri vs. 

Tamirat (Geri Sarma) mı? Değiştirmek mi? 

Sürekli kullanımda olan her tip ekipman gibi motorlar da arızalanırlar. Arızalandıklarında üniteyi tamir etmek veya değiştirmek çok tartışılan bir karardır. Genelde arızalanan bir motoru tamir etmektense değiştirmek daha ekonomik olsa da durum her zaman böyle değildir. Şu durumlardan bir ya da daha fazlası mevcutsa arızalanan bir motoru geri sarmak daha uygun maliyetlidir. 

Motor 125 hp'den daha büyükse Motor yılda 2000 saatten daha az çalışıyorsa Arızalanan motor enerji verimli bir motorsa 

Premium Verim mi? Yüksek Verim mi? 

Çoğu motor üreticisinin üç motor tipi vardır – standart verimli, yüksek verimli ve premium verimli. Karışıklığa ek olarak çoğu diğer üretici sadece iki tip motor sunarlar, standart tip motorlarını yüksek verimli diye isimlendirirler ve enerji verimli motorlarını premium verimli diye isimlendirirler. Bu uygulamayı anlamak özel ihtiyaçlarınıza en uygun motor verimi ve maliyeti kombinasyonunu seçmenize yardımcı olacaktır. 

Şaft Hizalama 

Tipik fan sistemi tertibinde motor da fan da kayış ya da kayış ve iki çarkla birbirine bağlı şafta sahiptir. Eğer çark yüzleri birbirine tam uygun değilse kayış ve şaftlar hizalı değil demektir. Uygunsuz hizalı şaftlar sadece düşük verim ve yüksek işletim maliyetine sebep olmakla kalmaz bunun yanında erken arızalanmalar ve fazla bakım maliyetine de mahal verirler. Motoru değiştirir ya da geri sararken şaft hizalamasına iyi dikkat ettiğinizden emin olun. 

c) Enerji Verimli Kayış Sürüşleri 

Kayışlar genelde motordan sürülen fan sistemine güç transferi için kullanılırlar. Kayış sürüş uygulamalarının çoğunda standart V-kayışlarına rastlanır. Bunlar kayış ailesinin en düşük maliyetli seçenekleridir. Bunun karşılığı da genelde olduğu gibi düşük enerji verimidir. 

V-kayışları yeniyken genelde % 90–95 aralığında verime ulaşırlar. Fakat eskimiş bir kayış gevşeme ve eskimiş tutma yüzeyinden doğan patinaj sebebiyle verimi önemli ölçüde düşürebilir. Dişli V-kayışlar normalde düz olan alt kısmın yerine standart V-kayışlara göre daha iyi tutuş ve daha az kayma sağlayan boydan boya girintiler olması dışında standart V-kayışlara benzerdirler. Genelde yüzde 2 ila 5 arasında fazladan verim sağlarlar. Senkron kayışlar dişli kayışlarla oluklu kasnakların birleşimidir ve kaymayı en aza indirerek verimi % 97–99 aralığında artırırlar. 

Ekonomik Faydalar 

Sürüş kayışları bakım programında standart bir değişim yerine sahip olmalıdır. Enerji verimli kayışlar ile sağlanan tasarruflar kayış başına biraz artan maliyete göre çok daha ağır basar. 

d) Fan Sisteminizi Uygun Ölçülere Getirmek

Eğer fanlarınız fazla büyükse fanları uygun ölçülere getirmek faydalı olabilir. Bu ayrıca ya da enerji verimli motorlar ve VSD'ler ile kombinasyonlu olarak uygulanabilir. Genelde bir enerji verimli motor, enerji verimli kayış ve VSD ile uygun ölçülere getirmek en iyi alternatiftir.  

Uygun Ölçülere Getirilmiş Bir Sistemin Avantajları 

Uygun ölçülere getirilmiş bir sistem size enerji maliyeti tasarrufu sağlar. Bununla birlikte uygun ölçülere getirilmiş bir sistem daha düşük üretim maliyeti ve daha uzun ekipman ömrü sağlar. 

Sanayiden Uygulama Örneği 

Uygulama Yeri: Erdemir Kuvvet Santrali 

Yapılan İş: Kazan (5 no'lu) ID Fanının Enerji Verimliliğinin Artırılması 

Seçilen Yöntem: Mevcut Fanın aynı kalması, mevcut elektrik motorunun daha düşük devirde ve güçte yeni bir elektrik motoru ile değiştirilmesi, mevcut klapeler ile debi kontrolünün yapılması 

Tasarruf Miktarı (Enerji) 1117 (TEP) 

Tasarruf Miktarı (Enerji) 4.653.600 kWh/yıl

Yapılan Yatırım: 100.000 $

Geri Ödeme Süresi: 3.3 ay

Elektriksel kazancın yanında, alev kopmasının gecikmesi, düşük devirden dolayı fanın yataklarında ısınma ve aşınma tasarrufu da sağlanmıştır. Mevcut işletme koşulları için % 87.33 olan kazan verimi, yapılan çalışmalar sonucunda % 87.64 oranına çıkmıştır. (E. Ulucak S. Özsu, 2006) 

Sonuçta uygulama örneğinden görüldüğü gibi doğru hamleler ile işletmeler büyük kazançlar sağlayabilir. Doğru sistem seçimi kadar önemli olan bir diğer konuda doğru bakım planlamasıdır. Bu konuyu bir sonraki yazımızda ele alacağım.

Gelecek yazımızda görüşmek üzere...

Engin AYÇİÇEK

engin.aycicek@elektrikport.com