FİLTRE SEÇİMİ HVAC ENERJİ MALİYETLERİNİ DÜŞÜRÜR MÜ ?

Günümüzde enerji tüketimi konusunda toplumumuz artık daha bilinçli davranmakta. Bu yazıda HVAC (Isıtma Soğutma Havalandırma ) sistemlerinde filtre verimliliklerinin HVAC sistemleri üzerindeki enerji yükünü nasıl azaltabileceği konusuna bir bakış atacağız.
HVAC sistemleri  harcanan tüm enerji tüketimleri içerisinde, sağlıkta ve sistemin çalışmasında büyük rol oynuyor.Amerikan enerji dairesi ( US Department of Energy ) ‘ne göre ticari ve evsel binalarda HVAC sistemleri tüketilen enerjinin %40-60 arasında bir oranı kapsıyor.
Fiyatların çevresel baskıların artması sonucu , HVAC sistemlerinin enerji tüketimlerinin kısıtlanması söz konusu olmuştur.  ASHRAE yetkilisi Kent Peterson ‘ Bina yöneticileri için enerji tüketiminde%30 tarasarruf etmenin birçok yolu vardır’ diyor.ASHRAE  Amerikan enerji dairesi ve EPA ( Çevre Koruma Vakfı ) bina sahiplerini ve operatörleri enerji tasarrufu metotlarına yönelik eğitimler vermektedir.
ASHRAE mühendislere ve diğer profesyonellere teknik bilgiler sağlıyor. Ayrıca uzman oldukları konularda standartlar ve kılavuzlar yayınlayarak halka gerekli bilgileri ve servisleri sunuyor.
Birkaç katlı konutlar dışındaki binalar için enerji standartları  ile birçok yapılar için istenen minimum enerji verimliliği konusu işlenmiştir.Bu standart ASHRAE ve AIA ( Amerikan mimarlar enstitüsü ) çalışmaları ile geliştirilerek küçük ölçekli ofis binaları için de gelişmiş enerji dizaynı kılavuzu yazılmıştır. Bu kılavuzlarda mantıklı bir yaklaşım ile ofis binalarından , 2000 m2’lik kapalı alanlara kadar ihtiyaç duyulan enerji verimliliği yaklaşımları oluşturulmuştur.

EPA ve diğer paydaşları tarama yöntemi ile bir emerji değeri geliştirmiş fakat tek başına bina performasını nasıl değiştireceği açıklanmamıştır . Ama bina yönetim organizasyonlarına performanslarını değerlendirme ve bu binaların sistemlerinin gelişimi için en iyi seçenekleri sunmuştur.

Kural yok , Standart yok , Sadece matematik ?
Bir HVAC sistemi , dağıtım ağı ve terminalleri ile havayı toplama ve çevresel ısıtma, havalandorma veya hava şartlandırma  proseslerinden oluşmaktadır. Bir binadaki enerji verimliliğini ele aldığımızda, öncelikle HVAC sisteminin verimliliği değerlendirilmeli ve düzetilmesi gereken alanlar belirlenmelidir.
Filtre ekipmanı üreticisi olan MGT Filtre , sistemin verimliliğini değerlendirirken hiç zor ve hızlı kural yoktur der ; bu sadece basit bir matematiksel kuraldır. Basınç düşümü ( filtreden geçen havanın yarattığı direnç ) ve enerji arasında doğrusal bir orantı vardır. En basit tanımla fan havanın filtreden geçmesini sağlarken ne kadar zorlanıyorsa, o kadar direnç ( basınç farkı ) ortaya çıkar. HVAC  sistemlerinde enerji verimliliğini arttırmak için tek basit yol filtrelerdeki basınç farkını düşürmektir.

Daha düşük basınç farkına sahip bir filtreyle filtreleri değiştirmek kolaydır fakat önemliolan daha düşük basınçlı filtre ama aynı verimlilikte (partikül yakalama kabiliyeti )olmasıdır. Bu malzeme ve filtreyi  basınç farkını düşünerek verimliliğinden ödün vermeden dizayn etmek filtre üreticisinin işidir.

Bunun için hiçbir stanadrt yoktur çünkü bu sadece basit bir matematiktir. Daha geniş anlamda sorulursa  “kullanım süresi” akla geliyor. Enerji tüketimini azaltan bir filtreyi seçmek kolaydır fakat filtrenin maliyeti yüksek ise, filtre daha önceki filtre gibi uzun kullanılamıyorsa filtrenin tüm maliyetleri kullanımı boyunca savunulamayacak durumagelir.
Havalandırma sistemlerinde kullanılan enerjinin %80’i havayı sistemde ilerletmek için kullanılır ve filtrenin maliyeti %20’nin altındadır. Böylece bu orana göre ekonomik yaklaşımla filtrenin maliyeti daha yüksek olsa da enerji tüketimi ve toplam maliyetin azalacağı nettir.

Tüm tabloda ‘kullanım süresinin’ hesaplanması
Matematik olarak havalandırma sisteminde filtrenin verimliliğini değerlendirmek kolay olsa da binanın tüm maliyetlerine göre kullanım süresini hesaplamak biraz zaman alabilir.
Havalandırma sistemlerinde filtrelere enerji koruyan araçlar olarak bakarsak, filtrenin kendi fiyatı filtreler tarafından kullanılan enerjinin maliyetlerinden çok uzak bir değer olduğunu görürüz. Nitekim , standart pileli filtreler için enerji kullanım maliyeti filtrenin maliyetinin on katıdır ve daha yüksek verimlilikteki filtreler için filtrenin maliyetinin 4-5 katıdır.
HVAc sistemlerinde enerji maliyetlerini düşürmek için filtreden daha az hava geçirmek en kolay yoldur. Alternatif olarak bina yöneticisi içi hava kalitesini arttırmak için orijinal filtreye göre aynı hava debisinde ama daha yüksek sınıfta bir filtre seçebilir. Son teknoloji geliştiricileri bu seçeneğe imkan veriyor.
Bazı yazılımlar ile havalandırma sistemlerindeki filtrenin kullanım süresini, enerji verimliliğini ölçmek mümkündür. Enerji analizleri yapan  programlar ile binadaki enerji tüketiminin saat saat izlenmesi ve binanın bölgeleri, yapısı, işletimine göre enerji detay bilgilerinin temin edilmesi mümkündür .

Laboratuarda Sürdürülebilirlik
Amerika Yeşil Bina Komitesi ülkede enerji verimliliğini arttırmak için çalışma projeleri başlatmıştır. Proje bazında kazanan organizasyon Kalifornia’da bir üniveriste olup binalardaki enerji verimliliği için sürdürülebilirlik ödülü almıştır.
Proje 9000 m2’lik Kaliformia Üniversitesinin fen binalarının bulunduğu bölümün laboratuarlarında yapılmıştır. Laboratuarlar 150den fazla duman bacaları ( cihazlar, zaralı dumanı  içerise kimse solumasın diye dışarıya egzoz yapıyor), Sınıf 2 Tip B3 biyolojik güvenlik kabinleri ve soğuk hava depolama odaları içeriyor.
EPA bu laboratuarların normal ofis binalarına göre 5-10 kat daha fazla enerji tükettiğini belirtmiştir. Kampüs laboratuarlarda yüksek enerji verimine göre temel amaçlar göz önünde bulundurularak dizayn edilmiş, bunu sağlarken de çalışanların yüksek güvenlik, sağlık ve konfor istekleri göz önünde bulundurulmuştur.
Proje soğutmayı azaltmak ve enerji verimliliğini sağlamak için verimli ışıklandırma ve gün ışığından efektif yaralanma konularında çalışmaya başlamıştır. Ayrıca, yeterli alan ve baoşluklar sağlanıp, verimli dizayn ile giriş ve çıkış kanalları minimize edilmiştir.

Proje HVAC sistemleri için çok fazla enerji verimlilik özellikleri içermektedir.Binadaki havalandırma üniteleri dört seçenekli hava debisi ile çeşitlendirilmiştir. Her ünite iki ayrı soğutma ünitesi ile her ünitede iki ayrı soğutma bölümleri içermektedir. Her üniteden bir soğuh hava kanalı kimya laboratuarlarına hava sağlıyor. Kimya laboratuarlarında oluşan yüksek dumandan dolayı daha fazla hava akış ihtiyacı duyuyor bundan dolayı bu konfigürasyon çok kullanışlı oluyor.Bu da azalmış soğutma yükü ve sıcaklık isteği sonucunu veriyor. Tüm yapıda daha yüksek verimli bina kapatmaları ( kapılar, penceler ve duvarlar)  ve ışıklandırma sistemi ile soğutma yüklerinin azaltılması amaç edinilmiştir. Yüksek voltajlı elektirik aletlerinden dolayı ısı kaynağı olan laboratuardaki ekipmanlar bir araya getirilerek soğutma yükü minimize ediliyor. Ofislerdeki doluluk sensörleri ile çalışılmayan alanlarda soğutma sistemi devre dışı bırakılıyor. Duman bacalarına sensörler yerleştirilerek bacanın egzoz kanalının girişinin önü boşaltılarak 0,30 m/sn ‘den dana az hılar ile çekiş yapılması sağlanıyor. Ve ofislerdeki hava akışı basamaklandırılarak laboratuarlardaki hava akış, soğutma ve tekrar ısıtma ihtiyaçları azaltılıyor.
Diğer önemli tedbirler düşük basınç farkı dizaynı , doğru boyutlu ekipmanlar, enerji  izlemenin ek maliyetleri ile ana maliyet azaltma etkeni olan doğru boyutlandırlmış havalandırma ekipmanlarının laboratuarda kullanılması.Değişken hacimli fanlar ile hava akımında %70 fark olmuştur. Sistem kontrolü ile bina şu an 50-60% farklı bir hava akışında çalışıyor.

Yeşil Bina
Yeşil bina komitesinin ( The Green Building Council ) belirttiğine göre başlangıç çalışmasından beri kampüsün çalışma verileri ve enerji sarfiyatı kayıt edilmiştir. Laboratuar binasının kampüste laboratuar olmayan binalara göre daha az enerji ( 161BTU/sf-yr) kullandığı görülmüştür. Şuan bima tam dolu kapasite bir şekilde çalışmasına rağmen halen kontrol stratejilerinde bir optimizasyon yapılabileceğine inanılıyor. Kampüste toplanan geçmiş verile ile projenin mekanik sistemi tekrar güncellenebilir. Bununla birlikte soğutma ve tekrar ısıtme yüklerinin de bir arada optimize edilebileceğine inanılıyor.
Bir çok organizasyonlar HVAC sistemlerinin işletmesi için bazı yatırım tiplerini tavsiye ediyor. Bunlar önemli yatırımlar ile boşa maliyet yüklemeden önce en iyi uygulama ve iyi bakım önerileridir. Temel olarak kullanılan hava değişim oranını sağlanan minimum taze havaya karşılık değerlendirdiğimizde bize belki giriş ve çıkış fan motorlarının güçlerini azaltma seçeneğini sunabilir ve bu da potansiyel ısıtma soğutma yüklerinin maiyetini havalandırma ünitesinde azaltacaktır. Bunun geri dönüşümü 6 ile 24 ay arasında olabilir.Şu an sisteminizde kullandığınız performansı ölçmek ve yayınlanmış uygulama örnekleri ile izlemeyi geliştirebilir  ve bunların arasında yayınlanmış daha kötü hale getirilmiş sistemleri ayırt edebilirsiniz.

ASHRAE , HVAC sistemlerini verimli yönetmek için 15 başlık altında önerileri toplamıştır . Bunlar :

• Çok fazla elektrik tüketimi olduğunda çalışma zaman çizelgelerinde enerji tüketimini azaltmak için düzeltme yapılabilir. Eğer çalışanlar daha erken çalışmaya başlar veya günün en sıcak saatinde öğle yemeği yerlerse, firma elektrik ihtiyacının pik yaptığı saatler sırasında havalandırmadan, ışıklandırmadan ve diğer elektrik kullanımından tasarruf edebilir.
• Güneşin girmesine ve havalandırmanın yaz mevsimi sırasında kayıplara uğramasına engel olun. Güneşlikler ve örtüler kullanarak güneşten koruyun. İçeriyi daha soğuk tutmak için kapıları kapalı tutun. HVAC sisteminin düzenli bakımını yaptırın. Bakım ile fan enerjisinden %30a kadar ve boşlukların havalandırılması için harcanan enerjiden %10 tasarruf sağlarsınız .
• Sensörler takarak aydınlatmaların otomatik açılıp kapanmasını sağlayın, içerisinde çalışma olmadığın zaman alanların sıcaklıklarını değiştirin.
• Binanın çalışmadığı zamanlar havalandırma ve ısıtma saatlerini indirin, bir zaman alarmı ekleyerek sistemin kapanmasını sağlayın.
•  Soğutma ekipmanlarında düzenli bakım yapın.Yoğuşma plakalarını düzemli temizleyin ,kayışları ve filtreleri değiştirin ve kanal kaçaklarını önleyin. Bakım ile fan enerjisinden %30a kadar ve boşlukların havalandırılması için harcanan enerjiden %10 tasarruf sağlarsınız.
• Egzoz fanlarına kontrol ekleyin.Bir havalandırma firmasına zaman ayarlayıcı takmasını isteyin ve istenilmediği zaman , çalışma saatlari dışında gibi , onları kapatın.
• Isıtma ekipmanlarında düzenli bakım yapın. Isıtma kanallarını gözden geçirin ve kaşaklara yamalar yapın. Buhar kaçaklarını sabitleyin. Blowerları ve ısı transfer yüzeylerini temizleyin.
• Kayışları, damperleri, vanaları ve bağlantıları düzeltin.
• Programlanabilir bir termostat ile yedi gün yirmidört saat çalışma saatleri ve sıcaklklara göre çalışılmasını sağlayın.
• Yüksek verimlilikli bir HVAC sistemi kurun.
• Bir enerji yönetim sistemi kurun ( EMS) ve %30-40 oranında yıllık yatırımda tasarruf sağlayın.EMS özellikle havalandırma sisteminin zaman ayarlamaları veya termostatları ile çok katrmaşık hale geldiğinde kullanışlı oluyor. EMS, kullanıcıların değişik alanlar için değişik soğutma sıcaklıkları seçmeyi ve ekipmaların optimum başlangıç ve bitiş zamanları ve kontrol stratejileri ile bina çalışanlarını enerji kullanımını minimize ederken konforlu  bir şekilde çalışmasını sağlar.
• Pompa ve falanrın tamiri gerekitiğinde , onları daha verimli modelleri ile değiştirmeyi düşünün, bu şekilde yıllık yatırımın %35-40 ‘ını tasarruf etmiş olursunuz.
• Tüm  kanallardaki kaçak ve basınçları kontrol ediniz.

En iyi HVAC dizaynı,  bina sistemi içerisinde birbiri ile ilişkisi olan iç hava kalitesi, enerji tüketimi ve çevresel etkiler parametreleri koordineli düşünülmüş dizayndır.

 Kaynak : Filtratin Seperation  2007
Özlem Töngüt  Seçkin MGT FİLTRE