Free cooling chiller, dış ortam koşulları uygun olduğunda proses akışkanının ısısını kompresörlü soğutmaya daha az ihtiyaç duyarak dışarı atan sistem veya sistem kombinasyonudur. Türkçede “serbest soğutma” olarak adlandırılır. Adındaki “free” sözcüğü, soğutmanın tamamen enerji tüketmeden gerçekleştiği anlamına gelmez; fanlar, pompalar ve kontrol elemanları çalışmaya devam eder. Sağlanabilecek avantaj, kompresör çalışma süresinin ve toplam sistem enerji tüketiminin uygun saatlerde azaltılabilmesidir.

Serbest soğutmanın değeri, yalnızca bir cihazın teknik broşüründen anlaşılamaz. Tesisin bulunduğu iklim, yıl boyunca gereken soğutma sıcaklığı, gece ve kış yükleri, akışkan tipi ve sistemin kaç saat çalıştığı birlikte incelenmelidir. On iki ay boyunca üretim yapan bir tesisle yalnızca yazın soğutma isteyen bir işletmenin tasarruf potansiyeli aynı değildir.

Free Cooling Nasıl Çalışır?

Normal mekanik soğutmada chiller, evaporatörde proses suyundan ısı çeker; kompresörlü çevrim bu ısıyı dışarı taşır. Serbest soğutmada uygun dış hava veya kule suyu sıcaklığından yararlanılarak proses akışkanı bir eşanjör ya da kuru soğutucu üzerinden soğutulur. Kontrol sistemi, hedef sıcaklığı karşılayabilen en uygun çalışma modunu seçer.

Tasarımına göre üç temel durum görülebilir: Mekanik soğutma tüm yükü karşılar; serbest soğutma yükün bir bölümünü alarak kompresöre destek olur; dış ortam yeterince elverişliyse mekanik soğutma devreden çıkar ve yük serbest soğutma bileşenleriyle karşılanır. Her sistemin bu üç modun tamamını sağlayacağı varsayılmamalıdır. Gerçek çalışma aralığı üretici seçimine ve tesis koşullarına bağlıdır.

Hava Tarafı ve Su Tarafı Serbest Soğutma

Kuru soğutucu ile serbest soğutma

Proses devresindeki su veya uygun su-glikol karışımı, dış ortam havasıyla ısı alışverişi yapan kuru soğutucu üzerinden dolaştırılır. Akışkan devresinin yapısı ve hijyen gereksinimleri nedeniyle proses akışkanının doğrudan açık havayla temas etmesi gerekmez. Sistemin başarısı; dış hava sıcaklığına, eşanjör yaklaşım farkına, fan kontrolüne ve istenen gidiş suyu sıcaklığına bağlıdır.

Su tarafı ekonomizer

Soğutma kulesi ve eşanjör kullanılan bazı merkezi tesislerde, uygun hava koşullarında kule suyu soğutulmuş su devresinin yükünü kısmen veya tamamen karşılayabilir. Bu yaklaşım özellikle yıl boyunca soğutma isteyen büyük tesislerde değerlendirilir. ABD Enerji Bakanlığının su tarafı ekonomizer açıklaması, eşanjör yerleşiminin chiller yükü üzerindeki etkisini gösteren teknik bir örnektir.

Free Cooling Hangi Tesislerde Anlamlıdır?

Yıl boyunca belirli bir soğutma yükü taşıyan plastik üretimi, makine soğutma, veri merkezi ve bazı kimyasal prosesler ilk değerlendirilecek uygulamalardır. Bununla birlikte sektör adı tek başına yeterli bir seçim kriteri değildir. Aynı sektördeki iki tesisten biri 7 °C, diğeri 20 °C gidiş akışkanı isteyebilir. İkinci tesis, aynı iklimde çok daha uzun bir serbest soğutma penceresine sahip olabilir.

Prosesin kabul edebileceği gidiş sıcaklığı ne kadar yüksekse, dış ortamın yararlı olabileceği saat sayısı genellikle o kadar artar. Ancak set değerini yükseltmek üretim kalitesini, çevrim süresini veya ekipman güvenliğini etkiliyorsa yalnızca enerji tasarrufu uğruna değiştirilmemelidir. Önce proses sınırları belirlenir, sonra bu sınırlar içinde enerji optimizasyonu yapılır.

Tasarruf Nasıl Hesaplanır?

Sağlıklı bir değerlendirme için yıllık sıcaklık verisi saatlik düzeyde ele alınmalıdır. Ardından aynı saatlerde tesisin beklenen ısı yükü, hedef gidiş suyu sıcaklığı ve sistemin performans verileri eşleştirilir. Sadece “bölgede kışlar soğuk” bilgisiyle geri ödeme süresi hesaplanamaz.

• Yıllık çalışma saati ve mevsimsel yük profili çıkarılır.
• Hedef gidiş ve dönüş sıcaklıkları doğrulanır.
• Dış hava koşulları ile eşanjör yaklaşım sıcaklığı birlikte değerlendirilir.
• Kompresör, pompa ve fanların bütün çalışma modlarındaki tüketimi hesaplanır.
• Ek yatırım, bakım ve yer ihtiyacı toplam maliyete dahil edilir.

Örneğin serbest soğutma modunda kompresör daha az çalışırken ilave fan ve pompa enerjisi yüksek kalıyorsa beklenen net kazanç azalabilir. Tasarruf iddiası, yalnızca chiller kompresörünün tüketimine değil, tüm sistemin elektrik tüketimine dayanmalıdır. Enerji Bakanlığının proses soğutma kaynakları da serbest soğutmayı sistem düzeyinde değerlendirmeyi önerir.

Yazın Free Cooling Çalışır mı?

Çalışıp çalışmayacağı hedef akışkan sıcaklığına ve dış ortam koşullarına bağlıdır. Yaz aylarında düşük sıcaklıkta su isteniyorsa serbest soğutma çoğu saatte hedefi tek başına karşılayamayabilir. Buna rağmen bazı tesislerde gece saatlerinde veya geçiş mevsimlerinde ön soğutma sağlayabilir. “Serbest soğutma var” ifadesinden yıllık çalışma saatini çıkarmak mümkün değildir.

Glikol ve Donma Koruması

Dış ortama yerleştirilen kuru soğutucular ve açıkta kalan boru hatları kışın donma açısından ayrıca incelenmelidir. Uygun glikol karışımı seçeneklerden biridir; fakat karışım oranı arttıkça pompa ve eşanjör hesabı da değişir. Bu ilişkiyi ayrıntılı incelemek için chiller seçim kriterleri rehberinden başlayabilirsiniz.

Kontrol Sistemi Neden Belirleyicidir?

İyi tasarlanmış bir free cooling uygulaması, yalnızca eşanjör eklenmesiyle tamamlanmaz. Kontrol sistemi geçiş sıcaklıklarını, vana konumlarını, fan hızlarını, pompa debilerini ve kompresör kademelerini yönetmelidir. Modlar arasında sık ve gereksiz geçiş, sıcaklık dalgalanmasına ve ekipman aşınmasına neden olabilir.

Devreye alma sırasında gidiş sıcaklığı, dönüş sıcaklığı, debi ve elektrik tüketimi her çalışma modunda ayrı ölçülmelidir. Yalnızca en soğuk kış gününde yapılan bir performans kontrolü, geçiş mevsimindeki kısmi serbest soğutma davranışını açıklamaz. İzleme verileriyle gerçek yıllık çalışma saatleri görüldüğünde sistemin beklenen tasarrufu sağlayıp sağlamadığı anlaşılır.

Sık Sorulan Sorular

Free cooling tamamen ücretsiz midir?

Hayır. Kompresör yükü azalabilir veya bazı saatlerde ortadan kalkabilir; fanlar, pompalar ve kontrol sistemi elektrik tüketmeye devam eder.

Her chiller sonradan free cooling sistemine dönüştürülebilir mi?

Her tesis için aynı çözüm geçerli değildir. Mevcut borulama, kontrol sistemi, yer, hedef sıcaklık ve ekipman uyumluluğu incelenmelidir.

Free cooling için hangi dış hava sıcaklığı gerekir?

Tek bir eşik yoktur. Hedef su sıcaklığı, akışkanın dönüş sıcaklığı ve eşanjör yaklaşım farkı birlikte belirleyicidir.

En büyük tasarruf hangi uygulamada elde edilir?

Uzun çalışma süresi, uygun iklim ve serbest soğutmaya elverişli yüksek gidiş sıcaklığı bir araya geldiğinde potansiyel artar. Kesin sonuç tesis verileriyle hesaplanır.

Yıllık Veriye Dayalı Karar Verin

Free cooling yatırımı, iklim ile proses ihtiyacının kesiştiği saatlerde değer üretir. Bu nedenle doğru soru yalnızca “Serbest soğutma yapılabilir mi?” değil, “Tesisimde yılda kaç saat ve hangi yükte işe yarar?” sorusudur. Proses koşullarınıza göre bir seçenek değerlendirmek için Vega Chillers ile iletişime geçebilir, marka paylaşımlarını LinkedIn üzerinden inceleyebilirsiniz.