A...Makale 52 Tesisat Mühendisliği - Sayı 135 - Mayıs/Haziran 2013 Bu sektörde pek çok uygulama alanı için farklı pek çok ürün imalatı vardır. Sektörde dünya pazarında

50 Tesisat Mühendisliği - Sayı 135 - Mayıs/Haziran 2013

Makale

M. Ziya SÖĞÜTHikmet KARAKOÇ

ÖZETBu çalışmada klimalarda enerji verimliliği yönüyle ekserjetik ve çevresel per-

formansın değerlendirilebilmesi için geleneksel etiketlemeden farklı olarak

ekserjetik verimlilik faktörü(EEF Exergetic Efficiency Rate) ve çevresel etki fak-

törüne (EIF-Environmental Impact Factor) bağlı bir enerji etiketlemesi gelişti-

rilmiştir. Bu faktörlerle klimalarda gerçek performansların ve çevresel etkilerin

değerlendirildiği alternatif bir etiketleme amaçlanmıştır. Yapılan analizlerde

benzer soğutma kapasitesine sahip klimaların tanımlanan değerlerden farklı

özellik gösterdiği görülmüştür. Ayrıca çevreci bir gaz olarak tanımlanan R-410A

gazının kısıtlanan R-22 gazından ortalama %56.69 daha yüksek bir çevresel

etkiye sahip olduğu da tespit edilmiştir. Çalışmanın sonunda klimaların katalog

değerlendirmelerinde EEF ve EIF parametrelerinin tercihine yönelik önerilerde

bulunulmuştur.

Anahtar Kelimeler: Enerji Etiketi, Enerji Verimliliği, Ekserji, CO2 Emisyonları,

Çevresel Etkiler

1. GİRİŞEnerji maliyetlerinin ekonomik göstergeleri doğrudan etkilediğigünümüzde; sanayiden bireysel kullanıcıya kadar her kullanıcı içinenerji tüketen tüm süreçlerde enerjinin verimli kullanımı önemkazanmıştır. Piyasa ekonomilerinde düşük enerji tüketim değerinesahip ürünlerin tercihi yanında, son yıllarda çevre bilincinin geliş-mesine paralel olarak daha verimli ve daha çevreci ürünlerin kulla-nılması da değer kazanmıştır. Bu amaçla piyasada tüketicinin bilin-çlenmesine yardımcı olacak ve ürünlerin enerji performansını veverimliliğini tanımlayacak enerji etiketleri kullanılmaktadır. Enerjietiketleri; tüketiciler için geliştirilmiş bir cihazın enerji tüketim ara-lığını ve sınıflandırmasını tanımlayan bir etikettir.

Yaşam alanlarında konfor şartının ortaya çıkardığı iklimlendirmeihtiyacı, dünyada iklim değişikliğinin göstergelerinden biri halinegelen aşırı sıcakların da etkisine bağlı olarak klima sektörü market

Abs tract:

In this study, an energy labelingdepending on exergetic efficiency fac-tor (EEF) and environmental impactfactor (EIF) different from conventionallabeling has been developed in orderto evaluate exergetic and environmen-tal performance aspect of energy effi-ciency in air conditioning. This alter-native labeling evaluating real per-formances and environmental effectsin air conditioning has been aimed bythese factors. Air conditioners havingsimilar cooling capacitiy have beendisplaying different features from theirdefined own values. Besides, R-410Agas known as a green gas has beenidentified having a higher environ-mental effect than the restricted R-22gas by average 56.69%. At the end ofthe study, The recommendations aboutthe preference of EEF and EIF parame-tres for catalog evaluation of air con-ditioners have been made.

Key Words:

Energy Labeling, Energy Efficiency,Exergy, CO2 Emissions,Environmental Effects

Klimalarda Enerji VerimliliğiSınıflandırılmasında Farklı BirYaklaşım: Ekserjetik VerimlilikOranı ve Çevresel Etki Oranı

50-60 Ziya Sogut:Sablon 13.06.2013 14:32 Page 50

Makale

Tesisat Mühendisliği - Sayı 135 - Mayıs/Haziran 2013 51

payını sürekli arttıran bir sektördür. Dünyada toplamenerji tüketim potansiyelinin yaklaşık %9’una sahipiklimlendirme ve soğutma sektöründe, klima sektörüyaklaşık %28’lik bir paya sahiptir [1]. Klimalardaürünlerin enerji verimlilik performansları, enerjiverimlilik oranı (EER) ve performans verimi (COP)parametrelerine bağlı olarak yapılmaktadır. Bu para-metreler sadece nicelik olarak enerji kullanımı ileilgili değerlendirmeye imkan verirken, tersinmezli-ğin neden olduğu verimsizliğin ve cihazın nedenolduğu çevresel etkilerin değerlendirilmesinde yeter-li değildir.

Enerji tüm termodinamik süreçlerde hareket ve hare-ket üretebilme kabiliyeti olarak tanımlanır [2].Termodinamik süreçlerde enerji analizleri niteliğintanımlanması olarak ifade edilebilir. Bu soğutma sis-tem analizleri için de geçerlidir. COP ve EER’e bağlıolarak bir soğutma yükü için sadece sistemdeki top-lam enerji tüketiminin değeri tanımlanır. Oysa ger-çek performanslar incelendiğinde etiket değerlerininüstünde bir sonuç alınırken, sistemlerde nedenlerineilişkin sonuçlar alınamaz. Bu da enerji analizlerininsistemlerdeki kayıplar veya tersinmezliklerin tanım-lanmasında yetersizliğini göstermektedir. Termodi-namik proseslerde enerji akışlarının bir ölçüsü olarakekserji analizleri öne çıkmaktadır.

Referans alınan çevre koşullarında sistemde eldeedilebilecek maksimum iş olarak tanımlanan ekserjitermodinamik süreçlerde kütle ve enerji akışındaniteliğin bir ölçüsüdür [3,4]. Termodinamik süreçler-de ekserji analizi; etkili bir konseptir ve modern ter-modinamik yöntemlerde gelişmiş bir araç olarak kul-lanılır. Ekserji analizlerinin temel amacı ısıl ve kim-yasal sistemlerde ortaya çıkan kayıpların önemininicel olarak tahmin etmek ve nedenlerini araştırmak-tır. Ekserji analizleri, enerji, basınç, sıcaklık gibifarklı termodinamik faktörlerin öneminin karşılaştı-rılması, bu termodinamik şartların süreç üzerindeetkilerinin iyi anlaşılması ve değerlendirilen sistem-lerin tersinmezliklerinin tanımlanması, sistemleringeliştirilmesinin en etkili yollarının tanımlanmasıiçin yol gösterir [5]. Ekserjiyi analizleriyle sağlana-bilecek bilgiler çevresel etki ve sürdürülebilir enerjisistemleri alanında çalışan bilim adamları ve alan

mühendisleri için gereklidir. Günümüzde termodina-mik süreçlerde yol gösterici pek çok çalışma görül-mektedir [6-9]. Benzer çalışmaların soğutma sistem-leri ve özellikle klimalarda da yapıldığı görülmekte-dir [10-12].

Yaklaşık yıllık 60-70 milyon soğutma sistemininüretildiği günümüzde çeşitli uygulamalarda yüz mil-yonlarca soğutucu ve iklimlendirme ünitesi çalış-maktadır. İklim değişikliklerinin etkisine de bağlıolarak da talebin sürekli artacağı görülmektedir.90’ların başından itibaren, stratosferde ozon tüketi-minin artması, sera gazlarının emisyon etkileri nede-niyle soğutma ve iklimlendirme teknolojilerindeenerji tüketiminin azaltılması ve daha çevreci akış-kanların tercihi öne çıkmıştır [13]. Son yıllarda top-lam eşdeğer ısınma etkisi (TEWI-Total EquivalentWarming Impact) soğutucu akışkanların emisyonetkilerinin tespitinde kullanılan en aktif yöntemdir.TEWI değeri bir soğutma sisteminin enerji tüketimi-ne bağlı dolaylı emisyonlar ile, soğutucu akışkanınküresel ısınma potansiyeline (GWP-Global WarmingPotential) bağlı doğrudan emisyon etkilerinin oluş-turduğu toplam emisyon etkisini tanımlamayanönemli bir kriterdir [14].

Bu çalışmada klimalarda enerji verimliliği yönüyleekserjetik ve çevresel performansın değerlendirile-bilmesi için geleneksel etiketlemeden farklı olarakekserjetik verimlilik faktörü (EEF) ve çevresel etkifaktörüne (EIF) bağlı bir etiketleme geliştirilmiştir.Böylece özellikle klima sektörüne yönelik alternatifetiketleme için yeni bir değerlendirme imkanı sunul-muştur. Analiz sonuçlarına göre piyasadaki pek çoksplit sistemde kullanılan ve çevreci bir gaz olaraktanımlanan R-410A gazının kısıtlanan R-22 gazın-dan ortalama %23.18 daha yüksek bir çevresel etki-ye sahip olduğu görülmüştür. Çalışmanın sonundaklimaların katalog değerlendirmelerinde EEF ve EIFparametrelerinin tercihine yönelik önerilerde bulu-nulmuştur.

2. KLİMA SEKTÖRÜ VE ENERJİ ETİKETİYaklaşık 120 milyar dolarlık bir pazara sahip olaniklimlendirme sektöründe sadece soğutma pazarının-da 2012 hedefleri, yaklaşık 91 milyar dolardır [15].


Makale


Bu sektörde pek çok uygulama alanı için farklı pekçok ürün imalatı vardır. Sektörde dünya pazarında2012 için iklimlendirme ünitelerinin dağılımı Şekil1’de verilmiştir.

Dünya piyasasında iklimlendirme ünitelerinin yakla-şık %77’sini split klimaları oluşturmaktadır. Bunlaraparalel chiller ve fan coil uygulamaları ise toplampazarın %5.43’ünü karşılamaktadır.

Türkiye’de 1980’lerin sonundan itibaren hızlı birgelişim gösteren iklimlendirme ve soğutma sektörü,2009 yılında ekonomik büyüme oranına göre 4 katdaha fazla bir büyüme gerçekleştirmiştir. Son yıllar-da üretim kapasite kullanım oranının en yüksekoranlara ulaştığı sektörde 2009 yılı itibariyle toplamiş hacmi de 2 billion $’a yaklaşmıştır (Yüksel, 2009).Klima ürünleri arasında split klimalar, Türkiye’detoplam klima satışlarının %95’lik payına sahiptir.Pencere tipi klimaların pazar paylarının oldukça düş-tüğü sektörde, ev kullanımı ve küçük ofis için alınanklimaların hemen hemen %95'i split klimalardır.

Pazarın yaklaşık % 5’lik payını ise orta ve büyükofislerde kullanılan, çatı ve paket tipi klimalar ilesanayi tipi klimalar oluşturmaktadır [16]. Türkiye’desplit klimaların 2007-2009 satış rakamları ve bunla-rın enerji sınıflandırılmasına göre dağılımı Tablo1’de verilmiştir.

Ekonomik krizin etkisi ile 2009 yılında % 44,8’likbir daralma ile kapatan split klima pazarında 2010yılında yaklaşık %20’lik bir büyüme gerçekleştiril-miştir. 2008-2009 yılları arasında pazardaki daral-maya rağmen A ve B sınıfı klimalarda %3.38 ve%3.90’lık bir artış gözlenmektedir. Bu da enerjisınıflandırılmasına bağlı olarak özellikle tüketicininenerji tüketimi bilinci konusunda duyarlılığında artışolduğunu göstermektedir.

Enerji sınıflandırması, enerji kullanan prosesler içinCO2 emisyonlarının düşürülmesine ilişkin bir yön-tem olarak enerji verimliliğini hedefleyen Avrupaİklim Değişikliği programının bir parçasıdır. Busınıflandırmada temel amaç, kullanıcıların bilinçlen-meleri ve ihtiyaçları için en ekonomik ürünü satınalırken ekolojik değerlendirmeleri ön planda tutma-larıdır. Bu sınıflandırmada üretici için her ürüneyönelik bir etiket tanımlanmakta ve ürünün enerjisınıfı belirtilmektedir [17]. Şekil 2’de enerji sınıfıetiketi görülmektedir.

Enerji sınıfı etiketi, tüm enerji tüketen elemanlardaolduğu gibi klima üniteleri için de A’ ile ‘G’ arasındadeğişen enerji tüketim kategorilerinde sınıflandırırve sınıfına uygun bir renk kodu taşır. Koyu yeşil ren-gin sahip olduğu “A” kategorisi, ünitenin en yüksekenerji verimliliğine sahip olduğunu, kırmızı renginsahip olduğu “G” kategorisi ise, ünitenin en düşükenerji verimliliğine sahip olduğunu gösterir.

Şekil1. Dünya İklimlendirme Sektöründe ÜrünDağılımları [15]

Tablo 1. 2007-2009 Split Klima Satışları [16]


Makale


Split klimalar genelde hem soğutma, hem de ısıtmaözelliğine sahip hava kaynaklı ısı pompaları olarakta tanımlanır. Bir klima için soğutma kapasitesi, yazşartları için, tam yükte çalışan bir klimanın kW cin-sinden soğutma kapasitesini ifade eder. Klimalarda,soğutma kapasitesi için çekilen elektrik gücü arasın-daki ilişki, Enerji Verimlilik Oranı (EER) ile eldeedilir. EER (Energy Efficiency Ratio), birim zaman-da soğutma kapasitesinin (BTU) harcanılan güce(Watt) oranıdır.

Isıtma modunda bir klimanın tam yükte kapasitesi,ısıtma kapasitesi olarak adlandırılır ve ısıtma kapsi-tesinin sağlanması için sistemin tükettiği enerjiyebağlı değerlendirme Etkinlik katsayısı (COP) iletanımlanır. Günümüzde tüm klima kataloglarındatanımlı evaparatör sıcaklıklarına bağlı EER ve COPdeğerleri verilmektedir. Kullanıcının bu değerlerebağlı alım yapmaları istenir. Bunu desteklemek içinde her klima için EER ve COP değerleri verimliliksınıflandırmasına göre etiketlenir ve piyasaya buşekilde sunulur. Şekil 3’de markette var olan klima-

ların COP ve EER’e bağlı sınıflandırma aralıkları veetiketi görülmektedir.

Son yıllarda sektörde de yoğun tartışma haline gelenbu değerlerin bilimsel anlamda sadece tek bir sıcak-lık değerine göre alındığı, klimaların gerçek perfor-mansları yansıtmadığı ve bu değerlerin tüketiciyiyanlış yönlendirdiği ifade edilmektedir. Gerçekte budeğerler klima açısından sadece nicel bir değerlen-dirmenin ölçüsü olabilir. Oysa klimanın performansdeğerlendirmesi tüm termal sistemlerde olduğu gibiniteliğe bağlı, yani % 100’lük performansa göre ter-sinmezliğin etkisiyle niteliksel bir değerlendirmeyapılabilir. Bununla birlikte her klima için çevreselperformans kriteriyle hangi klima ünitesinin dahaçevreci bir özelliğe dayandığı tüketiciye söylenebilir.

3. EKSERJİ KONSEPTİ VE EKSERJETİK VERİMLİLİK ORANI

Soğutma sistemlerinde makinelerin çalışma verimle-rinin bir ölçüsü olarak etkinlik katsayısı(COP)tanımlanmıştır. COP, çekilen ısı miktarının kompre-söre verilen enerji miktarına oranı olarak tanımlanır.Bir soğutma makinası için (COP);

(1)

dir [18]. Burada QL soğutulan ortamdan çekilen ısıyı,Wnet kompresöre verilen net işi ifade eder. Soğutmamakinaları bir çevrim esasına göre çalışan sistemler-dir ve çevrim için elde edilecek net iş;

(2)

şeklinde ifade edilir. Burada QH makinanın bulundu-ğu dış ortama verilen ısıdır. Soğutma makinalarındaCOP birinci yasa verimi olarak ifade edilir. Birsoğutma makinasının gerçekte iş yapabilme kabili-yeti termodinamiğin ikinci yasasına göre ekserji kav-ramı ile tanımlanır. Soğutma sistemlerinde ekserjiverimi gerçek COP’nin aynı çalışma parametrelerin-de tersinir bir makinanın COPtr’ye oranıdır. Birsoğutma makinasında COPtr;

(3)

Şekil 2. Enerji Sınıf Etiketi [17]

Şekil 3. Isıtma ve Soğutma Modunda Klimaların COPve EER Aralıkları [17]


Makale


dir [19]. Burada TH dış ortam sıcaklığını, TL ısı çeki-len ortam sıcaklığını ifade eder. Bu durumda soğut-ma makinalarının ekserji verimi;

(4)

dir. Denklem (1) ve Denklem (3) birleştirilirse;

(5)

dir [7].

4. TEWI KONSEPTİ VE ÇEVRESEL ETKİ ORANI

Soğutucu akışkanların neden olduğu emisyon etkile-ri özellikle çevresel tehditin artmasıyla birlikte pekçok yönüyle tartışılmaya başlanmıştır. İlk değerlen-dirmelerin yapıldığı Montreal protokolü sürecinde,atmosfer üzerinde sentetik soğutucu akışkanlarınsera gazı emisyonları ve küresel ısınma potansiyelle-rinin etkileri pek çok yönleriyle tartışılmıştır. Dahasonra 1990’da Londra konferansında, sistemlerdeCOP’lerin etkisine bağlı olarak soğutucu akışkanla-rın küresel ısınma etkilerinin azaltılması için ozontüketim özelliğine sahip maddelerle, küresel ısınmapotansiyeli düşük akışkanların yer değiştirmesiniamaçlayan bir prosedür tartışılmış ve soğutma sis-temlerinde soğutucu akışkanların küresel ısınmapotansiyelleri sorgulanmıştır. Bu toplatıyı izleyenKopenhag toplantısında ise soğutma sistemlerininneden olduğu toplam küresel ısınma potansiyelinindeğerlendirildiği bir konsept sunulmuştur. Bu kon-septe soğutma sistemi için fosil yakıtlı güç sistemle-rinden sağlanan enerjinin CO2 emisyon etkisi ilesoğutucu akışkanın küresel ısınma potansiyelinebağlı CO2 emisyon etkisi değerlendirilmiştir.Budeğerlendirme daha sonra Oak Ridge NationalLabaratuarı tarafından geliştirilen Toplam EşdeğerIsınma Etkisi (Total Equivalent Warming Impact-TEWI) olarak tanımlanmıştır [20].

TEWI konsepti bir sistemin yaşam sürecinde kullan-dığı enerji nedeniyle atmosfere saldığı CO2 emisyo-nunun küresel ısınma etkisiyle (indirect effect) soğu-tucu akışkan emisyonlarından ortaya çıkan etkilerintoplamı olarak geliştirilmiştir. Soğutma sistemlerinin

üretim sürecinde neden oldukları seragazı emisyon-ları ve sistemlerin üretimi için harcanan enerjidenkaynaklanan emisyonları içeren yaşam döngüsüiklim performansının (Life Cycle ClimatePerformance-LCCP) aksine TEWI sisteminin çalış-ma sürecindeki emisyonları içerir[14].

EN 378:2000’de tanımlanmış olan TEWI değeri her-hangi bir soğutucu akışkanın emisyon potansiyelinindeğerlendirildiği bir yaklaşım yöntemidir. Bu para-metre farklı sistemlerin bağıl etkilerini doğrudankarşılaştırmak için kullanılabilen uluslararası biryöntem ve eşitliktir. TEWI, yaşam sürecinde sistem-lerin enerji tüketimleri ile küresel ısınma potansiyel-lerine bağlı çevresel etkileri kapsar. TEWI değerininyüksekliği, çevresel etki yönüyle sisteminin zayıflı-ğını gösterir. TEWI değeri;

(6)

olarak hesaplanır. Burada TEWI toplam eşdeğer ısın-ma etkisi, SK sızıntı kayıpları, GDK geri dönüşümkayıpları, ET enerji tüketimi, GWP küresel ısınmapotansiyeli, L sızıntı oranı, n sistemin çalışma süre-si, m akışkan şarj miktarı, αrecovery geri dönüşüm fak-törü, Eannual yıllık enerji tüketimi, β ise güç sistemin-de üretilen CO2 emisyonudur [21]. Çevresel etkioranı (EIF) TEWI faktöre bağlı geliştirilmiş ve siste-min çalışma saati göz önüne alınarak hesaplanmıştır.Çevresel etki faktörü;

(7)

Şeklinde hesaplanır. Burada s yıllık ortalama çalışmasaatini vermektedir. Farklı maddelerin küresel ısın-ma etkileri GWP veya küresel ısınma potansiyelleriolarak bilinen ve CO2 emisyonu için kullanılan birindeksle karşılaştırılır. Bir maddenin küresel ısınmapotansiyeli (GWP) maddenin 1 kg’ının 1 kg CO2’inküresel ısınma potansiyeline bölünmesiyle bulunur.Bu etkiler 100 yıllık bir süre veya 500 yıllık bir süreiçin değerlendirilebilir [22].


Makale


Soğutma prosesleri tarafından oluşan iklimsel etkile-rin bütünü doğrudan veya dolaylı seragazı emisyon-larının toplamıdır. Doğrudan etki, ömür sürecindekayıplar, bakım onarım ve sızıntı etkileri nedeniyleoluşan soğutucu akışkanların emisyonlarını içerir.Dolaylı etki ise güç sistemlerden sistemi çalıştırmakiçin gerekli elektrik enerjisine bağlı CO2 emisyonetkilerini içerir. Ancak enerjiye bağlı bu dolaylıemisyonlar ile atık yok etme dikkate alınmıştır [23].

TEWI analizlerinde, üretilen enerjinin birim başınaemisyonu dolaylı TEWI etkisinin hesaplanmasındadikkate alınan bir parametredir. Elektrik üretimininCO2 emisyonu güç santrallerinde enerji taşınımınınkarışımına bağlıdır. Yeryüzünde seragazı etkilerininiklimsel sonuçları küresel bir problem olarak karşı-mıza çıkar. Dolaylı etkide birim güç başına CO2

emisyon etkisinin değeri dünyada farklı değerlendir-melerde kabul edilir. Bu çalışmada Avrupada,Japonyada, Kuzey Amerikada kabul edilen 0.47 kgCO2/kWh değeri CO2 emisyon değeri olarak kabuledilmiştir [13].

5. BULGULAR VE DEĞERLENDİRMELERBu çalışmada öncelikle Türkiye klima pazarındasatılan 138 farklı klima soğutma yükleri referans alı-narak sınıflandırılmıştır. Daha sonra bu klimalardanpazarda en çok satılan klimalar referans alınarakCOP ve ekserji analizleri yapılmıştır. Bu klimalarınçevresel etki analizleri de yapılarak, klimalarınekserjetik verimlilik oranı (EEF) ve çevresel etkifaktörüne (EIF) bağlı farklı bir enerji etiket değer-

lendirmesi oluşturulmuştur.

Türkiye’de satılan klimalarda soğutucu akışkan ola-rak çoğunlukla R-22 ve R-410A gazları kullanılmak-tadır. Pazarda klima sistemleri bu gazlar arasındayaklaşık %23,91’i R22 gazını, yaklaşık %76,09’u iseR410A gazını kullanmaktadır. Ayrıca pazarda farklısoğutma yüklerine sahip salon tipi klima ünitelerininoranı ise %13,77’ dir. İncelenen klimaların soğutucuakışkana göre soğutma yük dağılımları ve miktarlarıTablo 2’de verilmiştir.

Yapılan bu sınıflandırma aralıkları, sistemde kullanı-lan soğutucu akışkanların çalışma sıcaklıkları, akış-kanların küresel ısınma potansiyelleri (GWP) veozone tüketim (ODP) değerleri de Tablo 2’de veril-miştir. Buna gore çevreci gaz özelliği ile ifade edilenR-410A soğutucu akışkanın R-22 gazına gore düşükozon tüketim değerine sahipken, daha yüksek birGWP değerine sahip olduğu görülmektedir. Bu daemisyon etkisi yönüyle önemli bir olumsuzluktur.Bu çalışmada sistemlerin soğutma yükleri soğutmayükü aralıklarına gore sınıflandırılmış ve analizlerbu sınıflandırmaya gore ele alınmıştır. Çalışmadasplit sistem klimaların yanında salon tipi klimalardaincelenmiş ancak analizlerde sadece pazarda en çokrağbet gören 2.49-5.57 kW yüke sahip split klimalardeğerlendirilmiştir. Şekil 4’de 2.49-5.57 kWSoğutma yüklerine sahip klimaların dağılımlarıverilmiştir.

Bu verilere göre toplam 86 farklı modelin yaklaşık

Tablo 2. Soğutma Yük Dağılımları İle Soğutucu Akışkan Termodinamik ve Çevresel Özellikleri


Makale


%80.9’u R-410A gazı kullanırken, R-22 kullananla-rın payı ise % 19.1’dir. Sektörde halen R-22 önemlibir satış potansiyeline sahiptir.

incelenen klimalarda çalışma sıcaklık parametreleriayrı ayrı değerlendirilmiş, Analizler için sıcaklıkla-rın soğutma modunda ortalama -15 / 46 ºC aralığın-da, ısıtma modunda ortalama -15 / 24 ºC aralıkların-da olduğu kabul edilmiştir. Klima uygulamalarındagenel hesaplamalar için soğutma modunda bu aralı-ğın dış sıcaklıkta 35 ºC kuru termometre, 24 ºC yaştermometre, ısıtma modu için 5 ºC kuru termometre,4 ºC yaş termometre, iç sıcaklıkların ise soğutmamodu için 29 ºC kuru termometre, 20 ºC yaş termo-metre, ısıtma modunda 20 ºC kuru termometre ve 15ºC yaş termometre sıcaklığında alınmıştır. Hava kay-naklı ısı pompası olarak da nitelendirilebilecek olanklimalar, (heat pump), ısıtma ve soğutma amaçlı kul-lanılmaktadır. Çevresel etki değerlendirmeleri içinsoğutma modunda çalışma süresigünlük ortalama 4 saat olarakkabul edilmiş, Haziran-Eylüldönemi soğutma modunda, Ekim-Nisan dönemi ısıtma modundaolmak üzere yıllık soğutma veısıtma için ayrı ayrı ortalamaçalışma süresi 600 saat alınmıştır.

Üç farklı soğutma yükü aralığındadeğerlendirilen klimaların her birCOP, EEF değerleri için katalogdeğerleri referans alınmış, EERdeğerleri ise çalışma sıcaklıkları

refrans alınarak herbir soğutma yükü için ayrı ayrıhesaplanmıştır. R-22 gazı kullanan klimaların COP,EER ve EEF dağılımları Şekil 5’de verilmiştir.

Katolog değeri referans alınarak incelenen 17 adetfarklı soğutma yüklerine sahip ve R-22 gazı kullananklimaların COP değerleri dikkate alındığında, 9 tane-si A sınıfı, 4 tanesi B sınıfı ve geri kalan her bir klimaC, D, E ve F sınıflarındandır. EER dağılımlarına göreise, 7’si A sınıfı, 5’i B sınıfı, bir tanesi C sınıfı, 2’siD sınıfı, bir tanesi E sınıfı ve bir tanesi F sınıfıdır. Buklimaların EEF değerlendirmesi hem COP, hem deEER değerlerine bağlı olarak yapılmıştır. Isıtmamodunda EEF değerinin %28.3 ve %47.4 aralığında,soğutma modunda ise, %48.8 ile % 77.8 değişen birperformans gözlenmiştir. Özellikle A sınıfı klimala-rın performanslarının ısıtma modunda %38.7 ile%45.9 aralığında, %68.3 ile %77.8 aralığında değiş-mektedir. Bu değişim farklı soğutma kapasitelerinesahip klimaların performanslarının ortak değerlendi-rilebilmesi için geçerli bir yaklaşım vermektedir.Zira aynı sınıfta değerlendirilen klimaların perfor-mans farkları ısıtma modunda %18.6’lık bir farkı,soğutma modunda ise %13.9 gibi önemli bir potan-siyeldir. Benzer çalışma R-410A gazı kullanan kli-malar için de yapılmış ve parametrelerdeki değişim-ler Şekil 6’da verilmiştir.

Markette 72 adet R410A gazı kullanan klimalarınCOP ve EER aralıkları incelendiğinde, mevcut eti-ketlere bağlı olarak ısıtma modu için %76.39’u,soğutma modunda ise % 83.33’ü A sınıfıdır. Bu kli-

Şekil 4. 2.49-5.57 kW Soğutma Yüklerine SahipKlimaların Dağılımları

Şekil 5. R-22 Gazı Kullanan Klimaların COP, EER ve EEFDağılımlarıKlimaların Dağılımları


Makale


malar ısıtma modunda COP’leri 3.61 ile 4.62 aralı-ğında, soğutma modunda EER’leri ise 3.21 ile 4.76aralığında değişmektedir. Bu klima grubunda COPve EER aralıkları sırasıyla %28.06 ve %45.48 ara-lıklarında bir değişime eşittir. Klimaların ekserjetikanalizlere bağlı performans değerlendirmesinde ise,A sınıf klimalarda soğutma modunda %99.4 ile%59.8 aralığında, ısıtma modunda ise %31.1 ile%59.4 aralığında değişen performanslara sahiptir.Bu da klimaların enerji verimlilklerinde A sınıf özel-liği taşımalarına karşın performanslarında ısıtmamodu için yaklaşık % 91, soğutma modu için%66.22’lik bir değişim görülmektedir. Potansiyelinbu kadar değişimi karar vericiler açısından şüpheleroluşturmaktadır.

Bu çalışmada her performans aralığı için klimalarındeğişim performansları klimaların tercih edilmeleriyönüyle zorluklar yaratmaktadır. Bu çalışmada hersınıf için klimaların kendi içinde tekrar değerlendiri-lebileceğini göstermiştir. Bu amaçla ekserjetik per-formansların; her sınıf için klimaların mevcutetiketlemede olduğu gibi bir değişimle sınıflan-dırılabileceği değerlendirilmiştir. Buna göreŞekil 7’de değerlendirilen sınıflandırma yapıl-mıştır.

Yapılan bu sınıflandırmaya bağlı olarak A sınıfıklimaların ısıtma modunda 2 tanesi A1, 8 tanesiA2, 17 tanesi A3, 30 tanesi A4 ve 2 tanesi A5sınıfında klimadır. Bu değerlendirmede yüksek

EER değerine sahip bir klimanın çalışma sıcaklıkla-rına bağlı olarak EEF değerlendirmesi klimanınverimlilik performansını değerlendirmede daha ger-çekçi bir yaklaşım sağlayacaktır. Örneğin 4.21 EERdeğerine sahip bir klima 2.5 kW soğutma yükünde%89.6 performansa sahipken, 2.6 kW soğutma kap-asitesi ve 4.03 EER değerine sahip klima, %95.3’lükperformans göstermektedir. Bu durumda 2.6 kW’lıkklima A1 sınıfıyla daha az tersinmezliğe sahiptir.

Klimalarda kullanılan R-22 ve R410A gazı için refe-rans alınan her klima için CO2 emisyon etkileri,TEWI faktörüne bağlı geliştirilen Çevresel etki fak-törüyle (EIF) aayrı ayrı hesaplanmıştır. Bu faktördebir klimanın enerji tüketimiyle birlikte ortalamasızıntı oranlarına bağlı her akışkan doğrudan GWPetkisi dikkate alınarak saatlik analizler yapılmıştır.Şekil 8’de R-22 gazı için marketteki klimalarınemisyon etkilerinin dağılımı verilmiştir.

R-22 soğutma kapasitesi için EIF değeri benzer

Şekil 6. R-410A Gazı Kullanan Klimaların COP, EER ve EEF Dağılımları

Şekil 7. A Sınıfı Klimalar İçin EEF Sınıflandırması


Makale


soğutma yüklerinde farklı değerlere sahiptir. Buçalışmada incelenen klimarda da bu tespit edilmiştir.Örneğin 9000 BTU kapsiteli klimalarda EIF değerle-ri 0.899 kgCO2/h ve 0.923 kgCO2/h’dir. Benzerdeğerlendirme 18000 BTU’lük klimalar için degeçerlidir. Bu klimaların değerleri sırasıyla 1.77kgCO2/h, 2.043 kgCO2/h ve 1.728 kgCO2/h olaraktespit edilmiştir. Bu durum klimaların sabit yükaltında farklı emisyon potansiyellerine sahip olduğu-nu göstermektedir. Markette R-410A kullanan kli-malarda incelenmiş ve EIF dağılımları Şekil 9’daverilmiştir.

Markette R-410A gazı kullanan 72 adet klimanın

EIF’lerinde emisyon potansiyelleri, özellikle aynısoğutma kapasitelri açısından farklı değerlendirilebi-lir. Örneğin 8500 BTU için incelenen 5 klima içinEIF değerleri sırasıyla 0.937 kgCO2/h, 0.989kgCO2/h, 0.923 kgCO2/h, 0.989 kgCO2/h ve 0.878kgCO2/h olarak bulunmuştur. Bu durum aynı kapasi-tedeki klimaların farklı güç tüketimlerine bağlı ola-rak emisyon etkilerinin de değiştiğini göstermekte-dir.

SONUÇBu çalışmada Türkiye’de spilt ürünler pazarında yeralan 2.49-5.57 kW soğutma yüklerine sahip 99 klimaiçin öncelikle termodinamik verileri incelenmiş ve

Şekil 8. R-22 Gazı İçin EIF Değerleri

Şekil 9. R-410A Gazı İçin EIF Değerleri


Makale


daha sonra bu ürünlere ait EER ve EIF parametrele-ri geliştirilmiştir. Ayrıca bu klimaların verimlilikdeğerlendirmesi için yeni bir etiket sınıflandırmasıtanımlanmıştır. R-22 ve R-410A gazı kullanan busistemlerin sınıflandırılan soğutma yükü aralıklarınagöre yapılan analizlerde elde edilen sonuçları aşağı-da verilmiştir.

• Çalışmada incelenen 99 split system ünitenin COParalığı en düşük 2,58 en yüksek 4,44, EER değerle-rinin ise 2.29 ile 4.67 aralıklarında değiştiği tespitedilmiştir. Enerji verimlilik sınıflandırılmasınagore bu parametrik dağılımların A-F aralığındadeğiştiği gözlenmiştir.

• Enerji tüketim verilerine gore split sistemlerin endüşük 0,533 kW, en yüksek 3,9 kW’lık tüketim ara-lığına sahip olduğu, tespit edilmiştir.

• Yapılan analizlere gore, split üniterin ekserji per-formansında tanımlayan EEF değerleri için R-22gazı kullanan ünitelerde bu aralık EEFEER için%51.1 ile %77.8 aralığında değişirken EEFCOPiçin %28.3 ile %47.4 aralığında değişmektedir.Benzer değerlendirme R-410A gazında EEFEERiçin 53.8% ile %99.4, EEFCOP için %31.1 ile%58.7 aralığında değişmektedir.

• Klimaların çevresel etki performanslarını değerlen-dirmek için önerilen ve hesaplanan EIF değerleri-nin; R-22 gazı kullanan üniteler için en düşük 0.890kgCO2/h, en yüksek 2.043 kgCO2/h, R-410A gazıkullanan üniteler için 1.571 kgCO2/h ile 3.241kgCO2/h olduğu tespit edilmiştir.

• Soğutucu akışkan uygulamalarında daha çevreciözelliklerde görülen R410A gazının R-22 gazınagore genel ortalamada çevresel etki faktörününgenel ortalamada 56,69% daha yüksek olduğu tes-pit edilmiştir. R-22’ye gore daha düşük ozone dep-letion değerine sahip olan R-410A gazının splituygulamalarda daha yüksek çevresel etkiye nedenolmasının öncelikli nedenleri; ürünlerin enerji tüke-timleri ve yüksek GWP değeri nedeniyle daha yük-sek çevresel etki faktörüne sahip olduğu tespit edil-miştir. R-22 gazının, R-410A gazına göre çevreseletkiler yönüyle ozon tüketim değeri ile atmosferikyaşam ömrü parametreleri daha yüksektir. Buyönüyle çevresel etkiler açısından daha öne çıkmış-

tır. Ancak küresel ısınmaya etki yönüyle R-410Agazı da yüksek bir parametrik değere sahiptir.

Çalışmada incelenen geliştirilen EEF ve EIF faktör-lerinin dikkate alınması, ürünlerin gerçek tersinmez-likleri nedeniyle ürettikleri entropi ve buna bağlı ola-rak çevresel etkilerinin tanımlanmasında yol gösteri-ci olacaktır. Bu iki parameter; tüketicinin % değeri-ne bağlı olarak ürünün gerçek performansı hakkındabilgi sahibi olmasına ve satın alacağı ürünün çevre-sel etki açısından neden olacağı potansiyel hakkındabilgilenmesine neden olacaktır. Ayrıca ürün açısın-dan bu iki parametrenin; verimlilik performansında% olarak, tanımlanması, pazar uygulamalarında ürü-nün rekabet etkisine olumlu katkı sağlayacağı değer-lenidirlmiştir.

KAYNAKLAR[1] ECCJ (Energy Conservation Center Japonya),

Enerji dönüşüm Merkezi, Tokyo, Japonya.http://www.eccj-or-jp/summary/local0303/eng/03-01.html, http://www.eccj-or-jp/databook/2002-2003e/03-04.html, http://www.eccj-or-jp/databook/2002-2003e/03-05.html.

[2] WALL G. Exergy tools. In: Proceedings of theInstitution of Mechanical Engineers. WilsonApplied Science and Technology Abstracts PlusText; 2003. p. 125–36

[3] SCHİJNEL P.P.A.J.V., KASTEREN J.M.N. andJanssen, F.J.J.G. Exergy Analysis–A Tool forSustainable Technology – in EngineeringEducation, Eindhoven Teknoloji Üniversitesi,Hollanda, 1998.

[4] DİNCER I. and ROSEN M.A. Thermodynamicaspects of renewable and sustainable develop-ment, Renewable and Sustainable EnergyReviews, Sayı. 9, sayfa 169–189, 2005.

[5] SZARGUT J., D.R. MORRİS, F.R. STEWARD,1988, ‘Exergy analysis of thermal and metallur-gical processes’, Hemisphere PublishingCorporation, TJ 265. S958 1988, USA.

[6] KANOGLU M, DİNCER I, ROSEN M A,Understanding energy and exergy efficienciesfor improved energy management in powerplants. Energy Policy, 2007; 35: 3967–3978.


Makale


[7] HEPBASLİ A., “ A review on energetic, exerge-tic and exergoeconomic aspects of geothermaldistricit heating systems (GDHSs), EnergyConversion and Management Volume 51, İssue10, October 2010, Pages 2041-2061.

[8] KORONEOS C.J., NANAKİ E.A., XYDİSG.A., “Exergy analysis of energy use in Greece”Energy policy Volume 39, İssue 5 May 2011,Pages 2475-2481.

[9] SOGUT M.Z. “A research on exergy consumpti-on and potential of total CO2 emission in theTurkish cement sector”, Energy Conversion andManagement 56 (2012) 37–45.

[10] STEGOU-SAGİA A., Paignigiannis N.,Evaluation of mixtures efficiency in refrigera-ting systems, Energy Conversion andManagement 46 (2005) 2787–2802.

[11] OTAİBİ D.A., DİNCER I ve KALYON M.,Thermoeconomic optimization of vapor-com-pression refrigeration systems, Int.Comm.HeatMass Transfer, Vol.31, No.1, pp.95-107,2004sayfa 95-107.

[12] AHAMED J.U., SAİDUR R., MASJUKİ H.H.,A review on exergy analysis of vapor compres-sion refrigeration system, Renewable andSustainable Energy Reviews 15 (2011)1593–1600.

[13] HELLMANN J. ve BARTHÉLEMY P. AFEAS-TEWI III study: results and evaluation ofalternative refrigerants, Solvay Fluor undDerivate GmbH Technical Service-productRefrigerants, Bülten no:. C/11.97/06/E,1997.

[14] RHIEMEIER J.M.,KAUFFELD M., LEISE-WITZ A., Comparative assessment of the clima-te relevance of supermarket refrigeration systemsand equipment, Çevre Doğa Koruma Bakanlığı

Çevresel Araştırma ve Nükleer GüvenlikAraştırma Raporu, 206 44 300, UBA-FB001180/e, Federal Çevre Ajansı, Londra 2009.

[15] Önder H., Türkiye İklimlendirme Pazarıyorumları, Tesisat Enerji Teknolojileri veMekanik Tesisat Dergisi, Ağustos 2012.www.tesisat.com.tr/yayin/170/türkiye-iklim-lendirme-pazarı-22-milyar-dolar-hacim-ile-potensiyelini-gösteriyor_5686.html.

[16] Yüksel H. M., Turkish HVAC& RefrigerationMarket, ACV& Journal of Turkey, ISKID-İklimlendirme ve soğutma Üreticileri Birliği,Türkiye, 2009..

[17] KLİMASATIS, Enerji Sınıfı nedir?, 31 Ocak2011, http://klimasatis.net/enerji-sinifi-nedir

[18] SOGUT Z. A study on the exergetic and envi-ronmental effects of commercial coolingsystems, Int. J. Exergy, Vol. 9, No. 4, 2011.

[19] CENGEL Y., BOLES M.A., Thermodynamics:an engineering approach, 4th ed. New York:McGraw-Hill, 2001.

[20] HORST K.. Avrupada Soğutucu akışkan kulla-nımı, ASHRAE journal, 2000 www.ashraejour-nal.org (17.01.2013 tarihinde erişildi).

[21] MOORE D., A comparative method for evalua-ting industrial refrigerant systems, Sabroe Ltd.(revA). Kasım 2005, www.sabroe org.

[22] DUPONT, 005., Dupont refrigerants the scien-ce of cool, Du Pont de Nemours (Almanya)GmbH, Almanya, 2005, www.refrigerants.dupont.com.

[23] EURAMMON, Evaluation of the environmen-tally friendly refrigerant ammonia according tothe TEWI Concept. NH3 for ecologically fri-endly future, Frankfurt, Almanya 1996,http://www.eurammon.com.


Documents

A...Makale 52 Tesisat Mühendisliği - Sayı 135 - Mayıs/Haziran 2013 Bu sektörde pek çok uygulama alanı için farklı pek çok ürün imalatı vardır. Sektörde dünya pazarında