Soğutma tesisatında yalıtım ve önemi

Bu yazıda, içinde bulunduğumuz plastik sektöründen yola çıkarak soğutma tesisatında yalıtımın önemi, enerji verimliliğine katkısı, örnekler ile maddi olarak götürüsünü ve getirisi değerlendireceğiz. Kısacası plastik enjeksiyon fabrikamızı, özellikle kalıplarımızı soğutmak isterken ne kadar gereksiz yere ortamı soğutuyoruz. Bir başka ifade ile ne paramızın ne kadarını sokağa atıyoruz değerlendireceğiz.

Bilindiği üzere Enjeksiyon makinelerinde soğutmamız gereken temel olarak 2 farklı bölge mevcut.

1.Makine Hidrolik Yağ Soğutma

2.Kalıp Soğutma

İdeal hidrolik yağ sıcaklığı 40-44°C arasında olduğu için Yağ Soğutma işlemi Kuru Soğutucular ile de yapılmaktadır. (ki enerji verimliliği için özellikle tavsiye edilmektedir) Kuru Soğutuculardan sağlanan su ortam sıcaklığı ile aynı ya da 2-4°C daha yukarıdadır. Bu sebeple Kuru Soğutucular ile yapılan hidrolik yağ soğutma hatlarında ısı kaybı olmamaktadır. Dolayısıyla da yalıtım gereksizdir.

Kuru Soğutucu

Ancak Kalıp Soğutma hatlarında soğutma suyu sıcaklıkları (polimer cinsine bağlı olarak) 8°C – 15°C arasında değişmektedir. (Bazı polimerlerde daha yüksek kalıplama sıcaklıkları olabilmektedir.)

Ortam sıcaklığının (yaz şartlarında) 15-25°C altında olan su sıcaklıklarından dolayı soğuk suyun iletildiği borularda, ortamdan boru içerisinde akan suya (taşınım ile) ısı transferi olur.

Bu kayıp ısı miktarı:

• Ortam sıcaklığı
• Boru içerisindeki su sıcaklığı
• Toplam Borulama uzunluğu
• Boru çapı
• Boru malzemesi ve yalıtım durumuna bağlıdır.

İzolasyonlu Chiller Hattı

Burada yalıtım yapılması ve yapılmaması durumunda ısı kaybı ne kadar olur, ideal izolayon kalınlığı ne olmalıdır (gereğinden fazla yapılan –et kalınlığı tesisatın anma çapından büyük olan - yalıtımın da ısı yalıtımı anlamında daha fazla faydası bulunmamaktadır.) onu inceleyeceğiz.

Öncelikle bir tesisatta ısı kaybı ne kadar olur, nasıl hesaplanır görelim.

Tesisatta oluşan ısı kaybı şöyle formüle edilir.

Q = U * (t_{dış –} t_ak)

Burada ;

Q : Meydana gelen (hesaplanmak istenen) ısı kaybıdır. W/m (watt / metre) cinsinden ifade edilir. Her 1 metrede ne kadar ısı kaybı (watt cinsinden) meydana geldiğini ifade eder.

U : Toplam birleşik ısı iletkenlik katsayısıdır. W / m.°C cinsinden ifade edilir. Boru malzemesi, yalıtım malzemesi vs. boru toprak altında mı? havada mı? bu gibi faktörlere göre değişir. Aşağıdaki gibi hesaplanır.

t_dış : Dış ortam sıcaklığı

t_ak : Boru içindeki akışkan sıcaklığı

Burada önemli olan U birleşik ısı iletkenlik katsayısını doğru hesaplamaktır. Bu aşa aşağıda gösterildiği gibidir.

U belirttiğimiz gibi toplam bileşik ısı iletkenlik katsayısıdır.

Toplam bileşik olarak isimlendiriyoruz. Çünkü :

• Su ile boru arasındaki ısı iletkenlik katsyısı,

• Boru malzemesi ısı iletkenlik katsayısı,

• Varsa izolasyon malzemesinin Isı iletim katsayısının bileşiminden

• ve ayrıca borunun ilerlediği ortam şartları faktörlerinden oluşmaktadır.

Özetle suyun boru içinde hareket ederken boru ile olan ısı iletkenlik katsayısı, dış yüzeyde oluşan ısı iletkenlik katsayısı dahil, bütün katmanların ısıl iletkenlik katsayılarını bularak bileşik ısı iletkenlik katsayısını hesaplayıp sıcaklık farkı ile çarpıyoruz. Aslında zor görünse de kolay bir hesap ile bulabiliyoruz.

Bir örnek ile pekiştirelim.

Dış hava sıcaklığı : 32°C hsu : 50 W/m. °C

Boru içindeki su sıcaklığı : 8°Chhava : 27 W/m. °C

Boru : DN 80diç : 0,078m ddış : 0,089m

Boru Malzemesi : Siyah Çelik

150m’de ısı kaybı

150m * 6,25 W/m = 937 W = 0,94 kW = 806 kcal/h olacaktır.

Görüldüğü üzere ısı kayıplarını ciddi oranlarda oranında (%20’ye kadar) düşürmek mümkün

Soğutma Tesisatında İzolasyon

Yalıtımın önemli bir faydası da boru tesisatı üzerinde yoğuşmanın engellenmesi. Tesisatta taşınım ile olan ısı kayıpları yukarıdaki örnekte olduğu gibi sınırlı kalmaktadır. Ancak yoğuşmanın (diğer bilinen adı ile terlemenin) başlaması ile bu durum hızla değişir. Ve ısı kayıpları ciddi oranda yükselir.

İzolasyonsuz Boruda Yoğuşma

Çünkü bu noktada ısı kaybı artık sadece taşınım ile değildir. Boru yüzeyine temas eden havanın içerisinde bulunan nem yoğuşmaya başlamaktadır. Kısacası yoğuşması için atması gereken ısıyı (enerjiyi) temas halinde olduğu boruya dolaylı olarak boru içerisindeki suya verir. Bu esnada oluşan ısı transferi taşınım ile olan ısı transferi miktarının 4-6 katına ulaşmaktadır.

Dolayısı ile İzolasyon aslında sadece taşınım ile oluşacak ısı transferini engellemek için ve daha çok oluşacak bu yoğuşmayı engellemek için yapılmalıdır.

Sonuç olarak hava/ortam sıcaklığının 15-25°C altında seyreden soğuk su tesisatlarında izolasyon ısı kayıplarını (yoğuşma olmadığı duruma kıyas ile) %75 oranında düşürmektedir.

Set sıcaklığına ve havadaki nem miktarına bağlı olası boru üzerindeki yoğuşma izolasyonsuz boruda ısı kayıplarını 4-6 kat artırmaktadır.

Bu sebeple ısı kayıplarını azaltmak ama özellikle olası yoğuşmayı engellemek için set sıcaklığının 12°C ve altında olduğu durumlarda tesisatta izolasyon ciddi tasarruf sağlayacaktır.

Taşınım ile oluşan ısı kaybı sınırlı (görece az ve ihmal edilebilir seviyede) olsa boru yüzey sıcaklığının düşük olmasından dolayı oluşacak yoğuşma ısı kayıplarını engellemek için yalıtım yapılması faydalıdır.