Isı Geri Kazanımı ile Sıcak Su Elde Etme

Kompresörün sıkıştırma işlemi sırasında açığa çıkan ısı, bir ısı değiştirici aracılığıyla soğuk suya aktarılır ve elde edilen sıcak su, proses veya sosyal alan ihtiyaçlarında değerlendirilir.

Kompresörlerde Isı Neden Bu Kadar Fazla?

Havanın sıkıştırılması termodinamik olarak ısı üretir; vida kompresörlerde bu ısının büyük bölümü, kompresör yağını soğutan yağ soğutucuları üzerinden uzaklaştırılır. Yağsız kompresörlerde ise ısı, sıkıştırma kademeleri arasındaki soğutuculardan alınır. Her iki durumda da, kompresöre verilen elektrik enerjisinin önemli bir kısmı bu şekilde ısı olarak açığa çıkar ve genellikle hiçbir şekilde değerlendirilmeden atmosfere atılır.

Çalışma Prensibi

Isı geri kazanım sisteminde, kompresörün yağ soğutma devresi veya hava soğutma devresi ile su devresi arasına bir ısı değiştirici yerleştirilir. Bu ısı değiştirici, kompresörden gelen sıcak yağı veya sıcak havayı soğuturken, aynı zamanda soğuk suyu ısıtır. Elde edilen sıcak su; proses suyu ön ısıtması, temizlik suyu, sosyal alan sıcak suyu veya mahal ısıtması gibi amaçlarla kullanılabilir.

Elde Edilebilecek Sıcaklık Seviyeleri

Vida kompresörlerin yağ soğutma devresinden tipik olarak orta seviyede sıcak su elde edilebilir; bu sıcaklık seviyesi, doğrudan yüksek sıcaklık gerektiren proseslerden çok, ön ısıtma, temizlik suyu veya sosyal alan sıcak su ihtiyaçları için uygundur. Elde edilebilecek gerçek sıcaklık, kompresör tipine, kapasitesine ve ısı değiştirici tasarımına bağlı olarak değişir.

Geri Kazanım Sistemi Tipleri

Kompresörlerden ısı geri kazanımı, genellikle iki farklı yaklaşımla gerçekleştirilebilir. Doğrudan sistemlerde, kompresörün yağ soğutucusundan geçen su doğrudan kullanım noktasına yönlendirilir; bu yaklaşım basit ve düşük maliyetlidir ancak su kalitesi ve sıcaklık kontrolü açısından sınırlamalar taşıyabilir. Dolaylı sistemlerde ise, bir ara ısı değiştirici kullanılarak kompresör devresi ile kullanım suyu devresi birbirinden ayrılır; bu yaklaşım daha esnek bir sıcaklık kontrolü ve daha güvenli bir işletme sağlar.

Sistem seçimi, hedeflenen su kalitesi, sıcaklık kararlılığı ihtiyacı ve mevcut kompresör tipine bağlıdır. Birden fazla kompresörün bulunduğu tesislerde, tüm kompresörlerin atık ısısının ortak bir toplama hattında birleştirilmesi, daha büyük ve daha kararlı bir geri kazanım kapasitesi oluşturabilir.

Avantajlar

• Aksi halde tamamen kaybolacak ısı enerjisinin değerlendirilmesi
• Ayrı bir sıcak su üretim sisteminin yakıt/elektrik ihtiyacının azaltılması
• Görece düşük yatırım maliyetiyle sürekli tasarruf
• Kompresörün soğutma performansını olumsuz etkilemeyen bir entegrasyon

Uygulama Alanları

Seçim Kriterleri

• Kompresörlerin toplam kurulu gücü ve çalışma süresi
• Tesiste sıcak su veya mahal ısıtması ihtiyacının varlığı ve zamanlaması
• Hedeflenen sıcaklık seviyesinin kompresörden elde edilebilecek aralıkla uyumu
• Mevcut sıcak su sisteminin geri kazanım sistemiyle entegrasyon imkânı

BEST Enerji Yaklaşımı

BEST Enerji, kompresörlerden ısı geri kazanımı değerlendirmelerinde kompresörlerin çalışma sürelerini, kurulu gücünü ve tesisteki sıcak su/ısıtma ihtiyacının profilini birlikte analiz eder. Bu değerlendirme, geri kazanılabilecek ısı miktarının hangi ihtiyaçla eşleştirilebileceğini ve yatırımın ekonomik anlamlılığını ortaya koyar.

Mevsimsel Kullanım Senaryoları

Kompresörlerden geri kazanılan ısının kullanım şekli, mevsime göre farklılık gösterebilir. Kış aylarında bu ısı öncelikle mahal ısıtması veya proses suyu ön ısıtmasında değerlendirilirken, yaz aylarında ısıtma ihtiyacının azalmasıyla birlikte geri kazanılan ısının kullanım alanı sınırlı kalabilir. Bu durumda, sistem tasarımında hem kış hem de yaz senaryoları için uygun bir kullanım noktası (örneğin sürekli ihtiyaç duyulan temizlik suyu ön ısıtması) belirlenmesi, yıl boyunca geri kazanım sisteminin değerli kalmasını sağlar.

Bazı tesisler, kış aylarında mahal ısıtması, yaz aylarında ise proses suyu ön ısıtması gibi mevsime duyarlı bir kullanım stratejisi benimseyerek, geri kazanılan ısının yıl boyunca en yüksek faydayı sağlayacak şekilde yönlendirilmesini hedefler.

Yağsız Kompresörlerde Isı Geri Kazanımı

Yağsız kompresörlerde ısı geri kazanımı, yağlı vida kompresörlerden farklı bir yaklaşım gerektirir; çünkü bu kompresörlerde ısının büyük kısmı kademeler arası soğutuculardan (intercooler) ve son soğutucudan (aftercooler) elde edilir. Bu tür sistemlerde geri kazanılabilecek sıcaklık seviyesi, kompresör tasarımına ve kademe sayısına bağlı olarak değişebilir. Yağsız kompresörlerin genellikle gıda ve ilaç gibi hassas proseslerde kullanıldığı göz önüne alındığında, geri kazanılan ısının kullanım noktasının da bu hijyen gereksinimleriyle uyumlu olması gerekir.

Sistem Devreye Alma ve Performans Doğrulama

Isı geri kazanım sisteminin devreye alınması sonrasında, gerçekte geri kazanılan enerji miktarının ölçülerek beklenen değerlerle karşılaştırılması önerilir. Bu doğrulama, sıcak su çıkış sıcaklığı ve debisinin ölçülmesiyle yapılabilir. Beklenen değerlerin altında bir performans gözlemlenirse, bu durum genellikle ısı değiştiricinin yetersiz boyutlandırılmasından, kirlenmeden veya kontrol vanalarının hatalı ayarlanmasından kaynaklanabilir.

Isı Geri Kazanım Sisteminin Kazan Sistemiyle Kıyaslanması

Kompresörlerden elde edilen geri kazanım ısısı, genellikle bir kazanın sağladığı sıcaklık seviyesinin altında kalır; bu nedenle bu sistem, kazanın yerini almaktan çok, kazana giren suyu ön ısıtarak kazanın harcayacağı enerjiyi azaltan tamamlayıcı bir çözüm olarak değerlendirilmelidir. Bu perspektif, sistemin gerçekçi beklentilerle tasarlanmasını ve ekonomik değerlendirmesinin doğru yapılmasını sağlar.

Isı Geri Kazanım Sisteminin Su Kalitesi Gereksinimleri

Geri kazanılan ısıyla ısıtılan suyun kullanım amacına bağlı olarak (içme suyu, proses suyu, temizlik suyu), su kalitesi gereksinimleri farklılık gösterebilir. Bazı uygulamalarda, kompresör devresi ile kullanım suyu devresinin doğrudan temas etmemesi için çift duvarlı ısı değiştiriciler tercih edilir; bu, olası bir sızıntı durumunda kompresör yağının kullanım suyuna karışmasını önleyen ek bir güvenlik katmanı sağlar.

Geri Kazanım Sisteminin Kompresör Garantisine Etkisi

Isı geri kazanım sisteminin kompresöre entegre edilmesi, bazı üreticilerin garanti koşullarını etkileyebilir. Bu nedenle geri kazanım sistemi tasarlanırken, kompresör üreticisinin onayı veya teknik şartnameleri doğrultusunda hareket edilmesi, garanti kapsamının korunması açısından önemlidir. Üretici onaylı geri kazanım kitleri, bu riski ortadan kaldıran bir alternatif olarak değerlendirilebilir.