HAVA KALİTESİNİ ARTIRMAK İÇİN YÜKSEK İNDÜKSİYONLU DİFÜZÖR KULLANIMI
Isıtma modunda çalışan tavan tipi hava dağıtım sistemlerinde, havalandırma performansını artırmak genellikle zordur. Bunun temel nedeni, sıcak besleme havasının pozitif kaldırma kuvveti nedeniyle aşağı doğru yayılmakta zorlanmasıdır. Ayrıca, karıştırmalı hava dağıtım sistemlerinde ısıtma, genellikle soğutmaya kıyasla daha düşük hava debileri ve ortam sıcaklığından yaklaşık 10°C daha yüksek besleme havası sıcaklıkları ile çalışacak şekilde tasarlanır. Bu durum, özellikle kış aylarında istenmeyen termal tabakalaşma (stratifikasyon) ve yetersiz hava dağılımı gibi sorunlara yol açar.
ASHRAE Standardı 62.1’e göre, bir havalandırma sisteminin verimliliği, temiz havanın yaşambölgesine (occupied zone) ne kadar etkin şekilde ulaştırılabildiğiyle ölçülür. Bu açıdan bakıldığında, hava dağıtım etkinliği düşük olan sistemler hem konforu azaltır hem de enerji verimsizliğine neden olur.
Bu sorunlara yönelik pek çok çözüm mevcut olsa da, yüksek indüksiyonlu swirl (girdaplı) difüzörlerin kullanımı, hem mevcut sistemlerle kolay entegrasyon sağlayabilmesi hem de maliyet açısından avantajlı olması nedeniyle öne çıkmaktadır.
Yüksek indüksiyonlu difüzörler, havayı tavana paralel bir girdap hareketiyle ortama iletir. Bu sirkülasyon hareketi sayesinde, atış mesafesi geleneksel difüzörlere kıyasla daha kısa olurken, tavana yakın bölgede daha fazla oda havası indüklenir. Böylece yaşam alanında hava daha homojen karışır, termal tabakalaşma azalır ve hava dağıtım etkinliği artar.
Bu difüzörlerin sahadaki performansı, temsilciliğini yaptığımız Price Industries firmasının Predict mühendislik ekibi tarafından Quebec’te inşa edilen yeni bir ilkokul projesinde test edilmiştir. Ekip, ısıtma modunda hava dağıtım sisteminin performansını değerlendirmek amacıyla, okuldaki tipik bir 567 metrekarelik sınıf için detaylı bir hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD) analizi gerçekleştirmiştir.
İlk tasarımda (Şekil 1), pencere önlerine yerleştirilmiş indüksiyonu yüksek olmayan slot difüzörlere ek olarak, sınıfın merkezine konumlandırılmış iki adet swirl difüzör kullanılmıştır. Bu düzenleme ile iç ortamda daha homojen bir sıcaklık dağılımı sağlanmış ve yaşam bölgesine daha etkin taze hava iletimi hedeflenmiştir.
Şekil 1. İlk tasarımın CFD sınıf modeli
İlk tasarıma ilişkin CFD sonuçları, odada yüksek termal katmanlaşma (Şekil 2’de gösterilmektedir) ve yaşam (solunum) bölgesinde düşük hava dağıtım etkinliği gösterdi.
Şekil 2. Üst üste bindirilmiş hız vektörleri ile ilk tasarımın sıcaklık profili
Şekil 3’teki hava modellerine baktığımızda, sistemin yaşam alanına doğru hava hareketi oluşturmasına rağmen, sıcak besleme havasını yaşam alanına yeterince karıştırmanın yeterli olmadığını görebiliriz.
Şekil 3. Üst üste bindirilmiş hız vektörleri ile ilk tasarımın hız profili
Ekibin nihai tasarımında, slot difüzörler sistemden çıkarılmış ve toplam hava debisinin tamamı, hava karışımını optimize edecek şekilde yeniden konumlandırılan swirl difüzörler aracılığıyla ortama dağıtılmıştır.
Bu optimize edilmiş yerleşim sonucunda; sınıf içinde daha homojen bir sıcaklık dağılımı (Şekil 4), belirgin şekilde azalmış termal tabakalaşma ve anlamlı düzeyde artmış bölgesel hava dağıtım etkinliği elde edilmiştir. Bu da kullanıcı konforunda gözle görülür bir iyileşme sağlamıştır.
Şekil 4. Optimize edilmiş tasarımın üst üste bindirilmiş hız vektörleriyle sıcaklık profili
Şekil 5’e bakıp şekil 3’ü karşılaştırırsak durumun neden böyle olduğunu anlayabiliriz. Optimize edilmiş tasarımda ekstra hava akışıyla birlikte difüzörlerin yerleştirilmesi daha fazla hava hareketi yaratır ve besleme havasının işgal edilen bölgeye daha da derinlemesine nüfuz etmesine olanak tanır.
Şekil 5. Optimize edilmiş tasarımın üst üste bindirilmiş hız vektörleri ile hız profili
Bu çalışma, yalnızca ısıtma rejiminde swirl difüzörlerin etkinliğini değil;
- Difüzörlerin doğru debi aralıklarında tasarlanmasının hava dağıtımına olumlu/olumsuz etkilerini,
- Kullanılan slot difüzör de olsa, başka herhangi bir difüzör de olsa bu ekipmanların yüksek indüksiyonlu olmasının avantajlarını,
- CFD analizlerinin faklı tasarlanan sistemleri tamamen simüle edip size en sağlıklı hava dağıtım sistemi seçilmesinde ne kadar faydalı olduğunu göstermektedir.
STEKON olarak hava dağıtım çözümlerinde tedarik ettiğimiz ve ürettiğimiz yüzlerce faklı difüzör sistemlerinden en uygununu sizin senaryonuza göre belirleyip uygun şekilde fiyatlandırıyoruz.
Kaynak: Price Industries