bÖlÜm-4 fanlar - deneysan eğitim...

FANLAR Doç. Dr. Hüseyin BULGURCU

94

BÖLÜM-4 FANLAR

4.1 GENEL BİLGİLER Fanlar hava ve benzeri gazları (bundan sonra hava olarak anılacaktır) basınçlandırarak belirli bir akış yolu içinde hareket etmesini (bir yerden başka bir yere naklini) sağlayan türbo makinelerdir. İyi bir fan istenilen performansı yerine getirirken az enerji tüketen (yüksek verimli), mümkün olduğunca az gürültülü ve mümkünse az maliyetli olan fandır. Fanların tahrik sistemlerinde genellikle elektrik motorları kullanılmaktadır. Fanlar sanayide ve ticari binalarda önemli oranda elektrik tüketen cihazlardır. Halen Türkiye’de sanayide eski teknoloji ürünü ve verimleri yüksek olmayan çok sayıda fan bulunmaktadır. Bu nedenle enerji verimliliğinin artırılmasında fanların ve fan sistemlerinin verimliliklerinin artırılmasının katkısı olacaktır. Fan ve fan sistemlerinde enerjinin verimli kullanılması seçim, imalat ve işletme süreçlerinin optimum olması ile sağlanabilir. Çünkü fanlar ömürleri boyunca ilk yatırım maliyetlerinin yüzlerce katı enerji tüketmektedirler. Bunun anlamı; bir işletme için en iyi fanın en ucuz fan olmadığıdır. Bu nokta çok önemli olup fan satın alırken ve fanın çalıştırılacağı sistem projelendirilip yapılırken buna çok dikkat edilmelidir. Burada yapılması gereken şey ömür boyu maliyeti optimum olan fan seçilmelidir. (İlk Yatırım Maliyeti + Ömür Boyu İşletme Maliyeti = Minimum) olan fan seçilmesidir. 4.2 FAN ÇEŞİTLERİ Fanlar değişik biçimde sınıflandırılmaktadır. Burada aşağıdaki gibi bir sınıflandırma kullanılmıştır.

1. Aksiyal fanlar, 2. Radyal (santrifüj) fanlar, 3. Karışık akışlı (aksiyal-radyal) fanlar, 4. Çatı türü fanlar, 5. Karşıt akımlı fanlar(blower), 6. Vorteks ya da rejeneratif fanlar, 7. Diğerleri

4.2.1 Aksiyal Fanlar Havanın fan çarkı ile aynı eksende yön değiştirmeden, hareket ettiği fanlardır. Yüksek hava debileri (10.000 – 150.000 m³/h) ve düşük basınç sınıfına (0 – 500 Pa) sahip sistemler için uygun fanlardır. Kullanım yerine göre değişik gövde yapılarına sahiptirler.

Şekil-4.1 Kullanım yerine göre aksiyal fan tipleri

Fan gövdesi, genel olarak çelik sacdan mamul, sıcak daldırma galvanizli veya fırın boyalıdır. Kanal tipi fanların gövdesi kendinden flanşlıdır.


95

Kanatlar, çelik sac, plastik veya alaşımlı alüminyum döküm olarak imal edilir.

Kanat – Göbek bağlantısı, kanat açısı ayarlanabilir tipte özel yataklamalı veya kanat ve göbek yekpare olarak yapılabilir.

Yekpare modeller, düşük basınçlı, düşük maliyetli olan duvar tipi aksiyal fanlarda kullanılır.

Aksiyal fanların büyük çoğunluğu aerodinamik kesitli, açısı ayarlanabilir kanatlardan oluşur.

Verimliliğin yüksek olması için, kanat ucu ve gövde arasındaki açıklığın en az düzeyde tutulması gereklidir. Bu açıklık kanat çapının %0,25 ile %0,3’ünden büyük olmamalıdır.

Kanat açısı ayarlanabilir tiplerde, kapasite değiştirme imkânı vardır (Şekil-4.2 ve 4.3).

Şekil-4.2 Ayarlanabilir kanatlı aksiyal fan Şekil-4.3 Aksiyal fanda açı değişimlerinin fan verimine etkisi Aerodinamik (Aerofoil) Kesitli Aksiyal Fan Aerodinamik kesitli kanadın üst yüzeyi alt yüzeyine göre daha eğimlidir. Hava, üst yüzeyde alt yüzeye göre daha hızlı hareket eder. Hızlanan havanın basıncı azalacağı için kanadın üst yüzeyine doğru bir hava akışı olur (Şekil-4.4).

Şekil-4.4 Aerodinamik kanat kesitine gelen kuvvetler

Kanatlara doğru hareketlenen hava, kanat açısına bağlı olarak itilerek basınçlandırılır ve böylece sürekli bir hava hareketi sağlanmış olur.


96

Şekil-4.5 Aerodinamik (aerofoil) kesitli aksiyal fan Aksiyal kanal tipi fanlarda, gövde içerisine yerleştirilmiş yönlendirici kanatlar kullanılarak türbülans azaltılabilir. Böylece havanın dönme yüzünden kaybedeceği enerji, basınca dönüştürülerek, verimlilik arttırılmış olur.

Şekil-4.6 Sabit yönlendirme kanatlarının etkisi Aksiyal fanlar aşağıdaki avantajlara sahiptir. Burada kılavuz kanatlı aksiyal türü fanlar karşılaştırmada temel alınmıştır.

İki kanal arasına doğrudan bağlandığı için az yer kaplar.

Radyal fanlara göre daha hafiftirler.

Bağlantı maliyeti daha düşüktür.

Kanat açısı değiştirilerek farklı sistem ihtiyaçlarına cevap verebilir.

Aynı kanat ucu hızlarında daha düşük gürültü düzeyine sahiptir. Aksiyal tip fanlarda basınç farkı oluşturularak meydana gelen havanın hareketi eksenel yöndedir. Aşağıdaki şekilde çeşitli aksiyal tip fanlar gösterilmiştir. Aksiyal tip fanlar pervane kanatlı tip, silindir kanat tip ve kılavuzlu silindir tip olmak üzere üç kısma ayrılır (Şekil-4.7). Pervane Kanat Tipi Aksiyal Fan Hava akışı pervanenin monte edildiği şafta paralel veya eksenel olduğu bir hava hareket cihazıdır. Bu fanlar serbeste yakın hava akımında iyi bir verimlidir ve öncelikle düşük statik basınç, yüksek hava debili uygulamalarda kullanılır. Statik basınç arttırıldıkça, motor gücü artar ve hava debisi azaltır. Genellikle bir venturi, halka, ya da basit ve düşük maliyetli sahip diğer özel çerçeve içinde monte edilmiştir.


97

Şekil-4.7 Aksiyal (eksenel) fan tipleri

Şekil-4.8 Çeşitli aksiyal (eksenel) fanlar

Silindir Kanal Tipi Aksiyal Fan Hava akışının, çarkın monte edildiği mile paralel veya eksenel olduğu bir hava hareket cihazıdır. Çark, bir silindir boru veya kanal içinde yer alır. Bu tasarım, pervane fanlara göre daha yüksek statik basınçta çalışmasını sağlar. Genellikle boya kabini ve diğer kanallı egzoz sistemlerinde kullanılır. Statik basınç arttırıldıkça, beygir gücü artar ve debi azaltır. 4.2.2 Radyal (Santrifüj) Fanlar Havanın fan çarkını, emiş ağzına göre 90° açı yaparak kanatlara teğet olarak terk ettiği fanlardır (Şekil-4.9 ve 4.10).

Şekil-4.9 Santrifüj fan tipleri


98

Şekil-4.10 Radyal (santrifüj) fan çarkı Şekil-4.11 Radyal (santrifüj) fan gövdesi Radyal fanların avantajları aşağıdaki gibidir:

Geniş bir uygulama aralığı

Yüksek sıcaklık, korozif ve aşındırıcı ortam uygulamaları

Direkt tahrikli aksiyal fanlara göre, motora daha kolay ulaşım

Özellikle değişken akış direncine sahip yerlerde, daha verimli ve daha sessiz çalışma olanakları

Yüksek bir yapısal kararlılık

Çok yüksek basınç ve debiler Radyal tip fanlarda basınç farkı oluşturularak meydana gelen havanın hareketi eksenel yönde olmayıp santrifuj (merkezkaç) kuvveti doğrultusundadır. Aşağıdaki şekilde çeşitli radyal tip fanlar gösterilmiştir. Radyal tip fanlar radyal (eğimsiz) tip, öne eğimli kanatlı tip, geriye eğimli kanat tip ve aerodinamik kanatlı tip olmak üzere dört kısma ayrılır.

Şekil-4.12 Radyal (santrifüj) fan tipleri

İleriye Doğru Eğimli Kanat Kanatların uçları dönme yönünde eğimlidir; santrifüj fanların en yaygın türüdür. Normalde maksimum hava debisi ve düşük gürültü düzeyleri gereken konut ısıtma ve klima sistemlerinde normalde ve hafif egzoz sistemlerinde kullanılır. Yaklaşık 40 mmSS kadar basınç üretebilir.

24 ile 64 adet öne eğik dar kanatlardan oluşur,

Aynı kapasite için, geriye eğik kanatlı fanlara kıyasla, daha küçük fan çarkına sahip olduğundan, hafif ve düşük maliyetli bir konstrüksiyonu vardır. Bu nedenle, kanal tipi fanlar, fan coil fanları vb az yer gerektiren uygulamalarda tercih edilir.

Hava hızı çark hızından daha büyüktür. Bu durum dinamik basıncın yüksek, verimin düşük olmasına neden olur.

Salyangoz tip fan gövdesi, dinamik basıncın statik basınca dönüştürülmesini sağlar. Öne eğik kanatlarda salyangoz gövde kullanmak zorunludur.

Basıncın minimum, debinin maksimum olduğu bölgede, motor gücü sürekli artar ve bu durum motora zarar verebilir. Öne eğik kanatlı fanlar, bu bölgede çalıştırılmamalıdır.


99 Geriye Doğru Eğimli Kanat Kanat uçları dönme yönüne ters eğimdedir. Ağır hizmet gerektiren ticari/endüstriyel, ağır ısıtma/soğutma sistemlerinde ve kararlı hava debisi gerektiren yerlerde kullanılır. Bu körükler öne eğik körüklerden daha yüksek verimle çalışır. Daha yüksek hızlarda çalıştıklarından ileri eğimli körükler gibi sessiz değildir. 80 mmSS statik basınca kadar sistemlerde kullanılabilir. Küçük çaplı çarklar düz kanatlı; büyük çaplı çarklar ise verimliliğini artırmak için aerodinamik kanatlı yapılır. Bu çarkların genel özellikleri şunlardır:

Santrifüj fanların en verimlisidir,

Verimliliğin en yüksek olduğu nokta: Maksimum debinin %50-%60’ı arasında,

Maksimum verimde, maksimum güç, maksimuma yakın statik basınç

Fan verimliliği yüksek olduğundan, büyük kapasite ihtiyaçlarını karşılamak açısından en uygun fandır.

Fava kanadı, çark hızına göre daha düşük bir hızda terk eder. Bu durum, statik basıncın yüksek olmasını sağlar.

Daha yüksek fan hızlarına çıkılarak, daha fazla debi ve basınç elde edilebilir.

Şekil-4.13 Geri eğik radyal fanda hız üçgenleri Radyal (Düz) Kanat Büyük ölçüde, kendi kendini temizleme, malzeme taşıma ve parçacık ve yağ yüklü havanın uygun halde nakli için düz kanatları vardır. Çarklar basit bir yapıya sahiptir ve nispeten dar kanatları vardır. Bu tip fanlar çok yüksek hızlara gerek kalmaksızın 300 mmSS daha yüksek statik basınçlarda çalışabilir ancak genelde geriye eğimli veya ileriye doğru eğimli körüklerden daha gürültülü olabilir.

6-10 adet kanatlı, kanat dayanımı yüksek fanlardır,

Verimliliğin en düşük olduğu gruptur,

Geriye eğik kanatlılardan daha yüksek basınçlara çıkmak mümkündür,

Basınç eğrisinde, basıncın maksimuma eriştiği noktanın solunda fan çalıştırılmamalıdır!

Hava içerisinde, talaş, kumaş parçacıkları, çapak vb malzemelerin olması durumunda kullanılır,

Karşı basıncın düşük, debinin yüksek olduğu noktalarda motor gücü sürekli olarak artar. Bu durum motora zarar verir.

Düz Hat Kare Santrifüj Fan (Plug Fan) Hava debisi bir santrifüj körük gibi geliştirilmiştir ancak hava çarkı terk ettikten sonra bir kare yuva içinde yer alır ve dönerek eksenel bir yönde tahliye edilir. Genellikle geriye eğik kanatlı, tek girişli santrifüj çarklar kullanılır. Kare santrifüj fan santrifüj fan ve yuvarlak kanallı fan kompakt fiziksel yapı olarak benzer performans özelliklerine sahiptir. Dikey veya yatay olabilir, böylece kanal dönüşler ve geçişler için ihtiyacı en aza indirerek daha basit kurulumla monte edilebilir.


100

Şekil-4.14 Prizmatik yuvalı radyal fan (plug fan)

Şekil-4.15 Doğrudan tahrikli plug fan

4.2.3 Karışık Akışlı (Radyal-Aksiyal) Fanlar Havanın kanatlar üzerinden, emiş ağzına göre yaklaşık 45° açı yaparak hareket ettiği fanlardır. Kanallı, hücreli veya çatı tipi olarak kullanılabilirler.

Radyal fanlara göre daha yüksek hava debisi verir.

Aksiyal fanlara göre daha yüksek basınç kaybını karşılayabilir,

Fanın eğrisi üzerinde kararsız bölge yoktur,

Karşı basıncın düşük olduğu bölgelerde motor aşırı akım çekmez.

Verimi aksiyal ve radyal fanlara göre daha düşüktür.

Şekil-4.16 Karışık akışlı fan uygulamaları


101 4.3 FARKLI FAN TİPLERİNİN KULLANIM YERLERİ

TABLO-4.1 Farklı tip radyal fanların özellikleri ve uygulama alanları Tipler Karakteristikler Uygulamalar


102

TABLO-4.2 Farklı tip aksiyal fanların özellikleri ve uygulama alanları Tipler Karakteristikler Uygulamalar

4.4 FANLARIN KULLANIMI YERLERİNE GÖRE SINIFLANDIRILMASI 4.4.1 Kanal Tipi Fanlar

Kanal sistemine doğrudan bağlanarak yer tasarrufu ve montaj kolaylığı sağlar

Gövdesi yuvarlak veya dikdörtgen kesitli olabilir

Kanatları radyal, aksiyal veya karışık akımlı olabilir 4.4.2 Çatı Tipi Fanlar

Gövdesi dış hava şartlarına dayanıklıdır

Kar ve yağmurun kanal veya bina içerisine girmesine engel olacak şekilde tasarlanmıştır

Çatı üzerinde olması nedeniyle, bina içinde yer kaybına neden olmaz

Mekanik gürültüler yaşam mahallinden uzaktır

Cihaza kolay ulaşılır ve bakım yapılabilir

Kanal sistemine bağlanmaksızın depo, fabrika gibi geniş alanların havalandırmasında kullanılabilir

Kanat yapısı radyal, aksiyal veya karışık akımlı olabilir

Yatay atışlı

Dikey atışlı modelleri mevcuttur

Ortamdaki havayı egzoz eden ya da ortama taze hava veren tipleri vardır


103 4.4.3 Duvar Tipi Fanlar

Bina duvar veya pencerelerine doğrudan bağlanabilirler

Radyal veya aksiyal kanatlı olabilir

Montajı kolaydır

Şekil-4.16 Kanal tipi Şekil-4.17 Çatı tipi fan Şekil-4.18 Duvar tipi fan

Şekil-4.19 Kanal tipi fan bağlantıları

Şekil-4.20 Çatı tipi fan örnekleri 4.4.4 Evsel (Domestik) Fanlar Ev, ofis, lokanta, mağaza vb küçük mekânların duvar ve pencerelerine takılarak ortamın doğrudan veya kısa kanallar vasıtasıyla havalandırılmasını sağlayan fanlardır.


104

Şekil-4.21 Duvar tipi fan örnekleri 4.4.5 Endüstriyel Fanlar Fabrikalar, enerji santralleri, maden ocakları ve benzeri üretim alanlarında, gerek ortam havalandırması, gerekse imalat aşamasındaki ihtiyaçlar için gerekli olan yüksek debi ve yüksek basınçları sağlayabilen ağır konstrüksiyonlu fanlardır.

Şekil-4.22 Endüstriyel tip kademeli fan

4.4.6 Patlamaya Karşı Korumalı Fanlar

ATEX Standartlarına göre tasarlanmış ve sertifikalandırılmış fanlardır. Patlayıcı gaz ve tozların tutuşmasını ve patlamasını önleyecek şekilde üretilmişlerdir. Patlayıcı Ortamlarda Kullanılan Ekipmanlar ve ATEX Yönetmelikleri ilgili detaylı bilgi; 10. Bölümdeki Endüstriyel Havalandırma konusunda verilecektir. Aksiyal ya da radyal kanatlı olabilirler. Çatı, kanal veya duvar tipi modelleri mevcuttur.

Şekil-4.23 Patlamaya karşı korumalı fan


105 4.4.7 Tünel Jet Fanları Otoyol tünellerinde CO gazının kritik sınırı aşması veya yangın anında oluşacak duman ve ısının ortamdan uzaklaştırılması için özel olarak tasarlanmış her iki yönde de çalışabilen, yüksek itme gücüne sahip aksiyal fanlardır.

Şekil-4.24 Tünel tipi fanlar 4.4.8 Korozyona Dayanıklı Fanlar Kimyasal üretim yapan tesislerdeki ve laboratuarlardaki aşındırıcı gazların ortamdan tahliyesi için kullanılırlar. Gövde ve kanatları paslanmaz çelikten, özel plastik malzemelerden (PVC, PE, PP, vb) ya da çelik sac üzerine epoksi, kauçuk, vb malzemelerin kaplanması ile imal edilmiştir. Motor, hava akımının dışında bırakılmıştır.

Şekil-4.25 Paslanmaz fan örnekleri 4.4.9 Duman Tahliye Fanları Yangın anında insanların kaçışına imkân sağlamak ve itfaiyenin müdahalesini kolaylaştırmak için belirlenen sıcaklık ve sürede çalışarak yangın dumanının tahliyesini sağlayacak şekilde özel motor, kanat ve gövde tasarımına sahip fanlardır.

Şekil-4.26 Duman tahliye fanı


106 4.5 PERFORMANS KARAKTERİSTİKLERİ Fanların işlevi, Q (m3/s veya m3/h) debisindeki havayı, basıncını H (mmSS) yükselterek bir yerden bir başka yere iletmektir. Örneğin, dış hava bir hava hazırlama biriminde ısıtıldıktan veya soğutulduktan sonra fanlar yardımıyla tüm binaya dağıtılır ya da, bir endüstriyel tesiste atık gazlar filtre edilir ve atmosfere boşaltılır. Bu proseslerde fandaki hava akımı, akışkanlar dinamiğinin genel ilkeleri çerçevesinde açıklanabilir. Bu temel ilkeler aşağıdaki gibi özetlenebilir: 4.5.1 Süreklilik Eşitliği Akış yolu boyunca bir kaçak olmadığı varsayılırsa, akış sırasında hava debisi sabit olup aşağıdaki gibi yazılabilir: Debi (Q) = Hız (V) x Kesit (A) Örneğin radyal fanda rotor çapı girişte küçük, çıkış bölgesinde daha büyüktür. Hava debisi sabit olduğundan, girişteki hava hızı daha yüksek (akış yolu kesitinin daha küçük olduğu yerde) ve çıkışta (akış yolu kesitinin daha büyük olduğu yerde) daha düşüktür. Aşağıda da belirtileceği gibi istenen bir sonuçtur. 4.5.2 Bernoulli Eşitliği Sürtünme kaybının olmadığı varsayımıyla, bu eşitlik basınç, kinetik ve potansiyel enerji toplamının ideal bir akışta sabit olduğunu ifade eder. Yasaya göre akış yolunun iki noktasında aşağıdaki eşitlik yazılabilir:

p1/ + v12/2g + z1 = p2/ + v2

2 /2g + z2 (4.1) Burada; p: Basınç (Pa)

: Özgül ağırlık (kg/m3) v: Hız (m/s) z: Referans çizgisinden olan yükseklik (m) Yukarıdaki eşitlikte, bir noktada basınç yüksek ve hız düşük iken, diğer bir noktada basınç düşük ve hız yüksek olabilirken her durumda toplam enerji sabit olacaktır. Bernoulli eşitliği, enerjinin korunumunu ifade eder. Sözel olarak ifade edilirse bu yasa, bir akış yolu boyunca akışkanın bütün biçimlerdeki enerji toplamının, bu akış yolu boyunca her noktada sabit olduğunu ifade eder. Bu da, kinetik ve potansiyel enerji toplamının sabit kalması demektir. Örneğin bir depodan çıkan akış durumunda, depodaki kütle başına sahip olunan enerjinin (basınç ve yer çekimi etkisiyle oluşan potansiyel enerji) her yerde aynı olması nedeniyle, bütün akış iplikçiklerinde toplam enerji aynıdır. Gerçekte akış sırasında bir sürtünme kaybı olacağından eşitliğin sol tarafında bir enerji-kaybı terimi de eklenmelidir. Bu enerji kayıpları fanın yarattığı statik basınç ile karşılanır. Önceki ifadeye dönersek, Bernoulli eşitliği uyarınca kanatların dış kısmında ki basınç (hızın düşük olduğu yer) artacaktır. Fanlarda kullanılan üçüncü ilke momentum (impuls) ilkesidir. Bu ilke yardımıyla dönme enerjisinin nasıl basınca dönüştüğü anlaşılabilir.


107 4.5.3 Fan Basınç Artımı Radyal fanda basınç artışı aşağıdaki biçimde ifade edilebilir:

(4.2)

Burada gerekli birim dönüştürmeleri yapılırsa;

Pt: Eşitliğin ilk terimi merkezcil (santrifüj) kuvvetin neden olduğu basınç artışıdır (mmSS)

: Havanın özgül ağırlığı (kg/m3), u: Fan kanadının girişinde ve çıkışında uç hızı u =π.D.n/60 (m/s) u1: Havanın fan girişindeki hızı u1=π.D1.n/60, u2: Havanın fan çıkışındaki hızı u2=π.D2.n/60 v ve c: Hız (m/s) g: Yer çekimi ivmesi (m/s2) D: Rotor çapı (m) n: Fanın dönme hızı (d/d) Not: D2>D1 olduğundan, çıkış hızı daha büyük olacaktır. İkinci terim, akış gecikmesinin neden olduğu basınç artışıdır. Üçüncü terim, kinetik enerji olup burada u ve v bileşke hızdır. β (β1 girişte ve β2 çıkışta) kanat açısıdır.

Şekil-4.27 Geriye eğimli bir fanda giriş-çıkış hız üçgenleri

4.5.4 Gerekli Güç V(m3/h) debi ve ∆Pt (Pa) basıncındaki bir fan için gerekli güç aşağıdaki eşitlikten bulunabilir:

[kW] (4.3)

[kW] (4.4)

Bu eşitlikte, ∆Pt mmSS’dur. (1 mmSS=9,81 Pa) Fan debisi rotor çapına ve dönme hızına bağlıdır. Fan basıncı akışkan yoğunluğunun, dönme hızının rotor çapının ve kanatların bir fonksiyonudur. Fan gücü debi ve basıncın çarpımı olduğundan yine bu parametrelere bağlıdır. Buradaki ilişkiler fan kanunları ile açıklanır.


108 4.5.5 Fanlarda Gürültü Seviyesi

Fan dönüşü nedeniyle ortaya çıkan gürültü enerjisi fanın çapına ve dönme hızına (d/d) bağlı olup, kanat ucundaki doğrusal hızın beşinci kuvvetiyle orantılıdır.

Fan gürültüsünü etkileyen diğer parametreler konstrüksiyon nitelikleri, sürtünme, akış yollarının uyarlama biçimidir.

Ayrıca, seçilen yatak türü ve yağlama yönteminin de fan gürültüsü üzerinde önemli bir etkisi vardır.

Genellikle düşük dönme hızlarında büyük çaplı bir fan düşük frekans ve nispeten düşük gürültü yaratır.

Çapı düşürerek ve hızı artırarak aynı hacimsel debiye ulaşılabilir. Bu durumda ortaya çıkan frekans ve gürültü düzeyi yüksek olsa da, bu yüksek frekanslı gürültü ses emen iç kaplama malzemeleri yoluyla başarılı biçimde azaltılabilir.

Genelde fanların ses gücü düzeyi (SWL) fan türü, büyüklüğü ve hızlarla bağımlı olarak değişir.

Fan gürültüsü, kendi içinde fan dönme hızını ve kanat sayısının bir fonksiyonu olan frekansı kullanarak, kanat arlık frekansı aşağıdaki biçimde ifade edilir:

[Hz] (kanat aralık frekansı) (4.5)

n: devir sayısı [d/d] Tablolarda frekans standartlaştırılmış biçimde (63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz) verilir. Fanlarda en çok rastlanan devir sayısı ve kanat sayısı temelinde fanların gürültü frekansı 100~500 Hz arasında olduğu söylenebilir. Hesaplama sırasında bunlara en yakın değerler kullanılabilir. Gürültü Ses azalımı, hava yoluyla iletilen veya fanlardan kaynaklanan gürültünün düşürülmesi için gerekli olabilir. Bu durumlarda, ses kaynağını örtmek için çoğu zaman yuvarlak veya dikdörtgen susturucular kullanılır. Kapalı mahallerde sesi en düşük düzeye indirmek için tam ya da kısmi ekipmanlar uygulanır. Fanların yaklaşık gürültü düzeyi aşağıdaki eşitlikten hesaplanabilir:

[dB] (4.6)

Burada; Kw = Fan özgül ses düzeyi, Tablo-4.3’den fan tipine bağlı olarak alınabilir. Q = Fan çıktısı (debi) (L/s), ∆Pt = Toplam fan basıncı (Pa), BFI = En verimli işletme bölgesinden sapmayı ifade eden düzeltme katsayısıdır. CN: Verim düzeltme katsayısı, fan hidrolik verimine bağlı olarak bulunur (%90 verimde 0, %75 verimde 5,2; %40 verimde ise 12,2 alınır). Örnek: Bir öne eğimli santrfüj fan aşağıdaki ana karakteristiklere sahiptir: Debi = 20 000 m3/h (5555,55 L/s), Basınç = 80 mmSS (800 Pa) Hidrolik fan verimi: %75 Dönme hızı = 938 d/d Kanat sayısı = 16 olan fanın, yaklaşık gürültü düzeyini belirleyiniz. Kanat aralık frekansı BF =938x16/60=250 Tablo-4.1’den Kw= 38 dB okunur. CN:5,2 alınır (%75 verim için) BFI aynı Tablo-4.3’den 2 alınabilir. Böylece yaklaşık ses düzeyi, aşağıdaki gibi hesaplanabilir:

Lfan=38+10 Log10(5555,55/0,472)+20 Log10(800/249)+2+5,2 =38+40,7+10,13+2+5,2=96 dB


109

TABLO-4.3 Farklı tip fanların akustik özellikleri


110 Titreşim Fanlar ve diğer dönen makineler sadece ses değil fakat aynı zamanda, hafifletilmesi gereken titreşimler de üretirler. Aksi halde bu titreşimler malzemenin yorulması nedeniyle yapısal yıpranmalara neden olabilir. Aşırı düzeyde aşınma ve yıpranma üretilen gürültüyü artırır. Üretici firma tarafından seçilen titreşim alıcılar, bu tür titreşimleri düzeltmeye yarar. Bunlar söz konusu olan ağırlıklar ve frekanslara uyacak biçimde seçilmektedir. Ses azaltıcılarda olduğu gibi uyum sorunları yaşamamak için fan ve titreşim azaltımının birlikte satın alınması önerilir. Küçük fanlar için lastik izolatörler kullanılırken, büyük fanlarda tamamen kapalı metal titreşim izolatörleri uygulanır (Şekil-4.28 ve 4.29). Özel uygulamalar için, açık, yaylı titreşim elemanları da önermekteyiz. Ayrıca titreşim önleyici altlıklar da kullanılabilmektedir. Hafiften orta ağırlığa kadar ekipmanların altlıkları olarak lastik malzeme kullanılması faydalıdır. Bu seri, altlık başına 350 kg maksimum yük ve 11 mm statik çökme ile 6 tür altlık içermektedir. Özel montaj tablaları son derece kararlı ve mekanik yıpranmalara dayanımlı bir montaj altlığı oluşturmaktadır. Birçok uygulamada açık metal yaylı izolatörler tavsiye edilebilir. Değişik bağlantılar kullanılarak yay başına 125 kg ve 25 mm’lik bir çökme ile izolasyon elde edilebilir.

Şekil-4.28 Lastik titreşim kesiciler Şekil-4.29 Yaylı titreşim kesici

4.5.6 Fanların Zemine Bağlanması

Sarsıntının binaya etkisini azaltmak için vantilatör kaidesini zemin betonundan ayırmak gerekir. İnşaat tekniğine

uygun olarak toprak ve blokaj üzerine dökülecek temel betonu taban seviyesinden 5 cm kadar çıkmalıdır. Temel

betonun üzerine 3-5 cm kalınlığında mantar plaka yerleştirilmelidir. Mantar plakanın yaklaşık 2-3 katı olacak

şekilde beton dökülmeli ve bu betonu dökerken, fan şasesinin üzerindeki bağlantı yerlerine uygun olacak şekilde

tahta takoz koyarak delik bırakılmalıdır. Buradan bağlantı cıvataları deliklerin içine ankre edilmelidir (Şekil-4.30).

10 000-100 000 m3/h debi arası vantilatörler için en az 200 mm boyunda M12 civata,

100 000 m3/h üzeri debiye sahip vantilatörlerde en az 200 mm boyunda M 24 cıvata seçilmelidir.

Şekil-4.30 Tek şaseli fanın zemin bağlantısı


111 4.6 FAN PERFORMANS DEĞERLERİNDE DÜZELTMELER 4.6.1 Yükseltiye Bağlı Hava Yoğunluğu

Fan performans eğrileri, atmosferik basınç (1 Bar) ve 15°C sıcaklık ile tanımlanan standart koşullarda üretilir.

Bu koşullardaki hava yoğunluğu ρ=1,205 kg/m3 (referans yoğunluk olarak ) alınır.

Buna karşılık fanlar çoğu zaman, referans koşullarda çalıştırılır.

Örneğin yükseltisi fazla olan yerlerde, deniz-düzeyinde fakat yüksek sıcaklıkta ya da hem yüksek hem de yüksek sıcaklıklı yerlerde çalıştırılabilir.

Bu koşullarda fanları çalıştırmak için, fan kanunlarına göre yoğunluk düzeltmelerine (yükseklik ve sıcaklık) gerek bulunmaktadır.

Bunu yapmak için, ideal gaz eşitliği (PV=mRT) kullanılabilir.

Bu eşitliği yoğunluğa göre düzenleyerek, m/V=ρ=P/(RT) formülü elde edilir. Ara değerler için tablo değerleri kullanılarak enterpolasyon yapılabilir. Örnek: 1800 m yükseklikteki bir yerde (Patm=81213 Pa) , Hava yoğunluğu, ρ=81213/(287x276,1) =1,021 kg/m3 olacaktır.

TABLO-4.4 Yükseltiye bağlı hava yoğunluğu

Rakım [m] Atmosfer sıcaklığı [°C] Atmosfer basıncı [Pa] Hava yoğunluğu [kg/m3]

0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 3600 3900 4200 4500 6000 7500

15 13 11 9,1 7,1 5,6 3,1 1,1 0,8 -2,8 -4,7 -6,7 -8,8 -10,8 -12,7 -14,7 -24,6 -34,5

101325 97740 94218 90797 87512 84295 81213 78820 75252 72407 69698 67023 64449 61943 59504 57167 46567 37592

1,205 1,169 1,135 1,101 1,069 1,037 1,006 0,975 0,946 0,918 0,889 0,861 0,834 0,807 0,782 0,757 0,640 0,539

4.6.2 Sıcaklık Düzeltmesi Örnek: Deniz düzeyi ve 15°C sıcaklıktaki hava yoğunluğu; Patm =101325 Pa, R=287, T=150+273) ρ=101325/(287x423)=0,834 kg/m3 olup, bu durumda düzeltme kat sayısı;

(4.7)

Örnek: 1800 m yükseltide ve 15ºC sıcaklıkta hava yoğunluğu; Patm=101325 Pa, R=287, T=(150+273) ρ=81213/(287x423)=0,669 kg/m3 dür. Bu durumda düzeltme faktörü;

(4.8)


112 4.6.3 Fan Kanunları Dinamik olarak benzer olan fanlar için, karakteristik değişkenler arasındaki ilişkileri veren denklemler, fan kanunları olarak adlandırılırlar.

1. Kanun: Benzer fanların debi oranları, devir oranlarına eşittir.

(4.9)

2. Kanun: Benzer fanların basınç oranları, devir oranlarının karesine eşittir.

(4.10)

3. Kanun: Benzer fanların güç oranları, devir oranlarının küpü ile doğru orantılıdır.

(4.11)

4. Kanun: Gürültü düzeyindeki değişme aşağıdaki bağıntıya göre değişmektedir.

(4.12)

Örnek: Debisi 10300 m3/h, statik basıncı 25 mmSS, devir sayısı 1687 d/d ve gücü 3,08 BG olan bir fanın yeni debisi 15000 m3/h çıkartılırsa yeni karakteristikleri ne olur?

1 1

2 2

Q n

Q n

2

10300 1687

15000 n

2

150001687.

10300n n2= 2457 d/d

2

1 1

2

2 2

( )

( )

P n

P n

2

2

25 1687

2457P

2

2

245725.

1687P

2 53P mmSS

3

1 1

3

2 2

( )

( )

N n

N n

3

2

3,08 1687

2457N

3

2

24573,08.

1687N

2 9,51N BG bulunur.

4.6.4 Yoğunluk Düzeltmesi

Örnek: Debi=50 000 m3/h Basınç= 200 mmSS Rotor çapı ve devir sayısının değişmediği varsayılırsa, yoğunluğa göre diyagramların kullanımı aşağıdaki gibi olacaktır: Çalışma koşullarındaki güç: Nm=50 000x200/(3600x102x0,8)=34 kW (0,8 sabiti yaklaşık toplam verimi ifade etmektedir). 1) Standart koşullarda çalışırken; Bu durumda,

Olduğundan her hangi bir düzeltmeye gerek yoktur. (Fan yasalarına göre debi için düzeltme katsayısı 1.00 ‘olur.)


113 2) Deniz düzeyinde ve 150˚C deki çalışma: Burada düzeltme katsayısı;

olacaktır.

3) 1800 m yükseltide ve 150˚C’deki çalışma, bu durumda düzeltme faktörü;

olacak ve standart koşullarda basınç: P=200/0,55=360 mmSS, Böylece güç: Nm=50.000x360/(3600x102x0,8)=61 kW olacaktır. 4.6.5 Devir Sayısının Etkisi Yukarıdaki fan 1000 d/d da çalışsın. Bu fanda kayış kasnak değişikliği yaparak basıncın 230 mmSS’a çıkarılması istensin. (Fan rotor çapının ve çalışma koşullarının değişmediği kabul edilmiştir). Bu durumda, devir sayısı fan basıncı ilişkisinden bulunabilir. 230=200x(n2/n1)2 → n2/n1= (230/200)1/2 = 1,07 → n2=1,07x1000=1070 d/d olur. Bu durumda debi V2=V1x(n2/n1)= 50.000x1,07=53500 m3/h Motor gücü Nm2=34x(1,07)3 = 42 kW olur. Bu fanın 1000 d/d’ de ki gürültü seviyesinin L1=100 d BA olduğunu kabul edilsin. Yeni durumdaki gürültü seviyesi,

L2-L1= (50 log10(1,07)=1,47 → L2=100+1,47=101,47 d BA olur. 4.6.6 Rotor Çapının Etkisi Rotor çapının etkisi karakteristikleri bilinen bir fan yardımı ile başka bir fanın karakteristik özelliklerinin (debi, basınç, güç, gürültü) hesaplanmasında kullanılır. Nadiren de olsa rotor çapı tıraşlanarak bir fan daha düşük kapasitede çalıştırılması düşünülebilir. Veya direk tahrikli sistemlerde istenilen devir sayısı ve basıncı sağlamak için standart çap değiştirilebilir. Rotor çapı etkisi hesaplanırken diğer parametrelerin sabit olduğu kabul edilir. Hesap yöntemi yoğunluk ve devir sayısında olduğu gibidir. Notlar:

1) Normalde yüksek sıcaklıkta çalışacak olan bu fanın soğuk kalkacağı kabul edilsin. Bu durumda en kolay yol büyük motor seçmek olacaktır. (İşletme anında ise değişken kanatlı damper gibi cihazlarla motorun çektiği akımın düşürülebileceği düşünülebilir). Ancak bunun kalkış anında yüksek güç çekilmesi, normal işletmede verimsiz çalışma (gereksiz yere büyük motor kullanılması, büyük motor için büyük çaplı mil, daha büyük yatak, daha çok sayıda kayış vb.) gibi ilk yatırım maliyetini artıran olumsuzluklar olacaktır. Bunun yerine motoru, işletme şartlarındaki güçte (yukarıdaki örnekte 34 kW) seçip giriş damperi kullanmak daha iyi bir seçenek olabilir. Frekans dönüştürücü, işletmede değişken debi durumu varsa bir otomatik kontrol sistemi ile kullanılmak suretiyle önemli ölçüde enerji tasarrufu sağlayabilir.

2) Fan kanunlarında görüldüğü üzere hacimsel debi (m3/h) yoğunluğa bağlı değildir. Ancak debi kütlesel debi (kg/h) cinsinden verilmiş ise bunun hacimsel debiye çevrilmesinde çalışma şartlarındaki yoğunluğun kullanılması gerekir. Kütlesel debi m=ρ.Q şeklinde hesaplanır. Örnekte hacimsel debi yerine kütlesel debi örneğin 60.000 kg/h şeklinde verilmiş olsaydı her üç durumdaki yoğunluklar kullanılarak hacimsel debi hesaplanıp işlemlere (güç vb. hesabı) öyle devam etmek gerekecektir.

Yukarıda birinci durumdaki çalışma şartlarında hacimsel debi Q=60.000/1,205=49792 m3/h, İkinci durumda Q=60.000/0,834=71,942 m3/h, Üçüncü durumda Q=60.000/0,664=90,361 m3/h olacaktır.


114 4.7 SİSTEM KARAKTERİSTİK EĞRİLERİ

Fanlar kendi başlarına çalışan cihazlar değildir. Bir hava kanalı veya proses sisteminin parçası olarak çalışırlar.

Örneğin bir binanın klimatize edilmesinde kullanılan bir fan, kritik devredeki basınç kayıplarını yenerek havayı istenilen yerlere taşımak durumundadır.

Bir fabrikanın baca gazı filtreleme sistemindeki durum da benzerdir.

Fan kanallardaki, eşanjörlerdeki, filtredeki ve varsa diğer elemanlardaki basınç kayıplarını karşılamak durumundadır.

Sistem karakteristik eğrileri fan karakteristik eğrilerinin üzerine çizilerek fanın çalışma noktası tespit edilir.

Ayrıca sistemin dinamik davranışı ve işletme şekline uygun olarak uygulanacak kontrol stratejileri de bu eğriler üzerinde çizilerek incelenebilir.

Örneğin fanın en verimli bölgede çalışması, sabit basınçta çalışması (örneğin bir merdiven basınçlandırma fanı) veya değişken debide çalışması (örneğin bir binada VAV sistemi), filtre kirlilik durumu v.b. bu eğriler üzerinde incelenebilir.

Aksiyal fanların performans eğrilerinin şekilleri genellikle “eğer biçiminde” olduğundan, az çok kararlı aralıkta olduğu söylenebilir.

Akış direnç katsayısındaki küçük bir artış, akışta ve dolayısıyla fan çıktısında önemli bir düşüşe neden olacaktır.

Fanın çalışma noktası olanaklı olduğunda, en yüksek çalışma verimine sahip olacağı normal çalışma aralığında (bölgesinde) olmalıdır.

Şekil-4.31 Radyal fanların kanat tipine göre karakteristik eğrileri

Şekil-4.32 Tipik bir geriye eğimli aerodinamik kanatlı fan performans eğrisi


115

Şekil-4.33 Örnek bir alüminyum kanatlı aksiyal fanlardaki karakteristik eğri (beş ayrı model)

4.8 FAN SEÇİMİNDE KULLANILAN GEREKLİ PARAMETRELER 4.8.1 Mutlak Basınç Mutlak basınç iki bileşenden oluşur. Bunlar atmosferik basınç ve etkin (efektif) basınçtır.

atmP P Pe (4.13)

Atmosferik basınç (Patm), söz konusu yerin üzerindeki atmosfer kalınlığındaki hava tabakası ağırlığı tarafından oluşturulur (1 Atm=101,325 kPa). Etkin basınç ise, zaten atmosferik basınç etkisinde olan akışkana, bir başka dış kuvvet uygulanarak oluşturulur. Bir U borulu manometrenin, içinden geçen gaz akışı olan bir kanala bağlanış şekline göre, kanalda hüküm süren üç değişik basınç okunabilir.

Şekil-4.34 İçinde akış olan bir kanaldaki statik, dinamik ve toplam basınç

t st dP P P 2

. ( )2

d h

VP Pascal (4.14)

tP Toplam basınç


116

stP Statik basınç

dP Dinamik basınç

h Havanın yoğunluğu (1,2 kg/m3)

V Havanın hızı (m/s)

4.8.2 Basma Yüksekliği Bazen basınçların Pa (Pascal) birimi yerine mmSS (milimetre su sütunu) birimi ile verilmesi tercih edilir. Bu durumda, herhangi bir sistemin iki noktası (1 ve 2) arasındaki basınç farkına karşı gelen yüksekliğe basma yüksekliği denir.

. .( )

1000

sust d z

g HP P P Pa

(4.15)

H = Basma yüksekliği (mmSS)

su = Suyun yoğunluğu (998,3 kg/m3)

g = Yerçekimi ivmesi (9,81 m/s2) 4.8.3 Fan Gücü ve Verimi Bir fanın teorik gücü aşağıdaki bağıntı ile hesaplanır. Hava kaçakları, mil sürtünmesi kayıpları ve akış sürtünmesi dirençleri nedeniyle bir güç kaybı olur ve fan verimi terimi ortaya çıkar.

. ( )tN Q P kW (4.16)

Q: Havanın hacimsel debisi (m3/s)

tP Fanın giriş ve çıkışı arasındaki toplam basınç farkı (Pa)

4.8.4 Debi Debi, birim zamanda geçen hava miktarıdır.

3. ( / )Q V A m s (4.17)

V: Hız (m/s) A: Kesit alanı (m2) 4.8.5 Fan Seçimi Üretici firmalar fan seçiminde kullanılmak üzere, belirli tip boyut ve mil hızı (d/d) için, fan basıncı, verimi ve gücünün fan debisi ile değişimini gösteren, fan performans eğrilerini kullanıcılara sağlamaktadırlar. Belirli bir hava dağıtım sisteminde fan seçimi yapılması için;

1. Sistemin tamamen tasarlanmış olması, tüm elemanlarının ve boyutlarının belirlenmiş olması gereklidir. 2. Hava miktarı (debisi) değerleri tespit edilmelidir. 3. Kanal, menfez, panjur, damper, hava yıkayıcısı, filtre, ısıtıcı ve soğutucu serpantin gibi kısımlardaki

basınç kayıpları toplanarak statik basınç tayin edilmelidir. 4. Bulunan bu karakteristiklere göre fan seçimi firma katalogundan yapılır.

4.9 FANLARDA ENERJİ VERİMLİLİĞİ Günümüzdeki sorunların çoğu enerji kaynaklarının kıtlığından ve fiyatlarının yüksekliğinden kaynaklanmaktadır. Ayrıca petrol, doğalgaz, kömür gibi yakıtlar atmosferi kirletmekte ve küresel ısınmaya yol açmaktadır. Küresel ısınma nedeniyle ise göller kurumakta, kuraklık artmakta, barajlarda sular azalmakta, kutuplarda buzullar erimektedir. Bu nedenlerle seçilen ve tasarlanan fanların ekonomik, az enerji tüketen ve çevre dostu olmalarına dikkat edilmelidir. Örneğin bir fanın 40.000 saat çalışacağı kabul edilsin. Bu durumda fanın ömrü boyunca tüketeceği enerji, bu fanın imalat (ilk yatırım) maliyetinin 10 katından fazla olabilmektedir. Bu nedenle uzun süre


117 çalışacak fan sistemlerinde enerji verimliliğini artırmak çok önemlidir. İlk yatırım maliyeti artsa bile bunlar yapılmalıdır. Aşağıda bu hususlar ilişkin özet bilgiler verilmiştir. Burada temel hedefler fanların verimliliğinin artırılması ve üretimde az enerji kullanılmasıdır. Bunun için doğru fan seçimi gerekmektedir. Bu noktada aşağıdaki gibi hususlara dikkat edilmelidir.

Fan seçiminde kullanılacağı tesisin özellikleri, çalışma şartları göz önüne alınmalıdır (uygun debi, basınç, malzeme seçimi ve işletme şekli).

Mümkün olduğunca direk tahrikli fanlar kullanılmalıdır. (Ancak düşük devirli elektrik motorlarının pahalı olduğu veya kayış kasnak sistemi ile çalışacak bir fanda seçim esnekliğinin çok daha fazla olduğuna dikkat edilmelidir).

Elektrik motorları yüksek verimli tipte (EFF1 tipi) seçilmelidir.

Çalışma rejimi uygunsa değişken debili sistemlerde frekans dönüştürücüleri kullanılmalıdır.

Yüksek sıcaklıklarda fan girişinde değişken kanatlı damperler kullanılmalıdır. 4.9.1 Özgül Fan Gücü Yapılan bir araştırmaya göre İngiltere’de üretilen elektrik enerjisinin %40’ı elektrik motorları tarafından tüketilmektedir. Endüstriyel motor enerji tüketiminin %22’si ise fanlar aracılığıyla gerçekleştirilir. Artan enerji fiyatları ve Karbon emisyonlarını düşürmeye dönük konulan hedefler özellikle Avrupa’da yüksek verimli ürünlerin kullanılmasına gerekli hale getirmiştir. Fan verimi, farklı fan tipleri ve fan kayıplarının çeşitliğinden dolayı, çoğu zaman yanlış anlaşılmaktadır. 4.9.2 Fan Verimi Bir fanın verimine bakarken veya fan verim verilerin incelerken, fanı meydana getirenleri tanımlamak çok önemlidir.

Fan kelimesi çoğu zaman pervane yerine alternatif olarak kullanılmıştır. Pervane fan hareketinin kalbidir ve hava hareketine enerjiyi aktarmaktadır. Verim hesabı, pervaneye giren mekanik güç ile pervaneden çıkan güç üzerine kurulmuştur. Pervanenin çalışabilmesi için mekanik hareket, elektrik motoru vb. gibi ilave parçalardan kaynaklanan kayıplar olacaktır.

Fan bir yuva içerisindeki pervane olabilir. Yukarıda tanımlanan ilave kayıplar verim değerinde düşüşe yol açacaktır.

Fan mekanik hareket ile elektrik motorunun bir birleşimidir ki, verim elektrik motoruna giren güç ile pervaneden çıkan güçten hesaplanmalıdır. Eğer, kullanımdaki fanın kontrolü için değişken hız sürücüsü (VSD) gibi ilave kontroller gelecekse, bunlar fan sistemine kayıp olarak eklenmelidir ve fan sisteminin belirlenen verimi düşecektir.

Fan, mekanik hareket, elektrik motoru ve VSD’nin birleşiminden oluşuyorsa, bu durumda verim VSD’ye giren güç ve pervaneden çıkan güçten hesaplanmalıdır.

Şekil-4.35 VSD, motor ve kayış-kasnak tahrikli bir fan sistemi


118

Yukarıdaki şekilde farklı parçalardan oluşan bir fan sistemi ve bu fan sistemindeki farklı kayıplar gösterilmektedir. Genel verim, birçok farklı kaybı içerecek şekilde elektrik motorunun çektiği güç ve pervanenin verdiği güçten hesaplanır.

(4.18)

ηe: Genel verim Nu: Debi (m3/s) ve basınç (Pa) ilişkisi ile hesaplanan fan güç çıktısıdır. Basınç statik basınç veya toplam basınç olabilir ki, ikisi arasında ciddi fark vardır. Genelde toplam basınç kullanılır. Ne: Motorun (W) veya eğer dâhil ise VSD’nin elektrik güç girişidir. Fan verimi, fanın çalışma aralığını bağlı olarak sadece pervane veya komple bir fan sistemi olabilir. Aşağıdaki eğride (Şekil-4.27) geriye eğik kanatlı aerodinamik bir fanın veriminin ortaya doğru en yüksek değer ulaştığını ama yüksek ve alçak basınç değerlerinde ciddi olarak düştüğünü göstermektedir. Normalde fan verimi bu pik verim veya en iyi çalışma noktasındaki değer olarak verilir.

Şekil-4.36 Geriye eğik kanatlı aerodinamik kanatlı bir fanın verimi

4.9.3 Özgül Fan Gücü (SFP) Hesabı Fan sisteminin enerji verimliliğini tanımlamanın diğer bir alternatif yolu onun özgül fan gücüdür. Hesaplaması “pik” veya “en iyi çalışma noktası” şartlarında olmadığı için oldukça farklıdır. Fan üreticileri belli bir çalışma noktası tanımlanmadan özgül fan gücünü veremezler. SFP debi ve çekilen elektrik gücünün bir fonksiyonudur.

(4.19)

Ne: Fan sisteminin veya komple hava taşıma sisteminin elektriksel güç girişi (W) V: debi (m3/s)


119 4.9.4 Özgül Fan Gücünün Önemi Birçok Avrupa ülkesinde SFP’nin maksimum değerleri ile ilgili kısıtlamalar gerek tavsiye gerekse şartname yoluyla kullanılmaya başlamıştır. Bu, verimli bir hava taşıma sistemine geçiş için atılmış ilk önemli adımdır. Avrupa topluluğu EN13779 standardında SFP tanımı yapılarak, değerleri bir tabloda toplanmıştır. SFP sayesinde bina havalandırma sisteminin ne ölçüde verimli olduğu ölçülebilmektedir. Bütün bina için SFP değeri : “Binanın tasarım koşullarında hava dağıtım sistemindeki bütün kullanılan fanların tükettiği toplam elektrik enerjisinin, bütün hava debilerine oranıdır”.

(4.20)

SFP: Özgül fan gücü W/m3s-1 Nsf: Tasarım şartlarında üfleme havası fanlarının toplam gücü (W) Nef: Tasarım şartlarında egzost havası fanlarının toplam gücü (W) qmax: Tasarım şartlarında çoğunlukla toplam egzost havası debisi (m3/s)

TABLO-4.5 Özgül fan gücü sınıflandırması

Sınıflandırma Özgül fan gücü, SFP

[W/m3/s]

SFP 1

SFP 2

SFP 3

SFP 4

SFP 5

SFP 6

SFP 7

<500

500-750

750-1250

1250-2000

2000-3000

3000-4500

>4500

Örnek: Tipik bir bina uygulamasında sadece taze hava sağlayan, sadece egzoz yapan (hücreli aspiratör) veya ikisinin karışımı olan farklı bölgelere hitap eden klima santralleri vardır. Yine aynı şekilde kullanım amacına göre de farklı şekillerde hizmet eden bölümler mevcuttur. Kimileri basit bir filtreleme ile yetinebilirken, kimi bölümler yüksek kalitede filtreleme gerektirmekte ve buda farklı fan seçimlerine ve SFP’ye yol açmaktadır. 4.9.5 Özgül Fan Gücünün (SFP) Hesaplanmasının Yararları 2007 yılında Finlandiya’da sıradan bir bina için SFP’nin maksimum değerini 2500 W/m3s-1‘yi geçmemesi Ulusal Bina yönetmeliğinde girmiştir. Eğer bina özellikli bir bina ise bu değer daha da aşağılara düşmektedir. Türkiye’de EN13779 standardının 2004 sürümü Türkçeleştirilmiştir ve yakında TSE tarafından TS EN13779 olarak yayımlanacaktır. Bu durumda Türkiye’de de binalarda bir takım kısıtlamalar gelmiş olacaktır. Ayrıca EN13779’a göre SFP (SFPE ve SFPV) değerleri her bir santral için seçim çıktısında olmalıdır. 4.9.6 Fanlarda Enerji Verimliliği İçin Dikkat Edilecek Konular

İşletmenin sürekli veya kesintili olması durumuna göre fan tasarımı yapılmalıdır.

İşletmenin amacına uygun olarak maksimum enerji ekonomisi sağlayacak şekilde otomatik kontrol sistemi kullanılmalıdır.

Çok yüksek güçlü fanların çalıştırıldığı tesislerde seri veya paralel çalışma durumları dikkate alınmalıdır. Örneğin paralel bağlı işletmede küçük ve birden fazla fan çalıştırılacağı için değişken debilerde düşük kalkış momentleri, yedekleme söz konusu olabilir. (Ayrıca tek ve büyük bir fanın frekans dönüştürücü ile kontrolü çok uygun olmayabilir. Bu durumda maliyet analizleri yapılmalıdır).

Eğer airfoil kanatlar kullanılmıyor ise büyük çaplı fanlar düşük debilerde daha çabuk kararsız çalışma bölgesine girebilir (düşük akım çekme beklentisine karşın motorun daha fazla akım çekmesi söz konusu


120

olabilir). Bu nedenle böylesi durumlarda bir adet büyük fan yerine birden fazla ve daha küçük fan seçilmesi düşünülebilir. Bu şekilde seçilen birden fazla fan işletmede paralel bağlı olarak çalıştırılabilir, burada yedekleme de söz konusu olmaktadır. Yerine göre seri bağlı seçenekler de düşünülmelidir. Örneğin yüksek basınçlarda tek fan yerine iki fan daha uygun olabilir veya tesisatın çok uzak veya düşük kapasiteli bir bölümü için booster fan kullanılır.

TABLO-4.6 Bir binadaki çeşitli fanlara ait özgül fan güçleri

4.10 AMCA (Air Movement and Control Association) FAN SINIFLARI AMCA (Hava hareketi ve kontrolü birliği) fanların, damperlerin ve diğer klima santrali donanımlarının performans değerlerinin belirlendiği kamusal nitelikte uluslar arası bir kuruluştur. AMCA, fan üreticilerinin sağladığı cihazların verim değerlerini deneysel olarak doğrular. AMCA tarafından yürütülen sekiz sertifika programı vardır. Burada hava ve ses performansları incelenecektir. AMCA, santrifüj fanları tanımlı çalışma kriterlerine dayanarak üç performans/yapı sınıfına (I., II, ve III.sınıf) ayırır. Her farklı sınıf, fanın çalışacağı maksimum toplam basınca karşılık gelir. Tablo-4.7’de ve Şekil-4.37’deki diyagramda her fan sınıfı için maksimum basınç sınırları gösterilmiştir. Fan yapısı sınıf değerleri, fan çıkış hava hızına ve sistemin toplam statik basıncına bağlıdır. Çoğunlukla fan çıkış hızları 13-15 m/s olarak tasarlanır. Üreticiler üst sınıfa geçmek için farklı yöntemler kullanır. Bazıları sac mastarını, mil çapını büyütebilir, uç malzemesi ekleyebilir, malzemenin direncini değiştirebilir.


121

TABLO-4.7 AMCA fan sınıfları AMCA fan sınıfı Maksimum statik fan basıncı [Pa]

I 1000

II 1750

III 3000

Şekil-4.37 AMCA santrifüj fan yapı sınıfları

II.Sınıf bir fan, I. Sınıf koşullarında çalıştırılırsa II. Sınıf koşullarında çalıştırılmasına göre daha uzun süre çalışır. II. sınıf fanın II: sınıf koşullarda çalışması I. Sınıf fanın I. Sınıf koşullarda çalışmasından daha uzun değildir. Burada Şekil-4.37’deki diyagram kullanılarak fan sınıfının nasıl belirlendiği örneklerle açıklanacaktır: Eğer fanın çıkış hızı 3000 ft/m (15 m/s) ve toplam sistem statik basıncı 6 in.wg (1500 Pa) ise çalışma koşulları AMCA II. Sınıf içindedir ve bu uygulama için II. Sınıf fan düşünülmelidir. Eer fan çıkış hızı 2500 ft/m (13 m/s) ve toplam sistem statik basıncı 3 inç wg (750 Pa) ise çalışma koşulları AMCA I. Sınıf içindedir ve bu uygulama için I. Sınıf fan kullanılabilir. 4.11 FAN MOTORLARINDA İLK KALKIŞ (START) PROBLEMİ Asenkron motorların çalışmaya başladıkları ilk anda şebekeden çektiği akıma kalkınma akımı, yol alma akımı veya kalkış akımı denir. Bu akım, motorun gücüne ve kutup sayısına bağlı olmakla birlikte yaklaşık olarak anma akımların 3-6 katı kadardır. Durmakta olan bir asenkron motora gerilim uygulandığında stator sargılarında meydana gelen manyetik alan kuvvet çizgilerinin tamamı rotor çubuklarını kestiğinden rotorda endüklenen gerilim ve dolayısıyla rotor çubuklarından geçen akım en büyük değerinde olur.


122 İlk anda rotor dönmediğinden zıt EMK en küçük değerindedir ve bu nedenle motor şebekeden en büyük akımı çeker. Rotor dönmeye başlayınca stator döner alan hızı (ns) ile rotor hızı (nr) arasındaki fark azalmaya başlar. Bunun sonuncu zıt EMK’in değeri yükseleceğinden şebekeden çekilen kalkınma akımı gittikçe azalır. Yukarıda belirttiğimiz değerlerden dolayı küçük güçlü motorların çektiği kalkınma akımı, gittikçe azalan bir durumda olduğundan sargılar ve şebeke için bir sorun oluşturmaz. Ancak 3 kW’ın üzerindeki büyük güçlü motorların kalkınma akımları, hem şebeke için hem de motor sargıları için zararlıdır. Zira bu fazla akım motor sargılarında aşırı ısınmalara, şebekede ise gerilim düşümlerine ve gerilim dalgalanmalarına neden olur. Bunun sonucunda da gerilim düşümü, motoru ve şebekeden beslenen diğer alıcıları etkiler. Ayrıca kumanda devresindeki anahtarlama elemanlarının çabuk yıpranmasına ve arıza yapmasına yol açar. Bu nedenle büyük güçlü motorların ve çok sık yol alan küçük güçlü motorların, kalkınma akımlarının şebekeyi olumsuz yönde etkilememeleri için değişik yöntemler uygulanır. 4.11.1 Fan Kalkış Süresi Kalkış süresi rotorun ataleti ile motor torku ile yük tarafından uygulanan karşıt tork arasındaki fark olan hızlanma torku tarafından belirlenir. Motorun tork eğrisi bir durumdan diğerine önemli ölçüde değişir. Garanti edilmesi gereken tork için örneğin VDE 0530% 15~25 bir toleransa olanak sağlamaktadır. Rotor sınıfı 16 olan motorlar için kalkış süresi;

(4.21)

olur. Burada; n d/d olarak fan hızı; N, kW olarak adsal motor gücü; M kg olarak fanın kütlesi ve D olarak rotor çapıdır. Kayışlı tahrikler için, n2 yerine nvent · nmot fan ve motor devir sayılarının çarpımı gelir. Eğer düşük kalkış torkuna sahip motorlar kullanılıyorsa, hesaplanan kalkış süresi 13 rotor sınıfı için 1,2 ile; sınıf 10 için 1,9 ile çarpılmalıdır. Burada n, fanın d/d olarak dönüş hızı; N, kW olarak motor gücü; M kg olarak rotor kütlesi ve D rotor çapıdır. Doğası gereği, radyal fan ataleti yüksek olan bir makinadır. Bu özellikle, nispeten düşük güçlü ve küçük bir momente sahip motor kullanan düşük hızlı büyük rotorlar için söylenebilir. Böylece, motordan daha düşük devir sayısına sahip ve 10 kW’ın üstündeki bütün motorlar için bir kontrol yapılmalıdır. Tek fazlı motorlar kullanıldığında, bu motorların uygunsuz moment eğrilerine sahip olması nedeniyle, özel bir dikkat gerekli olmaktadır.

4.11.2 Yumuşak Yol Verici (Soft Starter) Kullanımı Yumuşak yol verici, üç fazlı akımı asenkron motorlarının optimize şekilde başlatılabildiği ve durdurulabildiği bir elektronik motor kumanda cihazıdır. Yumuşak yol verici ile motorun kalkışı ayarlanabilir şekilde ve nispeten daha az akımla gerçekleşmektedir. Bu, kalkış işlemi sırasında elektronik yumuşak yol verici ile motor gerilimi kumandası nedeniyle, alınan kalkış akımı ve motorda oluşturulan kalkış dönüş momentinin de ayarlanması anlamına gelmektedir. Motoru durdururken duruş sürecinde de uygulanmaktadır. Bu yolla, motorda oluşturulan dönüş momentinin yavaşça düşürülmesi ve bu sayede aplikasyonun yumuşak yavaşlaması sağlanabilmektedir. Hız kontrol cihazlarının frekans ayarlı kalkış ve yavaşlatılmasının aksine, bu işlem sırasında frekans sabit kalmaktadır ve şebeke frekansına eşittir. Motorun başarıyla hızlandırılmasından sonra tristörler artık işlemini bitirmiş ve böylece komple şebeke gerilimi motor'a uygulanmıştır. Çalışma sırasında motor geriliminin ayarlanmasına gerek olmadığı için tristörler dahili monte edilmiş bay-pas kontaklar ile köprülenmiştir (Bu özellik modern Yumuşak yol vericilerde mevcuttur). Böylece sürekli işletim sırasında tristörün güç kaybından oluşan ısı engellenmektedir. Bu şekilde şalt ünitesi çevresindeki ısınma azaltılabilmektedir.


123

Şekil-4.38 Yumuşak yol verici (Soft Starter) örnekleri Yumuşak yol vericiler, yıldız-üçgen start ve frekans eviricilerine bir anlamda alternatif teşkil ederler. En önemli avantajları, yumuşak kalkış ve yumuşak duruş, şebekeye yüklenen maksimum akım olmaksızın kesintisiz devre değişimi ve küçük ebatlardır. Şimdiye kadar sadece frekans eviriciler ile kullanılabilen tahrik mekanizmalarının pek çoğu, Yumuşak yol vericiler ile, devir sayısı ayarlama veya özellikle yüksek kalkış momenti ya da yaklaşık nominal akımla kalkış gerekli değilse, yumuşak yol verici işletimine dönüştürülebilmektedir. Yumuşak yol vericiler normal kalkış için düzenlenmiştir. Zor şartlar kalkış veya yüksek ve sık start yoğunluğunda gerekirse daha büyük güçte bir cihaz seçiniz. Uzun kalkış sürelerinde motorda pozitif sıcaklık katsayılı direnç (PTC) sensörü tavsiye edilir. Bu durum, yumuşak duruş, pompa duruşu ve doğru akım freni gibi duruş çeşitleri için de geçerlidir, çünkü burada duruş süresi boyunca, serbest duruşa oranla ek bir akım yüklenmesi meydana gelmektedir. Yumuşak yol verici ve motor arasındaki motor dağılımında da kondansatör vs malzemeleri (örn. dengeleme ünitesi) bulunmamalıdır. Aktif filtreler yumuşak yol vericiler ile bağlantılı çalıştırılmamalıdır. Ana akım devresinin tüm birimleri (sigortalar ve şalt üniteleri gibi) doğrudan başlatma ve yerel kısa devre durumlarına göre ayarlanmalı ve ayrı sipariş edilmelidir. Güç şalterlerinin seçiminde (devindirici seçimi) kalkış akımının üst titreşim yüklenmesi dikkate alınmalıdır. 4.12 FAN KONTROLÜ Birçok kurulumda fanlar maksimum çıktı vermek ve gerekli olduğunda hava debisinin elle veya otomatik biçimde azaltılmasını sağlayan olanaklara sahip olmak üzere seçilir. Bu konuda en çok kullanılan üç yöntem açıklanmıştır. 4.12.1 Değişken Çalışma Hızı Bu yöntem herhangi tür bir fana uygulanabilir. Bu yöntemde, fan eğrisi üzerindeki her nokta fan kanunlarını izler ve parabolik bir sistem karakteristiği üzerinde hareket eder. Bu sistemin avantajları aşağıdaki gibidir:

Fan verimi sabit kalır, kararsız bölgeye kaymanın herhangi bir riski yoktur (öne eğik bir fan durumunda)

Debiyi azaltmanın bu yönteminde, fanın gücü hızın üçüncü kuvvetiyle değiştiğinden, önemli bir güç ekonomisiyle sonuçlanır.

Hız azalırken bağlı olarak gürültü düzeyi de azalır,

Bir kayış tahrikli sistem gereğini de ortadan kaldırabilir,

Bu sistemin sakıncası, özellikle sürekli değiştirmeler istendiğinde, ilk maliyetinin yüksek olmasıdır. Ancak işletmede sağlayacağı tasarruflar yüksek olur.


124

Şekil-4.39 Değişken devirin radyal fan karakteristik eğrisindeki etkisi

4.12.2 Hız Kontrolü İçin Frekans Evirici Kullanımı 1990’lı yılların ortalarından itibaren gelişen mosfet teknolojisi ile birlikte DC motor sürücüleri yerini yavaş yavaş AC motor hız kontrol cihazlarına bırakmıştır. Son dönem IGBT üretim maliyetlerinde önemli ölçüde düşmüş olması mikroişlemcilerdeki ekonomi hız kontrol cihazlarında önemli ölçüde ucuzlamaya neden olmuş ve bu cihazlar oldukça yaygınlaşmıştır. Endüstrinin hemen hemen her motoru artık AC sürücü ile kontrol edilmeye başlandığından, makina sektörü belli bir rahatlamaya ve müşterilerde enerji tasarrufu, üretim kalitesi, motorların daha sağlıklı çalışması gibi birçok faydalar sunmuştur. Gelişen teknoloji ile birlikte boyutlarında da önemli küçülmeler olmuş, şebekeye gürültü veren cihazlar yerini daha sağlıklı yapıdaki cihazlara bırakmıştır. Birçok fan ve pompa kurulumunda geniş bir akış değişimi esnekliği vardır. Su ve atık su sistemleri, prosesler ve diğer endüstriyel uygulamalar bu gruptadır. Mükemmel akış kontrolü, fan veya pompa üzerinde değişken hızlı bir sürücü kullanarak ve diğer birimleri değişken hızda çalıştırarak elde edilir. Frekans eviricinin avantajları:

Elektromanyetik motor gürültü kirliliği olmadan hız kontrolü yapılabilir

Motorlar riske maruz değildir

Korumalı motor kablosu olmadan çalışabilir

Evirici üzerindeki motorlar paralel çalışabilir

Yüksek verimli enerji

Motor kablo uzunlukları evirici ile sınırlı değildir

Üniversal kontrol fonksiyonları entegre edilmiştir

Şekil-4.40 Değişken hız kontrolü için frekans eviriciler (invertör)


125 4.12.3 Gerilim Kontrol Cihazı İle Fan Hız Kontrolü Piyasada gerilimi sürekli ayarlanabilir hız kontrolü kontrollü 1 ve 3 fazlı fanlar için elektronik gerilim kontrol cihazları mevcuttur. Bu cihazlar basit bir potansiyometre aracılığıyla kontrol yapan cihaz olmayıp - aynı zamanda ekran ile çok fonksiyonlu - çok çeşitli uygulamalar için kullanılabilir. Soğutma, klima, temiz oda teknolojisi ve hatta tarımsal uygulamalar için işletim modlarına ait bilgileri depolayıp çok fonksiyonlu cihazlar seçilebilir. Faz kesme kontrol ilkesini kullanırken motorlarda elektromanyetik gürültüler ortaya çıkabileceğinden, gürültüye hassas uygulamalar için frekans evirici kullanılması önerilir. Elektronik voltaj kontrolü avantajları:

Makul fiyatlı yatırım

Üniversal kontrol fonksiyonları entegre edilmiştir Bu cihazları seçerken dikkat edilmesi gerekenler:

Bir voltaj düşüşü, motorun enerji tüketiminde bir artışa yol açabilir.

Gerilim kontrol cihazlarının tasarımında akım depolanmasını dikkate alınız. Bu bağlamda, fanların teknik verilerini, özellikle akım değişim (ΔI) beyanını dikkate alın.

Şekil-4.41 Elektronik voltaj kontrol cihazları

4.12.4 Transformatör İle Fan Hız Kontrolü

Gerilim kontrollü fanlar ile transformatör kullanılarak hızları değişken hale getirilebilir. Bu amaçla, çeşitli bireysel

transformatörler ve komple trafo tabanlı 5 kademeli anahtarlı hız kontrol cihazları mevcuttur:

Entegre motor koruma fonksiyonu olan ve olmayan kontrol cihazları

Ek kontaklı ve ek fonksiyonlu kontrol cihazları

Trafo tabanlı hız kontrolünün avantajları:

Basit, sağlam teknoloji

Elektromanyetik motor gürültüsü oluşturmaz

Şekil-4.42 Transformatör esaslı tek veya üç fazlı kademe anahtarlı fan hız kontrolleri


126

4.12.5 Değişken Kanatlı Giriş Damperleri

Değişken giriş damperi soğuk kalkış ve tasarım kapasitesinden düşük kapasitede çalışma gerekli olduğunda kullanılabilir. Girişteki burgu hareketinin sonucunda fan eğrisi değişmekte hem güç hem de basınç azalmaktadır. Bu yöntemde, küçük debilerde verim değişikliği yoktur. Bu yöntem düşük debilerde, girişte bir burgu hareketi yaratmayan damperli kontrolden daha iyi bir güç azalımı elde etmek üzere öne-eğik kanatlı, geriye-eğik kanatlı fanlarda kullanılabilir. Damperin kısılması veya açılması ile sistem direnci değiştirilir. Diğer yöntemlerle karşılaştırıldığında, güç tüketimindeki tasarruf çok azdır. Ancak en ucuz ve en basit konstrüksiyondur. Bu nedenle sadece küçük güçlü ve güç tasarruflarının önemli olmadığı fanlardaki hacim azaltımında kullanılır.

Şekil-4.43 Değişken kesitli giriş damperi ile fan debi kontrolü

4.12.6 Değişken Çaplı Kayış-Kasnak Kullanımı

Mekanik kontrollü matkap tezgâhlarında olduğu gibi motor-fan kayış-kasnak bağlantısı ters çalışan kaynaklar ile hız kontrolü yapmak mümkündür (Şekil-4.43). Bazen motor ve fan kasnakları çok kanallı yapılarak çap değişimleri birbirine ters olarak yerleştirilir.

Şekil-4.44 Değişken çaplı kasnakla fan hız kontrolü (Motor kasnağının açılması fan hızını azaltır)

4.13 MOTOR TAHRİK TÜRLERİ Fanı motorla tahrik etmede kullanılabilen iki yöntem bulunmaktadır:

1. Kayış-kasnakla tahrik 2. Direk tahrik (kavrama ile veya doğrudan tahrik)

Bu iki yöntemin avantaj ve sakıncaları aşağıdaki gibidir: Kayış-kasnak tahriki iki nedenle kullanılabilir:

Esneklik: Herhangi istenen bir hız elde edilebilir (buna karşılık direk tahrik 3000, 1500, 1000 750 d/d gibi birkaç devir sayısı hız ile sınırlıdır). Fakat eğer elektrik motoruna değişken kontrol uygulanıyorsa, bu avantaj ortadan kalkar.


127

Pahalı ve düşük hızlı motorlardan (750 d/d) kaçınma imkân verebilir. Küçük türlerde dört nedenden ötürü direk tahrik kullanılır;

Küçük boyutlar genellikle yüksek hızda çalıştıklarından pahalı düşük hızlı motorlara gerek yoktur,

Direk tahrik, fazladan miller, yataklar, destek elemanları ve kasnaklara gerek olmadığından düşük maliyetle sonuçlanır,

Kayış kayıplarından kaçınıldığı için, direk tahrik daha iyi fan verimlerine sahiptir,

Direk tahrik minimum bakıma gerek gösterir.

Şekil-4.45 Kayış-kasnak tahrikli tek emişli radyal fan

Şekil-4.46 Kaplin tahrikli çift emişli cepli radyal fan Şekil-4.47 Kaplin tahrikli tek emişli radyal fan

Şekil-4.48 Motor direkt akuple tek emişli radyal fan


128 4.14 FANLARIN PERFORMANS TESTİ Endüstriyel fanların performans testleri DIN 24163 test kodlarına göre yapılır. Bir fanın performansı statik basınç (Pa), toplam basınç (Pa), fan gücü (kW), motor girdisi (kW), mekanik verim (%), ve ses düzeyi (dB) gibi değişkenlerin tümünün hava debisine (m3/h) karşı çizildiği bir eğri yaprağı ile değerlendirilir. Bu performans eğrileri testlerden elde edilirken, bazıları fan kanunlarının uygulanmasıyla belirlenir. Ayrıca yukarıdaki testlere ek olarak ısıya dayanıklı ve duman egzoz fanları, ısıya dayanım yönünden EN 12 101-3’e göre test edilir. Fanların kullanım ömürleri içerisinde her gerek duyulduğunda tam kapasite ve güvenilir biçimde çalışması bir zorunluluktur. Isı ve duman havalandırma sistemi, yangın acil durumunda, olumlu rol üstlenen güvenlik ekipmanı kapsamındadır. Yangın fanları aşağıdaki gibi sınıflandırılır;

Sınıf F200 (200 °C, 120 dakika)


Sınıf F300, 120 dakika (özel sınıf)


Sınıf F500 (500 °C, 90 dakika ve700 °C, 90 dakika) (özel sınıf). 4.15 FAN MOTORLARI Fanların tahrikinde kullanılan elektrik motorları tek fazlı ve üç fazlı motorlar olarak ikiye ayrılır. Tek fazlı motorlar; gölge kutuplu, yardımcı sargılı, daimi ayrık kapasitörlü, elektronik kontrollü DC motorlardır. Tek fazlı motorlar 1 BG’ne kadar kullanılır. Fan gücü 1 BG ve üzerinde oluğunda genellikle üç fazlı sincap kafes rotorlu motorlar kullanılır. En çok kullanılan üç fazlı motorlar bunlardır. Bunlar yüksek verim ve düşük maliyet avantajlarına sahiptir. Bazen dahlender sargılı çift hızlı motorlar olarak kullanılırlar. İkinci hız kademesi için ayrı bir sargıya gerek vardır. İkinci hız kademesi ilk hız kademesinin % 60~70’i olabilir.

1. Pahalı olmalarına rağmen ayarlanabilir hız uyarlamaları için üç fazlı sargılı rotorlu motorlar kullanılır. 2. Tek fazlı, start için yardımcı sargı içeren ayrık-fazlı indüksiyon motorları, 0,35 kW güce kadar

kullanılırlar. Bunlar biraz düşük verimli olsalar da, tek fazlı motorlar içinde en verimlisidirler. Yüksek bir kalkış akımı gerektirmeleri bir sakınca oluşturur.

3. Tek fazlı, indüksiyon motorları, dönen parçaların içte değil dışta olmasıyla diğerlerinden ayrılır. Bu motorlar pervaneli fanlarda ve aksiyal fanlarda kullanılır.

4.15.1 Gölge Kutuplu Motorlar En basit ve en ucuz tek fazlı motor tipi gölge kutuplu motordur. Kalkış momentleri düşük olduğundan kullanım alanları ¾ BG’ den düşük uygulamalarla sınırlı olup kullanım kademesi 1/20 ila 1/6 BG arasındadır. Gölge kutuplu motorlar başlatma anahtarına sahip değildir. Stator kutupları her sargının köşesinde “gölge sargı” adı verilen ilave bir sargı ile donatılmıştır. Bu sargılar ilk hareket için herhangi bir elektriksel bağlantıya sahip değildir; fakat bir döner manyetik alan oluşturmak için kullanılır. Gölge kutuplu motorun kutup yapısı, manyetik alanda bir gecikme meydana getirerek döner, manyetik alan geliştirilmesine olanak sağlar. Bir bakır iletken kutbun gölge kısmını izole ederek tamamen onun etrafında dönmesini sağlar. Gölgeli kısımda manyetik alan artar; fakat bakır kalkanında akım etkisi gecikir. Gölgesiz kısımda sargı akımının döner alan oluşturmasıyla manyetik alan artar.


129

Şekil-4.49 Gölge kutuplu motor

4.15.2 Yardımcı Sargılı Motorlar (RSIR)

Evsel ve hafif ticari uygulamalarda üç fazlı motorlar kullanılamadığı için tek fazlı yardımcı sargılı motorlar tercih edilir.

Bu motorlara “ayrık fazlı motorlar” da denir.

Gölge kutuplu motorlara göre daha yüksek güç üretirler.

Üzerlerinde kapasitör bulunmaz.

Güç Aralıkları 1/20 BG - 3/4 BG arasında değişir.

Şekil-4.50 Yardımcı sargılı motor Şekil-4.51 Yardımcı sargılı motor sargıları

Motorun ilk hareketi esnasında yardımcı sargı devreye girer, daha sonra devreden çıkar. Motor harekete başlarken moment seviyesi %350 iken hız değişimiyle moment seviyesi artmakta, yardımcı sargının devreden çıkmasıyla hız %100 iken momentte %100 de sabitlenmektedir.

Şekil-4.52 RSIR fan motoru


130 4.15.3 Kapasitörlü Fan Motorları

1. Temel olarak tasarımları bir ayrık motora benzer. 2. Kalkış kapasitörü, kalkış sargısı ile seri bağlanmıştır (potansiyel röle bağlantısı hariç). 3. Yüksek kalkış momentine sahiptirler. 4. Düşük akım çeker, yüksek verimlidir. 5. Daimi (çalışma) kapasitörü ana sargıya paralel bağlanır.

Kapasitör Başlatmalı, İndüksiyon Çalıştırmalı (CSIR) Motorlar Şekil 8.28’de faz ana sargıya ve ilk hareket kapasitörüne gelir. Ana sargıdan geçerek Mp(nötr) üzerinden devresini tamamlar. Aynı zamanda ilk hareket kapasitöründen geçen gaz santrifüj anahtarının normalde kapalı kontağından geçerek yardımcı sargıyı enerjilendirir. Motor devri normal devrinin % 75–80’ine ulaştığında santrifüj anahtar normalde kapalı kontaklarını açarak yardımcı sargıyı devreden çıkartır. Motor ana sargı üzerinden çalışmasına devam eder.

Şekil-4.53 Kapasitör kalkışlı, indüksiyon çalıştırmalı (CSIR) fan motoru

(C.S.I.R.) motorların özellikleri:

1. Ayrık fazlı motorlardan daha ağır yükler için tasarlanmıştır. 2. Kalkıştan sonra bir röle veya anahtar kapasitörü devre dışı bırakır. 3. Tek veya iki fazlı olarak kullanılabilir.

Kapasitör Başlatmalı ve Çalıştırmalı (CSR) Motorlar Şekil 8.29’de faz ana sargıya, yardımcı sargıya ve ilk hareket kapasitörüne ve daimi devre kapasitörüne gelir. Motorun ilk hareketinden sonra kalkış kapasitörü devreden çıkar. Yardımcı sargı daimi devre kapasitörü üzerinden çalışmasına devam eder.

Şekil-4.54 Kapasitör kalkışlı-çalıştırmalı (CSR) motoru

CSR motorların özellikleri:

1. Kalkış momentleri yüksektir. 2. Kapasitör motorları yüksek verimli olduğundan daha düşük akım çeker. 3. Yüksek güç katsayısına sahiptirler. 4. Ani kalkışta kapasitansı arttırırlar. 5. Ana sargıya geçtiğinde kalkış sargısı devrede kalır. (Not: Bu yardımcı sargı, ana sargıya gerektiğinde yardımcı olur.)


131 Daimi Ayrık Kapasitörlü (PSC) Motorlar Bu motorlar yardımcı sargılı motorlara benzerler, ancak start mekanizması yerine ana ve yardımcı sargılar arasına konulan daimi kapasitör yardımıyla kalkış yaparlar.

Şekil-4.55 PSC fan motorları

PSC motorların özellikleri:

1. Bu tip motorlarda santrifüj anahtar veya kalkış rölesi yoktur. 2. Kalkış momenti düşüktür. 3. Dönme yönü ters çevrilebilir. 4. Potansiyel röle ve kalkış kapasitörü (güçlü kalkış devresi) ile kalkış momenti arttırılabilir.

Şekil-4.56 PSC tipi motor bağlantısı

4.15.4 Elektronik Kontrollü DC Fan Motorları (EC Motorlar)

Eski DC motorlarındaki karbon fırça ve kolektörden farklı olarak elektronik tetiklemeli bir sürücü ünitesi mevcuttur. Aşınan bu elemanlar yerine arıza yapmayan elektronik tetiklemeli motor geliştirilmiştir. EC motor, motor üzerine konan tek devre olarak üretilir ve sadece değişen akım etkisiyle elektronik yönlendirme birimi ile kontrol edilen tek sargıya sahiptir. Elektrik akımı, rotor üzerinde bulunan, mıknatıs tarafından etkilenerek bir manyetik alan oluşturur. Bu etki motor üzerinde dönme momenti oluşturur. Rotor üzerinde döner daimi mıknatıs alanının bağıl dönme etkisini sürekli hale getirmek için elektrik akımının anahtarlanması(aç-kapa) gerekir. Daimi mıknatısın bu konumu bir Hall etki sensörü yardımıyla kaydedilir ve sonuçta bu sinyal elektronik kontrole yönlendirme için taşınır. Bir EC motorun çalışma prensibi basitleştirilmiş ve aşağıdaki şekilde açık şekilde gösterilmiştir. Şekil-4.55 saat ibresi yönünde tek fazlı iki kutuplu bir motoru göstermektedir. Şekilde iki rotor konumu yan yana gösterilmiştir.


132

Şekil-4.57 a) Maksimum dönme momenti konumu b) Yönlendirmeden kısa süre sonraki konum

Dikkat: EC motorlar elektronik yönlendirme ünitesi olmadan asla çalıştırılmamalıdır. Elektrik hattına doğrudan bağlama motora hasar verecektir. Geleneksel DC motorların bir dezavantajı da fırça teması sırasında kıvılcım çıkarmalarıdır. Bu fırça temasındaki kıvılcımın ana nedeni yüksek frekanstaki girişlerdir. Bu motorlar güç şebekelerinde çalışmaları esnasında elektrikle çalışan elektronik devreli elemanlar üzerinde parazit yapabilmektedir. Aynı zamanda maksimum hız limitlerinde yüksek hızdaki fırçalamalarda ısı yükselmektedir. Bu problem fırçasız doğru akım motorları ile ortadan kaldırılmıştır. Rotor kalıcı bir mıknatıs kapsamakta ve stator aynı şekilde benzer elektromıknatısları kapsamaktadır. Rotorun pozisyonu sürekli olarak dönüş indüksiyon akımı, bileşke akım veya hall etkisi sensörleri v.b ile ölçülmektedir. Stator içersindeki elektromıknatıslar bir köprü devresi mosfet transistörü veya IGBT ile değiştirilebilir. Bu nedenle elektronik olarak kontrol edilen motorlardan söz edebiliriz. Rotorun çeşidi, statorun sargısına bağlı olarak kalıcı mıknatısların pozisyonları ile belirlenir, biz böylelikle “içten rotorlu” veya “dıştan rotorlu” şeklinde ayrıma girebiliriz. Bu motorların ilave elektronik devrelerden dolayı ilk yatırım maliyetleri fazladır. Buna karşın geleneksel DC elektrik motorları ile karşılaştırıldıklarında birçok avantaj sağlayabilmektedirler; örneğin uzun servis ömürleri ve değişken gerilimde benzer motor voltajlarında sabit dönüş hızları (Pratikte özdeş torklarda).

Şekil-4.58 İndüksiyon motorları ile daimi mıknatıslı DC motorların verimlerinin karşılaştırılması


133

Şekil-4.59 Dıştan rotorlu EC fan motorları

4.15.5 Üç Fazlı Fan Motorları

1. Senkron 2. Sincap kafesli 3. Sargılı rotorlu

Üç fazlı motorların elektriksel özellikleri:

1. Üç faz besleme voltajı 2. Tek veya iki farklı voltajda çalışabilir — Tek voltajlı olanlar altı motor ucuna sahiptir. — İki voltajlılarda dokuz motor ucu bulunur. 3. Rotor (Sargılı veya sargısız olabilir.) 4. Stator — Üç tekli faz sargıları — Her sargı 1100 elektrik faz açısı ile birbirine bağlıdır.

Yıldız-Üçgen Bağlantılı Motor Sargıları Yıldız Bağlı Motorlar Yıldız bağlı olarak çalıştırılan motor, kalkınma anında şebekeden daha düşük akım çeker. Devir sayısı aynı olmasına rağmen çalışma gücü üçgen bağlı motora göre zayıftır. AC üç fazlı motorlar doğrudan yıldız çalıştırılabilir.

Şekil-4.60 Yıldız motor bağlantıları

Üçgen Bağlı Motorlar Üçgen bağlı motor, kalkınma anında şebekeden yüksek akım çeker. Üçgen bağlı motorların çalışma güçleri yıldız bağlantıya göre daha yüksektir. 4 kW’tan büyük güçlü motorların doğrudan üçgen çalıştırılmaları sakıncalıdır. Büyük güçlü motorlar yıldız olarak kalkındırılıp ardından üçgene geçirilir.


134

Şekil-4.61 Üçgen motor bağlantıları

Şekil-4.62 Yıldız-üçgen motor klemens bağlantıları

4.16 FAN YATAKLARI Fan üreticileri üretim hatlarında farklı yataklar kullanır. Bu nedenle küçük bir gaz fırınındaki yatak büyük merkezi klima santralinde kullanılandan çok farklıdır. Fanlarda genellikle kaymalı ve bilyeli yataklar kullanılır. Fan üreticileri havalandırma endüstrisinin gerektirdiği kalite ve güveni oluşturmak için yatak üreticileri ile birlikte çalışır.

Şekil-4.63 Bilyalı yatak (rulman) Şekil-4.64 Kaymalı yataklar ve yatak malzemeleri Yatağın ömrü, hareketli parçalar içinde yorgunluk oluşmadan önceki dönme sayısının bir fonksiyonudur. Günümüzde B10, L10 ya da B50, L50 terimleri yaygın olarak kullanılır. Amerikan Yatak Üreticileri Birliği (ABMA) L10’nu normal çalışma koşullarında %90 güvenilirlikte yatak ömrü olarak tanımlar. Normal çalışma koşullarından, yatağın temiz tutulduğu, yağlandığı, uygun sıcaklıklarda çalıştırıldığı ve tozdan uzak ve mükemmel hizalandığı anlaşılır. Gerçekte, çalışma koşulları böyle olmadığı için yatağın ömrü uygulama koşullarına göre kısalabilir. Öte yandan, üreticilerin montaj ve bakım şartlarına uyulması yatağın ömrünün belirten değerlere ulaşmasını sağlar.


135 L50 tanımı yatağın bir arıza olmadan beklenen çalışma süresinin (saat) yarısını (%50) gösterir. Kalan sürede ise yatakta arıza olması beklenilebilir. Sonuç olarak, bir uygulamada, daha uzun L50’ye sahip olan bir yatağın ömrünün, daha kısa L50’ye sahip olan bir yataktan daha uzun olması beklenilir. L50 ömrü L10 ömrünün beş katına eşittir. Buna göre L50 ömrünün L10 100 000 ömrüne eşit olması için 500 000 saat olması gerekir. Yatak ömrü yatak yapısının belirlenmesi için de kullanılır. Verilen L10 ömrünü sağlamak için üreticiler aynı uygulama için aynı dayanıklılığa sahip parçaları sağlamalıdır. 100 000 saat L10 ömürlü yatak, 40 000 saat L10 ömürlü yataktan iki kat daha uzun bir ömre sahip olacaktır ve benzer koşullardaki uygulamalarda daha uzun kullanılabilecektir.

Şekil-4.65 Bilyeli yatak ve yatak ömrünün karşılaştırılması

Kayar yataklar Kayar yatakların işlevi, rulmanlarda olduğu gibi, birbiriyle ilişkili olarak hareket eden parçaları desteklemek veya yönlendirmektir. Bu durumda ortaya çıkan kuvvetlerin desteklenmeleri ve iletilmeleri gerekir. Hâlbuki rulmanlar yataklama elemanları birbirlerinden yuvarlanma elemanları yoluyla ayrılırlar. Kayar yataklarda ise hareket eden parça normalde bir mil, muylu veya şerit olup sabit duran burç, yatak kovanı veya kayıcı şeridin üzerinde kayma hareketi yapar. Kayma hareketi doğrudan yatak gövdesinin kayıcı katmanı ile yataklanan yüzey arasında meydana gelir. Yağlama, yağlayıcılar veya yataklama elemanına uygulanmış sabit kayıcı katman yoluyla sağlanır. Radyal harekette, mil ile kayıcı katman arasındaki boşluk kayıcı parçaların hareket edebilmesini sağlar. Kayar yataklar, radyal yataklar, eksenel yataklar, şeritler, kovanlar ve daha pek çok tasarım halinde mevcutturlar. Nispeten sessiz çalışırlar ve düşük devir ve açısal hareketlerde, düşük ve yüksek sıcaklıklar altında büyük yüklerin desteklemede özellikle uygundurlar. Çok yönlü özelliklerinden ötürü, endüstrinin hemen her alanında ve özellikle montaj hacminin çok sınırlı olduğu yerlerde kullanılırlar. 4.17 FAN POZİSYONLARI Özellikle radyal fan siparişi verilirken fanın motor tarafından bakıldığındaki pozisyonu önemlidir. Aşağıda bir firmaya ait fan pozisyonları görülmektedir.


136

Şekil-4.66 Bir firmaya ait fan pozisyonları

4.18 FAN BAKIMI Her vantilatör işletme sırasında belirli sürelerle düzenli bir bakıma ihtiyaç duyar. Aşağıda bakımın temel ilkeleri anlatılmıştır. 4.18.1 Genel Bakım

1. Bütün bağlantı cıvatalarının sıkı olup olmadığı kontrol edilmeli, gevşek olanlar sıkılmalıdır. 2. Fan mili kontrol edilmeli, herhangi bir hasar veya eğilme var ise yenisi ile değiştirilmelidir. 3. Milde korozyon meydana gelmişse temizlenmeli ve koruyucu yağ sürülmelidir. 4. Vantilatör boyası bozulduğunda yeniden boyanmalıdır. 5. Genel bakım periyodu 3 aydır.

Bakımlar sırasında mutlaka koruyucu kıyafet giyilmelidir.


137 Dikkat: Vantilatörün gövdesini açmadan önce vantilatör devreden çıkartılır koruyucu ızgara (gril)ve flanş bağlantısı sökülür. Vantilatörün bu süre içerisinde çalışmaması gereklidir. Rotorun durduğundan emin olunmalıdır. Vantilatörü çalıştırmadan önce tüm koruma tertibatının yerlerine monte edilmiş olması gereklidir. 4.18.2 Fan ve Gövde Bakımı Fan ve gövde iklim Şartlarının aşındırmalarına karşı doğrudan etkilenir. Özellikle sevkiyatı yapılan madde tozlu veya korozyona, aşınma ve birikmelere yol açabilecek gaz buharı, asit ve benzeri kimyasal maddelerden oluşuyorsa aşınmalar daha fazla oluşur. Oluşan aşınmalar malzemenin mukavemetini azaltır. Fanın kanatlarında meydana gelen birikmelerde dengesizliğe ve yatakların aşırı yüklenmesine sebep olur. Bu nedenle fan ve gövde düzenli aralıklar ile kontrol edilmeli ve temizlenmelidir. Fanda herhangi bir sebepten dolayı bir tamirat veya değişiklik yapılırsa, vantilatöre monte edilmeden önce fanın mutlaka dinamik balansının yaptırılması gerekir. Bu amaçla üretici firma ile mutlaka irtibata geçilmelidir. Dikkat: Vantilatörün yüksek basınçlı buhar püskürtme makineleriyle temizliği uygun değildir. Makinenin içine nem girmesi halinde rulmanların, keçe vb. sudan uzak durması gereken malzemelerin korozyon oluşum ihtimalini göz önünde tutularak korunması gereklidir. 4.18.3 Yatak ve Rulman Bakımı Vantilatörün yatakları işletme şartlarında meydana gelecek mekanik yüklere, vantilatör devrine ve sıcaklığına uygun olarak seçilmiştir. Yatakların işletmede belirtilen ömrünü sağlayabilmek için devamlı bakımının yapılması gerekir. Yatakların içine girebilecek en küçük yabancı maddeler ses ve hasara sebep olup, yatakların ömründen önce kullanılmaz hale gelmesine yol açabilir. Bütün yağlarda olduğu gibi radyal vantilatörlerin rulmanları için kullanılan yağlar da belirli bir müddet için yağlama fonksiyonlarını yerine getirebilirler. Bundan sonra yağlama özelliklerini kaybederler ve değiştirilmelidirler. Rulmanların yağlama süreleri aşağıdaki tablodan çıkartılabilir. Yataklara gresörlüklerden yağ basılmadan önce içindeki eski yağın boşaltılması gerekmektedir.

Şekil-4.67 Yağlama periyodu seçim çizelgesi


138 Örnek: Delik çapı (d) 100 mm olan sabit bilyalı bir rulman, 1000 d/d hızla dönmektedir. İşletme sıcaklığı, 60°C ile 70°C (140-158°F) arasında değişmektedir. Gerekli yağlama periyodu nedir? Diyagramda, x-ekseni üzerinde 1000 d/d’yı gösteren noktadan itibaren yukarı doğru bir çizgi çizilerek, d=100 mm eğrisi kestirilir. Bulunan noktadan, x-eksenine paralel bir çizgi çekilerek a ölçeğinden (radyal bilyalı rulman) yaklaşık 12000 değeri okunur. Yeniden yağlama periyodu, böylece 12000 işletme saati olarak elde edilmiş olur. 4.18.4 Kayış Bakımı Kayışlar için yapılması gereken kontroller;

Aşınma,

Düzeltme,

Kayış gerginliği. Tekrar gerdirmede yani kayışın değiştirilmesinde dikkat edilmesi gereken hususlar:

1. Her zaman kayışlar komple takım halinde değiştirilir, hiç bir zaman sadece tek kayış değiştirilmez! 2. İlk önce kayışlar gevşetilir, onun için germe vidaları ve motor sıkma vidaları sökülür. Motor gerektiği

kadar yana çekilir ki kayışlar gerilmeden yerinden sökülüp takılabilsin. 3. Yeni kayış takımı yerine oturtulur ve hafif gerdirilir. V kayışının paralelliği bir cetvelle kontrol edilir ve

gerekirse düzeltilir. 4. Kayış aşağıdaki açıklamaya göre gerdirilir. Kayışların kontrolü Tablo-4.8’de belirlenen aralıklarla

muntazam yapılmalıdır, çünkü kaymadan dolayı yetersiz gerginlik oluşabilir ve bununla birlikte kayışlar zamanından önce aşınabilir.

Kayış Gerginliği Kontrolü Kayışların sehimi her 100 mm aks mesafesi için 1,5 mm olacak şekilde hesaplanmalı ve akslar arasının orta noktasından kontrol edilmelidir. Yeni kayışların ilk 15 işletme saati sonunda uzama miktarı toplam uzamanın %80’i kadardır. Eğer kayışların gerdirilmesi gerekirse, motor kızakları üzerinde bulunan gerdirme parçaları ile kayış gerginliği ayarlanmalıdır. Tecrübeler V-kayışlarında en uzun ömrün, kaymanın %1’i geçmediği durumlarda sağlandığını göstermektedir. Kayış Tahrikli İşletmede Mutlaka Uyulması Gereken Hususlar İşletmeye almadan önce kayışlar yukarıda verilen değerlere uygun olarak ve aşağıda verilen zaman aralıklarında gerdirilmelidir (Tablo-4.8). Kayışların gerdirilmesi, motor kızakları üzerinde bulunan gerdirme parçaları ile yapılmalıdır.

Gerdirmede kasnakların aynı doğrultuda olmasına ve vantilatör mili ile motor milinin birbirine paralel olmasına dikkat edilmelidir.

Kontrolü ve gerginliği için gerekli uygun kayış kontrol cihazı kullanılmalıdır.

Kayış kontrol cihazı bulunmadığı durumlarda elle bastırarak kontrol yapılabilir.

TABLO-4.8 Kayış gerginliği ölçme periyodu 1.Kontrol İlk 15 dakikalık çalışmadan sonra kontrol ediniz.

2.Kontrol İlk 3 günlük çalışmadan sonra kontrol ediniz.




Diğer Kontroller 5. kontrol sonrasında her 90 günde bir kontrol ediniz.

4.19 FANLARIN İŞLETMEYE ALINMASI - Aspiratör ve vantilatör rotorları ile bu cihazlara ait hücrelerin diğer bölümlerinde, hava filtreleri ve kanallarda kirlenme varsa, bu kir ve inşaat artıkları kesinlikle temizlenmelidir. Başkaca belirtilmedikçe tahrik kayışlarının gerginlikleri aşağıdaki gibi kontrol edilmelidir. Kayış gerginliğinin normal olup, olmadığı kayış ortasına başparmakla basıldığında meydana gelen senimin ölçülmesiyle kontrol edilebilir. Bu senim en çok 25 mm olmalıdır.


139 - Vantilatör ve Aspiratörlerin yataklarının yağlama yerlerine (Gresörlüklerine) bakılmalı yağ eksikliği görülürse giderilmelidir. - Yapılacak muayenede rotorların serbest çalışmadığı (kasıntılı çalıştığı) tespit edildiğinde, bunun sebebi, araştırılmalı ve arıza giderilmelidir. Motor besleme bağlantıları gözden geçirilmeli varsa gevşemeler giderilerek motora her üç fazın gelip gelmediği kontrol edilmeli, ayrıca motora yol verilerek dönüş yönünün doğru olup olmadığı kontrol edilmelidir. - Vantilatör çalıştırılarak klima santrallerinin sac mahfazalarının birleşim yerlerinde, kapaklarında hava sızıntılarının (hava kaçaklarının) olup olmadığı sabun köpüğü ile araştırılmalı, -varsa- kaçak tespit edilen ek yerleri tam sızdırmaz hale getirilmelidir. Ayrıca hava klapeleri, kanal klapeleri ve toz filtrelerinin durumlarının doğru olup, olmadığı da kontrol edilmeli, normal durumlarını koruyacak şekilde tespit edilmeleri sağlanmalıdır. Santral ısıtıcı ve/veya soğutucu serpantinlerinin boru giriş ve çıkış deliklerine, santral hava sızdırmazlığının sağlanması için rozet konulması gereklidir. 4.20 YAZILIM VE KATALOG YARDIMIYLA FAN SEÇİMİ Herhangi bir kanallı havalandırma sistemine uygun fan seçilebilmesi için öncelikle sistem basıncının doğru hesaplanmış olması gereklidir. Ayrıca seçilen fanın sadece uygun debi ve basınçta olması yeterli değildir. Bunun yanında ilk kuruluş ve işletme maliyetlerinin düşük olabilmesi-enerji verimliliği için fanın yüksek verimli olması ve sistemle olan etkileşimin (çalışma noktasının) yüksek verimli bölgenin sağından seçilmesi gerekir, çünkü kanal sistemi zamanla kirlendikçe fan verimi daha yüksek verim değerine doğru yükselecektir. Ayrıca fanın tipi (aksiyal, radyal), pozisyonu, hücreli olup olmaması da önemlidir. Bir kanal sistemi için radyal fan seçimini bir örnekle açıklamaya çalışalım: Örnek-1: Bir düğün salonu için 8000 m3/h hava debisi, 300 Pa statik basınç kaybı için radyal fan tipini seçim yazılımı kullanarak seçiniz. Çözüm: Fan üretici bir firmanın yazılımı kullanılarak fan veri giriş bölümünde ilgili bölüme debi ve statik basınç değerleri girilerek bu şartlara uyan AT-S modelleri listelenir. Burada dikkat edilmesi gereken konu toplam verim değeri en yüksek olanın seçilmesidir.

Şekil-4.68 Bir Ticari fan firmasına ait ön seçim ekranı


140

Şekil-4.69 Seçilen fan modeline ait teknik veriler

Seçim-4.70 Seçilen fana ait performans eğrileri Topal verimi %70,3 olan AT 18-13 S modeli fan (Motor gücü 1,404 kW) yerine verimi %56,9 olan AT 12-12 S modeli (Motor gücü 2,172 kW) seçilseydi 10 yıllık bir ömür için işletme maliyeti ne kadar artardı? ET =24x365x10x(2,172-1,404)=67276,8 kWh MT=ET Me =67276,8 x0,3 TL/kWh =20183,04 TL Görüldüğü gibi bir fanın yanlış seçilmesinin ömür boyu işletme maliyeti farkı 20 bin TL’yi aşmaktadır. Bu örnek, enerji verimliliği için doğru fan seçiminin ne kadar önemli olduğunu açıkça göstermektedir. Örnek-2: Aşağıdaki fan performans eğrisini kullanarak bir klima santrali için kullanılacak 10 000 m3/h, 800 Pa olan plug fanı seçiniz.


141 Çözüm:

Şekil-4.71 Seçilen fana ait karakteristik eğri

4. BÖLÜM KAYNAKLARI

1. Erkan TUNCAY, Spesifik Fan Gücü Nedir?, Alarko Carrier San. ve Tic. A.Ş. Gebze/KOCAELİ 2. FMA guidance note 4 3. Specific Fan Power- a tool for better performance of air handling systems/Proceedings of Clima 4. 2007 WellBeing Indoors - Jorma Railio ve Pekka Makinen 5. EN13779 Ventilation for non-residential buildings - Performance requirements for ventilation and room-

conditioning systems 2007. 6. Endüstriyel fanlar, www.alfer.com.tr/files/fantech.pdf 7. H. Bulgurcu, Havalandırma Sistemleri, Ders Sunumları, Balıkesir 2001. 8. M. Bilgili, E. Şimşek, Y. Polat, A. Yaşar, Havalandırma Sistemleri, Adana Meslek Yüksekokulu Yayınları

No:1 Adana 2005. 9. Ventilation Fundamentals, www.grainger.com/dayton 10. http://www.ziehl-abegg.com/ww/misc-245-Centrifugal-Fans-Main-Catalogue-Part-1.html

(25.02.2014 tarihinde erişildi) 11. http://www.ziehl-abegg.com/ww/misc-245-Centrifugal-Fans-Main-Catalogue-Part-1.html 12. Taner YÖNET, Havalandırma Fanları, (Seminer Notları), 19.04.2014. 13. H. Bulgurcu, E. Şimşek, A. Basalak, İklimlendirme Soğutma Elektriği ve Kumanda Devreleri, 349 sayfa,

ISKAV Teknik Kitaplar Dizisi No:07 ISBN:975-11-2142-6 İstanbul 2012. 14. Fanlar: Özellikleri ve analiz, Alarko-Carrier Teknik Bülten, Sayı 24, Aralık 2007. 15. http://www.schaeffler.com.tr/content.schaeffler.tr/tr/products_services/rotativ_products/index.jsp 16. http://www.alfer.com.tr/files/radialmanuel.pdf 17. TS 5895 Merkezi Klima (İklimlendirme) Ve Havalandırma Tesislerinin İşletme Ve Bakım Kuralları

http://www.grainger.com/dayton

bÖlÜm-4 fanlar - deneysan eğitim...

Documents