Bugün, İskandinav ülkelerinde iyi bir iç ortam hava koşulu oluşturabilmek için soğuk kiriş sistemleri kullanılmaktadır. Bu sistemler doğru sıcaklıklarda ve ses ya da kuruma yapmadan yüksek hava kalitesi sağlamaktadır.

Bu sistemin temeli hem su hem de havaya dayanmaktadır. Su odadaki doğru sıcaklığı korur ve hava da doğru hava kalitesini sağlar. Su ayrıca muhteşem bir enerji taşıyıcısıdır ve bu yüzden soğuk kiriş sistemlerinin maliyeti diğer sistemlere göre daha düşüktür. Bu sistemlerin diğer bir avantajı da herhangi bir hareket eden parçanın olmamasıdır, bunun anlamı da servis ve bakım daha kolay yapılmasıdır.

Bugün, eğer iyi bir iç ortam havası yaratılmak istenirse seçilebilecek bir çok alternatif sistem bulunmaktadır. Seçiminiz, tabii ki, binanızın tipine ve kullanım amacınıza göre değişecektir. Ne var ki, Avrupa ‘da çoğu bina sahibi bu iş için soğuk kirişleri seçmektedir.

Soğuk Kirişler İki Kategoriye Ayrılırlar – Pasif ve Aktif

Pasif soğuk serpantinler kasalarının içerisinde kanatlı soğutma bataryası ihtiva eder. Soğuk su soğutucu batarya boyunca hareket eder ve bu kanatlar arasında dolaşan hava ortam sıcaklığından daha soğuk olur, aşağıya çöker. Bu da ortam havasının bu serpantinler arasından dolaşmasını ve devir daimini sağlar. Soğutma kapasitesi, soğutma bataryası ile ortam sıcaklığı arasındaki farka bağlıdır. Çok küçük enerji miktarları enerji kapasitelerini meydana getirdiğinden dolayı pasif soğuk kirişler ısıtma kaynaklarının bulunduğu yerlere ve hava kaynak sistemlerinin tasarımlarına karşı çok hassastırlar. Ahenkli çalışmaları açısından bu serpantinlerin konumlarının belirlenmesi çok büyük önem taşır. Bunun anlamı, pasif sistem üreticilerinin belirlenmiş olan soğutma kapasitelerine ulaşılabilmesi için uygun yerlere yerleştirilmelerini önermesidir. Bunun yapılması için en uygun yöntem ise bir iklim laboratuarı kurup, bu laboratuarda bir oda modeli inşa edip gerçek oda sıcaklıkları ve hava hızını ölçmektir.

Aktif  soğutma serpantinleri de kanatlı soğutma sargıları esasına dayanır. Bu daha sonra taze hava santralı  birimine birleşir, böylece bu sistem taze hava terminali olarak da kullanılabilir. Aktif soğutma serpantinlerinde basınçlı hava çok sayıda nozuldan çıkarak odadaki hava indüksiyonunu sağlar. Bu da basıncı dengeler. Hava indüksiyonu nozuldan hava çıkışı sırasında oluşan düşük basıncın sonucunda hava noksanlığına sebep olarak meydana gelir. Bu hava noksanlığı odadaki hava ile yer değiştirir; böylece odadaki hava indüklenir.

Aktif soğuk serpantinler sistemdeki hava kaynağının sabit kalmasını sağlar ve bu hava kaynağının itici gücü pasif sistemlere göre belirgin bir şekilde yüksektir. Bu da sistemin odada bulunduğu yerin önemini diğerine göre daha önemsiz kılar; yani sistemin soğutma kabiliyeti, sistemin odadaki yerine bağımsızdır. Soğuk serpantinlerin prensibi karışık akış havalandırmasıdır ve hava odaya yüksek hızla verilir.

Soğuk serpantinlerin kurulumu için bir çok yöntem vardır. Bütün bu yöntemlerin kendine özgü avantajları vardır, fakat aynı zamanda da sınırlamaları da mevcuttur. Odaların görünümlerine göre, ısıtma kaynaklarının yerleşimlerine göre değişik yöntemler yaratılabilir.

Seçilen çözüm bir çok faktöre bağlıdır. En önemli konular binanın dizaynı, nasıl kullanıldığı ve taleplerin esnekliğidir. Bazı ortak çözümler aşağıda anlatılmıştır.

Cephenin Sağında

Bu modüler ofisler ya da açık planlı ofisler için kurulum alternatifidir. Soğuk serpantinler odanın ortasına yerleştirilir. En ortak pozisyon budur ve tüm ürünler için uyumludur. Eğer taze hava birimi kullanılırsa üflenen havanın asimetrik çıkışı en iyi tasarımdır.

Cepheye Paralel

Bu varyantta soğuk serpantinler dış duvar boyunca yerleştirilmiştir. Bu çözüm hem modüler odalarda hem de büyük odalarda kullanılabilir, bu da, açık planlı ofisler ya da büyük mağazalar gibi büyük alanlar da çok uygundur. Bu alternatif İskandinav ülkelerinde daha yaygındır. Cephe boyunca yerleşimin bir çok avantajı bulunmaktadır. Hava odanın merkezinden dışarı verilir, iletken hava kaynağı ile birleşir, yükselir çünkü ortam havasından daha sıcaktırlar. Dışarı verilen havanın ters akımları odadaki havanın kurumasını da engeller. Ofis ortamlarında her modüle yerleştirilen serpantinler gelecekteki esneklikler içinde çok faydalıdır. Serpantinden doğru hava dağıtımı ile kararlı bir sistem oluşturulmuş olunur.

Arka Duvara Paralel 

Koridor duvarına yerleştirilmiş serpantin çözümleri hem küçük ofisler ham de büyük odalar için kullanılabilir. Soğuk serpantin her iki taraftaki uzun menfezlerden hava sağlar, bu hava simetrik olarak dağıtılabildiği gibi asimetrik olarak da dağıtılabilir.

 

Bazı üreticiler tüm hava hacminin koridor duvarının en üstünden dışarı verilmesini ve böylelikle yere inmesini önermektedirler. Bu da yer seviyesinde hava hızının yükselmesine ve belirlenen alanda kolaylıkla kuruluk olmasına sebebiyet verir. Benzer bir durum da, eğer tüm hava tavan seviyesinden cephe duvarına dışarı verilirse sistem kararsız hale gelir.En uygun çözüm, serpantinin boyunu uzatarak hava akışının hızını azaltmak ve havanın yere ulaşmasını önlemektir.

Modüler Ofisler

Eğer sistem düzgün çalışırsa soğutulan üfleme havası belirlenen yere ulaşmadan önce uzun bir karışım alanına girer. Serpantini terk ettikten sonra, hava tavana, duvar ve yerin parçalara yapışır ve yüzey boyunca akış olurken oda havasıyla karışır ve sirkülasyon havasının sıcaklığını yükseltir. Bu yolla rahat iç ortam iklimi kuruluk riskinden kurtulur ve büyük soğutma yükleri problem olmadan havaya nüfuz eder.

Açık Plan Çözümleri

Mağaza ve açık planlı ofisler gibi büyük alanlarda durum diğer küçük ofislere göre biraz daha farklıdır. Genellikle bu tür yerlerde üfleme havasının dolaşacağı duvarlar yoktur. Büyük alanlarda bu sistemlerin kurulumunda ortak yol cephelere doğru açılarla paralel olarak yerleştirilen birimler kurmaktır.

Karışık akışlı havalandırma sistemlerinde ısı değişimi dikey olarak oda havası ve üfleme  hava arasında meydana gelir. Burada kuruluk riskini elemek çok önemlidir. Bu risk büyük odalarda daha da artar, bu durumda esneklik sağlamak için duvarların yerini değiştirmek ya da değişik mobilya yerleştirme çözümleri önerilir.

Serpantinler birbirlerine çok yakın konulduğu zaman ortak bir problem oluşur, sistem daha esnek hale gelir fakat havanın birbirine karışma riski doğar, bu hava hareketleri de kuruluğa neden olur. Bu riski ortadan kaldırmak için bir çözüm yolu da hava akışını her bir serpantinden ayrı ayrı vermektir. Her serpantini hava kontrol cihazıyla donatarak hava çıkışı bireysel olarak kontrol edilebilir ve sonuç olarak bu cihaz oda havası ile karışan serpantinde çıkan havayı karıştırarak dereceyi yükseltebilir. Bu cihazın diğer bir avantajı da çıkış havasının yönünün değişmesine olanak sağlamasıdır.

1200 ile 1300 mm arasındaki uzunluklarda kısa serpantinler koyarak farklı bir çözüm yolu da geliştirilebilir. Böylece yerden de tasarruf sağlanmış olur. Böylece birbirine giren hava akışları önlenerek kararlı bir sistem de oluşturulmuş olur.

Yoğuşmayı Önlemek

Sıcak yaz günlerinde havanın nemi yüksek olabilir ve bazen yoğuşmaya sebep olabilir. Bunu önlemek için sistemin serpantinlerinde yoğuşma olmadığından emin olmanız gerekir. Bunun en kolay yolu taze havayı soğutmaktır.
Merkeze yerleştirilen bir sensör yardımıyla bağıl nem ölçebilir ve havanın çiy noktasının altında olduğundan emin olabilirsiniz.

Bu sensör, binadaki  su sıcaklığını arttır aynı zamanda da serpantinlerin soğutma kapasitesi korunur. Eğer her odada bağıl birimleri kapatan bir sensör bulunursa yoğuşma riski doğar ve soğutma kapasitesi vana kapandığında kaybedilir. 

Tasarım

Sistemi boyutlandırırken operasyonel değerleri kullanarak hesaplamaları yürütmek çok önemlidir. Eğer sadece pik değerler kullanılırsa bu değerler tabii ki insanlar, ışıklandırma, bilgisayar ve odadaki güneş hesaba katılır. Fakat binanın kendisinden kaynaklanan değerler de önem taşır ve değerlendirilir.
Bugün, bilgisayar bazlı hesaplama programları bulunmaktadır ve bu programlarla binanın soğutma yükleri optimize edilebilir.

Hangi tasarım metodu kullanılırsa kullanılsın, test yürütmek ve bu testlerden en iyi sonuçları almak tam ölçekli uygulamalar için çok yararlıdır. Bunu yapmanın en iyi yolu referans odası seçmek ve testleri bu odada yürütmek akıllıca olacaktır. Burada, sıcaklıkları, hava hızlarını ve türbülans derecelerini ölçmek mümkün olacaktır. Ayrıca sonuçlar da ISO 7730’a göre DR indeksini hesaplayarak gerçekleştirilebilir.
DR indeksi insanların kuruluk noktasına ulaşıldığında nasıl davranacaklarını belirler. Bu hesaplama yöntemi referans gruplarından elde edilen geniş kapsamlı ölçümlere dayanmaktadır.

Bilgisayar Simulasyonu

Bilgisayar simülasyonları, genellikle CFD olarak bilinir, sistemin fonksiyonunun test etmek amacıyla gerçekleştirilirler. İlk olarak çok büyük odalarda karmaşık yapılı binalarda uygulanabilirler. CFD simülasyonlarının doğru olabilmesi için giriş verileri gerçek odayı mümkün olduğunca temsil etmelidir ve bu veriler sistemin doğruluğu için çok öenmli verilerdir.

Geçmiş ve Gelecekte Soğuk Serpantinler

Bu sistemlerin başarıyla kurulumu diğer sistemlere göre çok daha kolaydır. 1958 yılına geri dönersek Norveçli mühendis Gunnar Frenger bu teknik çözümün patentini almıştır. O zamanda bu sistem alüminyum profilden oluşmakta ve adına Frenger sistemi denilmekteydi. Sistem, ısıtma ve soğutma için tavanda bir ayarlama ihtiva etmekteydi ve bu soğuk serpantinler için ilk adımdı.

1960’ların sonlarında ilk radyant soğuk serpantinler Volvo fabrikasına kuruldu. 1972’de ilk soğuk serpantinler Götebanken’in Götborg’daki binasına kuruldu. 1986 yılında ise konveksiyonel serpantinlerde gelişmeler yaşandı. SAS Stockholm’deki  merkezi için bu sistemi seçtiğinde 5000’den fazla pasif soğuk serpantin bu binaya yerleştirildi.
Geleceğin bu sistemler açısından neyi göstereceğini söylemek ise biraz güç. Ne var ki enerji verimi, kurulum ve bakım kolaylığı ve bunların iyi bir iç ortam iklimi yaratma kabiliyeti birleşince soğuk serpantin sistemlerinin çok popüler olacağı kesin.

Gunnar Swensson
Kıdemli İş Geliştirme Müdürü
Swegon AB