Dış ortam klima santrallerinin, iklimlendirilecek ortama hava sağlarken performanslı çalışması kritik önem taşır. Performansı etkileyen en önemli unsurlardan biri ise dışarıya konumlandırılan cihazların mümkün mertebe dış ortam sıcaklığında taze hava temin etmesidir. Klima santrallerinin dış ortamdaki optimum yerleşimi, birbirinin attığı havayı emmemesi için özenle tasarlanmalıdır.

Klimalar ya da santral sistemleri dış ortam havasını kullanarak soğutma ya da ısıtma işlevi görürler. Klimaların dış ortam üniteleri için atmosfer koşulları çalışmadaki enerji tüketim performansı için önemlidir. Örneğin yaz döneminde (soğutma periyodunda) şayet normal dış hava sıcaklığından daha da sıcak  bir havayı işleyerek çalışmak durumunda kalırsa elektrik tüketimi artacaktır. Çünkü gerekli set sıcaklık değerini sağlamak için klima ara ara düşük devir çalışacağına, sürekli maksimum kapasitede çalışmak zorunda kalabilir. Bu durumu etkileyen kritik husus dış ünitenin atmosfer havasını basınç kayıpları açısından zorlanmadan temini ve/veya mümkün olduğu kadar sadece dış atmosfer havasını emerek prosesine devam etmesidir. Şayet yanındaki diğer ünitenin attığı havayı emmeye başlarsa, bu durumda belli bir noktadan sonra en yüksek kapasitede hiç durmadan çalışmak zorunda kalabilir. Bu da enerji tüketimini maksimize edecektir. Bütün bunlara paralel bir de özellikle gölge altında olmayan ve uzun süreli güneşlenmeye maruz kalan dış ünite gövde üzerindeki ısı artışını da hesaba katarsak durumun kritikliği artacaktır.

Bu blog yazımızda hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) ile basit bir model üzerinden durumu simüle ettik. Böylece, maliyet etkin ve zaman tasarrufu sağlayabilecek koşullar irdelenmiş oldu. Hesaplamalı akışkanlar dinamiği yöntemiyle:

• Dış ortamdaki iklimlendirme cihazlarından atılan havanın birbirlerine ne kadar bypass yarattığı,
• Klima atış sıcaklıklarının emdiği sıcaklığa göre zamanla nasıl artış gösterdiği,
• Cihaz çevresinde bulunan akışı etkileyecek elemanların nasıl konumlandırılması gerektiği amacına yönelik, görselleştirmek ve derinlemesine bir optimizasyon sağlamak için en avantajlı metottur. Bu sayede henüz tasarım sürecinde olası sorunları önceden belirlemeye hem de uygun çözüm yöntemlerinin geliştirilmesine olanak tanır.

Belirlenen koşullar için yapılan analizde güneşten gelen ışınım yoluyla ısı transferinin cihazları ısıtmaması için çatıya döşenen gölgelendirme bezinin, sistem performansını nasıl etkilediği Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği yöntemiyle incelendi.

Rüzgarın 0 m/s ve Dış ortam sıcaklığının 45°C olduğu bir hava koşulunda (lokasyon olarak Dubai referans alındı) 7 adet iklimlendirme ünitesinin açık alandan taze hava emmesi beklenmektedir.

Yapı, etrafı duvarlarla çevrili fakat ufak boşluklardan hava alabilmesi için açık boşluklar ve açık bir kapı eklenerek modellendi. Bunun yanı sıra tavandan da gerekli taze havayı alabilmesi adına bezin kenarlarında pay bırakıldı.

İki çeşit cihazın atış ve emiş konumları görseldeki gibi tanımlandı. Bu durumu simüle edebilmek için 2 farklı senaryo içeren bir dış ortam klima santrali analizi yapıldı. Bu konfigürasyonlar arasında klima cihazlarının performansı hakkında bir karşılaştırma yapıldı.

Zamana bağlı yapılan bu analizlerde, 2 adet senaryo kritize edildi.

• Senaryo1: Plakanın tavana temas ettiği
• Senaryo2: Plakanın tavandan 50 cm yukarı taşındığı

Bununla birlikte cihazların 45°C’lik dış ortam hava sıcaklığı durumunda 60°C atış yaptığı (dT=15°C) bilinmektedir.

Sonuç olarak,

• Senaryo 1’de görüldüğü gibi, gölgelendirme bezinin (%30 geçirimlidir) egzoz edilen havayı kısmen engellemesi nedeniyle iç ortam sıcaklığı arttı.
• Cihazlar sürekli olarak emdikleri havadan 15°C daha sıcak hava attıkları için geri dönüş emiş sıcaklıkları da arttı.
• Senaryo2 de ise gölgelik bezin  50 cm’lik yükseltilmesi durumunda egzoz edilen havanın tahliye olup ortamı basmaması sağlanacağından, cihazların emiş sıcaklıkları düştü.
• Senaryo2 sistem performansı bakımından Senaryo1 den daha avantajlı olacak ve daha az enerji harcayacaktır.