Enerji verimliliğinin sadece moda bir sözcük değil aynı zamanda işletmeler ve evler için hayati bir faktör olduğu günümüz dünyasında, enerji tasarrufu sağlayan cihazların rolü abartılamaz. Tedarikçisi olarakSıcak Su Ekonomizeri, Bana sık sık bir sıcak su ekonomizörünün enerji maliyetlerine sağlayabileceği potansiyel tasarruflar soruluyor. Bu blog yazısında sıcak su ekonomizörlerinin arkasındaki bilimi inceleyeceğim ve enerji tasarrufu yeteneklerini ölçeceğim.
Sıcak Su Ekonomizerinin Temellerini Anlamak
Sıcak su ekonomizeri, egzoz gazlarından veya diğer sıcak sıvı akışlarından atık ısıyı geri kazanmak için tasarlanmış bir ısı eşanjör cihazıdır. Geri kazanılan bu ısıyı, kazana veya başka bir sıcak su sistemine giden besleme suyunu önceden ısıtmak için kullanır. Suyun önceden ısıtılması sayesinde kazan veya ısıtma sisteminin, su sıcaklığını istenen seviyeye yükseltmek için çok fazla çalışması gerekmez, böylece gereken yakıt veya enerji miktarı azalır.
Sıcak su ekonomizörünün arkasındaki prensip termodinamik yasalarına dayanmaktadır. Isı her zaman daha sıcak bir nesneden daha soğuk bir nesneye doğru akar. Endüstriyel proseslerde ve hatta büyük ölçekli evsel ısıtma sistemlerinde, önemli miktarda ısı, sıcak egzoz gazları şeklinde israf edilir. Sıcak su ekonomizörü, ısıyı bu egzoz gazlarından gelen soğuk suya aktararak bundan yararlanır.
Enerji Tasarrufunu Etkileyen Faktörler
Sıcak su ekonomizörünün enerji maliyetlerinden ne kadar tasarruf edebileceğini çeşitli faktörler etkiler.
1. Sıcaklık Farkı
Sıcak egzoz gazları ile gelen soğuk su arasındaki sıcaklık farkı ne kadar büyük olursa, o kadar fazla ısı aktarılabilir. Örneğin, egzoz gazlarının birkaç yüz santigrat dereceye ulaşabildiği yüksek sıcaklıktaki bir endüstriyel proseste, sıcak su ekonomizörü önemli miktarda ısıyı geri kazanabilir. Egzoz gazı sıcaklığı 300°C civarında ve gelen su sıcaklığı 20°C ise, iyi tasarlanmış bir ekonomizör büyük miktarda ısı aktarabilir ve suyu daha fazla ısıtmak için gereken enerjiyi önemli ölçüde azaltabilir.
2. Akış Hızları
Hem egzoz gazlarının hem de gelen suyun akış hızları da çok önemli bir rol oynamaktadır. Egzoz gazlarının akış hızı çok yüksekse, gazlar ile ekonomizör tüpleri arasındaki temas süresi etkili ısı transferi için yetersiz olabilir. Öte yandan su debisinin çok düşük olması durumunda ekonomizördeki su aşırı ısınarak verimsizliklere yol açabilir. Optimum enerji tasarrufu için bu akış hızlarının uygun bir şekilde dengelenmesi şarttır.
3. Sistem Verimliliği
Sıcak su ekonomizörünün verimliliği önemli bir faktördür. Kanatlı borular gibi gelişmiş ısı transfer yüzeylerine sahip yüksek kaliteli ekonomizerler, ısıyı temel modellere göre daha etkili bir şekilde aktarabilir. Ayrıca ekonomizerin kurulduğu ısıtma sisteminin genel verimliliği de önemlidir. Daha verimli bir kazan veya ısıtma sistemi, önceden ısıtılmış suyun daha iyi kullanılmasını sağlayarak daha fazla enerji tasarrufu sağlayacaktır.
Enerji Tasarrufunun Hesaplanması
Sıcak su ekonomizerinin sağladığı enerji tasarrufunu tahmin etmek için bazı temel hesaplamaları kullanabiliriz.
Endüstriyel bir kazan sistemimiz olduğunu varsayalım. Kazan, suyu ısıtmak için doğal gaz tüketir. Doğal gazın enerji içeriği yaklaşık 38 MJ/m³'tür.
Öncelikle ekonomizör tarafından geri kazanılan ısı miktarını belirlememiz gerekiyor. Isı transferi denklemi (Q = m\times c\times\Delta T) olup, burada (Q) aktarılan ısıdır, (m) suyun kütle akış hızıdır, (c) suyun özgül ısı kapasitesidir ((c = 4,18 kJ/kg\cdot K)) ve (\Delta T) suyun sıcaklık artışıdır.
Gelen suyun kütle akış hızının (m = 1000 kg/saat) ve ekonomizerin su sıcaklığını 20°C'den 60°C'ye çıkardığını varsayalım. O zaman (\Delta T=60 - 20 = 40K).
Aktarılan ısı (Q=m\times c\times\Delta T=1000 kg/h\times4,18 kJ/kg\cdot K\times40K = 167200 kJ/h)
Bunu MJ'ye dönüştürürsek, (Q = 167,2 MJ/h)
Kazan verimliliği %80 ise, ekonomizör olmadan suyu ısıtmak için gerekli olacak doğal gaz miktarı (Q_{gas}=\frac{Q}{\eta}) olur; burada (\eta) kazan verimliliğidir. Yani (Q_{gas}=\frac{167,2 MJ/h}{0,8}=209 MJ/h)
Saatte tasarruf edilen doğal gaz hacmi (V=\frac{Q_{gas}}{38 MJ/m³}\approx5,5 m³/h)
Doğal gazın metreküp başına maliyeti 0,5 ABD dolarıysa, saat başına tasarruf (5,5 m³/saat\time0,5 = 2,75 ABD doları) olacaktır.
Bir yıl boyunca (8000 çalışma saati varsayıldığında), tasarruf şu tutarda olacaktır: (2,75\times8000=22000$)
Gerçek - Dünyadan Örnekler
Endüstriyel ortamlarda tasarruflar daha da önemli olabilir. Örneğin, sıcak suyun temizlik, pişirme ve sterilizasyon işlemlerinde yoğun olarak kullanıldığı büyük ölçekli bir gıda işleme tesisinde. Tesisin kazanlarının egzoz sistemine takılan sıcak su ekonomizörü önemli miktarda enerji tasarrufu sağlayabilir.
Böyle bir vaka çalışması, yüksek sıcaklıkta egzoz akışına sahip bir gıda işleme tesisini içeriyordu. Bir kurulum yaptıktan sonraSıcak Su Ekonomizeridoğal gaz tüketimini yaklaşık %20 oranında azaltmayı başardılar. Bu, yıllık 100.000 doların üzerinde tasarruf anlamına geliyordu.
Ticari sektörde büyük oteller veya hastaneler de sıcak su ekonomizörlerinden yararlanmaktadır. Bu tesislerin duş, çamaşır yıkama ve bulaşık yıkama gibi çeşitli amaçlar için sürekli sıcak su talebi vardır. Sıcak su ekonomizörü kurarak enerji faturalarını azaltabilir ve aynı zamanda daha sürdürülebilir bir çevreye katkıda bulunabilirler.
Diğer Isı Geri Kazanım Sistemleriyle Karşılaştırma
Sıcak su ekonomizörlerini diğer ısı geri kazanım sistemleriyle karşılaştırmaya değer.Egzoz Isı EşanjörüVeHava Ön Isıtıcısı ve Ekonomizörü.
Egzoz ısı eşanjörleri, yalnızca suyu ısıtmak için değil, çeşitli uygulamalar için egzoz gazlarından ısıyı geri kazanmak için kullanılabilen daha genel amaçlı cihazlardır. Havayı, diğer sıvıları ısıtmak ve hatta buhar üretmek için kullanılabilirler. Benzer enerji tasarrufu ilkeleri sunarken, sıcak su ekonomizeri suyu ısıtmak için daha özel olarak tasarlanmıştır ve bu da söz konusu uygulamada onu daha verimli hale getirebilir.
Enerji santrallerinde hava ön ısıtıcıları ve ekonomizörler sıklıkla kullanılır. Besleme suyunun yanı sıra yanma havasını da önceden ısıtırlar. Sıcak su ekonomizeri ise yalnızca suyun ön ısıtılmasına odaklanır. Bazı durumlarda enerji tasarrufunu en üst düzeye çıkarmak için bu sistemlerin bir kombinasyonu kullanılabilir.
Sonuç ve Eylem Çağrısı
Sonuç olarak, bir sıcak su ekonomizeri endüstriyel, ticari veya büyük ölçekli evsel uygulamalarda enerji maliyetlerinde önemli tasarruflar sağlayabilir. Gerçek tasarruflar sıcaklık farkı, akış hızları ve sistem verimliliği gibi çeşitli faktörlere bağlıdır. Ancak çoğu durumda sıcak su ekonomizerinin yatırım getirisi nispeten kısadır, genellikle birkaç yıl içinde gerçekleşir.
Enerji maliyetlerinizi azaltmak ve ısıtma sistemlerinizi daha verimli hale getirmek istiyorsanız, sıcak su ekonomizeri uygun bir çözümdür. Yüksek kaliteli sıcak su ekonomizörlerinin tedarikçisi olarak size en iyi ürünleri ve teknik desteği sağlamaya kararlıyız. İster endüstriyel prosesiniz için özel gereksinimleriniz olsun ister ticari bir bina için bir çözüme ihtiyacınız olsun, ihtiyaçlarınıza en uygun sıcak su ekonomizörünü bulmanıza yardımcı olabiliriz. Tedarik sürecini başlatmak ve önemli miktarda enerji tasarrufu elde etmenize nasıl yardımcı olabileceğimizi görüşmek için bugün bizimle iletişime geçin.
Referanslar
- Incropera, FP ve DeWitt, DP (2002). Isı ve Kütle Transferinin Temelleri. John Wiley ve Oğulları.
- ASHRAE El Kitabı (2017). HVAC Sistemleri ve Ekipmanları. Amerikan Isıtma, Soğutma ve İklimlendirme Mühendisleri Derneği.