Soğutma Kulesi ve Chiller Kontrolü

Soğutma Kulesi ve Chiller Kontrolune Örnek Bir Otomasyonu Uygulaması

Aşağıdaki örnek uygulamada, sıralı kontrolü yapılan bir Chiller ve Soğutma Kulesine ait örnek otomasyon uygulamasını bulabilirsiniz.

 Sogutma2

1– Sistemin  Çalıştırılması

Binada oluşan soğutma ihtiyacı ve/veya zaman programına göre Chiller ve Soğutma Kuleleri BMS tarafından çalıştırılmaya başlanır.

2– Soğutma Kulelerinin Çalıştırılması

Her soğutma kulesi iki adet sprey pompa, dört adet elektrikli ısıtıcı, iki kademeli dört adet fan ve bunların hava giriş on-off damperleri ve bunlar ile beraber çalışan dört adet oransal damperden oluşmaktadır.

Tüm kule grupları tek bir sistem olarak genel bir sistem çalışma komutu vasıtasıyla çalıştırılacaktır. Bu komut dış hava sıcaklığına göre otomatik olarak belirlenen ısıtma/soğutma (Yaz/Kış) modu ile birlikte soğutma kuleleri genel zaman programından alacağı bilgiye göre aktif olacaktır. Sistem genel çalışma komutu manuel olarak merkez bilgisayarı üzerinden de aktif hale getirilebilir.

Kule fanları ve sprey pompalar MCC üzerinden manuel olarak da çalıştırılabilir. Ancak bu durumda sıcaklık kontrolü aktif olmayacaktır.

Kule fan motorları 2 devirli olup kontrolu BMS sistemi tarafından yapılacaktır. BMS sistemi ilgili kule fanının çalışması için MCC panosuna kontak gönderince bu kontak önce ilgili fan motorları ile kilitli çalışacak on-off damper motorlarını MCC üzerinden devreye sokacaktır. Bu damperler açtğı zaman, bu damperlerin üzerinde bulunan damper switch’I üzerinden devre tamamlanarak fan motoru devreye sokulacaktır.

3– Soğutma Kulelerinin Durdurulması

Isıtma/Soğutma modu “Isıtma” durumuna geçtiği ya da zaman programı sisteme “Dur” komutu verdiği takdirde sistem genel çalışma komutu noktası “Dur” konumuna geçecek ve sistem  çalışmayacaktır. Bu durumda sprey pompalar ve fanlar durma konumunda olacak ve damperler kapatılacaktır. Sistem genel çalışma noktasını merkez bilgisayarı üzerinden manuel olarak “Dur” konumuna getirmek mümkündür.

Kule fanları MCC üzerinden manuel olarak durdurulabilir. Bu durumda manuel olarak durdurulan fanların yerine otomatik konumda olan fanlar sıcaklık kontrolünü sağlamak üzere otomatik olarak devreye alınır.

4– Soğutma Kulelerinde Sıcaklık Kontrolü ve Sıralı Çalışma

Soğutma kulesi grupları soğutma kuleleri ortak gidiş suyu sıcaklığına göre kontrol edilecektir. Sistem genel çalışma komutu aktif olduğu zaman öncelikle ilk grubun ilk iki fanı 1. hızda devreye alınacaktır. Sistem ortak gidiş suyu sıcaklığı istenilen ayar değerine ulaşmazsa devreye alınan iki fanın damperleri ayar değerinin tutturulması için oransal olarak kontrol edilecektir. Ortak gidiş suyu sıcaklığı hala istenilen değere ulaşmazsa çalışan grubun 3. ve 4. fanları 1. hızda devreye sokulacak, ayar değeri hala tutturulamıyorsa bu fanların damperleri oransal olarak kontrol edilecektir.  Soğutma kulesi grubunun dört fanı da 1. hızda çalışıyor ve tüm damperleri %100 açık konumdayken hala ortak gidiş suyu sıcaklığı istenilen ayar değerine gelmiyorsa ikinci soğutma kulesi devreye alınacaktır. İkinci kule grubu da birinci grup ile aynı şekilde kontrol edilecektir; önce ilk 2 fan 1. hızda çalışacak, yetmezse damperleri oransal olarak kontrol edilecek, sonra 3 ve 4. fanlar 1. hızda çalıştırılacak, yetmezse damperler oransal olarak kontrol edilecektir. Gidiş suyu sıcaklığı istenilen ayar değerine getirilmek üzere gerekirse tüm soğutma grupları sırasıyla aynı mantık ile kontrol edilecektir.

Tüm soğutma grupları devreye alındığı ve tüm fanlar 1. hızda çalışırken ve tüm damperler %100 açık durumdayken hala ortak gidiş suyu sıcaklığı istenilen değere ulaşmıyorsa fanların ikinci hızları devreye girecektir. Fanların ikinci hızlarının devreye alınması ilk hızları ile aynı mantıkta olacaktır. Önce ilk grubun damperleri %0 konumuna getirilecek ve ilk 2 fanı 2. hızda çalıştırılacaktır. Sıcaklık ayar değeri tutturulamadığı takdirde damperleri oransal olarak kontrol edilecektir. Hala sıcaklık ayar değeri tutturulamıyorsa önce 3. ve 4. fanların damperleri %0 konumuna alınacak sonra fanlar 2. hızda çalıştırılacaktır. Sıcaklık ayar değeri hala tutturulamıyorsa bu fanların damperleri oransal olarak kontrol edilecektir. Soğutma kulesi grubunun tüm fanları 2. hızda çalışıyor ve damperleri %100 açık konumdayken hala sıcaklık ayar değeri tutturulamıyorsa diğer kuleler aynı mantıkta fanlar 2. hızda çalışacak şekilde devreye alınacaktır.

Ortak gidiş suyu sıcaklığı istenilen ayar değerine getirilmek üzere bu şekilde kuleler devreye sokulup çıkartılacaktır. Kuleler devreye alınırken önce fanlar çalıştırılıp sonra damperler oransal olarak açılacak, kuleler devreden çıkartılırken önce damperler %0 konumuna kadar oransal olarak kapatılacak sonra fan hız kademesi düşürülecek ya da fan tamamen durdurulacaktır.

5– Soğutma Kulelerinde Eş Yaşlandırma

Her kulenin fanları ikişerli gruplar olarak değerlendirilmektedir. Örneğin, 1. kulenin 1. ve 2. fanları bir grup, 3. ve 4. fanları ikinci bir gruptur. Fanlar yukarıda da anlatıldığı üzere ikişerli gruplar olarak devreye alınıp çıkartılmaktadır.

Kulelerin ikili fan gruplarının çalışam saatlerinin eşitlenmesi, bir grubun diğerinden daha fazla çalışıp yıpranmasının önlenmesi için fan gruplarının çalışma önceliği belirli periyodlar ile (100 saat) değiştirilecektir. Bir fan grubu çalışma periyodunu tamamladığı zaman öncelik diğer fan grubuna geçecek, ihtiyaç durumuna göre çalışma grubunu tamamalayan fan grubu durdurulurken önceliği alan fan grubu çalıştırılacaktır. Bir kulenin her iki grubu da çalışma periyodunu tamamaladığı zaman öncelik bir sonraki kulenin ilk fan grubuna geçecektir. Fan grupları çalışma periyodlarını tamamladıkça öncelik diğer fan gruplarına ve diğer kulelerin gruplarına geçerek tüm kulelerin fan gruplarının eşit miktarda çalışması sağlanacaktır.

Çalışa ya da çalışması gereken fan grubunun fanlarından biri ya da her ikisi arızaya geçtiği takdirde benzer şekilde çalışma önceliği diğer fan grubuna geçecek ve ikinci fan grubu arızalanan fan grubunun yerine otomatik olarak devreye alınacaktır. Bir kulenin her iki fan grubu da arızaya geçtiği takdirde sırasıyla diğer kulelerin fan grupları sistemin çalışmasını aksatmayacak şekilde devreye alınacaktır.

6– Soğutma Kulesinde Sprey Pompa Kontrolü

Her kulede iki adet sprey pompa bulunmaktadır. Her pompa kulenin dört fanından ikisi ile beraber çalışmaktadır (1. pompa 1. ve 2. fanlar ile, 2. pompa 3. ve 4. fanlar ile). İkili fan gruplarından herhangi biri çalıştırılmadan önce ilgili pompa çalıştırılacaktır. Pompa çalışmadığı takdirde fanlar da çalıştırılmayacaktır.

Havuz su seviyesi minimum su seviyesinin altındaysa pompalar çalıştırılmayacaktır.

Kule durdurulacağı zaman önce fanlar daha sonra da pompalar durdurulacaktır.

7– Soğutma Kulesinde Float Switch ve Selenoid Vana Kontrolü

MCC panosundan float switch’e 1 adet kablo çekilerek Float Switch’e 220 V verilecektir. Float Switch ile selenoid vana arasınada bir kablo ile bağlantı yapılacaktır. Buna göre float switch duruma göre selenoid vanayı otomatik olarak açacak veya kapatacaktır. Bu MCC veya BMS üzerinden yapılmayacak bir kontroldur ve bağımsız çalışacaktır. Sadece MCC’den bir besleme kablosu gidecektir.

8– Soğutma Kulesinde Termostat ve Düşük Seviye Kontrolü

Elektrikli ısıtıcı kontrolu MCC üzerinden yapılacak bir kontrol olup, BMS sistemi sadece elektrikli ısıtıcıların termik arızalarını, kontaktör durumlarınını ve düşük seviye kontağını izleyecektir. Kule üzerinde bulunan düşük seviye kontağı röle MCC içerisinde çoğaltılarak 1 kontağı elektrikli ısıtıcıları kapatmak da, 1 kontağı sprey pompalarını durdurmakta, 1 kontağıda BMS sistemine bilgi verecektir.

Elektrikli ısıtıcıların kontrol devresine termostat kontağı, düşük seviye kontağı ve sprey pompa durum kontakları bağlanacaktır. Elektrikli ısıtıcalar termostatn sinyal gelince çalışacak, düşük seviye kontağı veya pompa durumundan kontak gelincede kapanacaktır. Sprey pompalar devrede iken hiçbir şekilde elektrikli ısıtıcılar devreye girmeyecektir. Bu kontrol MCC de yapılacaktır.

9– Soğutma Kulesinde Fan Alarmları

Fan Kayış Koptu Alarmı

Fan çalışırlığı fan çıkış ve giriş statik basınçlarının farkını kontrol eden fark basınç anahtarı (DPS) ile takip edilir. Fana çıkış verildikten 60 saniye sonra DPS den çalışıyor bilgisi alınamamış ise sistem “Kayış Koptu” ve “Fan Off” alarmı vererek durur.

Fan Off Alarmı

Fan çalışırlığı herhangi bir sebepten belirli bir süre (60 sn.) içinde DPS aracılığıyla teyid edilemediği takdirde “Fan Off” alarmı yaratılır. Eğer arıza devam ediyorsa (örnek olarak termik resetlenmemiş ise) arıza giderilene kadar FAN OFF alarmını muhafaza eder.

Fan On Alarmı

BMS’ den fana çıkış verilmeden gerek MCC üzerinden gerekse Merkez bilgisayar üzerinden çıkış verilmesi durumunda DPS vasıtasıyla fanın çalıştığı tespit edilir ve sistem “FAN ON” alarmı verir. “FAN ON” alarmı kritik bir alarm değildir. Fakat fanın sistem dışı çalışması sebebiyle ekranda gösterilir ve uyarı niteliği taşır.

10– Soğutma Kulesinde Pompa Alarmları

Pompa Off Alarmı

Pompa çalışırlığı herhangi bir sebepten belirli bir süre (60 sn.) içinde durum bilgisi aracılığıyla teyid edilemediği takdirde “Pompa Off” alarmı yaratılır. Eğer arıza devam ediyorsa (örnek olarak termik resetlenmemiş ise) arıza giderilene kadar POMPA OFF alarmını muhafaza eder.

Pompa On Alarmı

BMS’ den Pompaa çıkış verilmeden gerek MCC üzerinden gerekse Merkez bilgisayar üzerinden çıkış verilmesi durumunda durum bilgisi vasıtasıyla pompaın çalıştığı tespit edilir ve sistem “POMPA ON” alarmı verir. “POMPA ON” alarmı kritik bir alarm değildir. Fakat pompaın sistem dışı çalışması sebebiyle ekranda gösterilir ve uyarı niteliği taşır.

11– Soğutma Kulesi ile ilgili BMS Yazılım Ekranında Gösterilecek Bilgiler

  • Ortak Gidiş Suyu Sıcaklığı
  • Kule Gidiş Suyu Sıcaklığı
  • Kule Dönüş Suyu Sıcaklığı
  • Kule Havuz Su Sıcaklığı
  • Elektrikli Isıtıcı Durum Bilgisi
  • Elektrikli Isıtıcı Arıza Bilgisi
  • Havuz Düşük Su Seviyesi Alarmı
  • Sprey Pompa Komutu
  • Sprey Pompa Durum Bilgisi
  • Sprey Pompa Arıza Bilgisi
  • Sprey Pompa Auto/Manual Anahtarı Bilgisi
  • Soğutma Kulesi 1. Hız Komutu
  • Soğutma Kulesi 2. Hız Komutu
  • Soğutma Kulesi Durum Bilgisi
  • Soğutma Kulesi Arıza Bilgisi
  • Soğutma Kulesi Auto/Manual Anahtarı Bilgisi
  • Oransal Damper Kontrolu
  • Ortak Gidiş Suyu Sıcaklık Ayar Değeri
  • Sistem Genel Çalışma Komutu
  • Isıtma/Soğutma Mod Seçimi
  • Kule Fanı On Alarm
  • Kule Fanı Off Alarm
  • Kule Fanı Kayış Koptu Alarm
  • Sprey Pompa On Alarm
  • Sprey Pompa Off Alarm

12– Chiller’ların Çalıştırılması

Chillerlar Manual olarak kendi panellerinden veya otomatik olarak BMS üzerinden çalıştırılabilirler. Chiller ünitesi devreye girmeden önce ilgili sirkülasyon pompaları çalıştırılacak chiller pompa çalışma bilgisi ardından devreye alınacaktır.

13– Chiller Grubunun Devreye Alınması

Chiller grubu sistemden gelen soğutma ihtiyacı bilgisi üzerine BMS tarafından devreye alınır.

Soğutma İhtiyacı Tanımı :

  • Chiller grubu BMS üzerinden “enable” edildiyse –çalışma izni verildiyse–
  • Dış hava sıcaklığı 18°C’den yüksek ise ve
  • Klima santrallarında soğutma ihtiyacı varsa veya
  • FCU soğutma ihtiyacı varsa

Chiller grubu BMS tarafından otomatik olarak devreye alınır ve öncelikli chiller’a ÇALIŞ komutu verilir.

Çalış komutu alan Chiller’ın öncelikle evaporatör pompalarına çıkış verilir. Pompalardan gelen status üzerine chiller’a çıkış verilir. Pompa durumunda ÇALIŞ komutu verilen chiller devreye girmez ve önceliğini, öncelik sıralamasındaki bir sonraki chiller’a devreder.

Sistemden gelen soğutma ihtiyacı tek chiller ile karşılanamaz ise BMS, diğer chiller’ları öncelik sıralamasına ve yukarıda anlatılan şartlara göre devreye alır.

14– İkinci ve Üçüncü Chiller’ın Devreye Alınması

Yük Tanımı:

Chiller üniteleri evaporatör çıkış sıcaklığı set değeri 6°C’dir. Çıkış sıcaklığı kontrolü chiller üniteleri panelleri üzerinden yapılmaktadır. Chiller’ların BMS tarafından maksimum verim bölgesinde çalıştırılabilmesi için chiller kapasitelerinin tespit edilmesi gerekmektedir.

Chiller kapasitesi ile (evaporatör giriş sıcaklığı – çıkış sıcaklığı) sonucu arasında lineer bir bağıntı bulunmaktadır. Bu karakteristik vasıtasıyla, o anki chiller çalışma kapasitesi tayin edilebilir.

Formülizasyon:

Chiller Yükü (%) = ( Tev giriş (°C) – Tev çıkış (°C) ) * Kset

Kset  = 16.67 (%/°C) (100 / DTset )

 ChilYuk

Sistemin en verimli noktada çalışabilmesi için chiller yüklerinin 75% – 90% arasında tutulması gerekmektedir. Bunun için bir chiller 30 dakikadan daha uzun bir süre 100% kapasite ile çalışırsa ve herhangi bir sistem alarmı yoksa BMS ikinci chiller’ı devreye alır.

ChilYuk2

 

İki chiller çalışma durumunda herhangi bir chiller’ın kapasitesi %40’ın altına düşerse ikinci chiller durdurulur. Böylece sistemin 80% kapasiteyle çalışması sağlanır. İki chiller’ın birlikte 30 dak 100% kapasitede çalışması durumunda herhangi bir sistem alarmı yoksa üçüncü chiller devreye alınır.

Üç chiller çalışma durumunda herhangi bir chiller’ın yükünün %50’nin altına düşmesi durumunda üçüncü chiller devreden çıkarılır. Böylece devrede kalan 2 chiller’ın 80% kapasitede çalışması sağlanır.

Chiller yükünün 25%’ in altına düşmesi durumunda chiller stand-by moduna geçer.

15– Chiller Çalışma Önceliği

Chillerlar devreye girme önceliği, çalışma saati farkı, evaporatör pompaları OFF alarmı ve chiller OFF alarmı noktalarından oluşan öncelik kriterleri vasıtasıyla belirlenir. Aşağıdaki şartlardan herhangi biri mevcutsa:

  • Evaporatör pompası arızada ise (Pompa OFF)
  • Chiller daha önce start verilmesine karşılık 25 dakika sonunda devreye girmediyse (Chiller OFF)
  • Veya Chiller genel arıza sinyali alınmış ise

sistem “GENEL CHILLER ALARMI” verir.

Program, chiller önceliği sıralamasını 1-2-3 olarak başlatır. Tek chiller çalışması sırasında öncelikli chillerda ve ikinci chillerda genel chiller alarmları yoksa 100 saatlik çalışma süresi farkı sonunda (Chiller 1 ile Chiller 2 veya Chiller 3 arasındaki çalışma saati farkı 100 saati aştığında) BMS 2. chiller’ı devreye alır. 2. chiller ile diğerleri arasında 100 saatlik çalışma farkı oluşması durumunda 3. chiller devreye alınır. İki chiller çalışma ihtiyacı durumunda birinci öncelikli chillerda genel alarm mevcutsa BMS ikinci öncelikli chillerı birinci öncelikli, arızalı birinci öncelikli chillerı ikinci öncelikli chiller olarak değiştirir. İki chiller ihtiyacı durumuna ikinci öncelikli chiller’dan genel alarm gelmesi durumunda üçüncü chiller ikinci öncelikli chiller olarak devreye alınır ve arızalı chiller grubu devre dışı bırakılır.

Arıza durumu ve değiştirilmiş öncelik konumları arıza giderilip sistem BMS üzerinden resetlenmedikçe muhafaza edilir. Arızanın giderilip sistemin BMS üzerinden resetlenmesi durumunda sistem çalışma saatine göre belirlenen öncelik sıralamasına geri döner.

 16– BMS Ekranında Chiller ile Gösterilecek Noktalar

  • Chiller önceliği
  • Chiller statusu
  • Sistem soğutma ihtiyaçları
  • Chiller çalışma saatleri
  • Pompa arızaları
  • Chiller arıza bilgisi
  • Evaporatör giriş – çıkış sıcaklığı bilgileri
  • Chiller bakım alarmları ( Çalışma saatlerine göre)