18. OTOMATK KONTROL VEOTOMASYON

GRKontrol ve otomatik kontrol kavramlar iin u genel tanmlama-lar yaplabilir:Kontrol : ncelenen davranlarn belirli istenen deerler etrafndatutulmas veya istenen deiimleri gstermesi iin yaplanlar, genelanlamda kontrol ilemini tanmlarlar.Otomatik Kontrol : Kontrol ilemlerinin, kontrol edilmek istenenolay etrafnda kurulmu bir karar mekanizmas tarafndan, doru-dan insan giriimi olmakszn gerekletirilebilmesidir.Otomatik kontrol, zellikle mhendislik sistemlerinde giderek dahaok nem kazanmaktadr. Bunun nedenleri yle sralanabilir :1. Otomatik kontrol, insanlar monoton tekrarl ilerden kurtararak

zeka ve dnebilme yeteneklerini daha iyi kullanabilecekleri i-lere ynelmelerini salar.

2. Otomatik kontrol, insann fizyolojik yeteneklerini aan ( ok hz-l, ok hassas, yksek kuvvetler gerektiren ve tehlikeli gibi) uy-gulamalarda insann hakimiyetini kolaylatrr.

3. Otomatik kontroln mhendislik sistemlerinde kullanlmas, ge-rek teorik tasarm gerekse gerekletirme ve uygulama bakmn-dan daha sade, daha esnek, kolayca ayarlanabilen ve yksek ve-rimli zmlere imkan vermektedir.

4. Bilgisayarlarn mhendislik uygulamalarnda yaygn biimdekullanlmas, kontrol yntemlerinin daha etkin olarak uygulan-masna yolamtr.

Domestik veya Endstriyel ortamda gerekletirilmi bir otomatikkontrol sisteminden;- Sistemin gvenlii ve kararlln salamas- Kolay anlalr, tamir edilebilir ve deitirilebilir olmas- Sistemin performansn istenen dzeye karmas- Yatrm ve iletme maliyeti asndan ucuz olmas istenir.Sistem elemanlarnn seimi ve ayar bu ilkeler dorultusunda yap-lr. Bu koullarn gerekletirilmesi iin kontrol edilecek sisteminyapsnn ve dinamik zelliklerinin ok iyi bilinmesi gerekir.

18.l. OTOMATK KONTROL TRLEROtomatik kontrol dngsnde kontrol edici blok (karlatrma vekontrol eleman) yerine yerletirilecek herhangi bir kontrol cihaz,kontrol noktas (ayar deeri) etrafnda allmas gereken hassasi-yette sistemi kontrol etmelidir Prosesin gerektirdii hassasiyette a-lacak, hatay gereken oranda minimuma indirecek eitli kontroltrleri mevcuttur.

18.l.1 ki Konumlu Kontrol (On-Off)ki konumlu kontrol trnde; son kontrol eleman bir konumdan de-erine gei an dnda ya tam ak veya tam kapal konumdadr.Kontrol edilen deiken, kontrol noktasna geldiinde son kontroleleman belirlenmi bir konuma (tam ak veya tam kapal) gelir vekontrol edilen deiken deimedii srece bu konumda kalr.Kontrol edilen deiken, kontrol noktasndan belirli bir dzeyde

uzaklanca son kontrol eleman ikinci konumunu alr. Son kontrolelemannn hareketsiz kald bu iki nokta arasndaki deere farkaral denir. Kontrol edilen deiken, fark aralnn iki snr dee-rinden birine erimedii srece son kontrol eleman hareket ettiril-mez. ki konumlu kontrol cihaz ile kontrol edilen bir sistemin kont-rol edilen deiken - zaman erisi ekil 18.1de verilmitir.

Bu kontrol eidini bir rnek ile aklarsak; bir mahalde 20 C s-caklk kontrol yapan bir oda termostat (iki konumlu) ile mahalinsnmasn salayan stma apareyi arasndaki ilikiyi ele alalm.Oda termostatnn fark araln t=2 C ve ayar deerinin (Xs) al-tnda yer aldn kabul edelim. Ayrca oda termostatnn normaldekapal (NC) bir anahtara (kontak) sahip olduunu ve stma apare-yinin elektrik enerjisi ile altn dnelim. Oda scakl 20Cye gelinceye kadar stma apareyi ak (yani stma yapma al-mas) konumdadr. Oda scakl 20 Cyi bulduunda, stma apa-reyi kapal konuma gelir ve oda scakl Xs-t= (20-2)=18 Cyedene kadar bu konumunu deitirmez. Oda scakl 18 Cnin al-tna dtnde stma apareyi tekrar ak konuma gelir ve bu hare-ket ekli sistem alma periyodu iinde ayn ekilde tekrar eder.

18.l.2. Yzer Kontrol (Floatlng)ki konumlu kontrol ile oransal kontrol arasnda bulunan bu kontroltr, konumlu (yzer) olarak da bilinmektedir. ki konumlu kont-rolden farkl olarak son kontrol elemanna trl kumanda uygu-lanabilir; a-sabit kal-kapa. Bu kontrol eklinde sistemde istenenayar deeri yakalandnda, servomotor o anda bulunduu konum-da hareketsizdir. stenen ayar deerlerinin belli bir miktar dna -kldnda ise servomotor oluan fark dzeltmek zere ama ya dakapama ynnde hareket eder.Yava hareket eden bir servomotor kullanlmas ile sistemin herhan-gi bir ksmi ykte altrlmas mmkn olmaktadr. Bu sayede ikikonumlu kontrolde oluan salnmlar ok daha aza indirgenmitir. Servomotorun hz nemlidir. ok yava bir servomotor ile sistem-deki ani deiikliklere uyum salama ans kalmayacaktr. Servo-motorun ok hzl olmas ise, iki konumlu kontrole yol aar, yani

575

ekil 18.1. ON-OFF KONTROL DEKEN - ZAMAN ERS

ksmi yklerde alma mmkn olmaz. Bu kontrol trn daha iyi anlatabilmek iin; serpantin girilerindeayr ayr on-off selenoid vanalar olan stma ve soutma serpantin-li bir fan-coil nitesi incelenecektir. Kontrol eleman olarak oda ter-mostat, nihai kontrol eleman iin ise, iki adet selenoid vanann birbtn olduu kabul edilerek mek incelenmitir.Oda termostatnn ayar deerinin (Xs) 20 C ve fark aralnn (t)2C olduunu kabul edelim. Oda scakl 18 Cye gelene kadaroda termostat konta C- 1 konumunda kalr ve stc selenoid va-nas (Sl) ak konumunu srdrerek mahal havas scakln arttr-ma ynnde davranr.Mahal scakl deeri 18 Cye eritiinde, termostat konta C-Okonumuna gelir ve bu konumda Sl stc selenoid vanas kapal ko-numa gelir. Sistem ykne bal olarak mahal havas scakl arta-rak 21 Cye eritiinde termostatn konta C-2 konumuna gelir vebu konumda S2 soutucu selenoid vanas ak konuma gelerek ma-hal havas scakln drme ynnde davranr. Bu hareket eklisistem alma periyodu iinde ayn ekilde tekrar eder. Oda ter-mostat kontann C-O konumunun olduu sre l blge olaraktanmlanr. Ayar deeri (Xs) genellikle bu l blge ortasnda yeralrken, fark aral (t) l blge altnda ve stnde yer alr.

18.l.3. Oransal Kontrol-P (Proportonal)Oransal kontrolda; nihai kontrol eleman, kontrol edilen deikenindeiim miktarna bal olarak konumlanr. Kontrol elemannnoransal band (Xp) iinde kontrol edilen deikenin her deerinekarlk nihai kontrol elemannn bir tek konumu vardr. Baka birdeyile kontrol edilen deiken ile nihai kontrol eleman arasndadorusal bir balant kurularak gereksinim duyulan enerji ile sunu-lan enerji arasnda bir denge oluturulur.Nihai kontrol elemannn hareket boyunu (stroke) deitirerek, kul-lanlan enerjinin %Odan %l00e kadar ayarlanabilmesi iin gerek-li kontrol edilen deikendeki (scaklk, basn vb.) sapma miktarOransal band olarak tanmlanr. Genel olarak oransal band kontrolcihaznn kontrol skalas (span) deerinin bir yzdesi olarak tanm-lanr ve set deeri (Xs) etrafnda eit olarak yaylr.ekil 18.3de ematik olarak gsterilmi transfer erisi zerinden,

ayar deerinin (Xs) 20 C ve oransal band (Xp) deerinin 4 C oldu-u ters hareketli bir oransal kontrol sistemini inceleyelim. Scaklkdeerinin 18 C olduu noktada nihai kontrol eleman konumu %100pozisyondadr. Nihai kontrol eleman, scaklk deerinin ayar deeriile eit olduu noktada %50 pozisyondadr. Scaklk deerinin 22 Colduu noktada ise nihai kontrol eleman %0 pozisyonuna gelir. ekil 18.4de sembolize edilen oransal kontrol reaksiyon erisin-den de gzkt gibi; set deeri ile sistemin oturduu ve sabit kal-d deer arasndaki farka sapma (off-set) denir. Sapmay azalt-mak iin oransal band kltlebilir. Ancak oransal band kldk-e, iki konumlu ( on-off) kontrola yaklald iin set deeri etra-fnda salnmlar artabilir ve sistem dengeye oturamaz.Geni oransal bant seeneinde ise sapma daha byk olacandan;oransal bandn, kullanld prosesin artlarna uygun olarak seil-mesi gerekir.

18.l.4. Oransal+Integral Kontrol - PI Oransal kontrolde oluan sapmay azaltmak veya ortadan kaldrmakiin kontrol cihaz integratr (integral alc devre) kullanr. llen

576

ekil 18.2. YZER KONTROL N RNEK SSTEM

ekil 18.3. ORANSAL KONTROL KARAKTERSTK ERS

deer ile set edilen deer arasndaki fark sinyalinin, zamana gre in-tegrali alnr. Bu integral deeri, fark deeri ile toplanr ve oransalbant kaydrlm olur.Bu ekilde sisteme verilen enerji otomatik olarak artrlr veya azal-tlr ve proses deikeni set deerine oturtulur. ntegratr devresi,gerekli enerji deikenliine set deeri ile llen deer arasndakifark kalmayncaya kadar devam eder. Fark sinyali sfr olduu andaartk integratr devresinin integralini alaca bir sinyal sz konusudeildir. herhangi bir ekilde sistem dengesi bozulup, proses dei-keni deeri set deerinden uzaklaacak olursa, tekrar fark sinyalioluur ve integratr devresi dzeltici etkisini gsterir.ekil 18.5de, sapmas kalkm bir oransal + integral kontrol reak-siyon erisinden de grlecei gibi; oransal + integral kontroln enbelirgin zellii sistemin balangcnda proses deikeni deeri, setdeerini nemli bir miktarda aar ki, bu ilk ykselme noktas st te-pe deeri (overshoot) olarak tanmlanr. st tepe deerini alt tepedeeri izler (undershoot). Set deeri etrafnda sistem yk deerinebal olarak birka kere salnm yaptktan sonra, set deerine oturur.

Sistem reaksiyon erisinde balangtan itibaren olmak zere eri-nin set deeri etrafndaki tolerans bandna (bir daha kmamak ze-re) giri yapt noktaya kadar geen zaman, sistemin kararl (den-geye oturmu) rejim sresidir. Balangtan itibaren bu noktaya ka-dar geen zaman aralnda sistem set deeri etrafnda salnm ya-par ve kararsz bir davran sergiler (kararsz rejim). Otomatik kont-rol sistemlerinde ama, salnmlar olduka azaltp sistemi kararlrejime oturtmaktr. Kararl rejim sresi sistemin zaman sabiti iledoru orantldr. Pratik olarak sistemler, zaman sabiti sre top-lam sonunda % 66 orannda kararl hale geerler. Drt zaman sabi-ti sre toplam sonunda ise sistem % 98 orannda kararl rejime ge-mi demektir. Her sistemin ve onu oluturan alt sistemlerin farklzaman sabitleri vardr.

18.l.5. Oransal+ Trevsel Kontrol - PDOransal kontrolda oluan offset, oransal + trevsel kontrol ile deazaltlabilir. Oransal + Trevsel kontrolda set deeri ile llen de-er arasndaki fark sinyalinin trevi alnr. Trevi alnan fark sinya-li, tekrar fark sinyali ile toplanr ve oransal devreden geer. Bu e-kilde dzeltme yaplm olur. Ancak trevsel etkinin asl fonksiyo-nu st tepe - alt tepeleri azaltmak iindir. st tepe ve alt tepe deer-lerini azaltrken bir miktar sapma kalabilir.Trevsel etki, dzeltici etkisini hzl bir ekilde gsterdii iin hzldeiimlerin olduu ksa sreli proseslerde kullanlmas uygundur.Srekli tip uzun sreli proseslerde ve sapma istenmeyen durumlar-da PI veya PID tip kontrol seilebilir.

18.1.6. Oransal + Integral + Trevsel Kontrol - PID Kontrolu g, dier kontrol trlerinin yeterli olmad proseslerdetercih edilen bu kontrol trnde; oransal kontrolde oluan sapma,integral fonksiyonu ile giderilir. Meydana gelen st ve alt tepeler bukontrola trevsel etkinin de eklenmesi ile minimum seviyeye indi-rilir veya tamamen ortadan kaldrlr.Esas amac ayar deeri ile lm deeri arasndaki hatay sfra in-dirmek ve bu sayede istenilen deere ulamak olan tm kontrol tr-lerinde; Oransal (P), integral (I), Trev (D) parametrelerinin uygunbir ekilde ayarlanmalar sayesinde kontrol edilen deikenin ayardeerine;- Minimum zamanda- Minimum st ve alt tepe (overshoot ve undershoot) deerlerindcngeerek ulamasn salarlar.ntegral ve trevsel parametrelerin sz konusu olmad ve sadeceP tip kontrol cihazlar ile kurulan sistemlerde de dengeye ulamakmmkndr. Ancak sadece Pnin aktif olduu bu tr kontrol sistem-lerinde az da olsa set deeri ile kontrol edilen deer arasnda sfr-dan farkl + veya - deerde ve de sfra indirilmeyen bir sapma mev-cuttur. Sadece P ile kontrol edilen byle bir sisteme I ilavesi sapma-y ortadan kaldrmaya yneliktir. Dier bir deyile P+I trndeki birkontrol cihaz ile denetlenen bir proseste normal artlar altnda sis-tem dengeye oturduktan sonra sapma olumas sz konusu deildir.ntegral etki sapmay sfra indirgerken, sisteme faz gecikmesi kata-rak sistemin kararlln azaltr. Bununla beraber integral zamannok ksa olmas prosesin osilasyona girmesine neden olabilir. P+I

577

ekil 18.4. ORANSAL KONTROL DEKEN (P)-ZAMANERS

ekil 18.5. ORANSAL KONTROL (PI) DEKEN-ZAMANERS

denetim mekanizmasna D ilavesi ise set deerine ulamak iin ge-en zaman ksaltmaya yaramaktadr. Diferansiyel etki sisteme fazavans getirir ve sistemin kararl hale gelmesinde yardmc olur.Bylece byk orant kazanlar elde edilebilir. Fakat byk nakilgecikmeleri olan sistemlerde diferansiyel etkinin nemi ok azalr.

18.2 KONTROL SSTEMLER N ENERJ KAYNAKLARIKontrol sistemleri; pnmatik, elektrik, elektronik, hava akm, hid-rolik veya bunlardan bazlarnn kombinasyonundan oluur.Pnmatik SistemlerPnmatik sistemler,kontrol ve hissedici sinyallerinin 20 psiden da-ha dk basnl hava ile oluturulduu sistemlerdir. Kontrolr -k basncndaki deiiklikler, kontrol edilen son elemanda bu po-zisyon deiikliine karlk gelen bir pozisyon yaratr.Elektrikli SistemlerElektrikli sistemler, reosta veya kpr devrelerinin akm veya voltajdengesinin deimesi ile alan veya duran bir kontrol temin eder.Bu sistemler hat besleme voltaj olarak alternatif akm kullanr.Elektronik SistemlerBu sistemler; kontrol ve hissedici sinyallerinin dk akm veyavoltaj ( 24V veya daha dk) deerlerinde tand, elektronik birdevre tarafndan kuvvetlendirilerek son kontrol ilevini yapan servomekanizmalara iletildii sistemlerdir.Hava Akm SistemleriHava akm sistemleri, kontrol sinyali reten mekanizmalar gibidavranan statik basn sinyallerinin dndaki hava akm dinamii-ni kullanr. Dk gvenilirlii yznden kullanlrl kalmamtr.Hidrolik SistemlerBu sistemler, hava yerine sv veya ya kullanan ve yaps pnma-tik sistemlerle benzer olan sistemlerdir. Hidrolik kontrol ve tahrikniteleri gnmzde HVAC teknolojisinde kullanlmamaktadr.

18.3. KONTROL SSTEM PARALARITemel bir kontrol sisteminin en nemli paras olan hissetme/lmeelemanlar, HVAC sistemlerinin otomatik kontrolnde ok nemlibir grev yklenirler. HVAC kontrol sisteminde bu kritik sorumlu-luu tayan lm elemanlarnn performanslar aada bahsedi-len balca tanmlarla ifade edilir :Hata : lme sisteminden elde edilen deerin, llmesi gerekendoru deerden farkdr.Doruluk : lm elemannn, llen fiziksel bykln dorudeerini belirleyebilme kabiliyetidir.Kesinlik : Ayn koullar altnda ayn bykln lm sonula-rnn tekrarlanabilirliliidir. lmn kesinlii, burada bir byk-ln llen deerlerinin, ortalama deer civarndaki dalmnizafi younluunu tanmlamak iin kullanlmtr.Bu yzden birlmn kesinlii ; doruluundan ok tekrarlanabilirlilii ile ili-kilidir. Hassasiyet : lm elemannn lek faktrn belirleyen zellii-dir. stenilen deerde k sinyali retebilmek iin gereken mini-mum giri sinyali bykl olarak ta ifade edilebilir. Belirsizlik : Hata iin belirlenen bir deer olup, lme eleman ilelm yapldnda hatann ne olacann belirlenmesidir.

18.3.1. Hissedici ElemanlarHissedici eleman, kontrol edilen fiziksel deikendeki deiiklikle-ri len ve kontrolrn kullanmas iin orantl etki veya sinyal re-ten aygtlardr.(a) Scaklk Hisseden Elemanlar

Scaklk hisseden elemanlar genelde unlardan oluurlar: 1. Bimetal eleman, farkl iki metalin birlikte eriyip kaynamasn-

dan elde edilen iki ince eritten oluur. Her iki malzemeninfarkl termal genleme katsaylar olduu iin, scaklk dei-tike eleman eilir ve pozisyonda bir deiim meydana getirir.Bimetalik termometre yaklak scaklk lm iin kullanlr.lm aral 20/660 C olan bu lm cihazlarnn belirsiz-lii yksektir ve gecikmeli olduklar iin uzaktan kullanmauygun deillerdir.

2. Rot ve tp eleman, ierisinde, bir ucu tpn altna takl dkgenlemeli rot bulunan yksek genlemeli metal tpten oluur.Tp, scaklktaki deiimle rotun serbest ucunun hareket etme-sine sebebiyet vererek uzunluu deitirir.

3. Contal krk eleman, havas boaltldktan sonra ya buharla-gazla ya da svyla doldurulmutur. Scaklk deiimleri, gazveya sv basncnda veya hacmindeki deiimlere sebebiyetverir. Bunun sonucu olarak da kuvvet veya hareket miktarndabir deiim meydana gelir.Uzak ampull eleman, klcal tp vastasyla ampul veya kapsltakl contal krk veya diyaframdr; btn sistem buhar-gazveya svyla doludur. Ampuldeki deiimler, klcal tpler vas-tasyla krk veya diyaframa iletilen basn veya hacim dei-imleriyle sonulanr.

4. Rezistans eleman, scaklk deiimine gre deien elektrik re-zistansl telden yaplmtr. Tipik olarak platin, rodyum-demir,nikel, nikel-demir, tungsten veya bakrdan yaplrlar. Bu cihaz-lar, basit devre yaplarna, yksek dorusalla, duyarlla vemkemmel kararlla sahip olduklar iin HVAC sistemleriotomatik kontrolnde olduka yaygn bir ekilde kullanlrlar.

5. Termistr, scaklk deiimiyle elektriksel rezistans deienzel bir eit yar iletkendir. Belli bal yar iletken malzemele-rin ( ounlukla metaloksitler), direnleri scaklk ile bykdeiim gsteririler ve bu deiim genellikle artan scaklk iledirencin azalmas eklindedir. Yar iletken malzemeden eldeedilen bir termistr eleman, bacaklar ile bir galvanometrelikpr devresine balanabilir ve kalibre edilebilir. Bu lmeynteminin kolaylk, hassaslk ve hzllk gibi stnlkleri var-dr. Termistrler, ounlukla, termoeleman ile scaklk lm-lerinde referans scaklnn ayarland elektronik scaklkayarlama devrelerinde veya hassasiyeti byk olan ve snrlalma aralklarna sahip uygulamalarda kullanlrlar (rnek :split klima sistemi).

6. Termokupl, birbirine bal ular arasnda scaklk deiimininfonksiyonu olarak deien voltajn meydana geldii iki farklmetalin birlemesidir. Tellerin yaplm olduklar malzemelereve birleme noktasnn bulunduu ortamn scaklna balolarak teller arasnda bir elektromotor kuvveti oluur (emk).Scaklk lmlerinde termokupllarn platin/nikel direnli l-

578

m cihazlarna gre kesinlikleri daha azdr.Dk maliyetle-ri, kullanm kolaylklar ve orta dereceli gvenirlikleri ile ter-mokupllarn kullanmlar olduka yaygndr.

7. Scaklkla deiim gsteren her cihaz, gerekte bir termomet-redir, ancak termometre terimi ou zaman scakl gsterenii sv doldurulmu bir cam tp iin kullanlr. Svl termo-metreler, stma, soutma, havalandrma, iklimlendirme en-dstrisinde birok uygulamalarda kullanlmaktadr. Bu kulla-nmlardan bazlar, soutucu ve stc akkan scaklklar vehava scaklklar gibi HVAC sistemlerinde kullanlan akkan-larn scaklklarnn belirlenmesidir. Yksek doruluk ve dkmaliyetlerinden dolay cival cam termometrelerin scaklk l-mlerinde kullanm olduka yaygndr. Fakat gazlardaki l-mlerde, doruluk sl nmdan etkilenir. Teorik lm ara-lklar 38/550 Cdir.

(b) Nem Hisseden ElemanlarNem hisseden aygtlar genelde unlardr:1. Higroskopik: Boyutsal veya ekilsel deierek mekaniksel bir

sapmaya sebebiyet veren (sa, ahap, kat veya hayvan zargibi organik malzemeler ve naylon gibi yapay malzemeler)

2. Elektriksel: Elemann higroskopik yapsndan dolay karakteris-tiinde (rezistans veya kapasitans) deiime sebebiyet veren.

(c) Basn Hisseden ElemanlarBasn hisseden elemanlar, basn aralna bal olarak iki genel s-nfa ayrlabilirler:1. Basn veya vakum deerleri kg/cm2 veya mmHg (mm civa)

cinsinden lldnden, eleman, genelde krk, diyafram ve-ya Bourdon tpdr. lm elemannn bir taraf atmosfereak olabilir ki, bu durumda eleman, atmosferik seviyenin s-tndeki veya altndaki basnlara cevap verir. Fark basn ele-mannn, iki basn aralndaki farka cevap verebilmesi iinher iki tarafla da balants vardr.

2. Genelde, su stunu cinsinden lldnden hava kanalndakistatik basn gibi dk basn veya vakum iin lm eleman,ya ierisine daldrlm ters bir an, geni bir diyafram veya ge-ni esnek bir metal krktr. Orifislerle balantl olarak kulla-nldnda, eleman diferansiyel tiplerden bir tanesidir. Pitot tp-leri ve benzer aksesuarlar statik basn lm iin kullanldgibi ak, hz veya sv seviyesini lmek iinde kullanlabilir.

(d) Su Akn Hisseden ElemanlarSu akn hisseden elemanlar, eitli temel hissetme prensiplerinive aadaki aygtlar kullanabilirler: orifis plakas, Pitot tp, ven-turi, ak nozullar, trbin metre, manyetik ak ler ve vorteks ge-irmeyen ak ler.Bunlarn her birisinin lm aral karekteristikleri, hassasiyeti vekarmaklna bal olarak deien ve farkl durumlar iin kullanl-masn uygun klan maliyetleri vardr. Genelde, fark basn tipli ay-gtlar ( orifis plakalar, Pitot tpleri, venturiler ve ak nozullar) ba-sit ve fiyatlar makuldr fakat lme sahas snrldr. Bu elemanla-rn hassasiyetleri, uygulama ve kullanm ekline baldr. (e) Dier Hissedici ElemanlarYangn alglama veya duman younluu, i hava kalitesi, rzgar y-

n/iddeti, iletkenlik, seviye, mahal meguliyeti, spesifik yereki-mi, akm, karbondioksit (CO2), karbonmonoksit (CO) vb. deerlerilme gibi baka amalar iin kullanlan hissedici elemanlar, stma,havalandrma veya hava artlandrma sistemlerinin komple kontro-l iin ou kez gereklidir.

18.4. TEMEL KONTROL SSTEMLER VE FONKSYON-LARI

18.4.1. D Hava Kontrol Metodlar

18.4.1.1 Minimum D HavaD hava kontrol iin en basit metod besleme fan altnda mi-nimum d hava damperini amaktr (ekil 18.6). Bu iki konumlubir kontrol olup; sistem iin gereksinim duyulan minimum taze ha-va almay veya egzoz dzenlemesini salar. Bu metodda taze havadamperi ve kanal sistemin ihtiya duyduu minimum taze havamiktarna bal olarak seildii iin, d havann uygun olduu ko-ullarda daha fazla miktarda serin d hava kullanmna izin vermez.Bu durum bir dezavantaj olarak deerlendirilebilir. Minimum dhava metodu, oransal termometre damper motorlaryla yaplrsa busaknca ortadan kalkar.

18.4.1.2 D Hava Ekonomi evrimi Sabit miktarda d hava kullanldnda, d hava scaklnn serinolduu zamanlarda bile soutucu serpantininin altrlmasnn ge-rektii baz zamanlar olabilir. Bu gereklilik hava scakl tarafn-dan kontrol edilen d, dn ve tahliye damperli sistemlerde eko-nomi evrimi (ekil 18.7) ile ortadan kaldrlabilir. D hava, k s-cakl dizayn deerinde iken; d hava damperi ve egzoz damper-leri genelde minimum ak pozisyonundadr (havalandrma veegzoz ihtiyacnn belirledii oranda), ve dn damperi ise dahafazla aktr. D hava scakl arttka, karm havas termostat(T1) karm havas scakln sabit seviyede tutmak iin yava ya-va d hava damperini aar. Dn ve tahliye damperleri karlklolarak buna gre kendilerini ayarlarlar. Genelde 10 C ve 16 C gi-bi baz d hava scaklklarnda % 100 d hava salanacak ve sout-ma iin kullanlacaktr. D hava scakl artmaya devam ettiindeve 21 C ila 24 C ye geldiinde d hava termostat (T2) soutma

579

ekil 18.6. MNMUM DI HAVA KONTROLU

ykn azaltmak iin sistemi minimum d hava alacak ekilde tek-rar konumlandrr. Bir ok d hava kontrol sistemlerinde fan al-madnda d hava damperi kapansn diye besleme fanndan bir ki-litleme salanr. emada gsterilen selenoid rle, pnmatik dampermotorlarna giden besleme havasnn akn keser.Ekonomi evrim kontrolnn baka yntemleri de vardr. Buradabunlar anlatlmayacak, sadece entalpi kontrolu zerinde durulacaktr.

18.4.1.3 Entalpi KontrolTeoride, kuru termometre scaklna dayal d hava ekonomi ev-rimi her zaman iin en ekonomik yaklam deildir. Kuru termo-metre scakl daha dk olsa bile, nemin yksek olduu iklimler-de d hava toplam ss (veya entalpisi), dn havasnnkinden da-ha byk olabilir. rnein, yaklak 21 C kuru termometre (KT)scaklndaki ve hemen hemen doyma noktasna yakn blgedekid havann entalpisinin, 27 C (KT) scaklndaki ve daha kurudn havas entalpisinden daha byktr. Genelde soutucu ser-pantin istenen artlar salamak iin toplam s ykn havadan al-mak zorunda olduundan, bu durumda d havay minimum sevi-yede tutmak daha ekonomiktir.Entalpiyi lmek iin kuru termometre scakl ile birlikte a)yatermometre scakln veya b) bal nemi veya c) i nokta scak-ln lmek gerekir. Birok firma artk ayn anda kuru termomet-re scakln ve i nokta scakln hisseden, d ve dn hava-sndan entalpiyi zen ve damperleri kontrol etmek iin kt gn-deren aletler retmektedir. (Bkz. ekil 18.8)Entalpi kontrolnn bir takm potansiyel faydalar olsa bile, scak-la dayal ekonomi evrimiyle karlatrldnda enerji tasarrufukktr. Entalpi ekonomi evriminin uygulanmas da zordur. Tica-ri nem hissedicilerinin doruluunun salanmas sk sk kalibrasyonyapmadan mmkn deildir ve doru entalpi hesabnn yaplmasgenelde modern dijital aletlerle snrldr. ou kez entalpi kontrol

maliyetini ve bundan dolay olumu daha kompleks yapnn gerek-lilii ve salkl alrln ispatlamak zordur.

18.4.1.4 Statik Basn Kontrolevresine gre sabit pozitif veya negatif basnca gereksinim duyanmahallerde d, dn ve tahliye havas damperleri statik basnkontrolrleriyle kontrol edileceklerdir. En basit ekliyle ekil18.9da grlen statik basn kontrolr; kontrol edilen alanla, refe-rans blge (ya kontrol edilen alana yakn bir blge ya da dars)arasndaki basn farkn hisseder ve bu basn diferansiyelini koru-mak iin damperleri ayarlar. Salanan d hava miktar egzoz olu-turmak ve alan basn altnda tutmak iin yeterli olmak zorundadr.Kaplar aldnda meydana gelen basn dalgalanmalarndan dola-y kararszl nlemek iin dk oransal kazan gerektiinden,oransal art integral (PI) kontrol istenir. Bu metod, egzoz miktarla-r geni ve deiken olan sistemler iin uygundur. Egzoz havasnda-ki artma/azalma, basn deiimleri meydana getirir. Bu deiimlerfark basn transmitteriyle hissedilerek, kontrol panelinin sistemidengelemek amacyla taza hava miktarn ayarlamas salanr. Bumetod ok yaygn deildir. Bu amala, deiken debili fan kullanankontrol sistemleri daha yaygndr.

18.4.2. Istma KontrolHVAC sistemlerinde stma ilemi genelde buhar veya scak su ser-pantinleriyle salanr. Elektrik stcl serpantinler, s pompalar vedorudan gaz yanmal kanal stclar da kullanlr.

18.4.2.1 n stman stma, byk oranlarda d hava alndnda, alnan d havannstma ve soutma serpantinlerinin donmasna sebebiyet verdii du-rumlarda kullanlr. n stmada temel problem n stma serpantini-nin donmasdr. Bunu nlemek iin baz kontrol metotlar kullanlr.

580

ekil 18.7. DI, DN VE TAHLYE DAMPERL SSTEMLERDE EKONOM EVRM

ekil 18.10 en kolay yaklam gstermektedir. D hava scakl2C veya 4,5 C deerinin altna dtnde, buhar veya scak susalaycs zerindeki iki yollu bir vana alarak stma yaplr (Bu birak evrimli kontroldr). n stc serpantinden sonra filtre bulunur.n stcy terk eden havann scaklk kontrol salanmadndan, nstma serpantini, ar snmay nlemek iin, dikkatlice seilmelidir.Bu, olanaksz olmasa bile baarlmas olduka zordur. Bu nedenle da-ha gelimi n stma kontrol yntemleri gelitirilmitir. Scak sulu stc serpantinde boru iinde akan suyun hz 0,75 ile 1m/s mertebelerinde olduunda, 35 C scaklklara kadar, scak su-

yun donmas sz konusu deildir. Ancak byle dk scaklk ko-ullarnda glikol solsyonu kullanmak daha gvenli bir alternatiftir.40 C ve altndaki scaklklarda, dorudan gaz yanmal sistemlerveya elektrik kullanm tavsiye edilir.Donma havasna maruz kalacak buharl serpantinler yeterli kondens-top kapasitesinde ve vakum krclardaki gibi youma suyunu akt-mak iin iyi eimli veya yatay dzenlemeli iki boruyla datan tip ol-maldr. Buna ramen bile buhar ak ksldnda problemler ortayakabilir. Kondenstop ve boaltma hatlar donma havasna aksa izo-le edilmelidir ve mmkn olduunca dey borulama yaplmaldr.

581

ekil 18.8. ENTALP KONTROL EMASI

ekil 18.9. EN BAST EKLYLE STATK BASIN KONTROLR

18.4.2.2 Normal IstmaNormal stmada; serpantin hava giri scakl en az 5 C ile 10 Cmertebelerindedir. Tek zonlu santral nitesindeki ekil 18.11dekistc buhar veya scak su kontrol vanas, k havasndaki yksekscaklk limit termostatnn (T2) limitledii bir oda termostat (T1)tarafndan kontrol edilir.Alternatif olarak kontrol vanas, oda scaklndan ayar deeri reset-lenebilen k havas scaklna bal olarak kontrol edilebilir

(ekil 18.12). Bu sistemlerin her biri veya her ikisinin kombinas-yonu; soutma, stma veya stma ve soutma serpantinlerinin sra-l olarak kontrolunda kullanlabilir.

18.4.3. Soutma KontrolSoutma serpantinleri, genelde klima santral (AHU) ierisinde tekolarak bulunurlar. Dorudan genlemeli DX serpantinler ve sout-ma suyunu veya salamura suyunu kullananlar olmak zere balcaiki tipi mevcuttur.

18.4.3.1 Dorudan Genlemeli SerpantinlerDX serpantinler, doas gerei kendine zg geni iletim aralnasahip iki konumlu kontrol trn kullanmak zorundadr. zelliklekk birimlerde ve kapal kontroln istenmedii yerlerde skakullanlan bir sistemdir. ekil 18.13 tipik bir DX serpantin kontro-ln gstermektedir. Oda termostat, soutucu akkann genlemevanasndan serpantine akmasna izin veren, selenoid vanay aar.Genleme vanas minimum soutucu emme scakln korumayaalmak iin set deerine gre ayarlama yapar. fleme havas altscaklk limit termostat T2, besleme havas scakln ok soukolmaktan korur.

582

ekil 18.10. N ISITMA KONTROL ekil 18.11. TEK ZONLU SANTRALDA NORMAL ISITICISERPANTN KONTROLU

ekil 18.12. TEK ZONLU SANTRALDA NORMAL ISITICISERPANTN ALTERNATF KONTROLU

ekil 18.13. DX SERPANTN KONTROL

Farkl bir yaklam, soutucu akkan emi hattnda oda termostattarafndan kontrol edilen deiken debi yeteneinde bir vana ilaveetmekle (ekil 18.14) gerekletirilir. Oda scakl dtke vanakslarak serpantindeki emme scakl azaltlr ve serpantin sout-ma kapasitesi drlr. Ters evirici rle vastas ile, selenoid va-nann ilk alma koulunda gerekli art olan, basn vanasnn akkonumda olmasna imkan salanr.Bu dzen soutucu devresinde problemlere yol aabilir ve soutu-cu boru dizaynnda uzman birisi tarafndan kullanlmaldr.ki kademeli dorudan genleme, ou kez yeterli kapasite kontro-l salayacaktr. Serpantinlerin yatay ksmlara ayrlmasndansa,kademelerin serpantin boru dizinleri ile yaplmas gerekir. veyadrt sral bir serpantinde ilk sra soutmann en az yarsn yaptiin ok sral serpantinlerde ilk devre hava ak ynndeki ilk dev-

re ve dier sralar ikinci devre olmaldr. ki aamal termostat kul-lanlr (ekil 18.15).

18.4.3.2 Soutulmu Sulu SerpantinlerSoutulmu sulu veya salamural serpantinler, yollu veya ikiyollu vana ile stma serpantinlerinin kontrolne olduka benzerbir ekilde oransal veya iki konumlu olarak kontrol edilirler. Ge-nelde soutma serpantini vanalar, doru hareketli kontrolrlerinkullanmna izin verdiinden normalde kapal olarak monte edi-lirler. Onun iin resirklasyon pompas kullanlmsa ekil18.16da veya ekil 18.17de grld gibi yollu vana dzen-lemesi ortaya kar.Sirklasyon pompas dzenlemesi iki ynden dolay ok kullanl-dr: (1) ar derecede doru scaklk kontrol iin ve (2) karm ve-

583

ekil 18.14. EM HATTINDA ODA TERMOSTATI TARAFINDAN KONTROL EDLEN DEKEN DEB YETENENDE BRVANA BULUNMASI HAL

ekil 18.15. K KADEMEL DORUDAN GENLEME

ya n stmal hava tabakalamndan kanmay sistem geometrisi-nin olanaksz kld yerlerde donma durumlarndan kanmak iin.

18.4.4. Nem KontrolHavas artlandrlan mahallin, seilmi nem artlarnda kalmas-n salamak iin ortama alnan havann nemini azaltmak veyaykseltmek gerekebilir.

18.4.4.1. YkaycGenelde, duyulur soutma kabiliyeti nedeniyle evaporatif soutucuolarak bilinir. Pahal olmayan elverili bir nemlendirme salayan vebyk endstriyel tesislerde ince spreyleme ve damla tutucu sistemiile uygulanabilir. Soutma buharlaan suyun havann duyulur ssnekmesi ile olur. Bylece ykaycdan geen hava artlar sabit bir yatermometre scakl boyunca deiir. Ykayc kndaki durum,havann ykayc giri artlar ve ykaycnn doyurma verimine ba-ldr. Genelde ykayc doyurma verimi %70 ila %90 arasndadr. Sradan bir sulu nemlendiriciye uygulanabilecek tek kontrol senaryo-su, su pulverizasyonunu ( ya da pompay) amak ya da kapamaktr.Baz durumlarda, havann istenen slak termometre scaklna kadarstlmas gerekebilir. ekil 18.18de buna benzer bir sistem gsteril-mitir. Odada bulunan higrostat, dk nem deerini hisseder ve y-

kayc/atomizer pompasna yol verir. Sonra da n stc serpantin bes-leme vanasn aar. Odadaki nem deeri ykseldike; nce n stcserpantin vanas, daha sonra da atomizer pompa kapatr. Yksek dhava nem deerlerinde; soutma kapasitesi ok kstldr. Mahallerde-ki scaklk kontrol, son stc serpantinler araclyla yaplr.

18.4.4.2. Buharl NemlendiricilerBuharl nemlendiriciler kolaylklarndan dolay ska kullanlrlar.Borulara alm kk orifislerden oluan buhar datc, hava ka-nalnn veya hava toplama kutusunun iinde bulunur (ekil 18.19).Buhar besleme vanas mahal veya kanal tipi nem ler vastasylakontrol edilir. Doyma noktasna kadar herhangi bir nem oran, nem-lendirici knda elde edilebilir. Mahal tipi nem ler kullanlrsa,kanalda youma olumasndan kanmak iin kanal tip ykseknem limitr kullanlmaldr.

18.4.4.3. Soutma Yoluyla Nem AlmaDk scaklktaki soutma serpantinleri nemi dk deerlere d-rmek iinde kullanlabilirler. Serpantin yzey scakl buz oluu-mundan dolay donma scaklnn altnda olacandan, geni yz-ge aralkl zel DX serpantinlerinin kullanlmas gerekir ve scakgaz, elektrik ss ve scak hava vastasyla buzlar zmek iin ha-zrlk yaplmaldr. Bu yaklam ok dk scaklklarda yetersizkalmaya ynelir ve buzlarn zlmesi iin aralkl kapanmaya ve-ya birisinin buzlar znrken dierinin alt paralel serpantin-lere gereksinim duyar. Mahal scakln kontrol etmek iin tekrar

584

ekil 18.16. YOLLU VANA LE KONTROL

ekil 18.17. YOLLU VANA LE KONTROL

ekil 18.18. N ISITMALI YIKAYICI SSTEM KONTROL

ekil 18.19. BUHARLI NEMLENDRC KONTROL

stma gereklidir. Mahal nemi ounlukla serpantin scaklnn birfonksiyonu olduu iin, deiken ters basn vanasnn nem hisse-dicisinin kontrolyle olduka iyi bir kontrol baarlabilir (ekil18.20). Nem hissedicisi yeterli seviyeye geldiinde seici rle, odatermostatnn soutma serpantinini minimum kapasitede altrma-sna izin verir.

18.4.5. Elektrikli Istma KontrolElektrikli stclar dier stma cihazlar gibi iki konumlu, zamanayarl iki konumlu ve oransal olarak ayn temel evrime gre kont-rol edilebilirler. Elektrik enerji kayna olarak kullanldndan, ba-z zel emniyet gereksinimleri gereklidir. Btn elektrikli stclar,yksek limit kontrolyle beraber temin edilmelidir. Baz kodlaryksek scaklk limiti ile birlikte hem otomatik hem de manuel re-set gerektirir. Cebri haval stclarda elektrik elemannn ar sn-masn nlemek iin ngrlen hava ak minimum oranda olduuzaman fan durduunda stcy korumak iin hava ak anahtar ol-maldr.Kk kapasiteli stclarn iki konumlu kontrol, stc elektrikenerjisini salayan kontaktre kumanda eden bir termostat tarafn-dan salanr (ekil 18.21). Byk stclar da ok kademeli termos-tat veya her biri stma serpantininin bir ksmndaki mevcut ak

kontrol eden birka kontaktrl ardk dizili anahtar kullanm yay-gndr.

18.4.6. Soutma KuleleriSadece soutma mevsiminde iletilecek olan soutma kuleleri kont-rol, genelde fan kontrol ile salanr (ekil 18.22). Kondenser bes-leme suyu termostat, scakln artp azalmasna gre fan aacakya da kapatacaktr. Daha byk kulelerde iki veya aamal ter-mostat kontroll iki hzl fanlar kullanlabilir.Tm sene boyunca kullanlan kuleler, by pass vanalarn ve donma-y nlemek iin snmay da ieren daha kapsaml kontrol sistemleri-ne gereksinim duyar. Her hangi bir ekilde dondurucu souk bir ha-vada kulenin ierisinden dk hzl su ak, kulenin iinin buzladolmasna sebebiyet verir ki bu da kuleye zarar vermeyle sonulanr.

18.5. SENSR YERLEMUygun sensr yerleimi neyin kontrol edileceinin zel olarak so-rulmasyla en iyi saptanabilir. Eer oda scakl ise o zaman yerle-im besleme havasna maksimum uzaklkta, cihazlardan veya pen-cerelerden dolay meydana gelen draft veya radiant etkilerden mini-mum etkilenecek ekilde ve sensrn ortalama oda scakln oku-yabilecei ekilde olmaldr. Sensrn dn havas akl kenar-na veya dn havas kanalna konulmas nerilir.Geni bir alma hacminde zel bir alma istasyonunda en iyikontroln olmasn isteyebilirsiniz. O zaman sensr buraya yerle-tiriniz. Kanlmas gereken ana problem sensrn artlar dorugrmesini nleyen harici/kenar etkileridir. Bunlar scaklk sensrle-ri iin radyasyon (scak veya souk), draft, yeterli hava sirklasyo-nu kilitlenmesi veya yerletirmeden dolay s transferi (d duvar-daki gibi) olabilir.Tek bir blgede birden ok odal sistemlerde sensr yerleimi iinortalama oda seilmesi esastr. Konferans odalar veya bykdeiken ykl odalar farkl blgelerde olmaldr. Fakat bu mm-kn deilse, bu odalarn zon iin hissetme noktas olmasna izinvermeyiniz. Byk ve kk odalar arasnda seme ansnz var-sa byk olan tercih ediniz. Tek zondaki btn odalar ortak tekyne ynlendirmelidir (gney, kuzey, dou veya bat, fakat bunla-rn karm deil).

585

ekil 18.20. SOUTMA YOLUYLA NEM ALMA SSTEMKONTROL

ekil 18.21. KK KAPASTEL ISITICILARIN K KONUMLU KONTROL

18.5.1. Elektrikli KilitlemelerBaz noktalarda elektrik motor kontrolyle ara yzey oluturmakiin scaklk ve basn kontrolleri gerekli olacaktr. Kk motorlarbazen dorudan, elektrik kontrolleriyle altrlrlar. Eer motorlarbykse veya bu kontrol devrelerinden farkl voltajl ise veya pn-matik veya elektronik kontrol kullanlmsa, o zaman rlelere ge-reksinim vardr.

18.6. BYS-BNA YNETM SSTEMBina ynetim sistemlerindeki, sistem mimarisindeki ve cihaz see-neklerindeki hzl deiim nedeniyle; doru ynetim sisteminin ku-rulmas ii dzgn bir analizi gerektirmektedir. Bina ynetim siste-mi tasarmnn teori ve bilgisayar sistem uygulamasn kontrol et-mek iin entegre bir yaklama ihtiyac vardr. Bu yzden perfor-mans ihtiyalar kombine sistem temeli zerinde tanmlanmaldr.Bu ihtiyalar byklk ve cinse gre deiir. Bu spesifikasyonlar-

dan bazlar unlar olmaldr : Tekil (bamsz) kontrolr gereklilikleri Kontrolr programlanabilme yetenei Kontrolr veri saklama ve ileme gereklilikleri Analog giri-k cihazlarnn doruluu Fiziksel deiime ve alarma gre sistem tepki sresi Data iletiim gereklilikleri Paylalan iletiim sistemlerinin integrasyonu ve gvenlik

gereklilikleri Kontrolrler aras (peer to peer) iletiim Kontrolr iin giri/k gereklilikleri Sistemin gelecekte geniletilebilmesi iin gereklilikler Mekanik ve elektriksel paket cihazlarla salanacak integrasyon

(arayz). Veri merkezi (kullanc) sistemi arayz gereklilikleri Kullanc (alma istasyonlarnn) adedi ve yeri Kullanc programlama yetenei BYSne uzaktan eriim gereklilikleri Bina gvenlik (yangn, deprem korunum) sistemleriyle enteg-

rasyon Donanmdaki artlarn (karmakln) minimum olmas zlenecek ve kontrol edilecek ekipmann alma sralar ( eer

izimlerde gsterilmemise) Ekipman standartlar (UL, vs)Bu maddeleri aka belirlememek, ynetim sistem reticileri vetaahhtleri tarafndan farkl yorumlamalarn olumasna sebepolur. Projenin uygulama safhasnda eitli tartmalara, ilavemaliyetlere ve de en nemlisi ihtiyac karlamamaya yol aar.Bylece ihtiya duyulan salayamama sz konusu olur. Eitrn tanmlamas ou kez sorun oluturabilmektedir. rnein,scaklk hissedicisi termistr olarak ya da platinyum rezistans scak-lk dedektr olarak alglanabilir ki bu iki rn asla eit deildir.Termistr daha ucuz olduu gibi, daha az hassasiyet ile alr vebakm da daha maliyetlidir. Her seim, maliyeti beraberinde getirir.Bu yzden bte hazrlanrken, stnde yeterince dnlerek kararverilmelidir.

586

ekil 18.22. SOUTMA KULES KONTROL