SICAK MAKİNE YÜZEYLERİNİN YALITILMASIYLA ORTAYA ÇIKAN BÜYÜK TASARRUFLAR
Dr. Ersun Kubilay
Genel Müdür
Epsilon Enerji Ltd. Şti.
İklim değişimi sonucu yaşadığımız küresel ısınma, birçok canlı türünün yok olması, alışılmadık sıklıkta karşılaştığımız doğal afetler gibi dünyamızın doğal bir yok olma sürecine girdiğini gösteren değişimler, sanayicilerimizi üç konuda düşünmeye zorlamıştır:
1. Üretim yaparken enerji verimliliği ve enerji tasarruflarına yeterince önem veriliyor mu?
2. Fosil Yakıt kullanımı yerine Yenilenebilir Enerji Kaynakları daha fazla kullanılabilir mi?
3. Gereksiz internet kullanımı, çalışma saatleri dışında kapatılmayan bilgisayarlar gibi bazı kötü alışkanlıklarından çalışanlar vazgeçirilebilir mi?
Son birkaç yıldır ülkemizde, yavaş da olsa enerji tasarrufu ve enerji verimliliğiyle ilgili proje ve yatırımların başladığı görülmektedir. Yaşadığımız ekonomik krizde, enerji tüketimlerini kontrol edebilen, enerji verimliliğini ön planda tutan ve çalışanlarında da enerji verimliliği kültürünün var olduğu, işletmelerin krizden çok daha az etkilendikleri görüldü.
Sıcak proseslerin uygulandığı makinelerde yüzeyden enerji kayıpları oldukça fazladır. Japonya, Kore Taiwan gibi sanayileşmiş uzak doğu ülkelerinde sıcak makine yüzeylerinin yalıtımı, yıllardır sıkça başvurulan bir enerji tasarrufu yöntemidir. Avrupa ve ABD ülkelerinde ise bu uygulama yaygın değildir. Türkiye’de sıcak makine yüzeylerinin yalıtımıyla sağlanacak enerji tasarruflarının önemi yeni-yeni tartışılmaya başlanmıştır. Oysa ülkemizde, mantolanması yasayla zorunlu hale getirilen binaların yüzey sıcaklıklarının dış ortam sıcaklıklarıyla farkı, yılın sadece belli dönemlerinde 25-30°C’lerin üzerindedir. Sıcak makinelerde ise bu ΔT sıcaklık farkı çoğunlukla 60-70 °C den fazladır ve üstelik bu makineler günde 22-24 saat, yılın 12 ayı çalışmaktadır. Kısaca, enerji dış alımı 40 milyar USD’leri aşan ülkemizde sıcak makinelerin yalıtımının bina yalıtımlarından daha önemli ve öncelikli olduğu rahatlıkla söylenebilir.
Dünyanın önde gelen iki büyük Japon yalıtım malzemesi üreticisiyle kurulan işbirliği sonunda 2009 yılında Türkiye’de ilk kez sıcak yüzey yalıtımları (veya mantolama) başlatılmış ve bugüne kadar yedi fabrikada uygulamalar gerçekleştirilmiştir. Tekstil, gıda ve kimya sektörlerindeki fabrikalarda yaptığımız bu uygulamalarda ortaya çıkan sonuçlar oldukça cesaret vericidir.
Uygulama yaptığımız makinelerde birim üretim başına veya saatlik enerji tüketimlerinin % 60-%70 azalması fabrika yöneticilerini diğer sıcak makinelerini da yalıtmak için harekete geçirmiştir. Uygulamalarda, HR N ve OG C serisi malzemeler kullanılmıştır. Bunlardan, 140 °C ye kadar olan sıcaklıklarda tercih edilen HR N-15, altta 5 mm seramik yünü, üste ise 10 mm polietilen köpükten oluşan ve λ ısı iletim katsayısı 0,029 kcal / m2 h°C olan kompozit bir malzemedir. 140 °C den daha yüksek sıcaklıklarda ise alttaki seramik yünü kalınlığının 10 mm olduğu HR N-20 kullanılmıştır. HR serisi malzemeler suya ve her türlü kimyasallara dayanıklılıkları nedeniyle ıslak ortamlarda tercih edilen malzemedir. OG C serisi malzemelerde ise polietilen köpük yoktur; onun yerine alttaki kalın seramik yünü ince bir cam kumaşı ile korunmaktadır ve bu malzeme çoğunlukla kuru ve yangın riskinin olduğu alanlarda kullanılmaktadır.
HR N-15 uygulamalar sırasında, bir yalıtım malzemesi test düzeninde test edilmiştir. Aşağıdaki fotoğraflarda görülen test düzeninde 20 lt’lik iki su deposundan bir tanesi HR N-15 ile yalıtılmış ve su ile doldurulan her iki depodaki ısıl kayıplar değişik sıcaklıklarda karşılaştırılmıştır.
Deney düzeninde her depo için ayrı sirkülasyon pompaları, sıcaklık kumanda düzenleri ve enerji sayaçları vardır.
Deneme öncesi su ile doldurulan depolarda 10 dakika süreyle sirküle edilen su, daha sonra 70-90 ve 95 °C kadar ısıtılmış ve bir saat boyunca sıcaklıkların bu derecelerde sabit kalmaları istenmiştir. Sonuçlar aşağıdaki tablo ve grafikte gösterilmiştir.
Her üç derecede de yalıtımsız depoda 1 saatte tüketilen enerjiler yalıtımlı depoda tüketilen enerjilerin iki katından fazla olmuştur. Depoların basınca düşük mukavemetleri nedeniyle, 100 °C’den yüksek sıcaklıklarda deneme yapılamadıysa da, özellikle tekstilde sentetik kumaşların boyama sıcaklıkları olan 110-135°C gibi daha yüksek sıcaklıklarda yüzeyden ısıl kayıplar artacağından, yalıtımla sağlanabilecek tasarrufların % 65’lerden fazla olacağı rahatlıkla söylenebilir. Bu arada yapılan testlerde su ısıtma süresi yalıtımlı makinede % 10 daha kısa, ısıtma sırasında yüzeyden olan ısıl kayıplar % 15 daha düşük olmuştur.
Kasım ayında Çorlu’daki bir tekstil boyahanesinde bulunan kontinü kasar makinesi HR N-15 kullanılarak yalıtılmıştır. Toplam 350 m2 alanın yalıtıldığı bu makinede günlük çalışma süresi 22 saat, ortalama yüzey sıcaklığı ise 98 °C’dir.
Aşağıdaki fotoğraflarda yalıtım sırasında ve yalıtım sonrasında makine görülmektedir.
Yukarıda sözünü ettiğimiz toplam 350 m2’lik yalıtımın maliyeti ve geri ödeme süresi aşağıda gösterilmiştir.
Yatırım hesabında, uygulama sırasında yapılan yaklaşık 2.000 TL’lik otel ve yol giderleri dikkate alınmamıştır. Bu giderin de hesaplara katılmasıyla toplam maliyet 49.137 TL, geri ödeme süresi de 9 ay olarak ortaya çıkar.
Bina yalıtımlarının geri ödeme süreleriyle karşılaştırıldığında, sıcak makine yalıtımların çok daha rantabl olduğu aşağıdaki hesaptan da görülebilir.
Bir başka uygulama da, yukarıdaki fotoğraflarda görülen, Brazzolli marka iki H-T boyama makinesinden bir tanesinin HR N-15 malzemeyle yalıtılmasıyla yapılmıştır. Yalıtım sonrası makinelerin ikisi de 135 °C ye kadar ısıtılmış ve pompalar 10 dakika süreyle çalıştırıldıktan sonra her iki makine soğumaya bırakılmıştır ve her 3 °C’lik sıcaklık düşüşleri kaydedilmiştir.
Test sonuçlarının görüldüğü aşağıdaki grafiktende de anlaşılacağı gibi su sıcakları 117°C’ye yalıtımsız makinede 1 saat 16 dakikada, yalıtımlı makinede ise 5 saat 19 dakikada düşmüştür.
Makinelerdeki soğuma hızlarını (ΔT/Δt) ΔT / saat diye tanımlarsak bu hızlar,
Yalıtımsız makinede 18 / 1,27 = 14,17 °C / saat,
Yalıtımlı Makinede ise 18 / 5,32 = 3,38 °C / saat’tir.
Sonuç olarak, yalıtımlı makinede soğuma 4,2 kat daha yavaş olmuştur.
Her iki makinede sıcaklıkların 30°C ye düşme süreleri ise 455 ve 1.680 dakika olarak ölçülmüştür.
SONUÇ
Sıcak makinelerin yalıtımlarıyla çok ciddi enerji tasarrufları sağlanabilir. Burada önemli olan makinenin günlük ortalama yüzey sıcaklığı ile günlük çalışma süresinin doğru belirlenmesi ve bunlara göre geri ödeme süresinin doğru hesaplanmasıdır.
Not: Yazıda yer alan fotoğrafların hepsi Türkiye’de yapılan uygulamalar sırasında çekilmiştir.