Açık devre soğutma kuleleri, prosesten veya iklimlendirme sisteminden gelen ısıyı suyun bir kısmını buharlaştırarak atmosfere aktarır. Bu yöntem enerji açısından verimlidir; ancak buharlaşan su saf olarak ayrıldığı için geride kalan sirkülasyon suyunda çözünmüş tuzlar sürekli yoğunlaşır. Kule ayrıca havadaki toz, polen ve mikroorganizmaları yıkayan büyük bir hava yıkayıcı gibi çalışır. Bu iki etki birlikte yönetilmediğinde eşanjörlerde kireç, borularda korozyon ve dolgu malzemesinde biyofilm kaçınılmaz hale gelir.
Bu rehberde soğutma suyu sorunlarının nedenlerini, konsantrasyon çevriminin nasıl yönetileceğini ve etkili bir şartlandırma programının bileşenlerini ele alıyoruz.
Sirkülasyon suyu neden bozulur?
Kulede buharlaşan su, sistemdeki çözünmüş maddeleri geride bırakır. Takviye (make-up) suyundaki kalsiyum, magnezyum, bikarbonat, silis ve klorür gibi iyonlar her çevrimde birikir. Sirkülasyon suyundaki iletkenliğin veya klorür derişiminin takviye suyundakine oranı konsantrasyon çevrimi (COC) olarak adlandırılır.
COC yükseldikçe su tasarrufu artar; ancak çözünürlük sınırını aşan tuzlar ısı transfer yüzeylerinde çökelmeye başlar. Sıcaklık da önemli bir etkendir: kalsiyum karbonatın çözünürlüğü sıcaklık arttıkça azaldığı için kireç ilk olarak eşanjör tüplerinin en sıcak bölgelerinde oluşur.
Üç temel risk: kireç, korozyon ve biyolojik kirlilik
Kireçlenme ve tortu
Kalsiyum karbonat, kalsiyum fosfat ve silis birikintileri ısı transferini azaltır. Birkaç milimetrelik tabaka bile yaklaşım sıcaklığını yükselterek soğutma gruplarının veya proses ekipmanının enerji tüketimini artırır. Askıda katı maddeler ve korozyon ürünleri ise düşük akışlı bölgelerde çökerek tortu oluşturur ve altında lokal korozyona zemin hazırlar.
Korozyon
Karbon çelik borular genel ve çukurcuk (pitting) korozyonuna, bakır alaşımlı eşanjörler amonyak ve oksitleyici biyositlere, galvanizli kule gövdeleri ise yüksek pH'ta "beyaz pas" olarak bilinen çinko korozyonuna karşı hassastır. Korozyon yalnız malzeme kaybı değildir; oluşan ürünler suya karışarak tortu ve biyolojik büyüme için uygun ortam hazırlar.
Biyolojik kirlilik
Ilık, oksijenli ve besin içeren kule suyu; bakteriler, algler ve mantarlar için elverişlidir. Yüzeylerde oluşan biyofilm ısı transferini düşürür, mikrobiyolojik korozyona yol açar ve kimyasalların etkinliğini azaltır. Soğutma kuleleri ayrıca Legionella bakterisinin üreyebileceği sistemler arasında yer aldığından, biyolojik kontrol yalnız verimlilik değil iş sağlığı açısından da kritik bir konudur.
Konsantrasyon çevrimi ve blöf yönetimi
Kule su dengesi dört bileşenden oluşur: buharlaşma (E), sürüklenme kaybı (D), blöf (B) ve bunları karşılayan takviye suyu (M). Blöf, yoğunlaşan tuzları sistemden uzaklaştırmak için bilinçli olarak boşaltılan sudur.
| Büyüklük | Yaklaşık ilişki |
|---|---|
| Buharlaşma (E) | E ≈ 0,00153 × Q × ΔT (Q: sirkülasyon debisi, ΔT: °C) |
| Blöf (B) | B = E / (COC − 1) − D |
| Takviye suyu (M) | M = E + B + D = E × COC / (COC − 1) |
Örneğin 500 m³/h sirkülasyon ve 5 °C sıcaklık farkında buharlaşma yaklaşık 3,8 m³/h'tir. COC 3'ten 5'e çıkarıldığında toplam takviye ihtiyacı yaklaşık 5,7 m³/h'ten 4,8 m³/h'e düşer. Ancak bu tasarruf, takviye suyunun kimyası ve uygulanan inhibitör programı yüksek COC'yi kaldırabiliyorsa mümkündür. Hesapları kendi değerlerinizle soğutma kulesi make-up hesaplama aracı ile yapabilirsiniz.
Blöfün iletkenlik ölçümüne bağlı otomatik bir vana ile yapılması, elle yapılan aralıklı blöfe göre çok daha kararlı bir su kimyası sağlar.
Şartlandırma programının bileşenleri
- Kireç ve tortu inhibitörleri: Fosfonatlar ve polimer dispersanlar, kristal büyümesini geciktirir ve partiküllerin askıda kalmasını sağlar.
- Korozyon inhibitörleri: Karbon çelik için uygun inhibitör karışımları, bakır alaşımları için azol türevleri kullanılır. Programın seçimi sistem metalurjisine göre yapılır.
- Biyositler: Oksitleyici biyositler (klor, brom bazlı ürünler) sürekli veya periyodik olarak, oksitleyici olmayan biyositler ise genellikle şok dozlar halinde uygulanır. Mikroorganizmaların tek bir aktif maddeye uyum sağlamasını önlemek için iki farklı biyositin dönüşümlü kullanılması yaygın bir uygulamadır.
- Biyodispersanlar: Biyofilmin gevşetilmesine yardımcı olarak biyositin yüzeye ulaşmasını kolaylaştırır.
Kimyasalların takviye suyu debisiyle orantılı (oransal) dozajlanması, aşırı veya yetersiz dozun önüne geçer.
İzlenmesi gereken parametreler
| Parametre | Neden izlenir? |
|---|---|
| pH | Kireçlenme eğilimi, korozyon hızı ve biyosit etkinliği pH'a bağlıdır. |
| İletkenlik / TDS | COC ve blöf kontrolünün temel göstergesidir. |
| Toplam sertlik ve M-alkalinite | Kalsiyum karbonat çökelme riskinin değerlendirilmesi için gereklidir. |
| Klorür ve sülfat | Korozyon riskini artıran iyonlardır; COC doğrulamasında da kullanılır. |
| Toplam demir / bakır | Sistemdeki korozyonun dolaylı göstergesidir. |
| Serbest / toplam halojen | Oksitleyici biyosit programının etkinliğini gösterir. |
| İnhibitör bakiyesi | Doz ayarının doğru olup olmadığını gösterir. |
| Mikrobiyolojik sayım | Daldırma plakası veya laboratuvar sayımıyla biyolojik kontrol izlenir; risk değerlendirmesine göre Legionella analizi yapılır. |
Bu parametrelerin tek seferlik değil, düzenli aralıklarla ve aynı noktalardan ölçülmesi gerekir. Eğilimleri izlemek, ani değişiklikleri sorun büyümeden fark etmeyi sağlar.
Sahada iyi uygulamalar
- Takviye suyunun sertliği ve alkalinitesi yüksekse yumuşatma veya kısmi ön arıtma ile daha yüksek COC hedeflenebilir.
- Yan akım filtrasyonu, havadan gelen partikülleri azaltarak tortu ve biyofilm oluşumunu sınırlar.
- Kule havuzu, dolgu ve damla tutucular periyodik olarak kontrol edilmeli ve temizlenmelidir.
- Uzun süreli duruşlardan sonra sistem devreye alınmadan önce temizlik ve şok dezenfeksiyon planlanmalıdır.
- Yeni galvanizli kulelerde ilk devreye alma döneminde yüzeylerin pasifleşmesine imkân veren pH kontrolü uygulanmalıdır.
Sonuç
Soğutma suyu şartlandırması; doğru COC hedefi, kararlı blöf kontrolü, sisteme uygun kimyasal program ve düzenli izleme bir araya geldiğinde başarılı olur. Bayer Çevre, tesisinizdeki takviye ve kule suyunu analiz ederek uygun programı belirler ve periyodik raporlarla performansı izler.
Sık Sorulan Sorular
Soğutma kulesinde konsantrasyon çevrimi (COC) kaç olmalıdır?
Tek bir doğru değer yoktur. Uygun COC, takviye suyunun sertliği, alkalinitesi, silis ve klorür içeriği ile uygulanan inhibitör programına göre belirlenir. Su analizi yapılmadan yüksek COC hedeflenmesi kireçlenme riskini artırır.
Neden iki farklı biyosit dönüşümlü kullanılır?
Mikroorganizma popülasyonlarının tek bir aktif maddeye uyum sağlamasını önlemek ve biyofilmi farklı mekanizmalarla kontrol etmek için oksitleyici ve oksitleyici olmayan biyositler program dahilinde dönüşümlü uygulanır.
Blöfü elle yapmak yeterli midir?
Elle yapılan aralıklı blöf su kimyasında dalgalanmalara yol açar. İletkenlik kontrollü otomatik blöf, COC değerini hedef aralıkta tutarak hem su tasarrufu hem de kireç kontrolü sağlar.
Legionella kontrolü için ne yapılmalıdır?
Sistem için su yönetim planı hazırlanmalı, biyosit programı sürekli uygulanmalı, kule periyodik olarak temizlenmeli ve risk değerlendirmesine göre laboratuvar analizi yaptırılmalıdır.
Kaynaklar
- ASHRAE Standard 188: Legionellosis — Risk Management for Building Water Systems
- ASHRAE Guideline 12: Managing the Risk of Legionellosis Associated with Building Water Systems
- Cooling Technology Institute (CTI), WTB-148: Legionellosis Guideline — Best Practices for Control of Legionella
Bu içerik genel bilgilendirme amaçlıdır. Tesisinize özel uygulama için su analizi ve teknik değerlendirme gereklidir.
