Gemilerde ve teknelerde ısı pompası, ısıyı çoğunlukla deniz suyundan alır; yazın ise kamaralardan çektiği ısıyı yine denize verir. Deniz suyunun sıcaklığı gün boyu neredeyse sabit kaldığı ve kışın çoğu zaman havadan ılık olduğu için iyi bir ısı kaynağıdır: aynı cihaz kamaraları ve salonları ısıtır, soğutur ve sıcak kullanım suyu hazırlar. Karadaki bir uygulamadan farkı, tasarımın tuzlu suya, dar hacme, titreşime ve geminin elektrik şebekesine göre yapılmasıdır.
Seri ürettiğimiz bir gemi modeli yok. Gemi ve tekne projelerinde ısı pompasını tersanenin ya da denizcilik iklimlendirmesi yapan bir markanın şartnamesine göre, OEM ya da projeye özel üretim olarak ele alıyoruz. Bu yazı, böyle bir şartnameyi hazırlarken nelerin düşünülmesi gerektiğini anlatıyor.
Deniz suyu neden iyi bir ısı kaynağı?
Hava kaynaklı bir ısı pompası, dış hava soğudukça daha düşük bir sıcaklıktan ısı çekmek zorunda kalır; verimi düşer ve evaporatörde biriken buzu çözmek için ara ara defrost yapar. Deniz suyunda bu sorun büyük ölçüde ortadan kalkar. Su, aynı hacimde havadan çok daha fazla ısı taşır ve eşanjör yüzeyine çok daha iyi ısı aktarır; sıcaklığı gece ile gündüz arasında da pek değişmez.
Yazın aynı avantaj tersine işler. Deniz suyu öğle saatlerinde güvertedeki havadan serindir; ısı pompası kamaralardan çektiği ısıyı daha serin bir ortama attığı için soğutma verimi yüksek kalır. Isı kaynaklarının birbirinden farkını ısı pompası türleri yazısında ayrıntılı anlattık.
Deniz suyu devresi
Deniz suyu gövdedeki emiş ağzından alınır, süzgeçten geçirilir ve bir pompayla eşanjöre gönderilir. Tuzlu su sıradan bakır ve çelik yüzeyleri kısa sürede aşındırdığı için eşanjör titanyum ya da bakır-nikel alaşımı gibi deniz suyuna dayanıklı bir malzemeden seçilir. Emiş ağzının yeri ve süzgecin boyutu da önemlidir: limanda ve sığ sularda alınan su, açık denizdekinden çok daha fazla kum, tortu ve deniz canlısı taşır.
Pek çok projede ısı pompası deniz suyuna doğrudan değil, bir ara devre üzerinden bağlanır. Deniz suyu yalnızca bir plakalı eşanjörden geçer; ısı pompası tarafında tatlı su ya da glikollü su dolaşır. Böylece ısı pompasının kendi eşanjörü tuzlu suyla hiç karşılaşmaz. Isıtma modunda deniz suyu eşanjörde birkaç derece soğutulur; soğuk sularda bu düşüş sınırlandırılır ve ara devre glikolle donmaya karşı korunur. Deniz suyu debisi ile eşanjör yüzeyinde zamanla oluşan tortu ve canlı tabakası için bırakılacak pay da tasarımın baştan parçasıdır.
Kamaralar, salonlar ve sıcak su
Büyük teknelerde ve gemilerde ısı genellikle suyla dağıtılır. Isı pompası merkezi bir noktada sıcak ya da soğuk su hazırlar; bu su kamaralardaki, salonlardaki ve köprüüstündeki fancoillere gider. Her kamaranın kendi termostatı olur, yolcu ya da mürettebat sıcaklığı kendisi ayarlar. Küçük teknelerde ise her bölüme ayrı, kompakt bir ünite koymak daha yaygındır.
Isı pompası, dört yollu bir vanayla çevrimin yönünü değiştirerek kışın ısıtma, yazın soğutma yapar. Geçiş mevsimlerinde ise güneş alan taraftaki kamaralar soğutma, gölgedeki kamaralar ısıtma isteyebilir. Su devreli sistemlerde bu durum, bir kamaradan çekilen ısının öbürüne aktarılmasıyla dengelenebilir; böylece ısının bir kısmı denize atılmadan gemi içinde kullanılır.
Sıcak kullanım suyu için ısı pompası bir boyler tankını besler. Seyir sırasında ana makinenin soğutma suyundaki atık ısı da tankı ısıtabilir; limanda ya da demirdeyken bu işi ısı pompası üstlenir. Tank hacmi, mürettebat duşlarının ve mutfağın aynı saatlerde yoğunlaşan kullanımına göre seçilir. Bakteri üremesine karşı tankın belirli aralıklarla 60 °C'nin üzerine çıkarılması gerektiğinden bu ısıtma için ayrıca bir elektrikli ısıtıcı planlanır.
Gemideki sınırlar: hacim, titreşim, elektrik ve akışkan
- Hacim ve ağırlık: Makine dairesinde her santimetre değerlidir. Ünite kompakt olmalı, bağlantıları erişilebilir tarafta toplanmalıdır. Teknelerde ağırlık ve ağırlık merkezi de hesaba girer.
- Titreşim ve hareket: Kompresör, ana makinenin ve pervanenin titreşimine, geminin yalpasına ve baş-kıç vurmasına rağmen çalışmalıdır. Titreşim takozları, esnek boru bağlantıları ve eğik konumda da yağ dönüşünü güvenceye alan bir devre tasarımı gerekir.
- Elektrik: Gemi şebekesi jeneratörlerden beslenir; gerilim ve frekans gemiden gemiye değişebilir. Kompresörün kalkışta çektiği ani akım jeneratörü zorlar. İnverter kompresör yumuşak kalkışla bu yükü sınırlar ve kapasiteyi ihtiyaca göre ayarlar. Limanda kara elektriğine geçiş de hesaba katılır.
- Akışkan ve güvenlik: Kapalı gemi hacimlerinde akışkan kaçağı, karadakinden daha kritik bir konudur. R290 gibi yanıcı akışkanlar ek güvenlik şartlarına tabidir; akışkan seçimi geminin bağlı olduğu klas kuruluşunun kurallarıyla birlikte yapılır.
- Ses: Kamaralar aynı zamanda yatak odasıdır; ünitenin ve fancoillerin sesi bu yüzden konuttakinden daha sıkı bir sınıra göre seçilir. Ses değerlerinin nasıl okunacağını ısı pompası gürültülü mü çalışır yazısında anlattık.
Hangi tekneye hangi düzen?
Teknenin büyüklüğü ve kullanım biçimi, sistemin yapısını belirler:
- Yat ve gulet: Ege ve Akdeniz'de yaz sezonunda soğutma ağır basar. Kamara sayısı azsa her kamaraya ayrı kompakt ünite, fazlaysa merkezi bir soğuk-sıcak su devresi kurulur. Demirdeyken gece jeneratörün çalışma süresi ve sesi önemlidir; inverter kompresörlü bir ünite, yük azaldığında kapasitesini düşürerek daha küçük bir jeneratörle sessiz çalışabilir.
- Feribot ve yolcu gemileri: Salon hacimleri büyüktür ve kalabalık yolcu nedeniyle taze hava ihtiyacı yüksektir. Isıtma ve soğutma yükünün önemli bir kısmı dışarıdan alınan havadan gelir; egzoz havasındaki ısının taze havaya aktarılması bu yükü azaltır.
- Çalışma ve araştırma gemileri: Haftalarca denizde kalan mürettebat için kamara konforu ve sürekli sıcak su öncelik taşır. Seyir sırasında makine atık ısısı, limanda ve istasyonda beklerken ısı pompası devrededir.
Küçük teknelerde güverteye konan hava soğutmalı üniteler de kullanılır, ancak tuz spreyi, sınırlı yer ve soğuk havada defrost ihtiyacı nedeniyle deniz suyu soğutmalı üniteler daha yaygındır.
Marina ve kıyı tesisleri: karadaki taraf
Teknelerin bağlandığı marina binaları, tersane ofisleri, yat kulüpleri ve kıyıdaki oteller ise karadaki ürünlerle çözülür. Buradaki asıl sorun, tuzun ve nemin dış ünitede yol açtığı korozyondur. V serisi dış ünitelerin kondanseri O bükümlü, epoksi kaplı bakır borulardan yapılır ve deniz kenarındaki yapılar için uygundur. Kışı ılık, yazı uzun ve sıcak geçen kıyı bölgelerinde ise soğutmaya göre ayarlanmış Vaha serisi tercih edilir.
Gemi projeleri için özel üretim
Bir gemi ya da tekne için ısı pompası veya kontrol kartı gerektiğinde işi OEM çözümleri kapsamında, şartnameden başlayarak ele alıyoruz: teknik öneri, numune ve onaydan sonra üretim. Bir makineye göre özel ısı pompası tasarlamanın örneklerinden biri SarMakina projesidir. Kontrol kartını ve yazılımını kendimiz geliştirdiğimiz için şartnamede istenen haberleşme ve kumanda özellikleri de teknik öneri aşamasında değerlendirilir.
Şartname için gereken başlıca bilgiler şunlardır: teknenin tipi ve seyir bölgesi, kamara ve salonların sayısı ile hacmi, kış ve yaz aylarındaki deniz suyu sıcaklıkları, geminin elektrik şebekesi, makine dairesinde ayrılabilecek yer, sıcak su ihtiyacı ve uyulması gereken klas kuralları. Bu bilgileri iletişim formu ile gönderin; hangi yapının uygun olduğunu birlikte değerlendirelim.
