Dünya üzerinde artan küresel ısınma potansiyeli iklimlendirme sistemlerine olan önemi daha da artırmaktadır. Büyük sistem kapasitelerine sahip projelerde hesaplama yapılırken uygulamalardaki zorluklar da göz önünde bulundurulması gerekiyor. Özellikle binaların kullanım amaçları, bulundukları bölge ve bölgeye bağlı olarak dış hava şartları değişkendir.

Yatırımcılar, bina sahipleri veya binayı kullananlar ise farklı işletme şartları talebinde bulunabilirler. Bu nedenlerle havalandırma-iklimlendirme sistemleri bu ihtiyaçları karşılamak amacıyla genellikle çeşitli tipte ve özellikte projelendirilir, monte edilir ve işletilirler.

Klima sistemlerini sınıflandırmanın esas amacı, farklı zonlar oluşturarak bir sistemi diğerinden ayırabilmeyi sağlamak ve taleplere bağlı olarak optimum şartlarda çalışacak sistemi seçmeyi kolaylaştıracak bir yöntem oluşturmaktır. Bu sayede ideal konfor şartları elde edilerek başarılı bir proje ortaya konabilir. İklimlendirme sistemlerinin sınıflandırılmasında aşağıdaki temel kriterler göz önünde tutulmalıdır:

• Klima sistemlerinin sınıflandırılması, ısıtma ve soğutma sistemlerinin ayrıntılarının yanı sıra, hava dağıtım sisteminin öncelikli konularını da içermelidir. Çünkü hava dağıtım sistemi iç hava sıcaklığının ve kalitesinin kontrolünde doğrudan etkilidir.
• Sistem ve kullanılan ana elemanlar birbirlerine uyumlu olmalıdır.
• Sistem sınıflandırmaları pratik uygulamalara dayanmalıdır.
• Sistem sınıflandırılması basit olmalı, her klima sistemi acık bir şekilde diğerinden farklı olmalıdır.

Bunların dışında iklimlendirme tesisatlarında 7 çeşit havadan söz edilmektedir. Bunlar:

1. Dış hava (DH) : Mahal dışından alınan hava.
2. İç hava: Mahalde bulunan mevcut hava.
3. Dönüş havası (DÖH) : Enerji tasarrufu sağlamak amacıyla, belli oranlarda dışarıdan alınan taze hava ile karıştırılmak üzere, karışım odasına gönderilen kullanılmış bayat hava.
4. Karışım havası (KH) : Karıştırma odasında, belli oranlarda dış hava ile kullanılmış bayat iç havanın karıştırılmasından oluşan sistem havası.
5. Atık hava (AH) : Mahalde kullanıldıktan sonra, egzosttan dışarıya atılan hava.
6. Bayat hava (BH) : Mahalden alınan, kullanılmış, oksijen yönünden fakir hava.
7. Temiz hava (TH) : İklimlendirme santralinde işlenip, istenilen şartlara getirilerek mahale kullanılmak üzere üflenen hava.

Havada Aranan Şartlar

İklimlendirme sistemlerinde ısı taşıyıcı akışkan olarak kullanılan havada bir takım özellikler aranmaktadır. Tesisatın yapılması esnasında istenilen değerlerin iyi belirlenebilmesi için, bunların önceden bilinmesi gerekir. Bu fiziki özelliklerin başlıcaları; havanın tazeliği, temizliği, nemi, sıcaklığı ve hızıdır.

Havanın tazeliği

Taze hava, oksijen yönünden zengin olan havadır. Nefes alırken hava içindeki oksijen kanın temizlenmesinde kullanılmaktadır. Dolayısıyla kullanılan hava bayatlamaktadır. Ortalama olarak dış havada yaklaşık % 21 oranında O₂ varken, dışarı atılan havasındaki bu oran yaklaşık % 16,5 kadardır. Yani nefesle dışarı atılan hava; oksijen yönünden fakirleşmektedir. Bu bakımdan mahale verilen hava belli oranlarla oksijen yönünden zengin olan dış hava ile beslenmelidir.

Havanın temizliği

Havada aranan en önemli husus tabikide havanın temizliğidir. Hava içinde bulunan istenmeyen gaz ve tozlar hem insan sağlığına ve hem de konforuna etki etmektedir. Bu nedenle, santrale verilen havanın kullanım alanına göre filtreler takılarak her türlü pislikten arındırılmalıdır.

Havanın nemi

Normalin üzerindeki nemli hava, sıkıntı veren havadır. Nemli hava, bünyesinde daha fazla su taşıdığından, insanlar üzerinde yaptığı basınç artmakta ve insan vücudundan gizli ısı transferi zorlaşmaktadır. Bu nedenle nemli dış hava şartlarında, özellikle kalp hastalarının, mecbur kalınmadıkça dışarı çıkmaları istenmez. Kuru havaya sahip bir ortamda ise vücut hızla su kaybettiğinden, sık sık su içme ihtiyacı hissedilir. Bu nedenle; konfor şartlarındaki havanın bağıl neminin % 40-60 arasında olması istenir.

Havanın sıcaklığı

Sistemde kullanılan havanın sıcaklığını tespit etmek için, mahal hava sıcaklığının ve dış hava sıcaklığının önceden bilinmesi gerekmektedir. Bu nedenle, yerleşim bölgelerindeki ortalama dış iklim şartlarına göre ve mahallerin kullanma amaçlarına göre sıcaklık çizelgeleri oluşturulmuştur.

Havanın hızı

Konfor şartları sağlanırken, havanın hareketi de büyük önem taşımaktadır. Oldukça modern dizayn edilmiş bir ortamda bile bazen hava hareketi insanı rahatsız edecek seviyeye ulaşabiliyor. Örneğin çok durgun bir havada vücuttan dışarıya gizli ısı transferi zorlaştığı için, insanlar kendilerini bunaltı içinde hissederler. Bu durumda havanın biraz hareketlenmesi istenir. Bu nedenle, havanın ne tamamen durgun ne de insanı rahatsız edecek bir seviyede hareketli olması istenmez.

İklimlendirme Sistemlerinin Sınıflandırılması

Klima sistemlerini öncelikle merkezi sistemler ve bireysel sistemler olarak ikiye ayırmak gerekir.

Merkezi sistemler; tam havalı, tam sulu ve havalı+sulu olarak üçe ayrılır. Tam havalı sistemler tek zonlu veya çok zonlu olabilir. Tam sulu sistemler iki ve dört borulu fan-coil ve panel sistemleridir. Bunlara taze hava ilave edilince havalı ve sulu sistemler elde edilir. Ayrıca soğuk su yerine, doğrudan soğutucu akışkanın dolaştırıldığı merkezi sistemler vardır.

Bireysel sistemleri ise, paket tipi üniteler, split cihazlar ve kanallı split cihazlar olarak ayırmak mümkündür. Ayrıca, evaporatif soğutma sistemleri, nem alıcı klima sistemleri, ısı depolu klima sistemleri, hava yıkamalı klima sistemleri gibi endüstriyel uygulamalarda kullanılan çeşitli özel klima sistemleri bulunur. Günümüz teknolojisinde kullanılan başlıca sistemler ve sınıflandırılması şunlardır:

Merkezi Sistemler

Tam Havalı Sistemler

Tam havalı sistemler ofis, okul, üniversite, laboratuar, hastane, otel, temiz odalar, bilgisayar odaları, hastane ameliyat odaları, ar-ge tesislerinde ve endüstriyel ticari tesislerde kullanılmaktadır. Tüm havalı sistemleri iki ana başlık altında inceleyebiliriz:

Tek kanallı sistemler

Bu sistemlerde birer adet ısıtma ve soğutma serpantinleri bulunmaktadır. Hava dağıtımını gerçekleştiren bir ana kanal mevcuttur. Bu basit kanal dağıtımında, tüm terminal kutuları aynı sıcaklıktaki hava ile beslenir.

Çift Kanallı Sistem

Bu sistemler de merkezi bir cihaz ve şartlandırılacak alanlara paralel giden iki adet kanaldan oluşur. Kanalın bir tanesi sıcak hava diğeri ise soğuk hava taşımaktadır. Her zona, girişinde bulunan ünite sayesinde (VAV) içerideki yükün karşılanacağı oranlarda sıcak ve soğuk hava karıştırılarak verilir. Çift kanallı sistem tek kanallı sisteme nazaran daha çok enerji harcar fakat tekrar ısıtma düzeni gibi akışkan boruları, sızıntı tehlikesi bulunan kullanım alanı tavanlarda dolaştırılamaz. VAV sistemleri çok pahalı ve ekonomik olmayan sistemler olarak bilinirler ve çok özel koşullar dışında uygulama alanı yoktur denebilir. İki çeşit uygulama tipi mevcuttur.

Tam Sulu Sistemler

Tam sulu klima sistemlerinin en bilinen örneği fancoil sistemleridir. Bu sistemleri içerisinden ısıtıcı ve soğutucu akışkanın geçtiği serpantin ile mahal arasındaki ısı transferi sonucu mahalin ısıtma ve soğutma yüklerinin alınarak istenilen mahal sıcaklığının sağlanması olarak açıklanabilir.

Piyasada diğer adıyla üflemeli konvektör veya salon tipi sıcak hava cihazı olarak bilinir. Yapı olarak kanatlı borulardan serpantini üstte, altta ise hava hareketini sağlayan radyal fan ve filtresi bulunan bir ünitedir.Fan tarafından filtreden geçerek emilen hava, serpantin yüzeyine çarparak ortama üflenir.

Fan-coil üniteleri kasetli veya kasetsiz tip olarak imal edilirler. Çok katlı ofis binaları, oteller, moteller ve hastanelerde kullanılmaktadır. Bu sistemlerinin ana problemi, mahallerdeki taze hava ihtiyaçları karşısında çözümsüz kalmaları ve bazen de ses seviyeleridir.

Fan-coil sistemleri ortam durumu ve yapısına göre iki borulu ya da dört borulu olarak uygulanır.

İki Borulu Fan-Coil Sistemi

2 borulu fan-coil sistemlerinde serpantinden kışın sıcak su, yazın ise soğuk su geçilir. Kısaca 2 borulu fan-coil sistemi mevsime göre ya ısıtır ya da soğutur. İkisi aynı anda olamaz. Bu nedenle geçiş mevsimlerinde konforsuzluk sorunu yaşanır. Döşeme tipi fancoil dış duvar önüne, pencere altına yerleştirilir. Havayı yukarı oda içine doğru üfler. Tavan tipi cihazlar ise asma tavan içine yerleştirilir ve havayı aşağı doğru üflerler.

Dört Borulu Fan-Coil Sistemi

Bu sistemde soğuk su gidiş-dönüş ve sıcak su gidiş-dönüş olmak üzere 4 boru mevcuttur. Ayrıca drenaj borusu da kullanılmaktadır. Ünitelerde genelde biri ısıtıcı biri de soğutucu olmak üzere 2 ayrı serpantin mevcuttur. Sistemin özelliği aynı zaman diliminde farklı sıcaklıklar hisseden zonlarda dizayn edilen konfor şartlarına ulaştırmasıdır.

Panel Sistemler

Tamamen sulu sistemler içinde panel sistemler de bulunmaktadır. En bilinen, panel radyatörlerle sıcak sulu ısıtma uygulamasıdır. Yapının tavan, döşeme, duvar gibi bir elemanının panel olarak kullanılması da mümkündür. Özellikle çelik panellerle kaplı tavanın soğutucu panel olarak kullanıldığı sistemler ile, içinden borular geçirilen döşemenin ısıtıcı panel olarak kullanıldığı sistemler daha yaygındır. Ancak tavandan panel ısıtma sistemleri de vardır. Sadece panel ısıtma veya panel soğutma yapılabileceği gibi iki borulu veya dört borulu sistemlerle aynı panelin hem ısıtma ve hem de soğutma amacıyla kullanılması  da mümkündür.Panel sistemlerin hem ısıtma ve hem de soğutmada kullanılması hantal ve ekonomik olmayan bir sistem olarak bilindiği için çok sınırlı uygulama alanı bulabilmiştir.

Havalı-Sulu Sistemler

Havalı + sulu sistemlerde ise ısıtma ve soğutma fancoil sistemiyle gerçekleştirilir. Buna karşılık her hacim için kanallarla taze hava beslenir. Bu %100 taze hava bir merkezi santralde ön şartlandırma yapılır. Egzoz sistemi de merkezi olarak gerçekleştirilir. İki borulu sistemlerde ara mevsimlerde sıcaklık sorunlarını biraz olsun azaltabilmek için taze hava miktarları ayaralanabilir. Benzer sistem olan indüksiyon sistemleri ise günümüzde dezavantajları nedeniyle artık tercih edilmemektedir.

Bireysel Sistemler

Bireysel sistemler küçük kapasitelerde hızlı çözüm sunan kompakt cihazlar olarak düşünebilirz. Paket tip üniteler ve split cihazlar örnek verilebilir. Bu sistemler büyük çoğunlukla Carnot çevrimine göre çalışmaktadır.

Paket Tip Sistemler

Paket tipi ünitelerde kompresör, kondenser ve evaporator aynı paketin içindedir. Sadece cihaz dış hava ile irtibatlandırılır veya cihaza soğutma suyu bağlantısı yapılır. Bunların iç ortama yerleştirilen, dış duvara veya pencereye monte edilebilen tipleri vardır.

Bir paket sistem her zaman havayı direkt olarak soğutucu akışkanla soğutan DX (direk genleşme) serpantini kullanan bir soğutma sistemine sahiptir ve bireysel sistemlerde çoğunlukla pistonlu ve scroll kompresörler kullanılır.

Split Sistemler

Split cihazlarda ise kompresör ve kondenser ünitesi bina dışına yerleştirilir. Evaporator ünitesi ise içeridedir. Arada boru bağlantısı vardır. İç ünitede oda havası soğutulur (veya ısı pompası tiplerinde sınırlı olarak ısıtılır).

Hava kanallı tip split cihazlarda ise; daha gelişmişlerinde, iç ünitede soğutulan veya ısıtılan hava bir kanal yardımıyla iç ortama verilir. Isıtma sıcak sulu kalorifer sistemiyle de gerçekleştirilebilir. Radyatörlerde termostatik vana kullanılmalıdır. Bu cihazlarda dış bağlantı yapılarak taze hava alınabilir ve ortam havalandırılabilir. Ayrıca iç ortamda basınçlandırma yapılabilir ve hava cihazda filtre edilebilir.

Değişken Soğutucu Debili Sistemler (VRF)

Değişken Soğutucu Debili Sistem (DSD) merkezi sisteme alternatif olarak geliştirilen ve günümüz akıllı binalarının ihtiyacını tam olarak karşılayabilecek bir sistemdir. Burada bir dış ünitede elde edilen sıvı soğutucu akışkan her bir zonda bulunan iç ünite cihazlarına gönderilir. İç cihazlarda sıvı akışkan buharlaşırken ortamdan ısı çeker. Zon kontrolü buharlaştırılan soğutucu akışkan miktarının değiştirilmesiyle gerçekleştirilir. Modüler yapısıyla çok katlı bir binadan, bir tek villaya kadar her türlü yapıda tam bağımsız kontrol imkânı vermektedir. Gelişen inverter teknolojisi ve değişken gaz debisi ile yüksek enerji tasarrufu sağlanmaktadır. Ayrıca geniş kazan dairesi, yakıt tankı vb. tesisat mahalleri gerekmediğinden önemli bir yer tasarrufu sağlar.