Soğutma kulesi su kaybı nasıl hesaplanır? Buharlaşma, blöf ve sürüklenme

Bir sanayi tesisinin su dengesinde en çok tartışılan satır çoğu zaman buharlaşmadır, buharlaşmanın en büyük kaynağı da genellikle soğutma kulesidir. Kule tesise giren taze suyun önemli bir kısmını alır, ama faturada ya da ana sayaçta ayrı bir kalem olarak görünmez. Sonuçta su dengesi kapanmaz, fark “diğer” satırına yazılır ve tesisin en büyük tüketim kalemi belirsiz kalır.

Bu yazıda soğutma kulesindeki su kaybını kalem kalem nasıl hesaplayacağınızı anlatıyoruz: buharlaşma, blöf, sürüklenme ve kaçak; konsantrasyon döngüsünün bu kalemleri nasıl bağladığı; hangi ölçümlerin gerektiği ve sonucun su dengesine ve raporlamaya nasıl yazılacağı. Kule tasarımı ya da su kimyası için belirli sınır değerler vermiyoruz; bunlar tesise ve kullanılan şartlandırma programına özgüdür.

Soğutma kulesinde su nereye gider?

Açık devre bir soğutma kulesi, ısıyı sıcak suyun bir kısmını buharlaştırarak atar. Kalan su soğur ve prosese geri döner. Bu döngüde kuleyi terk eden su dört yoldan çıkar:

Kalem	Ne olur?	Dengedeki yeri
Buharlaşma	Isıyı atmak için suyun bir kısmı buhar olarak havaya karışır; çözünmüş tuzlar suda kalır.	Tüketim (geri dönmez)
Blöf	Tuz derişimi artmasın diye sirkülasyon suyunun bir kısmı bilinçli olarak dışarı alınır.	Deşarj
Sürüklenme	Hava akımıyla sıvı damlacıklar kuleden dışarı taşınır.	Tüketim (kayıp)
Kaçak ve taşma	Havuz taşması, sızdıran vana, filtre geri yıkaması gibi plansız kayıplar.	Belirlenene kadar kapanmayan fark

Kuleye eklenen taze suya besleme suyu (make-up) denir ve bu dört kalemin toplamını karşılar. Temel denklem basittir:

Besleme = Buharlaşma + Blöf + Sürüklenme + Kaçak

Su dengesi çalışmasında bu denklem, tesis genelindeki giriş–çıkış tablosunun küçük bir kopyası gibi çalışır. Tesis ölçeğinde dengeyi nasıl kuracağınızı tesis su dengesi nasıl çıkarılır yazımızda adım adım anlattık; kule, o tablodaki buharlaşma satırının en büyük alt kalemidir.

Konsantrasyon döngüsü: kalemleri bağlayan oran

Buharlaşan su saf sudur; kalsiyum, magnezyum, klorür gibi çözünmüş maddeler sirkülasyon suyunda kalır ve derişimleri yükselir. Sirkülasyon suyundaki derişimin besleme suyundakine oranına konsantrasyon döngüsü (cycles of concentration, COC) denir.

Kararlı çalışmada bu oran, besleme hacminin sıvı olarak çıkan suya oranına eşittir:

• COC = Besleme / (Blöf + Sürüklenme)
• Buradan: Blöf = Buharlaşma / (COC − 1) − Sürüklenme

Bu ilişki iki şeyi söyler. Birincisi, buharlaşmayı ve döngü sayısını biliyorsanız blöfü hesaplayabilirsiniz. İkincisi, döngü sayısı arttıkça blöf azalır, ama azalma giderek küçülür: düşük döngüden orta döngüye geçmek büyük tasarruf sağlarken, zaten yüksek döngüde çalışan bir kulede bir adım daha yükseltmenin getirisi sınırlıdır ve kireçlenme ile korozyon riski artar.

Döngü sayısını ölçmek için en pratik yol, sirkülasyon ve besleme suyunun iletkenliğini ya da klorür derişimini aynı gün ölçüp oranlamaktır. Besleme ve blöf sayaçları varsa hacim oranıyla karşılaştırın; iki sonuç belirgin biçimde ayrılıyorsa hesaba girmeyen bir kayıp vardır.

Buharlaşma nasıl hesaplanır?

Buharlaşma doğrudan ölçülemez; iki yoldan biriyle bulunur.

Yol 1: Ölçülen kalemlerden geriye doğru

Besleme ve blöf hatlarında sayaç varsa buharlaşma, besleme hacminden blöf ve tahmini sürüklenmenin çıkarılmasıyla bulunur. Bu yöntem kaçakları da buharlaşmanın içine katar; bu yüzden sonucu ikinci yolla karşılaştırmak gerekir.

Yol 2: Isı yükünden yaklaşık hesap

Mühendislikte yaygın kullanılan yaklaşım, buharlaşmayı sirkülasyon debisi ve kule giriş–çıkış sıcaklık farkıyla ilişkilendirir: kabaca her bir derecelik sıcaklık farkı için sirkülasyon debisinin yaklaşık binde biri ile binde bir buçuğu arasında bir pay buharlaşır. Katsayı iklime, mevsime ve ısının bir kısmının buharlaşma olmadan havaya geçmesine göre değişir. Bu nedenle bu hesabı kesin bir sonuç olarak değil, ölçümle karşılaştırılacak bir referans olarak kullanın; kule üreticisinin tasarım verisi varsa onu tercih edin.

İki yolun sonucu arasındaki fark bilgi taşır. Ölçümden çıkan buharlaşma hesaplanandan sürekli büyükse, havuz taşması, sızdıran bir vana ya da ölçülmeyen bir blöf hattı aramaya başlayın.

Kurgusal bir örnekle hesap

Aşağıdaki rakamlar yöntemi göstermek için seçilmiş temsilî değerlerdir, gerçek bir tesise ait değildir. Sirkülasyon debisi saatte 500 m³, sıcaklık farkı 6 °C, yıllık çalışma 6.000 saat olan bir kule düşünelim. Buharlaşma katsayısını derece başına binde 1,5 alalım ve sürüklenmeyi bu örnekte ihmal edelim.

Kalem	COC = 3	COC = 5
Buharlaşma (m³/saat)	4,5	4,5
Blöf (m³/saat)	2,25	1,125
Besleme (m³/saat)	6,75	5,625
Yıllık besleme (m³)	40.500	33.750

Aynı ısı yükünde buharlaşma değişmez; döngü sayısının 3’ten 5’e çıkması yalnızca blöfü yarıya indirir ve yıllık beslemeyi bu örnekte 6.750 m³ azaltır. Bu da kuledeki tasarrufun nerede aranacağını gösterir: buharlaşmada değil, blöf, sürüklenme ve kaçakta. Buharlaşmayı azaltmanın yolu ısı yükünü düşürmek ya da farklı bir soğutma teknolojisine geçmektir; bu bir verimlilik yatırımı kararıdır. Böyle bir yatırımın geri ödemesini nasıl hesaplayacağınızı Focus Academy’nin su tasarrufu yatırımında basit geri ödeme yazısında okuyabilirsiniz.

Hangi ölçümler gerekir?

Kule su kaybını savunulabilir bir rakama çevirmek için gereken ölçüm seti küçüktür:

1. Besleme hattı sayacı: kuleye giren taze suyu doğrudan verir; kule dengesinin çıpasıdır.
2. Blöf hattı sayacı: blöf çoğu tesiste zaman ayarlı ya da iletkenlik kontrollü bir vanayla yapılır ve hiç ölçülmez. Sayaç, döngü hesabını doğrulamanın en kısa yoludur.
3. İletkenlik ölçümü: sirkülasyon ve besleme suyunda düzenli ölçüm, döngü sayısını ve blöf kontrolünün çalışıp çalışmadığını gösterir.
4. Sirkülasyon debisi ve sıcaklıklar: buharlaşmanın ikinci yoldan hesaplanması için gereklidir; çoğu tesiste otomasyon sisteminde zaten kayıtlıdır.

Sürüklenme için genellikle kule ya da damla tutucu üreticisinin verisi kullanılır. Ölçülmeyen her kalemi veri kalitesi olarak “tahmin” diye işaretleyin ve hangi varsayımla hesaplandığını yazın. Bu kayıtların bir güvence çalışmasında nasıl kanıta dönüştüğünü su verisi nasıl doğrulanır yazımızda ele aldık.

Sonuç su dengesine ve raporlamaya nasıl yazılır?

Kule hesabı tamamlandığında tesis su dengesinde üç satır netleşir:

• Buharlaşma ve sürüklenme tüketim tarafına yazılır. Bu su havzaya geri dönmez; mavi su ayak izinin doğrudan girdisidir. Çekim ile tüketim arasındaki farkı mavi, yeşil ve gri su ayak izi farkı yazımızda anlatmıştık.
• Blöf deşarj tarafına yazılır. Blöf suyu, şartlandırma kimyasalları ve yükselmiş tuz derişimi taşıdığı için gri su hesabında da dikkate alınmalıdır.
• Kaçak bulunana kadar kapanmayan fark olarak kalır; “diğer” satırına gömülmez.

Bu ayrımın raporlamada da karşılığı vardır: çerçevelerin çoğu çekim, deşarj ve tüketimi ayrı ayrı ister ve tüketimi çekimden deşarjın düşülmesiyle tanımlar. Kule buharlaşması ölçülmediğinde tüketim ya olduğundan küçük ya da açıklanamayan bir farkla birlikte raporlanır. Kurak bir havzada bu satır özellikle önemlidir, çünkü aynı hacim su stresi yüksek bir havzada çok daha büyük bir risk anlamına gelir; ayrıntısı havza bazlı su riski nedir yazımızda.

Sık yapılan hatalar

• Kule beslemesini tesis girişiyle aynı saymak. Ana sayaç tüm tesisi gösterir; kule payı ayrı ölçülmeden buharlaşma tahmin bile edilemez.
• Blöfü hiç ölçmemek. Zaman ayarlı vana arızalanıp açık kaldığında blöf katlanır ve fark ancak fatura geldiğinde fark edilir.
• Buharlaşma katsayısını yıl boyu sabit tutmak. Yaz ve kış koşulları farklıdır; aylık kırılım tutun.
• Kaçağı buharlaşmanın içine katmak. Geriye doğru hesap yalnız kullanılırsa havuz taşması da “buharlaşma” görünür.
• Döngü sayısını su kimyasından bağımsız yükseltmek. Tasarruf için atılan adım kireçlenme ve korozyonla sonuçlanabilir; değişikliği şartlandırma sağlayıcısıyla birlikte planlayın.

Focushavza ile kule su kaybını izlemek

Focushavza’da tesisinizi havzasıyla eşler, su çekimi ve deşarj verisini kaynak bazında girersiniz; Su Dengesi ekranı çekim, dönüş ve net tüketim tablosunu bu veriden çıkarır. Verimlilik Etüdü ekranında soğutma kulesi gibi prosesleri ayrı bir kalem olarak kaydedip proses bazında su kullanımını izleyebilir, geri kazanım ve yağmur suyu gibi geleneksel olmayan kaynakların payını görebilirsiniz. Özellikleri özellikler sayfasında inceleyebilir, kendi verinizle denemek için ücretsiz hesap açabilirsiniz.

Sık sorulan sorular

Soğutma kulesinde buharlaşmayı azaltmak mümkün mü?

Buharlaşma, kulenin soğutma yapma biçiminin kendisidir; aynı ısı yükü atıldığı sürece büyük ölçüde değişmez. Azaltmanın yolu ısı yükünü düşürmek, atık ısıyı başka bir proseste kullanmak ya da kuru veya hibrit soğutma gibi farklı bir teknolojiye geçmektir. Kulenin kendisinde asıl tasarruf alanı blöf, sürüklenme ve kaçaklardır.

Konsantrasyon döngüsü nasıl ölçülür?

En pratik yöntem, sirkülasyon suyu ile besleme suyunun iletkenliğini ya da klorür gibi buharlaşmayla uçmayan bir iyonun derişimini aynı gün ölçüp birbirine bölmektir. Besleme ve blöf sayaçları varsa, besleme hacminin blöf ve sürüklenme toplamına oranı ikinci bir kontrol verir. İki yöntemin sonucu birbirinden belirgin biçimde ayrılıyorsa ölçülmeyen bir kayıp ya da sayaç sorunu vardır.

Blöf suyu deşarj mı, tüketim mi sayılır?

Blöf kuleden sıvı olarak alınıp kanalizasyona ya da arıtmaya gönderildiği için genellikle deşarj tarafında gösterilir. Buharlaşan su ise geri dönmediği için tüketimdir. Raporlamada hangi tanımı kullandığınızı yöntem notunda açıkça yazın; blöfün kirlilik yükü gri su hesabına da girer.

Besleme sayacı yoksa kule su kaybı nasıl tahmin edilir?

Sirkülasyon debisi, kule giriş ve çıkış sıcaklık farkı ve çalışma saati üzerinden buharlaşma yaklaşık olarak hesaplanabilir; blöf ise konsantrasyon döngüsünden türetilir. Bu yöntem bir tahmindir. Veri kalitesini tahmin olarak işaretleyin, varsayımları yazın ve bir sonraki dönem için besleme hattına sayaç takmayı plana koyun.

Konsantrasyon döngüsünü ne kadar artırabilirim?

Tek bir doğru değer yoktur; sınır besleme suyunun kimyası, kireçlenme ve korozyon eğilimi ve kullanılan su şartlandırma programı tarafından belirlenir. Hedef değeri su şartlandırma sağlayıcınızla birlikte, kule ve eşanjör malzemelerini dikkate alarak belirleyin ve değişikliği kademeli yapın.