el kitabı - TMMOB Makina Mühendisleri Odası Arşivi

M
MAMA MÜHENDİSLİĞİ
E L KİTABI
Ciltl
ÜRETİM VE TASARIM
Baskıya Hazırlayan
A. Münir CERIT
( Makina Yük. Mühendisi)
2. Baskı
TMMOB MAKİNA MÜHENDİSLERİ ODASI
Ekim 1994
Yayın no: 169
tmmob
makina mühendisleri odası
Sümer Sokak 36/1-A 06440 Demirtepe / ANKARA
Tel : (0-312) 231 31 59 - 231 80 23 Fax : (0-312) 231 31 65
Yayın no : 169
ISBN : 975-395-124-8 (Tk. No)
ISBN : 975-395-125-6 (1. Cilt)
Bu Yapıtın yayın hakkı Makina Mühendisleri Odası'na aittir. Kitabın
hiçbir bölümü değiştirilemez. MMO'nın izni olmadan kitabın hiçbir
bölümü elektronik, mekanik vb. yollarla kopya edilip kullanılamaz.
Kaynak gösterilmek kaydı ile alıntı yapılabilir.
Ekim 1994 - Ankara
Dizgi: Ali Rıza Falcıoğlu (Makina Mühendisleri Odası)
Baskı: MF Ltd. Şti. Tel: (0-312) 425 37 68
BOLUM 9
ISITMA - HAVALANDIRMA VE İKLİMLENDİRME
Hazırlayan
Kevork ÇÎLÎNGİROĞLU, Mak. Yük. Mühendisi
Sayfa
1.
2.
3.
4.
5.
Isıtma
Levha (Panel) Isıtma
Isı Pompalan
Havalandırma
Hava Şartlandırma
KAYNAKÇA
02
15
27
46
52
69
9-01
ISITMA-HAVALANDIRMA
VE İKLİMLENDİRME
1. ISITMA
Tarihçe
Eskilerde insanlar, ilk olarak dışarıda, açıkta ateş yakarak ısınmışlardır. Isıtmanın yapı içinde uygulanması,
kulübelerde çatıda bırakılan delik altında, kulübenin ortasında açık ateş yakılarak gerçekleştirilebilmiştir.
Avrupalılar, açık ateş ile ısınmayı, şömine adı verilen bir mahalde, dumanı çekip götüren bir baca altında uygulayarak yanmayı daha iyi bir hale getirmişlerdir.
tır.
Eskilerde, bugünkü çini sobalara benzeyen bir tür sobayı ısınma ya da ısıtma aracı olarak Çinliler kullanmış-
Ruslar da bu sisteme benzer Peç denilen bir tuğla soba inşa ederek birkaç odanın kesiştiği noktaya koymak
suretiyle bu odalan ısıtmaktadırlar. Bu sobaya ait sıcak gazlar duvarlar arasındaki kanallardan dolaştınlmaktadır.
tik merkezi ısıtma, iki bin yıl önce eski Romalılar taralından kulanılmıştır. Roma hamamlarında uygulanan
bu sistemlerde ocaktan çıkan sıcak gazlar, döşeme ve duvarlardaki kanallardan dolaştırılmak suretiyle ısıtma
sağlanırdı.
Isıtma Tesisatından Beklenen Özellikler
Isıtılan bir ortamda hissedilen sıcaklık derecesi (hava ve duvar ortalama sıcaklık derecesi) ± 1 °C lik değisimle (20 °C den 22 "C ye) mümkün olduğu kadar aynı kararda olmalıdır.
Isıtma, ayarlanabilir olmalı ve belirli sınırlar içinde değiştirilebilme olanağına sahip olmalıdır. Ayarlama işi,
ortamda istenilen sıcaklık derecesini en kısa zamanda sağlayacak şekilde olmalıdır.
Ortamdaki hava, ıstma nedeniyle bozulmamalı, yani zararlı gaz, toz ve buhar meydana gelmemeli; aynı zamanda tesisattan rahatsız edici gürültü doğmamalı.
Isıtıcılar mümkün mertebe düz yüzeyli, temizlenebilir durumda olmalı ve ortam, zararlı akımlar doğmayacak
şekilde dış hava infiltrasyonuna elverişli olmalıdır.
Isıtma tesisi, işletme ve bakım masrafları ekonomik olmalıdır.
Isıtma işlemi, çevreyi kirletmeyecek şekilde uygulanmalıdır.
Isıtma Tesislerinin Sınıflandırılması
Enerjilendirme cilıazının bulunduğu yere göre :
a) Lokal ısıtma
b) Merkezi ısıtma
c) Bölgesel ısıtma olarak adlandırılırlar.
Kullanılan yakıt cinsine göre :
a) Kömürlü ıstma
b) Gazlı ısıtma
c) Sıvı yakıtlı ısıtma
d) Elektrikli ısıtma olarak adlandırılırlar.
Isıtıcı akışkan cinsine göre :
a) Sıcak sulu ısıtma
b) Kaynar (kızgın) sulu ısıtma
c) Buharlı ısıtma
d) Hava ile ısıtma olarak adlandırılırlar.
Isı verine şekillerine göre :
a) Konveksiyon ile ısıtma
b) Işınım (radyasyon) ile ısıtma
c) Ya da bunların birkaçının kombine edilmesiyle meydana gelen ısıtma olarak adlandırılırlar.
9-02
|jj , ' t
fjjjj; j
ISITMA-HAVALANDIRMA VE İKLİMLİ JMDtRME
Isıtma Sistemleri
Yerel Isıtma : Isı,ısıtılması istenen hacmin içinde üretilir. Bu nedenle ıstılacak her yenir ayrı bir ısı üreticisi
bulunması gerekir. Her türlü yakıt kulanmak münkündür. Lokal ısıtıcı olan sobalar, elektrikli ve gazlı ısıtıcılar
ile şömine bu gurubun içindedir.
Merkezi ısıtma sistemi: Birçok hacmin ısıtılması için gerekli ısı miktarı, sadece bir yerde (kazan ılaiıe.si veya
ısıtma merkezinde ) üretiliyor ve bu hacimlere, ısı taşıyıcı bir akışkan aracılığıyla ısı dağıtılıyor ise , bü ııurkezi
ısıtma söz konusu demektir. Merkezi ısıtma sis>--m'
ısı taşıyıcı akışkanın cinsine göre çeşitli isimler aiı<
Sıcak sulu ısıtma sistemi : Sıcak su ile ısıtma.'ısı taşıyıcı akışkan olarak, sıcaklığı 90 "C den fazia
olmayan sıcak su kullanılır. Su, bu sıcaklık derecesinde kaynayıp buharlaşmayacağı için tesisat, en
yüksek noktasında atmosfere açılabilir. Bu yüzden
böyle sistemlere açık sistem de denebilir.
Şekil. 1 de atmosfere açık sıcak sulu bir ısıtma tesisatının şeması görülmektedir, a) En basit tesis,
sıcak suyun tesisatta, özel bir sirkülatör (devrettirici)
kullanılmadan, gidişte sıcak olan suyun ısıtıcılar üzerinden geçtikten sonra ısısını bir miktar bırakarak soğuyan suyun özgül ağırlıkları arasındaki fark ile dolaşım yaptırılması suretiyle çalıştırılan, doğal
dolaşımlı tesisattır. Doğal dolaşım kuvveti:
H = (g 2 - gj) N / m 2 ya da 10"1 mm SS dır.
Şekil. 1-Doğal Dolaşımlı Isıtma Sistemi
A= Genleşme Tankı
E= Hava lık
SV= Gidiş Emniyet Borusu
SR= Dönüş Emniyet Borusu
Ü= Taşma
Burada;
H = metre cinsinden, hesaplanacak radyatör
devresi, radyatör orta noktası ile kazan
orta noktası arasındaki ölçü.
gı = N / m3 cinsinden, suyun kazan çıkış sıcaklığındaki özgül ağırlığı.
g2 = N / m3 cinsinden, suyun kazana dönüş sıcaklığındaki özgül ağırlığıdır.
örnek : Çıkış suyu sıcaklığı 90 °C ve dönüş suyu sıcaklığı 70 °C olan bir ısıtma tesisatında dolaşım kuvveti
H (m) a bağlı olarak p = H (9778 - 9665) = 113 x 10 1
H=ll,3HmmSS.
Bu durum Şekil. 2 de şematik olarak gösterilmiştir.
Kazan seviyesinde ısıtıcı bulunduğu takdirde boru
soğumalarını da hesaplayarak dolaşım kuvvetine ek yapmakta yarar vardır. Bu durum özellikle dolaşım için
pompa kullanılmayan kat kaloriferlerinde önemlidir. Bu
gibi tesisatlarda boruları ısıya karşı yalıtmamak dolaşım
kuvvetini artırıcı etkendir.
Bu hesap tarzı, az yaygın olan ısıtma tesisatlarında
ekonomiktir.
Genleşme Tankı
_ Isıtıcı
H
90"
70*
Kazan
Şekil.2-Doğal Dolaşım Prensip
Şeması
Çok yaygın ısıtma tesisatlarında dolaşım için pompalar kullanılır. Bu tesislerde pompa basıncı (dolaşım kuv-
9-03
ISITMA-HAVALANDIRMA VE İKLÎMLENDİRME
veti) nin yüksekliği dolayısıyla küçük kesitli boru kullanmak mümkün olacağından, boru şebekesi maliyeti ucuz
olur. Tulumbah tesisatta pompa nedeniyle ısıtma zamanının (ilk harekette) kısa olması, küçük tesisatların da
pompalı sistemde yapılmasına neden olmaktadır. Sıcak sulu ısıtma tesisatları pompalı ve pompasız olmak üzere
ikiye ayrıldığı gibi alttan dağıtmalı ve üstten dağıtmalı sistemler olarak da sınıflanabilir.
1) Alttan ısıtmalı sistem (Şekil. 3):
Bu sistemde genelde kazan dairesi
bodrum katta bulunur. Kazandan
çıkan, yapıya doğru yükselerek giden
ana dağıtım borularından (gidiş ve
dönüş ana boruları) kolon bağlantıları
yapılarak katlara ısı sevkıyatı yapılır.
Bu kolonlara katlarda ısıtıcılar bağlanmak suretiyle bacımlar ısıtılır. Yapıya doğru yükselerek çıkan gidiş kolonlarının uç kısımları üst katta
bulunduğundan bu kısımları, özel bir
hava tahliye boru şebekesi ile donatıp,
sistemi, genleşme kabına ulaştırmak
gerekir.
Kapalı genleşmeli tanklı sistemlerde hava tahliye şebekesinin sonunu
kapalı bir havalık kabı ile sonuçlanŞekil. 3_ Alttan Dağıtmalı. Diyaframlı
dırmak mümkündür. Bazan bu havaKapalı Genleşme Tanklı,
lık şebekesi çatı içinde kurulur. Eğer
Ponpalı, Isıtma Tesisatı
buralarda donma tehlike» var ise ya
E: Havalık , S: Emniyet Ventili
da çatı soğuk çatı (teras çatı) ise, haA: Kapalı Oenie?me Tankı
valık borulan çoğu zaman ısıtılan son
katın tavanınna yerleştirilmelidir.
Fakat bu halde de, hava toplama borusunda iniş dirseği öngörülmesi gibi
bir önlem alınmalıdır. Aksi halde havalık borulan su ile dolar ve tesisin çeşitli kısımları arasında istenmeyen bir sirkülasyon olayı doğabilir. Böyle bir
önlem alındığında, ortaya çıkan hava torbacıkları sayesinde her türlü sirkülasyon tehlikesi engellenmiş olur.
Üstten dağıtmalı sistem (Şekil. 4) : Eğer kazandan çıkan sıcak su. bir ana çıkış kolonu ile doğrudan
doğruya tesisin yüksek bir bölgesine yönlendirilir ve
sonra en yüksekteki ısıtıcılardan daha yukanya yerleştirilmiş yatay bir ana dağıtım borusu aracılığıyla
gidiş kolonlarına dağıtıma tabi tutulursa, bir üstten
dağıtım sistemi söz konusu ediliyor demektir.
Sistemin doldurulması sırasında, tüm tesis içinde
önceden var olan hava kütlesi ile su içinde eriyik durumda bulunup da. tesis çalıştırıldıktan sonra suyun
ısınması sonucu açığa çıkan hava kütlesi, bu durumda, eğer ısıtma sistemi açık genleşme tanklı bir sistem
ise doğal bir şekilde sistemi terkeder; eğer sistem kapalı genleşmeli (diyaframlı) tanklı bir sistem ise, en
yüksek noktaya ya da noktalara konan hava kapları
veya otomatik hava tahliye aletleri ile sistemdeki
hava kütlesi dışan atılır. Bu sonuca varabilmek için
tüm boru donanımına, kazandan açık genleşme kabına ya da havalık tüp ya da aletlerine doğru yükselen
bir eğim verilmelidir.
Üstüste, kolonlar boyunca dizilen ısıtıcılardan
çıkan soğumuş su kütlesi, aşağıya doğru inen bir
dönüş kolonunda toplanır. Ve bu kolonlar, en alt ısıtıcı allında toplanarak kazana vardırılır.
Şekil.I*_Üstten Dağıtmalı, Diyaframlı
Kapalı Genleşme Tankü.
Ponpatı, Isıtma Tesisatı
E: Havalı* , S: Emniyet Ventili
A:.Kapalı Genleşme Tankı
9-04
ıiı inim;
ISITMA-IIAVALAND1KMA VE İKLİMLENDİRME
İki sistemin yarar ve zararları : Üstten dağılımlı sistemlerde, etkin basınç daha güçlü (pompası/, sistemlerdeki gibi), bu sistemlerin rejim haline geçirilmesi, alttan dağılımlı sistemlere oranla daha çabuk bir şekilde sağlanır.
Buna karşılık, bu sistemler. ısı kayıplarının daha yüksek olması gibi bir sakınca doğurur. Bu sistemlerde tavan
arası daha sıcak, bodrum katlar daha serin olabilir.
Alttan dağılımlı sistemlerde ise dağıtım şebekesi daha az pahalıya malolur. Fazla olarak, gerek duyulduğunda
sistemi bölmek ya da geçici bir çalışına olanağı sağlamak için, üst katlardan başlamak kaydıyla, tesisin tamamı
faaliyetten alıkonmaksı/.m. kısmi boşaltma yapılmak islenilen katlar devreden çıkarlılabilir.
Genelde tesis giderinin mümkün ölçüde az olması istenen durumlarda altlan dağıtmalı sistemi uygulamak;
doğal sirkülasyon etkisiyle çalışan tesislerde, sirkülasyon güçlüğıünden korkulan ya da bodrum bölgelerinin
kesin olarak serin tutulması gerektiği ya da bodrum katında iki ana borunun birden geçirilmesinin olanaksız göründüğü durumlarda ise üstlen dağılımlı sistemi uygulamak doğru olur.
Buharlı Isıtma Sistemleri
Bu sistmede ısıtma genellikle alçak basınçlı buhar ile yapılır. Alçak basınçlı buhar en fazla 0.5 bar basınç olarak sınırlanmıştır. 0,5 bar m üstündeki buhar basınçları, yüksek basınçlı buhar sınırına girer. Yüksek basınçlı
buhar üreten kazanlar, bazı şartlarda (TS 2736) yerleşim yerlerinin altına lesis edilemezler.
Bu sistemlerde de alttan dağıtımlı ve üstten dağılımlı düzenler bulunmaktadır.
Buharlı ısıtma sistemleri en eski sistemlerdir. Şimdilerde konut, büro gibi ısıtıcılara dayalı tesislerde pek kullanılmamaktadır. Isıtmada ayarlaması zor bir düzeni vardır.
Isıtıcıdaki sıcaklık derecelerinin yüksek olması, iyi hesaplanmamış buharlı ısıtma sistemlerinde, havanın tahliye edilememesi, yoğuşma suyu devrelerine buhar kaçarak gürültü meydana gelmesi ve yoğuşan suyun iyi drene
(akıtılma) edilememesi nedeniyle meydana gelen sıkıntılar dolayısıyla bu sistem doğrudan ısıtmada kullanılmamaktadır.
Daha ziyade endüstrici maksatlar ile
atölye ve fabrikaların ısıtılmasında kullanılmaktadır. Mahallerin ısıtılması işinde
kullanılan buharlı sistemlerde Şekil. 5 te
görüldüğü gibi ısıtıcılardaki yoğuşma
suyu, genellikle serbest havaya açılan
borular yardımı ile tahliye edilir. Atmosfer ile olan ilişki (atmosfere açık olma
durumu) yoğuşma suyu toplama ana borusu aracılığıyla sağlanır.
Isıtıcılara girişte buhar musluğunun
ilk ayarı dikkatle yapılırsa, yoğuşma
suyu borularına buhar kaçmasından ileri
gelen ısı kayıplarının önlenmesi olanağı
sağlanmış olur.
Şekil.5. Çift Borulu Alçak Basındı,
Alttan Dağıtımlı Yoğuşma Suyu Boruları
Buharlı Isıtma Tesisatı:
• : Basınç Yüksekliği , C: Havalandırma
K: Kazan , K,: YoŞuşma Suyu
S: Emniyet Sifonu , W: Su Tahliye Ağzı
Şekil. 6 da çift horulu. alçak basınçlı,
üslten dağılımlı yoğuşma suyu boruları
ıslak dönüşlü buharlı ısıtma tesisatı sistemi görülmekledir.
Burada buhar kolonlarının, kolonun mümkün mertebe kuru kalması için, ana dağıtım borusundan nasıl alınacağını açıkça görmek mümkündür.
Merkezi sistemde buhar ile ısıtma sisteminin yatay doğrultuda yaygınlığına göre minimum çalışma basıncı
aşağıdaki gibidir.
Sistemin yatay doğrultudaki yaygınlığı
30 m
50 m
200 m
Çalışma basıncı (bar)
0.05
0,07
0.10
9-05
ISITMA-IIAVALANDIRMA VE İKLİMLENDİRME
Mi
E
sTj—
K
Sakil . ( - C i f t Borulu, Alçak Basınçlı
Üstten Dsğttımlı, Yoğusma Suyu
Boruları Islak Dönüşlü Buharlı
Isıtma Tesisatı:
D: Basınç Yüksekliği , E: Havalandırma
S: Emniyet Sifonu.„ K: Kazan
K,: Yoğusma Suyu
Şayet buhar kazanları, ısıtma işinden
başka sanayi veya ticari ihtiyaçlar için
buhar üretimi (mutfak, çamaşırhane, süt
işletmeleri, strelizasyon, vb.) ödevi ile de
yükümlü tutulacaklarsa, bu durumda çalışma basıncı olarak 0,4 + 0,5 bar değerlir seçilir. Bu takdirde yoğusma hattına
buhar kaçmasını önleyen cihazlar konmalıdır.
Vakum buharlı ısıtma sistemi
(Şekil. 7) : Vakum buharlı ısıtma sistemleri, dağıtım şebekesinin bütünü veya
yalnız bir kısmı içindeki basınç değerinin atmosfer basıncından düşük olduğu
ısıtma sistemleridir. İlk harekat sırasında
şebekede mevcut olan ve sonradan sızdırma hataları nedeniyle devreye girmiş
bulunan hava kütlesi, yoğusma suyu devresi üzerine monte edilmiş bir vakum
pompası aracılığıyla sistemden dışarı atılır.
Bu sistemde de boru düzeni, alçak basınçlı buharlı ısıtma sisteminde olduğu gibidir. Vakum pompası bazı
hallerde besleme pompası ödevini de görür. Vakum pompası, basınç farkı ile kumanda edilir. Bu sistemin en
büyük üstünlüğü, kondens suyunun çok süratle kazana dönmesi ve tıpkı sıcak sulu sistemler gibi bir merkezden
ayarlanabilir olmasıdır. Bu sistemde vakum hali 0,25 bar in altına düşmemelidir.
Kızgın Sulu Isıtma
Bu sistemde 110 "C den 195 °C ye kadar sıcaklıkta kızgın su kullanılır. Suyun buharlaşmasını önlemek ve su
sıcaklığını 100 °C un üstüne çıkaıtabiLnek için tesisatta çeşitli yöntemler ile devamlı bir karşı basınç meydana
getirilir. Bu nedenle tesisatın açık hava ile ilişkisi yoktur ve bundan dolayı bu sisteme "kapalı sistem" denir.
Basınçlandırma
Basınçlandu-ma, kazan dairesi ile kullanma bölgelerinin (yük bölgesinin) bulunduğu yerin yükseklik farklalanna sıkı sıkıya bağlıdır.
Yük alanı, kazandan
a) Daha yüksekte olabilir
b) Daha aşağıda olabilir
c) Kazan seviyesinde olabilir.
as
Isıtıcı
Sistemin basıncı, seçilen sıcaklık derecesinin doyma
basıncına, yükün kazana nazaran yükseklik seviyesine
ve kabul edilen buharlaşmaya karşı emniyet (anti-fhash)
basıncına ve kontrol sistemlerindeki basınç farkına göre
seçilir.
ı
Genelde üç türlü basınçlandırma yapılabilir:
a) Pompa ile basınçlandırma (tesislerde)
b) Asil (inert) gaz ile basınçlandırma (Orta büyüklükteki tesislerde)
Kazan
Vakum l?onpası
Şekil - 7 _ Vakum Buharlı Isıtma Sistemi:
c) Buhar ile basınçlandırma (Büyük ve yaygın tesislerde).
Büyük ve yaygın tesislerde maks. tasarım sıcaklığı 205 "C - 220 "C önerilir.
9-06
Kondehs Hattı
ISITMA-HAVALANDIRMA VE İKLİMLENDİRME
Kızgın su sistemi genellikle sanayi tesislerinde kullanılır ve bu alanda buharlı sistemler ile rekabet halindedir.
Konut olarak kullanılan yerlerde, çeşitli nedenler ile ısıtıcı sıcaklık derecesinin yüksek olmaması istenir; bu
yüzden bu gibi yerlerin ısıtılmasında kızgın sulu ısıtma sistemi akışkanı doğrudan ısıtıcıya gönderilmez ve bu
gibi hacımlarda kullanılmaz.
Hava ile Isıtma
Bu sistemde ısı taşıyıcı akışkan havadır. Hava, suya göre daha az miktarda ısı taşır. Örneğin 1 N hava yaklaşık 1,7-2,1 kJ ısı taşırken, su yaklaşık 8,5-10,5 k.1 ısı taşır. Bu nedenle küçük kesitli boru yerine büyük kesitli
hava kanalları kullanılması gerekir.
Bu sistem, ancak ısıtma ile birlikte kontrollü hava değişiminin de sağlanması gereken yerlerde kullanılır.
Uzaktan Isıtma ya da Bölgesel Isıtma
Uzaktan ısıtmada gerekli ısı, tekil evler yerine, ev grupları için ya da bir yerleşim bölgesi ya da bir kısmı için,
tek bir santralda elde edilir. Isı taşıyıcı olarak yine kızgın su ya ela yüksek basınçlı buhar kullanılır. Isıtılacak
bölge, çok büyük ve yoğun bir yerleşim bölgesi olabilir. Bu takdirde bir kent ısıtmasından söz edilebilir.
Uzaktan ısıtma şebekesi, yol, su ve elektrik şebekesi gibi bir alt yapıdır. Bu alt yapı, ülkemizde genellikle bir
kargir kanal içinden geçirilen ısıya karşı yalıtılmış ısıtıcı akışkanın gönderilmesi şeklinde uygulanmaktadır.
Bu sistemin dışında, dış ülkelerde, ısıtıcı akışkan sevk buruları ayın zamanda arada ısı yalıtımı bulunan çift
boru şeklinde doğrudan toprağa serilerek uygulama olanağı bulmuştur. Şimdilerde boru sisteminin ucuzlatılması
için dış borunun HDPE (lligh Density Poly Elhylen) malzemeden yapılması öngörülmüş ve uygulamaya konmuştur. Ayrıca akıtma, sızdırma, delinme nedeniyle meydana gelecek arıza yerlerinin bulunması için ısı izolasyonu arasında elektriksel sistemler geliştirilmiştir.
Bölgesel ısıtma santralları ve ısıtma şebekeleri sayesinde aşağıda belirtilen yararlar elde edilir.
Çevre sorunları : Birçok soba ve kaloriler bacası yerine, bir bölge santralında bir tek ve yeterli yükseklikte
seçilmiş bir santral bacası ile gerekli likideme ve temizleme tesisleri de öngörülerek çevre kirlenmesi önlenir.
Yakacak ekonomisi: Küçük kazan darelerindc yakılamayan (6 no. fuel-oil) ya da çok verimsiz ve büyük işletme güçlükleri ile yakılabilen düşük kalorili (linyit) yakıtlar, büyük merkezi bölge ısıtma santralında verimli olarak yakılabilirler ve böylece enerji tasarrufu elde edilir.
işletme ralıatlığı : Her yapı için ayrı ayrı yakıt taşınması, artık malzeme sorunu ve kazan dairesi işletmeciliği, dolayısıyla yetişmiş kaloriferci gereksinimi ortadan kalkar, yapıların işletme giderleri azalır. Yakıt, duman,
kurum ve kül pisliği ortadan kalkar.
Tesis giderlerinin azalması : Boru şebekesinin yüksek maliyetine karşın tek merkezin maliyetinin, ayrı merkezlerin maliyetlerinin toplamından çok daha az olması nedeniyle tesis giderlerinin zannedilenden az bulunmasıdır.
Tehlikelerin azaltılması : Yapılarda ayrı ayrı kazan dairesi ve yakıt depoları bulunmayacağından bunlara dayalı olarak patlama ve yangın tehlikeleri de ortadan kalkacaktır.
Isıtma Projelerinin Hazırlanması
Burada söz konusu ısıtma projesi, sıcak suyun burularda dolaştırılarak ısıtıcılarda ısısını vermek suretiyle gerçekleştirilen sistemlerdir. Böyle bir projenin düzenlenmesi için aşağıdaki hesap düzenlerine ihtiyaç vardır.
• Isı kayıp hesapları
• Isıtıcı seçimi ve hesapları
• Kazan seçimi ve hesaplan
• Boru hesapları
• Pompa hesaplan
• Güvenlik boruları, genleşme kabı ve hesapları
9-07
ISITMA-HAVALANDIRMA VE ÎKLİMLENDÎRME
Isı kayıp hesapları : Bilindiği üzere bir ısıtma tesisatının hesaplanması için önce ısı kayıp hesapları yapılır. Bu suretle toplam ısı gereksinimi saptanır. Isı kayıp hesapları sistem ile ilgili değildir. Yani bir ısı kaybı hesabı ile sıcak sulu ısıtma sistemi, buharlı ısıtma sistemi ya da bir havalandırma sistemi de uygulanabilir.
Isı kayıp hesapları, mimari elemanların "K" ısı geçirgenlik değerlerinin bilinmesi ile başlar. Bu durum ise TS
825 ile düzenlenmiştir. Ayrıca komple bir sıcak sulu ısıtma sistemi projesinin düzenlenmesi için Türk Standartları TS 216 Normu ve Makina Mühendisleri Odası yayını "Kalorifer Tesisatı Proje Hazırlama Teknik Esasları" kitaplarına başvurulmalıdır.
Ayrıca çok yüksek yapılarda ısı kayıplarına yapılan yükseklik zamlarının yapılabilmesi için DİN 4701 normunun en son baskısı (1983) na başvurulabilir.
Yükseklik zamlarını katlı yapılar için
8GA=maks[l(- h -) 4 ' 9 l
L ıo J
formülünü kullanarak hesaplayabiliriz.
EGA
h
: Yükseklik zam faktörü
: m cinsinden yapının zeminden itibaren yüksekliği
Formülde, virgülden sonra yuvarlatmak mümkündür. Bu formül, yapı yüksekliğinin 10 metreden sonraki kısımları için uygulanır.
Örnek verelim;
Çok katlı yüksek bir yapının zeminden itibaren 29 metre yüksekliğindeki katın yükseklik zammını hesaplayalım:
E G A = | 1 ( — ) 4 / 9 l = 1 16 bulunur. Bunu, 1,2 alabiliriz.
L 10 J
'
Isı kaybı hesaplamasında, önce bütün yüzeylerin zamsız ısı kaybı.
Qo = K x A (tj - t d )
formülüne göre hesaplanır.
Burada:
2
K
: Isı geçirme katsayısı, W/m "C
A
: Yapı eleman yüzey alanı, m2
ti
: Hacım iç sıcaklığı, °C
t,,
: Dış sıcaklık, °C
Qo
: Yüzeyin ısı kaybı, W
Bundan sonra normun gerektirdiği zamlar uygulanarak hacım I arın ısı gereksinimleri bulunmuş olur.
Isıtıcı Seçimi ve Hesapları
Kazanda üretilen ısı, odaların istenen sıcaklık derecesinde ısıtılması için ısıtılan su aracığıyla ısıtıcılara iletilir. Bu ısıtıcılar aşağıda belirtilen tiplerde olabilir.
Dökme dilimli ve çelik radyatörler: Dökme dilimli radyatörler ayn ayrı dilimler halinde olup nipel ve contalar ile dilimler birleştirilirler ve gruplar oluşturulur. Radyatörler için TS 369 Türk Standardlarına başvurulabilir.
Bu konuda Alman DİN 4720 normu da vardır.
9-08
İÜIK
ISITMA-IIAVALANDIRMA VE İKLİMLENDİRME
Dökme radyatörler, ömürleri uzun. su içeren hacmi fazla, geç ısınıp geç soğuyan ısıtıcılarda.
Dökme radyatörlere paralel olarak çelik radyatörler geliştirilmiştir. Bunlar daha ucuz, daha hafif ve çabuk ısınan ve çabuk soğuyan (dökme dilimli radyatörlere oranla), ömürleri döküm ısıtıcılara göre daha az olan ısıtıcılardır. Yapımları daha kolaydır.
Bunlar preste imal edilip sonra iki yarım dilim, kenarlardan ve aradan kaynak dikişi ile dikilerek elde edilirler. Fabrikadan 10 ar dilimlik paketler halinde dilimler birbirine kaynak edilerek gönderilirler.
Grup dilimleri için projeye göre sipariş vermek gerekir.
Radyatör ısılına alanı :
K(tor. - ti)
formülü ile hesaplanır. Burada:
F
Q
K
Isıtıcı alanı, m2
Isıtıcının vereceği ısı miktarı. W
Isıtıcının ısı geçirme katsayısı. W/ın- "C
Oda sıcaklığa °C
Akışkanın gidiş-dönüş sıcaklığı ortalaması, °C
Konvektörler : Bu ısıtıcılar, boru üzerine sıkı geçmiş kanatlardan oluşmuştur. Bunlar daha ziyade konveksiyon (ısınan havanın hareketlenmesi) ile ısıtma yaparlar. Bunun için haca etkisi yapan bir kabuğun içine alınırlar.
Bunlar borulardan oluştuğu için bacımları az olup kısa zamanda ısıtma rejimine geçebilirler.
Levha ısıtıcıları : Çeşitli yüksekliklerde üretilirler, uzunlukları .radyatör gruplarından daha fazla olabilir.
Ancak genişlikleri radyatörlere oranla daha azdır.
Boru ısıtıcıları : Fn basit ısıtıcı şeklidir. Fazla ısıtma gerektiğinde demet biçiminde yapılırlar. Fabrika ve seralarda çok kullanılırlar.
Kazan Seçimi ve Hesapları
Kazan ıstıma yüzeyi büyüklüğü, tüm ısı gereksinimi saplandıktan sonra bulunmalıdır. Kazan ısıtma yüzeyinin
saptanması:
AK = — x ( l + Zı<) m2 formülü ile bulunur.
K
Burada:
Kazanın ısıtma nücü, k\V
K : Kazan ısıtma yüzey verimi, kW/m2 (imalatçı verilerine bağlı)
ZR : Yüzde ile belirlenen bir artırma kalsayısıdır ve aşağıda verilen şartlarda alınabilir:
a) Ana dağıtım borularının genelde sıcak bacımlardan ısı yalıtımlı olarak geçmesi ve kolonların
duvar üstünde bulunmasında.
Z R = 0,05
b) Ana dağıtım borularının soğuk bacımlardan ısı yalıtımlı olarak geçmesi ve kolonların duvar
üstünde bulunmasında,
Z R = 0,10
c) Ana dağıtım borularının soğuk çatı arasından ısı yalıtımlı olarak geçmesi ve kolonların dış dış
duvarlara açılmış kanallara (tesisat bacalarına) yerleştirilmesinde,
ZR = 0,15 alınır.
Genelde iki tip kazan ısıtma tesisatında kullanılmaktadır.
QK
a) Dökme dilindi kazanlar
Bu kazanlar döküm olup dilimler sonradan birleştirilerek kazan gövdesi ekle edilir. Maksimum 4 bar basınca
kadar basınç altında çalışabilirler. Son yapılan tasarımlara göre ortalama % 90 lara varan verim elde edilebilmektedir. Bu kazanlarda, dilim boyutları değiştirilerek ve gruplar oluşturularak yaklaşık 16 kW a kadar tek üniteler
9-09
LSITMA-IIAVALANDIRMA VH İKİ .İMI.KNDİRML'
yapılabilmektedir. Ö m ü r l e r i çelik k a z a n d a n d a h a uzun ve k o r o / y u n a m u k a v i m d i r , lîn b ü y ü k üstünlük,.M:, on
k ü ç ü k kapı b o y u l l a n n d a ı ı d a h i dilim dilim geçerek istenilen b ü y ü k l ü k t e grupların o l u ş t u r u l m a s ı d ı r . I I . ! ' lürlü
yakıt (sıvı, katı ve «a/, gibi) bu k a z a n l a r d a yakılabilir.
Yakıt olarak doğal g a z kullanıldığında, o c a k sıcaklığı 2 0 0 0 "C lere vaıabilıneklo ve d ö k ü m kazanları-> bu sıcaklıklara dalıa fazla dayanıklı o k l u ğ u anlaşılmaktadır.
Özellikle k o n u t tesisatlarında d ö k m e dilimli kazanlar çok kullanışlıdır. Ancak, yüksek yapılanla bası v. ,-;ı iyi
a y a r l a m a k gerekir.
b) Çelik kuzaıılıır
Isıtma tesislerimle çelik kazanlar son zamanlarda çok kullanılmakladırlar. Özellikle büyük güçler "•• I- '• i'ık
basınçlar için bu kazanların uygulaması, dökme dilimli kazanlardan i.ı/ladır.
Isıtma tesislerinde kullanılan çelik kazanlar, sıcak su kazanı, kızgın su kazanı ya da buhar kazanı olav ir
kazanlarda da katı, sıvı ve gaz yakıtlar yakılabilir.
Bu
Gaz yakıtlarda dikkat edilecek husus, gaz yanışı mavi alev ile y andığından, radyasyon ısınması ile ısı •ietimiiıiiı düşük olmasıdır. Bu nedenle özellikle son zamanlarda kullanılması düşünülen doğul gaz yakacağına göre
kazan yanma hücresi tasarımını geliştirmeli ve bu yakacakta sıcaklıklar 2000 C ye kadar yükselebilecc inden.
boruların aynalara makineli) ile değil, aynada açılan havsalamı içine hiçbir çıkınlı olmayacak şekilde kay nak ile
bağlanması düşünülmelidir. Bu tedbir, diğer aleş ile ilişkisi olan bölümlerde de alınmalıdır. Ayrıca, kaza, konstrüksiyonunda yüksek nitelikli sac ve boru kullanılmalıdır.
Boru Hesapları
Boru hesaplarına, ısıtıcı hesapları yapıldıktan sonra başlanır. Boru planı (dağıtım) çizilir ve çizimden sonra
kolon şeması çıkartılır. Kolon .şemasında, en uzak kolonun en uçla kalmasında yarar vardır. Kolon şeıııa.sıı.^a katları ölçekli çizmek, ölçülendirme olayına kolaylık getirir.
Bilindiği üzere boru hesapları iki yönteme göre hesaplanır:
Doğal dolaşımh ısılına sistemi : Bu sistem hakkında S. 12-0S de gerekli bilgi verilmişti.
Zorunlu (cebri) dolaşımlı ısılına sistemi : Yatay doğrultuda geniş alan kaplayan büyük tesislerde dolaşım
gücü pompalar ile sağlanır. Büyük boru çaplan kullanmamak için genelde lünı ısılına tesisleri pompa ile çalıştırılmaktadır.
Boru şebekesinin küçük çaplı olması, daha küçük ilk tesis gideri, daha az ısı kaybı, daha az su kitlesi ve dolayısıyla daha çabuk ısılına anlamına gelir.
Merkezi ısılına sistemindeki suyun dolaşımı denge yasasına bağlıdır. Dolaşım hızı. dolaşım gücü ile dirençler
arasında denge meydana getirecek düzeyde olmalıdır.
Buna göre : Dolaşım kuvveti = Dirençler olmalıdır.
Bir boru şebekesindeki dirençler, iki gruba ayrılır.
a) Düz sürtünme kaybı:
Bu kaybı etkileyen çeşitli etmenler vardır. Boru uzunluğu, boru çapı, boru iç yüzeyi pürüzlülük di .'ecesi,
su hızı etkisi gibi.
b)
Özel dirençler kayıpları :
Yön değiştirmeler, boru üzerindeki armatürler, vb. suyun akışına bir direnç gösterir.
Yukarıda açıklananları formüle döktüğümüzde denge denklemi:
11 = R x 1 +Zolur.
Burada:
II
R
1
7.
9- 10
: Hlkili basınç (Dolaşım için inin. kuvvet), ııııııüS ya da l'a.
: Düz boruda beher metredeki basınç kaybı, mmSS/m ya da Fa/m
: Devrenin boru uzunluğu, m
: Devrenin özel dirençleri basınç kaybı. ıımıSS ya da l'a.
ISITMA-IfAVALANDIRMA VE İKLİMLENDÎRME
Bu üeğeilerin bulunması v<e seçilmesi için bir takım abaklar ve çizelgeler hazırlanmıştır. Hesap yapılırken bu
abak ve çizelgeleri kullanmak problemin çözümüne kolaylık getirir.
Pompalar ve Hesapiarı
Bir pompanın basıncı ve debisi, pompanın yapısına, büyüklüğüne ve devir sayısına bağlıdır. Basınç ile debi
angındaki, bağlantı, deneyle saptanan bir eğri olarak verilir Bu eğri yardımı ile belirli bir pompanın belirli güç sınır* un içinde her basınca karşılık gelen debisi okunabilir Buna göre bir pompanın çalışma durumu kendi karakteristik eğrisi sınırları içinde olmalıdır.
/.orunlu dolaşımlı ısıuna sistemlerinde, pompaların, boru şebekesindeki basınç durumunu belirleyen bağlantı
yerlerini belirtelim.
Bir ısıtma tesisatında pompa esas itibariyle üç ayrı yere bağlanabilir. Ve her bir durum için de tesisatın üst basıııç ve alt basınç altında bulunan kısımları değişik olur. Devredeki basınç durumunun incelenmesinde, sıfır noktasının yerini bilmek önemlidir. Tesisatın bu noktası, dinamik basıncın sıfır olduğu noktadır. Sıfır noktası, güvenlik dönüş borusunun tesisat ile birleştiği noktadır. Buna göre üç konumu inceleyelim.
Pompanın gidişe bağlanması (Şekil. H ve 9.1
usî Dasınç
alt Öasın;
fuiumba
Şekil . 8 - T U L U M B A N I N GİDİŞE BAĞLANMASI
HALİNDE BASINÇ DAĞILIŞI
Ş e k i l . 9.TULUMBASI GİDİŞE BAGll
BİR TESİS
Şekil. 8 de görüldüğü gibi, pompanın gidişe bağlanması halinde tesisatın hemen hemen her kısmında üst basınç meydana gelir. Alt basınçta olması gereken sıfır noktası ile tulumbanın emme noktası arası, kazanın bulunduğu bölümdür. Tesisatın üstte bulunan bütün kısımlarında üst basınç, yani (+) basınç bulunduğundan, tesisata
hiçbir yerden hava emilmez. O halde genleşme kabının yüksekteki ısıtıcıdan en az 0,5 m daha yukarıya konması
yeterlidir.
Pompanın dönüşe (sıfır noktasından önce) bağlanması (Şekil. 10 ve 11)
Bu bağlanma düzeninde, güvenlik (genleşme) dönüş hattının tesisat ile birleşme noktası, yani sıfır noktası,
pompa ile kazan arasında bulunur.
9-11
ISITMA-HAVALANDIRMA VE tKLİMLENDÎRME
Şekil. 10-TULUMBANIN DÖNÜŞE.SIFIR
NOKTASINDAN ÖNCE BAĞLANMASI
HALİNDE BASINÇ DAĞILIŞI
Şekil. 11 .TULUMBASI DÖNÜŞE BAĞLI
BİR TESİS
Bu durumda, pompa ile sıfır noktası arasındaki kısa aralık hariç, hemen hemen tüm tesisat alt basınç, yani (-)
basınçtadır.
Bu bağlantı şeklinde ana özelliğe dikkat etmek gerekir..
En üstte bulunan radyatör musluklarında (-) basınç vardır. Bu alt basınç, bundan daha yüksek statik üst basınç
ile takviye edilmediği takdirde, muslukların ya da ek yerlerinin salmastralarından tesisata hava emilebilir. Şu
halde genleşme kabının, en üst ısıtıcıdan pompa basıncı kadar yüksekte kurulması zorunluluğu vardır.
Pompanın dönüşe, sıfır noktasından sonra bağlanması (Şekil. 12 ve 13)
Şekil. 12 .TULUMBANIN DÖNÜŞE, SIFIR NOKTASINDAN
SONRA BAĞLANMASI HALİNDE BASINÇ
DAĞILIŞI
Ş e k i l . 13-TULUMBASI DÖNÜŞE, SIFIR
NOKTASINDAN SONRA BAĞLI BİR TESİS
Bu tür bağlantıda, boru şebekesinin bölümleri güvenlik dönüş hattı olarak çalışırlar. Pompa, güvenlik (genleşme) dolaşımı devresinde bulunduğundan, güvenlik dönüşü için gerekli kesite karşılık gelen boru çapında olmalıdır. Sıfır noktası, yine güvenlik dönüş hattının bir radyatör devresiyle birleşme noktasındadır. Buna göre tesisatın gidiş bölümü (+) basınç, dönüş bölümü (-) basınç etkisindedir.
Güvenlik gidiş hattı da (+) basınç etkisinde bulunduğundan, bu hattın genleşme kabından daha yukarıya çe9-12
II l'IIl
ISITMA-HAVALANDIRMA VE İKİ.İMLENDİRME
kümesi gerekir. Burada gidiş güvenlik borusunu genleşme kabı üzerine, pompa basıncı kadar çıkartmak gereklidir. Gidiş borularında (+) basınç bulunduğundan, genleşme kabının yüksekte olması özel bir etki yapmaz.
Pompanın gidişe mi yoksa dönüşe mi konması gerektiği sorununa yanıt verebilmek için aşağıdaki düşünceleri gözönünde bulundurmak gerekir.
Eğer genleşme kabı, en yüksekteki radyatör seviyesinden, en az pompa basıncı yüksekliği kadar yükseğe yerleşüriîebiliyor ise, ancak bu durumda pompanın dönüşe konması mümkündür. Bu koşul yerine getirilemiyor ise
pompanın gidişe yerleştirilmesi zorunlu olur.
Pompanın kazan çıkışına konması üstünlüğü şudur :
Şebekenin hiçbir noktasında basınç değeri (-) işareti almaz, yani atmosfer basıncı altına düşmez. Buna karşılık böyle bir çözümün zayıf yanı ise şudur: Pompanın gidişe konması durumunda, dağıtım şebekesindeki basınç
değerleri ile pompanın içinde bulunduğu sıcaklık dereceleri daha yüksek noktalardadır.
Pompa kapasitesinin belirlenmesi: Pompalı ısıtma tesislerinde çeşitli sıcaklık düşmeleri düşünülebilir. Örneğin bir 90 "C/70 °C sıcak sulu ısıtma sisteminde At = 80 C - 60 °C = 20 °C kullanılabilir.
Bir ışınım yoluyla ısıtmada, örneğin döşeme ısıtmasında:
At = 55 °C - 45 °C = 10 °C olabilir. Bu nedenle pompa debileri de buna göre farklı olur. Zira pompa debisini
belirleyen bağıntı:
., 86OQ . .
. . . 0.860 Q
,3 .
..
V = -I- 1 / sa ya da V = —:
- I - m / S dır.
At
3600 A t
Q
At
V
: Sistemin ısı ihtiyacı, kW
: Dolaşan suyun soğuma miktarı, °C
: Pompa debisi, 1 / sa ya da m3/s
Güvenlik Boruları, Genleşme Kabı ve Hesapları
Güvenlik boruları : Sıcak sulu ısıtma sistemlerinde ısı üreticileri, genleşme deposu ile bağlantılı olurlar. Bu
bağlantı, bir güvenlik gidiş borusu ve bir güvenlik dönüş borusu şeklinde olur.
Güvenlik gidiş borusu, üreticinin üstünden çıkar ve genleşme kabına üstten bağlanır. Güvenlik boruları iç
çapı 250mm den küçük olamaz. Gidiş güvenlik borusu iç çapı aşağıdaki formül ile hesaplanır :
d g = 15 + 1.5 V 0,860 Q mm
Burada:
Q
: kWcinsinden kazan gücü.
Güvenlik dönüş borusu, genleşme kabının alt kısmı ile kazana dönüş borusu arasına bağlanır. Dönüş güvenlik
borusu:
dd=15 + V0,860 Q
yada
(15+ '
8 6 0
Q ) mm ile hesaplanır.
1,08
Güvenlik boruları için TS 2164, TS 2736, TS 2796 ve TS 2797 ye ya da DİN 4751 e bakınız.
9- 13
, » * ; •
ISITMA-HAVALANDIRMA VI- İKLİMLENDİRMK
Açık genleşme kabı : Her sıcak sulu ısıtma tesisatında, tesisatın en yüksek yerinde, TS 713 ya da DİN İK06
ya göre yapılmış bir genleşme kabı bulunmalıdır. Genleşme kabının yeri mümkün olduğu kadar kazan daire i üstünde seçilmelidir.
%Mİ
tnşaat yönünden buna olanak bulunmazsa, yatay doğrultudaki uzaklaşma, kazandan düşey olarak çıkan İs ;isata gidiş borusu uzunluğunun 10 katını geçmemelidir (Şekil. 14). Genleşme kabının üzerinde kapatılmaz havalandırma ve taşıma boruları bulunmalıdır. Aksi halde kapalı genleşme kabı haline gelebilir.
Kapalı genleşme tankı : Bilindiği üzere açık genleşme kaplarının en istenmeyen tarafı, dışarıdan hava ji
suretiyle tesisin içinde korozyon olayının meydana gelmesidir. Bu nedenle son zamanlarda diyaframlı kapalı genleşme tankları çokça kullanılmaya başlanmıştır. Bu tanklar aynı zamanda çatı arasına kadar güvenlik boruh> •ıtıııı
uzatılmasına da engel olmaktadırlar. Kapalı diyaframlı, gaz yastıklı ve güvenlik vanalı genleşme tanklarını !• jzan
dairesine koymak mümkün olmaktadır.
Şekil. 15 de bir tek kazana bağlanan kapalı diyaframlı genleşme tankı, Şekil. 16 da ise çok kazanlı bir sisteme
uygulanan kapalı genleşme tankları görülmektedir.
KISMA DÜZENİ
sva
plmw1
^lıııııııl
İüsL
- EN [OK 10a Sekil .K-GÜVENLİK BORUSU YATAY GİDEBİLME OLASILIĞI
Ş e k i l . 1 5 . T E K KAZANA BAĞLANAN KAPALI D. GENLEŞME TANKI.
9- 14
1- GENLEŞME TANKI.
2- EMNİYET VENTİLİ.
3- HAVA TOPLAMA KABI.
t- HAVA TAHLİYE.
!|j
ISITMA-H A YALANDIRMA VE İKLİMİ RNDİRME
Şek.; 1 6 . LÜK K A Z A N L -iıSTf-Mt BAĞLANAN <APAU D. GENLEŞME KAPLAR!.
1- GENUÎ-ME T ANKİ.
ı- EMNIYET VENTILI.
3- HAVA TOPLAMA KABI.
4.- HAVA TAHLİYE
5- KA2/-N ALÇAK SU StVİYE
6- OTAMATiK Sü TAKVİYE CİHAZI.
2. LEVHA (PANEL) ISITMA
Radyasyonlu Isıtrmt Tesisatı
•Sıcak su ile ıs'.tir>anın ö/e! bir :şek!;d;r Alışılmış merkezi ısıtma tesislerinde, ısıtılması istenen hacımlara ısıtıt.taı yer!eştı;;itnc.;i .»iaSKijr Bu ISIUı,!;ıI a görevi ısıtıcı akışkan tarafından taşınan ısı miktarını oda içine verıiıcltî'n ibarettir. i.)u\ar ya &J tavanlara honı ısıtıcılar yerleştirmek yoluyla hacmi ya da odayı çevreleyen cidarla
i'.n bazı kısımlarını ısıtarak, söz konusu edilen ısıücılan ortadan kaldırmak mümkündür. Işınım yoluyla
aen, ekleştirilen ısıtma tesisleri içinde duvarlardan, döşemelerden ya da tavanlardan yapılan ısıtma düzenleri birbiri-., ünden ayırdedihr. Bu Sür ısıtma sistemlerinde, ısı aktarılması olayı. ısıtıcılardan olduğu gibi taşınım (Konvokh n. (Vnvecüon) şeklinden /.ivade ışınım (Strahlung. Radiation) olayıyla sağlandığı için bu tip düzenlere (ışınındı ısıt:i:a sistemleri) denilmektedir. Bununla birlikle, bu iki tür ısıtma şekli arasında yapılmış olan böyle bir
ayırım kesin oimaku>n u/.akıır. Hır ısıtma sisteminde üretilen ısının °!( 50 oranından fazlası ışınım yolu ile harcanıyor ISO bı/yk" bir düzen radyasyonlu ısıtma sistemi olarak kabul edilmelidir, fakat yüzeyler yoluyla gerçekleştirilen ısıtma sistemlerinde durum genellikle böyle değildir. Örneğin, duvarlar yoluyla yapılan ısıtma sistemlerinde
taşınım yolu ile verilen ısı mikiarı da önemli miktarlardadır. Buna karşılık ısıtıcı (radyatör) yüzey sıcaklıkları
yüksek ise bu aletlerin ışınım yoluyla verdiği ısı miktarı, taşınım yoluyla verdiği ısı miktarından daha fazla olur.
Bıı duruma göre ışının: dr ısıtma deyimi teknik bakımdan yetersiz kalır ve ısıtma sistemini tanunlayamaz.
Bu nedenie ek bir terimden daha yararlanmak, örneğin (ışınunlı tavandan ısıtma) gibi bir deyişe baş vurmak sorunu çözümleyebilir. Yüzeyler yolu ile yapılan ısıtma sistemlerinde, ısıtıcı akışkan olarak sıcak su kullanmak doğrudıır Çünkü sıcak sudan yararlanılması halinde. ısıtma yavaş olarak sağlanabileceğinden, oda mimari eleman
yü/cyierı çatlama tehlikesiyle karşılaşmaz Ayrıca, yüzey sıcaklıklarının ayarlanabilirle olanağı, dış sıcaklığa
göre içeride fizyolojik ve konforsal şartları oluşturma olanakları verebilir.
Sağlık ilkeleri : Norma! durumda, insan vücudunun dış yüzey sıcaklığı, çevre sıcaklığından daha yüksek olur
ve vücut devamlı sekside ısı verir. Bu durum, vücuttaki ısı dengesini düzenlemek için gereklidir. Bu ısı verme,
kiMîicn konveksiydi;, kısııvr, radyasyon, kısmen evaporasyon ve kısmen solunumdan oluşur. Ortalama, normal
şarilaida :;syı.s:i! oktruK. insan vücudundaki v,.ı üretimi aşağıdaki gibidir :
9-15
ISITMA-HAVALANDIRMA VE İKT.tMT HNDÎRME
Radyasyon kayıplan
Konveksiyon kayıplan
Evaporasyon kayıplan
Solunum kayıpları
Toplam
199kJ/h
115 kJ/h
65kJ/h
48kJ/h
427 kJ/h
(55.24
(32.0
(1S.0
(1336
W)
W)
W)
W)
insan vücudunda ısı vermede konveksiyon yolu ile olan ısı verme, vücut ile oda havasının sıcaklık derecesi
farkına; radyasyonla ısı verme ise vücut ile çevredeki duvar sıcaklığı farkına bağlıdır. Hissedilen sıcaklık denince, çevredeki duvarların ortalama sıcaklığı ile hava sıcaklığı arasındaki ortalama değer anlaşılır.
Radyatörlü ısıtmada, esas olarak hacımdaki hava ısıtılır, sonra bunun ısısı, konveksiyon (dolaşım) yoluyla,
duvarlara, tavana ve döşemeye geçer. Radyasyon ısısı (ışınım), havadan havayı ısıtmaksızın geçer. Bu ısı, ışınlan
katı ya da sıvı bir cisme çarptığında hissedilir bale gelir. Şu halde radyasyon ile ısıtmada önce duvarlar, tavan ve
döşeme ısıtılır. Sonra bu alanlardan, konveksiyon yoluyla odadaki hava ısıtılmış olur. Oturma odaları için yaklaşık olarak aşağıdaki sıcaklık değerleri hesaplanabilir:
Radyatörlü ısıtmada : Hacmin hava sıcaklığı: 20 °C ; duvar sıcaklığı: 18 °C
Tavandan ısıtmada
: Hacmin hava sıcaklığı: 18 °C ; duvar sıcaklığı: 20 °C
Bu kabullere göre her iki halde de, ortalama hissedilen sıcaklık 19 "C olmaktadır. Bu durumda ışınım ile ısıtmada, oda sıcaklığının (hava sıcaklığı), diğer ısıtma sistemlerine oranla 2 °C kadar daha düşük olduğu görülüyor.
Isı ihtiyacı hesaplarında, radyatörle ısıtma halinde alınan sıcaklıklar esas tutulur, zira bir duvardan geçen ısı, hava
sıcaklığına değil, duvar iç tarafının sıcaklığına bağlıdır.
2.7m
1,7m- -
v
L
Olm
: 16
20
24 16
20
2 4 16
20
24
16 20
24 16
ideal Isıtma , Döşemeden Isıtma Tavandan Isıtma Radyatörle Isıtma
20
24 . 28
Sıcak Hava İle Isıtma
Seki 1.17-MUHTELİF ISITMA ŞEKİLLERİ DİYAGRAMI
Şekil. 17 radyasyonun çeşitli şekilleri ile radyatörlü ısıtma hallerine göre oda sıcaklıklarının karşılıklı durumlarını, oda yüksekliğine göre grafiksel olarak göstermektedir.
Bu grafiklerde radyasyonlu ısıtma halinde, döşemeden yukarıya çıkıldıkça oda sıcaklığnın azaldığı, baş seviyesinde daha az olduğu görülmektedir .Özellikle döşeme yüzeylerinin eşyalar ile kaplı olması, döşeme sıcaklığının yükselmesine neden olur. Fakat fabrika, büro, okul sınıflarında döşeme alanlarının büyük bir kısmı serbesttir.
Radyasyonlu ısıtmanın bir sakıncası; radyatörlü ısıtmada pencere yakınındaki soğuk hava, ısıtıcılar aracılığıyla kuvvetli bir konveksiyon ile karşılandığı halde, radyasyonlu ısıtmada pencere yakınları çok soğuk olur ve ek
bir ısıtma yüzeyi gerektirir. Buna çare olarak, pencere önlerinde ısıtıcı boru aralıklannı sıklaştırarak ısı yığılması
yapılmaya çalışılmaktadır. Radyasyonlu ısıtmanın, homojen bir ısı dağılımı ve en az toz hareketi meydana getirme üstünlükleri vardır.
9-16
ISITMA-HAVALANDIRMA VF. İKLtMLENDÎRME
Ta\>andan (radyasyon) ışınım yoluyla ısıtma : Işınım yoluyla oluşan genel
ısı alışverişi kanunlarına göre, tavandan
ışınım yoluyla ısıtılan bir hacımdaki
düşey duvarların üst kısımları, bu duvarların alt kısımlarına oranla daha fazla ısıŞekil. 18 de tavandan homojen bir şekilde ısıtılan küp şeklindeki bir odanın
düşey yüzeyleri (duvarları) ile döşemesi
tarafından yutulan ısı miktarları yayılımı
şematik olarak gösterilmiştir. Bu durumIsı
da, döşeme dahil odayı çevreleyen beş
radyasyon
yüzeyden herbiri, tavandan ışınım yoluyla yayılan ısı miktarının 1/5 ini alır.
Şayet oda küp şeklinde değil ve uygulamada çoğunlukla rastlandığı gibi tavan
Ş e k i l . 18_ DUVARLARA VE DÖŞEMEYE
kısmi olarak ısıtılıyor ise, hem düşey duvarlar ve hem de döşeme üzerine ışınım
YAPILAN ISI RADYASYONU
yoluyla yayılan ısı miktarları ve sıcaklıkları farklı bir şekilde dağılmış bulunur.
Böyle bir durumdaki ısıtma sisteminin,
radyatörlü ısıtma sisteminden daha kötü
olmadığı. Berlin Teknik Üniversitesi Isıtma ve Havalandırma Knstitüsünde yapılan deney sonuçlarından anlaşılmıştır.
S e k i 1.19- TAVANDAN IŞINIMLA ISITMA
düKULARININ KOLONLARLA BAĞLANIŞI
Ta\>an için kabul edilebilecek sıcaklık değerleri:
Sağlığa uygun en yüksek tavan sıcaklığı şimdiye
kadar uzmanlarca saptanamamıştır. Oturma ve çalışma odalarında, yaklaşık 32 °C olan kafa derisi sıcaklığının fazla aşılmaması istenmektedir. Buna göre en
geçerli değerin 35 °C olması uygun görülmektedir.
Bununla birlikte, bu sıcaklık derecesine göre hesaplama ile çok büyük, dolayısıyle pahalı tavan ısıtma
yüzeyi bulunur. Fakat bir ısıtma tesisatının maksimum ısı gücü, yılın yalnız birkaç günü için gerekeceğinden, çoğu günler daha düşük gidiş suyu sıcaklık
derecesiyle çalıştırma yeter ve bunun sonucu olarak,
çoğunlukla en yüksek tavan sıcaklık derecesi yaklaşık 40 - 45 °C kabul edilir ve böylece ısıtma yüzeyi
daha küçük çıkar.
Düşük sıcaklıkta tavan (sıvalı tavan) : Sıvalı
tavan için ısı taşıma akışkanı olarak yalnız sıcak su
kullanılır. Tavan borularının kollektör ile birleştirilen demetler şeklinde olması durumunda, boru kangallarının küçük kısımlara bölünerek doğal dolaşım ile çalışabilmesi mümkündür. Isıtma kangalı borusu fazla uzun ise, direnç yüksek olacağından, tesisat tulumbalı olarak yapılır.
Tavanın her tarafından homojen bir sıcaklık derecesi dağılımı elde etmek için, ısıtıcı akışkanın gidiş-dönüş
derece farkını 5°C + 10°C gibi küçük bir sıcaklık düşmesinde seçmek gerekir. Bunun sonucu, dolaşım yapan
suyun miktarı çoğalır ve aynı şekilde tulumba debisi oldukça yükselir. Büyük hacımlarda tavanın uygun büyüklükte kısımlara ayrılması suretiyle, tüm yapıda aynı modülde ve aynı uzunlukta ısıtma borusunun kullanılması
olanaklı olur.
Birçok durumlarda ısıtma boruları eğimsiz döşenir. Bu nedenle hava tahliyesi zor olur. Çoğu zaman boru
grupları teker teker doldurulur. Bu iş özellikle büyük tesislerde, çok zaman alır ve su kaybı olur. Aynı zamanda
işletme sırasında şerbet kalan hava da gözönüne alınmalıdır. Bu amaçla gidiş borusu alttan verilip, dönüş borusu
dönüş kolonuna yukarıdan bağlanır (Şekil. 19). Böylece havanın akış yönünde sürüklenmesi sağlanır.
9-17
ISİTMA-HAV M.ANDIRMA VK İK: ,!Mİ J-NDİRME
Bıı tavandan iMtnıa tesisatında, dun k'hükcMnc karşı, suyunun boşahılması gerektiğinde, ç o ğ u z a m a n b:ı: • :••)•., lı jfl ' *•
hava kullanılır.
Iİ • J
#<;/<>« içine verii^lınien ısıtma burulan
rilmektedır (Şekil. 20).
I .ıuı;
(
b.;,üiaii. l.eUiiı l.t'.'.ın yapılışı sırasında beton içine yer:
:-.ii
Boruların a l ü n a yaklaşık 2,5 cm yüksek M l<.> tatuviiUr fconmak'adır. B o r u l a n n çevresini saran beton, boı ıi:u
iyin i%i i'ir k o r u y u c u oKîiiğıından, hasai goı.ır; . I "i:iı / j n ı a n . çelik ve l u k ı r borularda iç tarafta olabilir. Isınır üst
döşenıeyo geçişini öııleıisck ICÜ; horiilarııı üst ' >:aiiiid :•.•; S ir •••!' izoiası onu gerekir.
Bu sistemin sakıncalı yar:, ataletinin bii\üi. ıltışu.i.u İsıtmaya ba.>!,.iken önce bütün beton tavanın ısınması
lıekleıür. Bundan sonra ısının odaya yayuV agı !ıı;.saba kaı-.iısıahd.r
Marley veya Seramik
Kaplama
>
Refon
/
T a v a n d a n Isıtma HtKirdarı
Işınım yoluyla yapıiun ısıtma hcs.;_.•..>'• ,
kuranı ve hesapların sonuçlan bıiviiK İjik!.1.,
kunun!,uma <iav:tnnı,ıkl;i»lır.
: .i.ı /•„;'. ,<.^:ii!İ kimseler tarafından meydana getı :i, r.
'.: . .JI',1 .•.:•• ;îec-,k hesap ve abak tö/ümlcri Kolla :,y' 1.
Beton içine göinübu ı.sîtıcı boıulaıın ır.t-iiî.ıma.-ıı. :.ı • • -I IMI'CI ıJaiiinm birim alana düşen q D (W/rn
verimi, birçok sayısal etkenleri" bağiıdır. iiiı etkeiilerııı en onemhluTi aşağıdadır:
•
Ortalama ısıtma suyu sıcaklığı
•
Boru dış çapı
•
Ortalama boru aralığı
•
•
•
ıs
Boru üst kenarından döşeme üst alanına kadaı olan tı/.aklık
Boru alt kenarından tavası üst alamna katlar olan uzaklık
Borularm üst tarafına konan ısı eııt'.elleyıci fi/ola.syonj malzcuıesinin ısı kondüksiyon (İL. imi
katsayısı (W/ırrK)
• Tavan toplanı alanına oranla ısıtıcı bölüm oranı.
Aynı etkenler duvardan ve döşemeden ısıınıa işlemi için de geçerlidir.
<)-
İn
,
'îjlfiS j
1
•?\ı.* v iv* ;v •'"ji ,tl'?\fr
.-,.: W
!
•••! ' i" i İi-Iİ .
: .ı-ıekiî. ,•!; V il
ıj.'i.ıııaiühı
l)<'.v.'t)icüt;ii :s>Uı:a i y i n .
t Hi.ıı.ıij'a o ' ^ c u o Sü-akiığı :
iiuvar sı.;ak!ıjiı
••I':!) V»vı;
K,üW/ir
4.!ik ..,,. ;...
„-•
20";. Qü(- Mı'AK'
• ir.AKLÎMI i K;;L'.'
o k l u ğ u n a g ö r e •>'(•:•) d . 1 : • • >
-..iti^; İ J ı
I I I . ı : , ı ' : . î r : , ı . .'.•ı.:..
(.'•
-ı.-.
4 it
Ç o k s o ğ u k g ü n l e r d e b e ü m b ü n y e n i n ısı d e p o i a u ı . i M y e t e n e ğ i n i d ü ş ü n e r e k v e c o k s o ğ u k t ' ü ' i i e r ı n y ı l d a savılar ı n ı n a z l ı ğ ı g ö / . ö n ü n e ü i i r ü ı <K l a v a ı ı -•>.ı .ıh ••>IIıJ.-: • . ^ ı n j . ı ı l ı ş s ı c i s k i u . • - 1 5 t ' ) o i a c a k y e r d e ( - 5 ( " ) i n i ş j u b i h a r e k e t e d i l m e s i u y g u : ; :>!,!,
'"dik borular İh' iıivcn
'.smiiosı
ı;!iiı.ilidir. Bilindiği ü/.eıc, !HI ÎIJMSıUIIU;
sı konmalıdır
ISITMA-H AV AT .ANDIRMA VE ÎKLÎMLENDÎRME
Pratik hesaplamalar için Şekil. 22 yi kullanmak yararlı olur.
48
"C
-
=10cm
-260
L
l=15cm
-20cm
« 42
1=25 cm
S" 38
i 36
I 34
1 32
g 30
S 26
74
25
35
40
Q
°C
45
50
55
Isırma suyu sıcaklığı
°C
rH
28
•2" 26 L- *İ
J^
-:
O
y
«
cm
10
15
20
25
60
w
'S 20
20 L
60
10cm
25cm
< ^
— - • ,——•
—
0
40
45
50
Isıtma suyu sıcaklığı
5S t 60
rH
Şekil.22.BORULAR İLE TAVAN ISITMASI.
Bu şekilde tavan ısıtmasına ait ısı geçirgenlik (K,,) sayısını bağlı tavan yüzeyi ısı verimi, 1/2" çaplı çelik boru
için gösterilmiştir. Bir ısıtma alanının çevre boyutlarının ısı verimi, yani kenar ısısı, yaklaşık olarak ısıtma borularının ardarda bağlantılarında QE = 65 (a+b x 0.6)W,
Paralel bağlantılarda QE = 65 (a + 2b) W dir.
Burada (a) boru uzunluğunca olan boyut (m) cinsinden; (b) ise boru dizisinin dik yönde ölçüsüdür, (m) cin9-20
ISITMA-H AV Al ANDIRMA VE ÎKLİMLENDİRME
sinden. (Genauere Werte siehe GesundheiLs Ing. 1963, Heft 7, Arbeitsblatt 63).
Örnek: 5 x 6 x 3,1 m3 hacimli bir odanın ısı kaybı Q = 3840 W, tavanın ısı geçiş sayısı K = 0,5 W/m2 °C, ısıtma suyu ortalama sıcaklığı tH = 55 °C, tavan ısıtma alanı büyüklüğünü hesaplayınız.
Çözüm: Seçilen ısıtma borusu çapı 1/2" çelik borudur. Borular arası uzaklık 1 = 20 cm, ısı verimi (Şekil. 22
ye göre) qD = 186 W/m2, gerekli ısıtma alanı A = 3840/186 - 20,6 m2 dir.
3 kangal oluşturan ve beher kangalda 7 tane boru olacaktır. Boruların toplam sıra uzunluğu. b=2OxO,2=4,O m.
Boru uzunluğu a = 5 metre.
Toplam alan A = 5 x 4 = 20 m 2 . Çevre ısısı QE = 65 (5 + 4 x 0,6) = 481 W
Toplam ısı verimi Q,op = 20 m2 x 186 + 481 = 4201 W bulunur.
Şekil.22 den yukarı kaçan ısıyı da hesaplarsak,
QK = 20 m2 x 18 W/m2 = 360 W. Sonuç, Q = 4201 - 360 = 3841 W bulunur.
Yapılan düzen uygundur.
Tavan yüzeyindeki ısı yayılma derecesi: Burada esas itibariyle, ısı verişine ait ısıtma alanının büyük bölümü
tavandadır. Burada özgül ısı verişi:
q = («konv. -"ha.) At
W/m2 dir.
a s t r = 5,8 W/m2 °C (40 °C tavan sıcaklığı için)
4ı
a k o n v . = a YAt
Burada (a) katsayısı, hacımdaki hava hareketinin kuvvetine, ısıtma alanının ve tavan alanının büyüklüklerine
göre geniş sınırlar içinde yaklaşık 0,60 ile 1.25 arasında değişir. Bu değerler At = 20 °C içindir.
( a k o n v ) için böylece sınır değerleri belirlenmiş olur:
a k o n v = 1,25 +2,60 W/m°C
Tüm tavan alanındaki ısıtma alanı payı ne kadar küçük olursa, özgül ısıtma gücü o kadar büyük olur. Bu olayı
bir düzeltme faktörü olan (p) ile göz önüne alabiliriz.
Tüm tavanın % 50 sinin ısıtma için boru ile döşenmesinde p = 1,0 olur.
Diğer döşeme oranlan için Şekil. 23 den (p) faktörünü bulmak mümkündür.
Bakır boru ile tavan ısıtması: Alçı sıvalı, bakır borulu ısıtma tavanlarında gerekli olan ısıtma alanının hesabı
için Şekil. 24 deki diyagram kullanılır.
9-21
ISITMA-HAVALANDIRMA Vi İKLİMİ i NDİRMK
1;.
,-, v h—h--K- I i---!
0.8 L . 1 _ 1 _ L .
Ş e k i l . İ 3 _ D FAKTÖRÜ İC.İN TV.'ANPA I f l T M A ALANI ORAN'!
Bu diyagram ela Şekil. 22 deki diyagram şartlarımla düzenlenmiş olup aynı şekilde kullanılır.
boru mesafesi |~ lOcın
iz
25
•JP
35
40
İsitmj suyu skakiigi
45
50
55 °C 6ü
rM
Ş e k i l . 2 it -BAKIR BORULU TAVAN ISITMASI ( Bakır boru çapı: 3 / 8 " .
veya 1/2" oda sıcaklığı 20°C).
Şekil. 24 den seçilecek bakır borular, 3/8" ve 1/2" çaplı olup. alçı sıva içine döşenmiştir. Oda sıcaklığı şartı
2O'C dir.
Alüminyum lamel tavan ısıtması : Bu tip tavan ısıtmalarının hesaplanmasında Şekil. 25 ve 26 daki diyaframlar kullanılır. Isıtma alanlarının meydana getirilmesinde, alüminyum lamel alanlarının doğrudan ısı verişi (<!,,) yi
ve çevresinde bulunan kenar ısı verişini yani kenar ısısı (q ) ; ) yi ayırmak üorvkir. Kenar ısı verişi olan (q E ), i iniciler arasında uzaklık var ise, buradan ve hem de dış kenarından meydana pı.'ür. Şu hakle toplam ısı verişi :
Q -- A x qD f S (k)|.;) W
formülü ile hesaplanabilir. Burada (1) lamellerin dış kenar uzunluklarını (m) cinsinden. (A) ise ısı veren alimlin
yum lamellerin toplam alanını (m2) cinsinden ifade etmekledir.
9-22
A-H \ v'A! / \ M M U M - \ V ! ! K
V
İM! r N İ ^
Isıtma sny" SK..<^:.I.JI
J_i- •',; 1<LV<A!'
Sekil .25- AL-LEVMAU TA"AN
Uygulama şekli aşağıdaki bir örnek :İL- eostenlmistir
vıiil..
ıf^s y a p î l m î s t i r
i ıvaııüı ı*\ vı.ii.'jı ,>tkıi
z.'> viok,
->ro qu - i''2 W/ırr olup. gcıokli IS' alanı A - 26(-<
' ' ') ;
i i r . A l Ü ı ! ı ; . İ V U l ! l ' L ^ n ı ' i Sİ l aS I >'• ••!,!:.:'< S C ç i
s x •\M
Ş e k i l . 27-ÖRNEKTEKİ TAVAN A L A M I N Y U M
LEVHA DİZİLİSİ PLAN GÖRÜNÜŞÜ
üt
ISITMA-HAVALANDIRMA VE İKLÎMLENDÎRME
gOUSYON
-
-
.
.
.
.
.
;
• • . : - . • •
SIVA TAŞIYICI
Sekil.28_STRAMAX
ISITMA
SİSTEMİ
lar, kaba yapısı bitmiş tavan altına asüabilmektedir (Şekil.28).
Lamelli ısıtma alanları
yanlış seçilmiş olsaydı, diğer
bir düzenleme yapılıp yeni
baştan denenmesi gerekecekti.
Verimli bir ısıtma etkisi
için yapı tekniği açısından
doğru bir uygulamadır. Boru
ve lamellerin, birbirine iyi
bir şekilde temasları sağlanmalıdır. Isıtma işleminin
devreye giriş ve çıkışı sırasında sıvalarda herhangi bir
çatlama, hasar, çözülme olmaması için alçı sıvanın lameller üzerine mümkün mertebe iyi yapışması gereklidir.
Ayrıca sıvanın nemden uzak
tutulması önemlidir. Patentli
birçok ısıtma sistemlerinde
en çok tanınmış olan Stramax dır. Bu sistemde boru-
Borular üzerine geçirilen alüminyum levhalar kapalı bir yüzey meydana getirmektedir. Sıvı taşıyıcı ile sıva,
bu yüzey üzerine gelmektedir. Alüminyumun ısı iletkenliği çok iyi olduğundan, borudaki ısı, levhaya yayılmaktadır. Levhadan da kondüksiyon yolu ile sıvaya geçmektedir. Parlak alüminyumun ışınımı çok zayıftır. Buna rağmen üst yüzeyde izolasyon gereklidir. Bu amaçla çoğu zaman cam yünü şiltesi kullanılır. En yüksek gidiş suyu
sıcaklığı 65 °C dolaylarındadır.
Isıtma yapan bir diğer asma tavan şekli
de Frenger tavanıdır (Şekil. 29). Burada sıva
tabakasından vazgeçilmiştir. Üzerine levha
tipi yalıtım malzemelerinin yerleştirilmiş olduğu alüminyum sac levhaları, boru ısıtıcılar
yardımıyla askıya alınmıştır. Gürültüye engel
j
_
olunması amacıyla bu levhalar üzerine delikIşınım plakaları yoluyla ısıtma
Işınım yoluyla ısıtma sistemlerinin özel
bir uygulama şekli daha vardır. Şekil. 30 da
Şekil. 2 9 _ RADYASYON YAYICI LEVHA
kesiti verilen tavan ışınım plakası, tesbit
bandı, asma tertibatı ile birlikte yapılmakta( SUNZTRIP ISITICI )
dır. Isı taşıyıcı olarak sıcak su, kızgın su ya
a- Boru Isıtıcı , b- Saç Pano
da buhar kullanılabilir. Bu nedenle yüzey sıc- Tecrid Malzemesi
caklık derecesi oldukça yüksektir. Bu sistem,
konut ve bürolar için uygun düşmez. Daha
çok insanların bir yerde devamlı olarak kalmaları zorunlu olmayan yerlerde, montaj halleri, depolar, fabrikalar, yüksek olan ve hassas deneyler yapılan (havanın konveksiyon ve cebri hareketlerinden etkilenen) laboratuvarlarda kullanımı uygun
olur.
Konstrüksiyon, iki, üç, dört,...tane boru ısıtıcı üzerine, uygun şekilde profillendirilmiş ısı iletici özellikte bir
sac oturtulmuş şeklidir.
1 + 1,5 mm kalınlığında siyah çelik saçtan yapılmış olan bu sac levhanın üzeri bir yalıtım malzemesi yorganı
ile kaplanmıştır. Panoların ısıtılması istenilen mahal içindeki dağılım durumuna göre, mahallin bazı kısımları az
çok kuvvetli bir şekilde ısıtılabilir. Örneğin, büyük atölyeler ve fabrikalarda, iş yapılan bölgeleri daha fazla ısıtmak olasıdır. Işınım yoluyla yayılan ısının büyük kısmı, personelin bulunduğu bölgeleri ısıtarak döşemeye kadar
ulaşır.
9-24
ISITMA-HAVALANDIRMA VE İKLÎMLENDtRME
Panoların ısı gücü, aşağıda verilen formüllere ve
2
abaklara göre hesaplanabilir. Panonun m ye düşen
2
ısı verişi q = ( a k o n v + o,) (t^ -tj) W/m dir.
a
2
: W/m °C konveksiyon akış sayısı
konv.
2
W/m °C
2
as : W/m °C Radyasyon akış sayısı = P . C 1 2
(Recknagel 88/89, 135-3 bölümüne bakınız.)
p = 'ıoo
Tı-T2
oo/
1
Cl2
=
1 ı 1
C] C 2
>«nar profili.
1
Cs
: Isıtıcı plaka yüzey ortalama sıcaklığı, °C
tL
: Oda sıcaklığı, °C
'ZOİâSyonu
AI-I.VI».
Ş e k i l . 30_fKENGER SİSTEMİ TAVAN ISITMASI.
(A. Kollmar 1957 s. 286; Rietschel 1958. s. 351)
^
ISI
Ortalama ısıtma alanı sıcaklığı t, ısıtıcı akışkan taşıyan boruların plaka üzerine tesbit edilme şekline ve çeşidine bağlı bulunup yaklaşık olarak hesaplanır.
Seri
hesaplamalar için
Şekil.31 deki abaktan yararlanmak mümkündür. Şekil..31 deki
abak, ısıtma panelinin siyah sac
ve 1,5 mm kalınlıkta olması esasına dayanmaktadır. Alüminyum plakalarda ısı verişi büyüktür. Yaklaşık çelik sac boru
aralık ölçüleri aynı kaldığında,
alüminyum plakaların verimi %
10 + 25 daha büyük olmaktadır.
ODA SICAKLIĞI.
12°C 1S-C 18°C
130
120 .
Örnek : Isıtıcı akışkan sıcaklığı tH = 90 °C, hacım havası
sıcaklığı tL= 15°C, boru aralığı
1 = 20 cm ve boru çapı d = 1" olduğunda, bir ışınım plakasının
aşağı doğru olan ısı verişi (qu)
nun büyüklüğü nedir?
110
100
90
ao
70
Çözüm : Şekil. 31 den aşağı
doğru verilen ısı miktarı:
60
q u = 610W/m 2 ;
1,0
(,5
50
55
60
yukarı doğru verilen ısı miktarı
ise
2
YUKARI KAÇAN ISI ao W/m "
S e k i l . 31-ISINIM PLAKALARI (SAC KALINLIĞI 1.5mm).
q o = 47 W/m2
bulunur.
9-25
ISITMA-HAYALANDIRMA VE İKLtMLENDİRME
Yüksek sıcaklık dereceli ışınım cihazları : Yüzey sıcaklığının 700+1400 °C gibi yüksek
olması halinde, özellikle kısa
ışınım dalgalarının etken olması
sonunda, ısının büyük bir kısmı
ışınım ile yayılır. Bu tür ışınım
cihazları ile ısıtma, yalnız yüksekliği 4 metreden fazla olan
(Şekil.33) yerlerde, büyük montaj hallerinde, fabrikalarda vb.
yerlerde kullanılır.
Bu amaç için gaz yakıtlı
brülörler uygun düşer. Gaz alevi
ile bir seramik plaka 800 + 900
°C ye kadar ısıtılır ve ısı enerjisi
buradan yayılır. Doğal gaz için
en iyi uygulamalardan birisidir.
«OA
w
i
"''îzalas »on.
200
100
30
İO
SO
60
70
-
80 *C 90
ORTALAMA ISITMA SUYU SICAKLIĞI.
Şekil .33.DUVAR ISITMASI İÇİN ISI DİYAGRAMI.
Elektrik enerjisi kullanan enfraruj ısıtma cihazları günümüzde çok kullanılmaktadır.
Duvardan Isıtma
Gerçek şekliyle duvardan ısıtma sistemi, tavandan ısıtma sistemlerinde yapıldığı gibi yapı içine gömülmüş
ola boru ısıtıcılar aracılığıyla gerçekleştirilir. Bu durumda, boru ısıtıcılar ya betonla tamamen kaplanıp kapatılır
ya da bir örtü arkasından gizlenen bir yuva içine alınıp, panosuz bir şekilde ya da araya bir de pano konularak düzenlenir. Dış duvarlarda boru ısıtıcılann arkasına, dışarı doğru oluşacak ısı kayıplarına engel olmak için bir yalıtım tabakası yerleştirilmesi gereklidir.
Duvardan ısıtma yüzeyleri genelde, döşeme seviyesinden yaklaşık olarak en çok 1,5 m yüksekliğe kadar yerleştirilir. İnsan vücudu, yanal yönlerde yayılan ısı olayına, tepeden yayman ısıya oranla daha az duyarlı olduğu
için duvardan yapılan ısıtmalarda, tavan sıcaklık değerlerinden daha yüksek değerler alınabilir.
Isı gücünün seri hesaplanması için Şekil. 32 deki diyagramdan yararlanılabilir.
Kenar ısısı yaklaşık tavan kenar ısısı gibidir.
Döşeme Isıtması
Döşemenin ısıtma yüzeyi olarak kullanılması fikri eskidir. Romalılar zamanında döşeme ısıtması kullanılmıştır. Döşeme içine sıcak hava kanal lan
yerleştirilmesi yolu ile gerçekleştirilen
bu tip ısıtma şeklinin hayli eski bir geçmişi vardır (hamam ve benzeri yerlerin
yeraltı fınnlarıyla ısıtılması).
Daha sonra içinde sıcak suyun dolaşım yaptığı, döşeme içine gömülmüş
boru ısıtıcılar şekli altında, özellikle döşemesi soğuk olan yerlerde ya da yerlerin
bazı kısımlarında (yüzme havuzu kenarlannda, havuzdan çıkıştan sonra yere basıldığında insan vücudunun titremesini
önlemek gibi) destekleyici bir ısıtma sistemi olarak uygulanmaktadır.
Tavandan ısıtmada görülenin aksine,
döşemeden yapılan ısıtma sistemlerinde,
bileşke sıcaklık, döşeme seviyesinden
yükseldikçe artmaz.
Deneyler göstermiştir ki, döşemeden
ısıtılan bir yerde sürekli şekilde otururlarsa, hacım içinde bulunan kimseler ister
hareketsiz, ister hareketli bulunsunlar,
9-26
Şekil .ji~ YÜKSEK SICAKLIK DERECELİ IŞINIM CİHAZLARI
ISITMA-HAVALANDIRMA VE tKLÎMLENDÎRME
döşeme sıcaklığı 25 °C yi aştığında ayaklarda şişmeler ve rahatsızlık duygusu başlamaktadır. Ama pek seyrek şekilde basılan kısımlarda döşeme sıcaklığı 29 °C ye kadar çıkartılabilir. Banyolarda ve hamamlarda döşeme sıcaklık derecesi 30 °C dolaylarında olabilir.
1973-1974 kışında enerji krizi patlak verince enerji tasarrufu yönünden büyük çalışmalar yapıldı. Bu çalışmalarda bulunan yollardan biri de ısıücı akışkanın düşük sıcaklıklarda bulunması nedeniyle yerden ısıtma sisteminin
ön plana çıkarılmasıydı. Birçok avantajı ile çok eskiden beri bilinen döşemeden ısıtma sistemiözellikle 15 - 16 yıl
içinde yaygınlaşmış, tüm dünyada ısıtma bölümüne tekrar sokulmuştur. Zira 45°C - 55°C gibi olan ısıtma suyunu
elde etmek, güneş enerjisi, ısı pompası ve geotermal su enerjisi, vb. ekonomik düzenler ile mümkün olabilmektedir. Yalnız bununla kalmayıp son zamanlarda plastik teknolojisindeki gelişmeler sonucu bulunan, ısıya dayanıklı,
sürtünmeden dolayı basınç kayıpları az, nisbeten ucuz özel (PP-C) polyproyplene ya da polybutylene plastik boruların, daha önceleri kullanılmak zorunda bulunulan çelik ya da bakır boruların yerini alması bu tip ısıtma sistemin ön plana çıkması nedenlerinden oldu.
Yapı Katmanları
Önce kaba beton üzerinde, aşağıya doğru ısı gçişine karşı bir yalıtım tabakası döşenir. Çoğu kez 3/4" borudan
düzenlenen ısıtıcılar, düşük dozlu beton içine, üstleri en az 3 cm kadar örtülecek şekilde şerleştirilir. Şekil. 34 de
görüldüğü üzere boru aralığı ayarlayıcılar bulunmakta olup üst bölüme fayans, mermer, parke, halı, vb. döşeme
kaplaması uygulanabilir.
10mm
Ş e k i l . 31-DÖŞEMEDEN ISITMADA BORU VE İNŞAAT KATMANLARININ
DİZİLİŞİ.
3. ISI POMPALARI
Yakıt enerjisi tasarrufu, çevre kirliliğinin azaltılması istekleri ısıtmada birçok araştırmalara yol açmıştır. Bu
araştırmalar, yeni bir şeyi keşfetme hareketinden ziyade evvelce bilinen birçok olguları gündeme getirmiştir. Örneğin, güneş ısısından faydalanmak, soğutma prosesinde ısı pompası düzenini ıslah ederek düşük sıcaklıkh ısıtma
sistemlerinde uygulamaya koymak.
Isı pompası olayını kavrayabilmek için soğutma olayının termodinamik çevrimini tekrar incelemek gerekir.
Soğutma Çevrimi
Bir basınçlı soğutma prosesinde, iş yapan ortamın basınçlaması suretiyle buhar halinden sıvı hale dönüşü,
kompresöre verilen mekanik iş aracılığıyla olmaktadır. Bu nedenle, iş yapan ortam (soğutucu akışkan), aşağıda
gösterilen bir eğri boyunca hareket edecektir. Bu eğri, çeşitli fazlardan oluşmakta ve proses çevrimi adını almaktadır.
9-27
ISITMA-HAVALANDIRMA VE ÎKLÎMLENDtRME
Buharlaşma (Evaporation) : Çevrime buharlaşma prosesinden başlandığım farzedelim. Şekil. 35
de R 12 için basınç-antalpi diyagramı görülmektedir. 0 °C de soğutucu akışkanın buharlaşması A-B
hattı boyunca meydana gelmektedir. Bu sıcaklığa
karşılık olan basınç 3,1 bardır. Isı, her zaman sıcak- M
!
tan soğuk ortama akar; bu akış, evaporatörde, eva- H
poratörün şekline göre, iç bölümde bulunan soğutucu akışkan çevresini saran ikinci ortama olur.
Bunun sonucu, etrafta bulunan ikinci ortam soğuyacak ve soğutucu akışkan buharlaşacaktır. Bu şekilde
soğutucu akışkanın sıcaklığı sabit kaldığı halde
gizli ısı halinde antalpisi yüselecektir.
lg p
Çevrimi tamamlamak için, buharlaşma devam
ederken kondenserden akışkan gelmeye devam
eder. Bu arada kompresör de emişini yapmaktadır.
3,1 Bar
h ( kj/lON )
Şekil.35.R12 İÇİN BASINÇ-ANTALPİ DİYAFRAMINDA
BUHARLAŞMA
1 «MARLASTIRICI
A-« BUHARLAŞMA ISISI
Basınçlama (Compression) : Evaporatörden
emilen soğutucu akışkan gazı, kompresör tarafından
sıkıştırılır. Bu sıkıştırma sonucu kızgın buhar meydana gelecek ve akışkanın sıcaklığı ve basıncı artacaktır. Bu işlem Şekil. 36 da (B-C) doğrusu ile gösterilmiştir. Bir fikir vermek için R-12 de bu sıcaklık
50°C ve basınç ise 12 bardır. Antalpi artışı Ah ise B
ve C noktalarının (h) ekseni üzerindeki izdüşüm
uzunluğu kadardır.
Yoğuşma (Condensation) : Sonradan kızgın
gaz, kondüksiyon ile soğumaya başlayacak ve doymuş buhar haline gelecektir. Bu durum, Şekil. 37 de (C-D)
yatay hattı ile gösterilmiştir. Bu soğumayı daha çok artırmak için soğutucu akışkanın geçtiği boru kangahnm etrafındaki ortam geçişi artırılır. Bu suretle (C-D) boyunca yoğuşma gerçekleştirilir ve Proses (D) noktasmda tamamlanmış olur.
Buharlaşma (evaporation) prosesinde olduğu gibi yoğuşma prosesinde de soğutucu akışkan ile kangal etrafındaki ikinci akışkan sıcaklıkları arasında fark vardır. Ancak, burada durum ters olup kangalın çevresindeki ikinci
akışkan, soğutucu akışkana nazaran daha düşük sıcaklıktadır.
Soğutma makinasının yapısına bağlı olarak atılmak istenilen bu ısı, hava ya da su aracılığıyla uzaklaştırılır. Fakat "ısı pompası" durumunda bu atık su,
ısıtma amacıyla kullanılır ve prosesin bir ürünü olarak kabul edilir.
Gerçekte çevrimin faydalı işi, daima eşanjörlerdeki birinci ve ikinci akışkanların sıcaklık farklarına
dayanmaktadır. Bu sıcaklık farkları ikinci akışkan su
için 5°C - 15°C; hava için ise 10°C - 20°C dir.
Genleşme (Expansion) : (D) noktasında akışkan
(refrigerant) tekrar sıvı hale gelmiş bulunmaktadır
(Şekil. 38). Fakat doğrudan buharlaşüncı (evaporatör) ya girmek için gerek basınç gerekse sıcaklık bakımınndan yüksek değerlerdedir. Soğutucu akışkan,
(D-A^ düşey hattı boyunca makaslayın bir sistem
ile genleştirilmelidir. Bu düzen, otomatik ya da ısıl
genleşme valfı; elle ayarlanan bir valf, bir flot valf
ya da kılcal bir boru olabilir. Genleşme prosesinde
gaz, ısı çekerek iç değişime uğrar ve bir bölümü buharlaşır. Sıvı-buhar karışımı soğutucu akışkan buharlaştıncıya (evaporatör) girmeye başlar. Makaslama
prosesinde, sıvı basıncına kadar düşürülUr. (Şekil.
lg P
12 Bar
3,1 Bar
kj/1ON
Seki 1.36- BASINCLANDIRMA
1 BUHARLAŞTIRICI
2 KOMPRESÖR
B-C BASINCLANOIRMA
9-28
•ir ıH on
ISITMA-HAVALANDIRMA VE ÎKLÎMLENDÎRME
38) de görülen (A-A) uzunluğu, soğutucu
akışkanın buhar-sıvı karışım oranını göstermektedir.
Çevrimde kızgın hale ve alt soğutma durumuna getirme işlemi (Superheating and
undercooling) : (A-B) yatay doğrusu boyunca ilerleyen ve ısı çeken soğutucu akışkan,
buhar hattını kestiği (B) noktasına vardıktan
sonra kuru doymuş buhar haline gelecektir.
Fakat kompresöre girişte, gaz halindeki soğutucu akışkan içinde sıvı parçacıklarının kalmaması gerekir. Aksi halde kompresörde sıvı
darbeleri meydana gelerek, kompresörün
harap olmasına neden olabilir. Bu nedenle
(B) noktasında soğutucu akışkanı kızdırma
söz konusudur (Şekil. 39).
12 Bar
3,1 Bar •
h (kj/1ON)
Şekil. 37.Y0GUŞMA OLAYİ
1 BUHARLAŞTIRICI
2 KOMPRESÖR
3 YOGUŞTURUCU
C-D YOĞUNLAŞMA
Bu gerçekten hareketle (B) noktası (B,)
noktasına ulaştınlarak çevrimin verimi de
ıslah edilir.
Diğer taraftan (C-D) hattı, (D) de durmamalıdır. Kondenser o şekilde yapılmalıdır ki
(D) noktası ( D ^ varabilsin. Bu durum da alt
soğutmayı temsil etmektedir. Alt soğutma
(D-D^ hattı ile ifade edilir. (D) noktasının
(D t ) noktasına vardınlması, (A t ) in de (A) ya yaklaşmasına neden olur. (A-A^ hattının kısalması da çevrimin veriminin artmasına neden olur.
Eğer buharlaştıncı ve yoğuşturucu arasına bir eşanjör konacak olursa alt soğutma bölgesindeki sıvı kızdırma
bölgesindeki sıvıyı ısıtarak düzen ıslah edilebilir.
Çevrim kayıpları: Basınç-antalpi diyagramında yalnız kayıpsız ideal çevrim gösterilmektedir. Halbuki Şekil.
40 da görüldüğü gibi, gerçek proses ideal prosesten farklıdır.
Soğutucu akışkan, kondenser, evaporatör ve kangallardan geçerken, özellikle evaporatör-kompresör arasında
emiş borusunda ve kompresör -kondenser arasındaki sıcak gaz borusunda büyük çapta sürtünme ve basınç kaybına uğramaktadır. Aynca, kompresör ve tahrik motorunda sürtünmede olduğu gibi ısı kayıplan vardır.
Soğutma ve ısıtma kapasiteleri : Buharlaştırıcıda, soğutucu akışkanın sıvı halden buhar haline geçerken aldığı ısı miktanna makinanın soğutma kapasitesi denir. Hesaplanması, hBphA, antalpi farkı ile
evaporatördeki soğutucu akışkanın MK kütlesinin
çarpılmasıyla bulunur (Şekil. 41).
12 Bar
Soğutma kapasitesi:
3,1 Bar
h ( kj/lON )
Şekil. 3 8 . GENLEŞME OLAY!
1 BUHARLAŞTICI
2 KOMPRESÖR
3 YOĞUŞTURUCU
U GENLEŞME VANASI
0-A, GENLEŞME OLAYI
Bilindiği gibi buharlaşma ısısı, Aı den B[ e
kadar soğutucu akışkan tarafından alınmakta; basınçlandırma ısısı, Bi den Cj e kadar kompresör tarafından verilmekte ve Cj den Dj e kadar yoğuşma
ısısı sürmektedir. Bu duruma göre, soğutma makinası olarak etraftan ısı çekecek; ısı pompası halinde ise
ısı verecektir.
9-29
ISITMA-HAVALANDIRMA VE ÎKLÎMLENDÎRME
Kondensasyon (yoğuşma) ısısı:
Q h = Isıtma kapasitesi
Qc = Soğutma kapasitesi - kompresöre verilen iş
12Bar
olur.
Verim ve performans : Bilindiği üzere bir makinanın ekonomik durumu, verilen iş büyüklüğü ile
alınan işin büyüklüğü arasındaki bağıntılara bağlı
olup verim ile ilgilidir. Fakat bu ilişki burada her 3,iBar
zaman 1 den büyüktür. Hatta ısı pompası halinde
bu sayı 1 den çok daha büyüktür. Bu durumda bu
sayıya verim değil, makinanın performansı adı verilmektedir. Performans E(epsilon) ile ifade edilir.
Soğutma makinası için
h ( kj/1ON )
Şekil. 39_ KIZDIRMA VE ALT SOĞUTMA
_ Buharlaştıncı soğutma kapasitesi (Qc)
1 BUHARLAŞTIRICI
2 KOMPRESÖR
3 YOĞUŞTURUCU
U GENLEŞME VALFI
5 KIZDIRICI
B-Bı KIZDIRMA
D-D1 ALT SOĞUTMA
Kompresörün harcadığı enerji (P)
hci - hui
EK = Soğutma makinası performansı
Isı pompası için :
Yoğuşma ısısı (Qh)
EW = Kompresörün yaptığı iş (P)
Ig p
EK = Isı pompası performansı
İdeal çevrim, bilindiği üzere Carnot çevrimidir ve gerek soğutma makinası, gerekse
ısı pompasına nazaran farklıdır. Carnot çevriminin ideal performansı aşağıdaki gibi hesaplanır.
EKC = T-To
Soğutma makinası için:
h ( kJ/10N
Sekil. tO_ ÇEVRİM KAYIPLARI
EWC = -
T-To
9-30
İDEAL ÇEVRİM
AKTÜEL ÇEVRİM
ISITMA-HAYALANDIRMA VE ÜCLÎMLENDİRME
EKC = Soğutma makinası için Carnot performansı.
Isı pompası için:
Ig p
eWC = Isı pompası için Carnot performansı.
Di
!\
To (Kelvin olarak) = 273 + t,, (termodinamik çevrimin soğutma tarafı mutlak çalışma sıcaklığı). Buharlaşma (evaporation) sıcaklığı.
L
T (Kelvin olarak)= 273 -1 (termodinaik çevrimin sıcak tarafı mutlak çalışma
sıcaklığı). Yoğuşma (Condensation) sıcaklığı.
/
Örnek
t= 60°C, T= 273+60 = 333 K
10 = 0-0, TO = 273 + 0 = 2 7 3 K
Pratikte, ideal Carnot çevrimine varmak mümkün değildir. Etkin ve ideal
performanslar arasındaki oran, verim faktörü adını almakta ve gerçek çevrimi elde
etmeye yaramaktadır.
hA,, D,
h ( kj/lON ;
ı
/
r
ı
/!!
hB,
Şekil. 41.SOĞUTMA KAPASİTESİ , ISITMA KAPASİTELERİ
A,-B,
C,-D,
ÖZGÜR SOĞUTMA KAPASİTESİ
ÖZGÜR ISITMA KAPASİTESİ
Soğutma makinası için verim faktörü = -
eK
EKC
EW
Isı pompası için verim faktörü = EWC
Verim faktörü her zaman 1 den küçüktür. Basınçlandırma esaslı büyük soğutma makinalannın verim faktörü
0,5 ve 0,6 sayıları arasında değişir. Diğer soğutma makinaları verim faktörü bazen hatırı sayılır miktarlarda düşüktür.
Basınçlandırma prosesinde kullanılan soğutucu akışkanlar
Soğutucu akışkanın, çevrimdeki tüm fazları bilindiğinden, onlardan beklenen özellikleri anlamak şimdi kolay
olacaktır.
Soğutucu akışkanlardan istenilen özellikler aşağıdadır :
-
Soğutma cihazının ağırlaşmasına engel olmak için seçilen yoğuşma sıcaklığı basıncının düşük olması tercih edilir.
Soğutma çevrimine hava girmesini engellemek için buharlaştıncı - kompresör arası emiş devresi basıncının, atmosfer basıncının üstünde olması istenir.
Az miktardaki soğutucu akışkan ile ısı transferi mümkün değildir. Bu nedenle soğutucu akışkanın buhar9-31
ISITMA-HAVALANDIRMA VE ÎKLtMLENDİRME
laşma ısısının göreceli olarak yüksek olması gereklidir.
-
Kompresörün hareketli parçalarını ve kendisini mümkün ölçüde küçük boyutlarda tutabilmek için soğutucu akışkan buharının, göreceli olarak düşük özgül hacımda olması istenir.
-
Genleşme (expansion) valfinden geçerken meydana gelen flash gaz oranının sabit kalması, çevrimin yüksek verimi için gereklidir. Bunun için soğutucu akışkanın özgül ısısının (specific heat) mümkün ölçüde
düşük olması istenir.
-
Sistemde kaçakları belirlemek için soğutucu akışkanın tanısı kolay olmalıdır.
-
Soğutucu akışkan, kompresörde yağlama yağı ile kanşabileceğinden, bu karışıma uyum sağlayabilmelidir. Yani yağlama yağından kolay ayrılabilmeli, kimyasal olarak dengeli ve (non-corrosive) korozyona
meydan vermemelidir.
-
Soğutucu akışkanın zehirli olmaması, parlayıcı yani alev alıcı olmaması, kolay elde edilebilmesi, kolay
kullanılır ve olduğunca ucuz olmasına gereklidir. Amonyak en eski soğutucu akışkanlardan birisidir. Zehirli ve hemen alev alabilir olmasına karşın, termodinamik üstünlükleri dolayısıyla hâlâ kullanılmaktadır.
Ancak, yalnız endüstride kullanılmak kaydıyla kullanım alanları kısıtlanmıştır, tklimlendirme tesislerinde
(Cloro Floro Carbon)lar çok kullanılmaktadır (*).
Bunlara (halogen) soğutucu akışkanlar denilmektedir. Bu tür soğutucu akışkanlar renksiz, kokusuz ve zehirsiz olup, başlarına konan "R" rumuzu ve numara ile ifade edilmektedirler.
Bunların içinde ön önemli halogen soğutucu akışkanlar :
R 12 en fazla Avrupa'da kullanılır.
R 22 ise en çok Amerika'da tercih edilir.
Bu iki soğutucu akışkan karşılaştırıldığında, aynı sıcaklık derecesi için R 22 ye oranla R 12 nin daha düşük
basınçta bulunduğu anlaşılır. Örneğin 50°C lik sıvılaşma sıcaklığı için R 12 için 12 bar basınç gerekli iken, R 22
için 20 bar gerekmektedir. Düşük basınç soğutma malcinasını oldukça sadeleştirmektedir.
Buna karşılık, R 22 lehine önemli bir üstünlük, bu akışkanın volumetrik soğutma veya ısıtma kapasitesi R 12
ye oranla daha yüksektir. Bu nedenle aynı kapasite için R 22 kullanan makinanın boyutları R 12 kullanan makinaya oranla daha küçüktür. Her ne kadar R 22 yağlama ve sızdırmazhklara karşı agresiv ise de, veriminin yüksek
oluşu, Avrupa'da dahi önem kazanmasına (**) neden olmaktadır.
Bazı halogen soğutucu akışkanların, kaynama noktalan düşük olduğundan, uçuculuk nitelikleri vardır. Bu
akışkanlar, renksiz sıvı ya da gaz-sıvı karışımı halinde bulunurlar. Soğutucu akışkanların buhar halinde tanısı,
koku ile ancak ortamda yaklaşık % 20 konsantrasyonda soğutucu akışkanın gaz halinde bulunması durumunda
mümkün olur. Ancak, daha küçük konsantrasyonlarda hile gaz, çevre için çok zehirli ve zararlı olmaktadır. Soğutucu akışkanlar, açık alev ile çok sıcak ya da kor halindeki yüzeyler ile ya da elektrik kaynağı arkı ile temasta
parçalanıp bölünmektedirler. Bu parçalanma sonucu zehirlenme, kaşıntı, sinirlilik ve tembih hali meydana gelir.
Duman halinde atmosferde bulunan soğutucu akışkan, parçalanarak zehirli hale gelir. Bu nedenle soğutucu akışkanlar ile uğraşanlar, akışkanın duman halinden kaçmmahdılar. Hatta soğutucu akışkanın ufak bir parçacığı dahi
burun mukozasında tahrişler meydana getirir.
Halojen soğutucu akışkanların genellikle hava karışımı, parlayıcı ve patlayıcı karışım oluşturmaz. Soğutucu
akışkan buharlarının alev söndürücü olduğu da bilinmektedir. Tüm halogen soğutucu akışkanların, azot gazları
gibi olduğunu düşünmekte yarar vardır. Zira hava içindeki oksijenin, hacımsal oranı %15 in altına düştüğü anda
nefes alma güçlükleri doğmaya başlar ve gaz. hava içindeki oksijenin yerine yerleşerek bu tehlikeyi doğurur. R
11 ve R 113 soğutucu akışkanların buharları narkotik etki meydana getirir.
Bu tip soğutucu akışkanlar, deriye temas ettiğinde dokuları dondurup yanıklar meydana getirir. Deride meydana gelecek yaralar, donmuş organda olduğu gibi sağaltılır.
Görülüyor ki soğutucu akışkanların işlem gördüğü bacımlarda, bazı ülkelerde standartlara bağlanmış emniyet
tedbirleri alınmaktadır.
(•) CFC ler de ozon tabakasını deliliklerinden, 1987 Montreal Bilimsel Toplantısında bu soğutucu akışkanlardan CFC lerin
2000 yılına kadar üretimden ve kullanımdan kaldırılması kararlaştırılmıştır.
(**)R 22 ozon tabakasına daha az zarar (% 5 gibi) vermesi nedeniyle. Montreal protokolünde üretim ve kullanımın 2030 yılında
kaldırılması kararlaştırılmıştır.
9-32
ISITMA-HAVALANDIRMA VE İKLÎMLENDİRME
Isı Pompası ve Soğutma Basınçlı Makinalarının Çalışma İlkeleri
Basınca dayalı ısı pompası ya da soğutma makinası, genellikle pistonlu, dönel (rotary) ya da turbo kompresörlerdir. Böyle bir makinanın çalışma ilkelerini ve tasarımını daha iyi anlayabilmek için Şekil. 42 deki blok diyagramı incelemekte yarar vardır:
- Kompresör (1), buharlaşmış haldeki soğutucu akışkanı düşük basınçta emip gerekli sıvılaştuma derecesi
basıncına yükseltir. Basınçlandınna prosesi sırasında, soğutucu akışkan buhan ısınır ve iç sürtünmelerden
doğan ısı ile sıvılaşma sıcaklığına ulaşır. Bu nedenle yoğuşma sıcaklığı daima yoğuşma basıncı ile orantılıdır. Isınan ve basınç kazanan soğutucu akışkan buhan, kompröserden kızgın gaz olarak çıkar.
- Eğer soğutucu akışkan buhan, birlikte kompresördeki yağlama yağını taşımakta ise, yağ-ayırıcı (6) (oil separator) da, yağı bırakarak yağın kompresöre dönüşünü sağlamış olur.
- Yoğuşturucu (3) da, sıcak gaz soğutucu ikinci ortam (su ya da hava) ile temas ederek, yoğuşması için gerekli ısı miktarını ikinci ortama transfer eder. Sıcak gaz yoğuşarak sıvı hale geçer.
Sıvı hale gelen soğutucu akışkan, kollektör (3a) de toplanmaya başlar. Bu durumda hala yüksek basınçta
ve yüksek sıcaklıktadır. Soğutucu akışkan kurutucu ve filtre (7) den geçerek genleşme valfine (5) gelir.
Bu sırada filtreden geçerken sıvı içindeki kirler ve su parçacıklan filtre/kurutucu (7) da kalır. Genleşme
valfı iki görevi birlikte yapmaktadır :
1) Soğutucu akışkanı genleştirerek tekrar düşük basınca indirger.
2) Buharlaştuıcı için yeterli miktarda soğutucu akışkan debisini ayarlar. Basınç düşerken birlikte sıcaklık
değeri de buharlaşma sıcaklığı değerine düşer.
Şekil.A2_ISI PONPASI VEYA
1
2
3
3a
SOĞUTMA BLOK DİYAFRAMI
KOMPRESÖR
TAHRİK EDİCİ MOTOR
YOĞUŞTURUCU
SOĞUTUCU AKIŞKAN KOLLEKTÖRÜ
BUHARLAŞT1RICI
GENLEŞME VE DEBİ AYARLAYIP VENTILİ
YAĞ AYIRICI
FİLTRE / KURUTUCU
SOĞUYAN AKIŞKAN ÇIKIŞI
ISINAN AKIŞKAN ÇIKISI
- Evaporatörde hala sıvı halde
bulunan soğutucu akışkan, soğuyacak ortam ile temas haline gelerek
buharlaşma sıcaklığına düşer. Soğutucu ortam su ya da hava olabilir. Soğutucu akışkan, buharlaşması için
gerekli ısıyı bu ikinci akışkandan çekerek, ikinci akışkan sıcaklığının (su
gibi) daha da düşmesine neden olur.
Bu şekilde buhar haline gelen soğutucu akışkan kompröser tarafından
emilerek çevrim tekrar başlar.
Bu çalışma" ilkesi soğutma makinası ve ısı pompası için geçerli bir
uygulamadır. Tek kelime ile eğer soğutma etkinliği isteniyor ise makina
soğutma makinasıdır; eğer ısıtma etkinliği isteniyor ise makina ısı pompasıdır.
Isı Pompası ve Soğutma Makinaları Topluluğu ve Bölümleri
Kompresörler
Kompresörlerdeki
sıkıştırma
olayı birbirinden farklı değişik
kompresör düzenleriyle yapılır:
a) Pistonlu kompresörler
b) Rotatif kompresörler
c) Turbo kompresörler
9-33
ISITMA-HAVALANDIRMA VE ÎKLİMLENDÎRME
a) Pistonlu kompresörlerde, soğutucu akışkan, piston hareketi ile sıkışmakta ve supaplar aracılığıyla gaz alış
verişleri denetlenmektedir.
Pistonlu kompresörler, tek pistonlu ve çok pistonlu olarak tasarımlanırlar ve yüksek sıkıştırma oranlarına sahiptirler.
b) Rotatif kompresörler: Bu kompresörler de pistonlu kompresörler gibidir. Fakat pistonlularda olduğu gibi
bunların karşılıklı hareket yerine dönel hareketleri vardır. Kompresör, başlıca bir kompresör kabuğu (housing), egzantrik şekilde dönen rotor ve yayı ile rotora baskı yapan bir kaydına (slider) dan oluşmuştur.
Saat yönünün aksine egzantrik dönüş yapan rotor, gazı emip sıkıştırarak görevini tamamlar.
Bu üp kompresörler de iki türlü olup. tek hacimli (single chamber) kompresörler, çok hacimli (multi
chamber) kompresörler adını alırlar.
c) Turbo kompresörler: Bu kompresörlerin basınçlandırma işlemi, yüksek basınçlı radyal vantilatörlere benzer. Bu makinalar yüksek devirlerde dönerler. Düşük basınçtaki gazı merkezden emen cihaz yüksek bir hız ile
döndüğünden, santrifüj kuvvet ile gazı, rotor koruması (rotor housing) içinde enerjilendirir ve kazanılan dinamik
basıncı statik basınca dönüştürür. Bu tip kompresörler, göreceli olarak düşük basınca fakat büyük volumetrik (hacımsal) debiye sahiptirler. Ancak, yüksek basınçlar elde etmek için iki ya da daha fazla türbini birbirine seri bağlamak gereklidir. Bu kompresörler büyük kapasite aralığında, örneğin 350 -15000 kW kullanılır. En büyük avantajları, az yer tutmaları ve pratikte titreşimlerin etkili olmamasıdır.
Kabuk (Casing) tasarımına ve çalıştırma kavramasına göre turbo kompresörler aşağıdaki bölümlere ayrılırlar:
- Tam kapalı kompresörler (Hermetic)
- Yarı kapalı kompresörler (Semi-hermetic)
- Açık kompresörler.
- Tam kapalı kompresör: Tüm sistem, yani çalıştırma motoru, kompresör sistemi bir kabuk içine konarak sızdırmaz şekilde kaynaklanarak kapatılmıştır. Bu nedenle makinayı pratikte onarmak mümkün değildir. Bu durumda tüm makinayı paket halinde değiştirmek gerekir. Bu kusurlarına karşın bu kompresörler çok geniş ölçüde yapılmakta ve kullanılmaktadır. Doğaldır ki üretim çok küçük kapasiteler için yapılmaktadır (pencere tipi unitler ve
küçük air conditioning cihazları gibi).
Kapsülün içindeki elektrik motoru, gaz emiş tarafına konarak soğutucu akışkan tarafından soğutulması sağlanmıştır. Buna göre ısı pompası durumunda, elektrik motorunun ısısı geri kazanılmaktadır.
- Yarı kapalı kompresör : Bu tiplerde de tüm sistem bir kabuk içindedir. Yine elektrik motoru aynı emiş mahalline konularak soğutulması sağlanmıştır. Tam kapalı kompesörlerden farkı, sistem kabuğunun kaynaklanmayıp, sızdırmaz şekilde vidalı olması ve onarım anında vidanın açılabilmesidir. İçerdeki yağ seviyesi, bir yağ göstergesi (oil sight glass) vasıtası ile gözlenmektedir. Gerek tam kapalı, gerekse yarı kapalı kompresörlerin en
büyük sakıncaları, elektrik motoru stator sargılarının soğutucu akışkan tarafından tahrip edilerek parçacıklar halinde soğutma devresini kirletmesidir. Buna çare olarak, elektrik motoru rotoru izole edilerek statordan ayrılmıştır. Bunun faydası, sargılar harap olsa bile soğutucu akışkan devresine karışmamakta ve tortu yapmasına müsaade
etmemektedir.
(
- Açık kompresörler : Açık kompresörler çalıştırma motoruna bağımlı değildir. Çalıştırma için krank mili,
kompresör muhafazasından (kabuğundan) dışarıya çıkmıştır. Bu durumda, çeşitli tiplerde motorların makinaya
bağlantı olanağı vardır. Örneğin elektrik motoru, dizel motor, gaz türbini, buhar türbini vb. çalıştırıcılar kullanılabilir. Makinaya kuvvet aktarması, elastik bir kavrama ya da kayış-kasnak sistemi ilegerçekleştirilebilir.
Bu tip kompresörlerde soğutucu akışkan kaybına engel olmak mümkün değildir.
Çalıştırma (Tahrik) Motorları
Kompresörleri çalıştırmak için genelde özel motorlara gereksinim vardır. Özellikle tam ve yarım kapalı
kompresörlerde çalıştırma motoru ve kompresör mili ortaktır ve çalışma düzeni buna göre ayarlanarak uyum sağlanmıştır. Bu biçim içerdiği soğutucu akışkan miktarına, emiş ve basma arasındaki basınç farkına bağımlı olarak
çalıştırma motoru seçilmesi gerekir.
Bu veriler, vantilatör ve pompalar için de geçerlidir; aradaki fark, kompresörün daha çok sistem basıncına
karşı kalkış yapacağı düşünülmelidir. Bu nedenle kompresör ek kalkış torkuna özel olarak dikkat etmek gerekir.
Diğer tip tahrik motorları (gaz, dizel, buhar) daha ilerde incelenecektir.
Yoğuşturucular (Condenser)
Soğutma düzeninde yoğuşturucunun görevi, kompresörden sıkıştırılmış ve sıcaklığı yüksek gelen soğutucu
akışkanın ısısını alarak gaz halinden sıvı haline gelmesini sağlamaktır. Isı pompalarında, soğutucu akışkandan
elde edilen ısıyı yoğuşturucu yoluyla çekmek mümkündür.
Yoğuşturucular iki türlüdür:
- Hava soğutmalı yoğuşturucular
- Su soğutmalı yoğuşturucular.
9-34
ISITMA-HAVALANDIRMA VE ÎKLİMLENDİRME
Hava soğutmalı yoğuşturucular: Hava soğutmalı kondenserler, boru ve kanatçıklardan oluşmuş bir bataryadır. Boru içinden soğutucu akışkan geçişinde hava akımı ile temasta bulunur. Hava-boru temasında ısı geçişi
zayıf olduğundan düzen, kanatçıklar ve hava üfürücü vantilatör ya da vantilatörler ile takviye edilmiştir. Soğutma tesislerinde havalı yoğuşturucular çok büyük hava debilerine ihtiyaç duyduklarından, yapı dışına konarak
mümkün mertebe atmosferin yıpratıcı etkilerine karşı korunurlar. Isı pompalarında ısıtma görevi yapacaklarından, hava ısıtıcısı olarak genelde doğrudan verici kanal içine kurulurlar. Hava soğutmalı yoğuşturucu kontrolü,
vantilatörü dur-kalk çalıştırarak yada vantilatör hızını değiştirerek ya da damper konumlarını değiştirmek suretiyle gerçekleştirilebilirler.
-,Su soğutmalı yoğuşturucular: Bu sistemde yoğuşturucunun sıcaklığı, soğutma suyu aracıyla alınmaktadır.
Yoğuşturucu, esasında boru kangalından oluşmuş bir ısı değiştiricidir (exchanger). Soğutucu su, boruların içindedir ve soğutucu akışkan bunların dışında yoğuşur. Sıcak su ile ısıtma yapan ısı pompası tesislerinde yoğuşturucuyu, soğutucu akışkanın ısısını verdiği bir kazan gibi düşünmek mümkündür. Su soğutmalı yoğuşturuculann kontrolü genelde su tarafından yapılır. Hissedici eleman, yoğuşma basıncını ya da sıcaklığını hisseder.
Soğutma tesisatlarında iki yollu, ısı pompalan tesisatında ise üç yollu vanalar ile kontrol gerçekleştirilir.
Buharlaştırıcı (Evaporator, cooler)
Bilindiği üzere, sıvı haldeki soğutucu akışkan, buharlaştıncıda buharlaşmaktadır. Bu buharlaşma için ikinci akışkandan ısı çekilmesi gereklidir. Bu çekim için ise ikinci akışkan sıcaklığının, soğutucu akışkan buharlaşma sıcaklığından daha yüksek olması gerekir. Bu nedenle buharlaştırıcıya soğutucu demek adet haline gelmiştir. Bir buharlaştırıcı da ısı değiştirici (exchanger) olup yapısı yoğuşturucu gibidir. Bu cihazlar gıda
sanayiinde ve iklimlendirme alanında çok kullanılırlar Bunlar soğutma çeriminde iki tiptirler:
- Yaş buharlaştırıcı
- Kuru buharlaştıncı.
Yaş buharlaştıncılar: Yaş buharlaştıncıda borular tamamen soğutucu akışkan ile doludur. Boruların sıvı
ile dolu olması ısı transferini iyileştirir, fakat buna karşılık sistemde daha fazla soğutucu akışkan kullanılması
gerekir. Boruların bağlı olduğu kaptaki sıvı seviyesi, bir seviye kontrol düzeneği ile sabit tutulur. Boru ve kabuk
(Tube and Shell) tipi buharlaştırıcılarda borulann içinden su geçmekte, boru dışında ise soğutucu akışkan bulunmaktadır. Kabuğun üst tarafında buhar kubbesi (domu) boşluğu bırakılır. Bu tip soğutucular daha ziyade
turbo makinalarda kullanılmaktadır (Şekil. 43).
2 - L;
Ş e k i l . 43JTAS TIP BUHARLAŞTIRICI
Şekil . 4 4 . YATAY BORULU BUHARLAŞTIRICI
1
2
3
t,
5
SOĞUK SU
HAVALANDIRMA
SOĞUTUCU AKIŞKAN ÇIKIŞI
SOĞUTUCU AKIŞKAN GİRİŞİ
YAG DRENİ
1 SOĞUTUCU AKIŞKAN GİRİŞİ
2 SOĞUTUCU AKIŞKAN ÇIKIŞI
3 SOĞUK SU GİRİŞİ
I, SOfiUK SU ÇIKIŞI
5 ÖN BİRLEŞTİRİCİ KAPAK
6 ARKA TARAF BİRLEŞTİRİCİ KAPAK
Kuru buharlaştıncılar. Bu tip buharlaştıncılarda. sıvı / buhar karışımı giriş yapar. Burada en önemli husus,
soğutucu akışkanın ısı eşanjörü yüzeyine uniform olarak dağıtılabilmesidir. Buharlaştırıcıya bir termostatik
kontrol sistemi yardımı ile buharlaşacak kadar sıvı gönderilir. Az sıvı gönderilmesi halinde soğutucu akışkan
buharı çıkışta kızacağından, termostatın duyar elemanı genişleme valfine kumanda ederek daha fazla sıvı geçmesini sağlar. Buna göre soğutma yükü arttığında daha fazla, azaldığında daha az sıvı kullanılır. Yaş buharlaştıncıda ise daima aynı miktarda sıvı bulunur. Ve soğutma yükünün gerektirdiği kadar buharlaşma olur.
9-35
ISITMA-HAVALANDIRMA VE tKLİMLENDÎRME
Havalı soğutucular genelde boru ve kanatlardan oluşur. Standard cihazlarda, bakır boru ve alüminyum ya da
bakır kanatlardan oluşturulmuştur. Gelen soğutucu akışkanı hava soğutucusuna üniform olarak dağıtabilmek
için bir dağıtıcı (spider) kullandır.
Sıvı (su, salamura vb.) soğutucu kuru buharlaştıncüarda, soğutucu akışkan boruların içinde buharlaşır. Genelde (Şekil. 44) de görülen boru demetli buharlaştıncı kullanılır.
Makaslayıcı / Debi Ayarlayıcı Birim
Her basınçlandıncüı soğutma devresinde, ister soğutma ister ısı pompası makinası olsun, bir yüksek basınç
bir de düşük basınç tarafı vardır (Şekil. 45).
Yüksek basınç tarafı kompresör çıkışından başlayıp yoğuştunıcuyu geçtikten sonra makaslama / debi ayarlayıcı ünitede biter. Düşük basınç tarafı ise, yine makaslama ünitesinden başlar, buharlaştıncı ve kompresör
emişine kadar uzanır. (Şekil. 45) şematik olarak bu durumu ifade etmektedir. Bu suretle düşük basınç, kompresörde yüksek basınca değişmektedir. Makaslayıcıda basınç düşmekle birlikte ihtiyaç duyulan soğutucu akışkan
miktarı da ayarlamaktadır. Buna göre makaslayıcı cihaz aynı zamanda debi ayarlayıcı cihaz olarak da bilinmektedir.
»»T
Ş e k i l 45_S0fiUTMA- GRUBUNDA YÜKSEK VE ALÇAK BASINÇ
DEVRELERİ
1
2
3
4
9-36
KOMPRESÖR
YOGUŞTURUCU
GENLEŞME VE DEBİ VENTİLİ
BUHARLAŞTIRICI
©
YÜKSEK
Q
ALÇAK
BASINÇ
BASINÇ
TARAFI
TARAFI
Şekil. t s _ DÜŞÜK BASINÇLI YÜ7ER VALFI
a) Detay b) Tespit Sekti
1 Yüksek Basınçta Soğutma Akiskanl . Sivi Durumu
2 Düşük Basintta Soğutucu Akiskan Buhar Durumu
3 Buhjrlastiriclya Giden SM Soğutucu Akiskan
t Buharlastiriciya Giden Buhar Halinde Soğutucu Akiskar
5 Buharlastirici
ISITMA-HAVALANDIRMA VE İKLİMLENDÎRME
Bu cihazın en çok kullanılan ve bilinen tipleri aşağıdadır:
- El ile kumanda edilen genleşme valfı
- Düşük basınçlı yüzer (float) valf
- Yüksek basınçlı yüzer (float) valf
- Otomatik genleşme (expansion) valfı
- Termostaük genleşme valfı
- Kapilcr tüp
El ile kumanda edilen genleşme valfı: Sızdırmaz şekilde imal edilmiş ve soğutucu akışkan etkilerine dirençli, pratikte el ile kumanda edilebilen bir valftir. Bu dttzeneğe iğne uçlu valf da denebilir. Ve makaslama dışında
debi ayarını da yapabilir. Genelde sabit yüklerde tercih edilir. Yine de bir uzman kimse tarafından yük değiştirmelerinde kontrol edilip düzenlenmelidir.
Düşük basınçlı yüzer (float) valf: Adının da ifade ettiği gibi valfın alçak basınç tarafına tesis kurulmuştur.
Özellikle yaş buharlaştıncüarda kullanılır. Seviye ayarlayıcı, buharlaştıncımn içine konacağı gibi ayrı bir
hücre ile dışına da kurulabilir (Şekil. 46). Eğer ayrı bir yüzer seviye ayarlayıcı kullanılıyor ise, flotörün içinde
bulunduğu hücre, alt ve üst kısımlardan (Şekil. 46) da görüldüğü gibi buharlaştıncıya bağlanmalıdır. Bu sistem,
pratikte hatasız ve çok iyi bir kontrola elverişlidir. Her cins soğutucu akışkanda kullanılabilir. Bu nedenle yaş
sistem buharlaştıncüarda en iyi şekilde debi ayarlayan sistem olarak tanımlanır.
Yüksek basınçlı yüzer (float) valf:
Bu sistemde yüzer vah7, yüksek basınç tarafına bağlanmıştır (Şekil. 47a). Ve yüksek basınç tarafındaki sıvı
tarafından yönlendirilip kontrol edilmektedir. Bu debi ayarlayıcısı, sistem içinde, soğutucu akışkan miktarım
ayarlayarak büyük görev yüklenir. Bunun anlamı, cihazın buharlaştıncıya akışkan gönderme işlemi, kendi hücresindeki seviyeye bağlı kalır ki bu da yoğuşturucudaki miktarlara bağlıdır.
-w
Şekil .^8-OTOMATİK GENLEŞME VALPI
Şekil t 7 _ Y Ü K S E K BASINCI! YÜZER VALF
SIV] DURUMU
1 OÜSÜK BASINÇTA SOĞUTUCU AKIŞKAN BUHAR
DURUMU
3
BUHARLAŞTIRICIYA GİOEN SIVI HALDEKİ SOĞUTUCU
AKIŞKAN
i. BUNARLAŞTIRICI
1
2
3
4
5
6
7
YOĞUŞTURUCUDAN
VALF PİSTONU
SIVI BUHAR KARIŞIMI
DİYAFRAM
BUHARLAŞTIRICI BASINCI
YAY BASINCI
AYAR VİDASI
9-37
ISITMA-HAVALANDIRMA VE ÎKLİMLENDİRME
Otomatik genleşme (expansion) valfı:
Şekil.48 de görülen otomatik genleşme valfının görevi, buharlaştuıcıda basıncın sabit değerde kalmasını
sağlamaktır. Buharlaştıncıda basınç yüseldiğinde valf kapanır, basınç azaldığında ise valf açar. Bu suretle buharlaştırıcıda basınç, dolayısıyla buharlaşma sıcaklığı da sabit kalmış olur. Bu valf, ani yük değişimi gösteren
tesisler için uygun değildir. Ancak çok küçük yük değişimi gösteren tesislerde kullanılabilir.
Termostatik genleşme valfı:
Şekil.49 da görülen termostatik genleşme valfi çok kullanılan bir valftır. Bu valfın kontrol alanı, buharlaşmanın başlangıcı ile bitimi arasındaki farkta yapılır. Kontrol ünitesinin detektörü (7), buharlaştıncının çıkışına
kurulur. Bilindiği gibi buharlaşma olayı sabit sıcaklıkta olur. Sıcaklık farkı, kızgın (superheating) buhar aralığına karşılıktır. Görüldüğü üzere, esas olarak bu kontrol sistemi, buharlaştıncının tüm yüzeyini kullanabilmesini
ayarlayan bir düzendir.
Termostatik genleşme valfi, ayar yeteneği bakımından otomatik genleşme valfine göre daha üstündür. Soğutma yükündeki artışa göre soğutucu akışkan debisini devamlı ayarlamak mümkün olur. Aynca, daha önce belirtildiği gibi, termostatik valfda kızma derecesini ayarlayarak buharlaştırıcı çıkışında soğutucu akışkanın bir
miktar kızdırılması sağlanabilir. Çok düşük kızma derecesinde, kompresör durduğunda genleşme valfınin tam
kapatması mümkün olmayabilir. Bu durumda sisteme, genleşme valfinden önce bir solenoid valf eklemek gerekir.
Ş e k i l . 4 9 . IC BASINÇ DENGELİ TERMOSTATİK
EENUŞME- VALFİ
1
2
3
4
İ
6
7
8
DİYAFRAM
İĞNE
AYAR YAYI
AYAR VİDASI
MAKASLAYICI AĞIZ
YOGUŞTURUCUOAN
HİSSEDİCİ
BUHARLAŞTIRICIYA
Ş e k i l . 50_CAPILLARY TÜP
1
2
3
4
SIVI HALDEKİ SOĞUTUCU AKIŞKAN
CAPIUARY TÜP
BUHAR HALİNDEKİ SOĞUTUCU AKIŞKAN
KALBUR FİLTRE
Kapiler tüp (boru): Şekil 50 de görülen kapiler tüp çok basit bir makaslayıcıdır. Fakat uygulama aralığı kısıtlıdır. Bunlar, önceden saptanan soğutucu akışkan miktarlan ve basınç düşüş değerleri için yapılırlar. Bu şarlar değiştiğinde, kendi kontrol etkileri de değişir. Çalışma emniyetleri dolayısıyla ev soğutuculan, pencere tipi
soğutuculan, iklimlendirme küçük cihazları gibi 5 kW ı geçmeyen seri yapımlarda kullanılırlar. Genellikle spiral
şeklinde, ince 0,4 - 2 mm çaplı bakır borulardan 2 m boyunda yapılırlar. Soğutucu akışkan giriş başlangıcında
kalbur gibi ince delikli bir filtre bulunur. Bu, kapiler boruya pisliklerin girişini engeller.
9-38
ISITMA-HAV AL ANDIRMA VE İKLİMİ ENDtRME
Güvenlik Düzenekleri
Yüksek ve düşük basınç presostatı:
Bu düzenek kompresör giriş ve çıkışına kılcal borular ile bağlanmıştır. Yüksek basınç şalter (switch) i, üst
basınçlar için koruyucu görevini; düşük basınç şalteri ise düşük basınç tarafında meydana gelecek arızalarda
koruyucu görevini sürdürerek durdururlar.
Yağ basıncı farkı şalteri:
Kompresör yağlanmsı bir yağ pompası aracıyla sağlanmaktadır. Bu pompa bir şaltere bağh olup pompa çıkışı ile karterdeki yağın basınç farkı bu düzenek aracıyla kontrol edilmektedir. Eğer bu basınç farkı ayarlanan
değerden düşük ise kompresör otomatik olarak durdurulmaktadır.
Kompresörün başlama fazında, yağ basınç kontrolü, yağı 15 - 45 saniye kadar, zaman rölesi aracıyla kısadevre yapmaktadır.
Duruş anı koruyucu rölesi (zaman rölesi) :
Bir soğutma makinasının devre dışı kalışı sırasında bazı tehlikeler vardır. Örneğin, sıcaklığa bağlı olan
kontrol sonucu makinanın devreye giriş ve çıkışı ayarlanmış ise bu zaman aralığı çok kısa olur. Kalkış yapan
motor yüksek akım çeker. Bu durum ise sargı sıcaklıklarının aniden çok yüksek değerlere ulaşması, dolayısıyla
tahribata uğraması demektir. Bu nedenle otomatik işletmelerde duruş anı rölesi kullanıllarak tesis korumaya alınır. Rölenin devreden çıkmasından itibaren 6 - 1 0 dakika duruş zamanı ötelenir.
Motor koruması :
Akım sigortası, aşın yük termik rölesi ve sargılar arası termisteri. sargılan aşın sıcaklık ve akımdan korumak için kendi aralarında uyum sağlayack şekilde düzenlenir. Genellikle kontrol fazında, çalıştırıcı elektrik motoru, bimetal bir röle ile irtibatlanır. Bu bimetal, izin verilen akım değerine ayarlanmalıdır (set edilmelidir).
Krankın ısınma durumu :
Kompresör çalışırken durma konumunda ısınmış olur. Bu durum yağ ve soğutucu akışkanın birbiri ile istenmeyen bazı kanşımlan oluşturmasına neden olur. Bunlar da makinanın tekrar kalkışında kompresörde sıvı
darbelerine ve arızalara neden olur. Bunu engellemek içi soğutucu akışkanın yoğuşmasına engel olacak ölçüde
yağlama yağı ısıtılır.
Dondan koruma:
Duyargası yoğuşturucu çıkışına konan bir termostat aracıyla koruma yapılır. Bu düzen +1"C ye ayarlanır ve
bu suretle su soğutucu donma tehlikesinden kurtulur. Bunun için makina, devreden zamanında çıkartılmış olur.
Akış kontrolü:
Bu kontrol, boruda minimum akışı sağlamak için gereklidir. Akış miktarı minimum değeri bulmadığı takdirde makina durur.
Isı pompası için defrost kontrolü : Hava ile çalışan ısı pompası buharlaştırıcısı, hava çok nemli olduğu
zaman donma olayına maruz kalabilir. Bunun sonucu olarak buharlaştıncı basıncı düşer. Normalde seri olarak
programlanmış olan diferansiyel basınç presostatı, bu basıncı kontrol eder ve soğutma işlemini 4 yollu vana aracıyla tersine çevirir. Ve kısa bir süre için buharlaştıncı, yoğuşturucu olarak çalışmaya başlar ve ısıyı yükseltir.
+20°C'ye ayarlı bir termostat aracıyla sıcaklık yükselerek defrost olayı durur. Sistem tekrar normale döner.
Sistemin Diğer Birimleri
Filtre / Kurutucu : Soğutma devrelerinde pislik, küçük parçacıklar vb. kirler büyük tahribata ve zararlara
neden olurlar. Bu nedenle devreye, çok ince delikli süzgeç ile (silika jel) içeren filtre / kurutucu konur. Silika jel
kimyasal olarak su damlalarını tutar. Bu kurutucular, su damlalarını renkli olarak gösteren gözleme camlan
(sight-glasses) ile donalıtılmıştır. Turbo kompresörler kurutuculara ihtiyaç göstermezler. Çünkü sisteme eklenen
havalandırma düzeni ile bu kurutma yapılabilir.
Yağ ayırıcı : Yağ ayırıcılara yalnız pistonlu kompresörlerde gereksinim vardır. Bunlar özellikle yaş buharlaştırıcılarda kullanılır. Genellikle, santrifüj ayırıcı tipinde tasarımlanmışlardır. Krank muhafaza kabuğunda
(karterde) bulunur. Ve yüzer iğne uçlu kontrol ile karter arasında otomatik olarak yağ devri yaptınr.
Isı Kaynakları ve Isı Geçiş Ortamı
Isı pompasında en büyük rolü ısı kaynaklan yüklenmiştir. B unlan yakından incelemek gerekir. Bilindiği
üzere günümüzde ısı kaynaklan deyince su, hava, toprak, güneş enerjisi ve teknik olarak ısı kaynağı olabilecek
ortamlar akla gelmektedir. Yukarıda belirtilen ısı kaynaklanın inceleyelim.
9-39
ISITMA-HAVALANDIRMA VE tKLÎMLENDİRME
Su: özgül ısısı en büyük kaynak olması nedeniyle çok elverişli bir durumu vardır. Örneğin, bir metre küp su ]j,
eğer 5°C soğutuluyor ise ısı değeri 5,8 kW olur. Su, doğada yeraltı suyu. nehir, göl, sel suyu ve deniz suyu olarak Wl
bol miktarda bulunmaktadır. Ancak, doğal su rezervuarlarını birkaç (°C) fark için kullanmak gerekir. Zira çevre
suyuna bağlı bitki ve hayvan topluluğu büyük değişimlerden zarar görebilir.
Özel ısı kaynaklarını seçerken aşağıdaki kurallara uymak gerekir. Bu kurallar :
- Yerel olanaklar ve yeterlilik,
- Yeterli ısı miktarı ve uygun sıcaklık ve zamanlama,
- Yerel yetkili makamların onayı,
- Kirlilik derecesi
- Suyun koroziv etkisi.
Yeraltı suyu : Yeraltı suyu, ısı pompası için en iyi kaynaklardan bir tanesidir. Zira onun sıcaklığı yaz ve kış çevreden en az 10°C daha düşüktür. Bu da 1
m3/s için 8 - 1 0 kW ısı atılması anlamına gelir.
Önce pilot kuyular açarak su kapasitesini, seviye düşüşünü ve suyun kalitesini ölçmek gerekir. Kötü bir su kalitesi,
koroziyon tehlikesini ve ilk yatırım fiyatlarının yükselmesini sonuçlar.
Şekil.51 de kuyular ile çalışan bir ısı
pompası düzeni gösterilmiştir. Burada
(3) numaralı kuyu yeraltı suyunu veren,
(4) numaralı kuyu ise dönüş yapan ve
filtre görevini yapan kuyudur.
Şekil. 51.ISI VERİP DÖNÜŞ YAPAN YER SUYU
1 ISI POMPASI
2 YER ISITMASI
3 ISI VEREN YER SUYU
i, YER SUYU DÖNÜŞ KUYUSU
İşin doğru olanı, yeraltı suyunun buharlaştıncıya sızmasını önlemek için
Şekil.52 de gösterildiği gibi bir ara eşanjör (ısı değiştirgeci) kullanmaktır.
Yüzeysel sular :
Göl ve nehir suyunu kullanan ısı
pompası düzenlerinde, ısıtma proseslerinde ekonomik bir sonuç almak için su sıcaklığı 4°C soğutulacak şekilde hesaplanır. Bu da buharlaştıncının
0°C de olması demektir. Bu şartlarda ısı transferi sonuçlarından emin olmak için soğutucu akışkan buharlaşma
sıcaklığının (-5°C) alınması gereklidir. Bu üretim ise buharlaştırıcıdaki su yüzeyinin 0°C olması dolayısıyla
donma tehlikesinin birlikte gelmesi demektir. Bu nedenle arada antifriz karışımlı bir devre kullanmakta yarar
vardır (Şekil.53).
FİLTRE KUYU
Deniz suyunda ise yosun ve deniz suyunun korozif etkisi dolayısıyla uygun bir buharlaşüncı tipi seçmekte
yarar vardır. Bu nedenle levha (pleyt) evaporatör kullanarak bakım giderlerini azaltmak ve sürekli temizlemeyi
kolaylaştırmak mümkündür.
Hava :
Isı pompası ısıtma prosesinde şüphesiz hava, en mükemmel bir ısı kaynağıdır. Çünkü her yerde ve her
zaman vardır. Diğer yandan, havanın bazı sakıncaları vardır. Örneğin, dış hava sıcaklık derecesinin düşmesi,
ısı pompasının ısıtma üretiminin hızla düşmesine neden olur.
Havanın diğer bir sakıncası, düşük özgül ısıya sahip olmasıdır. Bu da büyük miktarlarda havaya ihtiyaç duyularak onun iletimini pahalılaştınr. Aynca, enerji kaybı ve gürültü problemleri yaratır. Kirli hava daima temizleme gereksinimi ve korozyon tehlikesi yaratabilir. Son olarak havadaki nem, birlikte defrost ve yoğuşma problemini getirir. Bu problemler de ancak parasal güç ile çözümlenebilir. Buna göre hava pek fazla ekonomik bir
çözüm getirmez. Hava daha çok ara mevsim geçişlerinde yararlı olabilir.
9-40
ISITMA-IIAVALANDIRMA VE İKLİMLENDİRME
Toprak (Yer) :
Bundan 30 yıl önce. toprak (yer) kullanılarak, borular aracıyla ısı boşalmasının araştırmaları başladı. Halen bu araştırına sürmektedir. Yağmur ve güneş
enerjisini depolayan toprak, ısı üretimi
yapar. Yerin ancak küçük bir bölümü,
yü/.eye yakın olarak jeotcrınal ısı akımını kapsar. Öyle ki yer sıcaklığı, dış atmosfer sıcaklığının bir fonksiyonudur.
c
O
Şekil. 52 _YER SUYU İÇİN ARA EŞANJÖR
1
2
3
4
5
6
BUHARLAŞTIRICI
SOĞUTUCU AKIŞKAN GİRİŞ VE ÇIKIŞI
ARA ÇEVRİM ISI EŞANJÖRÜ
ISI EŞANJÖRÜ
ISI VERİCİ YER SUYU
YER SUYU DÖNÜŞÜ
Toprak derinliğine indikçe dış tesirler azalarak küçülür. Sonunda, 10 metre
derinliklen itibaren aşağıya doğru pratikte yaklaşık olarak sıcaklık sabit kabul
edilebilir. Bu sabit sayı, yıllık ortalama
sıcaklığa karşılıktır, lllbette bu sayı,
coğral'ik konu, kliınatik şartlara da bağlıdır. Ayrıca derinlik arttıkça, sıcaklık az
miktarlarda değişmektedir. Deneyler 1,2
m ile 1,5 nı arasındaki derinliklerin yeterli olduğunu göstermiştir. Üç etken,
yer sıcaklığında büyük rol oynamaktadır. Bunlar:
- Özgül ısı kapasitesi, kJ/kg.K
- İsı kondüksiyon katsayısı, W/m K
- Yoğunluk, kg/nr
1-akat bu üç etken, toprağın içerdiği
neme bağlıdır. Eğer zemin doyma noktasına kadar zenginleştirilmiş ise kuru zemine göre % 30-50 daha iyi bir ısı transferi özelliğine sahip olur. Diğer taraftan,
toprağın nemliliği, yerin yapısına bağlıdır; çünkü toprak yapısı kayalı, kumlu
ya da killi olabilir. Bunun sonucu olarak,
killi arazi yüksek nem absorbe etmesi nedeniyle zemin kollektörü olmaya olağanüstü derecede elverişlidir.
Toprağa döşenen bu boruların metresinden 25-58W/m ısı boşaltmak mümkündür. Örneğin, verilen ısıtma yükü ve
metresi 40 W/m yük boşaltan boru
uzunluğu 250 m bulunur. Buna göre iki
boru aralığı 1 metre olmalıda'. Buna
karşılık olan alan ise 250 m2 bulunur.
Isıtma peryodunda, ısı çekişi dolayısıyla zemin soğuyacakta'. Boru çevresindeki su buharı yoğuşacak ve ısı atışı
artacaktır. Sonuç olarak su donacak, çözülmede ısı serbest kalacak ve ısı çıkışı
daha da artacaktır.
Şekil. S J _ ARA ÇEVRİM ( ARA EŞANJÖR )
YÜZEY SUYU
1
2
3
4
BUHARLAŞTIRICI
SOĞUTUCU AKIŞKAN GİRİŞ VE ÇIKIŞI
ARA ÇEVRİM
ISI EŞANJÖRÜ
Sebze yetiştirmeye engel olacak kalıcı kırağı (tröst) nın sabitleşmesini önlemek için çatıya boru yerleştirilerek
zemin borularına bağlanır. Böylece,
zemin sıcaklık seviyesi yaz aylarında
yükselir ve kış aylarında ısı akümülatörü gibi çalışır (Şekil.54).
9-41
ISITMA-H A YALANDIRMA VE ÎKLÎMLENDÎRME
Şek i 1.54 -TOPRAĞA DÖŞENEN BORULU SİSTEM
1
2
3
l>
ISI POMPASI
YER ISITMASI
ÇATI KOLLEKTÖRÜ
TOPRAK KOLLEKTÖRÜ
Plastik ya da çelik boru kullanılabilir. Ve antifriz karışımı akışkanda ısı transfer ortamı olabilir.
Pratikte ısı kaynağı olarak çok avantajlıdır. Çünkü uzun ömürlü ve düşük onarım hareamalıdır. Sakıncalı
yönü ise geniş alanlara ihtiyaç göstermesi ve kazıyı gerektirerek ilk yatırımı artırmasıdır.
Güneş enerjisi:
Hava gibi güneş ışınları da bir ısı kaynağıdır. Çünkü her yerde vardır. Yalnız kış aylarında konuyu düşünmek gerekil'. Buna çare olarak da ısı depolumu tankı sisteme bağlanabilir. Dünya atmosferi dışında güneş radyasyonu şiddetlidir. Pratik olarak sabit ve yaklaşık 1,35 kW/m2 dir
Yer yüzeyinde ise radyasyon .şiddeti atmosfer tarafından azaltılır. F.tkili güneş enerjisi radyasyon ışınlarının
geliş açısına, yerel zamana, güneş ışınının devam süresine bağlıdır. Merkezi Avrupa'da senelik güneşli günlerin toplam saati bazen 1300 den azdır, lın fazla da 2000 dir. Türkiye için bu ortalama yılda 2000-2400 alınabilir.
Örneğin, hesaplarda Kasım ayında, günlük ortalama olarak, kollektör m2 si başına 1,5 kW-sa./m2 güneş
enerjisi toplandığı kabul edilebilir. Bu değer Ocak ayında 2.2 kW-sal/m2' Şubat'ta ise yaklaşık 3 kW-sa./m2 dir.
Dünya yüzüne varan güneş radyasyonu iki kısımdan oluşur: Direkt radyasyon ve havaya bağlı olarak yayılmış diffused radyasyon. Kış aylarında optimum ışın için kollektör açısı düşey ile 25° dir. Bu açı diffused ışın
için en uygun olanıdır. Fakat yapılan deneyler, her mevsim geçerli olmak üzere 45° lik açı kullanmanın duha faydalı olacağım ortaya koymuştur.
Bir yapıyı yalnız güneş enerjisiyle ısıtmak için gerekli kollektör yüzeyleri ile ısı depolama tankının kuruluşunun ekonomik olmadığı bilinen bir gerçektir. Bu nedenle, direkt güneş enerjisini ısıtmada kullanmaktan ise
kollektör ısısını ısı pompasında kullanmak daha avantajlıdır.
Alıklardan ısı geri kazanımı:
Soğutma suyu, atık su, egzost havası ve egzost gazından teknik ısı kaynağı olarak bahsetmek mümkündür.
Soğutma suyu ve alık su doğrudan ısı kaynağı olup koıoziv olmamasına dikkat etmek gerekir. Kirli su halinde
bu sıvılardan ara media olarak yararlanmak ve bunun için araya uyttun malzemeli bir ısı değiştirici koymak gerekir.
Sistemler
isi kaynaklarına ve ısı kullanımına göre muhtelif ısı pompası kombinasyonları vardır. Örneğin hava-hava,
9-42
II !
ISITMA-1IAVALANDIRMA VI- İKLİMİ.ENDİRME
hava-su, su-hava, su-su gibi. Bu sıralamada birinci terim ısı kaynağının,
ikinci terim ise kullanılan ısının cinsini vermektedir. Bunları teker teker
güzden geçilelim.
Hcıva-hava ısı pompası :
Şekil.55 de bir hava-hava akış
şeması görülmektedir.
Bu sistemde ısı kaynağı olarak
çevredeki hava kullanılmıştır. Ilacımlarm ısıtılması için ise kondenser (yoğuşturucu) üzerinden geçen
sıcak hava bacımlara gönderilmiştir.
Bu sistemde en büyük sakınca, ısı
kaynağı olarak kullanılan çevre havasının sıcaklığının düşmesi halinde büyük ısı miktarlarına ihtiyaç duyulmasıdır. Bu sistemlerde çevre
havası sıcaklığının +5"C den aşağı
düşmesi istenmez.
Şekil. 5 ı . HAVA-HAVA ISI POMPASINDA ISITMA VE SOĞUTMA İŞLEMİ
A ISITMA İŞLEMİ
B BL" ;OZME İŞLEMİ
' AKI' YÖNÜ
..LAŞTIRICI
3 KOMPRESÖR
l, KOLLEKTÖR
5 t, YOLLU VANA
6 YOÖUŞTURUCU
7 ISITMA İŞLEMİ , GENLEŞME VALFI
8 SOĞUTMA İŞLEMİ , GENLEŞME VALFI
Çok iyi yalıtılmış tek ailelik bir
ev için 15 kW-sa. ısıya ihtiyaç olduğunda bu ısıyı sağlıyacak hava miktarı yaklaşık 9000 kg/sa olacaktır.
Bu da sıcaklık ve neme bağlı olarak
7200 ııvVsa lık bir hava debisini verecektir.
Bu sistemlerde çevre sıcaklığının düşüşü dolayısıyla daima buz
çözme tedbirlerini almak gerekil'. Bu
durum Şekil.55 te belirtilmiştir.
Bu düzenlerde performans yaklaşık £=2,5 dolaylarında hesap edilmelidir. Çünkü sisteme yılda %3540 eklemek gerekir. Bu enerji ise
gaz, akaryakıt yada elektrik enerjisi
olabilir.
Hava-su ısı pompası:
Bu sistemde de ısı kaynağı dış, havadır, Başlıca fark, ısılına taralında sıcak su olmasıdır. Genellikle ısıtma
tarafı panel ısıtıcılar olup su sıcaklığı 4O'C 50 C arasıdır.
Bu sistemin avantajı basit kombinezonlar ile yardımcı ısı üreticiler olan gaz, akaryakıt veya elektrik ısıtıcılarına bağlanabilmesidir. Örneğin, dış hava +5C nin altına indiğinde bir ısı üreticisi, ek ısı ihtiyacını karşılamak
üzere otomatik olarak devreye girebilir. Bu sistemin ortalama performans şekli e =2,5 - 3,0 alınabilir.
Isı kaynağı hava her yerde bulunduğundan bu tip ısı pompası çokça kullanılmakladır.
Su-su ısı pompası :
Kuyudaki ısı kaynağı zemin suyu, yıl boyunca. 8"C - 12'C arasında sabit sıcaklıkta kalmaktadır. Bu suyu ısı
pompası 4°C - 6°C soğutmaktadır. Bu su sonradan filtre kuyusuna pompalanmaktadır, l'iltre. kuyu suyunun alındığı kuyudan itibaren yaklaşık 15-20 metre uzaklıkta olmalıdır. Su kaynağının sabit sıcaklıkla olması nedeniyle
ısı pompasının buharlaşma sıcaklığı da 0 O nin üstünde sabit kalacaktır. Bunun sonucu, sistemin performans
şekli önemli oranda düzeldiğinden e =3.0 - 3,5 olur.
Kirlenmelere engel olmak için önceki paragraflarda belirtilen ara değiştiricileri kullanmakta yarar vardır. Korozyon tehlikesine karşı, ısı kaynağı olacak suyu güvenlik açısından test etmek ve buna göre gerekli önlemleri
almak uygun olur.
9-43
ISITMA-HAYALANDIRMA VE tKLİMLENDÎRME
Havuz Hacmi Isıt
Serpatini
Isı Kaynağı
" " Serpantini
HAVUZ HACMİ
TEMİZ HAVA
GİRİŞİ
EXZOST
I Kızdırıcı
Kompresör
| Buharlaştırıcı
T
Sıcak Su
Isıtıcısı
Sekil.56_ HAVA-HAVA ISIPOMPASI
Eğer ısı kaynağı olarak toprak kullanılıyor ise, borulara antifrizli su ya da salamura su doldurmakta yarar
vardır. Bu salamura -10°C ye kadar donmadan inebilmelidir. Isı transferi boru çapına bağlı olmadan 30-40
W/m2 alınabilir. Performans şekli E = 3,0 tür.
Isı kaynağı olan toprak alanı, ısıtılan alandan 2-3 defa daha büyük olur. Bu sistemin tasarımı çok basit olup
uzun bir ömre sahiptir.
Nehir ve göl suları ancak 2°C fark ile çalışabilir ve korozyon bakımından zemin sularından daha tehlikelidir.
Bu nedenle muhakkak bir ara media kullanmak gerekir.
Su-hava ısı pompası :
Isı kaynağı su olup su-suda görüldüğü gibi çalışır. Yoğuşturucu tarafındaki hava ısıtma işlemi de hava-hava
da olduğu gibi işler.
Uygulamada Bazı Isı Pompası Düzenleri
Hava-hava ısı pompası uygulaması :
Şekil.56 da bir kapalı yüzme havuzu hava-hava ısı pompası düzeni görülmektedir. Burada kapalı yüzme havuzu hacmi yoğuşturucu ısısı ile ısıtılmakta, evaporatöre ısı ise havuz hacmi egzost havasından verilmektedir.
Yangın ve büyük yapılar için su ısı kaynaklı küçük ısı pompalan :
Şekil.57-a da yaz durumu görülmektedir. Yaklaşık tüm birimler soğutma durumunda olup havamn ısısı
dönüş suyuna geçmektedir. Soğutma kulesine giden bu su yaklaşık 40°C olup kuleden çıktıktan sonra 33°C gibi
küçük birim (unit) yoğuşturucularına gelmektedir.
Şekil.57-b ara mevsim durumunu göstermektedir. Yapının bir bölümü ısıtma isterken diğer bölümü soğutma
istmektedir. Buna göre soğutma kulesine dönen suyun ortalama sıcaklığı düşerek soğutma kulesini kısmen çalıştırmaktadır.
9-44
ıı fi mı
ISITMA-HAVALANDIRMA VE İKLİMLENDÎRME
Şekil.57-c ise aynı tesisin kış durumunu göstermektedir. Ekstrem havalarda
sisteme ısı eklenmesi gerekebilir.
Dönüş suyu minimum değerin altına
düştüğünde, su ısıtıcısı otomatik olarak
devreye girer. Bazı birimler soğutmaya
geçtiğinde, dönüş suyu sıcaklığı yükseleceğinden, ısıtıcı devreden çıkar.
Şekil.57-d de kuvvetli iç kaynaklan
olan bir uygulama durumu görülmektedir.
Soğurma Yapan Unit
Şekil. 57_a:
YAZ DURUMU
tç zon ısı kazancı ışık, insan, cihaz
vb. olabilir.
îç zon, tüm mevsimlerde yani sene
boyunca soğutulmaya gereksinim duyabilir. Buradan çekilen ısı miktarları çevrime katılabilir.
Soğutma Yapan Üniteler
Sekil.57-b:
Eğer yaklaşık tüm sistemin 1/3 birimi tüm mevsimler boyunca soğutma yapıyor ise ısı talebini dengeleyecek kadar
ısıyı sisteme ekleyebilir.
Isıtma Yapan Üniteler
ARA MEVSİM DURUMU
Gtnlesme Tankı
va Ayırıcı
Genleşme Tankı
LHava Ayırıcı
Soğutms Kulesi Su Isıtıcısı
—Çf
2t"C
2VC
Soğutma Yapan Üniteler
Şekil. 57_:c:
KIS DURUMU
Isıtma Yapan Üniteler
Soğutma Yapan Üniteler
Isıtma Yapan Üniteler
Şekil.57_d: KUVVETLİ İÇ KAYNAKLI
9-45
1SITMA-IIAVALANDIRMA VE İKLİMLENDİRME
s4. HAVALANDIRMA
Havanın Niteliği
Havanın bileşiminde, yaklaşık olarak, hucmcn %21 oranında oksijen ve %79
9 oranında azot, ayrıca az inik- M
tarda diğer gazlar bulunur. Bunların haricinde havadaki su buharından söz edilmesi
gerek: Havanın bileşiminde nl
esi gerekir.
bulunan su buharının yüzdesi daima değişir.
Oturulan yapılarda, insanların bedensel fonksiyonları ve hareketleri hava bileşimini etkiler. Solunumla çıkan
havada CO2 ile su buharı vardır. Solunum, aksırık ve öksürük sırasında havaya bakteriler yayılabilir.
Duman üretimi olması ya da açık alevli bir yanma olayının meydana gelmesi halinde, yanma ürünleri aracılığıyla hava kirlenir.
j?
Aynı şekilde endüstriyel işlemler sonunda ortaya çıkan dumanlar, gazlar ya da tozlar da havanın kirlenmesine yol açar.
«ifti «
W<lf *
Mahal içi havasında bulunan COj gazının oranı, genellikle dış havadan daha fazladır. Bununla birlikle, bu
durum nadiren zararlı sonuçlar doğurur. Gerçekte CO2 gazı zehirli değildir ve bu gazın oranı istisnai hallerde %1
değerini aşar. Oysa bu oranın %2 mertebesinde bulunması bile. zararlı tesirler doğurmaz. COı miktarının yüksek oluşunun tek sakıncası, havadaki oksijen oranında azalma olmasıdır. Havanın bileşiminde bulunan en hayati bileşen oksijen olmasına karşın, oksijen oranının bir hayli azalması bile zararlı etkiler yapmaz. Oksijen oranı
%17 ye indiği zaman, yanmakta olan bir mumun alevi söner. Halbuki, bu oran sadece %13 mertebesinde bulunsa
bile insanın yaşamı bazı şartlarda devam edebilir.
İnsan vücudundan çıkan kokular:
içinde çok sayıda insan bulunan mahallelerde hafif bir nemlilik duygusunun hissedilmesinin asıl nedeni, vücuttan yayman organik maddelerdir. Vücut kokularının zehirlerden ibaret olduğu kesinlikle söylenemez. Bununla
birlikte, bu kokuların havada organik maddelerin bulunmasından ileri geldiği ve insanların sağlık durumları bozuldukça koku şiddetinin arttığı anlaşılmıştır. Bazı araştırmacılar, vücut kokularından dolayı zararlı etkilerin
meydana gelebildiğini göstermektedir. Örneğin, iştahın azalması gibi fiziksel bir tepki gözlenmiş, bazı hallerde
mide bulantıları hissedilmiş ve kalabalık yerlerde insanlardan çıkan kokulardan dolayı baş ağrılarının duyulduğu görülmüştür.
İçinde fazla miktarda insan bulunan bir hacme hangi nedenlerle ve ne miktar hava vermek gerekliğini inceleyelim.
C J
jj V\j
diı-.
Oksijen ölçütü :
Doğal olarak ilk akla gelen kriter, solunuma gerekli oksijen miktarını temin maksadı ile laze hava verilmesi-
Konu, fizyolojik bakımdan şöyle düşünülebilir: Deniz seviyesinde bulunan normal bir insan her solunum
devresinde 500 cm' havayı ciğerlerine alır. Normal şartlarda dakikada 16 kez solunum hareketi yapıldığı göz
önüne alınacak olursa, solunum için kullanılan hava miktarı S l/dak. dır ve bu miktar hareket haline bağlı olarak
360 l/dak. ya kadar çıkar.
Karbondioksit ölçütü:
Akla gelen ikinci ölçüt, kapalı mahallerin havası içindeki dh miktarını zararsız bir değerde tutacak kadar
hava vermektir. İlk zamanlarda, kullanılmış havanın sağlık üzerindeki kötü etkisi, bu hava içerisinde bulunan zehirli bir gaza yüklenmişti. l:akat böyle bir gazın varlığı hiçbir /.aman ispat edilememiştir. Daha somaları buna
neden olarak kullanılmış hava içersindeki COı yoğunluğu gösterilmiştir.
Atmosfer havası içinde normal olarak %().O3 ya da 0.04 katlar CO2 gazı bulunur. Halbuki insan tarafından çıkarılan COı miktarı, solunmuş olan hava miktarının CAA3 ünü oluşturur. O hakle içinde çok sayıda insan bulunan kapalı mahallerin CO2 yoğunluğu yavaş yavaş artacaktır.
Normal şartlar altında hava içersinde %l-2 kadar CO2 in bulunması fark edilir bir rahatsızlık meydana getirmez. Hatta bu değer %3 e kadar yükseldiği zaman bile önemli bir rahatsızlık görülmemektedir. Takat %5 den
%10 a kadar- olan^CO: yoğunluğu, daha önce de belirtildiği gibi nefes almakta zorluk, kalp çarpıntısı ve yorgunluk hissedilmesine neden olur. Bu bakımdan CO2 yoğunluğunu islenilen bir değerde tutmak için kapalı hacme
verilecek taze hava miktarı da havalandırma için en düşük bir ölçül olarak ele alınabilir. Takat bu amaçla verile9-46
Sp^Ü
| , } ' *,
" *"
{)
ISITMA-HAVALANDIRMA VE İKLÎMLENDİRME
cek olan hava miktarı da küçük bir miktardır. Örneğin, hafif işler gören insanlar için ve CO2 yoğunluğunu %0,5
de sabit tutmak üzere insan başına 114 1/dak. dış hava vermek yeterli olmaktadır.
Daha sonra yapılan deneyler göstermiştir ki COı yoğunluğunu sabit tutmak amacıyla normal şartlarda verilmesi uygun görülen 100-150 1/dak. dış hava miktarı konfor sağlamaktan çok uzaktır.
İnsan vücudundan ve çeşitli organik maddelerden çıkan koku ölçütü:
Fazla sayıda insanın toplanmış bulunduğu kapalı bir mahalde insan vücudundan ve çeşitli organik maddelerden çıkan kokular fazla rahatsız edici olurlar. Ayrıca, sigara içilmesine izin verilmiş olan mahallerde toplanan
duman, özellikle sigara kullanmayanları çok rahatsız eder.
insanların kokuya alışma yeteneği büyüktür. Kapalı bir mahalde uzun sure kalan bir kimse yavaş yavaş bulunduğu yerin ne kadar fena koktuğunu hissetmemeye başlar. Bununla birlikte insan mekanizması bu gibi durumlarda bile kokuların kötü etkisi altındadır. Sigara dumanları ise sigaraya alışık kimselerde bile nabzın artmasına neden olur. Yapılan bazı deneylerde ısıtılmış ve havası değişmeyen evler içindeki hafif toz kokusunun,
insanlar tarafından fazla hissedilmemesine karşın, iştah kesici sonuçlar doğurduğu görülmüştür.
tçinde az insan bulunan mahallerde genellikle doğal enfiltrasyon (sızıntı) gerekli taze havayı sağlar. Bu nedenle evlerde havalandırma tesisatı bulunması zorunluluğu yoktur.
Tersine, sinema, tiyatro, dershane, lokanta, genel ofis gibi kalabalık yerlerde mekanik havalandırma yapmak
zorunluluğu vardır.
Bu gibi yerlere verilmesi gereken dış hava miktarları için, ASHRAE 62-1989 (Ventilation for acceptable indoor air qualitiy) standardına ya da TS 3419 numaralı Türk standardındaki çizelgelere başvurulabilir.
Endüstriyel yapıların havalanma gereksinimi:
Endüstriyel işlemler sonunda ortaya çıkan duman, gaz ve tozların çoğunluğu insan sağlığı için zararlıdır.
Hava içinde kabul edilen yüzde oranlan genellikle çok düşük değerdedir. Oturulan bir mahal içine bu tür zararlı
ürünlerin girmemesi gerekir. Bu gibi ürünlerin, çıktıkları kaynaktan alınarak dışarıya atılması uygun olur. Çıkış
yerlerinin üzerinde davlumbaz tesisleri ve atış yerlerinde ise temizleyici yöntemlerin kullanılması zorunluluğu
vardır.
Havalandırma Yöntemleri
Hava hareketini sağlayan kuvvetlere göre:
- Doğal havalandırma,
- Zorunlu (cebri) havalandırma yapılabilir.
Doğal havalandırma:
Doğal havalandırmada, havanın hacım içindeki hareketi ve dolayısıyla yenilenmesi, sıcaklık farklarına ve
rüzgar etkisine bağlıdır. Bu da iç ve dış mekanın basınç farkı demektir.
Vantilatör kullanmadan doğal havalandırma işlemi de ayrıca aşağıdaki gibi bölümlere ayrılır:
- Derz aralıklarından ya da birleşme yerlerinden havalanma,
- Pencere aracıyla havalanma,
- Baca (şaft) aracıyla havalanma,
- Tepe-kule pencereler ile havalandırma.
Den aralıklarından ya da gözeneklerinden havalanma :
Eğer kapalı bir hacım ısıtılmış ise ve dış hava sıcaklığından daha sıcak ise iç hava hacmin yüksek bölümlerine çıkarak bu kısımlarda basınç yükselmesi meydana getirecektir. Buna karşılık hacmin alçak bölümleri daha
düşük basınçta kalacak ve dış soğuk hava, pencere ya da kapı aralıklarından ve duvar gözeneklerinden içeriye
sızacaktır. Aynı şekilde iç hava dışarıya sızacaktır. Olay tersinedir. Eğer içerdeki hava dış havadan daha soğuk
ise aynı olaylar meydana gelecektir.
Bu hava değişiminin büyüklüğü, pencere ve kapıların derz uzunluklarına ve sızdırma durumlarına bağlıdır.
Normal bir yaşama hacminde kış aylarında hava değişimi saatte 0,5 ya da 1 defa olur. Doğal olarak, rüzgar arttığı takdirde hava değişim miktarı da artacaktır.
Yaşama hacımlarındaki normal derz infiltrasyonu konfor limitlerini sabit tutmaktadır. Eğer daha fazla havalandırmaya ihtiyaç var ise, pencerelerden yararlanmak mümkündür.
9-47
ISITMA-HAVALANDIRMA VE İKLİMLENDİRME
Pencere aracıyla havalanma :
Pencereyi açmak suretiyle havalandırmayı artırmak mümkündür. Eğer dış hava iç hacım havasından daha
soğuk ise pencere açıldıkça dış hava pencerenin alt tarafından içeriye girer, odanın kullanılmış sıcak havası ise
pencerenin üst tarafından dışarıya çıkar.
Yaz aylarında pencere aralığından havalanma, büyük ölçüde rüzgara bağımlıdır.
Baca (şaft) aracıyla havalanma:
Kış aylarında önemli miktarda doğal bir hava değişimi uygulaması istendiğinde, hacmin yüksek bölümünden başlayarak çatıya varan bir baca kurmak yeterlidir. Bu bacada çekme kuvveti, duman bacalarında olduğu
gibi, iç ve dış hava yoğunluk farkı ile meydana gelmektedir. Dış ve iç hava sıcaklığı birbirine eşit oldukça hava
hareketi durur. Yaz durumunda, dış hava daha sıcak olduğundan hava akımı ters yöne dönerek dış havanın içeriye girmesine neden olur.
Baca vantilasyonu büyük ölçüde dış sıcaklık ve rüzgar durumuna bağlıdır. Yaz aylarında tam gerektiği anda
görevini yapmayabilir. Bu nedenle uygulaması sınırlı olup havalanmanın çok ciddi olmadığı mahallere uygulanması olasıdır.
Tepe-kule pencereler ile havalandırma:
Bu tip havalandırma kısa bacalı bir havalandırma şeklidir. Ve yapıların çatısına konur. Yine bu tip havalandırma iç-dış sıcaklık farkı ile çalışır. Rüzgarlı devrelerde tepe-kule pencereler ile havalandırma yetersiz kalır.
Çünkü rüzgarın yönüne bağlı olarak, kısmen dışarı çıkan hava kısmen içeriye üfürülür. Hava değişimini kontrol
etmek için düzenek, ayarlanabilir kontrol damperleri ile donatılır. Tepe-kule pencere ile havalandırmada tepekule pencere sayısı havalanacak hacmin büyüklüğüne ve havanın kötülük derecesine bağlıdır.
Bu tip havalandırma, düz çatılı, endüstriyel yapılarda, özellikle yüksek sıcaklık alanları olan, enerji üreten
tesislerde, çelik ve demir döküm tesislerinde çok yaygın olarak kullanılır.
Zorunlu havalandırma:
Hava şartlarının uygun bir satndartta tutulmasının sağlanması bakımından çoğu kez, vantilatörler aracılığı
ile havalandırma yapılması zorunludur.
Bu amaç ile üç çeşit sistem uygulanabilir:
- Havanın mahal içinden çekilerek egzost edilmesi,
- Havanın mahal içine basılarak ya da üflenerek gönderilmesi,
- Her iki sistemin ortaklaşa uygulanması.
Havanın mahal içinden çekilerek egzost edilmesi :
Bu tip havalandırma sistemleri en yaygın şekilde uygulanmaktadır. Basit ve ekonomik oluşu nedeniyle, bir
çok halde bu tip sistemler tavsiye edilmektedir. Aspiratör tarafından hacımdan çekilen hava, bir kanal yoluyla ya
da doğrudan dışarı atılmaktadır. Hacımda vakum yaratıldığı için, buraya hava dışarıdan menfezler aracıyla,
kapı, pencere vb. bölümlerden girmektedir. Bu yöntem genelde küçük hacımlann havalanması için çokça kullanılır. Gaz, buhar ve koku ya da oda yüksek sıcaklığı nedeniyle, orta boy ve küçük mutfaklarda, tuvalet mahallerinde, küçük laboratuar, akü odalarında vb. hacımlarda kullanılır.
Havanın mahal içine basılarak ya da üflenerek gönderilmesi :
Bu yöntem, bundan önce incelemiş olduğumz yöntemin tam anlamıyla karşıtıdır. Temiz hava vantilatör ve
basit bir dağıtım sistemi aracılığıyla mahal içine basılmak ya da üflenmek suretiyle gönderilir. Basınç altında
kalan hacımdan hava, bulabildiği bütün açıklıklardan geçerek dışarıya çıkar. Bu tip basınç altında kalan hacıma
çevreden herhangi bir enfiltrasyon ya da kötü bir hava sızıntısı olamaz. Temiz havanın vantilatör aracılığıyla
mahal içine uygun bir şekilde sokulmakta olması, hava dağılımının, hava hacmi ve hızının uygun bir şekilde
kontrol altında tutulabilmesi olanağı, bu sistemin üstünlükleri arasında sayılabilir. Gerektiği takdirde, içeriye sokulan havanın temizlenmesi ve ısıtılması da olanaklıdır.
Her iki sistemin ortaklasa uygulanması (Compound ventilation):
Havalandırma işleminin en güvenilir bir şekilde kontrolü, hem çekiş (aspiratör) ve hem de basış (vantilatör)
düzeneklerinin kullanılması yolu ile gerçekleşebilir. Ancak bu şekilde üniform bir hava dağılımı sağlanabilir.
Ancak bu takdirde, temiz hava gerekil olan bölümlere gönderilebilir, tüm oturulan mahal içindeki hava dağılımının, giriş ve çıkış açıklıkları arasında olumlu bir akış elde edilebilir. Vantilatörün, aspiratöre oranla yaklaşık
%10-20 oranında daha büyük bir hava debisi sağlayacak şekilde seçilmesi ile mahal içindeki hava basıncının dışarıya oranla daha yüksek bir düzeyde tutulması sağlanmış olacaktır. Bu ise hava akımlarının meydana gelme
olasılığını azaltacaktır. Bu şekilde hareket edilmekle, dışarıdan kirli havanın girmesi de engellenmiş olacaktır.
9-48
ni
ISITMA-HAVALANDIRMA VE ÎKLÎMLENDÎRME
Bu sistemin, genellikle bilgisayar cihaz odalarına uygulandığını unutmamak gerekir.
Tozların ve dumanların dışarıya atılması:
Hacım içindeki tozlar ve kokular sakıncalı olduğu zaman, havanın yenilenmesi ya da değişim sayısının artırılması suretiyle bu sakınca bir ölçüde önlebilir. Fakat bu çare genel olarak ekonomik bir çözüm yolu değildir.
Özellikle tozların ortadan kaldırılması söz konusu olduğu zaman hava yenileme ya da değişim sayısının artırılması, bazı hallerde bir işe yaramaz. En uygun çözüm yolu, bu kirlenmenin çıktığı kaynakta tedbir alınarak kirlenmenin bertaraf edilmesidir.
Normal olarak bu gibi hallerde, sonuca varabilmek için en iyi çözüm mahal içinde toz ve duman çıkışına yol
açan cihazların mümkün mertebe en iyi şekilde çevreleyen bir davlumbaz sisteminin içine alınması ve manhal
içindeki havanın bu bölgeden çekilerek davlumbaz sistemi aracılığıyla dışarı atılmasıdır. Ancak, davlumbaz sistemine giren havanın hızı toz ve dumanların davlumbazın alt kısmından hacmin diğer bölgelerine savrulmasını
önleyecek ölçüde yüksek olmalıdır. Tozların sürüklenebilmesi için, kanallar içinde hava hızı değerleri yeterince
yüksek olmalıdır.
Tozlar ile dumanlar arasında Şekil.58 deki diygramda belirtilen farkın dışında, esas olarak hiçbir ayrılık
yoktur. Genellikle havada asılı halde bulunan sıvı damlacıklarından oluşan sis çökeltileri ile aynı şekil ve boyutlara sahip olan toz parçacıkları arasında fark yoktur.
Mahal içinde bulunan dumanların ve buharların kontrol edilmesi ve dışarı atılması için çeşitli tip parçacıkların çökelti hızlarından daha yüksek değerlerde hava hızlarından yararlanılması zorunluluğunu unutmamak gerekir. Bu gerçek esas alınmak ve daha ziyade deneysel verilerden hareket edilmek suretiyle, tozların ve dumanların
dışarıya atılması için genellikle gerekliliği kabul edilen hız değerleri Çizelge. 1 ve Çizelge.2 de gösterilmiştir.
Çizelge. 1 - Çeşitli Tip Davlumbaz ve Hacımlar için Tavsiye
Edilen Minimum Hava Hızı Değerleri
İş yapılan hacmin ismi
Tavsiye edilen
Hız değeri m/s
- Elektroliz atölyeleri
0,75
Davlumbaz açıklığının önü
0,75
Davlumbaz açıldığının önü
0,2 •*• 0,5
Davlumbaz açıklığının önü
- Elektrik ark kaynağı atölyeleri
- Mutfaklar
Hızın etki alanı
- Pistole ile boyayapılan mahal
0,75
İşçilerin solunum yaptıkları seviye
- Kum püskürtme yolu ile yüzey
temizleme işleminin yapıldığı mahal
2,5
0,4
Girişlerde, aşağıya doğru
Mahal içinde
Çizelge.2 - Malzemelerin Nakli için Gerekli
Minimum Hava Hızı Değerleri
Malzemelerin cinsi
Hava hızı değerleri m/s
- Üstüpü ya da kıtık cinsinden malzemeler
- Tahıl tozları
- Jüt ya da hint elyafı tozları
- Kauçuk tozları
-Un
- Taşlama ya da rektifikasyon işlemeleri
sonucunda açığa çıkan metal tozlan
- Ahşap malzeme yongaları
- Testere talaşları
- İnce kömür parçacıkları
- İnce pirinç talaşları
- Kurşun tozlan
7.5
10.0
10.0
10.0
15.0
15.0
1X.O
15,0
20.0
20.0
25.0
9-49
ISITMA-H AV AL ANDIRMA VE İKLİMLENDİRME
Mtkron Cinsinden Partikül Boyuflari
Daha fazla bilgi edinilmek istendiğinde
1988 ASIIRAE IIANDBOOK Equipınent
Chuptcr II, Recknagel-Sprenger-Hönmann
Taschenbuch fiir Hcizung + Klimatechnik 88/
89 5. Iııdustriclle Absaugungen bölümlerine
bakılması.
Havanın Temizlenmesi
Havada asılı durumda bulunan pisliklerden olumsuz yönde elkilenebilen işlerin yapıldığı bir mahalle hava gönderileceği
zaman, havadaki pisliklerin ortadan kaldırılması gerekil-. Örneğin saat, ölçü cihazları fabrikaları, gıda maddeleri imalathaneleri vb.
yerlerde durum bu şekildedir, insan vücudunun nazik bir yapıya sahip olduğu, günde
23000 defa solunum yaptığı havanın özelliklerinden büyük ölçüde etkilenebileceği hususu da göz önüne alınmalıdır. Bir mahalle
giren ya da bu mahalden çıkan tozların ve dumanların kontrol altına alınması sorunu bir
uzmanlık konusudur. Problemin karmaşıklığı nedeniyle burada sadece uygulanan yöntemlerin basil bir tanımı yapılacaktır.
Dumanlar ve tozlar gibi kirlilik ürünlerinin havadan ayrılmasının sağlanması için,
öncelikle bu malzemelerin boyutlarının ve
diğer fiziksel özelliklerinin bilinmesi zorunludur. Şekil.58 deki grafikte bu konuda bazı fikirler verilmiştir.
Iın iri partiküller (parçacıklar) öncelikle
ele alınırsa, havanın temizlenmesi işleminde
en yaygın şekilde uygulanan yöntemler aşağıda açıklandığı gibi sıralanabilir.
Çökelti odalarından ve su huzmelerinden
yararlanılması:
Çökelti odaları, genellikle tozlarla yüklü
havayı taşıyan kanallarla bağlantı halinde
bulunan büyük boyutlu bacımlardır. Kirli
hava. bu tip bir odaya girince hızını ve dolayısıyla taşıma gücünü kaybeder. Bunun soŞekiL58- Havada Süspansiyon Yani Askı Halinde Bulunan Partikülleıie İlgili
nucu olarak havada bulunan tozlar odanın dip
Boyutlar Ve Özellikler
tarafına çökelir. Havanın yol değiştirmesi
için genellikle engeller öngörülür ve ayrıca
plakalar yerleştirilerek, toz parçacıklarının bu plakalara çarpması ve böylece kinetik enerjilerinin azaltılması
sağlanır Bazı hallerde bu odaların içine su huzmeleri püskürtülmek suretiyle tozlar agırlaştırılarak dibe çokturulür Pistole ile boya işlerinin yapıldığı mahallerde ve özellikle içinde yabancı buharların mevcut olduğu yer erde
bu yöntemin uygulanması önerilir. Bu tip çökelti odalarının havanın geçişme karşı gösterdiği direnç genellikle
çok az ise de özellikle engel ve perdelere bağlıdır.
Siklonlardan yararlanılması:
_
.
. ..
Siklonlar, içlerindeki havanın bir silindire teğet doğrultuda püsküıtiildtigü dinamik çökelti odalarından ıbaıettir (şekil.59).
Santrifüj kuvvet etkisiyle tozlar dönme hareketi yapmaya ve silindirin cidarlarına çökmeye zorlanırlar.
Çöken tozlar, Şekil.59 da görüldüğü gibi. zaman zaman boşaltılan bir depoya dokulur.
Siklonların verimi genellikle düşüktür. Çünkü havanın çıkış açıklığı iç çevrinti bölgesinin üstünde bulunmaktadır ve bu açıklığın boyutları küçüktür.
9-50
ISITMA-IIAVALANDIRMA Vlî İKLİMLENDİRME
Bu durumun sonucu olarak, tıpkı çok ince
udıınlı bir vida gibi, büyük bir hıza sahip çevrinti halinde yükselen bir hava kütlesi meydana gelir. Dönme enerjisinin büyük bir kısmını
kaybetmeksizin bu dayiresel hareketin bir eksenel hareket haline dönüştürülmesi güçtür.
Bu nedenle vantilatör yapımcısına danışılmadan, siklon tesisleri eksenel vantilatörlere
doğrudan doğruya bağlanmamalıdır. Daha
fazla bilgi için (Design of Industrial Exhaust
Systems, John L.Alden) e başvurulabilir.
Fili relerden yararlanılması:
Hava kirlenmesine yolaçan elemanların
kaynaklarının kontrol edilmesi, atmosferimizde bulunan kirliliği azaltsa da bu sorunu tümüyle ortadan kaldıramaz. Bu durum, havanın yapı içine verilmeden ya da başka bir
amaç için kullanılmadan önce temizlenmesi
gerektiğine olan bilincin artmasına yol açmıştır. Günümüzde filtre elemanları en çok
cam lifi ya da senetik viskon malzeme ile metalik yapıdan oluşan tiplerde meydana getirilmiştir. Bu filtreleri üç sınıfta toplamak mümkündür.
Hava Girişi
Dış Çevrinti
Konik Gövde
Toz Çıkışı
Şekil.59_ BİR SİKLONUN PRENSİP ŞEMASI.
Kalın filtreler:
Genel havalandırma ve iklimlendirme sistemlerinin hava temizliği gereksinimleri bu
sınıftaki filtreler tarafından sağlanır. Bunlar
genellikle yüksek bir toz tutma kapasitesi ile
hava akımına karşı düşük direnç gösterme
niteliklerini bir arada toplayan, çeşitli biçim
ve karakteristikteki filtre elemanlarından oluşlular. Toz tutma kapasitesi bir filtrenin normal çalışma şartlan altında değiştirilmeye
ihtiyaç göstermeden önceki ömrünü ifade
etler. Amaç, modern hava filtrelerinde, özel
bir şekilde bükülmüş ve böylece hava temizleyici nitelik kazandırılmış cam liflerini
büyük ölçüde kullanmaktır. Bunlar toz tutma
kapasitesini artıran yapışkan bir sıvı ile de
kaplanabilirler. Bu suretle 1-3 mikron çapındaki tozlar bile maksimum kapasite ile filtre
edilebilirler.
Bu tiplerde filtre verimleri, AS1IRAE 5276 standardlarına uygun olarak "Dııst Spot F.fficiency" cinsinden ya da başka bir standarda göre verilirler.
Hassas Filtreler:
1-3 mikrondan daha küçük parçacıklar, kütleleri ufak olduğundan kaba filtreler ile tutulamazlar. Atmosferik
toz, ağırlık itibariyle ortalama olarak /'< 10 oranında bu parçacıkları içerir. Bu parçacıkların leke yapma özellikleri olduğundan kompüler odaları, elektrik ve elektronik yapını vb. işlemleri gibi işlerin yapıldığı yerlerde hassas
uygulamalarda sakıncalı olabilirler. Değişik kalınlık ve miktarlarda mikroskopik liflerden oluşan cam lifi elemanlardan yapılan hassas filtreler bu bölümde kullanılır. Bu ince toz parçacıklarının leke yapma özellikleri bu
sınıfa giren filtrelerin performanslarının ölçülmesinde kullanılır.
Bu sınıftaki filtre verimleri. ASHRAIv 52-76 standartlarına uygun olarak "Syntelic Dusl VVeight Arrestanee"
cinsi ya da benzeri yöntemlerle ölçülmelidir.
9-51
IS1TMA-IIAVALANDIRMA VE İKLİMLIıNDIRME
Mikro Fili reler:
Bugün elde edilebilen en yüksek derecele hava temizliği sağlayan eihazlara ait sınıftır. Filtre yapımında çok
inee cam filtrelerinden oluşan elemanlar kullanılmaktadır. Bu filtreler, çaplan 1 mikrondun küçük olan parçacıkları bile atmosferik havadan çekebilirler. Fikre ömrünün uzatılmasını sağlamak için bir ön filtre kullanılması gerekir. Bu filtreler, nükleer enerji santrallarmda, ameliyathanelerde ve steril odalarda, optik, ilaç ve elektronik sanayiinde geniş ölçüde kullanılır.
Filtre verimleri 0,3 mikron çapındaki parçacıklar kullanılarak "D(i) o (ctyl) P (htalale)" test yöntemine ya da
"Sodium Flame Test Yöntemi B.S. 3928" e göre ya da benzeri yöntemlerle ölçülmelidir.
Elektrostatik Çökeltme Yönteminin Uygulanması :
Son derece ince yapılı tozlar, hafif dumanlar, havada devamlı şekilde varolan mikıoskopik pislikler bu yol
ile temizlenir.
Elektrik kanunu uyarınca zıt işaretli elektrik yüklerine sahip olan iki parçacık arasında bir çekme küveti
doğar. Bu parçacıklar birbirlerine yaklaşma eğilimi gösterir, Elektrostatik toz tutucuların gerçekleşmesinde bu
ilke esas alınmışUr. Kirli hava, yaklaşık 13000 V dolaylarında pozitif bir gerilime sahip, bir doğru akım kaynağına bağlanmış bulunması nedeniyle yüksek düzeyde elektrostatik bir yük kazanan ince teller arasından geçirilir.
Bu teller, toprağa bağlanan çubuk ya da borular ile birbirlerinden ayrılmış durumdadır. Teller ile çubuklar arasındaki elektrostatik alandan geçişleri sırasında, parçacıklar pozitif bir yük kazanu-. Bundan sonra, hava ile toz
karışımı, aralarında yaklaşık 8 mm kadar açıklıklar bulunan birbirlerine paralel bir seri plaka ya da levha arasından geçer. Bu plakalardan herbiri yaklaşık 6000 V dolaylarında pozitif bir gerilime sahip olan bir doğru akım
kaynağına bağlıdır. Pozitif yüklü tozlar, viskoziteli bir madde ile kaplanan, toprağa bağlı başka bir takım plakalara doğru itilirler. Bu plakalar üzerinde biriken tozlar, yıkama yoluyla ya da başka herhangi bir yöntemle ortadan kaldırılır.
Çok etkili bir yapıya sahip olan bu tip hava temi/.leme düzenekleri, çok ince toz parçacıklarının tutulmasına
olanak sağlar. Elektrostatik tipte bir toz tutucu içinde meydana gelen yük kaybı 10 Pa gibi çok küçük bir mertebededir. Fakat yatırım masraflarının yüksek olması, bu tip cihazların yaygın biçimde kullanılmasını engellemektedir. Değerli tozların geri kazanılmasının son derece önemli olduğu hallerde, filtre için yapılan yatırımın kayıp
olmadığı inancını veren bir yapım yönteminin uygulanması, çevre kirliliğini önlemek durumunda, yatırım giderlerinin yüksekliğine karşın bu lip filtrelerden yararlanılması doğru ve yerinde olur.
S. HAVA ŞARTLANDIRMA
Isılına, havalandırma ve iklim tesislerinin son senelerde kazanmış oldukları önem çok büyüktür, insanların
konfor kavramına verdikleri değer sonucu olarak her türlü yapının inşaatı kadar iç tesislerin de önemi anlaşılmış bulunmaktadır.
Son gelişmelere göre iklim tesislerini iki ana bölümde toplamak mümkündür :
1) Endüstriyel iklim tesisleri
2) Konfor iklim tesisleri
Bunlardan birincisi, endüstride bazı ürünlerin yapımında en uygun hava koşullarını sağlamaktır. Deneyler
göstermiştir ki tekstil sanayiinde, gıda ve sigara vb. sanayiinde hava belirli bir sıcaklık ve nemde tutulduğu takdirde üretim daha verimli ve daha kaliteli olmaktadır.
Bunlardan ikincisi, yani insanların sağlık ve konforu için yapılan iklim tesisleri bazı bölümlere ayrılabilir:
a) Yaz iklim tesisi,
b) Kış iklim tesisi.
c) Tam (yaz-kış) iklim tesisi.
3u ıtip iklim tesisleri fonksiyon ve ekonomik düşünceler ile seçilir. Örneğin, bir kampusla sınıflar ya da laboBu
ırlar 'yalnız kış dönemlerinde kullanılır. Bu nedenle iklim koşullarına göre buralarda yaz kliması yapmaya
ratuarlar
gerek yoktur. Fakat kampusta bulunan bir bilgisayar makina hacını için tam iklimlendirme uygulamak gerekir.
Bu örnekleri çoğaltmak mümkündür.
İklimlendirme ya da Tam İklimlcııdirmcTcsislerıııdcn İSeklcııiMi Görevler
Tüm mevsimler boyunca havayı filtrelerden geçirerek içeriye almak, yapı içine toz, pislik ve hatta mikropların girmesine engel olmak.
9-52
ıııMJK:
ISITMA-IIAVALANDIRMA VH İKLİMLENDİRMH
Yapıların içinde sağlık ve konfora gerekli olan her türlü koku ve sigara dumanlarını bertaraf etmeye yeterli
ölçüde taze hava sağlamak
Not 1- ASI1RAE 62-1989 standardında verdiği kabul edilebilir dış hava kalitesi Çi/.elge.3 de verilmiştir.
Çizolj>o.3 - ABD Çevre Koruma Hakanlığı Tarafından
Saptanan Dış Hava Kalite Standardı
Uzun vadede
Kısa vadede
Kirlilik
Ortalama
konsantrasyon
(i j>/m3 ppnı.
Ortalama
konsantrasyon
ı3
ppnı.
Kükürtdioksit
Toplam parçacık
Karbon moııoksit
Karbon moııoksit
Oksidan (Ozon)
Azot dioksit
Kurşun
80
0.03
75
100
1.5
0,155
1 yıl
1 yıl
1 yıl
3 ay
0,14
365
260
35
9
40000
10000
0.12
235
24 saat
24 saat
1 saat
8 saat
1 saat
Not 2- Yine aynı ASIIRA1İ 62-1989 standardında iç bacımlarda kabul edilebilen bava kalitesi verilmiş bulunmaktadır.
Havanın gürültü ve titreşimler meydana getirmeden iletilmesini, rahatsız edici bir hava akımı etkisi meydana
getirmeden her tarafa homojen dağıtımını sağlamak.
Kışın havanın konfor sağlayan bir sıcaklığa (21C-24 C) kadar her tarafı ısıtmasını sağlamak.
Yazın iç mekanların. dış hava sıcaklığından 7 0-8"C daha aşağı bir sıcaklığa kadar soğutulmasını sağlamak.
Kış aylarında içeriye alman havanın bağıl nem değerinin konfor derecesine yükseltilmesini sağlamak.
Yaz aylarında içeriye alman havanın soğutulduktan sonra bağıl nem derecesinin %55 in altında kalmasını
sağlamak amacıyla kurutma yapmak.
Psikrometri
Iklimlendirme mühendisinin uğraş konusunu nemli hava oluşturur. İçinde su buharı bulunmayan havaya
kuru hava adı verilir ve bu havanın bileşimi genelde sabittir.
Mutlak kuru havanın içerdiği maddeler aşağıda görülmektedir.
Kimyasal
simgesi
Azot
Hacıınca
Ağırlıkça
78.060
75,490
20.960
23,170
Oksijen
O2
Argon
Ar
CO 2
0.930
1.290
0.030
0,040
Il 2
Ne
0,010
0,001
0.002
0.001
0.008
0.008
Karbondioksit
Hidrojen
Neon
Helium
Kryplon
Xenoıı
ile
Kr
Xe
9-53
ISITMA-HAVALANDIRMA VE
IKLÎMLENDÎRME
Şekil.60_ Psikometrik diyagram ve karakteristik eğrleri
1- Kuru Termometre Sıcaklık Eğrisi
2- Özgül Nem Miktarı Eğrisi
3- Özgül Neır. Skalası
A- Yaş Termometre Sıcaklığı Eğrisi
5- Özgül Hacim Eğrisi
6- Antalpi Skalası
7- Doyma Veya Ciğ Noktası Sıcaklığı Skalası
8- İzafi Nem Eğrisi
,
9- Su Buharı Basıncı Skalası
10- Duyulur Isı Oranı Skalası
A- Duyulur Isı Oranı Referans Noktası
Halbuki nemli hava içindeki su buharı inikları havanın şartlarına bağlı olarak önemli oranda değişil'. Bu değişik şartlar altında, hava içindeki nem miktarını ve bu havanın diğer termodinamik özelliklerini hesaplayabilmemiz gerekecektir.
Kuru lıavanın ağırlığı:
10P
Gh = N/m3 formülü ile bulunur.
2,1529 (273 + t)
d)
Burada Gı,: Kuru hava ağırlığı (N/m3)
P : Barometreb asıncı (mmllg)
t : Havanın sıcaklığı (O, kuru termometre)
Formülün incelenmesinden anlaşıldığı üzere kuru havanın 1 m3 ünün ağırlığı barometre basıncı ile doğru,
mutlak sıcaklık ile ters orantılı olarak değişmektedir.
Sıcaklık ve barometre düzeltmelerini sağlayabilen aşağıdaki formül de düzenlenebilir:
G = Go 273 + to
273 + t
N/m3
(2)
Burada G, t sıcaklığında ve P basmcındaki kuru hava ağırlığını; Go ise to sıcakklığında ve Po basıncmdaki
kuru hava ağırlığını göstermektedir.
9-54
HIlHff!
Hava için sıcaklıklar
ISITMA-HAVALANDIRMA VH İKİ JMLBNDİRME
Havanın kuru tenııoıııetre sıcaklığı :
Havanın, içindeki su buharı ya da radyasyon etkisinde kalmadan, herhangi bir termometre ya da termokupl
ile ölçülen sıeaklığıdu'.
Havanın yaş temıometre sıcaklığı :
Pratikte, haznesi ıslak pamuk ya da ıslak keçe ile sarılmak suretiyle yaklaşık 5 m/s hava akımı içinde ölçülen sıcaklığa yaş termometre sıcaklığı denir.
Aynı mahalde hava doymuş değilse ölçülen kuru ve yaş termometre sıcaklıkları birbirinden farklıdırlar. Zira
hava, pamuk ya da keçedeki suyu buharlaştırmak suretiyle doymuş hale geldiğine göre bu suyu buharlaştırmak
için gerekli ısıyı kendinden verir ve duyulur ısısı azalır. Takat aynı miktarda da gizli ısısı artar. Tam doymuş
hale karşılık olan sıcaklık da yaş termometre sıcaklığıdır.
Bir hava doymuş olmaktan ne kadar u/.ak ise kuru ve yaş termometreler aramdaki fark o kadar fazla olur.
Dolayısıyla yaş ve kuru termometrelerin ölçülmesi, havanın nem miktarının bir ölçüsü olarak kullanılabilir.
Yoğuşma noktası sıcaklığı (Çiğ noktası):
Şartları verilmiş olan bir havanın yoğuşma noktası sıcaklığı diye aynı barometrik şartlar altında aynı miktar
su buharı içeren doymuş havanın sıcaklığına denir. Bir hava-buhar karışımının sıcaklığında bir azalma olduğu
zaman öyle bir an gelir ki içindeki su buharının bir miktarı yoğuşmaya başlar, yani var olan nem havayı doyurmuş olur ve fazlası yoğuşur. Bu durumda çiğ noktası, aşın lîir soğutma yapıldığında, yoğuşmamn başladığı
doyma sıcaklığı olarak da tanımlanabilir.
Nem :
Havanın içerdiği su buharı, havanın nemi olarak ifade edilir. Verilen bir bacımdaki havanın tutabileceği
maksimum su buharı, hava sıcaklığının bir fonksiyonudur.
Mutlak nem (H) :
Havanın birim hacmi içerisindeki su buharı kütlesine mutlak nem denir. Birimi kg/ın3dür.
Özgül nem (X) :
Birim kütledeki nemli havanın içerdiği su buharı ya da nemin miktarına özgül nem denir. Birimi g/kg (kuru
hava) dır. Nemli havanın içersindeki nem miktarı her zaman değişebileceğinden bilimlerde kuru havaya kıyaslanan değerler kullanılır. Burada nemli hava için birim külle olarak öyle bir miktar alınmaktadır ki bu miktarın
içinde, nem dışında kalan net kuru hava kısmı 1 kg olsun.
Bağıl nem (RH) :
Verilen şartlardaki havanın içindeki su buharı kütlesinin, aynı şartlardaki havanın içinde bulunması mümkün olan maksimum su buharı kütlesine olan oranına denir. Diğer bir deyimle, aynı kuru termometre ve barometrik basınç şartlarındaki havanın doymamış ve doymuş haldeki mutlak nemlerinin oranıdır.
RH=Ü-
(3)
Aynı zamanda da bu iki haldeki buhar basınçları oranına eşittir :
D
,,_P.
Doyma derecesi:
Verilen şartlardaki bir havanın aynı kuru termometre sıcaklığı ve ayın barometrik basınç şartlarındaki doymuş havanın özgül nemleri oranına doyma derecesi denir.
s
_x,
£
(5)
Buhar basıncı (f\) :
Su buharının nemli hava içindeki kısmi basıncına buhar basıncı denir. Nemli hava. su buharı ile kuru hava9-55
ISITMA-HAVALANDIRMA VE İKLİMLENDİRME
nın karışımı olduğuna ve bu gaz karışımının toplam basıncı da atmosfer basıncı olduğuna göre,
P= Pı, + Pb
(6)
yazılabilir. Burada (P) mmllg olarak baroınelrik basıncı, Pı, kuru havanın, Pb ise su buharı kısmi basınçlarını
gösteril". Aynı zamanda yoğuşma noktası sıcaklığı, aynı buhur basıııeındaki doymuş havanın sıcaklığıdır diye
de tanımlanabilir.
Psikroınetrik ilişkiler :
İdeal gazlar için kurulan, lamım verilen ve basil matematik ifadeleri çıkartılan birçok fizik kanunlarının, hassas ölçme tekniği ve yöntemleri sonucu gerçek gaz ve buhar karışımlarının fiziksel özelliklerini taın olarak yansıtamadıkJarı anlaşılmıştır. Takat uygulamalı mühendislikte, problemleri yeteri kadar yakın bir yaklaşıklık ile
çözmekte istenen sonuçları vermekledir ( l ) .
Bu bakımdan havayı, kuru hava ile su buharı karışımından oluşan bir gaz kabul ederek termodinamik kanunlarını uygulayacağı/.
Mükemmel gazlar kanunu:
îzotermik değişmelere uygulanan Maıiotte Kanunu
PV = Sabit (t= sabit) ile
(7)
sabit basınçlı ve sabit hacimli değişmelere uygulanan Gay-l.ussac Kanununu birleştirerek bulunan,
— =Sabil(P=sabil)
T
(8)
— = Sabil( V=suhit)
(9)
Mükemmel gazlar kanununu uygulayalım:
Buradaki (R) sabiti, psikrometrido bamçlar N/m" (Pascal) ile gösterildiğinden aşağıdaki gibi bulunur :
101366,73N/m"baıometrik basınçta ve Ü'C sıcaklığındaki hava için:
D
Ru=
PoV»
To
=
101366.73x0,773
273
, U 1 I . „ ,..
...
....
= 287J/kg.K (Ilavaıım ideal gaz sabiti)
Aynı şartlardaki su buharı için:
,101366.73 x 1.24
273
= 460 J/kg.K (Su buharının gaz sabiti)
Dalton Kanunu :
Dalton, karışım halinde bulunan ga/.lann basıncının, karışımı oluşturan gazların toplam hacmi aynı sıcaklıkta tek başlarına işgal ellikleri andaki basınçlarının, yani kısmi basınçlarının toplamına eşit olduğunu ifade etmiştir. Daha sonra bu kanun (îibbs tarafından biraz genişletilerek aşağıdaki biçime sokulmuştur
'^Tlırelked 1970 de bu hatanın <?0,7 den daha küçük olduğunu göstermiştir.
9-56
1
ii mı ma
ISITMA-II AV ABANDIRMA VE İKÜML1-NDİRME
-
Gaz karışımının basıncı, karışımı oluşturan gazların kısmi basınçlarının toplamına elittir.
-
Gaz karışımının iç enerji, anlalpi ve antropisi. gazların her birinin aynı sıcaklıkta toplum hacmi tek başlarına işgal ettikleri zamanki kendi iç enerji, antalpi ve untropilerinin toplamına eşittir.
Dalton-Gibbs Kanunu, iklimlendinnede kullanılan basınçlar için de yeterli bir yaklaşıklık ile nemli havaya
uygulanabilir ve aşağıdaki denklemler ile temsil edilir:
V = V,, = V,,
(11)
T=T,, = T,,
(12)
1' = l'ı, + l'b
(13)
Gı = G|, ii! + Gı, ih
(14)
(G) burada karışımın toplam ağırlığını, (Giı) kuru havanın ağırlığını ve (Gb) su buharının ağırlığını gösterir.
Mükemmel gazlar kanununun (10) ifadesinde. (V) özgül hacmi gösterir. Aynı kanun (G) N gaz için aşağıdaki
gibi yazılabilir:
PV = °- RT (u=9.81 m/s : ): buradan.
8
"
Ç, = ¥-.Â.. p
T R
bulunur.
(15)
Söz konusu nemli hava her zaman doymuş halde olmayacaktır. Bu bakımdan buhar basıncı (l'b), doymuş
buhar basıncı (IV) olmak üzere
Pb = cp 1>S
(16)
Maksimum buhar basıncı, doymuş buhar basıncı (l's) olacağından, buradaki cp katsayısı için
cp <l şartı geçerlidir.
O halde (13) ve (16) ifadeleri yardımıyla
l\ = 1> - cpl\ ifadesi yazılabilir.
(17)
Bunlara göre ağırlığı veren (15) denkleminde (R) yerine yukarıda bulunan değeri koymak suretiyle sırasıyla
kuru hava, su buharı ağırlıklarını veren denklemler aşağıdaki gibi bulunur:
R,,.T
287 T
l\) = 0,0341 y~ ( l ' - ı
T
Q, = -İl- cpp 1\ = -İl- = 0.0213 ^ cp 1\
RT
460 T
T
1'
R,,.T
460
(18)
Burada :
G h . G h : N; V: m3: T: K: 1». l's: N/m2 (l'a) dır.
Buna göre nemli havanın ağırlığı.
G = Gı,+ Gh olduğundan :
G = ^-'( 0.0341 1' - 0.01275 cp l' s ) bulunur.
(20)
9-57
ISITMA-IIAVALANDIRMA VB İKLİMLENDİRME
(20) denkleminde V = 1 n» yapılacak olursa nemli havanın özgül ağırlığı :
G
'V = SJ=
Jf
V
0,0341 P- 0.0128 (P 1>S
N
/
m'
T
ya
da
(21)
r.. 0,0341 P 0,0128 cp l's
'y = —
:
N / n l 3 olur.
/
T
T
(21) numaralı denklemde ilk terim (P) başmandaki kuru havanın ağırlığıdır. O halde her iki terim de aynı
basınçta bulundukları /.aman nemli hava, kuru havadan daha hafiftir.
Özgül nemin hesabına gelince.bu nem hava içindeki su ağırlığının kuru hava ağırlığına oranı olarak verilmiş olduğundan,(18) ve (19) formüllerini kullanarak ve her ikisinin de (nımllg) basıncına göre ölçüldüğünü düşünerek:
i|j ,-'
0,0213
G,,
0,0341 ( 1'- c p P s )
P - <P l's
(22)
bulunur. Burada X = N / N (Kuru hava) ; V - N / ur (pascal) dır.
Doymuş buhar için:
X s = 0,624
— dir.
P-P,
(23)
Şimdi bağıl nem derecesi ile doyma derecesi arasındaki bağıntıyı araştıralım. Doyma derecesi (S) :
v <p(P - Ps)
S = —=
dir.
Xs
P-pPs
Buradan
(24)
cp=
S
-(1-S)P S /P
bağıntısı
bulunur.
Doymuş buharın kısmi basıncını hesaplamak için (23) denkleminden (Ps) çekilir.
I\= P
X
(25)
0,024+ Xs
Kuru havanın kısmi basıncı, (25) ifadesi yardımıyla ve P|, = P - l's olduğu gözönüne alınarak hesaplanır ve
ı> =ı>
P
Px
h
0.624+Xs
bulunur.
(26)
Bağıl nem derecesini veren formül de (22) denkleminden
(p = —
—
Ps 0,624 + X
9-58
olarak bulunur.
(27)
ISITMA-IIAVALANDIRMA VI- İKLİMİ.ENDİRME
Yukarıda bulunmuş olan bir di/.i psikrometrik denklemler yardımıyla barometrik basınç, hacım, sıcaklık ve
kısmi buhar basıncı gibi ölçülebilen delerlerden hareket ederek nemli havaya ait tüm hesaplar yapılabilir.
Uygulama : I
20°C sıcaklıktaki doymuş nemli havanın 760 nıınllg baroıııetrik basınçla özgül nemi 0,0147 N/N dir. Aynı
havanın %50 bağıl nemli halindeki
a)
b)
c)
d)
Buhar basıncım
Kuru hava kısmi basıncını
Özgül nemini
Özgül ağırlığını
hesaplayınız.
Çözüm :
Önce doymuş haldeki buhar basıncını bulalım :
a)MP>=
PX
0.624+X s
<p =—
1s
= 760x0,0147 = 17.40mnıllu
0,624+0,0147
olduğundan %50 bağıl nemli haldeki buhar basıncı :
l\ = (p ps = 0.5 x 17,49 = 8,75 mmllg
b) Kuru havanın kısmi basıncı :
Pu = 1' - Pı, = 760 - 8,75 = 751,25 mmllg
c) %50 bağıl nemli haldeki özgül nem
P - (p Ps
Yani (p = %50 için X = 7,3
- 7 5 = 0.0073 N/N
760 - 8,75
m N / N dir.
d) Özgül ağırlık (21) formülünden heaplanabilir ( P= 760 mmllg = 100000 Pa) :
y
y
=
0,()34x 100000 O.O128xO,5x 17.49.x 100000
273+20
(273+20)760
3 4 1 0 0 . 1 1 1 0 3 . 6 = ı 1.638 - 0,()S = 11.588
203
222680
N I ıııy bulunur.
Nemli havanın antalpisi:
Nemli havanın antalpisi, karışımı oluşturan kuru hava ve su buharının ısı tutumlarının toplamından ibarettir. Karışım havasının antalpisi. 1 N kuru havaya oranlanarak hesaplanır.
0"C den itibaren l'C ye getirilmesi için verilmesi gereken ısı miktarı :
iı, = Cı, x t olur.
9-59
IS1TMA-IIAVALANDIRMA VI < İKLİMLKNDİRME
Burada Q, kuru havanın ö/gül ısısı olup
Bu suretle :
d, = 102.43
J/N. "Çalınır
i,, = 102.43
J/N bulunur.
t°C de 1 N su buharının içerdiği ısı miktarı ise
iı, = ı\, + ("ı, t
J/N ckır.
Burada (r o ), 1 N suyun 0"C de buharlaşması için gereken ısı (r o = 254,79 kJ/N) dır. ( d , t) ise, 0"C deki 1 -N
su buharının İ'C ye kadar ısıtılması ile alacayı ısı miktarıdır. Burada (C'ı,) sabit basınçta su buharının özgül ısısı
olup değeri : C b = 196,32 J/N C d ir.
Şu halde 1 N kuru hava ile birlikte (X) N su buharının antalpisi aşağıdaki formül ile hesaplanabilir :
i ı « = 102.431+ (254,790+ J96,32t)X
(28)
Kah») 1. Verilmiş şartlardaki doymamış bir havanın aıılalpisi yerine, bu havanın adyabalik olarak doymuş halindeki antalpisiııi almak ile çok ulak bir hata yapılır. Verilen hava şartları (1) olsun, bu havanın antalpisi :
iı = 102,43 ti + (254790 + 196.32 ti) X, dir.
Bu hava adyabatik olarak doymuş duruma getirildiğinde .şartlar Is. x.solur.
Burada xs > xı ve L, < t| dir. (ts) bu havanın yaş termometre sıcaklığıdır.
Bu durumdaki antalpi :
is = 102.43 ls + (254790 + 196.32 ıs) Xs dir.
Bu iki denklemin farkı alındığında :
is - i, = 102.43 (t s -1,) + 254790 (X s - X,) + 196,32 ( t s X s - t, X,) olur.
Ilava-nem karışımının adyabalik olarak doymuş hale gelmesinde, gerekli gizli ısı havanın duyulur ısısından
alınır ve :
254790 ( X s - X , ) = 102.43 (t s - t,)+ 196.32 X, (t, - t s )olur.
Şu halde :
is - i, = 196,32 Is (X s - X,) bulunur.
Bu fark çok küçüktür, zira burada t onlar mertebesinde ve (X s - X,) binde onlar mertebesindedir.
Diğer yönden (i s - iı) farkını veren denklem, aşağıdaki gibi de yazılabilir :
Bu denklemde ts = sabit içiir
Sabit = i - 196,32 tsX yazılabilir.
Bu fonksiyona X fonksiyonu adı verilir ve gerçek aııtalpiden farkı, XN buharın (t s ) dereceye kadar ısıtılması
için gerekli olan ısının hesaba katılmış olmamasıdır.
fonksiyonunun tam ifadesi :
S = 102.43 t, +[(254 790 + 196.32 (I, - t s ))] X,
dir.
(2
9)
Uygulamada, doymuş hale getirmek için kullanılan su. (ı s )sıcaklığımlaclır ve buharlaşma bu sıcaklıkta olur.
9-60
\wmili
LSITMA-IIAVAF.ANDIRMA V1.İ İKLİMU-NDİRMIÎ
X, N buhar, (t, - t s ) kadar ısıtılmış kabul edilir. Burada ()'(' deki buharlaşma gi/.li ısısı kullanıldığına göre, buharın t°C ye kadar ısıtılması da hesaba katılmalıydı. Takat aradaki laik çok küçüktür.
Örnek : t, = 20 C ; X, = 0.0076 N / N: U = 1 4 C ulan nemli havanın ^fonksiyonuna ve genel antalpi (28) formülüne göre aradaki farkın hesabı istenmektedir.
i, = 102,43 x 20 + (254790 + 190.32 x 20)0.0076 = 4014.84
I = 102,43 x 2 0 + [(254790
+196.32(20-14)]
Fark
0.0076 =
J/N
3993.96 .1 / N
20.88
J/N
Kabul 2. (X- t) diyagramında (anlalpi) fonkiyonu yerine (Z) fonksiyonu alındığında, yaş termometre sıcaklığı
sabit doğruları ile (Z= sabit) doğruları üslüste gelir.
Duyulur ısı:
Herhangi bir cismin sıcaklığını yükseltmek için verilmesi gereken ısı miktarına duyulur ısı denir. Herhangi
bir cismin duyulur ısı miktarındaki değişme, kuru termometre sıcaklıklarındaki fark ve bu cisme ait ortalama
özgül ısının bilinmesi halinde birim ağırlık başına aşağıdaki gibi hesaplanır.
q = ( ' x At
Burada :
C : Ortalama özgül ısı. J / N C
At : Kuru termometre sıcaklık farkı. C
q : Beher nevvton başına duyulur ısı. .1 / N
Gizli ısı:
Herhangi bir cismin sıcaklığı değişmeden hal değiştirmesi için verilen ya da alman ısı miktarına gizli ısı
denir. Bir acık kapta kaynayan su, 760 mini Ig bahsine altında 100 (' de buharlaşmaya başlar. Kaptaki tüm s u buharlaşıncaya kadar sıcaklık sabit 100C de kalır. 1 kn suyun 100 t' de buhar olması için gerekli üizli ısı 2255 kJ/kg
dır.
Psikroınelrik diyagram :
Nemli havanın termodinamik özelliklerinin grafik olarak gösterilmiş şekline nemli havanın psikronıetrik diyagramı denir.
Psikrometrik diyagram, iklinılendirme mühendislerinin en çok kullandığı ve çok kolay ve çabuk havanın
özelliklerini bulabildiği, ayrıca iklinılendirme tesisatlarında hava problemlerini çözdüğü bir yardımcıdır.
Psikroınelrik diyagramı olmayan bir iklinılendirme mühendisi düşünülemez.
Psikroınelrik diyagramın kullanılışı :•
Yukarıda belirtildiği gibi, psikrometrik diyagram, nemli havanın karakteristiklerini en çabuk bulmamızı sağladığı gibi. bazı grafik hal şekilleri yardımıyla iklinılendirme problemlerinin kolayca halledilmesine yarar.
Aşağıda nemli havanın bazı karakteristik hava hazırlanması işlemleri incelenecektir.
Şekil.60 da bir psikrometrik diyagramda eksenler, eğriler
ve hatlar gösterilmiştir. Bu eğri. hat. eksen ve çizgilerinin
anlamı numaralanmak sureliyle belirlenmiştir.
Nemli havanın ısıtılması :
Nemli havanın sabit basınç allında içine hiç nem eklemeden bir ısıtıcı serpantinden geçirilmek suretiyle ısıtılması
halimle özgül nemi sabit kalır ve işlem psikrometrik diyagramda, başlangıçtaki hava konumunun sahip olduğu özgül
nem doğrusu üzerimle 12 yalay doğrusu ile temsil edilir
(Şekil.6 î).
Şekil 61: Havanın ısıtılması
9-61
LSITMA-IIAVALANDlkMA VL' İKLİMİ.l'NDİRMH
Havanın sıcak yü/ey ile teması sonucu, ö/gül nemi deği.şnıeyip sıcaklığı arılığından, havanın aklığı ısı yalnız duyulur ısı şeklinde olmaktadır.
İşlemin enerji denklemi :
Giı + Qı; = C1İ2 yada
Qi2 = G (i: - i) tür.
Uygulama 2.
(1) 20°C sıcaklığında. %4() bağıl nemli 1 N hava 25 C sıcaklığına kadar ısıtılmaktadır. İkinci (2) durumdaki
havanın karakteristiklerini ve eklenen ısı miktarını bulunuz.
Psikromelrik
Diagramdaıı
Nokta (1) de: t, = 20C; Xı = 0.0059 N/N; iı = 3.54 kj/N
Nokta (2) de: i; = 25 C; X2 = 0.0059 N/N; i2 = 4.054 kj/N
Eklenen ısı miktarı :
Q ı 2 = 1 x (4.054 - 3.54) = 0.514 kJ/N (514 J/N)
Bu ısı duyulur ısıdır ve aşağıdaki gibi de hesaplanabilir.
Qı 2 = 1 x 102.43 (25 - 20) = 512.15 .I/N
Nemli havanın soğutulması:
Nemli havanın soğutulması iki kademede meydana yelmekledir. Önce hava 12 yatay doğrusu boyunca soğur.
Bu bölümde yalnız duyulur ısı alınmıştır. (2) noktasında doymuş hale gelen havanın buradan öteye soğuması yoğuşma ile olur. Nokia (2) den (3) e kadar y ='/< 100 eğrisi üzerinde hareket eder. (Şekil 62). Olayın enerji
denklemleri aşağıda belirtildiği gibidir.
Cıİ2 + Q i 2 = ( î i |
Ve Cıİ.î + Q-.M = C İ İ 2
Uygulama 3.
30°C sıcaklığında %5() bağıl nemli I N 15 (' sıcaklığa kadar soğutulacaklır. (2) ve (3) noktalarının karakteristiklerini (l'sikrometrik diagramdaıı) çıkartınız. (2) ve (3) noktalarının çıkartılan ısı miktarlarını bulunuz. Bu
ısının ne miktarı gizli ısıdır?
Nokta (1) : ti = 3 0 C . y = %50. Xı = 0.0137 N/N. i, = 6.531 kJ/N
Nokta (2) : b = 18.8V. y= "A 100. X2 = 0.0137 N/N. n = 5.359 k.I/N
Nokta ( 3 ) : t3 = 15°C. y=%\00. X, = 0.0106 N/N. i., = 4.187 k.I/N
12 arasında çıkartılan ısı :
Q ı : = G (iı - i : ) = 1 x (6.531 -5.359)= 1.172 k.l/N
23 arasında çıkartılan ısı :
O.:.? = G ( i : - ij) = I x (5.359 - 4.187) = 1.172 k.I/N
Çıkartılan toplam ısı :
Qı., = 1 x (6.531 - 4.187) = 2.344 k.I/N
Yoğuşturulan su miktarı :
X = X; -X; = 0.0137 -0.0106 = 0.0031 N/N
9-62
•ıııınr
n
ISITMA-HAVALANDIRMA VE İKLÎMLENDİRME
Gizli ısı miktarı:
Qg = (254790 + 196,32 t) AX denkleminden hareketle
Qg = (254790 + 196,32 x 18,8) 0,0031 = 801,29 J/N
Şekii.62_Nemli havanın soğutulması
Kuru soğutma :
Soğutma serpantini üzerinden lıava geçirmek sureliyle yapılım soğulmada iki lürlü soğutma vardır. Bunlarlan bir tanesi kuru soğutmadır. Curada serpantin yüzey sıcaklığı, havanın çiğ noktası sıcaklığından yüksek ise,
'ani tc > tı,v ise, olay kuru soğulmadır. Bu durumda serpantin yüzeyimle herhangi bir ıslanma olmaz. Burada (k)
erpantin yüzey sıcaklığını: (üıV) havanın çiğ noktasını göstermekledir.
Örnek: Serpantine giren soğutulmuş su sıcaklığı t» = l.i'C, su çıkış sıcaklığı ly = 19'C dir. Hava giriş sıaklığı ise 29'C (KT) ve bağıl nemi 'A40, havanın çıkış sıcaklığı 20"C (KT) dir.
Ortalama serpantin yüzey sıcaklığı :
l
c
c
+
2
1
2 C d i r . ı
2
t
,
Psikroınelrik diagramdan verilen şartlardaki havanın çiğ noktası l h v = 1 4 C bulunur. Buna göre
t,.= 1 7 C > l l K . = 14 C
Yaş soğulma :
Yaş soğutmada, soğutma serpaıılini ortalama yüzey sıcaklığının havanın çiğ noktasından daha düşük sıcakıkta, yani U- < Uıv olması gerekir.
9-63
,#••«.
ISITMA-HAVALANDIRMA VE ÎKLİMLENDİRME
Sekil.63_iki hava akımının karıştırılması
u
W İti' "
Uygulama 3 te verilen hava değerlerinde üw = İS.H'C olduğu görülmektedir. Soğutucu serpantin içinden ; , / * ' •
geçen soğutulmuş su giriş sıcaklığı tg = 7"C ve çıkış sıcaklığı tv = 1 \'C olduğunu düşünürsek
W
bulunur. Bu ise tt. = l l " C < t ı , v = 18.8'C şartını gerçekleştirmektedir.
/fcı hava kütlesinin, adyabalik olarak karıştırılması:
Genellikle iklimlendirme uygulamalarında ayrı şartlarda bulunan iki havanın karıştırılması söz konusu olur.
Şekil.63 de görülen psikrometrik diagranı üzerinde görülen (1) ve (2) konumuııda'iki hava kütlesinin dışarısı ile
hiçbir ısı alışverişi olmayacak şekilde çeperleri yalıtılmış bir mekan içinde karıştırıldığını düşünelim.
Kitle ve enerjinin korunması prensibine dayanarak aşağıdaki denklemler yazılabilir.
1) Kuru havanın kitle dengesine göre:
G, + G : = G 3
2) işlemin enerji dengesine göre:
G| iı + G2 i: = G3 b yazılabilir.
9-64
ISITMA-IIAVALAND1RMA Vl> İKİ.İMLENDİRME
3) Ö z g ü l n e m i n kitle d e n g e s i n e göre :
Gı Xı + G 2 X 2 = CÎ3 X.ı yazılabilir
G3 ü eleyerek:
Gı (iı - İ3) = G-> (i-, - i->)
G,(X, - X J ) = G 2 ( X J -X2)
Sonuçta:
G, _ j } - i 2 _ Xı - X2
G2 i3 - i, X-, -X
Bu denklemden anlaşıldığına göre karışımın son durumunu gösteren nokta, bu iki noktayı birleştiren doğru
üzerindedir. (3) noktası, 12 doğrusunu hava ıııiktarlanyla ters orantılı olarak bölmektedir.
Uygulama 4.
2Ö°C sıcaklığında %40 bağıl nemli iç hava ile 30 C sıcaklığındaki %50 bağıl nemli dış hava sırasıyla 3/4 ve
1/4 oranlarında karışlınlacaktır. Karışını havasının son durumunu bulunuz.
Çözüm 1.
Psikromctrik diagram ile (1) ve (2) noktaları birleştirilir ve (2) noktasına 1/4 uzaklıkta (3) noktası karakteristikleri okunur.
Dış hava (1) : I, = 30 C, cp, = '7,50, X, = 0.0137 N/N. i, = 6.65S k.l/N
iç hava (2) : b = 20"C. q>, = %40, X2 = 0.0059 N/N. h = 3.5X5 k.I/N
Karışım noktası (3): t3 = 22,5C, (p, = •>{ 45,5, X3 = 0,007X5 N/N. i-, = 4,353 k.l/N
Çözüm 2.
3
o
= I x 3 0 + -x20=22.5 C
3
4
4
X3 =-i- x 0,0137 + 3- x 0.0059 = 0.007X5 N/N
4
4
i3 = 1 x 6.658 + i x 3,5X5 = 4,3525
kJ/N
Havanın su akımı ile temasa ^dirilmesi :
Doymamış halde bulunan bir hava, iyice parçacıklara ayrılmış duş halinde püskürtülen su akımı ile temasa
getirilecek olursa hava doymuş hale gelir. l:akat duş halinde dökülen suyun sıcaklığına bağlı olarak havanın
özgül nemi ya artar ya da eksilir, yani püskürtülen su. yeteri miktarda soğuk olduğu zaman hava doymuş hale
gelmekle birlikle bir miktar su bırakır. Havanın bu şekilde ısıtılması ya da soğutulması da mümkündür.
Adyabalik nemlendirme :
Püskürtülen suyun sıcaklığı havanın ilk yaş termometre sıcaklığında ise hava adyabalik olarak doymuş hale
gelir. Yani havanın ilk durumunu gösteren (1) noktası, yaş termometre sabit doğrusu boyunca hareket ederek bir
(2) noktasına gelir (Şekil.64).
Bu şekilde (S) noktası püskürtülen suyu temsil etmekledir. (2) noktasının (S) ye yakınlığı yıkayıcının verimine bağlıdır. Uygulamada bu olay şu şekilde olur:
Aynı su, ısıtma ve soğutma yapılmadan devamlı devredilir ise sonuçta bu su havanın yaş termometre sıcak9-65
ISITMA-HAVALANDIRMA VE ÎKLtMLENDÎRME
lığına gelir ve sıcaklığı artık sabit kalır.
Uygulamada kullanılan bazı değerler:
a) 1 N hava için püskürtülecek su miktarı 0,3 + 1,5N su.
b) Püskürtme ağızlan (nozzle) nın kapasitesi 0,15+ 0,8 mVsadir.
c) Püskürtme ağızlarına uygulanacak basınç 2,5 + 4,5 bardır (Recknagel 88/89 dan).
Püskürtme suyu sıcaklığının havanın kuru termometre sıcaklığından yüksek olması hali:
i(kJ/10N) "o
Şekil. 61* - AdyabsHk doyma
,o
"
2ı
,
Şekil.65-Değişik su sıcaklıkları ile nemlendirme
Şekil.65 de (P) havanın ilk halini, (A) da suyun sıcaklığını göstersin ve tA > t olsun. Hava ile temas sırasında
su sıcaklığının sabit kaldığı kabul edilirse havanın hal değiştirmesi PA ile gösterilir. Fakat havanın son hali PA
üzerinde bir Aı noktası ile gösterilir.
Püskürtülen su sıcaklığının havanın kuru termometre sıcaklığına eşit olması hali:
Şekil.65 de (P) havanın ilk halini, (B) de suyun sıcaklığını göstersin ve t = te olsun; yani havanın (KT) sıcaklığı su sıcaklığına eşit olsun. Sıcaklıklar eşit olduğu için duyulur ısıda herhangi bir değişiklik olmayacaktır.
Fakat gizli ısı değişecektir. Bu durum hava sıcaklığında herhangi bir değişim meydana getirmeyecektir.
Fakat havanın içerdiği su buhan miktan, dolayısıyla ısı miktan değişecektir. Şu halde havanın ilk hali (B) haline değişecektir. Pratikte bu nokta (Bı) gibi bir noktada kalacaktır.
Püskürtülen su sıcaklığının, havanın kuru ve yas termometre sıcaklığı arasında olma hali; yani t < tp > ty :
Bu taktirde hava bir miktar soğuyacak ve kuru termometre sıcaklığı düşecektir. Fakat yaş termometre sıcaklığı yükseleceğinden havanın antalpisi yükselecektir. Antalpinin artmasına neden, havanın kazanmış olduğu
gizli ısının, kaybetmiş olduğu duyulur ısıdan fazla oluşudur. Bu durum Şekil.65 de PF doğrusu ile gözükmektedir. Doğal olarak tam (F) noktasına varılmayacak ve biraz geride kalacaktır.
Püskürtülen su sıcaklığının, havanın yaş termometre sıcaklığına eşit olma hali; tc = t:
Bu durum adyabatik nemlendirme adı altında incelenmiştir.
Püskürtülen su sıcaklığının, havanın yaş termometre ve çiğ noktası arasında bulunması hali; tv > tG >td:
Bu durumda havanın yaş ve kuru termometre sıcaklığı ve antalpisi düşecektir. Buna karşılık çiğ noktası
9-66
<
ISITMA-HAVALANDIRMA VE ÎKLÎMLENDtRME
[dew point) sıcaklığı yükselir. Yani havadan antalpi çıkarılmış fakat su eklenmiştir. Havanın kaybetmiş olduğu
duyulur ısı, hem gerekli buharlaşma ısısını ve hem de suyu ısıtmıştır. Bu durum Şekil.65 de (G) noktası ile
temsil edilmektedir.
Püskürtülen su sıcaklığının havanın çiğ noktası (dew point) sıcaklığının altında bulunması hali; td < t E :
Bu durumda havanın kuru, yaş ve çiğ noktası sıcaklıkları hep birden düşer, yani havadan hem antalpi ve
hem de su çıkarılmış olur. Bu durum Şekil.65 de (E) noktası Ue temsil edilmektedir. Havanın kaybettiği gizli ve
duyulur ısılar, ısınan su tarafından alınmış olur.
Böyle bir yıkayıcının hem soğutma hem de kurutma yapmaya devam etmesi, devrettirilen suyun bir soğutucudan geçirilerek veriş sıcaklığının sabit tutulması ile mümkün olur.
i(kJMON)
-'
yo
KkJ /10N)o
5>ekit.66_ Buharlı nemlendirme
Havanın buhar ile nemlendirilmesi:
Bu sistemde doymuş buhar havaya doğrudan püskürtülür. Buhar, ya merkezi bir sistemden alınır ya da ayrı
küçük bir buhar jeneratöründen elde edilir. Bu işlemde buhar, sonuç olarak havaya nem eklemekte ve havanın ısı
değerini artırmaktadır. Buharın havaya eklediği nem miktarı Ax, ısı miktarı ise Ai olsun.
Buhann 100°C de sahip olduğu gizli ısı is = 272,78 kJ/N dur. Şekil.66 da görüldüğü gibi buhann :
t, = 20°C; Xı = 0,005 N/N; iı = 3,312 kJ/N daki havaya eklediği antalpi Ai = 272,78 x 0,006 = 1,637 kJ/N
olur. Havanın h durumundaki şartlan ise aşağıdaki gibi:
i2 = 3,312 kj/N+1,637 kJ/N
i2 = 4,95 kJ/N; X2 = Xı+AX = 5 + 6 = l l x l 0 3 N / N olur.
Psikrometrik diagram üzerinde yeni nokta İ2 ve X: doğrularının kesiştiği noktadır. Yine diagramdan görüldüğü gibi hava tı sıcaklığında kalmamakta, buhann yüksek ısı eklemesi dolayısıyla bir miktar artmakta, yani t2 > tı
olmaktadır.
9-67
ISITMA-HAVALANDIRMA VE ÎKLÎMLENDÎRME
Buhar ile nemlendirme olayı çok önemlidir. Günümüzde buhar ile nemlendirme hijyenik yönden ön plana
geçmiştir. Bir hastane iklimlendirme tesisatında nemlendirme, su ile değil kesinlikle buhar ile yapılmalıdır.
Suyun meydana getirdiği ve beslediği mikrobik ortam, bu şekilde bertaraf edilmektedir. Bu nemlendirme şekli
yalnız hastahane değil, diğer sahalardaki iklimlendirme santrallarında da kullanılmaya başlamıştır.
Havanın neminin alınması:
Havanın nem olarak içerdiği suyu alabilmek için bazı yöntemler kullanlır:
- Havanın soğutulması suretiyle neminin alınması: Yoğusturma yöntemi.
- Havayı su tutan malzeme üzerinden geçirererk neminin alınması: Absorplama yöntemi.
- Farklı konumdaki iki havayı karıştırmak suretiyle havanın neminin düşürülmesi.
i(kJ/1ON)
/
80
/
i.rcı
<
6C
/
/
/
2C
50
/
/
A
,_-—
g
}==
o re:
c "_-~^
^ - — 20**
5
KkJ/10N) o
c
ı
ıc
'A///
/
s
1
-
4~7,
/
t[-t> ^
15
to'Kg!
•<
/
~ ^
A.
-
J1
V
r
%
X-_-^
T
20
T
25
I
30
20
Şekil. 67-Absorpsiyon ve yoğuşrna prosesi İle
hava neminin alınması
Yoğuşturma yöntemi:
Bu yöntemde çiğ noktası sıcaklığı (t<j) olan hava, fiziksel olarak içinden (tc) sıcaklığında su geçen bir serpantin üzerinden geçirilir.
Burada t < td dir. Şekil.67 deki psikrometrik diagramda görüldüğü gibi havanın (P) noktasındaki ilk hah, serpantinin ortalama yüzey sıcaklığı boyunca doyma eğrisini kesmektedir. Bu suretle havadaki özgül nemin AX
miktarını yoğuşturmak suretiyle açığa çıkarmaktadır.
Absorplama Yöntemi :
Bu yöntemde nemli hava, havadaki suyu alan bir kimyasal madde üzerinden geçirilmektedir. Genellikle bu iş
için, hygroscopik bir madde olan silikajel kullandır. Bu madde su buharını alabilmek için büyük bir yüzey gösterir (1 N de 30 - 50 m 2 ). Şekil.67 deki psikrometrik diagramdan da görüldüğü üzere bu işlem sırasında, havanın
gizli ısısı azalarak AX kadar su buharını açığa çıkarmakta ve sıcaklık artmaktadır. Bu işlemde havanın antalpisi
değişmemektedir.
Eğer silikajel doymuş hale gelmiş ise regenerasyon yapmak suretiyle, örneğin 150 - 200°C ısıtılarak, tekrar
devreye sokmak mümkündür.
9-68
j
1SITMA-I1AVAI.ANDIRMA VM İKI.İMLHNDİRME
Farklı konumdaki iki lıavayı karıştırmak .sureliyle havanın neminin düşürülmesi:
Bu yönlümde esas. Şekil.63 de görüldüğü gibi, nemi yüksek (1) konumlu havanın, nemi düşük (2) konumundaki hava ile karıştırılması sureliyle islenen (3) noktası konumundaki havayı ekle etmektir. Buradaki karışım
belirli bü' oran dahilinde yapılmakladır.
Görüldüğü gibi özgül nem AX = Xı - XÎ katlar düşmekledir. Bu yöntem genelde yüzme havuzu hacmılanııJa, havalandırma düzenlerinde çokça kullanılmakladır.
KAYNAKÇA
1. Isıtma
1) ROTU, O., Uygulamalı Isıtma Kılavuzu, C'ilt.l, Çaviren BAŞ TKMHR, II., M M O Yayını No. 54
2) Kalorifer Tesisatı Proje Hazırlama Teknik Ksaslurı (7. baskı), M M O Yayını No. 84
3) RII'TSCIII'L , (Dr. imi. VV.RAISS; Dr. Ina. I-.KOIİDI.IİK). İsıtma ve H a v a l a n d ı r m a Tekniği I. ve I I .
Cilt, Çeviren: KÖKTÜRK.U.
4) Reckııagel. Sprenger. Ilönmann Taschanbueh liir Hci/.ung + Klimateelınik 88/89
5) KOLLMAR, A.; LIliSF., W., DicStrahhııı^s Heizıın^ l'hıchcıı - Strahlplatten ıınd Infrarutlıuizııııgcn
6) Nordrolır Fıı.s.sbaclenhei/.ung, NordrolırkutıstolTrolıen VVerk (îmbll 2 ('o. K.
7) ADLAM, T. Napier, Kadiant Heatiııj;
2. Isı Pompaları
1) DUNIIAM-B1JS1I, Heat keclaim l'ackageıl Chillers 51) Uz Operation
2) LANDLS & GYR Heat Pıımps (Part I and Part II)
3) TRANF., Air Coııditioninj^ Applications ljı^ineerin^ Manııal (Water Souıee I icat Puinps System
Design)
4) 1987 ASHRAI: Handbook. HVAC System and Applications
5) ASHRAE Technical Data Bıılletiıı. Heat keeovery (A Colleclion of l'apers İroni tlıe ASIIRA1İ Meetings
at Oltavva and Vaııcouver. June 19S8 and June 19S9)
3. İklinılcnclirme
1) AYBIİRS. N., Isıtma, Havalandırma ve İklim Tesisleri, Cilt 1.
2) TAMIİR, Ş., Klima ve Havalandırma, Cilt 1.
3) LANDLS & GYR., P.syclırometrie Clıart, Veıuilating and Air Conditioııing. \:J50 - 221
4) TRANI: Air Conditioııinn Manııal, The Trane Ca.
5) R I I C K N A G I - L . SPRİİNGIİR, IIÖRMANN, Taselıenbueh fiir HKI/UNG + KLİMATECHNİK, 88/89
6) ASIIRAF. STANDARD 62 - 1989. Ventilation lor Aecept;ıble Iııdoor Air Qııality
9-60