Düşük Sıcaklık Isıtması ve Ekonomikliği
1--Sıcak sulu merkezi ısıtma sistemlerinde geleneksel su sıcaklığı 90/70 °C değerindedir. Dolayısı ile bütün tanımlar, diyagramlar,tablolar v.s. bu değerlere göre düzenlenmiştir.
2--Düşük sıcaklıkta örneğin döşemeden ısıtmada su sıcaklıkları 55°C değerini aşmaz.
3--Türkiye’de kalorifer kazanları en soğuk havada 65-70°C ‘yi geçmeyen sıcaklıklarda çalışmaktadır.
4--Radyatörlerle ısıtmada da son yıllarda düşük sıcaklığa doğru bir eğilim vardır. Özellikle döküm kazan+ doğal gaz çifti söz konusu olduğunda bu olanak ortaya çıkmaktadır.
4.1--Yakıt olarak kömür veya fuel oil kullanıldığında, asit korozyonu nedeni ile su sıcaklıkları kazanda daha fazla düşürülememektedir. Özellikle çelik kazanlarda korozyon duman borularını çok çabuk delmekte ve kazan ömrünü azaltmaktadır.
4.1.1--Bu nedenle kazan suyu sıcaklığı yüksek (90°C) tutulmakta, sıcak havalarda yakıt ekonomisi için üç veya dört yollu vanalarla dönüş suyu kısa devre edilerek sisteme gönderilen su sıcaklığı düşürülmektedir.
4.1.2--Ancak bu önlemler pahalı kontrol sistemlerini gerektirmektedir. Ayrıca yüksek sıcaklıkta çalışan kazanın baca gazı sıcaklığı da yükseleceği için verimi ortalama %4 daha azalacaktır.
4.2--Halbuki doğal gaz yakılması durumunda yakıt kükürt içermediğinden asit korozyonu yerine yüksek nem oranına bağlı kondens korozyonu önemlidir. Yeni jenerasyon sıcak su kazanları düşük su sıcaklıklarında çalışmak için tasarlanmıştır.
4.2.1--Aynı zamanda dış sıcaklık yükseldiğinde herhangi bir karıştırmaya gerek kalmadan kazan su sıcaklığı termostatik kontrolla düşürülerek yakıt tasarrufu sağlanabilir . Böylece daha ucuz fakat daha kusursuz kontrol sistemleri kullanılabilir.
5--Düşük Sıcaklık Kazanı için 90/70 °C yerine 70/55 °C sıcak sulu ısıtma sistemi kullanıldığında aşağıdaki avantajlar elde edilir:
5.1-- Düşük su sıcaklığına bağlı olarak kazanda duman gazı ile su arasındaki sıcaklık farkı artmakta, baca sıcaklığı düşmekte ve kazan verimi artmaktadır.
5.2-- Düşük sıcaklık dolayısıyla ısıtmadaki konfor hissi artmaktadır.
5.3-- Toz yanması sonucu duvar ve perdelerdeki islenme ve kirlenme problemi en aza inmektedir.
5.4--Buna karşılık düşük sıcaklık ısıtması gerekli radyatör yüzeylerini artıracağından sistemin ilk yatırım maliyeti artacaktır. Ancak bu ilave yatırım yapılan yakıt tasarrufu ile kompanse edilecek ve ilave yatırım kendini bir süre sonra amorti edecektir.
6--Düşük Sıcaklık Sisteminin Ekonomikliği
6.1-- Yapının proje şartlarındaki ısı kaybı 300.000 kcal/h, kazanın faydalı ısı gücü 315.000 kcal/h ve brülör kapasitesi 355.000 kcal/h alınmıştır. Yakıt olarak motorin kullanılmıştır.
6.2--Buna göre yapılan hesaplar sonucunda yıllık yakıt sarfiyatı:
1--90/70°C sistemde……………… 54.977 kg/yıl motorin
2--70/55°C………………………... 50.269 kg/yıl ” bulunmuştur.
6.3--Sistemin yıllık ortalama verimi ise,
1--90/70°C sistemde………………….. % 74,1
2--70/55°C ……………………………. % 81,1 bulunmuştur.
3--Buna göre yıllık % 7 verim artışı ile 4.708 kg yakıt tasarrufu sağlanmaktadır.
6.4-- Bu sistemde ısıtıcı olarak kolonu döküm radyatör kullanıldığı kabul edilirse
1--90/70°C sistem için gerekli ısıtma yüzeyi…1--F= q/ K.∆t= 300.000/(7,7.60)= 650 m2
2--70/55°C sistemde sıcaklık fark,∆t= (70+55)/2- 20= 42,5°C olup, radyatör ısıl kapasitesindeki düşme,q / qo=(∆t /∆to)^n= (42,5 / 60)^1,3 kabul edilir. Buna göre
2.1--70/55°C sistem için gerekli radyatör yüzeyi,F= 1.000 m2 bulunur.
3--Aradaki gerekli ilave radyatör yüzeyi,……F= 1.000- 650 =350 m2 olmaktadır.
3.1--Hesap tarihindeki radyatör fiyatı 17,5 $/m² ve yakıt fiyatı 0,225 $ / kg alınırsa,
1--70/55°C sistemin ilave yatırım maliyeti……………: =350×17,5 = 6.125 $
2--70/55°C sistemin işletme maliyeti tasarrufu………; = 4.708 x 0,225 = 1.059 $
3--Yaklaşık Amortisman Süresi………………= 6125/1059= 5.8 yıl
4--Sonuç: En pahalı radyatör kullanılması halinde bile sistem kendini 5 yılda amorti edebilmektedir.
7--70/55°C Sistemin Projelendirilmesi
7.1--70/55°C sistemin projelendirilmesinde esas farklılık ısıtıcı seçimi ile boru çapları hesabında olacaktır.
7.2--70/55°C sistem projelendirmesi MMO 84 no’lu yayını olan kalorifer proje hazırlama esaslarına dayandırılarak anlatılacaktır.
7.3-- Isı kaybı hesaplarında bir değişiklik yoktur.
7.4-- Isıtıcı seçimi:
Isıtıcıdaki ortalama su sıcaklığı ile oda iç sıcaklığı arasındaki fark,
1--∆to= (90+70) / 2 – 20= 60°C
2--Bu fark 70/55°C sistemde standart olarak daha düşük olacaktır.
∆t= (70+55) / 2 – 20= 42,5°C
3--Sıcaklık farkına bağlı olarak radyatörlerin ısıl gücü de düşecektir. ∆t’ye bağlı olarak yeni ısıl güç,
q= qo ( 42.5 /60)^n = qo.f şeklinde ifade edilebilir. Burada,
q= Radyatörlerin 70/55°C sistemdeki standart ısı gücü
qo= Radyatörlerin 90/70°C sistemindeki standart ısı gücü, n=Üs katsayısı.
Bu katsayı ısıtıcının tipine bağlı olarak 1,2 ile 1,3 arasında değişir ve ancak deneyle bulunabilir.
4--Radyatörler için n=1,3 alınabilir.Genel olarak radyatör boyları standart 90/70 C göre verildiği için 70/55 C boyları için standart değer ile 1.3 ile çarpılmalı-daha uzun radyatör boyu kullanılmalıdır.
5-- Kolon şeması ve boru çapları
5.1--Kolon şeması aynen çizilir. Boru çaplarının hesabında ise, kolon şemasına her boru parçasının ısı yükü yanında, boru parçasından geçen kütlesel debi de yazılır.
5.2—70/55 C için Kütlesel debi, m1 = Q/c.(tg-tç) = Q / 1.(70-55)= Q/ 15 m3/h
5.2—90/70 C için Kütlesel debi, m2 = Q/c.(tg-tç) = Q / 1.(90-70)= Q/ 20 m3/h
5.3—Borularda direnç kütlesel debinin karesi ile doğru orantılı olup m2²/m1²=400/225=1,8 bulunur.
1—90/70 C sistem için yaklaşık ısı yükü-boru çapı ifadesi:d1=0,0003*q(kcal/h)+25
1.1—90/70 C için genel direnç ifadesi : R(mss/m)=1,5*Q²(m3/h)/d5 (m)
2—70/55 C sistem için yaklaşık ısı yükü-boru çapı ifadesi:d2=d1*1,8=1,8*(0,0003*q+25)
2.1—70/55 C için genel direnç ifadesi :
R(mss/m)=1,5*1,8*Q²(m3/h)/ d5 (m)=2,7* Q²(m3/h)/ d5 (m)
Örneğin; 1500 kcal/h ısı taşıyan boruda debi 100 kg/h(m3/h) olup, bu borunun çapı1/2″ise tablolardan basınç kaybı, R= 2,6 mmss/m ve su hızı, V= 0,15 m/s okunur. Özel direnç katsayılarının ve özel dirençlerin bulunması değişmez.
4. Kazan ve kazan dairesi projelendirmesi değişmez.-Baca hesabı değişmez-Genleşme deposu ve güvenlik boruları hesabı değişmez
7. Dolaşım pompası hesabında sıcaklık farkı azaldığından pompa debisi artar. Pompa debisi yine aynı formülle hesaplanır .
7.1—70/55 C için Kütlesel debi, m(m3/h) = Q/c.(tg-tç) = Q / 1.(70-55)= Q/ 15 m3/h
Kaynak: http://www.tesisat.org/Isısan Isıtma Tesisat Kitabı