Isıtma Sistemi ve Isıtma Sisteminin Komponentleri

21 Temmuz 2020 Dergi: Temmuz-2020

Yazan: Semih Çalapkulu, Makina Mühendisi, semih.calapkulu@kuzugrup.com

Bir ve/veya birden fazla hacmi istenilen sıcaklığa çıkarmak ve bu sıcaklıkta kararlı bir şekilde tutma işlemine “ısıtma” diyoruz. Bu işlemleri yapan tesislere de Isıtma Sistemleri denir.

Ana konumuza girmeden önce, yürüklükte olan, konumuzla da ilgili bazı kanun ve yönetmelikleri hatırlamakta fayda var.

enerji-verimliligi-kanunuEnerji Verimliliği Kanunu
TBMM tarafından 18.04.2007 kabul edilmiş olup, 5627 sayılı Enerji Verimliliği Kanunu Resmî Gazete’nin 02.05.2007 tarih ve 26510 sayısı ile yayımlanarak yürürlüğe girmiştir. 10 yıllık bir geçiş dönemi sunar. Özellikle Kanunun yayımlandığı tarihten sonraki yapılacak binalarda uygulama zorunluluğu bulunmaktadır.

Bu Kanunun amacı; enerjinin etkin kullanılması, israfının önlenmesi, enerji maliyetlerinin ekonomi üzerindeki yükünün hafifletilmesi ve çevrenin korunması için enerji kaynaklarının ve enerjinin kullanımında verimliliğin artırılmasıdır. Bu kanun; enerjinin üretim, iletim, dağıtım ve tüketim aşamalarında, endüstriyel işletmelerde, binalarda, elektrik enerjisi üretim tesislerinde, iletim ve dağıtım şebekeleri ile ulaşımda enerji verimliliğinin artırılmasına ve desteklenmesine, toplum genelinde enerji bilincinin geliştirilmesine, yenilenebilir enerji kaynaklarından yararlanılmasına yönelik uygulanacak usul ve esasları kapsar.

binalarda-enerji-performans-yonetmeligiBinalarda Enerji Performansı Yönetmeliği
5627 sayılı Kanuna istinaden Resmî Gazete’nin 05.12.2008 tarih ve 27075 sayısı ile “Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliği” yayımlanmıştır. “Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliği”ne göre, binalarda enerjinin ve enerji kaynaklarının etkin ve verimli kullanılması, enerji israfının önlenmesi, enerji maliyetlerinin azaltılması ve çevrenin korunmasını sağlamak için, asgari olarak binanın enerji ihtiyacı ve enerji tüketim sınıflandırması, yalıtım özellikleri ve ısıtma ve/veya soğutma sistemlerinin verimi ile ilgili bilgileri içeren belgedir.

Bu Yönetmeliğin amacı; dış iklim şartlarını, iç mekân gereksinimlerini, mahalli şartları ve maliyet etkinliğini de dikkate alarak, bir binanın bütün enerji kullanımlarının değerlendirilmesini sağlayacak hesaplama kurallarının belirlenmesini, birincil enerji ve karbondioksit (CO2) emisyonu açısından sınıflandırılmasını, yeni ve önemli oranda tadilat yapılacak mevcut binalar için minimum enerji performans gereklerinin belirlenmesini, yenilenebilir enerji kaynaklarının uygulanabilirliğinin değerlendirilmesini, ısıtma ve soğutma sistemlerinin kontrolünü, sera gazı emisyonlarının sınırlandırılmasını, binalarda performans kriterlerinin ve uygulama esaslarının belirlenmesini ve çevrenin korunmasını düzenlemektir.

enerji-kimlik-belgesiEnerji Kimlik Belgesi düzenlenmesi
Yeni binalarda; 01.01.2011 tarihinden itibaren zorunlu hale getirilmiştir. Ancak mevcut binalar (Yapı Kullanma izni almış) ve inşaatı devam edip henüz yapı kullanım izni almamış binalar için Enerji Verimliliği Kanununun yayımı tarihinden itibaren on yıl içinde (02.05.2017 tarihine kadar) Enerji Kimlik Belgesi düzenlenmesi gerekmektedir.
 

Merkezi Isıtma ve Sıhhi Sıcak Su Sistemlerinde Isınma ve Sıhhi Sıcak Su Giderlerinin Paylaştırılmasına İlişkin Yönetmelik
Resmî Gazete Tarihi: 14.04.2008 Resmî Gazete Sayısı: 26847 (Mükerrer) yayımlandıktan sonra 8 Temmuz 2019 Sayı: 30825 ile değişiklik ve güncelleme yapılmıştır.

Bu Yönetmeliğin amacı; mevcut ve yeni yapılacak birden fazla bağımsız bölüme sahip merkezi veya bölgesel ısıtma sistemli ve sıhh sıcak su sistemli binalarda, ısıtma ve sıhhi sıcak su giderlerinin, bağımsız bölüm kullanıcılarına paylaştırılmasına ilişkin usul ve esasları belirlemektir.

Isıtma Sistemi ve Isıtma Sisteminin Komponentleri
Merkezi ısıtma ile ilgili olarak, 2008 yılından itibaren önce 1.000 m2 sonra güncellenerek 2.000 m2 geçen yapılara da merkezi ısıtmayı zorunlu haline getirilmiştir.

Bir ve/veya birden fazla hacmi istenilen sıcaklığa çıkarmak ve bu sıcaklıkta kararlı bir şekilde tutma işlemine ısıtma diyoruz. Bu işlemleri yapan tesislere de Isıtma Sistemleri denir.

Isınma ihtiyacı, insan vücudu ile çevresi arasındaki ısı alışverişi ile bir ısı değişimi dengesi kurma ve ısıl konfor ortamını sağlama gereğinden doğmuştur. İnsanların barındığı veya çalıştığı binalarda ısıl konfor şartları, verimli çalışma ve sağlık yönünden önemlidir. Isıl konfor günümüzde yalnız insanlar için değil bütün hassas cihaz ve makineler için de gereklidir.

Canlılar içerisinde insan, fizyolojik bakımından tropikal iklim şartlarına uygundur. Bir insanın rahat ve güvenli yaşayabilmesi için çevre sıcaklığının belli bir değerde olması gerekir. Bu değer 15°C ila 27°C arasında değişir. Dış hava sıcaklığı kış aylarında çok düştüğü için ortamların ısıtılması gerekmektedir.

Bunlara göre insanın rahat yaşaması için ortam sıcaklığı 18°C - 24°C arasında (ideal 22°C) olmalı ve nem oranının da %40 - %70 arası (ideal %50) olmalıdır.  

Isıtma sistemleri genel olarak dört ana gruba ayrılır:

  • Merkezi ısıtma (bina altından ısıtma)
  • Tekil ısıtma (kat ve villa ısıtması)  
  • Bölgesel ısıtma (uzaktan ısıtma) 
  • Sıcak havayla ısıtma


isitma sisteminin komponentleriIsıtma Sisteminin Komponentleri

  • Enerji Kaynakları ve Isı Üreticileri
  • Isı Dağıtımı
  • Isı Aktarımı

Kazan dairesi (ısıtma sistemi) ile vücudumuzu eşleştirdiğimizde ilgi çekecek bir benzerliği görüyoruz. Siz de bu gözle baktığınızda, bana hak vereceksiniz. Vücuttaki hücrelerimiz = kazan görevi görürken, kalbimiz = sirkülasyon pompası, damarlar da = çelik/pex borular görevi yapmaktadır.

Isıtma sistemi tasarlanırken, adeta vücudumuz kopyalanarak oluşturulmuştur. İklimlendirme görevi de dolaşım sistemimizin vazifeleri arasındadır. Hücreler tarafından üretilen ısı, eşit miktarda vücuda dağılarak iç ısı dengesi oluşturulur. Fiziksel aktivite esnasında oluşan terleme bu mekanizmanın bir sonucudur. Böyle bir mekanizma olmasaydı, vücudun çalışan bölgeleri sıcak, diğer yerler soğuk olacaktı.

Kalbimiz kanı pompalar, damarlarımız da bu kanı dokulara ulaştırır. Kan kalbe geri döndüğünde devrini tamamlamış olur. Dolaşım sistemi bunu elbette damarlar aracılığıyla yapar. Damarlarımız 100 bin kilometrelik bir taşıma aracıdır. Bu araç ile vücudumuzda günde 9 bin litre kan dolaştırılır. 

Akyuvarlar vücudumuzu korurken, mekanik sistemlerimizde boru ve komponentleri ise Kimyasal Koruma ile korumayı sağlarız. Bunu yapacak mekanizmalarsa, yapı site yönetimi/işletme yönetim firmaları vs. işleten departmanlardır.

Mekanik Sistemlerde, Kimyasal Koruma ( korozyon inhibitörü ve diğer yardımcı bileşenleri ) yapılırken, kapalı devre sisteminde bulunan metallerin niteliğine göre uygunluğu belgelenmelidir. Korozyon inhibitörü ve diğer yardımcı bileşenleri, kapalı devredeki korozyon hızını yavaşlatacak, ısı transfer verimini düşürmeden, tüm tesisatın faydalı ömrünü artıracak niteliğe sahip olmalıdır. Korozyon inhibitörü ve diğer yardımcı bileşenleri, kapalı devre suyunda çamur oluşumunu önleyecek bileşenler içermelidir.
 
Akyuvarlar vücudumuzu korumakla görevli hücrelerdir. Bu hücreler, vücudumuza ait olmayan her şeyi yok etmek için iş başındadır. Bir dedektif gibi vücuda giren bakterileri, virüsleri ve tehlike meydana getirebilecek her türlü maddeyi arayıp bulur ve izleyerek en uygun anda yok ederler. Akyuvarlar = Kimyasal Koruma ile nerdeyse aynı işi yapmaktadır.

Isıtmanın Tarihi Gelişimi
Eski Yunanlılar ve Romalılar hariç, çoğu kültür doğrudan ısıtma yöntemlerine dayanıyordu. Çin, Japonya ve Akdeniz gibi sadece ılımlı bir sıcaklığa ihtiyaç duyulan yerlerde kullanılan yakıt odun/ahşap idi. Önce çatının ortasında basit bir diyafram olan ve daha sonra doğrudan şömineden yükselen baca veya bacalar, 13. yüzyılda Avrupa’da ortaya çıkmıştı. Yangının dumanı ve yaşam alanından etkili bir şekilde ortadan kaldırılmıştı. Kapalı ocaklar Çinliler tarafından yaklaşık M.Ö. 600 kullanılmakta ve sonuçta Rusya üzerinden Kuzey Avrupa’ya, oradan da 1744 yılında Benjamin Franklin tarafından geliştirilen tasarımın icat edildiği Amerika’ya yayılmıştı. Franklin sobası; soba, şöminelerden çok daha az israfa maruz kalır. Çünkü ateşin sıcaklığı, bacayı sıcak yanma gazları şeklinde geçirmek yerine odadaki havayı ısıtan ocak duvarları tarafından absorbe edilir.

Merkezi ısıtma Antik Yunan’da icat edilmiş gibi görünüyor, ancak eski dünyanın en büyük ısınma mühendisleri olan Romalıların, Hypocaust sistemidir. 

Hypocaust: Roma mimarisinde, döşeme altındaki ısıtma sistemi. Bu sistemde, sıcak hava ya da duman döşemenin altında bırakılan boşluklardan geçerek üst mekânı ısıtırdı. Hypocaust genellikle hamamlarda kullanılmakla birlikte imparatorluğun, Almanya ve İngiltere gibi kuzey eyaletlerindeki Roma kentlerinin villa ve saraylarında da kullanılmıştır. Sistemin kullanıldığı yapılarda döşeme, alttaki tuğla ayaklar üstüne oturtulur ve ayaklar arasındaki boşluklardan dolanan sıcak hava genellikle bu bacayla dışarı atılırdı. Kimi uygulamalarda döşemenin altındaki Hypocaust duvarlardaki ısıtma sistemiyle bağlantılıdır. Burada sıcak hava, duvarlar içine düşey olarak yerleştirilmiş tubuli denen pişmiş toprak borulardan yukarı çıkar. Bir başka uygulamadaysa, duvara gelen yüzeyinde küçük çıkıntılar bulunan tuğla levhalar (tegula mammate) kullanılmış, sıcak havanın bu kaplama levhalarının arkasında kalan boşlukta dolaşması sağlanmıştır. Vitrivius’a göre Hypocaust sistemini, MÖ 1. yüzyılda Sergius Orata adındaki kişi bulmuştur ama arkeolojik veriler Hypocaust’un Helenistik Dönem’den beri kullanıldığını göstermektedir. Yunanistan’da Olympia ve Gortys’te, İtalya’da Pompei’de ve Sicilya’da Megara Hybleia’da MÖ 1. yüzyıldan önce de sistemin var olduğunu kanıtlayan örnekler bulunmaktadır.

Birçok Roma binasında mozaik döşeme zeminleri, aşağıda hava sütunları veya kanallar oluşturan sütunlar tarafından desteklenmiştir. Merkezi ısıtma, 19. yüzyılın başlarında Sanayi Devrimi’nin sanayi, konut kullanımı ve hizmetler için bina boyutlarında bir artışa neden olduğu tekrar kullanılmak üzere kabul edildi. Buharın bir güç kaynağı olarak kullanılması fabrikaları ısıtmak için yeni bir yol sundu ve buhar borulara tasarlandı. Kömürle çalışan kazanlar, ayaklı radyatörler vasıtasıyla odaya sıcak buhar dağıttı. Buhar ısıtması çok soğuk kışları nedeniyle Kuzey Amerika kıtasında uzun sürdü. Yüzey sıcaklığı düşük ve buhardan daha yumuşak genel sıcaklığa sahip olan sıcak suyun avantajları 1830’da görülmeye başlanmıştır. 
21. yüzyılın merkezi ısıtma sistemleri genellikle ısı iletiminde sıcak hava veya sıcak su kullanmaktadır. Kanallı sıcak hava çoğu yeni inşa edilen Amerikan evlerinde ve ofislerinde buharın yerini almış ancak İngiltere ve Avrupa kıtasının çoğunda sıcak su kullanılmıştır.

Sonuç 
Ülkemizde artan nüfus ve kentleşmeye paralel olarak hızla ilerleyen konutlaşma, beraberinde ciddi enerji talebi oluşturmaktadır. Bu talebin karşılanmasında doğalgaz başı çekmektedir. Doğalgazdaki dışa bağımlılık ve arz güvenliği gibi sorunlar nedeniyle tüketimde olduğu kadar üretimdeki enerji verimliliği de önem kazanmaktadır.

EPDK raporlarına ve sektörel verilere göre yapılan hesaplamaya göre 2019 yılında net doğalgaz ithalatı 44,5 milyar m3 civarında gerçekleşti. Toplam LNG ithalatı 12 milyar m3 ile toplam ithalatın %27’sini oluştururken, boru gazı ithalat miktarı 32,5 milyar m3 civarında gerçekleşti. Doğalgaz tüketiminde dışa bağımlılık oranı, petroldekinden de yüksek olup, Türkiye gaz talebinin %99,3’ü ithalatla karşılanmaktadır.

Bu veri bize aslında devletimizin; 8 Temmuz 2019 tarihinde güncellediği “Merkezi Isıtma ve Sıhhi Sıcak Su Sistemlerinde Isınma ve Sıhhi Sıcak Su Giderlerinin Paylaştırılmasına İlişkin Yönetmelik”in binalarımızı yaparken her aşamasında:

Projelendirme, tasarlama, uygulama ve denetlemenin ne kadar önemli olduğunu göstermektedir. Konumuz olan, “Isıtma Sistemindeki Komponentler”in seçiminde elimizden geldiği kadarıyla, uygulamayı yapacağımız yapıya uygun sistem komponentlerini seçerek üstümüze düşen mühendislik katkısını sağlamak her meslektaşımın görevidir.

Ürettiğimiz binalarda; enerjinin ve enerji kaynaklarının etkin ve verimli kullanılması, enerji israfının önlenmesi, enerji maliyetlerinin azaltılması ve çevrenin korunmasını sağlamak için, asgari olarak binanın enerji ihtiyacı ve enerji tüketim sınıflandırması, yalıtım özellikleri ve ısıtma ve/veya soğutma sistemlerinin verimi konularında elimizden gelen tüm gayreti göstermek ayrıca bir vatandaşlık görevimizdir. 

Özellikle ısıtma sisteminde; projelendirme, tasarlama ve yapım aşamasında verimliliği ön planda tutmak olmazsa olmazımız olmalıdır. 

Binanın enerji kullanımının azaltılmasının nedenlerden biri de dünyada iklim kuşaklarından yararlanmaktır. Dünyada farklı iklim kuşakları vardır. Bizler yaşadığımız binaları iklim koşullarına göre tasarlamak zorundayız. En ince ayrıntısını düşünüp hayata geçirmekle aslen mükellefiz. Binanın enerji sistemini en masrafsız, tasarruf sağlayacak şekilde inceler, mimaride uygulamamız gerekir.

Bizden sonra gelecek nesillere yani çocuklarımıza, yaşanabilecek bir dünya bırakmak, onlara borcumuzdur. Emanetlerine ihanet etmemek adına, hepimizin duyarlı olması gerekmektedir. 

Kaynakça
1. Enerji Verimliliği Kanunu (Resmi Gazete)
2. Enerji Verimlilik Kanunu (Özet)
3. Binalarda Enerji Performansı Yönetmeliği
4. Merkezi Isıtma ve Sıhhi Sıcak Su Sistemlerinde Isınma ve Sıhhi Sıcak Su Giderlerinin Paylaştırılmasına İlişkin Yönetmelik
5. Merkezi Isıtma ve Sıhhi Sıcak Su Sistemlerinde Isınma ve Sıhhi Sıcak Su Giderlerinin Paylaştırılmasına İlişkin Yönetmelikte Değişiklik Yapılmasına Dair Yönetmelik (8 Temmuz 2019 güncelleme)
6. Isıtma Tesisat Tekniğinin Temelleri
7. Isıtma Sistemleri Ders Notları
8. Akdeniz Üniversitesi Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu İklimlendirme ve Soğutma Teknolojisi (Makina Yüksek Mühendisi Orhan Kısa)
9. Bölgesel Isıtma Nedir?
10. Ülkeler Bazında Doğalgaz İthalatı

Semih CalapkuluSemih Çalapkulu Hakkında
Semih Çalapkulu, 2001 yılında Fırat Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği lisans programını tamamlamıştır. Evli olup, Dilara ve Furkan isimli iki çocuk sahibidir. Meslek hayatına Aydın Grup’ta başlamış, ardından Ciner Grup’ta çalışmıştır ve 2006 yılından itibaren ise Kuzu Grup’ta Mekanik Grup Şefi olarak çalışma hayatına devam etmektedir. Kuzu Grup, 1943’ten bu yana 500’ün üzerinde projeye imza atarak, 100.000’den fazla konut teslim etmiştir. Çalapkulu, Kuzu Grup’taki 15 yıllık çalışma hayatında; inşaat sektöründe toplam 12.000 adet konutta, okul, otel, AVM ve hastane işlerinin bulunduğu 15 adet projenin farklı zaman dilimlerinde yer alma şansı bulmuştur. 1. ve 2. etabı ultra lüks konut, üçüncü etabı otel, dördüncü etabı ise hastane olmak üzere 4 etaptan oluşan SeaPearl Ataköy projesinde çalışmalarını sürdüren Çalapkulu, yer aldığı projelerin mekanik tesisatta uluslararası standartlar konusunda tecrübesine ciddi anlamda katkı sağladığını belirtiyor.



Söyleşi