Sıhhi Tesisat Sistemlerinin Tasarımında Enerji Tasarrufu
Problem; okul, hastane, işyeri ve endüstriyel binalar gibi yapıların tasarım ve işletimde bugünün standartlarıyla pahalı enerjinin çok fazla şekilde kullanılmasıyla iyice belirginleşti. Ülkeler enerjinin korunmasına yönelik sistemlere yöneldiler. Bu nedenle günümüzde tasarımı yapıları ve bundan sonra tasarımı yapılacak tesisat sistemlerinde enerji tüketimini en aza indirecek yeni teknikler ve metotlar kullanılacaktır.
Bina enerji tasarrufunda kullanılan iki yöntem tesisat tasarımlarında çok ileri aşamadadır. Birinci yöntem tesisat tasarımında, tesis sahibinin son kullanıcılara belirli bir takım kısıtlamalar getirecek uygulamalar yapmasını sağlamaya yöneliktir. Sıcak su ısısının ve su basıncının kontrolü, akış kontrollü sprey tip batarya ve duş başlığı kullanımı gibi uygulamalar bu metodun birer uzantısıdır. Bu yöntem, başlangıç uygulamasının kolay oluşu nedeniyle son derece avantajlıdır.
Enerji tasarrufuna yönelik ikinci yaklaşım Toplam Enerji Yönetimi (TEY) olarak adlandırılır. Bu yöntemde tesisat mühendisi binadaki enerjinin nasıl kullanıldığını analiz ederek enerji tasarrufuna olanak sağlayacak tasarımı yapar.
TESİSAT SİSTEMLERİNDE ENERJİNİN KORUNMASI
Tesisat mühendislerinin enerji tasarrufu yapabilmek için izleyebilecekleri pek çok yol vardır. Bazı son kullanıcı kısıtlamaları ya da toplam enerji yönetimi konusunda izlenebilecek yöntemler şunlardır:
1. Servis Su Sıcaklığını Düşürmek
Büyük ofis binalarında ve daha küçük binalarda kullanılan toplam enerjinin %2 % 4'lük bölümü sıcak su için kullanılmaktadır. İkamet edilen binalara yönelik su ısıtıcıları toplam enerji tüketiminin yaklaşık %8'ini kullanırlar. İki veya daha fazla su hacmini ya da akışını karıştırarak kullanılabilir sıcaklığı elde ederken aslında gereken sıcak su miktarı da düşer. Düşük sıcaklıklarda sıcak su oranı artmaktadır ve ısıtıcı kabin sıcak su saklama kapasitesini de etkilemektedir.
2. Azaltılmış Su Akış Oranı
Azaltılmış su akış oranı daha az pompalama, daha küçük boru çapı ve borudan daha az ısı kaybı anlamına gelir. Sonuç olarak enerji tasarrufu, su akışının sıhhi tesisat armatürlerine daha az gitmesiyle sağlanır. Armatür akış oranları bağlantı fitings tasarımı ve su basıncı ile değişir. Üreticilerin test sonuçlarına göre akışlar armatür akış azalmasının birinci adayı olan lavabo ve duşlarda çok yüksek olabilir. Armatür akış oranları otomatik akış kontrol fitingsleri temin edilerek düşürülebilir. Lavabolar, bataryanın tipi ve musluk söz konusu fitingslerin yerini belirler. Duşlarda, başlığın tipi ve kol akış cihazı fitings yerini belirleyen faktördür. Lavabolar için 1 gpm (0.063 L/s), duşlar için ise 3 gpm (0.0189 L/s) azaltılmış su akışı genellikle uygulanır.
Örnek: Batarya akış oranı % 100 olan ve günde 66 °C'de 12.3 İt. sıcak su kullanan bataryanın yıllık enerji kullanımı 800 x 106 BTU (844 x 106 KJ)'dir. % 67 akış oranı enerji kullanımını yıllık 475 x 106 BTU (507 x 106 KJ)'a düşürür; % 33 akış oranı ise enerji kullanımını yıllık 225 x 106 BTU (237.4 x 106 KJ)'a düşürür ya da bataryanın akış oranın da % 62 azaltır.
Akış kontrollü duş ve lavabo bataryaları yılda milyonlarca litre su tasarrufu sağlar su talebindeki azalma su istasyonlarındaki pompalanmanın azalması, dolayısıyla su arıtma merkezlerinin daha az su işlemesini sağlar.
3. Ekonomik Termal izolasyon Kalınlığı
İzolasyonun ekonomik kalınlığı enerjinin ve izolasyonun maliyetinin toplamının en az olması demektir. İzolasyon ısı kaybını geciktirecek enerji tasarrufu sağlamasının yanı sıra yanlışlıkla dokunma sonucu oluşan yanıklara karşı korunma, gürültünün azalması ve kondenzasyonun kontrolü gibi avantajlar da getirir.
4. Sirkülasyonlu Sirkülasyonsuz Sistemler
Binanın boş olduğu saatlerde su ısıtıcısını ve sirkülasyon sistemini otomatik olarak kapatan sistem uygulanarak enerji kullanımında önemli ölçüde tasarruf sağlanabilir.
5. Atık Enerjiyi Su Isıtma İçin Kullanma
Bu yöntem suyu ısıtmak için atık ısının kullanılmasını öngörür. Bilinen atık ısı kaynaklan şu şekilde sıralanabilir:
A. Klimalandırma ve ticari soğutma işleminden atılan ısı
B. Buhar yoğunlaşmasından çıkan ısı
C. Birleşik ısı güç sistemleri (kojenerasyon)
D. Isı pompası ve ısı geri kazanım sistemleri (heatpump, heat back)
Tesisat Mühendisliği İçin Enerji Kullanımını Azaltan Potansiyel Alanlar
? Sıcak su boruları ve saklama tanklanndaki izolasyonun miktarının arttırılması,
? Sıcak su bataryalarının sprey tip ve akış kısıtlaman olması,
? Spring aktiviteli sıcak su bataryalarının kullanılması.
? Su basıncının 40 psig.nin üzerinde olduğu durumlarda armatürlerde basınç düşürücü vananın kullanılması.
? Sıcak su sistemlerinin enerji tasarrufu sağlayacak şekilde en az su sıcaklığına göre tasarlanması. Bina içinde mutfakta ve daha fazla sıcaklık gereken yerlerde su sıcaklığının arttırılması.
? Elektrikli su ısıtıcısının ve sirkülasyon dönüş pompasının enerji yönetim sistemine bağlanması ve sistemin binanın yoğun olarak kullanıldığı zamanlarda devrede olmamasının sağlanması.
? Dönüş ve uygulama sirkülasyon pompa sisteminin binanın boş olduğu zamanlarda kapatılması.
? Su ısıtıcısının mümkün olduğu kadar kullanıma yakın bir yere yerleştirilmesi.
? Boşa giden ısının servis suyunun ısıtılması için kullanılması (Atık enerjiden geri kazanım).
TÜKENMEZ VE ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI
Tasarımcı, enerji kaynağının tamamı için ya da bir parçası olarak tükenmez (solar ya da jeotermal) veya alternatif (katı atık düzeni) kaynak kullanmayı seçebilir.
1. Solar
Bütün tükenmez kaynakların içinde solar. Servis suyu ısıtmada en güvenilir ana enerji kaynağı olarak görülmektedir. Kolektör verimliliğine bağlı olarak klasik kaynakları gereksiz kılacak termal enerjinin miktarı belirlenir.
2. Jeotermal
Jeotermal enerjinin gelişimi günümüzde hız kazanmıştır. Bu tür enerjinin kullanımı sıvı veya gazın sıcaklığıyla belirlenmektedir. Jeotermal enerjinin planlama ve gelişme aşamalarında göz önüne alınması gereken noktalar şunlardır:
1. Yeterli sıcaklık ve akış oranı
2. Sistemin ekonomik olması için gereken termal yükleme.
3. Katı Atık Düzeni
Günümüzde kullanımda olan bazı katı atık kül haline getirme sistemlerinin yanında kirlilik kurallarına uyan diğer sistemler de geliştirilmektedir ve servis sıcak su sistemleri için yüksek miktarda buhar ve/veya sıcak su üretmektedirler.
Bu sistemin tipik uygulamaları büyük miktarda yanıcı madde, çöp, talaş, plastik gibi maddelerin bulunduğu endüstriyel bölgelerde görülmektedir. Sistem konveyerli atık yeri, yükleme sistemi, kaynatıcı, kül düzeni, ısı değiştirici, izole edilmiş borulama, sirkülasyon pompası ve kontrollerden oluşmaktadır.
Ömer Kantaroğlu
Ertem Hijyen Teknolojileri A.$.
Bina enerji tasarrufunda kullanılan iki yöntem tesisat tasarımlarında çok ileri aşamadadır. Birinci yöntem tesisat tasarımında, tesis sahibinin son kullanıcılara belirli bir takım kısıtlamalar getirecek uygulamalar yapmasını sağlamaya yöneliktir. Sıcak su ısısının ve su basıncının kontrolü, akış kontrollü sprey tip batarya ve duş başlığı kullanımı gibi uygulamalar bu metodun birer uzantısıdır. Bu yöntem, başlangıç uygulamasının kolay oluşu nedeniyle son derece avantajlıdır.
Enerji tasarrufuna yönelik ikinci yaklaşım Toplam Enerji Yönetimi (TEY) olarak adlandırılır. Bu yöntemde tesisat mühendisi binadaki enerjinin nasıl kullanıldığını analiz ederek enerji tasarrufuna olanak sağlayacak tasarımı yapar.
TESİSAT SİSTEMLERİNDE ENERJİNİN KORUNMASI
Tesisat mühendislerinin enerji tasarrufu yapabilmek için izleyebilecekleri pek çok yol vardır. Bazı son kullanıcı kısıtlamaları ya da toplam enerji yönetimi konusunda izlenebilecek yöntemler şunlardır:
1. Servis Su Sıcaklığını Düşürmek
Büyük ofis binalarında ve daha küçük binalarda kullanılan toplam enerjinin %2 % 4'lük bölümü sıcak su için kullanılmaktadır. İkamet edilen binalara yönelik su ısıtıcıları toplam enerji tüketiminin yaklaşık %8'ini kullanırlar. İki veya daha fazla su hacmini ya da akışını karıştırarak kullanılabilir sıcaklığı elde ederken aslında gereken sıcak su miktarı da düşer. Düşük sıcaklıklarda sıcak su oranı artmaktadır ve ısıtıcı kabin sıcak su saklama kapasitesini de etkilemektedir.
2. Azaltılmış Su Akış Oranı
Azaltılmış su akış oranı daha az pompalama, daha küçük boru çapı ve borudan daha az ısı kaybı anlamına gelir. Sonuç olarak enerji tasarrufu, su akışının sıhhi tesisat armatürlerine daha az gitmesiyle sağlanır. Armatür akış oranları bağlantı fitings tasarımı ve su basıncı ile değişir. Üreticilerin test sonuçlarına göre akışlar armatür akış azalmasının birinci adayı olan lavabo ve duşlarda çok yüksek olabilir. Armatür akış oranları otomatik akış kontrol fitingsleri temin edilerek düşürülebilir. Lavabolar, bataryanın tipi ve musluk söz konusu fitingslerin yerini belirler. Duşlarda, başlığın tipi ve kol akış cihazı fitings yerini belirleyen faktördür. Lavabolar için 1 gpm (0.063 L/s), duşlar için ise 3 gpm (0.0189 L/s) azaltılmış su akışı genellikle uygulanır.
Örnek: Batarya akış oranı % 100 olan ve günde 66 °C'de 12.3 İt. sıcak su kullanan bataryanın yıllık enerji kullanımı 800 x 106 BTU (844 x 106 KJ)'dir. % 67 akış oranı enerji kullanımını yıllık 475 x 106 BTU (507 x 106 KJ)'a düşürür; % 33 akış oranı ise enerji kullanımını yıllık 225 x 106 BTU (237.4 x 106 KJ)'a düşürür ya da bataryanın akış oranın da % 62 azaltır.
Akış kontrollü duş ve lavabo bataryaları yılda milyonlarca litre su tasarrufu sağlar su talebindeki azalma su istasyonlarındaki pompalanmanın azalması, dolayısıyla su arıtma merkezlerinin daha az su işlemesini sağlar.
3. Ekonomik Termal izolasyon Kalınlığı
İzolasyonun ekonomik kalınlığı enerjinin ve izolasyonun maliyetinin toplamının en az olması demektir. İzolasyon ısı kaybını geciktirecek enerji tasarrufu sağlamasının yanı sıra yanlışlıkla dokunma sonucu oluşan yanıklara karşı korunma, gürültünün azalması ve kondenzasyonun kontrolü gibi avantajlar da getirir.
4. Sirkülasyonlu Sirkülasyonsuz Sistemler
Binanın boş olduğu saatlerde su ısıtıcısını ve sirkülasyon sistemini otomatik olarak kapatan sistem uygulanarak enerji kullanımında önemli ölçüde tasarruf sağlanabilir.
5. Atık Enerjiyi Su Isıtma İçin Kullanma
Bu yöntem suyu ısıtmak için atık ısının kullanılmasını öngörür. Bilinen atık ısı kaynaklan şu şekilde sıralanabilir:
A. Klimalandırma ve ticari soğutma işleminden atılan ısı
B. Buhar yoğunlaşmasından çıkan ısı
C. Birleşik ısı güç sistemleri (kojenerasyon)
D. Isı pompası ve ısı geri kazanım sistemleri (heatpump, heat back)
Tesisat Mühendisliği İçin Enerji Kullanımını Azaltan Potansiyel Alanlar
? Sıcak su boruları ve saklama tanklanndaki izolasyonun miktarının arttırılması,
? Sıcak su bataryalarının sprey tip ve akış kısıtlaman olması,
? Spring aktiviteli sıcak su bataryalarının kullanılması.
? Su basıncının 40 psig.nin üzerinde olduğu durumlarda armatürlerde basınç düşürücü vananın kullanılması.
? Sıcak su sistemlerinin enerji tasarrufu sağlayacak şekilde en az su sıcaklığına göre tasarlanması. Bina içinde mutfakta ve daha fazla sıcaklık gereken yerlerde su sıcaklığının arttırılması.
? Elektrikli su ısıtıcısının ve sirkülasyon dönüş pompasının enerji yönetim sistemine bağlanması ve sistemin binanın yoğun olarak kullanıldığı zamanlarda devrede olmamasının sağlanması.
? Dönüş ve uygulama sirkülasyon pompa sisteminin binanın boş olduğu zamanlarda kapatılması.
? Su ısıtıcısının mümkün olduğu kadar kullanıma yakın bir yere yerleştirilmesi.
? Boşa giden ısının servis suyunun ısıtılması için kullanılması (Atık enerjiden geri kazanım).
TÜKENMEZ VE ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI
Tasarımcı, enerji kaynağının tamamı için ya da bir parçası olarak tükenmez (solar ya da jeotermal) veya alternatif (katı atık düzeni) kaynak kullanmayı seçebilir.
1. Solar
Bütün tükenmez kaynakların içinde solar. Servis suyu ısıtmada en güvenilir ana enerji kaynağı olarak görülmektedir. Kolektör verimliliğine bağlı olarak klasik kaynakları gereksiz kılacak termal enerjinin miktarı belirlenir.
2. Jeotermal
Jeotermal enerjinin gelişimi günümüzde hız kazanmıştır. Bu tür enerjinin kullanımı sıvı veya gazın sıcaklığıyla belirlenmektedir. Jeotermal enerjinin planlama ve gelişme aşamalarında göz önüne alınması gereken noktalar şunlardır:
1. Yeterli sıcaklık ve akış oranı
2. Sistemin ekonomik olması için gereken termal yükleme.
3. Katı Atık Düzeni
Günümüzde kullanımda olan bazı katı atık kül haline getirme sistemlerinin yanında kirlilik kurallarına uyan diğer sistemler de geliştirilmektedir ve servis sıcak su sistemleri için yüksek miktarda buhar ve/veya sıcak su üretmektedirler.
Bu sistemin tipik uygulamaları büyük miktarda yanıcı madde, çöp, talaş, plastik gibi maddelerin bulunduğu endüstriyel bölgelerde görülmektedir. Sistem konveyerli atık yeri, yükleme sistemi, kaynatıcı, kül düzeni, ısı değiştirici, izole edilmiş borulama, sirkülasyon pompası ve kontrollerden oluşmaktadır.
Ömer Kantaroğlu
Ertem Hijyen Teknolojileri A.$.
