Slider Altına

Isıtma Soğutma Tesisatlarında Sirkülasyon Pompası, Boru ve Yalıtım Malzemelerinin Seçimi

11 Nisan 2019 Dergi: Nisan-2019

Hazırlayan:

Bülent Vural, Verimli Enerji Sistemleri Ltd. Şti

Sulu tip ısıtma/soğutma yapılan binaların kazan, chiller, ısı pompası, klima santrali, zeminden ısıtma, radyatör, FCU vb. ekipmanlar içeren tesisatlarında kullanılan sirkülasyon pompaları, borular ve bunların yalıtımlarından kaynaklanan problemler yaşandığını maalesef hâlâ çok sık gözlemliyoruz. Bu problemlerin nedeni çoğu zaman projelendirme, kimi zaman da tesisatın oluşumu sırasında yapılan yanlış seçimler ve uygulama hataları olmaktadır. Bu hataların sonucunda oluşan;

- Yeterince ısınamama/soğuyamama,

- Yoğuşma suyunun neden olduğu hasarlar,

- Yüksek enerji tüketimi, 

- Konforsuz kullanım ve 

- Bitmeyen servis/düzeltme gereksinimi gibi problemler kullanıcının yanı sıra, yatırımcıyı ve tesisatı yapan firmayı da zor durumda bırakmaktadır.

Bu yazının amacı okuyana fazla vakit kaybettirmeden işe yarar bilgiler ve tavsiyeler vermektir.

Sirkülasyon pompaları

Sirkülasyon pompasının görevi kazan/ısı pompası/chiller’de ısıtılan/serinletilen tesisat suyunu radyatör/FCU/zeminden ısıtma gibi ısı dağıtım noktalarına yeterli debide ulaştırmaktır. Buradaki hassa vurgu “yeterli debi” üzerindedir. 

Yeterli debiyi Q(m3/h);

- Taşınması gereken ısıtma/soğutma gücü P(kW),

- Tesisat suyunun gidiş/dönüş sıcaklık farkı DeltaT(C),

- Tesisat suyunun yoğunluğu q(kg/m3) ve

- Tesisat suyunun özgül ısısı c(kJ/kg.C)

Q = 3600. P / q.c.ΔT

İki borulu sistemlerde (aynı sistemde ısıtma veya soğutma yapılan tesisatlar) yeterli debi belirlenirken;

- Isıtma gücünden daha büyük olan soğutma gücü baz alınmalıdır,

- Tesisat suyunun gidiş/dönüş sıcaklık farkı ΔT  5 °C ile 10 °C arasında alınmalıdır,

- Tesisat suyunun (%20-25 antifriz karışımlı) yoğunluğu q= 1035(kg/m3), özgül ısısı c= 3,9(kJ/kg °C) olarak alınmalıdır.

Buna göre yeterli debiyi Q(m3/h);

- ΔT = 5C için 0.18 x P(kW),

- ΔT = 10C için 0.09 x P(kW)

olarak basitçe hesaplamak mümkündür.

Örnek 1: Isıtma gücü gereksinimi 320kW, soğutma gücü gereksinimi 500 kW olan ve ΔT = 5 °C çalışan (ısıtmada 50/45, soğutmada 9/14) bir binanın tamamı için gereken pompa debisi toplamı Q= 500 x 0,18= 90m3/h olarak hesaplanmaktadır. 

Örnek 2: 40 m2’lik bir mekanda ısıtmada 48/43, soğutmada 10/15 çalışan ve mekana 2,6 kW ısıtma, 4,2 kW soğutma gücü aktarması beklenen bir FC ünitesinin içinde dolaşması gereken suyun yeterli debisi Q= 4,2 x 0,18= 756 L/h olarak hesaplanmaktadır. Tesisatın her noktasında gereken su debisinin o noktaya ulaşabilmesi için sirkülasyon pompasının;

- Debisinin yeterli,

- Basma yüksekliğinin de bu debinin o hat üzerinde oluşturduğu basınç kayıplarını yenebilecek kadar olması gerekmektedir. Ayrıca tesisatın da kendi içinde zonları ve ısı dağıtım noktaları arasında hidrolik olarak dengelenmiş (balanslanmış) olması gerekmektedir. 

Tesisatlarımızda çok sık karşılaşılan bir problemin, sirkülasyon pompasının debisinin ve basma yüksekliğinin aslında yeterli olmasına rağmen tesisatın bazı noktalarına yeterli su debisinin ulaşamamasının nedeni, işte bu balanssızlık problemidir.

Tesisatta yeterli olan su debisini yukarıda açıklandığı şekilde hesaplamak kolaydır, ancak bu debiyi tesisatta dolaştırmak için gerekli olan basma yüksekliğini (yani tesisattaki basınç kayıplarını) hesaplamak kolay değildir. Bunun için radyatör, FCU, eşanjör vb. ekipmanların basınç kayıplarının yanı sıra, tesisatta kullanılan boruların, vanaların ve diğer armatürlerin basınç kayıplarını da hesaplamak gerekmektedir, ki bu da çoğu kez yeterli doğrulukta yapılamamaktadır. Ancak karakteristik çalışma eğrisi (debi-basma yüksekliği ilişkisi) değişik kriterlere göre ayarlanabilen frekans inverterli sirkülasyon pompaları bu zor işin üstesinden gelmede önemli kolaylık sağlamaktadır.

İnverterli sirkülasyon pompası tesisat için yeterli olan su debisini ve tahmin edilen basma yüksekliğini çalışma alanının ortalarında bir yerde verebilecek şekilde seçilmelidir.

Bu durumda tesisat işletmeye alınırken pompa üzerinde yapılan ayarla yeterli su debisi ısı dağıtım noktalarına ulaştırılabilmektedir (yani pompanın gerekli olan gerçek basma yüksekliğinde çalışabilmesi sağlanabilmektedir).

Frekans inverterli sirkülasyon pompalarında çalışma karakteristiği (debi-basma yüksekliği ilişkisi) 3 değişik seçeneğe göre;

- Seçilen bir devir hızında sabit çalışabilme,

- Seçilen basma yüksekliğini sabit tutabilecek şekilde değişken debili çalışabilme (ΔT = Sabit),

- Seçilen basma yüksekliğini de değiştirebilen şekilde değişken debili çalışabilme (ΔT = Değişken) ayarlanabilmektedir.

Debi gereksinimi değişmeyen;

- Kazan/chiller/ısı pompası primer devreleri,

- İki borulu zeminden ısıtma/serinletme ve 

- Üzerinde termostatik vana, on/off vana vb. ayar organı bulunmayan tesisatlarda sirkülasyon pompasının seçilen bir devir hızında sabit çalışabilecek şekilde ayarlanması yeterli olmaktadır.

Debi gereksinimi değişken olan;

- Isı dağıtım noktalarını besleyen sekonder devreler,

- Çok zonlu zeminden ısıtma/serinletme,

- Üzerinde termostatik vana, on/off vana vb. ayar organı bulunan tesisatlarda sirkülasyon pompasının seçilen basma yüksekliğine göre debisini uyumlayabilecek şekilde regülasyon yapacak şekilde ayarlanması gerekli olmaktadır (ΔT = Sabit veya ΔT = Değişken).

ΔT = Değişken regülasyonu, pompanın elektrik tüketiminden tasarruf yapılabilme potansiyeli en yüksek olanıdır. Ancak bu seçenekte tesisatın kritik noktasına bazı durumlarda yeterli debi gitmeme riski olabileceği dikkate alınmalıdır.

ΔT = Sabit regülasyonunda pompanın elektrik tüketiminden hem tasarruf yapılabilmektedir, hem de tesisatın kritik noktasına yeterli debinin gidip gitmediği işletmeye alma sırasında kolayca kontrol edilebilmektedir.

Tesisat Boruları

Tesisat borularının işlevi bir kapalı devre olan ısıtma/soğutma tesisatının içinde tesisat suyunun dolaşmasını sağlamaktır. Demir, PPRC, kompozit ve bakır borular kapalı devre su tesisatlarında kullanılan seçeneklerdir.

Hangi ürünü nerede ve hangi çapta kullanmalıyız?

Türkiye’de üretiliyor olması, fiyatı, ustalarımızın alışkanlığı ve temin edilebilme kolaylığı gibi kriterlere göre tavsiyemiz;

- 2” ve daha büyük çaplarda siyah demir,

- daha küçük çaplarda PPRC veya kompozit boru kullanılması şeklindedir.

Burada dikkat edilmesi gereken husus;

- Demir boruların iç çap,

- PPRC boruların ise dış çap ölçülerine göre isimlendiriliyor olmalarıdır. 

Bu durum PPRC boru seçimlerinde hatalar yapılmasına neden olmaktadır. PPRC boruların hem olması gerektiğinden daha küçük seçilmeleri, hem de uygulama sırasında yapılan ısıtma hatalarının neden olduğu çap daralmaları tesisatlarda yaşanan problemlerin ana nedenlerinden birini oluşturmaktadır. 

İç çaplarına göre incelendiğinde;

- 3/4” demir borunun DN32,

- 1” demir borunun DN40/DN50,

- 11/4” demir borunun DN63,

- 11/2” demir borunun DN63,

- 2” demir borunun DN75/DN90,

- 21/2” demir borunun DN110

PPRC boruya eşdeğer olduğu görülmektedir.

Boru çapı içinden geçen su debisine uygun olacak şekilde seçilirken; basınç kayıpları ve su hızları belirleyici olmaktadır. Uygulama yerine ve boru uzunluklarına göre farklılık gösterebileceğini de hatırlatarak, borunun taşıyacağı su debisine göre tavsiyemiz boru çapının;

- Boru içindeki su hızının 1,5 m/s,

- Boru içi basınç kaybının 500 Pa/m (0,05mSS/m) geçmeyecek şekilde seçilmesidir.

 newtherm tablo 1

Tesisat Borularının Yalıtılması

Isıtma yapılan tesisatlarda borular ısı kayıplarına karşı, soğutma yapılan tesisatlarda ise borular ısı kazançlarına karşı yalıtılmalıdır. Yalıtım öyle olmalıdır ki, su sıcaklığı kazan/ısı pompası/chiller çıkışından ısı dağıtım ekipmanlarına varıncaya kadar 0,5-1C’den daha fazla değişmesin. Soğutma yapılan tesisatlarda yalıtımın bir diğer önemli görevi de yoğuşmayı önlemektir. Yoğuşma havanın içindeki su buharının yoğuşma sıcaklığından daha düşük bir yüzeye temas ederek gaz fazından sıvı fazına geçmesidir. Yoğuşma sıcaklığı bağıl nem miktarına, yüzeyin ve havanın sıcaklığına bağlıdır. Yalıtılmamış boruların dış yüzeylerinde yoğuşma oluşmaktadır. Yalıtımın ince veya yanlış malzemeyle yapıldığı durumlarda yalıtımın dış yüzeyinde yoğuşma oluşmaktadır. Yalıtım malzemesinin su buharı difüzyon direncinin küçük olması durumunda, yoğuşma boru yüzeyi ile yalıtım malzemesinin arasında ve yalıtım malzemesinin kendi içinde oluşmaktadır. Yoğuşma oluşmaması için yalıtım malzemesinin et kalınlığının ve su buharı difüzyon direncinin yeterince yüksek olması gerekmektedir.

Tavsiyemiz su buharı difüzyon direnci 9.000’den yüksek elastomerik köpük, polietilen köpük ve sentetik kauçuk köpüğü gibi yalıtım malzemelerini;

- Dış çapı 40 mm kadar olan borularda 12-15 mm kadar,

- Dış çapı 50 mm ve daha büyük olan borularda 20-30 mm kadar  et kalınlığında kullanılması şeklindedir.

Soğutma tesisatlarında boruların yanı sıra sirkülasyon pompalarının gövdeleri, pislik tutucular, vanalar ve suyla teması olan diğer ekipmanlar da yalıtımla kaplanmalıdır.

Isı Dağıtım Sisteminin Seçimi İle İlgili Tavsiyeler

Binalarımızın ısıtılması ve serinletilmesinde; 

- Çelik panel radyatörlerle ısıtma,

- Zeminden ısıtma ve kuru iklim bölgelerinde zeminden serinletme,

- FC üniteleri ile ısıtma, serinletme ve nem alma ve

- Konut dışı uygulamalarda klima santralleri ve hava kanalları ile iklimlendirme çok kullanılan sistemlerdir.

Bu sistemlerde yer alan ekipmanların seçimleri için tavsiyelerimiz;

- 22 PKKP tipi panel radyatör (h= 60 cm) seçimlerinde su sıcaklığını 50/45 °C almak ve bu durumda radyatörün 800 Watt/mtül ısı yayabileceğini bilmek,

- Zeminden ısıtma/serinletme sistemlerinde su sıcaklığını ısıtmada 35/30 °C, serinletmede 17/23 °C oluşturacak şekilde mekanda 8-9 m/m2 kadar 16x2 veya 17x2 boru kullanmak,

- FC seçimlerinde su sıcaklığını ısıtmada 45/40 °C, soğutmada 10/15C olarak almak ve cihazların güçlerini düşük fan hızında ısıtma, orta fan hızında soğutma yapabilecek şekilde seçmek,

- Klima santrallerinin ısıtma/soğutma bataryalarının seçiminde ısıtmada 45/40, soğutmada 10/15 °C su sıcaklıklarını baz almak.

Sık Yaşanan Problemler 

Projecilerimizin, tesisat mühendislerimizin/teknisyenlerimizin ve belki bunlardan daha önemlisi uygulama yapan ustalarımızın az bildiği veya önemsemediği;

- PPRC boruların iç çaplarının küçük olması,

- Tesisatın hidrolik olarak balanslanmamış olması,

- Tesisatta hava oluşumu ve tahliyesinin yetersiz kalması,

- Kapalı genleşme depolarının ön gaz basınçlarının ayarsızlığı,

- Emniyet ventillerinin doğru uygulanmamış olması,

- İnverterli sirkülasyon pompalarının regülasyon ayarlarının yapılmamış olması,

- Sirkülasyon pompalarının dur/kalk otomasyonlarının sağlanmamış olması,

- Tesisatın yapımı bittikten sonra doğru yıkanmaması,

- Tesisatın iyi suyla doldurulmamış olması,

- Tesisatta otomatik su besi sisteminin iyi uygulanmamış olması gibi konular tesisatlarda problemlere neden olmaktadır.

Tavsiyemiz tesisatlarda;

- Dinamik balanslama vanaları,

- Hava tahliye ekipmanları,

- Pislik/tortu tutucular

- Hidrometreler, termometreler

gibi ekipmanların kullanılmasının yaygınlaştırılmasının yanı sıra;

- Tesisatın yıkanması işinin bu iş için gerekli ekipmana sahip bir firmaya yaptırılması,

- Tesisatın, içine %20-25 oranında koruyucu katkı (antifiriz özelliğine de sahip) katılmış içme suyu ile doldurulması,

- Elektrik panolarının içinde gerilim koruma ve kaçak akım röleleri kullanılması

şeklindedir.



Söyleşi