ENDÜSTRİYEL TESİSLERDE RADYANT ISITMA SİSTEMLERİ

KULLANIMININ İNCELENMESİ

Barış İNAM

Zonguldak Karaelmas Üniversitesi

Fen Bilimleri Enstitüsü

Makina Mühendisliği Anabilim Dalı’nda

Yüksek Lisans Tezi

Olarak Hazırlanmıştır.

ZONGULDAK

Şubat 2006

KABUL:

Barış İNAM tarafından hazırlanan “ENDÜSTRİYEL TESİSLERDE RADYANT ISITMA

SİSTEMLERİ KULLANIMININ İNCELENMESİ” başlıklı bu çalışma jürimiz tarafından

değerlendirilerek, Makina Mühendisliği Anabilim Dalı’nda Yüksek Mühendislik Tezi

olarak oybirliğiyle kabul edilmiştir. 06/02/2006

Başkan: Prof. Dr. Ahmet CAN (TÜ) Üye : Doç. Dr. Mehmet KOPAÇ (ZKÜ) Üye : Yrd. Doç. Dr. Mustafa EYRİBOYUN (ZKÜ)

_________________________________________________________________________

ONAY:

Yukarıdaki imzaların, adı geçen öğretim üyelerine ait olduğunu onaylarım. …/…/ 2006

Prof. Dr. İhsan TOROĞLU

Fen Bilimleri Enstitüsü Müdürü

ii

iii

ÖZET

Yüksek Lisans Tezi

ENDÜSTRİYEL TESİSLERDE RADYANT ISITMA SİSTEMLERİ

KULLANIMININ İNCELENMESİ

Barış İNAM

Zonguldak Karaelmas Üniversitesi

Fen Bilimleri Enstitüsü

Makina Mühendisliği Anabilim Dalı

Tez Danışmanı : Yrd. Doç. Dr. Mustafa EYRİBOYUN

Şubat 2006, 128 sayfa

Bu çalışmada, önce radyant ısıtma sistemleri ve ısıtıcılar tanıtılmış, radyant ısıtıcıların

Avrupa Standartları, ASHRAE ve piyasa tariflerine göre sınıflandırılmaları anlatılmıştır.

Işınımla ısı transferi ve radyant ısıtma hakkında teorik bilgiler verilmiştir. Yüksek tavanlı

binaların ısı ihtiyacını hesaplamak üzere bir bilgisayar yazılımı geliştirilmiş ve bu yazılım

tanıtılmıştır. Yazılım, binaya ait geometrik ölçülerin ve yapı bileşenlerine ait ısıl değerlerin

girilmesinden sonra CIBSE hesap yöntemine göre ısı ihtiyacı, yıllık yakıt sarfiyatı,

havalandırma kesit alanı, CO2 emisyonu ve ortalama ısı transfer katsayısı hesaplarını

yapmaktadır. Yazılım kullanılarak, 300 ve 6000 m2 taban alanı olan iki bina için farklı

hava değişim sayıları, yalıtım durumu ve tavan yükseklikleri için radyant ve geleneksel ısı

ihtiyaçları hesaplanmıştır. Son olarak radyant ve konveksiyonlu ısıtma sistemleri ilk

yatırım ve işletme masrafları dikkate alınarak ekonomik açıdan karşılaştırılmıştır.

Anahtar Sözcükler : Radyant ısıtma, endüstriyel amaçlı ısıtma, seramik plaka

Bilim Kodu : 625.04.05

iv

ABSTRACT

Master of Science Thesis

RESEARCH OF USING RADIANT HEATING SYSTEMS

IN INDUSTRIAL PLANT

Barış İNAM

Zonguldak Karaelmas University

Graduate School of Natural and Applied Sciences

Department of Mechanical Engineering

Thesis Advisor : Asst. Prof. Mustafa EYRİBOYUN

February 2006, 128 pages

In this study, at first, radiant heating system and radiant heaters were introduced and then

were classified according to European Standard, ASHRAE and commercial definitions.

Theoretical background about radiative heat transfer and radiant heater were given. A

computer software was developed and presented about heat loss calculation for the high

celling buildings. After entering the building’s dimensions and their components’ thermal

properties; heat requirement (by CIBSE method), annual fuel consumption, vent area, CO2

emission and mean heat transfer cofficient are calculated by the software. Using this

computer software, radiant and conventional heat requirements were calculated for both

building with 300 and 6000 m2 floor area by various insulation thickness, ceeling height

and the air renewal rate. At the end, installation costs of radiant and conventional heating

systems was expressed in details and compared by taking operation expenditures of the

both systems into consideration.

Key Words : Radiant heating, industrial heating, ceramic plate

Science Code : 625.04.05

v

TEŞEKKÜR

Bu çalışmanın yapılmasında yardımlarını esirgemeyen sayın hocam Yrd. Doç. Dr. Mustafa

EYRİBOYUN’a, yoğun iş temposuna rağmen maddi ve manevi desteklerini esirgemeyen

Net Isı San. Tic. Ltd. Şti. çalışanlarına ve özellikle tecrübesini ve bilgisini benimle

paylaşan sayın Erol TURAN’a, ayrıca bana her konuda destek olan aileme sonsuz

teşekkürlerimi sunmayı bir borç bilirim.

Barış İNAM

vi

İÇİNDEKİLER

Sayfa

KABUL .......................................................................................................................... ii

ÖZET.............................................................................................................................. iii

ABSTRACT ................................................................................................................... iv

TEŞEKKÜR ................................................................................................................... v

İÇİNDEKİLER............................................................................................................... vi

ŞEKİLLER DİZİNİ ........................................................................................................ xi

ÇİZELGELER DİZİNİ................................................................................................... xiv

EKLER DİZİNİ .............................................................................................................. xvi

SİMGELER DİZİNİ ....................................................................................................... xvii

BÖLÜM 1 GİRİŞ ........................................................................................................... 1

1.1 ISI TRANSFER MEKANİZMALARI............................................................. 2

1.1.1 İletim ...................................................................................................... 2

1.1.2 Taşınım ................................................................................................... 3

1.1.3 Işınım...................................................................................................... 4

1.2 ISITMA SİSTEMLERİ .................................................................................... 5

BÖLÜM 2 RADYANT ISITMA ................................................................................... 7

2.1 RADYANT ISITMANIN TARİHİ .................................................................... 7

2.2 RADYANT ISITMANIN TANIMI ................................................................... 8

BÖLÜM 3 RADYANT ISITMA CİHAZLARININ SINIFLANDIRILMASI.............. 13

3.1 AVRUPA STANDARTLARINA GÖRE SINIFLANDIRMA ( EN419-1) .... 13

3.1.1 Kullanılabilen Gazlara Göre Sınıflandırma............................................ 13

3.1.1.1 Kategori – I ................................................................................. 13

vii

İÇİNDEKİLER (devam ediyor)

Sayfa

3.1.1.2 Kategori – II ................................................................................ 14

3.1.1.3 Kategori – III............................................................................... 14

3.1.2 Yanma Ürünlerinin boşaltılma şekline göre sınıflandırma..................... 15

3.1.2.1 A Tipi Cihazlar............................................................................ 15

3.1.2.2 B Tipi Cihazlar............................................................................ 15

3.2 ASHRAE TANIMLI TİPLER.......................................................................... 15

3.2.1 Direkt Ateşlemeli Tipler......................................................................... 17

3.2.2 İndirekt Ateşlemeli Tipler ...................................................................... 17

3.2.3 Katalitik Tipler ....................................................................................... 18

3.3 PİYASA TARİFLİ TİPLER............................................................................. 19

3.3.1 Sıcak Sulu ve Buharlı Radyant Isıtma Sistemleri................................... 19

3.3.2 Hava Isıtmalı Radyant Borulu Isıtma Sistemleri.................................... 20

3.3.3 Plaka Tipi Radyant Isıtma Sistemleri .................................................... 20

3.3.4 Konik Tipi Radyant Isıtma Sistemleri .................................................... 22

3.3.5 Gaz Yakmalı ve Radyant Borulu Isıtma Sistemleri................................ 23

3.3.6 Elektrikli Quartz ve Rezistanslı Radyant Isıtma Cihazları ..................... 24

3.4 RADYANT ISITMA KAVRAMLARI............................................................ 24

3.4.1 Isıl Verim................................................................................................ 25

3.4.2 Yayıcılık ................................................................................................ 26

3.4.3 Yansıtıcılık ............................................................................................. 27

3.4.4 Taşınım Kayıpları ................................................................................... 28

BÖLÜM 4 RADYANT ISITMA SİSTEMİNİN TEORİK ANALİZİ ........................... 30

4.1 SİYAH CİSİM ................................................................................................... 31

4.2 DALGA BOYUNA BAĞLI IŞINIM ŞİDDETİ................................................. 32

4.3 KATI AÇI .......................................................................................................... 32

4.4 IŞINIM ŞİDDETİ .............................................................................................. 33

4.5 YARI KÜRESEL DALGA BOYUNA BAĞLI (SPEKRAL) ISIL IŞINIM

GÜCÜ................................................................................................................. 34

4.6 ŞEKİL FAKTÖRÜ............................................................................................. 36

viii

İÇİNDEKİLER (devam ediyor)

Sayfa

4.7 KİRCHOFF YASASI......................................................................................... 38

BÖLÜM 5 GELİŞTİRİLEN ISI KAYBI HESAP PROGRAMININ TANITIMI ......... 40

5.1 ISI KAYBI HESAP PROGRAMININ İÇERİĞİ ............................................... 40

5.2 RADYANT VE GELENEKSEL (KONVANSİYONEL) ISI İHTİYACI

HESAPLARINDA CIBSE HESAP YÖNTEMİNİN KULLANIMI ................. 43

5.3 PROGRAMIN TANITIMI................................................................................. 47

5.3.1 Giriş Penceresi ........................................................................................ 48

5.3.2 Duvar İçin Isı Transfer Katsayısı Hesaplama Penceresi ........................ 48

5.3.3 Çatı İçin Isı Transfer Katsayısı Hesaplama Penceresi............................ 49

5.3.4 Kapı İçin Isı Transfer Katsayısı Hesaplama Penceresi........................... 50

5.3.5 Pencere İçin Isı Transfer Katsayısı Hesaplama Penceresi...................... 50

5.3.6 Zemin İçin Isı Transfer Katsayısı Hesaplama Penceresi ........................ 51

5.3.7 Kapı Ve Pencere Konumları................................................................... 52

5.3.8 Veri Giriş Penceresi................................................................................ 53

5.3.9 CIBSE Metodu ...................................................................................... 54

5.3.10 Sonuçlar Penceresi................................................................................ 55

5.3.11 Bina Verileri ve Hesap Sonuçları Çıktı Alma Penceresi ...................... 56

5.3.12 Yıllık Yakıt Sarfiyatı Hesaplama Penceresi ......................................... 56

5.3.13 CO2 Durumu Hesaplama Penceresi ..................................................... 57

5.3.14 Havalandırma Kesit Alanı Hesaplama Penceresi ................................. 58

5.3.15 Ortalama Isı Transfer Katsayısı Hesabı................................................ 59

BÖLÜM 6 ISI İHTİYACI HESAPLARI ....................................................................... 61

6.1 HAVA DEĞİŞİM KATSAYISININ RADYANT VE GELENEKSEL ISI

İHTİYAÇLARI ÜZERİNDEKİ ETKİSİ ......................................................... 61

6.1.1 Küçük Bina Örneği (Taban Alanı 300 m2)............................................. 61

6.1.2 Büyük Bina Örneği (Taban Alanı 6000 m2)........................................... 65

ix

İÇİNDEKİLER (devam ediyor)

Sayfa

6.2 TAVAN YÜKSEKLİĞİNİN RADYANT VE GELENEKSEL ISI

İHTİYAÇLARI ÜZERİNDEKİ ETKİSİ ......................................................... 69

6.3 İZOLASYONUN RADYANT VE GELENEKSEL ISI İHTİYAÇLARI

ÜZERİNDEKİ ETKİSİ .................................................................................... 74

BÖLÜM 7 İÇ KOŞULLAR VE ÇEVRE AÇISINDAN AÇIK ALEVLİ RADYANT

ISITICILAR ................................................................................................. 78

7.1 CO2 EMİSYONU DURUMU .......................................................................... 78

7.1.1 Küçük Bina Örneği İçin CO2 Emisyonu Durumu................................... 78

7.1.2 Büyük Bina Örneği İçin CO2 Emisyonu Durumu................................... 79

7.2 NOx DURUMU................................................................................................ 80

7.3 ISITILAN ORTAMIN HAVALANDIRMA GEREKSİNİMİ ........................ 80

BÖLÜM 8 RADYANT VE GELENEKSEL ISITMA SİSTEMLERİNİN İLK

YATIRIM VE İŞLETME MALİYETLERİ AÇISINDAN

KARŞILAŞTIRILMASI.............................................................................. 83

8.1 BİNANIN TANITIMI ........................................................................................ 83

8.2 RADYANT VE SICAK HAVALI SİSTEMLER İÇİN İLK YATIRIM

MALİYETLERİNİN BELİRLENMESİ .......................................................... 84

8.2.1 Açık Alevli Radyant Sistem Isıtma Projesi ............................................ 84

8.2.1.1 Radyant Cihazların Seçimi.......................................................... 84

8.2.1.2 Radyant Sistem İçin Malzeme Listesi......................................... 85

8.2.2 Sıcak Havalı (Apareyli) Isıtma Sistemi Projesi..................................... 87

8.2.2.1 Sıcak Hava Cihazlarının Seçimi ................................................. 87

8.2.2.2 Kazan Seçimi .............................................................................. 87

8.2.2.3 Brülör Seçimi .............................................................................. 88

8.2.2.4 Dolaşım Pompasının Seçimi ....................................................... 88

8.2.2.5 Kapalı Genleşme Deposu Seçimi................................................ 89

8.2.2.6 Baca Kesiti Hesabı ...................................................................... 90

x

İÇİNDEKİLER (devam ediyor)

Sayfa

8.2.2.7 Sıcak Havalı Isıtma Sistemi İçin Malzeme Listesi ..................... 93

8.2.3 Radyant Isıtma Sisteminin Ve Sıcak Havalı Isıtma Sisteminin İlk

YATIRIM Maliyetleri Açısından Karşılaştırılması................................ 95

8.3 RADYANT ISITMA SİSTEMİNİN VE SICAK HAVALI ISITMA

SİSTEMİNİN İŞLETME MALİYETLERİ AÇISINDAN

KARŞILAŞTIRILMASI .................................................................................. 96

8.3.1 Yakıt Sarfiyatları .................................................................................... 98

8.3.1.1 Sıcak Havalı Isıtma Sistemi İçin Yıllık Yakıt Sarfiyatı .............. 99

8.3.1.2 Radyant ısıtma sistemi için yıllık yakıt sarfiyatı......................... 99

8.3.2 Elektrik Sarfiyatları ................................................................................ 99

8.3.3 Diğer Giderler......................................................................................... 101

8.3.4 Sıcak Havalı Isıtma Sistemi İçin İşletme Giderleri ................................ 102

8.3.5 Radyant Isıtma Sistemi İçin İşletme Giderleri ....................................... 102

8.3.6 Kârlılığın hesaplanması .......................................................................... 103

BÖLÜM 9 SONUÇ VE ÖNERİLER ............................................................................. 105

KAYNAKLAR............................................................................................................... 107

EK AÇIKLAMALAR A. ISI KAYBI HESAP PROGRAMI KAYNAK KODU ........ 110

EK AÇIKLAMALAR B. ISI KAYBI HESAP PROGRAMI ÖRNEK ÇIKTILAR..... 115

EK AÇIKLAMALAR C. ÇİZELGELER ..................................................................... 123

ÖZGEÇMİŞ.................................................................................................................... 128

xi

ŞEKİLLER DİZİNİ

No Sayfa

1.1 İletimle ısı geçişinin, moleküler duruma bağlı olan enerji yayılımı ile ilişkisi..... 2

1.2 Sürekli rejimde, bir boyutlu ısı iletimi .................................................................. 3

1.3 Taşınımla ısı geçişinde sınır tabaka gelişimi ........................................................ 4

1.4 Işınımla ısı alışverişi. ........................................................................................... 5

1.5 Isıtma sistemlerinde ısı geçiş oranları ................................................................... 6

2.1 Radyant sistemlerin ısıtma etkisi .......................................................................... 8

2.2 Tavan yüksekliği arttıkça zemin ile tavan arasındaki sıcaklık farkı artar. ............ 9

2.3 Radyant ısıtma ile geleneksel ısıtma arasındaki atık enerji farkı. ......................... 9

2.5 Elektromanyetik spektrum ................................................................................... 10

2.4 Elektromanyetik spektrum .................................................................................... 11

2.6 Seramik radyant ısıtıcılar ile bir S yüzeyi üzerindeki ısıtma. ............................... 12

3.1 Yüksek ve orta şiddetli cihaz örneği. .................................................................... 16

3.2 Borulu radyant cihazları ........................................................................................ 16

3.3 Zeminden uygulanmış, düşük sıcaklıklı radyant sistem örneği. ........................... 17

3.4 Direkt ateşlemeli tip seramik plakalı radyant cihazın çalışma mantığı................. 17

3.5 İndirekt ateşlemeli tip raydan cihaz örnekleri. ...................................................... 18

3.6 Sıcak sulu veya buharlı radyant ısıtma sistemi. .................................................... 20

3.7 Hava ısıtmalı radyant borulu ısıtma sistemi.......................................................... 20

3.8 Seramik plakalı radyant cihazlar. .......................................................................... 21

3.9 Seramik plakalı radyant cihazların ısıl yoğunlukları ............................................ 22

3.10 Metal yüzeyli, konik radyant cihazlar................................................................... 22

3.11 Seri bağlı borulu radyant cihaz ............................................................................. 23

3.12 U tipi borulu radyant cihaz.................................................................................... 23

3.13 Borulu radyant cihazların ısıl yoğunlukları........................................................... 24

3.14 Farklı tiplerdeki elektrikli radyant cihazlar........................................................... 24

3.15 İndirekt ateşlemeli tip cihazlar .............................................................................. 26

3.16 Direkt ateşlemeli tip cihazlar ................................................................................ 26

xii

ŞEKİLLER DİZİNİ (devam ediyor)

No Sayfa

3.17 Isınan havanın yüksek bölgelerde toplanması....................................................... 29

4.1 Katı açının gösterimi. ............................................................................................ 33

4.2 Şekil Faktörü ......................................................................................................... 36

4.3 Eş sıcaklıktaki kapalı bir çerçevede ışınım etkileşimi .......................................... 38

5.1 Isı kaybı hesap programının ana hesap penceresi. ................................................ 40

5.2 Isı kaybı hesap programı akış diyagramı .............................................................. 42

5.3 Isı Kaybı Hesap Programı giriş penceresi. ............................................................ 48

5.4 Duvar için ısı transfer katsayısı hesaplama penceresi........................................... 48

5.5 Çatı için ısı transfer katsayısı hesaplama penceresi. ............................................. 49

5.6 Kapı için ısı transfer katsayısı hesaplama penceresi. ............................................ 50

5.7 Pencere için ısı transfer katsayısı hesaplama penceresi. ....................................... 51

5.8 Zemin için ısı transfer katsayısı hesaplama penceresi. ......................................... 51

5.9 Kapı ve pencere konumları. .................................................................................. 52

5.10 Veri giriş penceresi. .............................................................................................. 53

5.11 CIBSE hesap metodu, 1. adım penceresi. ............................................................. 54

5.12 CIBSE hesap metodu, 2. adım penceresi. ............................................................. 54

5.13 Sonuçlar penceresi. ............................................................................................... 55

5.13 Çıktı alma penceresi .............................................................................................. 56

5.14 Yıllık yakıt sarfiyatı hesaplama penceresi. ........................................................... 56

5.15 CO2 durumu hesaplama penceresi. ....................................................................... 57

5.16 Havalandırma kesit alanı hesaplama penceresi..................................................... 58

5.17 Egzoz hava hızı hesaplama penceresi. .................................................................. 58

5.18 Duvar için ortalama ısı transfer katsayısı hesap pencereleri. ................................ 59

5.19 Çatı için ortalama ısı transfer katsayısı hesap pencereleri. ................................... 59

6.1 Küçük binanın görünümü...................................................................................... 47

6.2 Farklı hava değişimi durumlarında radyant ve geleneksel ısı ihtiyaçları.............. 50

6.3 Büyük binanın görünümü...................................................................................... 51

6.4 Farklı hava değişimi durumlarında, radyant ve geleneksel ısı kayıpları ............. 54

6.5 Küçük binanın görünümü...................................................................................... 55

6.6 İletimsel ısı ihtiyaçlarının grafiksel gösterimi. ..................................................... 58

6.7 Hava değişimi ısı ihtiyaçlarının grafiksel gösterimi. ............................................ 59

xiii

ŞEKİLLER DİZİNİ (devam ediyor)

No Sayfa

6.8 Toplam ısı ihtiyacının grafiksel gösterimi. ........................................................... 59

6.9 Büyük binanın görünümü...................................................................................... 60

6.10 İzolasyon durumuna göre, hava değişimi ısı ihtiyacı............................................ 62

6.11 İzolasyon durumuna göre, iletimsel ısı ihtiyacı. ................................................... 63

6.12 İzolasyon durumuna göre, toplam ısı ihtiyacı. ...................................................... 63

8.1.a Tasarımı yapılacak binanın üç boyutlu gösterimi. ................................................ 69

8.1.b Tasarımı yapılacak binanın boyutları.................................................................... 69

8.2 Yatırım maliyetlerinin dağılımı............................................................................. 82

8.3 İşletme maliyetleri dağılımı .................................................................................. 89

8.4 Isıtma sistemlerinin amorti süreleri....................................................................... 90

xiv

ÇİZELGELER DİZİNİ

No Sayfa

1.1 Isıtma sistemlerinin sınıflandırılması.................................................................... 6

3.1 Radyantların, yayıcı yüzeyin işletme sıcaklığına göre sınıflandırılması .............. 15

3.2 Piyasa tanımlı tiplerin sınıflandırılması ................................................................ 19

5.1 %90 geleneksel, %10 radyant ısıtma için CIBSE çizelgesi ................................. 46

5.2 %90 radyant, %10 geleneksel ısıtma için CIBSE çizelgesi .................................. 46

5.3 Buton simgelerinin anlamları................................................................................ 47

6.1 Tasarım koşulları .................................................................................................. 48

6.2 Hava değişim oranı : 0 (m3/h hava)/m3 hacim için, .............................................. 48

6.3 Hava değişim oranı : 1 (m3/h hava)/m3 hacim için, .............................................. 48

6.4 Hava değişim oranı : 2 (m3/h hava)/m3 hacim için, .............................................. 48

6.5 Hava değişim oranı : 3 (m3/h hava)/m3 hacim için, .............................................. 49

6.6 Hava değişim oranı : 4 (m3/h hava)/m3 hacim için, .............................................. 49

6.7 Hava değişim oranı : 5 (m3/h hava)/m3 hacim için, .............................................. 49

6.8 Hava değişim oranı : 6 (m3/h hava)/m3 hacim için, .............................................. 49

6.9 Küçük bina için tasarruf oranlarının karşılaştırılması ........................................... 50

6.10 Büyük bina tasarım koşulları ................................................................................ 51

6.11 Hava değişim oranı : 0 (m3/h hava)/m3 hacim için, .............................................. 52

6.12 Hava değişim oranı : 0,5(m3/h hava)/m3 hacim için, ............................................ 52

6.13 Hava değişim oranı : 1 (m3/h hava)/m3 hacim için, .............................................. 52

6.14 Hava değişim oranı : 1,5 (m3/h hava)/m3 hacim için, ........................................... 52

6.15 Hava değişim oranı : 2,0 (m3/h hava)/m3 hacim için,.......................................... 53

6.16 Hava değişim oranı : 2,5 (m3/h hava)/m3 hacim için, ........................................... 53

6.17 Hava değişim oranı : 3,0 (m3/h hava)/m3 hacim için, ........................................... 53

6.18 Hava değişim oranı : 3,5 (m3/h hava)/m3 hacim için, ........................................... 53

6.19 Sonuçların gösterimi. ............................................................................................ 54

6.20 Büyük bina için tasarruf oranlarının karşılaştırılması ........................................... 54

6.21 Küçük bina için tasarım koşulları ......................................................................... 56

xv

ÇİZELGELER DİZİNİ (devam ediyor)

No Sayfa

6.22 Duvar yüksekliği 4 metre, mahya yüksekliği 6 metre ise ..................................... 56

6.23 Duvar yüksekliği 5 metre, mahya yüksekliği 7 metre ise ..................................... 56

6.24 Duvar yüksekliği 6 metre, mahya yüksekliği 8 metre ise ..................................... 56

6.25 Duvar yüksekliği 7 metre, mahya yüksekliği 9 metre ise ..................................... 57

6.26 Duvar yüksekliği 8 metre, mahya yüksekliği 10 metre ise ................................... 57

6.27 Duvar yüksekliği 9 metre, mahya yüksekliği 11 metre ise ................................... 57

6.28 Duvar yüksekliği 10 metre, mahya yüksekliği 12 metre ise ................................. 57

6.29 Hesap sonuçları ..................................................................................................... 58

6.30 Büyük bina için tasarım koşulları ......................................................................... 60

6.31 Birinci durum; duvar ve çatı malzemesinin K katsayısı, 6,0 W/m2·K .................. 61

6.32 İkinci durum; duvar ve çatı malzemesinin K katsayısı, 4,2 W/m2·K.................... 61

6.33 Üçüncü durum; duvar ve çatı malzemesinin K katsayısı, 2,4 W/m2K.................. 61

6.34 Dördüncü durum; duvar ve çatı malzemesinin K katsayısı, 0,6 W/m2K .............. 61

7.1 Küçük bina için tasarım koşulları ......................................................................... 64

7.2 Büyük bina için tasarım koşulları. ........................................................................ 65

7.3 Avrupa Standartları’nda, çevresel açıdan NOx sınıflandırması............................ 66

8.1 Binanın tasarım koşulları. ..................................................................................... 70

8.2 Isı ihtiyacı hesap sonuçları. .................................................................................. 70

8.3 Projede kullanılan radyant cihazın kapasite bilgileri. ........................................... 71

8.4 Radyant ısıtma sistemi için kullanılan malzemeler ve fiyat listesi. ...................... 72

8.5 Kazan ve brülör kapasite bilgileri ......................................................................... 74

8.6 Sistemde bulunan toplam su hacmi....................................................................... 75

8.7 Sıcak havalı ısıtma sistemi için malzeme listesi ve fiyatlandırması ..................... 79

8.8 Radyant ve sıcak havalı ısıtma sisteminin maliyet karşılaştırması. ...................... 81

8.9 Elektrik birim fiyatı (Ocak 2006).......................................................................... 86

8.10 Sıcak havalı ısıtma sistemi için işletme giderleri .................................................. 88

8.11 Sıcak havalı ısıtma sistemi için işletme giderleri .................................................. 88

8.12 Sistemlerin ilk yatırım ve işletme maliyetlerine göre karşılaştırılması................. 89

8.13 İşletme maliyetleri arasındaki fark çizelgesi......................................................... 90

xvi

EKLER DİZİNİ

(Aşağıdaki ekler arka kapaktaki ceptedir)

Ek I. Radyant Isıtma Projesi

Ek II. Sıcak Havalı Sistem Isıtma Projesi

xvii

SİMGELER DİZİNİ

a : Yutma oranı

A : Yüzey alan [m2]

APG : Aylık toplam personel gideri [YTL/yıl]

By : Yıllık yakıt sarfiyatı [m3/yıl]

c : Suyun özgül ısısı [kj/kg·oC]

v : Yayılma hızı [m/s]

co : Işık hızı (2,998×108 m/s)

DG : Derece gün sayısı [oC gün]

Ef : Foton enerjisi

Eb : Brülörün yıllık elektrik sarfiyatı [kWh/yıl]

Ep : Pompanın yıllık elektrik sarfiyatı [kWh/yıl]

Eshc : Sıcak hava cihazlarının yıllık toplam elektrik sarfiyatı [kWh/yıl]

e : +10 oC ile +90 oC arasında, suyun genleşme oranı

f : Sürtünme kayıp katsayısı

F1 : CIBSE çizelgesinden seçilen değer

F2 : CIBSE çizelgesinden seçilen değer

Hb : Baca yüksekliği [m]

h : Planck Sabiti (6,6256×10-34 J·s)

hi : Cihazların asma yüksekliği, açılı asma [m]

hp : Cihazların asma yüksekliği, zemine paralel [m]

He : Belirlenen egzoz hava miktarı [≥10 (m3/h) / kW]

Hu : Yakıtın alt ısıl değeri [kcal/m3]

Ibl (T) : Siyah cismin dalga boyuna bağlı ışınım şiddeti,

k : 1,3805 × 10-23 J·K

K : Isı transfer katsayısı [W/m2·K]

l : Dalga boyu

L : Duvar kalınlığı [m]

xviii

SİMGELER DİZİNİ (devam ediyor)

N : Hava değişim oranı [(m3/h hava)/m3 hacim]

P : Her bir radyant cihazın net kapasitesi [W]

"x

q : x doğrultusunda iletimle ısı akısı [W/m2]

"q : Isı akısı [W/m2]

Qh : Hava değişimine bağlı ısı ihtiyacı [W]

Qi : İletim yolu ile oluşan ısı ihtiyacı [W]

QT : Toplam ısı ihtiyacı [kcal/h]

pm•

: Pompa debisi [m3/h]

•

m : Duman gazı debisi [kg/s]

Qc : Cihazların toplam ısıl kapasitesi [kcal/h]

Qk : Kazan kapasitesi [kW]

QNB : Tüm cihazların toplam ısıl gücü [kW]

Pmin : Sistemin işletme basıncı [bar]

Pmax : Genleşme deposunun emniyet basıncı [bar]

PH : Doğal baca çekiş [Pa]

PL : Yakma havası emilimi için basınç kaybı [Pa]

PW : Kazandaki basınç kaybı [Pa]

PA : Bağlantı kanallarındaki basınç kaybı [Pa]

PE : Bacadaki basınç kaybı [Pa]

r : Pürüzlülük

tai : Ortalama iç hava sıcaklığı [oC]

tci : İç ortam sıcaklığı [oC]

tc : İstenen konfor sıcaklığı [oC]

tao : Dış hava sıcaklığı [oC]

Tg : Suyun gidiş sıcaklığı [oC]

Td : Suyun dönüş sıcaklığı [oC]

Ts : Yüzey sıcaklığı [oC]

Vtank : Kapalı genleşme deposu hacmi [lt.]

Vsu : Sistemde bulunan toplam su hacmi [lt.]

V : Bina hacmi [m3]

xix

SİMGELER DİZİNİ (devam ediyor)

Vtop : Toplam egzoz edilecek hava miktarı [m3/h]

x : Sütun parametresi

y : Satır parametresi

YBG : Yıllık bakım gideri [YTL/yıl]

YPG : Yıllık toplam personel gideri [YTL/yıl]

YES : Yıllık toplam elektrik sarfiyatı [kWh/yıl]

ZR : Kazan kapasitesi artırım katsayısı

Z : Yerel kayıp katsayısı

α : Isı taşınım katsayısı [W/m2 ·K]

ε : Yayma oranı (0 ≤ ε ≤ 1)

∆T : Sıcaklık farkı

ηK : Kazanın ve cihazların verimi

λ : Isı iletim katsayısı [W/m·K]

ρA : Gazın yoğunluğu [kg/m3]

ζ : Katsayı

σ : Stefan-Boltzmann sabiti ( 8 2 45,67 10 /W m K−× )

υ : Isıl ışınım frekansı

ωd : Katı açı (steradyan) [st]

1

BÖLÜM 1

GİRİŞ

Dünyada enerji kaynaklarının her geçen gün azalması sonucu enerjinin temini, kullanımı

ve kontrolü konusu son dönemlerde ülkeler arasında büyük önem kazanmaya başlamıştır.

Enerji kaynaklarının geleceğe yönelik olarak en verimli şekilde değerlendirilmesi konusu

dünya gündemine yerleşmiş ve önemini sürekli arttırarak sürdürmektedir.

Enerji üretimi, toplumların varoluşundaki en önemli faktörlerden biridir. Küresel anlamda

enerji fiyatlarının artması, temini ve kullanımı konusunun önem kazanması, kıt kaynakların

en verimli şekilde değerlendirilmesi çerçevesinde enerji tüketiminin bilinçli yapılmasını

gerektirmektedir. Bu anlamda enerji harcamada büyük payı olan ısıtma konusunda,

harcanan enerji miktarını sınırlamak, minimum seviyeye indirmek, dolayısıyla enerji

tasarrufu sağlamaya yönelik önlemler almak kaçınılmaz bir durumdur.

Verilen enerjinin tamamından faydalanabilmek ve ısınma ihtiyacını, istenen konfor

şartlarında en ucuz hale getirebilmek için yeni teknolojiler üretilmekte veya

geliştirilmektedir. Bunlardan biri de ışıma ile yapılan ısıtmadır. Yüksek ve büyük hacimli

mekanlarda geleneksel (konvansiyonel) yöntem ile yapılan ısıtmanın etkisiz kalması veya

yüksek enerji maliyetlerine neden olması, ışıma ile ısıtma sistemlerinin gelişmesini ve

yaygın olarak kullanımını sağlamıştır .

Işıma ile ısıtma güneş doğası ile aynı mantığa sahiptir. Enerji, kaynaktan ışın şeklinde

çıktıktan sonra, düştüğü yüzeyi (insanları ve bina tabanını) ısıtır. Böylece taşınım ile

ısıtmanın aksine yüksek binaların tabanı ve insanlar ısınırken tavan veya çatı bölümü

gereksiz yere ısınmaz. Radyant cihazlar uzun yıllardan bu yana verimi ve ekonomisi

yüksek cihazlar olarak bilinmesine rağmen çok sınırlı bir biçimde kullanılmıştır. Yapılan

araştırmalar ve uygulamalar gösteriyor ki uygun dizayn edildiklerinde hem çalışma alanları

içerisinde uygun koşullar oluşturulabilmekte, hem de ekonomiklik sağlanabilmektedir.

Çoğu zaman doğal gaz kullanan bu cihazlar, tüm fosil yakıtlar içerisinde doğal gazın

2

çevresel açıdan en az kirleticiliğe sahip olması ve yanma veriminin yüksek olması

nedeniyle çevreyle uyum içerisindedirler. Ayrıca doğal gazın olmadığı bölgelerde LPG’ye

(Likit Petrol Gazı) uyumlu şekilde dizayn edilebilirler.

Özellikle geniş ve yüksek tavanlı mahallerin ısıtılmasında tercih edilen radyant ısıtma

sistemlerinin başlıca kullanım alanları; büyük çarşı ve alışveriş merkezleri, sanayi siteleri,

fabrikalar, imalathaneler, uçak hangarları, otomobil servisleri, ambarlar, okullar, spor

salonları, restoranlar, camiler, müzeler, tavuk çiftlikleri, seralar, galerileri, teşhir salonları

olarak sayılabilir [1].

1.1 ISI TRANSFERİ MEKANİZMALARI

Günümüzde kullanılan ısıtma sistemleri aşağıda açıklanan transfer mekanizmalarını

kullanır. İletim ve taşınım yöntemlerini kullanan sistemler kısaca geleneksel ısıtma

sistemleridir. Bunun dışındaki sistemler ışınım yöntemini kullanır.

Isı biliminde ısı transferinin 3 yolla gerçekleştiği bilinmektedir. Bunlar iletim, taşınım ve

ışınımdır.

1.1.1 İletim

Isı iletimi aynı katı, sıvı veya gaz ortamındaki farklı bölgeler arasında, veya doğrudan

fiziki temas durumunda bulunan farklı ortamlar arasında, moleküllerin fark edilir bir yer

değiştirmesi olmaksızın, doğrudan temasları sonucunda oluşan ısı yayınımı işlemidir.

Bilindiği gibi bir maddenin sıcaklığı bu maddeyi meydana getiren moleküllerin ortalama

kinetik enerjileri ile orantılıdır. Ortam içerisinde bir bölgede sıcaklığın yüksek olması o

bölgedeki moleküllerin ortalama kinetik enerjilerinin yüksek olduğunu gösterir. Ortalama

kinetik enerjileri yüksek olan moleküller enerjilerinin bir kısmını ortalama kinetik

enerjileri düşük olan komşu bölgedeki moleküllere iletirler. İletme işlemi sıvılarda

moleküllerin birbirini takip eden çarpışmaları ile olur. Katılarda ise, moleküllerin ve

maddenin yapısını oluşturan kafeslerin titreşimleri ve/veya yüksek sıcaklıktan alçak

sıcaklığa serbest elektron sürüklenmesi ile olur [2]. Şekil 1.1’de iletimin mekanizması

gösterilmiştir.

3

Şekil 1.1 İletimle ısı geçişinin, moleküler duruma bağlı olan enerji yayılımı ile ilişkisi [3].

Isı iletiminin anlık durumu Fourier yasası ile açıklanmaktadır. Bir boyutlu düz duvar için

ısı iletim denklemi aşağıdaki gibi ifade edilir.

dx

dTqx λ−=" (1.1)

Eğer sıcaklık dağılımı doğrusal ise, sürekli rejimde sıcaklık gradyanı aşağıdaki gibi

olmaktadır.

Şekil 1.2 Sürekli rejimde, bir boyutlu ısı iletimi [2].

L

TT

dx

dT 12 −= (1.2)

L

T

L

TTq

∆=

−−= λλ 12"

2 (1.3)

Yüksek enerjili atomlar.

Düşük enerjili atomlar.

xo

xq ′′

2T

4

"x

q : x yönünde iletimle ısı akısı [W/m2]

λ : Isı iletim katsayısı [W/m·K]

L : Duvar kalınlığı [m]

1.1.2 Taşınım

Bir yüzey üzerinden veya bir boru içerisinden akan akışkanın sıcaklığı yüzey sıcaklığından

farklı ise, akışkan hareketi sonucu, akışkan ve yüzey arasındaki ısı transferi mekanizması

taşınım (konveksiyon) olarak adlandırılır. Akışkanın hareketi, uygulanan basınç farkı

nedeni ile oluşuyorsa zorlanmış taşınım, akışkan hareketi yoğunluk farkı nedeni ile

oluşuyorsa, doğal taşınımdan bahsedilir. Şekil 1.3’te taşınım mekanizması görülmektedir.

Taşınım ile ilgili denklem aşağıda verilmiştir. Bu denklem Newton’un Soğutma Yasası

olarak bilinir [2].

)("∞−= TTq sα (1.4)

"q : Isı akısı [W/m2]

α : Isı taşınım katsayısı [W/m2 ·K]

Şekil 1.3 Taşınımla ısı geçişinde sınır tabaka gelişimi [2]

1.1.3 Işınım

İletim ve taşınımda, enerji bir ortam vasıtası ile transfer edilir. Deneysel, sonuçlar hiçbir

transfer ortamı olmaması durumunda da, enerjinin transfer edildiğini göstermektedir.

5

Elektromanyetik dalgalar (veya fotonlar) vasıtasıyla olan bu ısı transferi mekanizması

kısaca ışınım olarak adlandırılır. Işıma terimi genel olarak bütün manyetik dalga olayları

için kullanılır. Burada belirtilmek istenen bir cismin sıcaklığından dolayı meydana gelen

ısıl ışımadır (termal radyasyon).

Bütün cisimler (katı, sıvı veya gaz), özellikle yüksek sıcaklıkta enerji yayınlarlar.

Yayınlanan enerji yoğunluğu yüzey sıcaklığına ve yüzeyin doğasına bağlıdır. Bütün

cisimler üzerlerine düşen ısıl ışımanın bir kısmını soğurur, bir kısmını geçirir, kalan

kısmını da yansıtırlar. Şekil 1.4’te iki durum için ışınımla ısı transferi mekanizması

gösterilmiştir [2].

Şekil 1.4 Işınımla ısı alışverişi. (a) bir yüzeyde ve (b) bir yüzey ile daha büyük çevre arasında [3].

Işınım mekanizması Stefan-Boltzmann Yasası ile açıklanır. Aşağıda, ışınımla ilgili

eşitlikler kısaca verilmiştir.

4"sTq εσ= (1.5)

"q : Cismin yaydığı ısı akısı [W/m2]

σ : Stefan-Boltzmann sabiti (5,67×10-8 W/m

2)

ε : Yayma oranı (0 ≤ ε ≤ 1)

Birim zamanda ışınımla ısı geçişi aşağıdaki gibidir.

)( 44çsışınım

TTA

qq −==•

εσ (1.6)

Yayma oranı εεεε,Yutma oranı αααα, Sıcaklığı Ts olan yüzey

Yayma oranı εεεε = αααα, Alanı A ve Sıcaklığı Ts olan yüzey

6

1.2 ISITMA SİSTEMLERİ

Günümüzde sık kullanım alanı bulan çeşitli ısıtma sistemleri bulunmaktadır. Bunlar 3 ana

grupta sınıflandırılabilir. Çizelge 1.1’de bu sınıflandırma görülmektedir.

Çizelge 1.1 Isıtma sistemlerinin sınıflandırılması [4].

Isıtma Biçimine Göre Merkezi ısıtma

Sıcak sulu ( 90 oC ile 110 oC arası ) Kızgın sulu ( 110 oC ile 190 oC arası ) Alçak basınçlı buhar ( 1,5 bar, 110 oC ) Yüksek basınçlı buhar (>1,5 bar, >110 oC) Vakumlu buhar (0,05bar-0,75 bar, >65 oC) Sıcak hava

Lokal ısıtma Doğrudan ısıtma ekipmanları ile ısıtma yapılır.

Bölgesel ısıtma Birden fazla bina tek bir ısı santralinden ısıtma yapılır.

Isı Kaynağına Göre Katı yakıtlı Sıvı yakıtlı Gaz yakıtlı

Odun Kömür (maden,linyit)

Fuel-oil Motorin

Doğalgaz LPG LNG

Isı Transferi Şekline Göre Geleneksel sistemler Konvektörler, sıcak hava fanları, hava şartlandırma üniteleri, radyatörler vb.

Işınımla ısıtma sistemleri Düşük yoğunluklu radyant sistemler. Orta yoğunluklu radyant sistemler. Yüksek yoğunluklu radyant sistemler.

Radyant ısıtma prensip olarak, kalorifer, sıcak hava vb. gibi geleneksel ısıtma

sistemlerinden daha farklıdır. Çoğu geleneksel sistemde taşınım ve ışınım bir arada

bulunur. Ancak radyant sistemlerde taşınım etkisi çok düşüktür (yaklaşık %10). Şekil

1.5’te çeşitli ısıtma sistemleri için ısı transferinde taşınım ve ışınım arasındaki yaklaşık

oranlar gösterilmiştir [5].

Şekil 1.5 Isıtma sistemlerinde ısı geçiş oranları.

0 %

1 0 %

2 0 %

3 0 %

4 0 %

5 0 %

6 0 %

7 0 %

8 0 %

9 0 %

1 0 0 %

T a ş ı n ı m

I ş ı n ı m

RA

DY

AN

T IS

ITM

A

DÖŞ

EM

ED

EN

ISIT

MA

RA

DY

TÖ

RL

E IS

ITM

A

SIC

AK

HA

VA

LI IS

ITM

A

7

BÖLÜM 2

RADYANT ISITMA

2.1 RADYANT ISITMANIN TARİHİ

Bir İngiliz astronomu olan Sir William Herschell, 1800 yılında kızılötesi ışınların ısıtıcı

etkisi olduğunu bulmuştur. Bir prizma yardımıyla renklerine ayrılan güneş ışını, sıcaklığını

ölçmek için kullanılan bir termometre üzerine düşürüldüğünde mavi ışık en az sıcaklık

artışına neden olurken, renk kırmızı renge yaklaştığında sıcaklığın yükseldiğini

gözlemlenmiştir [6,7,8].

William Herschell’ın bulduğu sıcaklık artışının daha yüksek olmasına neden olan bu ışının,

kırmızı rengin ötesinde olan kızılötesi bölgede olduğu bilinmektedir.

Amerikalı araştırmacılar 1950’li yıllarda, günümüzde kullanılan ve güneşin direkt

ışınlarına benzeyen gaz yakmalı kızılötesi radyant sistemleri kullanarak yapılan ısıtmanın

anlaşılmasını ve bu sistemlerin gelişmesini sağlamışlardır. Yapılan çalışmalar neticesinde

kızılötesi esasına dayanan ısıtıcıların diğer ısıtma sistemlerine göre önemli ölçüde yakıt

tasarrufu sağladığı görülmüştür. Amerika’da 1950’den bu yana radyant ısıtma

sistemlerinde sürekli gelişmeler kaydedilmiştir. Özellikle Amerika’nın soğuk olan kuzey

bölgelerinde ve Kanada’da radyant sistemlerin kullanımı yaygınlaşmıştır. Avrupa’da ise,

70’lerde sıvı yakıt fiyatlarının artması ve doğalgazın yaygınlaşmasıyla birlikte radyant

sistemler kullanılmaya başlanmış ve yaygınlaşmıştır. Bu sistemin, doğalgazın olmadığı

bazı bölgelerde de LPG ile kullanılması sistemin tanıtımına ve yaygınlaşmasına destek

olmuştur. LPG ile kullanılan bu sistemler doğalgazın o bölgelere ulaşması ile kolaylıkla

doğalgaza dönüştürülmüştür.

Ülkemizde 80’li yıllarda doğalgazın kullanılmaya başlaması ve 90’lı yıllarda

yaygınlaşması ile gaz yakmalı radyant cihazların kullanımı önem kazanmıştır. Bu alanda

8

çalışan firmaların referanslarına bakıldığında yüksek tavanlı ve büyük hacimli, geleneksel

sistemlerle ısıtılması güç olan yapıların başarıyla ısıtıldığı görülmektedir.

2.2 RADYANT ISITMANIN TANIMI

Bütün cisimler yüzey sıcaklıklarına bağlı olarak ışın yayarlar. Bahsedilen ışınlar kızılötesi

(infrared) ışınlardır. Bu ışınlar bir cisme çarptığı zaman, cismin içerisindeki molekülleri

harekete geçirir ve bu hareket sonucunda ısı açığa çıkar. Kızılötesi ışınlar gözle

görülemezler ve ışık hızıyla doğrusal olarak bir kaynaktan tüm yüzeylere ve cisimlere,

içinden geçtiği havayı ısıtmaksızın yayılırlar. Işınlardaki enerji daha soğuk yüzeyler

(Döşeme, cihazlar, insanlar vb.) tarafından absorbe edilir (Şekil 2.1). Bu ısının bir kısmı

iletim yoluyla cisimlerin iç kısımlarına taşınır. Işınım enerjisinin geri kalan kısmı ise belli

bir sıcaklığa kavuşan cisimler tarafından yansıtılır. Havanın sıcaklığı ise yalnızca ışınım

enerjisini absorbe eden cisimlerin yüzeylerinden taşınım yoluyla transfer olan ısı ile artar.

Radyant ısıtmada yüzeyler ve cisimler hava ısıtılmaksızın ısıtılır. Işınların bir kısımı

yüzeyden ve cisimden iç bölgelere iletilirken, diğer kısmı ise yüzeylerden yansıtılır.

Havanın ısınması ise cisimlerden ve yüzeylerden ısı taşınımı yoluyla gerçekleşmektedir.

Havanın sıcaklığı geleneksel sistemlere göre düşük olduğundan hacimden kayıp az

olmakta ve ısıtma amaçlı enerji tasarrufu sağlanmaktadır.

Şekil 2.1 Radyant sistemlerin ısıtma etkisi.

9

Şekil 2.2 Tavan yüksekliği arttıkça zemin ile tavan arasındaki sıcaklık farkı artar. [9]

Şekil 2.3 Radyant ısıtma ile geleneksel ısıtma arasındaki atık enerji farkı [5].

Şekil 2.3’te görüldüğü gibi geleneksel sistemlerde zemin sıcaklığı konfor sıcaklığından

düşüktür. Isınan hava yükseldiği için tavana yakın bölgelerde ısınma fazla olmaktadır. Bu

durum hacimden hava değişimi yoluyla oluşan ısı kayıplarının artmasına ve kullanılmayan

hacmin gereksiz yere ısıtılmasına neden olur. Radyant ısıtmada ise zemin sıcaklığı konfor

sıcaklığından büyüktür. Ayrıca tavana yakın bölgelerde sıcaklık değeri geleneksel ısıtma

sistemine göre önemli ölçüde düşüktür. Bu nedenle önemli ölçüde enerji tasarrufu sağlanır.

Görülebilen ışığın dalga boyundan daha uzun dalga boyuna sahip olan bu ışınlar 0,76 ile

400 µm aralığındadır. Bunun yanında radyant ısıtıcı cihazlarda ışınlar 1 µm-10 µm dalga

boyu aralığındadır [2]. (Şekil 2.4 ve Şekil 2.5).

10 metre

9

8

7

6

5

4

3

2

1

30oC

27 oC

25 oC

23 oC

21 oC

20 oC

18 oC

17 oC

15 oC

21 oC

20 oC

18 oC

17 oC

15 oC

GEREKSİZ ENERJİ

10

Şekil 2.4 Elektromanyetik spektrum (Ölçüler mikron cinsindendir) [10].

µm

µm

11

Şekil 2.5 Elektromanyetik spektrum (Ölçüler mikron cinsindendir) [10].

µm

12

Kızılötesi ışınlar en iyi boşlukta yayılmaktadır. Isıtılan hacim içerisindeki havanın, su

buharı ve kuru hava gazları ışınların bir kısmını soğururlar. Ancak bunların az olması

nedeniyle hava karışımının direkt ışınımla ısınması ihmal edilir.

Isıtılan hacim içinde, insanlar ile birlikte diğer yüzeylerde ışınımla ısıtılır. Isıtılan bu

yüzeylerden taşınımla ısı geçişi sonucu hacim iç havası da dolaylı olarak ısıtılmış olur.

Şekil 2.6’da bu durum açıklanmaktadır.

Şekil 2.6 Seramik radyant ısıtıcılar ile bir S yüzeyi üzerindeki ısıtma [11].

Bir mahalde, “S” yüzeyindeki ısıtma 4 değişik kaynaktan gelmektedir.

“S” yüzeyinin üzerinde bulunan radyant cihazın direkt ışınımı.

Civardaki diğer radyant cihazlardan gelen ışınım.

Duvarlardan, tavandan, zeminden gelen, yansıma ile oluşan sıcaklık veya yüzeyin

kendi ışınımı.

Çevredeki sıcak havanın iletilmesi ve yayılması.

Bu durumda 3. ve 4. kaynaklar, toplam ısının %35 - 40’ını sağlamaktadır [11].

13

BÖLÜM 3

RADYANT ISITMA CİHAZLARININ SINIFLANDIRILMASI

3.1 AVRUPA STANDARTLARINA GÖRE SINIFLANDIRMA ( EN 419-1)

TS standartlarının da referans gösterdiği EN standartlarında, radyant ısıtma cihazları;

kullanabildikleri gazlara ve yanma ürünlerinin boşaltılma şekline göre iki ana gurupta

sınıflandırılmaktadır [12].

3.1.1 Kullanılabilen Gazlara Göre Sınıflandırma (TS, EN)

3.1.1.1 Kategori I

Bu kategorideki cihazlar, tek aile gazları ve tek grup gazlar için tasarlanmış cihazları

kapsar. Alt grupları aşağıdaki gibidir.

a. Kategori I2 : 2. aile gazlarının hepsini kullanabilen cihazlardır. H grubu gazı yerine L

grubu gazının kullanılması veya tersi, cihazlarda brülör ayarlamaları dahil hiçbir değişiklik

gerektirmez. Ancak ısıl yükü ± %5 içinde sabit tutabilmek için, cihaz girişindeki besleme

basıncı ayarlanmalıdır.

b. Kategori I2HL : 2. aile gazlarının tamamını kullanabilen cihazlardır. H grubu gaz yerine

L grubu gazın kullanılması veya tersi; brülör ayarlaması ve meme değişimini gerektirir.

c. Kategori I2H : 2. aile gazlarından sadece H grubu gazlar ile kullanılabilen cihazları

kapsamaktadır.

d. Kategori I2L : 2. aile gazlarından sadece L grubu gazlar ile kullanılabilen cihazları

kapsamaktadır.

14

e. Kategori I3 : 3. aile gazlarının tamamını kullanabilen cihazları kapsamaktadır. (Bütan

ve Propan).

3.1.1.2 Kategori II

Bu kategori, iki aile gazlarını kullanmak üzere tasarlanmış gazları kapsar. Alt grupları

aşağıdaki gibidir.

a. Kategori II12 : 2. aile gazlarının kullanımı kategori I2 ile aynı şartlarda olmak üzere, 1.

ve 2. aile gazlarının tamamını kullanan cihazları kapsamaktadır.

b. Kategori II12HL : 2. aile gazlarının kullanımı kategori I2HL ile aynı şartlarda olmak

üzere, 1. ve 2. aile gazlarının tamamını kullanabilen cihazları kapsamaktadır.

c. Kategori II12H : 1. aile gazları ile 2. aileden H grubu gazları kullanabilen cihazları

kapsamaktadır.

d. Kategori II12L : 1. aile gazlar ile 2. aileden L grubu gazları kullanabilen cihazlardır.

e. Kategori II23 : 2. aile gazlarının kullanımı kategori I2 ile aynı şartlarda olmak üzere, 2.

ve 3. aile gazlarının tamamını kullanabilen cihazları kapsamaktadır.

f. Kategori II2HL3 : 2. aile gazlarının kullanımı kategori I2HL ile aynı şartlarda olmak üzere,

2. ve 3. aile gazlarının tamamını kullanabilen cihazları kapsamaktadır.

g. Kategori II2H3 : 2. aileden H grubu gazlar ile 3. aile gazlarının tamamını kullanabilen

cihazları kapsamaktadır.

h. Kategori II2L3 : 2. aileden L grubu gazlar ile 3. aile gazlarının tamamını kullanabilen

cihazları kapsamaktadır.

3.1.1.3 Kategori III

Bu kategori her üç aile gazını da kullanabilen cihazları kapsamaktadır.

15

3.1.2 Yanma Ürünlerinin boşaltılma şekline göre sınıflandırma

Cihazlar, yanma ürünlerinin boşaltılmasında ve yanma havasının içeri alınmasında

uygulanan metoda göre çeşitli tiplerde sınıflandırılır.

3.1.2.1 A Tipi Cihazlar

Yanma ürünlerinin, cihazın bulunduğu ortamın dışına boşaltılması için bir bacaya veya bir

tertibata bağlanması amaçlanmamış cihazları kapsamaktadır. Üç tip geçerlidir:

Tip A1 : Fansız cihazlar

Tip A2 : Yanma odası dışında fan bulunan cihazlar

Tip A3 : Yanma odası girişinde fan bulunan cihazlar

3.1.2.2 B Tipi Cihazlar

Cihazın bulunduğu ortamın dışında bir bacaya bağlanmak üzere kurulan ve yanma havası

direkt olarak temin edilen cihazlardır. İki tip geçerlidir :

Tip B1 : Doğal çekişli bir bacaya bağlanmış cihazlar

Tip B2 : Mekanik çekişli bir bacaya bağlanmış cihazlar

3.2 ASHRAE TANIMLI TİPLER

Radyant ısıtma sistemlerinin tamamı aynı değildir. Bu sistemlerinin sınıflandırılması için

kullanılan bir yöntem olarak; yayıcı yüzeyin işletme sıcaklığına göre sınıflandırma

yapılabilir. Örneğin ;

Çizelge 3.1Radyant cihazların,yayıcı yüzeyin işletme sıcaklığına göre sınıflandırma [10].

Yayıcı Yüzeyin İşletme Sıcaklığına Göre

Cihaz Tipleri Çalışma Aralığı Örnek

Yüksek ve orta şiddetli 815 oC ve üzeri Seramik plakalı cihazlar.

Düşük şiddetli 260 oC ve 815 oC arası Borulu cihazlar.

Düşük sıcaklıklı 50 oC ve 180 oC arası Panel cihazlar.

16

Yüksek ve orta şiddetli ısıtıcılar genellikle açık alevli çalışan yanmanın seramik yüzeyde

akkor şeklinde gerçekleştiği bacasız olan sistemlerdir (Şekil 3.1).

Şekil 3.1 Yüksek ve orta şiddetli cihaz örneği [11].

Düşük şiddetli üniteler akkor sıcaklığının altında çoğu zaman yayıcı olarak çelik tüpün

veya borunun kullanıldığı sistemlerdir. Şekil 3.2’de borulu radyantlara örnek verilmiştir.

Şekil 3.2 Borulu radyant cihazları [9].

Düşük sıcaklıklı radyant ısıtma sistemleri geniş yüzeylere sahip (döşeme, duvar, tavan vb.)

yerler için kullanılır. Yüzey sıcaklığı, çok sıcak su boruları ile veya yüzeyin içine gömülü

elektrik direnç telleri vasıtasıyla sağlanır. (Şekil 3.3).

17

Şekil 3.3 Zeminden uygulanmış, düşük sıcaklıklı radyant sistem örneği.

ASHRAE, gaz yakıtlı kızılötesi ısıtıcı cihazlarını 3 kategoride tanımlamıştır.

3.2.1 Direkt Ateşlemeli Tipler

Direkt ateşlemeli tipler ateşe dayanıklı malzemeden yapılan delikli bir kalıp içinde gaz-

hava karışımının yakıldığı sistem olarak tarif edilmiştir. Yanma ürünleri mahal içine egzoz

edilir. Elde edilen kızılötesi ışınların tamamı istenen bölgelere yönlendirilebilir. Dış ortama

ısı kaybı olmadığından bu cihazlardan elde edilen verim maksimum olmaktadır. Direkt

ateşlemeli cihazların işletme sıcaklıkları 880 oC ile 980 oC arasındadır. Şekil 3.4’te direk

ateşlemeli bir cihazın çalışma mantığı gösterilmiştir.

Şekil 3.4 Direkt ateşlemeli tip seramik plakalı radyant cihazın çalışma mantığı [11].

3.2.2 İndirekt Ateşlemeli Tipler

İndirekt ateşlemeli tipler boru veya tüp gibi kapalı bir hacim içinde gaz-hava karışımının

yakıldığı sistem olarak tarif edilmiştir. Yanma ürünleri genellikle hacim dışına egzoz

KIZILÖTESİ IŞINLAR

18

edilir. Egzoz sırasında bir miktar ısı dış ortama atılır. İşletme yüzey sıcaklıkları 650 °C ’yi

geçmez.

İndirekt ateşlemeli sistemler kendi aralarında da 3 gruba ayrılmaktadır.

a. 1.Tip cihazlarda yanma ürünleri atmosferik bir yakıcı tarafından yukarı doğru

egzoz edilir.

b. 2. Tip cihazlarda yatay bir tüp serisi içinde çalışan birden fazla vakum destekli

yakıcılar kullanılır.

c. 3. Tip cihazlarda yatay bir tüp serisi içinde çalışan güç destekli (zorlamalı)

yakıcılar kullanılır.

Şekil 3.5 İndirekt ateşlemeli tip raydan cihaz örnekleri [8].

3.2.3 Katalitik Tipler

Katalizör etkisi yapan (yüksek sıcaklığa dayanıklı elyaflardan oluşturulan bir panel

üzerine, platin esaslı katalizör partiküllerinin serpiştirilmesi ile yapılan) bir cisim içinde,

gaz ve havanın karıştırıldığı sistemler olarak tarif edilmiştir. Karışım alevsiz yanar ve

çıkan ısı ışınlar vasıtası ile ortama yayılır. Katalitik cihazların sıcaklığı 600 oC ile 700 oC

aralığındadır.

19

3.3 PİYASA TANIMLI TİPLER

Ashrae tanımlı radyant ısıtma uygulama tipleri, piyasada kullanılan yeni ürünlerin son

hallerini tam olarak yansıtamadığı için farklı bir sınıflandırma ortaya çıkmıştır. Son

yıllarda bu endüstri Ashrae tanımlı tiplerden daha ileriye gitmiş ve Ashrae

tanımlarındaki tipler piyasayla tam uyuşmaz duruma gelmiştir. Bu nedenle piyasada

farklı tanımlamaların yapılmış olması normal bir durumdur. (ülkemizde geçerli olan

sınıflandırma CE standartlarına uygun olan sınıflandırmadır). Esas olarak toplam ısı

enerjisinin yarısından fazlasını ışınım olarak yayan ısıtma sistemleri, radyant ısıtma

sistemleri olarak tanımlanmıştır. Piyasa tanımlarında ise bu tipler yayıcı yüzey

sıcaklıkları 100 oC’yi aşan sistemler olarak tanımlanmaktadır. Çizelge 3.2’de piyasa

tarifli tiplerin sınıflandırılması görülmektedir.

Çizelge 3.2 Piyasa tanımlı tiplerin sınıflandırılması [10].

Yakıt Türü Isı Transferi Akışkanı Sistem Tipi Yüzey Sıcaklığı

Orta ve yüksek sıcaklıkta su

Sıcak su boru veya panelleri 100 ile 150 oC arası

Katı Yakıt Buhar Buhar boru veya panelleri 100 ile 180 oC arası

Gaz veya

Fuel-Oil

Hava Hava ısıtmalı radyant boru 100 ile 150 oC arası

Sıcak gazlar Gaz yakmalı radyant boru 200 ile 600 oC arası Gaz

Yok Seramik plakalı ve konik radyantlar (luminus)

800 ile 1000 oC arası

Yok Rezistans elemanları 1000 oC Elektrik

Yok Doğrusal quartz tüpleri 2000 oC

Luminus radyant ısıtıcı grubu; gaz ile çalışan, insan boyundan yükseğe asılan, yapısal

olarak, seramik plaka, metal kafes veya benzeri bir malzemeden meydana gelen,

yanmanın, malzeme dış yüzeyinde atmosferik basınçla veya bir brülör vasıtasıyla yapıldığı,

radyant cihazları kapsar.

3.3.1 Sıcak Sulu ve Buharlı Radyant Isıtma Sistemleri

Orta ve yüksek sıcaklıklardaki (100 oC’den 150 °C’ye kadar) sıcak sulu sistemlerde

radyatör sistemleri, insanların temasını önlemek için korumalı su dolu radyatörler veya

20

daha genel kullanımı olan ısı dağıtıcı paneller olarak seçilebilir. Paneller alt yüzeye olan

yayıcılığı artırmak için tavana monte edilirler.

Şekil 3.6 Sıcak sulu veya buharlı radyant ısıtma sistemi.

Benzer radyatörler buharlı sistem için de kullanılabilmektedir. Buharlı ve sıcak sulu

sistemlerdeki ana farklar dağıtım borularının boyutu ve kondenstop kullanımlarıdır.

3.3.2 Hava Isıtmalı Radyant Borulu Isıtma Sistemleri

Şekil 3.7 Hava ısıtmalı radyant borulu ısıtma sistemi

Dolaylı olarak hava ile ısıtılan radyant borulu sistemde sıcak hava (150 oC), fuel-oil veya

gaz yakmalı bir ısı değiştiricisine bağlı, büyük çaplardaki (200-600 mm) metal borularda

dolaştırılmaktadır. Yayıcı borular taşınım ile olan ısı kayıplarını sınırlamak ve radyant

verimliliğini artırmak için izolasyonlu bir muhafaza içine yerleştirilmişlerdir.

3.3.3 Plaka Tipi Radyant Isıtma Sistemleri

Plaka tipi radyant ısıtıcılar, luminus radyant ısıtıcı gurubuna girmektedirler. Gaz ve

21

havadan oluşan yanıcı karışımın seramik yüzeylerde yanması yoluyla ortama ısı verirler.

Yüzey elemanı atmosferik yakıcının bir parçasıdır ve seçiminde radyant yayıcılık

özelliklerinin iyi ve yüksek sıcaklıklarda uzun ömürlü olmasına dikkat edilmelidir. Plaka

tipi radyant ısıtıcılar duvarlara, sütunlara veya tavana asılabilir veya monte edilebilir.

Boyut olarak fazla yer işgal etmeyen bu cihazlar yapı elemanlarını zorlamadan kolaylıkla

istenen bölgelere asılabilmektedir. Bu tip sistemlerin ayrıca LPG ile çalışan ve taşınabilir

olan çeşitleri de bulunmaktadır. Geniş bir yelpazede güç seçenekleri mevcuttur. Bu

sistemler yüksek ışınım ve ısıl verime sahip olmaları nedeniyle endüstriyel alanda geniş

kullanım imkanı bulabilmektedir. Şekil 3.8'de plaka tipi radyant ısıtma cihazları

verilmiştir.

Şekil 3.8 Seramik plakalı radyant cihazlar. [11,13]

Plaka tipi radyant ısıtma sistemlerin yayınladıkları kızılötesi ışınları sonucunda, düz bir

yüzey üzerinde meydana gelen ısıl enerji, açısal olarak Şekil 3.9’da verilmiştir.

22

Şekil 3.9 Seramik plakalı radyant cihazların ısıl yoğunlukları.

3.3.4 Konik Tipi Radyant Isıtma Sistemleri

Gaz ve havadan oluşan yanıcı karışımın, metalik yüzeylerde yanması yoluyla ortama ısı

vermektedirler. Luminus radyant grubuna dahildirler. Yüzey elemanı atmosferik yakıcının

bir parçasıdır ve seçiminde radyant yayıcılık özelliklerinin iyi ve yüksek sıcaklıklarda uzun

ömürlü olmasına dikkat edilmelidir. Konik tipi radyant ısıtma sistemlerinde reflektörün

şekli ve yansıtıcılık özelliği önemlidir. Bu tip sistemlerin LPG ile çalışan ve taşınabilir

olan çeşitleri de bulunmaktadır. Şekil 3.10'da koni tipi radyant ısıtma sistemine örnek

verilmiştir.

Şekil 3.10 Metal yüzeyli, konik radyant cihazlar.

Isıl güç [W/m

2]

Yayılma

açısı

AÇIK ALEVLİ

Enine ışınlar

Boyuna ışınlar

23

3.3.5 Gaz Yakmalı ve Radyant Borulu Isıtma Sistemleri

En basit şekliyle gaz yakmalı radyant borulu sistem, çelik bir boruya bağlı bir gaz yakıcısı

olarak tanımlanabilir. çoğu sistemde yanmış gazlar için bir vakum pompası da

kullanılmaktadır. Bu tip radyant ısıtma sistemlerinde kullanılan boru düz, U şeklinde

olabilmekte veya ortamda birbirine bağlı çeşitli borulardan oluşabilmektedir. Yanma bir

boru veya tüp içerisinde gerçekleşmekte ve ortam gazları mahal dışına atılmaktadır.

Kızılötesi ışınların istenen bölgeye yönlendirilmesi için reflektör kullanılmaktadır. Şekil

3.11 ve 3.12’de borulu radyant sisteme örnekler verilmiştir.

Şekil 3.11 Seri bağlı borulu radyant cihaz [13].

Şekil 3.12 U tipi borulu radyant cihaz.

Borulu tip radyant ısıtma sistemlerin yayınladıkları kızılötesi ışınlar sonucunda, düz bir

yüzey üzerinde meydana gelen ısıl enerji, açısal olarak Şekil 3.13’da verilmiştir.

24

Şekil 3.13 Borulu radyant cihazların ısıl yoğunlukları.

3.3.6 Elektrikli Quartz ve Rezistanslı Radyant Isıtma Cihazları

Quartz ve rezistanslı cihazların işletme maliyeti, elektrik enerjisi kullanmaları nedeniyle

çok yüksektir. Bu tip cihazlar, ancak büyük hacimli yerlerde küçük alanların ısıtılması

amacıyla kullanılmaktadır. Bu nedenle bu sistemlerin dünyada ve ülkemizde endüstriyel

anlamda kullanımları çok sınırlı kalmaktadır. Şekil 3.14’te elektrikli radyant cihazlar

gösterilmiştir.

Şekil 3.14 Farklı tiplerdeki elektrikli radyant cihazlar [13].

3.4 RADYANT ISITMA KAVRAMLARI

Bütün radyant ısıtma uygulamaları çeşitli dizaynlara ve onların işletme ve kullanımına etki

eden malzeme faktörlerine sahiptir. Bu faktörler;

a. Isıl verim

Yüzey-1

Yüzey-2

Yüzey-3

Isıl güç [W/m

2]

U TİPİ BORULU

RADAYANT

Yüzey

şekli

Yayılma

açısı

25

b. Yayma oranı

c. Yansıtma oranı

d. Taşınım kayıpları

e. Donanım verimi

f. Model verimi

g. Yutuculuk oranı

h. Radyant verim

Radyant ısıtıcıların performansıyla ilgili bu faktörler tamamıyla uygulanabilir ise bir

radyant ısıtma sisteminin verimi maksimuma çıkarılabilir.

Isıl verimin yüksek olması çok istenen bir faktör olmasına rağmen bir radyant ısıtma

uygulamasının performansına katkıda bulunan tek faktör değildir. Kusursuz bir uygulama

için en uygun radyant ısıtma uygulaması saptanırken göz önünde bulundurulması gereken

bazı ek bilgiler aşağıda verilmiştir.

a. Yanma verimi ve emniyeti.

b. Cihazın ışınları yayma kabiliyeti.

c. Cihazların sarf ettiği elektrik enerjisi.

d. Mahal içerisinde bulunan insanların kızılötesi ışınları absorbe etme kabiliyeti.

e. Mahal içerisini homojen ısıtma kabiliyeti.

f. Arıza yapmadan, uzun süre çalışma kabiliyeti.

Yukarıda anlatılanların eksikliği durumunda, kullanıcıların sistemden beklentileri

karşılanamaz. Ayrıca işletme giderlerinde artışlar gözlenir.

3.4.1 Isıl Verim

Bir radyant ısıtma uygulamasında ısıl verim, mevcut enerji çıkışının girilen toplam enerjiye

oranı olarak tanımlanmaktadır. Pratikte ise ısıl verim, toplam giriş enerjisinden egzoz

kaybının çıkarılması sonucu hesaplanmaktadır. Egzoz kaybı indirekt ateşlemeli tipler için

söz konusudur. Bu tip cihazlar daha önce de bahsedildiği gibi bir miktar sıcak gazı mahal

dışına atmaktadır. Bu gazların mahal dışına çok düşük sıcaklıklarda atılması söz konusu

olamamaktadır. Bunun nedeni ise, gaz sıcaklığı belli bir seviyenin altına düştüğünde tüp

26

yada boru içerisinde yoğuşma meydana gelmektedir. Bu durumda cihaz içerisinde

korozyon meydana gelmekte ve cihazların ömürleri çok kısa olmaktadır. Korozif etkinin

ortadan kaldırılabilmesi için yoğuşma suyunun toplanması ve uygun bir yolla dışarı

alınması gerekir. Bu durum cihazın maliyetini arttırıcı bir etkendir.

Şekil 3.15 İndirekt ateşlemeli tip cihazlar egzoz gazları ile birlikte bir miktar ısıyı dış ortama atarlar [9].

Isıl Verim = (Toplam Giriş Enerjisi – Baca Kaybı) / Toplam Giriş Enerjisi (3.1)

Ancak direkt ateşlemeli sınıfına giren açık alevli (luminus) radyant sistemlerde baca kaybı

söz konusu değildir. Çünkü egzoz gazları mahal içerisine verilir ve böylelikle ısıl verim

toplam giriş enerjisine eşit olur.

Şekil 3.16 Direkt ateşlemeli tip cihazlarda baca kaybı söz konusu değildir [11]. 3.4.2 Yayma Oranı

Genellikle radyant ısıtma uygulamalarında karşılaşılan yayma oranı terimi, bir malzeme

özelliğidir. Yayma oranı, bir yüzeyin yaydığı kızılötesi enerji miktarının aynı sıcaklık ve

şartlarda siyah bir cisim yüzeyi tarafından yayılacak olan kızılötesi enerji miktarına olan

oranıdır. Siyah cisim yüzeyi mümkün olan en büyük yayma oranı değeri olan 1 değerine

sahip bir yayıcı olarak tarif edilen teorik bir kavramdır.

Isıl Verim = (Toplam Giriş Enerjisi – Baca Kaybı) / Toplam Giriş Enerjisi (3.2)

27

Bir malzemenin yayma oranı bir takım faktörlere bağlıdır. Bunlar;

a. Malzeme Sıcaklığı : Bir çok malzeme için, sıcaklıktaki değişmeler yayma oranında

önemli değişiklikler meydana getirir.

b. Malzemenin Yüzey Şartı : Bir malzemenin yayma oranı karakteristikleri

malzemenin yüzey tabakası ile belirlenir.

c. Yayılan Enerjinin Dalga Boyu : Malzemelerin birçoğu için dalga boylarına bağlı

olarak yayma oranı değerlerinde değişiklikler olmaktadır.

Borulu radyantların yayma oranı değerlerinin arttırılması için çalışmalar yapılmaktadır.

Boru yüzeyleri yayma oranı kabiliyetini arttırmak için özel boya tabakaları ile

kaplanmaktadır. Ancak bu değer hiçbir zaman 1’e ulaşamamaktadır.

Açık alevli radyant cihazlarda ise ışıma olayı akkor seramik yüzeylerden olduğu için

yayıcılık oranı 1’e çok yakındır . Dolayısıyla radyant verimi, diğer tiplere göre yüksek

olmaktadır.

3.4.3 Yansıtıcılık Oranı

Yansıtıcılık oranı, bir yüzeye gelen ışınımın ne kadarının yüzey tarafından yansıtıldığını

belirleyen bir özeliktir. Yansıtma oranı hem gelen ışınımın yönüne, hem de yansıyan

ışınımın yönüne bağlıdır.

Yansıtıcılık; bir yüzeye gelen radyasyonun yansıtılan miktarının, aynı yüzeyin yayıcılık

değeri sıfır olan kusursuz bir reflektör olması durumunda, yansıtacağı enerji miktarına

oranı olarak tanımlanabilir.

Yüzeylerin ışınımı yansıtma biçimleri, “eşit dağılı” ve “ayna gibi” olmak üzere iki teorik

model altında tanımlanmaktadır. “Eşit dağılı” yansıma; gelen ışınımın yönü ne olursa

olsun, yansıyan ışınımın şiddetinin ve yönünün, gelen ışınımın açısından bağımsız olduğu

modeli, “ayna gibi” yansıma ise; yansıyan ışınımın şiddetinin ve yönünün, gelen ışınımın

açısına bağlı olduğu modeli tanımlanmaktadır. Ancak uygulamada kullanılan malzemeler

“eşit dağılı” ve “ayna gibi” özeliklerine hiçbir zaman sahip olamamaktadır [3].

28

Radyant ısıtma uygulamalarında, reflektör yüzeyinde yansıtıcılığın iyi olması için “ayna

gibi” durumuna yakın olması istenmektedir.

3.4.4 Taşınım Kayıpları

Daha önce de değinildiği gibi taşınım, bir noktadan diğer bir noktaya ısı taşıyıcı bir

akışkan (sıvı veya gaz) yardımıyla ısının transfer edilmesidir. Doğal taşınım, sıcaklık

farklarının neden olduğu yoğunluk farklarından dolayı meydana gelir. Cebri (zorlamalı)

taşınım, sıcaklıktan bağımsız olarak mekanik araçlar vasıtası ile (vantilatör, pompa vs.)

yaratılır.

Taşınım ısı kayıpları, sıcak bir cismin doğal veya cebri taşınım yoluyla soğutulması ile

meydana gelir. Geleneksel uygulamalarda, ısının taşınımla kaybı, ısıtılan mahal içerisinde

sıcaklık katmanları oluşumuna neden olur. Bu tip ısıtmalarda tavan hizasındaki sıcaklık

değeri ile zemin hizasındaki sıcaklık değeri arasındaki fark 25 °C’yi bulabilmektedir. Bu

fark tavan yüksekliği ile değişim göstermektedir. Yapılardaki bu durum , aşağıdaki

sebeplerden dolayı çoğu kez yakıt sarfiyatının artmasına neden olmaktadır.

a. Zeminden tavana doğru sıcaklık değerinin artması sonucu çatı ve duvarların üst

kısımlarından, duvarların alt kısımlarına oranla daha fazla iletimsel ve taşınımsal ısı

kaybı meydana gelir.

b. Çatıdaki ve buraya yakın olan bölgelerdeki delikler ve açıklıklar sebebiyle

buralardan olan hava değişim miktarları artar.

Bu sorun çatıya yerleştirilen ve zemine yönlendirilen döner fanlar yardımı ile çözülebilir.

Ancak fanların işletme maliyetleri hesaba katılmalıdır. Ayrıca bu çözüm mahal içerisindeki

hava hızını ve toz hareketlerini arttıracağından konfor açısından da olumsuz sonuçlar

doğurabilmektedir. Şekil 3.17’de yüksek yapılarda ısınan havanın yükselmesi ve çatı

bölgesinde toplanması gösterilmiştir.

29

Şekil 3.17 Isınan havanın yüksek bölgelerde toplanması.

Radyant sistemler ile ısıtılmış binalar için sıcaklık katmanları oluşumu söz konusu değildir.

Boru tipi radyant cihazlar taşınım kayıplarını minimuma indirmek amacıyla reflektör, tüp

çevresinde sıcak havayı hapsedecek şekilde dizayn edilir. Açık alevli seramik tip

radyantlarda ise taşınım kayıpları ihmal edilecek seviyededir. Bu nedenle reflektöre ihtiyaç

duymaz.

30

BÖLÜM 4

RADYANT ISITMA SİSTEMİNİN TEORİK ANALİZİ

Radyant ısıtmada, hacim değil cisimler ısıtılır. Hacim havası ısıtılmadığı için, klasik

yöntemle hesap yapılmaz. Yüzeylere düşen ışıma enerjisine göre hesap yapılarak, gereken

ısı yükü tespit edilir.

Işınım için, kesin bir mekanizma açıklanamamış olmasına rağmen, başlıca iki teori, pratiğe

daha yakın sonuçlar vermektedir. Bunlar, Maxwell’in Elektromanyetik Dalga Teorisi ve

Max Planck’ın Foton Teorisi olarak bilinmektedir. Maxwell’in elektromanyetik dalga

teorisine göre ısı, elektromanyetik dalgalar ile yayılmaktadır. Max Planck’ın Foton

Teorisi’ne göre ise, foton denen enerji paketçiklerinin ısıtmayı sağladığı görüşü ileri

sürülmektedir. Ancak, söz konusu fotonların da, belirli frekanslarda titreşip, dalga karakteri

gösterdiği ifade edilmektedir [3].

Ancak, ışınım teorilerinin hepsinin birleştiği ortak nokta, ışınımla ısı geçişi olayının, bir

yayma ve yutmadan ibaret olduğudur.

Tüm cisimler ışınım yayar. Gazlar ve yarı geçirgen bazı katı cisimler (örneğin cam) için

ışınım, hacimsel bir olaydır. Diğer bir ifade ile, cismin bir noktasından yayılan ışınım,

diğer noktaları tarafından yayılan ışınımdan etkilenir.

Dalga Teorisi’ne göre, dalga boyuna ve frekansına sahip bir dalganın;

Yayılma hızı : v

Isıl ışınım frekansı : υ

Dalga boyu : l’dir.

Yayılma hızı, ısıl ışınım frekansı ile dalga boyunun çarpımına eşittir.

v = υ·l (4.1)

31

Isıl ışınımda elektromanyetik dalgalar boşlukta yayıldığından, yayılma hızı ışık hızına

eşittir.(co = 2,998×108 m/s).

Foton Teorisi’ne göre ise enerjinin “foton” olarak adlandırılan küçük paketler halinde

taşındığı varsayılır. Fotonların boşluktaki hızı, ışık hızına eşittir. (co = 2,998×108 m/s).

Foton enerjisi;

Ef = h·υ (4.2)

olarak tanımlanmaktadır. Burada h (6,6256×10-34 J·s) Planck Sabiti’dir. Eşitlik (4.1) ve

(4.2) uygun şekilde düzenlenirse;

Ef = h·co /l (4.3)

denklemi elde edilir. Denklemde h ve co sabit olduğundan, dalga boyu ile enerjinin ters

orantılı olduğu görülmektedir.

Sıcaklığın yükselmesine bağlı olarak, atomların daha hızlı titreşimleri ile ışınım enerjisi

artar, frekans büyür ve dalga boyu kısalır. Alçak frekanstaki ışınımın, dalga teorisine,

yüksek frekanstaki ışınımın ise, kuantum teorisine uygun davranış gösterdiği ifade

edilmektedir [3].

4.1 SİYAH CİSİM

Sıcaklığı aynı olan bütün cisimler aynı miktarda ısıl ışınım enerjisi yayınlamazlar ve

üzerlerine düşen ısıl ışınım enerjisinin tamamını soğurmazlar. Teorik olarak, bir T

sıcaklığında her dalga boyunda, her doğrultuda üzerine düşen ısıl ışınım enerjisinin

tamamını soğuran cisimler siyah cisim olarak adlandırılır. Siyah cisim, cisimlerin

yayınladıkları ve soğurdukları ısıl ışınım enerjisini göreceli olarak ölçmek için geliştirilen

bir kavramdır. Gerçek cisimler aynı sıcaklıktaki siyah cisimden daha fazla ısıl ışınım

enerjisi yayınlayamaz, herhangi bir T sıcaklığında siyah cisim, her doğrultuda ve her dalga

boyunda en fazla ısıl ışınım enerjisi yayınlar.

32

4.2 DALGA BOYUNA BAĞLI (SPEKRAL) IŞINIM ŞİDDETİ

T sıcaklığındaki bir cismin herhangi bir dalga boyunda ve doğrultuda, bu doğrultuya dik

birim alandan, birim zamanda yayınladığı ısıl ışınım enerjisi siyah cismin dalga boyuna

bağlı ışınım şiddeti “Ibl (T)” olarak adlandırılır. Burada b indisi siyah cismi, l indisi ise ısıl

ışınım enerjisinin yayınlandığı dalga boyunu gösterir.

Boşlukta, siyah cismin spekral ışınım şiddeti Planck tarafından aşağıdaki şekilde ifade

edilmiştir.

−

=

1exp

2)(

5

2

lkT

hcl

hcTI

o

o

bl (4.4)

Denklemde kullanılan sabitler aşağıdaki değerlerdedir:

h = 6,6256×10-34 [J·s]

k = 1,3805×10-23 [J·K]

co = 2,998 ×108 [m/s]

4.3 KATI AÇI

Işınımla ısı transferinde ısıl ışınım enerjisinin doğrultusunun belirlemek için katı açı

kavramı kullanılır. Bir noktadan geçen bir doğrultuya dik bir alan göz önüne alındığında,

katı açı, nokta ile alan arasındaki uzaklığın karesine oranı olarak tanımlanır. Örneğin

Şekil 4.1’deki bir O noktasından geçen X doğrultusuna dik bir dAn alanı ile O noktası

arasındaki katı açı ωd ;

2r

dAd n=ω (4.5)

Olarak tanımlanır, birimi steradyan “sr” dır. Örneğin bir kürenin yüzeyi ile merkezi

arasındaki katı açı 4·π (sr) (=4·π·r2 / r2), bir yarı kürenin yüzeyi ile merkezi arasındaki katı

açı da 2·π sr’dir (=2·π·r2 / r2).

33

Şekil 4.1 Katı açının gösterimi.

Katı açı tanımını da kullanarak T sıcaklığındaki bir siyah cismin dalga boyuna bağlı ışınım

şiddeti Ibl(T) birim dalga boyunda, doğrultuya dik birim alandan yayınladığı ısıl ışınım

enerjisi olarak tanımlanabilir.

alandikdoğoğrultuboyuadazamanaçıkatı

enerjisiışınımısılTIbl

×××=

lg)( (4.6)

4.4 IŞINIM ŞİDDETİ

Siyah cisim her dalga boyunda ısıl ışınım enerjisi yayınladığından, siyah cismin dalga

boyuna bağlı ışınım şiddeti l = 0 dan l = ∞’a kadar integre edilerek, siyah cismin ışınım

şiddeti Ib (T), hesaplanabilir.

∫∞

=0

)()( dlTITI blb (4.7)

Eşitlik (4) ve (6)’dan siyah cismin ışınım şiddeti,

( ) dl

lkT

hc

hcTTIb ∫

∞

−

=

0 0

204

1exp

2 (4.8)

olur. Eşitlik (7)’deki integral, x=l·T şeklinde yeni bir değişken tanımlanarak,

n

dAn

dω

O

r

X

34

∫∞

−

=

0 05

204

1exp

2)( dx

kx

hcx

hcTTIb (4.9)

hesaplanırsa, siyah cismin ışınım şiddeti,

41)( TTIb σ

π= (4.10)

olarak elde edilir. Burada σ (5,67×10-8 W/m2·K4) Stefan-Boltzmann sabiti olarak

adlandırılır.

Tanımdan da anlaşılacağı gibi, siyah cismin ışınım şiddeti, sıcaklığı T olan bir siyah cismin

birim katı açısı (herhangi bir doğrultuda), doğrultuya dik birim alandan birim zamanda

yayınladığı ısıl ışınım enerjisidir, birimi W/m2’dir.

alandikyadoğoğrultuzamanaçıkatı

enerjisiışınımısılTIb

××=)( (4.11)

4.5 YARI KÜRESEL DALGA BOYUNA BAĞLI (SPEKRAL ) ISIL IŞINIM GÜCÜ

T sıcaklığındaki bir siyah cismin herhangi bir dalga boyunda, birim zamanda, birim

alandan, yarı küresel bir ortamda bütün doğrultularda yayınladığı toplam ısıl ışınım enerjisi

siyah cismin yarı küresel dalga boyuna bağlı ısıl ışınım gücü )(TEbl′′& olarak adlandırılır.

Örneğin alanı dA olan Şekil 4.1’deki siyah cismin yarı küresel spekral ısıl ışınım gücü

hesaplanmak istenirse, bu siyah cismin Ω doğrultusunda spekral ısıl ışınım şiddeti Ibl(T),

eşitlik (4.6)’dan;

alandikndadoğoğrultuboyuadazamanaçıkatı

enerjisiışınımısılTIbl

Ω×××=

lg)( (4.12)

yazılabilir. Küresel yüzey üzerinde alınan herhangi bir dAs alanı, Şekil 4.1’den;

35

φθθ ddSinrdAs ⋅⋅⋅= 2 (4.13)

olacağından, Ω doğrultusunda katı açı,

φθθω ddSind ⋅⋅= (4.14)

Ω doğrultusuna dik alan da,

θcos⋅= dAdAn (4.15)

yazılabilir. Eşitlik (4.12)’den ve spekral ısıl ışınım gücünün tanımından, siyah cismin yarı

küresel, dalga boyuna bağlı, ısıl ışınım gücü,

∫∫ ⋅⋅⋅⋅=′′2/

0

2

0

)()(ππ

φθθθ ddSinCosTITE blbl& (4.16)

olarak ifade edilebilir. Siyah cismin dalga boyuna bağlı ışınım şiddetinin doğrultuya bağlı

olmadığı göz önüne alınarak eşitlik (4.16)’deki integral hesaplanırsa )(TEbλ′′& ;

∫∫ ⋅⋅⋅⋅=′′2/

0

2

0

)()(ππ

φθθθ ddSinCosTITE blbl& (4.17)

∫ ⋅⋅⋅=′′2/

0

2)()(π

θθθπ dSinCosTITE blbl& (4.18)

)()( TITE blbl ⋅=′′ π& (4.19)

olarak bulunmuş olur.

36

DA1

A1 T1 n1 θ1 n2 r θ2 dA2 A2 T2

4.6 ŞEKİL FAKTÖRÜ

Cisimler boşlukta bulunuyorlarsa cisimlerden yayılan ışınım enerjisi yansıtılmadan ve

yutulmadan ortamı geçebilir. Işınların hava içerisinden geçişinde ise moleküllerin seyrek

olmasından dolayı düşük bir miktarda ışınım ortamda soğurulur. Ancak bu soğrulmanın

çok düşük olması nedeniyle ışınların tamamının ortamdan geçtiği varsayılabilir. Verilen iki

cisim için cisimlerin konumları, cisimler arası enerji transfer oranını etkilemektedir. Başka

bir değişle, ısı geçişinde konumlar, çok önemli bir rol oynarlar. Şekil 4.2’de şekil

faktörünün etkileri gösterilmiştir.

Şekil 4.2 Şekil Faktörü [2]

Şekil 4.2’de görüldüğü gibi, birbirlerinden r uzaklıkta olan 1 ve 2 no’lu eleman yüzeyleri

arasındaki ışınım alışverişinin hesaplanması için aşağıdaki varsayımlar yapılmıştır.

Arada yutucu bir ortam bulunmamaktadır.

dA2 eleman yüzeyi dA1 eleman yüzeyini dω1, dA1 yüzeyi ise dA2 yüzeyini dω2 katı açısı

altında görmektedir.

1 ve 2 yüzeylerinin sıcaklıkları T1 , T2 ve T1 > T2’dir.

dA1 yüzeyinden dA2 yüzeyine düşen ışınım enerjisi:

12 1 1 1 12dQ dA I Cos dθ ω= (4.20)

tanımı ile,

37

2 212 2

dA Cosd

r

θω = (4.21)

1 2 212 1 1 2

Cos Cos dAdQ dA I

r

θ θ= (4.22)

olur.

Bu ifade tüm yüzey için bulunmak istenirse,

1

2 / 2

1 1 1 1 1 1

0

Q dA I Cos Sin d d

π π

θ

θ θ θΘ=

= Θ∫ ∫ (4.23)

ise,

1 1 1Q I dAπ= ’dir. (4.24)

Şekil faktörü ifadesine göre,

1 2

1 1 2 22

1

dA dA

dQ Cos Cos dAdF

Q r

θ θ

π− = = (4.25)

olur.

Büyük yüzeyler için şekil faktörü ise aşağıda verilmiştir. A2 alanı için yukarıdaki ifadenin

entegrasyonu ile;

1 2

2

1 222dA dA

A

Cos CosF dA

r

θ θ

π− = ∫ (4.26)

2 1

2

1 1 222

2

A dA

A

dA Cos CosF dA

A r

θ θ

π− = ∫ (4.27)

2 1

2 1

1 21 22

2

1A A

A A

Cos CosF dA dA

A r

θ θ

π− = ∫ ∫ (4.28)

38

1 2

1 2

1 21 22

1

1A A

A A

C os C osF dA dA

A r

θ θ

π− = ∫ ∫ (4.29)

1 2 2 11 2A A A AA F A F− −= (4.30)

Şekil faktörü radyant sistemlerin dizaynında sıklıkla kullanılmaktadır.

4.7 KİRCHOFF YASASI

Şekil 4.3 Eşsıcaklıktaki kapalı bir çerçevede ışınım etkileşimi [3].

İçinde birkaç küçük cismin bulunduğu, büyük, Ts sabit yüzey sıcaklığında, kapalı bir

çerçeve göz önüne alınsın. Yüzey özellikleri ne olursa olsun böyle bir kapalı çerçevenin

içerisinde siyah cisim ışınımı olduğu belirtilmelidir. Bu nedenle konumuna bakılmaksızın

kapalı çerçeve içindeki her cisme gelen ışınım eşit dağılıdır ve Ts sıcaklığındaki siyah

cisim ışınımıyla eşdeğerdir.

( )b sG E T= (4.31)

Sürekli rejimde, küçük cisimler ile kapalı çerçeve arasında ısıl denge vardır. Başka bir

değişle, T1=T2=...=Ts olup, her yüzeydeki net ısı akısı sıfırdır. Bir numaralı küçük cismi

içine alan bir kontrol hacmine enerji korunumu ilkesi uygulanırsa,

0)( 111 =− ATEaGA s (4.32)

elde edilir. Bu bağıntı (4.31) denklemi kullanılarak aşağıdaki gibi yazılabilir.

)( sb TEG =

Ts

E3

E1

E2

G

A1

A2

A3

39

)()(

1

1sb

s TEa

TE= (4.33)

Bu sonuç kapalı çerçevedeki her küçük cisim için geçerli olacağından,

)(...)()(

2

2

1

1sb

ss TEa

TE

a

TE=== (4.34)

olarak yazılabilir. Bu bağıntı Kirchoff Yasası olarak bilinmektedir. Bu yasanın ortaya

koyduğu sonuç, a ≤ 1 olacağı için, ( ) ( )s b sE T E T≤ olması gerektiğidir. Böylece hiçbir

gerçek yüzeyin ışınım gücü, aynı sıcaklıktaki siyah cisminkinden daha büyük olamaz. Bu,

siyah cismin ideal bir yayıcı olduğunun kanıtıdır.

40

BÖLÜM 5

ISI KAYBI HESAP PROGRAMI

5.1 GELİŞTİRİLEN ISI KAYBI HESAP PROGRAMININ İÇERİĞİ

Şekil 5.1 Isı kaybı hesap programının ana hesap penceresi.

Isı Kaybı Hesap Programı, farklı bina tiplerinde ısı kayıplarını hesaplamak ve

parametrelerin değişik değerleri için, radyant yöntem ve geleneksel yöntem ısı kayıplarının

değişimlerini gözlemleyebilmek için Visual Basic tabanında hazırlanmış bir bilgisayar

programıdır.

41

Program temel olarak iki farklı hesap yöntemi kullanabilmektedir. Bunlardan ilki seramik

radyant imalatçısı olan bir firmanın önerdiği hesap yöntemi, diğeri ise CIBSE (The

Chartered Of Building Services Engineerings) kuruluşunun önerdiği hesap yöntemidir. Bu

çalışmalarda CIBSE hesap yöntemi kullanılacaktır.

CIBSE hesap yönteminde bina içerisindeki ortalama iç hava sıcaklığı ve iç ortam sıcaklığı

(yüzeylerde oluşan sıcaklık) çizelgeler yardımıyla hesaplanır. İç ortam sıcaklığı, iletimsel

ısı kayıplarında konfor sıcaklığı yerine kullanılmaktadır. İç hava sıcaklığı ise, hava

değişiminden kaynaklanan ısı kayıpları hesabında kullanılır. Geleneksel ısı kaybı

hesabında, tavan yüksekliği 5 m ve daha yüksek olan binalar için hesaplanan toplam ısı

kaybına ek olarak %5 oranında artırım uygulanır.

Isı Kaybı Hesap Programı;

a. Yapı bileşenlerinin ısı transferi katsayılarını hesaplamaktadır.

b. Mevcut ise, binanın komşu durumlarını göz önüne almaktadır.

c. Radyant ısı kayıplarını hesaplamaktadır.

d. Taşınım yoluyla ısı kayıplarını hesaplamaktadır.

e. Yıllık yakıt sarfiyatını hesaplamaktadır.

f. Radyant sistem için, ortama verilen CO2 miktarını ve gerekli havalandırma

açıklıklarını hesaplamaktadır.

g. Hesaplanan sonuçlar, yazıcı çıktısı olarak yazdırılabilmektedir.

Şekil 5.2’de programın akış şeması verilmiştir.

42

Şekil 5.2 Isı kaybı hesap programı akış diyagramı

Müşteri Bilgileri Girişi

Duvar için K değeri

Biliniyor K değeri girişi

Çatı için K değeri

Biliniyor

K değeri girişi

Çatı bileşenleri

girişi

Kapı için K değeri

Biliniyor

Kapı bileşenleri

girişi

Duvar Bileşenleri

Girişi

Pencere için K değeri

Biliniyor

Biliniyor Zemin içinK

değeri

Zemin bileşenleri

girişi

K değeri girişi

Kapı pencere konumlarının

seçimi

Bina özellikleri

girişi

Özel hesap

metodu

Hesapla

Sonuçları Ekrana yaz

Baskı önizleme

Bina verileri

Yazdır

Hesaplanan değerler

Yazdır

CO2 değeri hesabı

Değerleri kontrol et

Hesapla

Baskı önizleme

Yazdır

K değeri girişi

K değeri girişi

Yakıt sarfiyat hesap

penceresi

Değerleri gir

Hesapla

Baskı önizleme

Yazdır

Havalandırma açıklığı hesabı

Değerleri gir

Boşaltma hava hızını grafikten

seç

Hesapla

Baskı önizleme

Yazdır

CIBSE Metodu

Giriş

Kriterleri hesapla

Onayla İşlemi bitir

CIBSE METODU ÖZEL METOT

Listeden seç

43

5.2 RADYANT VE KONVANSİYONEL ISI İHTİYACI HESAPLARINDA CIBSE

HESAP YÖNTEMİNİN KULLANIMI

CIBSE “The Chartered Institution of Building Services Engineers” kuruluşu tarafından

hazırlanmış olan çizelgeler yardımı ile radyant ve geleneksel ısı ihtiyaçları birkaç adımda

hesaplanabilmektedir. Ayrıca CIBSE kuruluşunun önerdiği bu yöntem, BS (British

Standarts) tarafından referans olarak gösterilmektedir.

Çizelgeden değer seçebilmek için, öncelikle seçim kriterleri hesaplanmalıdır. CIBSE

çizelgeleri, belirlenen kriterlere göre iki farklı değer vermektedir. Bunlar F1 ve F2

değerleridir. Aşağıda, kriterler ile F1 ve F2 değerlerinin tanımları yapılmıştır.

Çizelgede sütun ve satır seçimlerinin yapılabilmesi için, aşağıdaki formüller

kullanılmaktadır.

∑∑ ⋅

=)(

)(

A

KAx (5.1)

∑⋅⋅

=)(3 A

VNy (5.2)

Denklemde;

x : Sütun parametresi

y : Satır parametresi

A : Yüzey alan [m2]

K : Isı transferi katsayısı [W/m2·K]

N : Hava değişim oranı [(m3/h hava)/m3 hacim]

V : Bina hacmi [m3]

Parametreler hesaplandıktan sonra, F1 ve F2 değerleri, iki boyutlu interpolasyon yardımı ile

çizelgeden seçilir. Bu değerler aşağıda verilen eşitliklerde yerine konarak ortalama iç hava

sıcaklığı ve iç ortam sıcaklığı hesaplanmaktadır.

44

Ortalama iç hava sıcaklığı;

aoaocai tttFt +−⋅= )(2 (5.3)

İç ortam sıcaklığı;

aoaocci tttFt +−⋅= )(1 (5.4)

Denklemde;

tai : Ortalama iç hava sıcaklığı [oC]

tci : İç ortam sıcaklığı [oC]

F1 : CIBSE çizelgesinden seçilen değer

F2 : CIBSE çizelgesinden seçilen değer

tc : İstenen konfor sıcaklığı [oC]

tao : Dış hava sıcaklığı [oC]

Ortalama iç hava sıcaklığı değeri ile hava değişimine bağlı ısı kayıpları hesaplanmaktadır.

Hava değişimine bağlı ısı ihtiyacı formülü aşağıda verilmiştir.

3

)( aoaih

ttVNQ

−⋅⋅= (5.5)

Denklemde;

Qh : Hava değişimine bağlı ısı ihtiyacı [W]

tai : Ortalama iç hava sıcaklığı [oC]

tao : Dış hava sıcaklığı [oC]

N : Hava değişim oranı [(m3/h hava)/m3 hacim]

V : Bina hacmi [m3]

İç ortam hava sıcaklığı değeri ile binanın yapı elemanlarına bağlı olan iletimsel ısı

kayıpları hesaplanmaktadır. İletim yolu ile olan ısı kayıpları aşağıdaki formül yardımıyla

hesaplanır.

45

∑ ⋅⋅−= KAttQ aocii )( (5.6)

(5.6) denkleminde;

Qi : İletim yolu ile oluşan ısı ihtiyacı [W]

tci : İç ortam sıcaklığı [oC]

tao : Dış sıcaklık [oC]

A : Yüzey alanı [m2]

K : Isı transferi katsayısı [W/m2·K]

Binanın toplam ısı ihtiyacı;

hi QQQ += (5.7)

formülü ile hesaplanır.

Radyant ve geleneksel ısı ihtiyacı hesaplarında aynı formüller geçerlidir. Çizelge 5.1 ve

Çizelge 5.2’de CIBSE değerleri [1, 5, 7] verilmiştir.

46

Çizelge 5.1 %90 geleneksel, %10 radyant ısıtma için CIBSE (The Chartered of Building Services Engineering) Çizelgesi [1, 5, 7].

Çizelge 5.2 %90 radyant, %10 geleneksel ısıtma için CIBSE (The Chartered of Building Services Engineering) Çizelgesi [1, 5, 7].

∑(A·K) / ∑(A) 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0 N·V / 3·∑(A)

F1 F2 F1 F2 F1 F2 F1 F2 F1 F2 F1 F2 F1 F2 F1 F2 F1 F2 F1 0,1 0,99 1,02 0,99 1,03 0,98 1,07 0,97 1,07 0,96 1,13 0,95 1,16 0,92 1,23 0,90 1,30 0,86 1,43 0,82 0,2 0,99 1,02 0,99 1,03 0,98 1,07 0,97 1,07 0,96 1,13 0,95 1,16 0,92 1,23 0,90 1,30 0,86 1,43 0,82 0,4 0,99 1,02 0,99 1,03 0,98 1,07 0,97 1,07 0,96 1,13 0,95 1,16 0,92 1,23 0,90 1,30 0,86 1,43 0,82 0,6 0,99 1,02 0,99 1,03 0,98 1,07 0,97 1,07 0,96 1,13 0,95 1,16 0,92 1,23 0,90 1,30 0,86 1,43 0,82 0,8 0,99 1,02 0,99 1,03 0,98 1,07 0,97 1,07 0,96 1,13 0,95 1,16 0,92 1,23 0,90 1,30 0,86 1,43 0,82 1,0 0,99 1,02 0,99 1,03 0,98 1,07 0,97 1,07 0,96 1,13 0,95 1,16 0,92 1,23 0,90 1,30 0,86 1,43 0,82 1,5 0,99 1,02 0,99 1,03 0,98 1,07 0,97 1,07 0,96 1,13 0,95 1,16 0,92 1,23 0,90 1,30 0,86 1,43 0,82 2,0 0,99 1,02 0,99 1,03 0,98 1,07 0,97 1,07 0,96 1,13 0,95 1,16 0,92 1,23 0,90 1,30 0,86 1,43 0,82 3,0 0,99 1,02 0,99 1,03 0,98 1,07 0,97 1,07 0,96 1,13 0,95 1,16 0,92 1,23 0,90 1,30 0,86 1,43 0,82 4,0 0,99 1,02 0,99 1,03 0,98 1,07 0,97 1,07 0,96 1,13 0,95 1,16 0,92 1,23 0,90 1,30 0,86 1,43 0,82

∑(A·K) / ∑(A) 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0 N·V / 3·∑(A)

F1 F2 F1 F2 F1 F2 F1 F2 F1 F2 F1 F2 F1 F2 F1 F2 F1 F2 F1 0,1 1,01 0,97 1,01 0,97 1,02 0,95 1,02 0,40 1,02 0,93 1,03 0,92 1,04 0,89 1,05 0,86 1,07 0,80 1,09 0,2 1,02 0,95 1,02 0,95 1,02 0,93 1,03 0,92 1,03 0,91 1,03 0,90 1,04 0,87 1,05 0,84 1,07 0,78 1,10 0,4 1,03 0,91 1,03 0,91 1,03 0,90 1,04 0,88 1,04 0,87 1,05 0,86 1,06 0,83 1,07 0,80 1,09 0,74 1,11 0,6 1,04 0,88 1,04 0,87 1,05 0,86 1,05 0,85 1,05 0,84 1,06 0,83 1,07 0,80 1,08 0,77 1,10 0,71 1,12 0,8 1,05 0,84 1,05 0,84 1,06 0,83 1,05 0,82 1,06 0,81 1,07 0,79 1,08 0,77 1,09 0,74 1,11 0,68 1,12 1,0 1,06 0,81 1,06 0,81 1,07 0,80 1,07 0,79 1,07 0,78 1,08 0,76 1,09 0,74 1,10 0,71 1,11 0,66 1,13 1,5 1,09 0,74 1,09 0,74 1,09 0,73 1,09 0,72 1,10 0,71 1,10 0,70 1,11 0,68 1,12 0,65 1,13 0,60 1,15 2,0 1,10 0,69 1,10 0,68 1,11 0,67 1,11 0,66 1,12 0,65 1,12 0,64 1,13 0,62 1,13 0,60 1,15 0,55 1,17 3,0 1,14 0,59 1,14 0,59 1,14 0,58 1,14 0,57 1,14 0,57 1,15 0,56 1,15 0,54 1,16 0,52 1,18 0,47 1,19 4,0 1,16 0,52 1,16 0,52 1,16 0,51 1,17 0,50 1,17 0,50 1,17 0,49 1,18 0,47 1,18 0,45 1,19 0,42 1,21

46

47

5.3 PROGRAMIN TANITIMI

Bu bölümde, hesaplamalarda kullanılmak üzere tasarlanmış olan Isı Kaybı Hesap

Programı’nın bölümleri anlatılmıştır. Çizelge 5.3’te programda kullanılan simgelerinin

açıklamaları verilmiştir.

Çizelge 5.3 Simgelerinin anlamları

GERİ

Bir önceki pencereye döner.

İLERİ Bir sonraki pencereyi çalıştırır.

Hesap2.ico

HESAPLA Girilen veriler ışığında hesaplama komutunu verir.

HESAP MAKİNESİ

Windows işletim sisteminin hesap makinesini çalıştırır.

YARDIM Yardım penceresini açar.

PROGRAMI KAPAT

Programı tamamen kapatır.

PROGRAM HAKKINDA

Program hakkında bilgi veren pencereyi açar.

CIBSE ÇİZELGELERİ

CIBSE çizelgelerinin içeriğini gösteren pencereyi açar.

KAYDET

Girilen ve hesaplanan verilerin kaydedilme penceresini açar.

BASKI ÖNİZLEME Baskı ön izleme penceresini açar.

YAKIT SARFİYATI Yakıt sarfiyatı hesap penceresini açar.

CO2 EMİSYONU CO2 hesap penceresini açar.

HAVALANDIRMA HESABI

Havalandırma kesiti hesap penceresini açar.

CO2 GRAFİĞİ CO2 durumunun grafiğini verir.

48

5.3.1 Giriş Penceresi

Şekil 5.3 Isı Kaybı Hesap Programı giriş penceresi.

Hazırlanacak olan projelerin bilgileri bu pencerede belirtilmektedir. Kutucuklara bilgiler

girildikten sonra “ileri” butonu ile bir sonraki adıma geçilebilir.

5.3.2 Duvar İçin Isı Transferi Katsayısı Hesaplama Penceresi

Şekil 5.4 Isı Kaybı Hesap Programı duvar için ısı transferi katsayısı hesaplama penceresi.

49

Bu bölümde duvar için ısı transferi katsayısı hesaplanır. Isı transferi katsayısının hesabı

için gerekli olan ısı iletim ve taşınım katsayılarına yardım bölümünden ulaşılabilmektedir.

Burada “h” ısı taşınım katsayısını, “k” ısı iletim katsayısını ve “d” kesit kalınlığını ifade

eder. Birimleri sırasıyla [W/m2·K], [W/m·K] ve [cm]’dir. Duvardaki katman sayısı 5’ten az

ise, katman sayısı kadar kutucuk doldurulur ve diğer kutucuklara 0 değeri girilir.

Kutucuklar doldurulduktan sonra hesapla butonuna basılır ve sonuç bölümündeki

kutucukta hesap sonucu görülür. “İleri” butonuna basarak bir sonraki adıma geçilir.

Eğer ısı transferi katsayısı [W/m·K] olarak biliniyorsa sonuç bölümündeki kutucuğa olarak

giriş yapılabilir. Ayrıca duvar birkaç farklı malzemeden oluşuyorsa “Farklı malzemeler”

butonuna basılarak ortalama ısı transferi katsayısı hesaplanabilir. Bu adımlardan sonra

“ileri” düğmesi ile bir sonraki adıma geçilir.

5.3.3 Çatı İçin Isı Transferi Katsayısı Hesaplama Penceresi

Şekil 5.5 Isı Kaybı Hesap Programı çatı için ısı transferi katsayısı hesaplama penceresi.

Duvar için ısı transferi katsayısı hesaplama penceresindeki gibi hesap yapılır.

50

5.3.4 Kapı İçin Isı Transferi Katsayısı Hesaplama Penceresi

Şekil 5.6 Isı Kaybı Hesap Programı kapı için ısı transferi katsayısı hesaplama penceresi.

Duvar için ısı transferi katsayısı hesaplama penceresindeki gibi hesap yapılır.

5.3.5 Pencere İçin Isı Transferi Katsayısı Hesaplama Penceresi

Bu bölümde pencere için ısı transferi katsayısı belirlenir yada hesaplanır. İstenir ise seçim

alanındaki pencere tiplerinden biri seçilebilir (Şekil 5.7).

Eğer ısı transferi katsayısı [W/m2·K] olarak biliniyorsa sonuç bölümündeki kutucuğa direkt

olarak giriş yapılabilir. Hesapla butonuna basılır ve sonuç bölümündeki kutucukta hesap

sonucu görülür. “İleri” butonuna basarak bir sonraki adıma geçilir.

51

Şekil 5.7 Isı Kaybı Hesap Programı pencere için ısı transferi katsayısı hesaplama penceresi.

5.3.6 Zemin İçin Isı Transferi Katsayısı Hesaplama Penceresi

Şekil 5.8 Isı Kaybı Hesap Programı zemin için ısı transferi katsayısı hesaplama penceresi.

52

Duvar için ısı transferi katsayısı hesaplama penceresindeki gibi hesap yapılır.

5.3.7 Kapı Ve Pencere Konumları

Şekil 5.9 Kapı ve pencere konumları.

Bu bölüm, pencere ve kapıların binanın hangi duvarında olduğunu belirtmek amacıyla

kullanılır. Gerekli yerler doldurulduktan sonra “ileri” butonu yardımıyla bir sonraki adıma

geçilir.

53

5.3.8 Veri Giriş Penceresi

Şekil 5.10 Veri giriş penceresi.

Bu bölümde bina ile ilgili bilgiler programa ilgili kutucuklar yardımı ile girilir. Program

hem bir radyant imalatçısının önerdiği hesap yöntemini, hem de CIBSE yöntemini

kullanabilir.

Eğer başka bir binaya komşu duvar varsa, ilgili kutucuğa komşu ortam sıcaklığı girilmeli,

komşu ortam yok ise yine ilgili kutucuğa küçük harflerle “none” yazısı girilmelidir.

Veri girişleri tamamlandıktan sonra hesapla butonuna basılarak otomatik olarak sonuç

ekranına geçilir.

Toplam pencere alanı ve toplam kapı alanı bölümlerine veri girişi yapılmaz. Bu alanlar

otomatik olarak “kapı pencere konumları” bölümünden veri almaktadır.

54

5.3.9 CIBSE Metodu

Şekil 5.11 CIBSE hesap metodu, 1. adım penceresi.

Veri giriş penceresinden CIBSE metodu seçilirse, yandaki pencere ekrana gelir. Bu

bölümde, gerekli parametreler otomatik olarak hesaplanarak ilgili kutucuklarda verilir.

Hesabın devam ettirilebilmesi için “Calculation of Temperatures” kulakçığına basılır ve

Şekil 5.12’de görülen ekrana açılır.

Şekil 5.12 CIBSE hesap metodu, 2. adım penceresi.

55

2. adımda, hesapla butonuna basılarak gerekli veriler hesaplatılır. Bu işlemden sonra onay

butonu aktif hale getirilmiş olur. Onay butonuna basılarak işleme devam edilir.

5.3.10 Sonuçlar Penceresi

Şekil 5.13 Sonuçlar penceresi.

Hesaplanan tüm değerler, bu bölümde verilmektedir. Ayrıca bu bölümden yıllık yakıt

sarfiyatı bölümüne, çıktı alma bölümüne, havalandırma açıklığı hesaplama bölümüne ve

CO2 emisyonu hesaplama bölümüne geçiş yapılabilmektedir.

56

5.3.11 Bina Verileri ve Hesap Sonuçları Çıktı Alma Penceresi

Şekil 5.14 Çıktı alma penceresi.

Bu bölümden yazdırma butonu yardımıyla bina verilerinin ve hesap sonuçlarının yazıcı

çıktısı alınabilmektedir.

5.3.12 Yıllık Yakıt Sarfiyatı Hesaplama Penceresi

Şekil 5.15 Yıllık yakıt sarfiyatı hesaplama penceresi.

57

Bu bölümde hesaplanan ısı kaybını karşılayabilmek için yıllık tüketilecek yakıt miktarı

hesaplanır. Yakıt olarak doğalgaz ve LPG için hesap yapılabilir. Ayrıca bu bölümün

butonlar menüsünden yazıcı çıktısı alınabilir.

5.3.13 CO2 Durumu Hesaplama Penceresi

Şekil 5.16 CO2 durumu hesaplama penceresi.

Bu bölüm yardımıyla kurulacak olan açık alevli radyant sisteminin CO2 emisyonu durumu

hesaplanabilir. Program CO2 emisyonu güvenlik sınırlarını geçerse program kullanıcı

uyarılacaktır. Ayrıca CO2 emisyonu bilgilerinin butonlar menüsü yardımıyla yazıcı çıktısı

alınabilir.

58

5.3.14 Havalandırma Kesit Alanı Hesaplama Penceresi

Şekil 5.17 Havalandırma kesit alanı hesaplama penceresi.

Bu bölümde, hava değişiminin yetmediği durumlarda yapılması gereken havalandırmayı

sağlayacak kesit alanları hesaplanmaktadır. Egzoz hava hızı bilinmiyor ise “?” butonuna

basılarak egzoz hava hızı belirlenir.

Şekil 5.18 Egzoz hava hızı hesaplama penceresi.

59

Şekil 5.17’de gösterilen bölüm yardımıyla, sıcaklığa ve yüksekliğe bağlı olarak egzoz hava

hızı belirlenebilir. Tasarım sırasında girilmiş olan iç dış sıcaklık değerleri yardımıyla

hesaplanmış olan “∆T” (sıcaklık farkı), eksen yardımıyla seçildiğinde eksen kutucukları

“siyah” renk alır. Sonrasında boşaltma havası (egzoz) hızı, ilgili eksenden ve yükseklik

grafikleri yardımıyla belirlenir. Seçim noktasında farenin orta tuşuna basılır. Böylelikle

seçilen değer ilgili kutucuğa otomatik olarak yazılmış olur. İşleme devam etmek için “geri”

butonuna basılır.

5.3.15 Ortalama Isı Transferi Katsayısı Hesabı

Şekil 5.19 Duvar için ortalama ısı transferi katsayısı hesap pencereleri.

Şekil 5.20 Çatı için ortalama ısı transferi katsayısı hesap pencereleri.

60

Duvar veya çatıda farklı malzemeler kullanılmış ise, yukarıdaki pencereler yardımıyla ısı

kayıp hesaplarında kullanılmak üzere ortalama ısı transferi katsayıları hesaplanabilir.

Bunun için kaç farklı malzeme olduğu belirlenmeli ve ilgili kutucuklara değerler

girilmelidir. En fazla üç farklı malzeme için hesap yapılabilmektedir. Şekillerdeki duvar ve

çatı çizimleri örnek olarak verilmiştir.

61

BÖLÜM 6

RADYANT VE KONVANSİYONEL ISI İHTİYAÇLARININ, FARKLI YAPI

DURUMLARINDA KARŞILAŞTIRILMASI

6.1 HAVA DEĞİŞİM KATSAYISININ RADYANT VE KONVANSİYONEL ISI

KAYIPLARI ÜZERİNDEKİ ETKİSİ

6.1.1 Küçük Bina Örneği (Taban Alanı 300 m2)

Aşağıdaki binada, hava değişim sayısı 0 ile 6 (m3/h hava)/m3 hacim arasında değiştirilerek

ısı kayıp hesapları yapılmıştır.

Şekil 6.1 Küçük binanın şematik görünümü.

6 m

8 m

30 m

10 m

62

Çizelge 6.1 Tasarım koşulları.

Binanın eni : 10m Konfor sıcaklığı : +18 oC Binanın Boyu : 30m Dış Sıcaklık : 0 oC Tavan yüksekliği : 6m Toprak Sıcaklığı : +5 oC Mahya Yüksekliği : 8m Çalışma Saatleri : 24 saat/gün Hava Değişim Oranı:0-6 (m3/h hava)/m3hacim Çalışma Günleri : 7 gün / hafta Duvar Isı Transferi Katsayısı : 2,3 W/m2·K Çatı Isı Transferi Katsayısı :6,1 W/m2·K Zemin Isı Transferi Katsayısı : 0,4 W/m2·K Kapı-Pencere Isı Transferi Katsayısı : -

Not: Hava değişimi hiçbir zaman 0 değerini alamaz. Burada teorik olarak 0 m3/(h·m3)

değeri alınmıştır.

Hesap Sonuçları :

Çizelge 6.2 Hava değişim oranı: 0 (m3/h hava)/m3 hacim için.

Radyant Isıtma Geleneksel Isıtma Ortalama iç hava sıcaklığı oC 14,51 25,50 İç ortam sıcaklığı oC 19,22 15,55 İletimsel ısı ihtiyacı kW 60,81 49,08 Hava değişimi ısı ihtiyacı kW 0 0 Toplam Isı ihtiyacı kW 60.81 51,53 Yükseklik artırımı % 0 5

Çizelge 6.3 Hava değişim oranı: 1 (m3/h hava)/m3 hacim için.

Radyant Isıtma Geleneksel Isıtma Ortalama iç hava sıcaklığı oC 12,65 25,50 İç ortam sıcaklığı oC 19,84 15,55 İletimsel ısı ihtiyacı kW 62,79 49,08 Hava değişimi ısı ihtiyacı kW 8,77 17,85 Toplam Isı ihtiyacı kW 71,55 70,28 Yükseklik artırımı % 0 5

Çizelge 6.4 Hava değişim oranı: 2 (m3/h hava)/m3 hacim için.

Radyant Isıtma Geleneksel Isıtma Ortalama iç hava sıcaklığı oC 11,39 25,50 İç ortam sıcaklığı oC 20,16 15,55 İletimsel ısı ihtiyacı kW 63,81 49,08 Hava değişimi ısı ihtiyacı kW 15,79 35,70 Toplam Isı ihtiyacı kW 79,60 89,02 Yükseklik artırımı % 0 5

63

Çizelge 6.5 Hava değişim oranı: 3 (m3/h hava)/m3 hacim için.

Radyant Isıtma Geleneksel Isıtma Ortalama iç hava sıcaklığı oC 10,02 25,50 İç ortam sıcaklığı oC 20,61 15,55 İletimsel ısı ihtiyacı kW 65,25 49,08 Hava değişimi ısı ihtiyacı kW 20,83 53,55 Toplam Isı ihtiyacı kW 86,08 107,76 Yükseklik artırımı % 0 5

Çizelge 6.6 Hava değişim oranı: 4 (m3/h hava)/m3 hacim için.

Radyant Isıtma Geleneksel Isıtma Ortalama iç hava sıcaklığı oC 9,22 25,50 İç ortam sıcaklığı oC 20,95 15,55 İletimsel ısı ihtiyacı kW 66,33 49,08 Hava değişimi ısı ihtiyacı kW 25,56 71,40 Toplam Isı ihtiyacı kW 91,89 126,51 Yükseklik artırımı % 0 5

Çizelge 6.7 Hava değişim oranı: 5 (m3/h hava)/m3 hacim için.

Radyant Isıtma Geleneksel Isıtma Ortalama iç hava sıcaklığı oC 8,39 25,50 İç ortam sıcaklığı oC 21,24 15,55 İletimsel ısı ihtiyacı kW 67,26 49,08 Hava değişimi ısı ihtiyacı kW 29,07 89,25 Toplam Isı ihtiyacı kW 96,33 145,25 Yükseklik artırımı % 0 5

Çizelge 6.8 Hava değişim oranı: 6 (m3/h hava)/m3 hacim için.

Radyant Isıtma Geleneksel Isıtma Ortalama iç hava sıcaklığı oC 7,80 25,50 İç ortam sıcaklığı oC 21,36 15,55 İletimsel ısı ihtiyacı kW 67,64 49,08 Hava değişimi ısı ihtiyacı kW 32,43 107,10 Toplam Isı ihtiyacı kW 100,08 163,99 Yükseklik artırımı % 0 5

64

Şekil 6.2 Farklı hava değişimi durumlarında radyant ve geleneksel ısı ihtiyaçları

Yukarıda yapılan hesaplara göre, sızdırmazlığı çok iyi sağlanmış binalarda, geleneksel

ısıtma sisteminin seçilmesi, sızdırmazlığın kötü olduğu, pencere ve kapıların çok sık açılıp

kapatıldığı yada mekanik havalandırmanın uygulandığı binalarda ise radyant ısıtma

sistemlerinin seçilmesinin, işletme maliyetleri açısından daha ekonomik olduğu

anlaşılmaktadır. Burada şunu da vurgulamak gerekir. Çıkan sonuçların tamamı, binanın

rejime ulaşmış hali için geçerlidir. Eğer ısıtma sistemi, çalışma saatleri dolayısıyla çok sık

açılıp kapatılıyorsa, bu durum radyant ısıtma sistemini daha da ekonomik hale getirecektir.

Çizelge 6.9’da sadece binanın ısı yükü dikkate alınarak hesaplanmış tasarruf oranları

görülmektedir. Negatif değerler geleneksel ısıtma sisteminin avantajlı olduğu durumları

ifade etmektedir.

Çizelge 6.9 Küçük bina için radyant ısıtma sisteminin geleneksel ısıtma sistemine göre

sağladığı tasarruf oranları.

Hava Değişim Sayısı Binanın Havalandırma Durumu Tasarruf Oranı

0 (m3/h hava)/m3 hacim Tamamen yalıtılmış (Teorik) %-18,0 1 (m3/h hava)/m3 hacim İyi yalıtılmış %-1,8 2 (m3/h hava)/m3 hacim Yalıtılmış, kapılar sık açılıp kapatılıyor %10,6 3 (m3/h hava)/m3 hacim Kapılar sık açık kalıyor %20,1 4 (m3/h hava)/m3 hacim Mekanik havalandırma yapılıyor %27,4 5 (m3/h hava)/m3 hacim Mekanik havalandırma yapılıyor %33,7 6 (m3/h hava)/m3 hacim Mekanik havalandırma yapılıyor %39,0

Hava değiş im ine göre toplam ısı ihtiyacı

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 1 2 3 4 5 6 7Hava değiş im i sayısı (m 3/(h.m 3))

Isı i

hti

yacı

(kW

)

Toplam Radyant Isı İhtiyacıToplam Konvansiyonel Isı İhtiyacı

(m3/h hava)/m3 hacim

65

Çizelgeden de anlaşılacağı gibi, çok düşük hava değişim sayılarında tasarruf oranı negatif

olmaktadır.

6.1.2 Büyük Bina Örneği (Taban Alanı 6000 m2)

Aşağıdaki binada, hava değişim sayısı 0 (m3/h hava)/m3 hacim ile 3,5 (m3/h hava)/m3

hacim arasında değiştirilerek ısı kayıp hesapları yapılmıştır. Burada maksimum 3,5 (m3/h

hava)/m3 hacim hava değişimi alınmasının nedeni; bu değerin üstünde olması durumunda,

kriter değerleri CIBSE çizelge değerlerinin dışına çıkmaktadır. Ayrıca aşağıdaki bina

örneğinde bina hacmi 42000 m3 tür. Hava değişimini 4 (m3/h hava)/m3 hacim aldığımızı

varsayarsak 42000×4= 168000 m3/h hava değişimi gerçekleştiği görülür. Bu değer bu

ölçüde bir bina için pratikte büyük bir değerdir. Bu değere, özel durumlu endüstriyel

binalarda özel amaçlı mekanik havalandırma yapılırsa erişilebilir.

Şekil 6.3 Büyük binanın şematik görünümü.

Çizelge 6.10 Büyük bina tasarım koşulları.

Binanın eni : 60m Konfor sıcaklığı : +18 oC Binanın Boyu : 100m Dış Sıcaklık : 0 oC Tavan yüksekliği : 6m Toprak Sıcaklığı : +5 oC Mahya Yüksekliği : 8m Çalışma Saatler : 24 saat/gün Hava Değişim Sayısı : - Çalışma Günleri : 7 gün / hafta Duvar Isı Transferi Katsayısı : 2,3 W/m2·K Çatı Isı Transferi Katsayısı :6,1 W/m2·K Zemin Isı Transferi Katsayısı :0,4 W/m2·K Kapı-Pencere Isı Transferi Katsayısı : -

6 m

100 m

20 m 20 m 20 m

8 m

66

Hesap Sonuçları:

Çizelge 6.11 Hava değişim sayısı: 0 (m3/h hava)/m3 hacim için.

Radyant Isıtma Geleneksel Isıtma Ortalama iç hava sıcaklığı oC 14,27 26,00 İç ortam sıcaklığı oC 19,30 15,39 İletimsel ısı ihtiyacı kW 827,50 657,42 Hava değişimi ısı ihtiyacı kW 0,00 0 Toplam Isı ihtiyacı kW 827,50 690,30 Yükseklik artırımı % 0 5

Çizelge 6.12 Hava değişim sayısı: 0,5 (m3/h hava)/m3 hacim için.

Radyant Isıtma Geleneksel Isıtma Ortalama iç hava sıcaklığı oC 12,64 26,00 İç ortam sıcaklığı oC 19,85 15,39 İletimsel ısı ihtiyacı kW 851,42 657,42 Hava değişimi ısı ihtiyacı kW 87,60 182,00 Toplam Isı ihtiyacı kW 939,02 881,39 Yükseklik artırımı % 0 5

Çizelge 6.13 Hava değişim sayısı: 1 (m3/h hava)/m3 hacim için.

Radyant Isıtma Geleneksel Isıtma Ortalama iç hava sıcaklığı oC 11,76 26,00 İç ortam sıcaklığı oC 20,03 15,39 İletimsel ısı ihtiyacı kW 859,25 657,42 Hava değişimi ısı ihtiyacı kW 162,99 364,00 Toplam Isı ihtiyacı kW 1022,24 1072,49 Yükseklik artırımı % 0 5

Çizelge 6.14 Hava değişim sayısı: 1,5 (m3/h hava)/m3 hacim için.

Radyant Isıtma Geleneksel Isıtma Ortalama iç hava sıcaklığı oC 10,68 26,00 İç ortam sıcaklığı oC 23,39 15,39 İletimsel ısı ihtiyacı kW 874,91 657,42 Hava değişimi ısı ihtiyacı kW 222,04 546,00 Toplam Isı ihtiyacı kW 1096,95 1263,59 Yükseklik artırımı % 0 5

67

Çizelge 6.15 Hava değişim sayısı: 2,0 (m3/h hava)/m3 hacim için. Radyant Isıtma Geleneksel Isıtma Ortalama iç hava sıcaklığı oC 9,78 26,00 İç ortam sıcaklığı oC 20,75 15,39 İletimsel ısı ihtiyacı kW 890,57 657,42 Hava değişimi ısı ihtiyacı kW 271,10 728,00 Toplam Isı ihtiyacı kW 1161,67 1454,69 Yükseklik artırımı % 0 5

Çizelge 6.16 Hava değişim sayısı: 2,5 (m3/h hava)/m3 hacim hacim için. Radyant Isıtma Geleneksel Isıtma Ortalama iç hava sıcaklığı oC 9,05 26,00 İç ortam sıcaklığı oC 21,01 15,39 İletimsel ısı ihtiyacı kW 901,88 657,42 Hava değişimi ısı ihtiyacı kW 313,58 910,00 Toplam Isı ihtiyacı kW 1215,46 1645,79 Yükseklik artırımı % 0 5

Çizelge 6.17 Hava değişim sayısı: 3,0 (m3/h hava)/m3 hacim için, Radyant Isıtma Geleneksel Isıtma Ortalama iç hava sıcaklığı oC 8,34 26,00 İç ortam sıcaklığı oC 21,26 15,39 İletimsel ısı ihtiyacı kW 912,75 657,42 Hava değişimi ısı ihtiyacı kW 346,78 1092,00 Toplam Isı ihtiyacı kW 1259,53 1836,89 Yükseklik artırımı % 0 5

Çizelge 6.18 Hava değişim sayısı: 3,5 (m3/h hava)/m3 hacim için. Radyant Isıtma Geleneksel Isıtma Ortalama iç hava sıcaklığı oC 7,91 26,00 İç ortam sıcaklığı oC 21,37 15,39 İletimsel ısı ihtiyacı kW 917,54 657,42 Hava değişimi ısı ihtiyacı kW 383,71 1274,00 Toplam Isı ihtiyacı kW 1301,25 2027,99 Yükseklik artırımı % 0 5

Çizelge 6.19 Sonuçların gösterimi.

Hava Değişim Sayısı Toplam Radyant Isı

ihtiyacı Toplam Geleneksel Isı

ihtiyacı 0,0 (m3/h hava)/m3 hacim 827,50 kW 690,29 kW 1,0 (m3/h hava)/m3 hacim 1022,24 kW 1072,49 kW 1,5 (m3/h hava)/m3 hacim 1096,95 kW 1263,59 kW 2,0 (m3/h hava)/m3 hacim 1161,67 kW 1454,69 kW 2,5 (m3/h hava)/m3 hacim 1215,46 kW 1645,79 kW 3,0 (m3/h hava)/m3 hacim 1259,53 kW 1836,89 kW 3,5 (m3/h hava)/m3 hacim 1301,25 kW 2027,99 kW

68

Hava değişimine göre toplam ısı ihtiyacı

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

0,0 1,0 2,0 3,0 4,0Hava değiş im i sayısı (m 3/(h.m 3))

Isı i

hti

yacı

(kW

)

Toplam Radyant Isı İhtiyacı

Toplam Konvansiyonel Isı İhtiyacı

Şekil 6.4 Büyük bina için, farklı hava değişimi durumlarında, radyant ve geleneksel ısı kayıpları

Çizelge 6.20 Büyük bina için tasarruf oranlarının karşılaştırılması.

Hava Değişim Sayısı Binanın Havalandırma Durumu Tasarruf Oranı

0 (m3/h hava)/m3 hacim Tamamen yalıtılmış (Teorik) %-19,9 0,5 (m3/h hava)/m3 hacim İyi yalıtılmış %-6,5 1 (m3/h hava)/m3 hacim Yalıtılmış, kapılar sık açılıp kapatılıyor %4,7 1,5 (m3/h hava)/m3 hacim Kapılar sık açık kalıyor %13,2 2 (m3/h hava)/m3 hacim Kötü yalıtılmış, yada kapılar sürekli açık %20,1 2,5 (m3/h hava)/m3 hacim Mekanik havalandırma yapılıyor %26,1 3 (m3/h hava)/m3 hacim Mekanik havalandırma yapılıyor %31,4 3,5 (m3/h hava)/m3 hacim Mekanik havalandırma yapılıyor %35,8

Yukarıdaki Çizelgede verilen değerlerden, bina boyutları arttığında, tasarruf oranları da

önemli ölçüde artmaktadır. Örneğin bölüm 6.1.1’deki binada hava değişimi 3 (m3/h

hava)/m3 hacim olduğunda, tasarruf oranı %20,1 ; bölüm 6.1.2’deki binada ise aynı hava

değişim sayısında tasarruf oranı %31,4 olmaktadır.

(m3/h hava)/m3 hacim

69

İki farklı bina örneğinden çıkarılabilecek sonuç; hava değişimi açısından çok iyi korunmuş

binalarda geleneksel sistem avantajlıdır (elektrik sarfiyatları, personel giderleri, bakım

giderleri, verimlilik faktörleri göz önüne alındığında bu durum değişecektir). Hava değişim

sayısı yüksek olan binalarda ise, radyant ısıtma yöntemi geleneksel yöntemlere nazaran

önemli avantajlar sağlamaktadır. Bu avantajların, bina hacmi büyüdükçe, arttığı

görülmektedir.

6.2 TAVAN YÜKSEKLİĞİNİN RADYANT VE GELENEKSEL ISI KAYIPLARI

ÜZERİNDEKİ ETKİSİ

Bu bölümde tüm değişkenler sabit tutularak, yalnızca tavan yüksekliği değiştirilmiş ve ısı

kayıpları hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar grafiksel olarak aşağıda anlatılmıştır. Tavan

yüksekliği 4 metre ile 10 metre arasında 1’er metre değiştirilerek hesaplar yapılmıştır.

Mahya yüksekliği ile tavan yüksekliği arasındaki fark, her durum için 2 metre alınmıştır.

Şekil 6.5 Büyük binanın şematik görümü

Çizelge 6.21 Büyük bina için tasarım koşulları.

Binanın eni : 60m Konfor sıcaklığı : +18 oC Binanın Boyu : 100m Dış Sıcaklık : 0 oC Tavan yüksekliği : Değişken Toprak Sıcaklığı : +5 oC Mahya Yüksekliği : Değişken Çalışma Saatler : 24 saat/gün Hava Değişim Sayısı:1 (m3/h hava)/m3 hacim Çalışma Günleri : 7 gün / hafta Duvar Isı Transferi Katsayısı : 2,3 W/m2·K Çatı Isı Transferi Katsayısı :6,1 W/m2·K Zemin Isı Transferi Katsayısı :0,4 W/m2·K Kapı-Pencere Isı Transferi Katsayısı : -

-

100

20 m 20 20 m

-

70

Hesap sonuçları:

Çizelge 6.22 Tavan yüksekliği 4 metre, mahya yüksekliği 6 metre ise.

Radyant Isıtma Geleneksel Isıtma Ortalama iç hava sıcaklığı oC 12,15 26,09 İç ortam sıcaklığı oC 19,99 15,36 İletimsel ısı ihtiyacı kW 828,08 633,51 Hava değişimi ısı ihtiyacı kW 120,29 260,90 Toplam Isı ihtiyacı kW 948,37 939,13 Yükseklik artırımı % 0 5

Çizelge 6.23 Tavan yüksekliği 5 metre, mahya yüksekliği 7 metre ise.

Radyant Isıtma Geleneksel Isıtma Ortalama iç hava sıcaklığı oC 11,95 26,04 İç ortam sıcaklığı oC 20,02 15,38 İletimsel ısı ihtiyacı kW 844,08 645,57 Hava değişimi ısı ihtiyacı kW 141,97 312,48 Toplam Isı ihtiyacı kW 986,05 1006,06 Yükseklik artırımı % 0 5

Çizelge 6.24 Tavan yüksekliği 6 metre, mahya yüksekliği 8 metre ise.

Radyant Isıtma Geleneksel Isıtma Ortalama iç hava sıcaklığı oC 11,76 26,00 İç ortam sıcaklığı oC 20,03 15,39 İletimsel ısı ihtiyacı kW 859,25 657,42 Hava değişimi ısı ihtiyacı kW 162,99 364,00 Toplam Isı ihtiyacı kW 1022,24 1072,49 Yükseklik artırımı % 0 5

Çizelge 6.25 Tavan yüksekliği 7 metre, mahya yüksekliği 9 metre ise.

Radyant Isıtma Geleneksel Isıtma Ortalama iç hava sıcaklığı oC 11,52 25,96 İç ortam sıcaklığı oC 20,11 15,41 İletimsel ısı ihtiyacı kW 877,53 669,63 Hava değişimi ısı ihtiyacı kW 182,48 415,36 Toplam Isı ihtiyacı kW 1060,01 1139,24 Yükseklik artırımı % 0 5

71

Çizelge 6.26 Tavan yüksekliği 8 metre, mahya yüksekliği 10 metre ise.

Radyant Isıtma Geleneksel Isıtma Ortalama iç hava sıcaklığı oC 11,30 25,93 İç ortam sıcaklığı oC 20,18 15,42 İletimsel ısı ihtiyacı kW 895,48 681,43 Hava değişimi ısı ihtiyacı kW 201,37 466,74 Toplam Isı ihtiyacı kW 1096,85 1205,57 Yükseklik artırımı % 0 5

Çizelge 6.27 Tavan yüksekliği 9 metre, mahya yüksekliği 11 metre ise.

Radyant Isıtma Geleneksel Isıtma Ortalama iç hava sıcaklığı oC 11,08 25,89 İç ortam sıcaklığı oC 20,25 15,43 İletimsel ısı ihtiyacı kW 913,53 693,23 Hava değişimi ısı ihtiyacı kW 219,38 517,80 Toplam Isı ihtiyacı kW 1132,92 1271,58 Yükseklik artırımı % 0 5

Çizelge 6.28 Tavan yüksekliği 10 metre, mahya yüksekliği 12 metre ise.

Radyant Isıtma Geleneksel Isıtma Ortalama iç hava sıcaklığı oC 10,87 25,85 İç ortam sıcaklığı oC 20,32 15,44 İletimsel ısı ihtiyacı kW 931,69 705,05 Hava değişimi ısı ihtiyacı kW 236,75 568,70 Toplam Isı ihtiyacı kW 1168,43 1337,44 Yükseklik artırımı % 0 5

Çizelge 6.29 Hesap sonuçları. Radyant Isı ihtiyacı (kW) Geleneksel Isı ihtiyacı (kW) Tavan

yüksekliği (m)

Hava Değişimi İletimsel Toplam

Hava değişimi İletimsel Toplam

4,00 120,29 828,08 948,37 260,90 633,51 939,13 5,00 141,97 844,08 986,05 312,48 645,67 1006,06 6,00 162,99 859,25 1022,24 364,00 657,42 1072,49 7,00 182,48 877,53 1060,01 415,36 669,63 1139,24 8,00 201,37 895,48 1096,85 466,74 681,43 1205,57 9,00 219,38 913,53 1132,92 517,80 693,23 1271,58 10,00 236,75 931,69 1168,43 568,70 705,05 1337,44

72

Sonuçların grafiksel gösterimi aşağıda verilmiştir.

Şekil 6.6 İletimsel ısı ihtiyaçlarının grafiksel gösterimi.

Yukarıdaki grafikte, iletimsel ısı kayıpları gösterilmiştir. İletimsel ısı kayıpları tavan

yüksekliği arttıkça orantılı şekilde artmaktadır. Bu grafikte radyant ısı ihtiyacının

geleneksel ısı ihtiyacından büyük olduğu görülmektedir. Bunun nedeni, ışınımla ısıtma

mantığında hacmin iç havasının değil yüzeylerinin ısıtılmasıdır. Bu nedenle hacmin iç

yüzey sıcaklıkları, iç hava sıcaklığından yüksektir. Ancak geleneksel ısıtmada bu durum

tam tersidir. İç ortam sıcaklığı, yüzey sıcaklıklarından daha yüksektir. Sonuç olarak tavan

yüksekliği arttıkça ısı transferi alanı artmakta ve iletimsel kayıp açısından, radyant ısı

ihtiyacı, geleneksel ısı ihtiyacından daha fazla olmaktadır. Aradaki bu fark, bina

izolasyonunun iyileştirilmesi ile azaltılabilir.

İletim sel Isı İhtiyaçlarının Karş ılaş tırılması

500

600

700

800

900

1000

3 5 7 9 11

Duvar Yüksekliği (m )

Isı i

hti

yacı

(kW

)

Radyant Isı İhtiyacı (kW)Konvansiyonel Isı İhtiyacı (kW)

Tavan yüksekliği (m)

73

Şekil 6.7 Hava değişimi ısı ihtiyaçlarının grafiksel gösterimi.

Yukarıdaki grafikte radyant ve geleneksel sistem için hava değişimi ısı ihtiyacı verilmiştir.

Bir önceki paragrafta değinildiği gibi, geleneksel ısıtmada iç ortam sıcaklığı, radyant

ısıtmaya göre daha yüksektir. Bu grafikte, geleneksel sistem eğrisi eğiminin, radyant

sistem eğrisi eğimine göre daha dik olduğu görülmektedir. Bu durum, radyant sistemi,

yüksek binalar için daha da avantajlı hale getirmektedir. Aşağıdaki grafikler

birleştirildiğinde, toplam ısı ihtiyacı Şekil 6.7’deki gibi olur.

Şekil 6.8 Toplam ısı ihtiyacının grafiksel gösterimi.

Hava Değiş im i Isı İhtiyaçlarının

Karş ılaş tırılm ası

0

100

200

300

400

500

600

3 5 7 9 11Duvar Yüksekliği (m)

Isı i

hti

yacı

(kW

)

Radyant Isı İhtiyacı (kW)Konvansiyonel Isı İhtiyacı (kW)

Toplam Isı İhtiyaçlarının Karş ılaş tırılm ası

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

3 5 7 9 11Duvar Yüksekliği (m )

Isı i

hti

yacı

(kW

)

Radyant Isı İhtiyacı (kW)

Konvansiyonel Isı İhtiyacı

Tavan yüksekliği (m)

Tavan yüksekliği (m)

74

6.3 İZOLASYON RADYANT VE GELENKSEL ISI İHTİYAÇLARI

ÜZERİNDEKİ ETKİSİ

Aşağıda, dört farklı izolasyonu durumu için hesaplar yapılmış sonuçlar grafikler üzerinde

gösterilmiştir.

Birinci durum; duvar ve çatı malzemesinin ısı transferi katsayısı : 6,0 W/m2·K

İkinci durum; Duvar ve çatı malzemesinin ısı transferi katsayısı : 4,2 W/m2·K

Üçüncü durum; Duvar ve çatı malzemesinin ısı transferi katsayısı : 2,4 W/m2·K

Dördüncü durum; Duvar ve çatı malzemesinin ısı transferi katsayısı : 0,6 W/m2·K

Gerçeğe yakın olması açısından, zemin ısı transferi katsayısı sabit (0,4 W/m2·K) alınmıştır.

Şekil 6.9 Büyük binanın şematik görünümü.

Çizelge 6.30 Büyük bina için tasarım koşulları.

Binanın eni : 60m Konfor sıcaklığı : +18 oC Binanın Boyu : 100m Dış Sıcaklık : 0 oC Tavan yüksekliği : 6m Toprak Sıcaklığı : +5 oC Mahya Yüksekliği : 8m Çalışma Saatler : 24 saat/gün Hava Değişim Sayısı : 1(m3/h hava)/m3 hacim Çalışma Günleri : 7 gün / hafta Duvar Isı Transferi Katsayısı : Değişken Çatı Isı Transferi Katsayısı : Değişken Zemin Isı Transferi Katsayısı : 0,4 W/m2·K Kapı-Pencere Isı Transferi Katsayısı : -

6m

100 m

20 m 20 m 20 m

8m

75

Hesap sonuçları:

Çizelge 6.31 Birinci durum; duvar ve çatı malzemesinin ısı transferi katsayısı, 6,0 W/m2·K

Radyant Isıtma Geleneksel Isıtma Ortalama iç hava sıcaklığı oC 11,34 27,01 İç ortam sıcaklığı oC 20,20 15,06 İletimsel ısı ihtiyacı kW 998,00 741,00 Hava değişimi ısı ihtiyacı kW 157,17 378,14 Toplam Isı ihtiyacı kW 1155,17 1175,10 Yükseklik artırımı % 0 5

Çizelge 6.32 İkinci durum; duvar ve çatı malzemesinin ısı transferi katsayısı, 4,2 W/m2·K

Radyant Isıtma Geleneksel Isıtma Ortalama iç hava sıcaklığı oC 12,26 24,72 İç ortam sıcaklığı oC 11,90 15,79 İletimsel ısı ihtiyacı kW 698,83 552,02 Hava değişimi ısı ihtiyacı kW 169,92 346,08 Toplam Isı ihtiyacı kW 868,78 943,00 Yükseklik artırımı % 0 5

Çizelge 6.33 Üçüncü durum; duvar ve çatı malzemesi ısı transferi katsayısı, 2,4 W/m2·K

Radyant Isıtma Geleneksel Isıtma Ortalama iç hava sıcaklığı oC 13,27 22,24 İç ortam sıcaklığı oC 19,64 16,53 İletimsel ısı ihtiyacı kW 409,08 342,40 Hava değişimi ısı ihtiyacı kW 183,92 311,36 Toplam Isı ihtiyacı kW 593,00 686,45 Yükseklik artırımı % 0 5

Çizelge 6.34 Dördüncü durum; duvar ve çatı malzemesi ısı transferi katsayısı,0,6 W/m2·K

Radyant Isıtma Geleneksel Isıtma Ortalama iç hava sıcaklığı oC 14,20 19,83 İç ortam sıcaklığı oC 19,26 17,45 İletimsel ısı ihtiyacı kW 125,90 112,94 Hava değişimi ısı ihtiyacı kW 196,81 277,62 Toplam Isı ihtiyacı kW 322,71 410,09 Yükseklik artırımı % 0 5

76

Şekil 6.10 İzolasyon durumuna göre, hava değişimi ısı ihtiyacı.

Farklı izolasyonu durumları için hava değişimi ısı ihtiyaçları Şekil 6.10’daki gibidir.

İzolasyon durumu iyileştikçe geleneksel hava değişimi ısı ihtiyacı azalmakta ancak radyant

hava değişimi ısı ihtiyacı artmaktadır. Radyant sistemdeki bu artış, ortam havasının dolaylı

olarak ısıtılmasından kaynaklanmaktadır. İzolasyon durumu iyileştikçe yüzeylerden dış

ortama atılan ısı miktarı azalır, iç ortam havasına geçen ısı miktarı artar. Hava değişimi ısı

ihtiyacının iç ortam havasının sıcaklığına bağlı olduğu düşünülürse grafikteki bu artışın

doğru olduğu ortaya çıkmaktadır.

İzolasyon durumlarına göre hava değiş im i ısı

ihtiyacı

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 2 4 6 8

İzolasyon (W/m2.K)

Isı i

hti

yacı

(kW

)

Radyant Isı İhtiyacı (kW)Konvansiyonel Isı İhtiyacı (kW)

77

Şekil 6.11 İzolasyon durumuna göre, iletimsel ısı ihtiyacı.

Daha önce de bahsedildiği gibi, izolasyonu durumunun iyileştirilmesi sayesinde geleneksel

ve radyant sistemler arasındaki farklar, Şekil 6.12’den de görüleceği gibi minimuma

indirilebilmektedir.

Şekil 6.12 İzolasyon durumuna göre, toplam ısı ihtiyacı.

İzolasyon durumlarına göre iletimsel ısı ihtiyacı

0

200

400

600

800

1000

1200

0 2 4 6 8İzolasyon (W/m 2.K)

Isı i

hti

yacı

(kW

)

Radyant Isı İhtiyacı (kW)Konvansiyonel Isı İhtiyacı (kW)

İzolasyon durum una göre toplam ısı ihtiyacı

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 2 4 6 8

İzolasyon (W/m 2.K)

Isı i

hti

yacı

(kW

)

Konvansiyonel Isı İhtiyacı (kW)

Radyant Isı İhtiyacı (kW)

78

BÖLÜM 7

İÇ KOŞULLAR VE ÇEVRE AÇISINDAN AÇIK ALEVLİ RADYANT ISITICILAR

7.1 CO2 EMİSYONU DURUMU

Çalışma ve Sosyal Güvenlik Bakanlığı’nın Endüstriyel tesislerde öngördüğü CO2 için

aşılmaması gereken değer 5000 ppm’dir [14].

Aşağıda büyük ve küçük alanlı iki bina örneğinde doğalgaz kullanan seramik plakalı

radyant cihazlar için CO2 emisyonu durumları verilmiştir.

7.1.1 Küçük Bina Örneği İçin CO2 Emisyonu Durumu

Bu örnekte binanın çok korunaklı olduğu düşünülecek ve hava değişim sayısı 0,5 (m3/h

hava)/m3 hacim olarak alınacaktır.

Çizelge 7.1 Küçük bina için tasarım koşulları.

Binanın eni : 10m Konfor sıcaklığı : +18 oC Binanın Boyu : 30m Dış Sıcaklık : 0 oC Tavan yüksekliği : 5m Toprak Sıcaklığı : +5 oC Mahya Yüksekliği : 5m Çalışma Saatler : 24 saat/gün Hava Değişim Sayısı:0,5 (m3/h hava)/m3 hacim Çalışma Günleri : 7 gün / hafta Duvar Isı Transferi Katsayısı : 2,3 W/m2·K Çatı Isı Transferi Katsayısı :6,1 W/m2·K Zemin Isı Transferi Katsayısı : 0,4 W/m2·K Kapı-Pencere Isı Transferi Katsayısı : - Binanın Alanı : 300 m2 Binanın Hacmi : 1500 m3 Toplam Isı ihtiyacı : 56,32 kW (Isı ihtiyacı Hesap Programı- CIBSE Metodu)

Örnek binada, hava değişim sayısı 0,5 (m3/h hava)/m3 hacim alındığından, hava değişimi

yoluyla binaya giren taze hava miktarı;

1500 m3 × 0,5 (m3/h hava)/m3 hacim =750 m3/h

Binanın ısı ihtiyacı 56,32 kW ve

56,32 kW güç elde etmek için gereken doğalgaz (G20-13A) miktarı ;

56,32 kW/11,3 kWh/m3 = 4,98 m3/h’tir. (11,3 kWh/m3 – EK Çizelge 1’den alınmıştır [15].)

79

Bir saat içinde yanacak olan 4,98 m3 doğalgazdan ortama karışacak CO2 miktarı ise ;

5,16 m3/h×1,03 =5,13 m3/h (1,03 m3(n)/m3(n)gaz – EK Çizelge 2’den alınmıştır.)

Bir saat içinde bina hacmine 5,13 m3/h CO2 katılmaktadır.

Hava Değişim Katsayısı = 0,5 (m3/h hava)/m3 hacim ise;

Tazelenen hava miktarı = 750 m3/h

Toplam hava miktarı = 750 + 1500 = 2250 m3

Orantı kullanılarak işlem yapılırsa;

CO2 miktarı : 2280 ppm olur.

7.1.2 Büyük Bina Örneği İçin CO2 Emisyonu Durumu

Bu örnekte de binanın çok korunaklı olduğu düşünülecek ve hava değişim sayısı 0,5 (m3/h

hava)/m3 hacim olarak alınacaktır.

Çizelge 7.2 Büyük bina için tasarım koşulları.

Binanın eni : 60m Konfor sıcaklığı : +18 oC Binanın Boyu : 100m Dış Sıcaklık : 0 oC Tavan yüksekliği : 5 m Toprak Sıcaklığı : +5 oC Mahya Yüksekliği : 5 m Çalışma Saatler : 24 saat/gün Hava Değişim Sayısı:0,5 (m3/h hava)/m3 hacim Çalışma Günleri : 7 gün / hafta Duvar Isı Transferi Katsayısı :2,3 W/m2·K Çatı ısı transferi katsayısı : 6,1 W/m2·K Zemin Isı Transfer Katsayısı : 0,4 W/m2·K Kapı-Pencere Isı Transferi Katsayısı : - Binanın Alanı : 6000 m2 Binanın Hacmi : 30000 m3 Toplam Isı ihtiyacı : 891,17 kW (Isı ihtiyacı Hesap Programı- CIBSE Metodu)

Örnek binada, hava değişim sayısı 0,5 m3/(h·m3) alındığından, hava değişimi yoluyla

binaya giren taze hava miktarı,

30000 m3×0,5 (m3/h hava)/m3 hacim =15000 m3/h

Binanın ısı ihtiyacı ; 891,17 kW

891,17 kW güç elde etmek için gereken doğalgaz (G20-13A) miktarı ;

891,17 kW/11,3 kWh/m3 = 78,86 m3/h’tir. (11,3 kWh/m3 – EK Çizelge 1’den alınmıştır.)

Bir saat içinde yanacak olan 78,86 m3 doğalgazdan ortama karışacak CO2 miktarı ise ;

78,86 m3/h×1,03 = 81,23 m3/h (1,03 m3(n)/m3(n)gaz – EK Çizelge 2’den alınmıştır.)

80

Bir saat içinde bina hacmine 81,23 m3 CO2 katılmaktadır.

Hava Değişim Katsayısı = 0,5 (m3/h hava)/m3 hacim ise;

Tazelenen hava miktarı = 15000 m3/h

Toplam hava miktarı = 15000+30000 = 45000 m3

Orantı kullanılarak işlem yapılırsa;

CO2 miktarı : 1805 ppm olur.

Çalışma ve Sosyal Güvenlik Bakanlığı’nın Endüstriyel tesislerde öngördüğü CO2 için

aşılmaması gereken değer 5000 ppm’dir [14].

İki örnekten de görülebileceği gibi açık alevli radyant CO2 emisyonu değerleri, güvenlik

sınırının altında kalmaktadır.

7.2 NOx DURUMU

Çevresel açıdan açık alevli radyant ısıtıcılarda izin verilebilecek NOx içeriği için, Avrupa

Standartları’nın (EN 419-1/A1) sınıflandırması aşağıda verilmiştir.

Çizelge 7.3 Avrupa Standartları’nda, çevresel açıdan NOx sınıflandırması [16].

NOx Sınıfı (EN 419-1/A1) İzin verilen maksimum NOx içeriği (mg/kWh) 1 260 2 200 3 150 4 100

7.3 ISITILAN ORTAMIN HAVALANDIRMA GEREKSİNİMİ

Açık alevli (Luminus) radyant cihazların kullanıldığı mahallerdeki havalandırma EN

13410 Avrupa Normu’na göre yapılmalıdır. Bu norm EN 419-1 : 1999’a uygun radyant

ısıtıcıların, endüstriyel kullanım alanlarındaki havalandırma ihtiyaçlarını belirlemektedir.

Açık alevli radyant ısıtıcılarının yanma verimleri yüksek olduğundan, genellikle doğal

havalandırma yeterli olmaktadır. Ancak çok korunaklı özel yapılarda mekanik

havalandırmaya gereksinim duyulabilir.

81

Doğal havalandırma aşağıdaki kurallara göre yapılmalıdır [17,18].

a. Yanma ürünleri ile karışmış olan mahal havasının tahliyesi, mümkün olduğunca

mahyaya yakın olan egzoz açıklıklarından, radyantların seviyesinin üzerinden

yapılmalıdır.

b. Egzoz açıklıkları rüzgardan etkilenmeyecek şekilde imal edilip, yerleştirilmelidir.

c. Kapayıcı veya kısıcılara ancak, radyantların emniyetle çalışması otomatik olarak

temin edilebiliyor ise izin verilebilir. Aksi halde egzoz açıklıkları kapatılmamalı

veya kısılmamalıdır.

d. Egzoz açıklıklarının sayı ve yerleştirme düzeni, radyant ısıtıcıların yerleşimine ve

ısıtılan ortamın geometrisine bağlıdır.

e. Radyant ısıtıcı ile egzoz açıklığı arasındaki yatay mesafe; duvardaki açıklıklarda;

açıklık merkezinin yerden yüksekliğinin 6 katını, çatıdaki açıklıklarda; açıklık

merkezinin yerden yüksekliğinin 3 katını aşmamalıdır.

f. Doğal havalandırma yoluyla, mahalde kullanılan her kW ısı enerjisi için 10 m3/h

havanın tahliye edilmesi yeterlidir.

g. Başka amaçlar için gereken havalandırma miktarı var ise hesaba alınmalı, hava

açıklığı ve boyutu, toplam havalandırma miktarına göre hesaplanmalıdır.

Açık alevli radyant cihazlar ile ısıtılan bir mahallin havalandırma ihtiyacı aşağıdaki

denklem ile hesaplanmaktadır.

∑ ⋅= LQV NBtop (7.1)

Vtop : Toplam egzoz edilecek hava miktarı [m3/h]

QNB : Tüm cihazların toplam ısıl gücü [kW]

He : Belirlenen egzoz hava miktarı [≥10 m3/(h·kW)]

Önceki bölümde incelenen küçük ve büyük bina örnekleri göz önüne alındığında, küçük

bina örneği için;

82

QNB = 56,32 kW

He = 10 m3/h

V = 10×56,32 = 563,2 m3/h değeri elde edilir.

Binanın hacmi ;

Vbina = 10 m×30 m × 5 m = 1500 m3’tür.

Hava değişim sayısı;

N = 0,5 (m3/h hava)/m3 hacim’dir.

Binada oluşan doğal havalandırma miktarı ;

N×Vbina = 1500×0,5 = 750 m3/h’tir.

Vbina > V olduğundan, açık alevli radyant ısıtma sistemi, mekanik havalandırmaya ve ayrıca

bir egzoz açıklığına gerek duymadan, güvenli bir şekilde kullanılabilir.

Büyük bina örneği için;

QNB : 891,17 kW

He : 10 m3/h

V = 10×891,17 = 8711,7 m3/h değeri elde edilir.

Binanın hacmi ;

Vbina = 60 m×100 m×5 m = 30000 m3’tür.

Hava değişim sayısı;

N = 0,5 (m3/h hava)/m3 hacim’dir.

Binada oluşan doğal havalandırma miktarı ;

N×Vbina = 30000×0,5 = 15000 m3/h’tir.

Vbina >V olduğundan, açık alevli radyant ısıtma sistemi, mekanik havalandırmaya ve ayrıca

özel egzoz açıklığına gerek duymadan, güvenli bir şekilde kullanılabilir.

83

BÖLÜM 8

RADYANT VE SICAK HAVALI ISITMA SİSTEMLERİNİN İLK YATIRIM VE

İŞLETME MALİYETLERİ AÇISINDAN KARŞILAŞTIRILMASI

Bu bölümde, endüstriyel bir binanın radyant ve geleneksel ısı ihtiyaçları hesaplanacak,

uygun cihazların seçimi yapılacak ve bunların sonucunda yatırım ve işletme maliyetleri

çıkarılacaktır.

8.1 BİNANIN TANITIMI

Şekil 8.1.a Tasarımı yapılacak binanın üç boyutlu gösterimi.

Şekil 8.1.b Isıtma yapılacak binanın şematik görünümü.

6m

50 m

20 m 20 m 20 m

8m

84

Çizelge 8.1 Binanın tasarım koşulları.

Binanın eni : 60m Konfor sıcaklığı : +18 oC Binanın Boyu : 50m Dış Sıcaklık : 0 oC Tavan yüksekliği : 6 m Toprak Sıcaklığı : +5 oC Mahya Yüksekliği : 8 m Çalışma Saatler : 24 saat/gün Hava Değişim Sayısı:1,5 (m3/h hava)/m3 hacim Çalışma Günleri : 7 gün / hafta Duvar Isı Transferi Katsayısı :2,3 W/m2·K Çatı Isı Transferi Katsayısı : 6,1 W/m2·K Zemin Isı Transferi Katsayısı :0,4 W/m2·K Kapı-Pencere Isı Transferi Katsayısı : - Binanın Alanı : 3000 m2 Binanın Hacmi : 21000 m3

Sonuçlar:

Çizelge 8.2 Isı ihtiyacı hesap sonuçları.

Radyant Isıtma Geleneksel Isıtma Ortalama iç hava sıcaklığı : 10,87 oC Ortalama iç hava sıcaklığı : 25,92 oC İç ortam sıcaklığı : 20,32 oC İç ortam sıcaklığı : 15,42 oC İletimsel ısı ihtiyacı : 452,76 kW İletimsel ısı ihtiyacı : 342,13 kW Hava değişimi ısı ihtiyacı : 112,99 kW Hava değişimi ısı ihtiyacı : 272,16 kW Toplam Isı ihtiyacı : 565,75 kW Toplam Isı ihtiyacı : 645,01 kW Yükseklik artırımı : %0 Yükseklik artırımı : %5

8.2 RADYANT VE SICAK HAVALI SİSTEMLER İÇİN İLK YATIRIM

MALİYETLERİNİN BELİRLENMESİ

8.2.1 AÇIK ALEVLİ RADYANT SİSTEMİ İÇİN ISITMA PROJESİ

8.2.1.1 Radyant Cihazların Seçimi

Mevcut binanın radyant sistem ısı ihtiyacı; 565,75 kW’tır. Bu ihtiyacı karşılamak

amacıyla, 42 adet 13,5 kW (alt ısıl değer) kapasiteli seramik plakalı radyant cihaz

seçilmiştir. Radyant ısıtma sisteminin toplam kapasitesi; 13,5 kW × 42 Adet = 567 kW’tır.

Cihazların seçiminde, üretici firmanın öngördüğü aşağıdaki faktörler göz önüne alınmıştır.

Asma Yüksekliğinin Tespiti [19] :

540/5,1 Php += (8.1)

85

Burada,

hp : Cihazların yatay düzleme paralel asılması durumunda asma yüksekliği [m]

P : Her bir radyant cihazın net kapasitesi [W]’dir.

Yukarıdaki denklem yardımıyla; asma yüksekliği 6,5m olarak hesaplanır. Hesaplanan bu

değer, cihazın yatay düzlem ile yaptığı açının sıfır olması durumunda geçerlidir. Ancak

üretici firma, cihazların minimum i=5° açı ile asılması gereğini belirtmiştir. Bu nedenle

cihazlara 5° açı verilmesi durumundaki asma yüksekliği hesabı aşağıda verilmiştir.

[ ] 2)cos()2( +×−= iHh ci (8.2)

Yukarıdaki eşitlikte,

hi : Cihazın yatay düzlem ile açı yapması durumundaki asma yüksekliği [m]

Asma açısının 5° olması durumunda asma yüksekliği; 6,48 m ~ 6,5 m olarak belirlenmiştir

(Ek olarak verilen Radyant Isıtma Projesi’nden görülebilir).

Seçilen cihazların kapasite bilgileri Çizelge 8.3’te verilmiştir.

Çizelge 8.3 Projede kullanılan radyant cihazın kapasite bilgileri.

CİHAZ

NET ISIL KAPASİTE

kW

YAKIT SARFİYATI

m³/h

ELEKTRİKSEL GÜCÜ

kW SERAMİK PLAKALI RADYANT ISITICI 13,50 1,43 İhmal edilebilir.

8.2.1.2 Radyant Sistem İçin Malzeme Listesi

Radyant ısıtma sistemi için ihtiyaç duyulacak malzemeler ve fiyatları Çizelge 8.4’te

gösterilmiştir. Tüm fiyatlandırmalar, bazı malzemelerin ithal malzeme olmasından dolayı

Euro para birimi üzerinden değerlendirilecektir.

86

Çizelge 8.4 Ek A’da verilen binanın radyant sistem ile ısıtılması için kullanılan malzemeler ve fiyat listesi [11,20].

NO

MA

LZ

EM

E

AD

I

AÇ

IKL

AM

A

MİK

TA

R

BİRİM

BİRİM

FİY

AT

TO

PL

AM

RADYANT CİHAZLAR VE APARATLARI

1 RADYANT (13,5 kW) Seramik plakalı radyant ısıtıcı 42 Ad. 375,00 15750,00

2 DEDANTÖR 300 mbar - 20 mbar 42 Ad. 32,00 1344,00

3 OTOMATİK KONT. BİLGİSAYARI Sistemin otomatik kontrolü 1 Ad. 311,00 311,00

4 SENSÖR KABLOSU Sensör bağlantısı 20 m 1,57 31,40

ELEKTRİK MALZEMELERİ

5 BAĞLANTI DEVRESİ Cihazlara elektrik bağlantısı 42 Ad. 1,52 63,84

6 DEVRE BUATI Bağlantı devrelerinin yerleştirilmesi 42 Ad. 0,31 13,02

7 3 ×1,5 NYM KABLO Cihazlara elektrik bağlantısı 600 m 0,88 526,58

8 KABLO BAĞI Kabloların tutturulması 2500 Ad. 0,02 50,00

9 SİGORTA KUTUSU MT100 montajı 1 Ad. 31,00 31,00

BORU TESİSATI MALZEMELERİ

10 DN20 BORU -DIN2448 Boru tesisatı ve cihaz asma aparatı 360 m 1,75 629,64

11 DN25 BORU -DIN2448 Boru tesisatı 12 m 2,56 30,77

12 DN32 BORU -DIN2448 Boru tesisatı 30 m 4,10 122,99

13 DN32 GAZ FİLTRESİ Boru tesisatı 1 Ad. 110,00 110,00

14 DN32 SELENOİD VALF Isıtma sisteminin kontrolü 1 Ad. 300,00 300,00

15 DN15 K. VANA Cihazlar ve tahliye 43 Ad. 4,26 183,30

16 DN32 K. VANA Filtre selenoid valf ve ana gaz girişi 3 Ad. 16,24 48,71

17 1/2"-1/2"-1/2" PATENT TE Cihazların bağlantısı 42 Ad. 0,91 38,18

18 1/2" PATENT DİRSEK Dönüşler 9 Ad. 1,00 9,03

19 3/4"-3/4"-3/4" PATENT TE Dönüşler 2 Ad. 0,97 1,94

20 3/4"-1/2" KONS. PATENT RED. Boru tesisatı 5 Ad. 0,44 2,19

21 1"-3/4"-3/4" İNEGAL PATENT TE Boru tesisatı 1 Ad. 1,44 1,44

22 1 1/4"- 3/4" - 1" İNEGAL PATENT TE Boru tesisatı 1 Ad. 1,82 1,82

23 1 1/4" - 1/2" KONS. PATENT RED. Boru tesisatı 1 Ad. 1,00 1,00

24 1 1/4" PATENT TE Boru tesisatı 1 Ad. 1,79 1,79

25 1/2" SARI NİPEL Cihaz bağlantısı 42 Ad. 0,39 16,59

26 1 1/4" SİYAH NİPEL Selenoid valf bağlantısı 1 Ad. 1,38 1,38

27 1 1/4" SARI REKOR DÜZ Selenoid valf ve filtre bağlantısı 2 Ad. 8,84 17,68

28 1/2" BORU KELEPÇESİ Boru tesisatı 108 Ad. 0,32 34,53

29 3/4" BORU KELEPÇESİ Boru tesisatı 36 Ad. 0,36 12,86

30 1" BORU KELEPÇESİ Boru tesisatı 5 Ad. 0,38 1,91

31 1 1/4" BORU KELEPÇESİ Boru tesisatı 12 Ad. 0,45 5,42

32 1/2"-1/2" FLEKS BAĞLANTI (50 cm) Cihaz gaz bağlantısı 42 Ad. 5,64 236,96

33 DOPEL + TRİFON VİDA (M10) Cihazların montajı 84 Ad. 0,34 28,44

34 BOYA Boru tesisatının boyanması 5 kg 7,78 38,90

35 ELEKTROT Boru tesisatı 5 Pk. 4,73 23,65

87

Çizelge 8.4 (devam ediyor)

İŞÇİLİKLER

36 BORU TESİSAT İŞÇİLİĞİ Toplam tesisat uzunluğu × 6 Euro 402 m 6,00 2412,00

37 ELEKTRİK TESİSAT İŞÇİLİĞİ Toplam kablo uzunluğu × 1 Euro 600 m 1,00 600,00

38 DİĞER MONTAJ İŞÇİLİĞİ (Cihaz + otom. kont. + s. Valf) ×4,5 44 Ad. 4,50 198,00

ARA TOPLAM : 23231,95

DİĞER GİDERLER

41 NAKLİYE + KONAKLAMA + YEMEK 5% 696,96

42 GENEL TOPLAM : 23928,91

Not : 30 Aralık 2005 tarihli döviz kuruna göre hesaplanmıştır. 1 Euro = 1,5952 YTL.

Fiyatlandırmada; Yeni Türk Lirası (YTL) üzerinden satışı yapılan malzemeler, 30 Aralık

2005 tarihli döviz kuru üzerinden Euro para birimine dönüştürülmüştür. Sistemin toplam

maliyeti; 23.929 Euro + KDV (Katma Değer Vergisi) olarak hesaplanmıştır. %18 KDV

eklendiğinde, toplam maliyet; 28.236 Euro olmaktadır.

8.2.2 SICAK HAVALI (APEREYLİ) ISITMA SİSTEMİ PROJESİ

8.2.2.1 Sıcak Hava Cihazlarının Seçimi

Bina boyunun 50m ve genişliğinin 60m olmasından dolayı; 20.000 kcal/h (23,25 kW)

kapasiteli cihazlardan toplam 30 adet yerleştirilmesi uygun görülmüştür. Cihazlar her

holde, karşılıklı olarak 2 sıra şeklinde yerleştirilmiştir. Bkz. Sıcak Havalı Isıtma Projesi.

Seçilen cihazların ısıl gücü, toplam olarak 600.000 kcal/h (697,67 kW) değerindedir.

Sıcak hava cihazları; 20.000 kcal/h (23,3 kW) kapasiteli, 90-70 ºC çalışma aralığı olan,

çelik borulu ve çelik kanatlı olarak seçilmiştir.[21].

Cihaz sayısının belirlenmesinde, homojen ısıtma yapılabilmesi sağlanmaya çalışılmıştır.

8.2.2.2 Kazan Seçimi

Hesaplanan ısı ihtiyacı; 645,01 kW (554.064 kcal/h)’tir.

88

İhtiyaç duyulacak kazan kapasitesi, tesisata yerleştirilen ısıtıcıların toplam kapasitelerinin

(1+ZR) faktörü ile çarpılması sonucunda bulunur. Ana dağıtım ve toplama boruları, sıcak

hacimlerden geçtiği için ZR değerini 0,05 almak mantıklı olabilir. Ancak sıcak hava

cihazlarının toplam kapasitesi ihtiyaç duyulan kapasiteden yüksek seçildiğinden (ihtiyaç

duyulan kapasite; 554.064 kcal/h, cihazların toplam kapasitesi; 600.000 kcal/h), kazan ve

boru ısı kayıpları için herhangi bir artırım uygulanmayacaktır.

554.064 kcal/h × 1,05 = 581.770 kcal/h olmaktadır.

Kazan ; İki geçişli, 600.000 kcal/h kapasiteli, doğalgazlı, 90-70 oC sıcaklık aralığında

çalışan çelik kazan seçilmiştir [20, 22]. Çizelge 8.5’te kazana monte edilecek olan brülör

ile ilgili kapasite bilgileri verilmiştir.

Çizelge 8.5 Kazan, brülör kapasite bilgileri.

CİHAZ

NET ISIL KAPASİTE

kW

YAKIT SARFİYATI

m³/h

ELEKTRİKSEL GÜCÜ

kW

BRÜLÖR+KAZAN 697,70 72,73 1,10

8.2.2.3 Brülör Seçimi

Firma katalogundan; 1" besleme hattına sahip 285 kW-745 kW aralığında çalışabilen

brülör seçilmiştir.

8.2.2.4 Dolaşım Pompasının Seçimi

Dolaşım pompasının seçilebilmesi için, debisinin ve basıncının belirlenmesi

gerekmektedir.

Dolaşım pompasının debisi, tesisattaki toplam su miktarı ile bağlantılıdır. Tesisatta dolaşan

su miktarı ise, tesisatın toplam ısı ihtiyacına ve suyun gidiş-dönüş sıcaklıklarına bağlıdır.

Aşağıda dolaşım pompasının debisi ( pm•

) hesaplanmıştır.

89

)( dgp

kp

TTc

Qm

−=

•

ρ (8.3)

Tg : Suyun gidiş sıcaklığı [oC]

Td : Suyun dönüş sıcaklığı [oC]

cp : Suyun özgül ısısı [kcal/kg·oC]

Qk : Kazan kapasitesi [kcal/h]

pm•

: Dolaşım pompasının debisi [m3/h]

Yukarıdaki denklem yardımı ile pompa debisi;

)7090(9777,01

600000

−⋅⋅=

•

pm = 30684 dm3/h = 30,7 m3/h olarak hesaplanır.

Dolaşım pompasının basıncı; kritik devrede hesaplanan toplam basınç kaybından büyük

olmalıdır. Boru çapı hesap çizelgesi ve Çizelgeler yardımıyla basınç kaybı; 8,75 mSS

olarak hesaplanır. Bu basınç kaybını ve debiyi karşılayabilecek bir pompa, üretici

katalogundan 3 kademeli olarak belirlenmiştir.

8.2.2.5 Kapalı Genleşme Deposu Seçimi

Genleşme deposu hacminin hesaplanmasında öncelikle su hacmi belirlenir. Su hacminin

belirlenmesi için, sistemdeki cihazların su kapasiteleri, boru çapları ve uzunlukları

bilinmelidir.

Çizelge 8.6 Sistemde bulunan toplam su hacmi.

Boru çapı Birim boy borunun su kapasitesi (lt/m)

Boru uzunluğu (m)

Toplam kapasite (lt)

DN25 dikişli siyah boru 0,58 100 58,0 DN32 dikişli siyah boru 1,01 80 80,8 DN40 dikişli çelik boru 1,37 85 116,5 DN50 dikişli çelik boru 2,16 150 324,0 DN65 dikişli çelik boru 3,85 56 215,6 DN80 dikişli çelik boru 5,35 20 107,0 DN100 dikişli çelik boru 7,93 45 356,9 Toplam: 1258,7

90

Kazan su kapasitesi ; 569 lt (katalog değeridir).

Sıcak hava cihazlarının su kapasitesi; 25 lt × 30 adet = 750 lt’dir.

Yukarıdaki değerler toplanırsa; toplam su kapasitesi 2578,7 lt ~ 2600 lt olarak bulunur.

Aşağıda, tank hacminin belirlenmesi için, üretici tarafından önerilen hesap yöntemi

verilmiştir [23]

max

mintan

1P

P

eVV su

k

−

⋅= (8.4)

Vtank : Kapalı genleşme deposu hacmi [lt]

Vsu : Sistemde bulunan toplam su hacmi [lt]

e : +10 oC ile +90 oC arasında, suyun genleşme oranı

Pmin : Sistemin işletme basıncı [bar]

Pmax : Genleşme deposunun emniyet basıncı [bar]

Vsu = 2600 lt

e = 0,0355

Pmax = 4 bar + 1 bar (atmosfer basıncı)

Pmin = 0,5 bar + 1 bar (atmosfer basıncı)

Tesisat yüksekliği yaklaşık 5m alınmıştır. Bu yükseklik 5 mSS’na ve 0,5 bar’a eşittir.

Yapılan işlem sonucunda;

Vtank = 131,9 lt bulunur. 150 lt kapasiteli kapalı genleşme deposu sistem için uygundur.

Katalogdan; 150 lt’lik kapalı genleşme tankı seçilmiştir.

8.2.2.6 Baca Kesiti Hesabı

Doğalgaz kazanlarında, uygun baca kesiti ve yüksekliği büyük önem taşımaktadır. Aşağıda

DIN 4705’e göre baca kesiti hesabı [4, 24] verilmiştir.

91

EAWLH PPPPP +++= (8.5)

PH : Doğal baca çekiş [Pa]

PL : Yakma havası emilimi için basınç kaybı [Pa]

PW : Kazandaki basınç kaybı [Pa]

PA : Bağlantı kanallarındaki basınç kaybı [Pa]

PE : Bacadaki basınç kaybı [Pa]

Hesap adımları aşağıdaki gibidir.

F = 0,196 m2 (Yaklaşık baca kesiti seçilir. Çap 50 cm seçilmiştir.).

Hb = 9 m (baca yüksekliği belirlenir.)

Duman gazı miktarı aşağıda verilen formülle hesaplanır.

1000/kQmm ⋅=•

[kg/s] (8.6)

•

m : Duman gazı miktarı [kg/s]

Qk : Kazan kapasitesi [kW]

ζ : Katsayı

•

m = 0,67·600000/(1000·860) = 0,467 kg/s

PH ; Çizelge yardımıyla seçilir.

PH = 50 Pa

PL; yalnızca kömür kazanları için geçerlidir.

PL : 0 Pa

PW = 0,0028 bar×10000 = 28 Pa

PA ve PL değerleri, aşağıdaki formülle hesaplanır.

)(75,0 2 ∑+⋅⋅⋅⋅== Zd

HWPP mALA λρ (8.7)

92

TA

+⋅=273

27327,1ρ (8.8)

T : Baca gazı sıcaklığı [oC]. Baca gazı çıkış sıcaklığı 220 oC olarak kabul edilmiştir.

F

VW

A

g

m⋅

=ρ

(8.9)

f : Sürtünme kayıp katsayısı

ΣZ : Yerel kayıp katsayısı

ρA : Gazın yoğunluğu [kg/m3]

703,0220273

27327,1 =

+⋅=Aρ kg/m3

39,3196,0703,0

467,0=

⋅=mW m/s bulunur.

r ; pürüzlülük değeri Çizelgeden belirlenir. Sistemde çelik boru kullanılacaktır. Bu

nedenle

r = 0,001 seçilir.

Diyagramdan, f = 0,03 seçilir.

Toplam yerel kayıp katsayısı ΣZ ; baca bölümünde 2 adet, 90° dirsek bulunduğundan ;

ΣZ = 0,6 + 0.6 + 1,0 = 2,2

olarak hesaplanır.

=+⋅⋅⋅⋅=+ )2,24,0

903,0(39,3703,075,0 2

EA PP 17,4 Pa (Kazan çıkışı ile baca bir bütün

olarak kabul edilmiştir).

PH =17,4 + 0 + 28 = 45,4 Pa ~ 50 Pa olduğu için 50 cm çaplı, 9 m yüksekliğinde, dairesel

çelik baca sistem için uygundur.

93

8.2.2.7 Sıcak Havalı Isıtma Sistemi İçin Malzeme Listesi

Sıcak havalı ısıtma sistemi için ihtiyaç duyulacak malzemeler ve fiyatları Çizelge 8.7’de

gösterilmiştir. Tüm fiyatlandırmalar Euro para birimi üzerinden değerlendirilecektir.

Çizelgeden görüldüğü gibi sistemin toplam maliyeti; 27.455 Euro + KDV olmaktadır. %18

KDV eklendiğinde, toplam maliyet 32.397 Euro olur.

Radyant ısıtma sistemi maliyeti ile sıcak havalı ısıtma sistemi maliyeti arasındaki bu fark,

karşılaştırmanın doğru yapılabilmesi için sistemlerin eşit koşullarda dizayn edilmesi

gereğindendir. Bu nedenle sıcak havalı ısıtma sistemi, maksimum homojenlik düşünülerek

dizayn edilmiştir. İstendiği taktirde, sıcak havalı cihaz sayısı daha düşük bir sayıda

tutulabilir. Ancak iç hacmin istenen sürede ısıtılamaması ve cihazlardan uzaklaştıkça

homojenliğin bozulması gibi konfor şartlarını etkileyen problemler oluşur.

Radyant ısıtma sistemi ise, çalışma prensibi olarak, tüm alanda homojen bir ısıtma sağlar.

Bu homojenlik, kızılötesi ışınların zeminden 1,5 m (insan omuz mesafesi) yükseklikte

kesiştirilmesiyle olur.

Çizelge 8.7 Sıcak havalı ısıtma sistemi için malzeme listesi ve fiyatlandırması [20-23].

NO

MA

LZ

EM

E

AD

I

AÇ

IKL

AM

A

MİK

TA

R

BİRİM

BİRİM

FİY

AT

(YT

L)

TO

PL

AM

(E

uro

)

RADYANT CİHAZLAR VE APARATLARI

1 SICAK HAVA CİHAZI Radyal vantilatörlü, 20.000 kcal/h 30 Ad. 550,00 10343,5

2 KAZAN İki geçişli, Çelik gövdeli, 600.000 kcal/h 1 Ad. 4805,00 3012,2

3 BRÜLÖR 21 mbar, 1", çift kad. , 285 kW-745 kW 1 Ad. 4300,00 2695,6

4 SİRKÜLASYON POMPASI DN65,PN6,1490W, 3 kad 2 Ad. 783,36 982,1 5 KAPALI GENLEŞME DEPOSU 200 L, 10 bar 1 Ad. 250,00 156,7 6 KAZAN KONTROL PANELİ Kazan kontrolü, çift kad. 1 Ad. 87,36 54,8 7 BRÜLÖR ELEKTRİK PANOSU 3 fazlı 1 Ad. 263,63 165,3

8 4 ×1,5 NYM KABLO Cihazlara elektrik bağlantısı (paralel) 700 m 1,75 767,9

9 KABLO BAĞI Kabloların tutturulması 2800 Ad. 0,03 56,0 10 SİGORTA KUTUSU Apereyler 1 Ad. 150,00 94,0

11 ELEKTRİK DAĞITIM BUATI Elekt. Tesisatının cihazlara bağlanması 30 Ad. 0,51 9,6

Toplam : 18337,8

94

Çizelge 8.7 (devam ediyor)

BORU TESİSATI MALZEMELERİ

12 DN100 BORU Dikişli, Siyah boru 45 m 15,36 433,3

13 DN80 BORU Dikişli, Siyah boru 20 m 10,56 132,4

14 DN65 BORU Dikişli, Siyah boru 56 m 8,11 284,7

15 DN50 BORU Dikişli, Siyah boru 150 m 6,35 597,1

16 DN40 BORU Dikişli, Siyah, vidalı boru 85 m 4,49 239,2

17 DN32 BORU Dikişli, Siyah, vidalı boru 80 m 3,90 195,6

18 DN25 BORU Dikişli, Siyah, vidalı boru 100 m 3,03 189,9

19 DN25 ŞİBER VANA Apereyler 60 Ad. 12,10 455,1

20 DN100 ŞİBER VANA Kazan giriş ve çıkış 2 Ad. 240,00 300,9

21 DN65 ŞİBER VANA Kollektör 5 Ad. 56,00 175,5

22 KOLLEKTÖR YAPIMI Kollektör 1 Ad. 50,00 31,3

23 DN65 FLANŞ Kollektör 10 Ad. 5,50 34,5

24 1" DÜZ RAKOR Apereyler 30 Ad. 7,20 135,4

25 4" PATENT DİRSEK Kazan giriş ve çıkış 5 Ad. 7,80 24,4

26 4"-4"-4" PATENT TE Boru tesisatı 2 Ad. 13,50 16,9

27 2" PATENT DİRSEK Boru tesisatı 4 Ad. 1,70 4,3

28 4"-2"-3" İNEGAL PATENT TE Boru tesisatı 4 Ad. 15,50 38,9

29 3"-2 1/2" KONS. REDÜKSİYON Boru tesisatı 4 Ad. 4,00 10,0

30 2"-1"-2" İNEGAL PATENT TE Boru tesisatı 4 Ad. 6,00 15,0

31 2 1/2"-1"-2 1/2"-1 PATENT KRUVA Boru tesisatı 4 Ad. 10,40 26,1

32 2"-1"-1 1/2" İNEGAL PATENT TE Boru tesisatı 4 Ad. 6,30 15,8

33 2 1/2"-1"-2"-1" İNEGAL PATENT KR. Boru tesisatı 4 Ad. 10,80 27,1

34 1 1/2"-1"-1 1/4" İNEGAL PATENT TE Boru tesisatı 4 Ad. 5,10 12,8

35 2"-1"-1 1/2"-1" İNEGAL PATENT KR. Boru tesisatı 4 Ad. 7,15 17,9

36 1 1/4"-1"-1" İNEGAL PATENT TE Boru tesisatı 4 Ad. 3,20 8,0

37 1 1/2"-1"-1 1/4"-1" İNEGAL PATENT KR. Boru tesisatı 4 Ad. 6,10 15,3

38 1" PATENT DİRSEK Boru tesisatı 64 Ad. 0,86 34,5

39 1" PATENT TE Boru tesisatı 4 Ad. 2,00 5,0

40 4" BORU KELEPÇESİ Boru tesisatı 4 Ad. 2,10 5,3

41 3" BORU KELEPÇESİ Boru tesisatı 4 Ad. 1,69 4,2

42 2 1/2" BORU KELEPÇESİ Boru tesisatı 14 Ad. 1,47 12,9

43 2" BORU KELEPÇESİ Boru tesisatı 35 Ad. 0,90 19,7

44 1 1/2" BORU KELEPÇESİ Boru tesisatı 21 Ad. 0,76 10,0

45 1 1/4" BORU KELEPÇESİ Boru tesisatı 20 Ad. 0,71 8,9

46 1" BORU KELEPÇESİ Boru tesisatı 5 Ad. 0,60 1,9

47 BOYA (ANTİPAS) Boru tesisatı 8 kg 7,98 40,0

48 ELEKTROT Boru tesisatı 8 Pk. 7,55 37,8

49 DOPEL+TRİFON VİDA Cihazların montajı 120 Ad. 0,54 40,6

Toplam : 3658,6 PASLANMAZ ÇELİK BACA [25]

47 B. MODÜLÜ (1 m) , ALM.+3CM T.YÜNÜ Baca malzemesi 9 m 118,0 665,7

48 DİRSEK (90) Baca malzemesi 2 Ad. 108,0 135,4

49 ŞAPKA Baca malzemesi 1 Ad. 129,0 80,9

50 KELEPÇE Baca malzemesi 4 Ad. 28,0 70,2

51 YOĞUŞMA KABİNİ Baca malzemesi 1 Ad. 118,0 74,0

52 TAŞIYICI SEHPA Baca malzemesi 1 Ad. 54,0 33,9

Toplam : 1060,1

95

Çizelge 8.7 (devam ediyor)

İŞÇİLİKLER

53 BORU TESİSAT İŞÇİLİĞİ Toplam tesisat uzunluğu × 4 Euro 536 m 6,4 2144,0

54 ELEKTRİK TESİSAT İŞÇİLİĞİ Topam kablo uzunluğu × 1 Euro 700 m 1,6 700,0

55 DİĞER MONTAJ İŞÇİLİĞİ (Cihazlar + kontrol paneli) ×4 Euro 32 Ad. 6,4 128,0

Toplam : 2972,0

KAZAN DAİRESİ YAPIMI 56 İNŞAAT İŞLERİ VE MALZEME Kazan dairesi 1 Ad. 1000,0 626,9

Toplam : 26655,2 DİĞER GİDERLER

57 NAKLİYE + KONAKLAMA + DİĞER 3% 799,7

GENEL TOPLAM : 27454,9 Not : 30 Aralık 2005 tarihli döviz kuruna göre hesaplanmıştır. 1 Euro =1.5952 YTL

8.2.3 Radyant Isıtma Sisteminin ve Sıcak Havalı Isıtma Sisteminin İlk Yatırım

Maliyetleri Açısından Karşılaştırılması

Bölüm 8.2’de belirlenen yatırım maliyetlerine bakıldığında, sıcak havalı ısıtma sistemi

maliyetinin, radyant ısıtma sistemi maliyetine göre daha yüksek olduğu görülmektedir.

Burada daha önce de belirtildiği gibi, sistemlerin ısıtma kabiliyetleri homojenlik ve konfor

açısından eşitlenmeye çalışılmış ve ısıtıcı cihaz sayıları buna göre belirlenmiştir.

Sıcak havalı ısıtma yönteminde kazan sistemi olduğundan bu sistem, radyant sisteme göre

daha fazla detay içermektedir. Sistemin devreye alınabilmesi için fazladan yatırımlara

ihtiyaç duyar. Bunlara; kazan dairesinin ve bacanın yapılması örnek gösterilebilir.

Radyant ısıtma sisteminde ise, yanma olayı ısıtıcı cihazların bünyesinde gerçekleştiği için,

sistem daha basittir. Çizelge 8.8’de tesisat ve cihaz maliyetlerine göre karşılaştırma

verilmiştir.

Çizelge 8.8 Radyant ve sıcak havalı ısıtma sisteminin maliyet karşılaştırması.

RADYANT SİSTEM (EURO) SICAK HAVALI SİSTEM (EURO) Isıtıcı cihazlar ve aparatları 17.436,40 17.244,91

Elektrik malzemeleri 684,44 1.092,84

Boru ve tesisat malzemeleri 1.901,11 3.658,55

elektrik tesisat işçiliği 600,00 700,00

Boru tesisat ve montaj işçiliği 2.610,00 2.272,00

Diğer giderler 696,96 2.486,59

TOPLAM 23.928,91 27.454,90

96

Şekil 8.2 Yatırım maliyetlerinin dağılımı.

8.3 RADYANT ISITMA SİSTEMİ VE SICAK HAVALI ISITMA SİSTEMİ

İŞLETME MALİYETLERİ AÇISINDAN KARŞILAŞTIRILMASI

Yatırım maliyetleri yanında işletme maliyetleri, sistemlerin seçimi konusunda önemli bir

etken olmaktadır.

Sistemlerin yakıt sarfiyatları, bakım giderleri ve ilk yatırım maliyetleri doğru kriterlere

göre hesaplanmalı ve yatırım kararları buna göre verilmelidir.

Radyant ısıtma sistemleri, daha önceki bölümlerde de anlatıldığı gibi, aynı konfor şartlarını

daha düşük ısıl kapasiteler ile sağlayabilmektedir. Bu durum özellikle hava değişimi

yüksek ve izolasyonu durumu kötü olan binalarda daha da artmaktadır. Böylece yakıt

sarfiyatları açısından radyant ısıtma sistemlerine üstünlük sağlamaktadır. Ayrıca radyant

ısıtma sistemi, konfor şartlarına yaklaşık 5 dakikada ulaşmaktadır. Geleneksel sistemlerde

ise konfor şartlarına ulaşma süresi 30 dakikanın üzerindedir. Bu durum, kıyaslama yapılan

binanın kesintisiz çalışmasından dolayı (günde 24 saat, haftada 7 gün) ihmal edilmiştir.

Maliyet Dağılım ları

0,00

5.000,00

10.000,00

15.000,00

20.000,00

25.000,00

30.000,00

Isıtıcı cihazlar v

e aparatları

Elek

trik m

alzemeleri

Bo

ru v

e tesisat malzem

eleri

Elek

trik tesisat işçiliğ

Bo

ru tesisat v

e mo

ntaj işç.

Diğ

er gid

erler

TO

PL

AM

Eu

ro

RADYANT ISITMA SİSTEMİ (EURO)

SICAK HAVALI ISITMA SİSTEMİ (EURO)

97

Seramik plakalı radyant ısıtma sistemlerinin, geleneksel ısıtma sistemlerine göre

üstünlükleri aşağıda verilmiştir [9, 11, 13, 19].

Radyant ısıtma sistemleri;

a. İstenen alanlar ısıtılır. İç ortam havası, insanların hissettikleri sıcaklıktan düşüktür.

Bu nedenle hava değişimi ile dış ortama atılan ısı miktarı geleneksel sistemlere

göre daha düşüktür. Ayrıca çatıya yakın yerlerde ısı birikimi olmayacağı için çatı

izolasyonu kötü olsa da ısı kaybı miktarını fazla etkilemez.

b. Radyant ısıtma sistemleri, konfor şartlarına yaklaşık 5 dakikada ulaşmaktadır.

c. Özellikle tozlu bölgelerde, termik devinimsizlik olmayacağından, konfor şartlarını

etkileyecek toz hareketlerine neden olmaz.

d. Farklı bölgeler, arada herhangi bir duvar olmasa bile, farklı sıcaklıklarda ısıtılabilir.

e. Özellikle seramik plakalı radyant ısıtma sistemlerinde, herhangi bir mekanik parça

yoktur. Yanma olayı, gazın kendi basıncı sayesinde ve atmosferik olarak

gerçekleşir. Bu nedenle bakım giderleri yok denecek kadar azdır.

f. Özellikle seramik plakalı radyant cihazlarda, yanma olayının cihazların bünyesinde

gerçekleşmesinden ve seramik malzemesinin ışıma veriminin yüksek olmasından

dolayı, cihazların ısıl verimi 1’e yakındır.

Geleneksel ısıtma sistemleri ;

a. Tüm hacim ısıtılır. Bunun sonucunda hava değişimi ile dışarı atılan ısı miktarı,

radyant sisteme göre daha fazla olur. Ayrıca, hacimsel ısıtma olduğundan binanın

çatıya yakın yerlerinde ısı birikimi olur ve bu noktalarda hava sıcaklığı yükselir.

Bunun engellenmesi için çatısı çok iyi izole edilmelidir. Bu bölgelerdeki sıcak

hava, zemine yönlendirilmiş fanlar ile faydalı hale getirilebilir. Ancak bu

yöntemin, işletme maliyetini arttırıcı bir yöntem olduğu göz önünde

bulundurulmalıdır.

b. Geleneksel ısıtma sistemleri, konfor şartlarına ulaşmak için en az 30 dakikaya

ihtiyaç duyar.

c. Özellikle sıcak havalı ısıtma sistemlerinde fanlar kullanıldığından, ortam içerisinde

toz hareketleri meydana gelir. Bu durum konfor şartlarını olumsuz etkiler.

98

d. Geleneksel ısıtma sistemlerinde; arada herhangi bir ayrım olmaması durumunda

bölgesel ısıtma yapılamaz.

e. Sıcak havalı ısıtma sistemlerinde; pompa, sıcak hava cihazları ve kazan brülörü

mekanik parçalardan oluşur. Bu aparatlar belirli zaman aralıklarında bakıma ihtiyaç

duyarlar. Ayrıca mekanik hareket yaptıklarından dolayı, elektrik sarfiyatı, işletme

maliyeti içinde önemli bir yer tutar.

f. Geleneksel ısıtma sistemlerinde, eğer kazan dairesi mevcut ise kazanın ve tesisat

borularının çok iyi yalıtılması gerekmektedir. Bunun yanında kalorifer kazanın

yüksek verimde seçilmesine dikkat edilmelidir. Bu kriterler sağlanmış olsa bile,

baca çekişinin sağlanabilmesi ve baca içerisinde yoğuşma olmaması için baca

gazlarının dış ortama yeterli sıcaklıkta atılması gerekeceğinden, verim hiçbir zaman

radyant cihaz verimine ulaşamaz.

8.3.1 Yakıt Sarfiyatları

İşletme maliyetlerinin hesaplanabilmesi için, en önemli etken olan, yıllık yakıt sarfiyatları

hesaplanmalıdır. Yıllık yakıt sarfiyatı hesapları aşağıda verilmiştir [4].

Kudi

H

HTT

DGQBy

η⋅⋅−

⋅⋅=

)(

24 (8.10)

By : Yıllık yakıt sarfiyatı [m3/yıl]

QK : Kazan kapasitesi [kcal/h]

DG : Derece gün sayısı [oC gün]

Ti : Konfor sıcaklığı [oC]

Td : Dış sıcaklık [oC]

Hu : Yakıtın alt ısıl değeri [kcal/m3]

ηK : Kazan verimi

Yukarıdaki formülün kullanılabilmesi için derece gün sayısının bilinmesi gerekmektedir.

Derece gün sayısı; bir bölgede ölçülen günlük en yüksek ve en düşük sıcaklıkların

ortalamasının, konfor sıcaklığı değerinden çıkarılması ile elde edilir. Burada ısıtma

açısından önemli olan pozitif derece gün sayılarıdır. Negatif derece gün sayıları ihmal

edilir. Bu hesap yönteminde dikkat edilmesi gereken diğer nokta ise; dış sıcaklığın, konfor

99

sıcaklığından 1 °C yüksek olması durumunda bile bu değerin hesaba katılmasıdır. Ancak

ısıtma sistemleri pratikte 3-4 °C’lik sıcaklık farkında bile çalışmazlar yada çalıştırılmazlar.

Bu durumu bir miktar düzeltmek için, derece gün sayısı, %20 düşürülerek hesap

yapılmıştır.

8.3.1.1 Sıcak Havalı Isıtma Sistemi İçin Yıllık Yakıt Sarfiyatı

92,0825018

8,0190160000024

⋅⋅

⋅⋅⋅=yB = 160.296 m3/yıl olarak hesaplanır.

Burada,

DG = 1901 (İstanbul bölgesi derece-gün sayısı, Göztepe Meteorolojik Ölçüm İst.) [26].

QK = 600000 kcal/h

∆T = 18 °C

Hu = 8.250 kcal/m3

ηK = 0,92 olarak alınmıştır.

Eşitlikteki 0,8 çarpanı, toplam yakıt sarfiyatını %20 düşürmek amacıyla kullanılmıştır.

8.3.1.2 Radyant ısıtma sistemi için yıllık yakıt sarfiyatı

1825018

8,0190148762024

⋅⋅

⋅⋅⋅=yB = 119.850 m3/yıl olarak hesaplanır.

Burada,

DG = 1.901 (İstanbul bölgesi derece-gün sayısı, Göztepe Meteorolojik Ölçüm İstasyonu)

QK = 567 kW · 860 = 487620 kcal/h

∆T = 18 °C

Hu = 8250 kcal/m3

ηK = 1 olarak alınmıştır.

0,8 = Isıl kapasitenin %20 düşürülmesi amacıyla kullanılmıştır.

Eşitlikteki 0,8 çarpanı, toplam yakıt sarfiyatını %20 düşürmek amacıyla kullanılmıştır.

100

8.3.2 Elektrik Sarfiyatları

Radyant ısıtma sisteminde elektrik sarfiyatı ihmal edilebilecek seviyededir. Elektrik

yalnızca cihazın ilk ateşlemesi ve manyetik gaz valfinin (selenoid valf) açılması sırasında

kullanılır. Çakmaklar yaklaşık 30 saniye süresince ateşlenir.

Sıcak havalı ısıtma sisteminde ise, sistemin birçok elemanı elektriğe ihtiyaç duyar. Bunlar;

sıcak hava cihazları, kazan brülörü ve devir pompasıdır. Kazan bünyesinde bulunan

otomatik kontrol ünitesinin sarfiyatı ihmal edilmiştir. Aşağıda, sözü edilen elemanların

elektrik sarfiyatları verilmiştir.

Sıcak hava cihazları : 1/3 HP×30 Adet×0,746 kW/HP = 7,46 kW

Brülör : 1,1 HP×0,746 kW = 0,82 kW

Pompa : 1,49 kW

Elektrik sarfiyatını yaklaşık olarak hesaplayabilmek için aşağıdaki varsayımlar yapılmıştır.

Sıcak hava cihazları; günlük 10 saat çalışacaktır.

Pompa; sistemin açık olduğu süre boyunca çalışacaktır. (24 saat).

Brülör; günlük 10 saat çalışacaktır.

Isıtma sezonunun 6 ay olduğu düşünülebilir. Ancak 6 ay boyunca ısıtmanın kesintisiz

olmayacağı göz önüne alınırsa, bu süreyi kısaltmak uygun olacaktır. 4 ay boyunca

kesintisiz ısıtma yapıldığı varsayılmıştır.

Fiyatlandırmada kullanılan birim fiyatlar, Trakya Elektrik Dağıtım A.Ş. firmasının Ocak

2006 fiyat tarifesinden alınmıştır. Aşağıda elektrik birim fiyatı verilmiştir.

Çizelge 8.9 Elektrik birim fiyatı (Ocak 2006, aktif sarfiyat) [27].

ABONE TİPİ Fiyat (YTL / kWh)

SANAYİ 0,10835

Sıcak hava cihazlarının yıllık elektrik sarfiyatı;

Eshc= 7,46 kW×10 saat/gün×365 gün/yıl = 27.229 saat/yıl

101

Pompanın yıllık elektrik sarfiyatı;

Ep= 1,49 kW×24 saat/gün×365 gün/yıl = 13.053 saat/yıl

Brülörün yıllık elektrik sarfiyatı;

Eb= 0,82 kW×10 saat/gün×365 gün/yıl = 2.993 saat/yıl

Yıllık toplam elektrik sarfiyatı;

ET = 27.229+13.053+2.993 = 43.275 kWh/yıl’dır.

8.3.3 Diğer Giderler

Sıcak havalı ısıtma sistemi için personel giderleri;

Sözü edilen binada, günde 24 saat çalışma olacağı için, 3 vardiya çalışacak personelin

alınması gerekmektedir. Bu personelin asgari ücret ile çalışacağı düşünülürse;

Brüt asgari ücret: 531,00 YTL

Tüm giderler eklendiğinde işverene maliyeti : 645,00 YTL’dir [28].

(Çalışma ve Sosyal Güvenlik Bakanlığı web sayfasından alınmıştır.)

3 vardiya çalışacak personelin aylık toplam maliyeti ;

APG = 645,00×3 = 1.935,00 YTL/ay

Isıtma sezonunun 6 ay olduğu düşünülürse, yıllık toplam personel maliyeti;

YPG = 1.935,00×6 = 11.635,00 YTL/yıl olur.

Personelin, ısıtma sezonu dışındaki dönemde farklı iş alanlarında görevlendirilecekleri

düşünülerek, sadece ısıtma sezonundaki maliyetleri göz önüne alınmıştır.

Radyant ısıtma sistemi için personel giderleri;

Radyant ısıtma sistemi için özel personel çalıştırılmasına gerek yoktur. Sistem

çalıştırıldıktan sonra herhangi bir gözetime ve ayara ihtiyaç duymamaktadır.

102

Sıcak havalı sistem için bakım giderleri;

Yıllık yakıt sarfiyatının %1’i bakım gideri olarak kabul edilmiştir. Yıllık bakım gideri;

YBG = 80.945,00 YTL×0,01 = 809,45 YTL/yıl’dır.

Radyant ısıtma sistemi için bakım giderleri;

YBG = 53.796,50 YTL×0,01 = 537,97 YTL/yıl’dır.

8.3.4 Sıcak Havalı Isıtma Sistemi İçin İşletme Giderleri

Sıcak havalı ısıtma sistemi için işletme giderleri Çizelge 8.10’da verilmiştir.

Çizelge 8.10 Sıcak havalı ısıtma sistemi için işletme giderleri.

Gider Birim fiyatı [27, 18] Sarfiyat Toplam maliyet

Yakıt sarfiyatı 0,416646 YTL/m3 160.296 m3/yıl 66.787,00 YTL/yıl

Elektrik sarfiyatı 0,10835 YTL/kWh 43.275 kWh/yıl 4.689,00 YTL/yıl

Personel giderleri - - 11.635,00 YTL/yıl

Baca gazı analizi[29] - - 145,00 YTL/yıl

Bakım giderleri - - 720,00 YTL/yıl

Toplam : 83.976,00 YTL/yıl

8.3.5 Radyant Isıtma Sistemi İçin İşletme Giderleri

Radyant ısıtma sistemi için işletme giderleri Çizelge 8.11’de verilmiştir.

Çizelge 8.11 Radyant ısıtma sistemi için işletme giderleri.

Gider Birim fiyatı [27,18] Sarfiyat Toplam maliyet

Yakıt sarfiyatı 0,416646 YTL/m3 119.850 m3/yıl 49.935,00 YTL/yıl

Elektrik sarfiyatı - - -

Baca gazı analizi - - -

Personel giderleri - - -

Bakım giderleri - - 538,00 YTL/yıl

Toplam : 50.473,00 YTL/yıl

103

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

55000

60000

65000

70000

75000

80000

85000

90000

95000

Yakıtsarf iyatı

Elektriksarf iyatı

Personelgiderleri

Baca gazıanalizi

Bakımgiderleri

Toplam

MA

LİY

ET

(E

uro

)

Toplam maliyet (Radyant sistem) Toplam maliyet (Sıcak havalı sistem)

Şekil 8.3 İşletme maliyetleri dağılımı.

8.3.6 Kârlılığın Hesaplanması

Karlılık hesaplarında, faiz ve enflasyon oranları kullanılmayacaktır.

Hesaplanan işletme maliyetleri bir sezonda gerçekleşen maliyetlerdir. Sezon uzunluğunun

6 ay/yıl olduğu kabul edilmiştir. Çizelge 8.12’de sıcak havalı ve radyant ısıtma

sistemlerinin, ilk yatırım ve işletme maliyetleri verilmiştir.

Çizelge 8.12 Sistemlerin ilk yatırım ve işletme maliyetlerine göre karşılaştırılması.

Radyant ısıtma sistemi Sıcak havalı ısıtma sistemi

İlk yatırım maliyeti (Euro) 23.928,91 27.454,90

İşletme maliyeti (Euro/yıl)* 31.640,55 52.642,93

Çizelge 8.12’de, YTL para birimi değerleri, 30 Aralık 2005 tarihli döviz kuruna göre Euro

para birimine dönüştürülmüştür. 1 Euro =1.5952 YTL

* İşletme maliyeti birimindeki “yıl” , 1 sezon (6 ay) anlamında kullanılmıştır.

104

Çizelgeden de görüldüğü gibi, sıcak havlı sistem ile radyant sistem arasındaki ilk yatırım

maliyetleri farkı; 3.526,00 Euro, işletme maliyetleri arasındaki fark ise; 21.002,38 Euro/yıl

olmaktadır.

Çizelge 8.13 İşletme maliyetleri arasındaki fark çizelgesi.

Birinci 6 aylık sezon işletme maliyeti farkı (Euro)

1.Ay sonundaki toplam fark

2.Ay sonundaki toplam fark

3.Ay sonundaki toplam fark

4.Ay sonundaki toplam fark

5.Ay sonundaki toplam fark

6.Ay sonundaki toplam fark

3.500,40 7.000,79 10.501,19 14.001,59 17.501,98 21.002,38

İkinci 6 aylık sezon işletme maliyeti farkı (Euro)

1.Ay

sonundaki

toplam fark

2.Ay sonundaki toplam fark

3.Ay sonundaki toplam fark

4.Ay sonundaki toplam fark

5.Ay sonundaki toplam fark

6.Ay sonundaki toplam fark

24.502,78 28.003,17 31.503,57 35.003,97 38.504,36 42.004,76

Çizelge 8.13’te, radyant ısıtma sisteminin, diğer sisteme göre ikinci 6 aylık sezonun

başında, kendi kendini amorti ettiği görülmektedir. Bu sonuç, işletme maliyetlerindeki

farktan doğmaktadır.

Şekil 8.4 Isıtma sistemlerinin amorti süreleri.

0

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

35.000

40.000

45.000

1.ay

2.ay

3.ay

4.ay

5.ay

6.ay

1.ay

2.ay

3.ay

4.ay

5.ay

6.ay

İki sistem arasındaki toplam net kârRadyant ısıtma sistemi ilk yatırım maliyetiSıcak havalı ısıtma sistemi ilk yatırım maliyeti

105

BÖLÜM 9

SONUÇ VE ÖNERİLER

Bu çalışmada radyant ısıtma sistemleri tanıtılarak sınıflandırması yapılmıştır.

Sınıflandırma yapılırken, farklı kuruluşların yayınları araştırılmış ve tüm sınıflandırmalar

verilmeye çalışılmıştır. CE standartlarında belirtilen sınıflandırmanın, günümüzdeki en

geçerli sınıflandırmayı oluşturduğu şüphesizdir.

Farklı tipteki radyant sistemlerin, diğerlerine göre avantajları ve dezavantajları

anlatılmıştır. Yapılan piyasa araştırmalarında, ülkemizde kullanılan radyant ısıtma

sistemleri belirlenmiş ve bunlar arasında ekonomiklik açısından göze çarpan radyant cihaz

tipi projede kullanılmak üzere seçilmiştir.

Radyant cihazların geleneksel ısıtma sistemlerine göre üstünlükleri ise, detaylı ısı kayıp

hesapları yapılarak, grafikler yardımı ile anlatılmaya çalışılmıştır. Bu hesapların

yapılabilmesi için, basic tabanlı bir algoritma geliştirilmiştir.

Farklı bina durumlarında yapılan kıyaslamalar, radyant ısıtma sistemlerinin ısıl kapasiteler

yönünden, geleneksel ısıtma sistemlerinden daha avantajlı olduğunu göstermektedir. Bu

durum hem ilk yatırım maliyetinin, hem de işletme maliyetinin daha düşük olduğu

anlamına gelmektedir.

Çalışmanın ilerleyen bölümlerinde, bina tipi belirlenmiş ve bu binanın her iki sistem için

projesi hazırlanmıştır. Proje sonucunda ortaya çıkan malzemeler, güncel piyasa fiyatları

kullanılarak fiyatlandırılmış ve ilk yatırım maliyetleri hesaplanmıştır. Hesap sonucunda, ilk

yatırım maliyeti açısından, radyant ısıtma sisteminin avantajlı olduğu görülmektedir.

Radyant ısıtma sistemleri, aynı konfor şartlarını, geleneksel ısıtma sistemlerine göre daha

düşük ısıl kapasitelerle sağlamaktadır. Ayrıca bu sistemlerin bakım ve personel maliyetleri,

106

diğer sisteme göre daha düşük olduğundan işletme maliyetleri açısından da radyant ısıtma

sistemleri daha avantajlı olmaktadır. Bu durum Bölüm 8.3’te gösterilmiştir.

Radyant ısıtma sistemleri, özellikle endüstriyel amaçlı firmaların ilgisini çekmektedir. Bu

ilgi, memnun kullanıcı sayısının artması ve ilgililerin bu sistemleri uygulanan alanlarda

deneme şansı bulmaları sayesinde, her geçen gün daha da artmaktadır.

Ülkemizde doğalgazın yaygın kullanımıyla beraber, radyant ısıtma sistemlerinin ilgi çekici

hale geldiği, piyasa araştırmalarından görülmektedir. Ancak bu sistemlerin doğru şekilde

tanıtılması, ilgili gaz firmaları tarafından özendirilmesi ve daha da yaygınlaştırılması,

işletme ekonomisi, ülke ekonomisi ve çevre sağlığı açısından önemlidir. Bu konu ile ilgili

mühendislerin, üniversite döneminde eğitilmesi, radyant sistemlerin daha bilinçli ve yaygın

kullanımını sağlayacaktır.

107

KAYNAKLAR [1] CAN, A. (1997), Radyant Isıtmanın Önemi, III. Ulusal Tesisat Kongresi ve Sergisi

Bildiriler Kitabı Cilt 2, TMMOB MMO İzmir Şubesi, İzmir, s. 513-525.

[2] YÜNCÜ, H., KAKAÇ, S. (1999), Temel Isı Transferi, OTDÜ, Bilim Kitabevi, Ankara, s.341-386.

[3] FRANK, P. INCROPERA, DAVID, P. DEWITT (2001), Isı ve Kütle Geçişinin

Temelleri, Perdue University, Literatür Yayınları, s.688-730.

[4] MMO, (2000), Kalorifer Tesisatı Proje Hazırlama Teknik Esasları, Yayın No: 84, 14. Baskı, İstanbul, s.38-72.

[5] KARAER, Ö. (1999), Türkiye’de Büyük Hacim Isıtmalarında Enerji Kullanımı ve Konvansiyonel Isıtma Sistemleri ile Mukayeseli Olarak Radyant Isıtmanın Uygulama Esaslarının Araştırılması, Yüksek Lisans Tezi, Trakya Üniversitesi, FBE, Edirne, s.1-17, 26-33.

[6] ATAYILMAZ, Ş.Ö. (1999), Civciv Yetiştirilmesindeki Radyant Isıtma Sistemlerinde Verimlilik, Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi, FBE, İstanbul, s.10-22.

[7] KAYAALP, K. (1994), Radyant Isıtma Sistemlerinin Sanayideki Uygulamaları, Tesisat Mühendisliği Dergisi, Sayı: Aralık 1994, 5 s.

[8] ÖZEN, C. (1999), Düşük Yoğunluklu Gaz Yakmalı Radyant Isıtma Sistemlerinin Pratik ve Ekonomik Açıdan İncelenmesi ve Standart Isıtma Sistemleri İle Karşılaştırılması, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, FBE, İstanbul, s.10-20.

[9] ENERSİSTEM (Aralık 2005), Açık Alevli Radyant Isıtma Sistemleri, Enersistem Tanıtım Broşürleri, http://www.enersistem.com.tr, İstanbul.

[10] YAĞCI, A.Y. (1993), Kesintili Çalışan Büyük Hacimli Mahallerin Isıtılmasında Radyant Isıtıcıların Avantajları, Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi, FBE, İstanbul,s.1-6,12-41

[11] NET ISI (Aralık 2005), Seramikle Isıtma Tanıtım Broşürleri, http://www.netisi.com.tr, SBM International, France, 1997

108

KAYNAKLAR (devam ediyor)

[12] CEN (1999), Non-Domestic Gas-Fired Overhead Luminous Radiant Heaters- Part

1:Safety, European Standard Norme, EN 419-1, ICS 91.140.20, English Version.

[13] ÇUKUROVA (Aralık 2005), Seramik Plakalı Radyant Isıtıcılar ,Tanıtım Broşürü

[14] ASHRAE (1963), Guide and Data Book, Chapter 10.

[15] GAZ DE FRANCE (1984), Combustibles Gazeux et Principles De La Combustion, BT 104, Direction des Services Economiques et Commerciaux Services des Méthodes Commerciales Réglementation-Documentation Technologie, 23 reu Ph. Delorme, Paris.

[16] GERARD A. (2004), Gas Luminous Radiant Heating: One Immadiate Answer to

The Current EU Directives, Proceedings of VI. International HVAC+R Technology SYMPOSIUM, TTMD, Editör: Abdurrahman Kılıç, İstanbul, 7 s.

[17] YILDIRIM A., Radyant Isıtıcılar, Mühendis ve Makine Dergisi, Sayı: 95

[18] İGDAŞ (2005), İstanbul Gaz Dağıtım A.Ş., http://www.igdas.com.tr

[19] SBM (Aralık 2005), Radyant üreticisi, Fransa, http://www.sbm.fr

[20] BİRİM FİYAT (Aralık 2005), Bayındırlık Bakanlığı Birim Fiyatları, http://www.birimfiyat.com

[21] ISISAN (Aralık 2005), Sıcak Hava Cihazları, Isısan Tanıtım Broşürü.

[22] DEMİRDÖKÜM (Aralık 2005), Demirdöküm Dökme Dilimli Doğalgaz ve Sıvı

Yakıtlı Kalorifer Kazanları, Demirdöküm Tanıtım Broşürü.

[23] ISISAN (Aralık 2005), Kapalı Genleşme Depoları, Isısan Tanıtım Broşürü.

[24] ÇAKIR, A. (2005), Bacaların Boyutlandırılması ve Baca Hesapları, Isıtma-Soğutma-Havalandırma-Klima ve Sıhhi Tesisat Dergisi 39. Sayının, Temel Bilgiler, Tasarım ve Uygulama Eki, Ek Sayı:16.

[25] EBA (2005), Baca ve Havalandırma Sistemleri Fiyat Listesi, Fiyat Listeleri, İstanbul.

109

KAYNAKLAR (devam ediyor)

[26] GÜLTEKİN, M. L. , KADIOĞLU M., (1996), Marmara Bölgesi’nde Isıtma ve

Soğutma Derece-Günlerinin Dağılımı, Tesisat Mühendisliği, İstanbul Meteoroloji Bölge Müdürlüğü, İstanbul Teknik Üniversitesi, Makale, s.39.

[27] EPDK (Aralık 2005), Enerji Piyasası Denetleme Kurulu, http://www.epdk.org.tr [28] ÇALIŞMA VE SOSYAL GÜVENLİK BAKANLIĞI (2005), Asgari ücret

bilgileri, http://www.calisma.gov.tr

[29] RSHM (2005), Refik Saydam Hıfzıssıhha Merkezi Başkanlığı. http://www.rshm.saglik.gov.tr

110

EK AÇIKLAMALAR A

ISI KAYBI HESAP PROGRAMI ÖRNEK KAYNAK KODU

111

Aşağıda verilen Visual Basic kodları, CO2 emisyonu hesabında kullanılmıştır.

Private Sub Toolbar2_ButtonClick(ByVal Button As MSComctlLib.Button)

If Button.Index = 1 Then

Unload coiki_hesabi

sonuclar.Show

End If

If Button.Index = 2 Then

mh = verigiris.Text8.Text

v = Text1.Text

n = Text2.Text

qr = Text3.Text

If Option1.Value = True Then

z = 32.6

t = 3.8

Else

If Option2.Value = True Then

z = 11.3

t = 1.03

End If

End If

yananlpgmik = qr / z

ortamakarsncoiki = yananlpgmik * t

nethacim = v + (v * n) + mh

X = ortamakarsncoiki * 1000000 / nethacim

X = Format(X, "#0.0")

ortamakarsncoiki = Format(ortamakarsncoiki, "#0.00")

yananlpgmik = Format(yananlpgmik, "#0.00")

gereklihava = qr * 10

gereklihava = Format(gereklihava, "#0.0")

Label17.Caption = gereklihava

If X <= 5000 Then

Label15.Caption = "Quantity of CO2 is under safety limit. System is safe."

Label15.ForeColor = &H80FF&

112

Label15.BackColor = &H0&

Else

Label15.Caption = "Quantity of CO2 is above safety limit. System can't be used! Must be

mechanic ventilation."

Label15.ForeColor = &HFF&

Label15.BackColor = &H0&

End If

Label6.Caption = X

Label9.Caption = yananlpgmik

Label12.Caption = ortamakarsncoiki

End If

If Button.Index = 3 Then

grafik_coiki.Show

End If

If Button.Index = 4 Then

On Local Error GoTo calistir

AppActivate ("Hesap Makinesi")

Exit Sub

calistir:

Dim Xx

Xx = Shell("calc.exe", 1)

Resume Next

End If

If Button.Index = 5 Then

baski_coiki.RichTextBox1.Refresh

Cls

Open "baski\coiki.rtf" For Output As #1

'baski_coiki.RichTextBox1.Font = "Times New Roman"

'baski_coiki.RichTextBox1.SelItalic = True

'baski_coiki.RichTextBox1.SelFontSize = 14

Print #1, Chr$(10);

Print #1, Chr$(10);

Print #1, Chr$(10);

Print #1, Chr$(10);

113

Print #1, " RADYANT SİSTEM İÇİN CO2 EMİSYONU HESAP SONUÇLARI";

Chr$(10);

Print #1, Chr$(10);

Print #1, " Proje adı : "; secim_ekrani.Text1.Text; Chr$(10);

Print #1, " Proje numarası : "; secim_ekrani.Text2.Text; Chr$(10);

Print #1, " Binanın yeri : "; secim_ekrani.Text5.Text; Chr$(10);

Print #1, " Tarih : "; secim_ekrani.Text3.Text; Chr$(10);

Print #1, " Projeyi yapan : "; secim_ekrani.Text4.Text; Chr$(10);

Print #1, Chr$(10);

Print #1, " Hesap Sonuçları ";

Print #1, Chr$(10);

Print #1, Chr$(10);

Print #1, " Isıtılan binanın hacmi = "; Text1.Text; " m³"; Chr$(10);

Print #1, " Hava değişim sayısı = "; Text2.Text; " (m³/h)/m³hacim"; Chr$(10);

Print #1, " Hesaplanan kapasite = "; Text3.Text; " kW"; Chr$(10);

If Option1.Value = True Then

Print #1, " Yakıt tipi = "; Option1.Caption; Chr$(10);

Else

If Option2.Value = True Then

Print #1, " Yakıt tipi = "; Option2.Caption; Chr$(10);

End If

End If

Print #1, " Yakılan yakıtın miktarı = "; Label9.Caption; " m³/h"; Chr$(10);

Print #1, " Çevreye karışan CO2 miktarı = "; Label12.Caption; " m³/h"; Chr$(10);

Print #1, " Çevreye karışan CO2 oranı = "; Label6.Caption; " PPM"; Chr$(10);

Print #1, Chr$(10);

Print #1, " "; Label15.Caption; Chr$(10);

Print #1, Chr$(10);

Print #1, " Gerekli havalandırma miktarı = "; Label17.Caption; " m³/h"; Chr$(10);

Close

baski_coiki.RichTextBox1.FileName = "baski\coiki.rtf"

baski_coiki.Show

coiki_hesabi.Hide

End If

114

If Button.Index = 6 Then

kayit.Show

End If

If Button.Index = 7 Then

End

End If

End Sub

115

EK AÇIKLAMALAR B

ISI KAYBI HESAP PROGRAMI ÖRNEK ÇIKTILARI

116

Aşağıda geliştirilen bilgisayar programında, bina ile ilgili bilgilerin yazıcı çıktısı

verilmiştir.

SERAMİK RADYANT ISITMA DİZAYN BİLGİLERİ

Proje Adı : ÖRNEK ÇALIŞMA

Proje Numarası : 001

Binanın Yeri : İSTANBUL

Tarih : 20 ARALIK 2005 SALI

Projeyi Yapan : Barış İNAM

Aşağıda, ÖRNEK ÇALIŞMA isimli projenin dizayn bilgileri yer almaktadır.

Binanın Boyu = 50,00 m

Binanın Eni = 60,00 m

Tavan yüksekliği = 6,00 m

Mahya Yüksekliği = 8,00 m

Toplam Kapı Alanı = 0,00 m²

Toplam Pencere Alanı = 0,00 m²

Eğer 1. duvara komşu var ise sıcaklığı = none °C

Eğer 2. duvara komşu var ise sıcaklığı = none °C

Eğer 3. duvara komşu var ise sıcaklığı = none °C

Eğer 4. duvara komşu var ise sıcaklığı = none °C

Eğer tavana komşu var ise sıcaklığı = none °C

Eğer zemine komşu var ise sıcaklığı = none °C

Dış Sıcaklık = 0 °C

Konfor Sıcaklığı = 18 °C

Çalışma Saatleri = 24 saat/gün

Çalışma Günleri = 7 gün/hafta

117

Aşağıda geliştirilen bilgisayar programında, hesaplanan değerlerin yazıcı çıktısı verilmiştir.

SERAMİK RADYANT ISITMA SİSTEMİ İÇİN HESAPLANAN SONUÇLAR

Proje Adı : ÖRNEK ÇALIŞMA

Proje Numarası : 001

Binanın Yeri : İSTANBUL

Tarih : 20 ARALIK 2005 SALI

Projeyi Yapan : Barış İNAM

Aşağıda, ÖRNEK ÇALIŞMA isimli projenin hesap sonuçları yer almaktadır.

Toplam Duvar Alanı = 1320,00 m²

Toplam Çatı Alanı = 3006,66 m²

Toplam Zemin Alanı = 3000,00 m²

Toplam Kapı Alanı = 0,00 m²

Toplam Pencere Alanı = 0,00 m²

Binanın Toplam Hacmi = 21000,00 m³

RADYAN SİSTEM İÇİN DÜZELTME FAKTÖRLERİ

Verim Düzeltme Faktörü = 1,00

Yükseklik Düzeltme Faktörü = 1,05

Kesikli Çalışma Düzeltme Faktörü = 1,00

DELTA T Düzeltme Faktörü = 1,00

Not : Hava sızıntı kayıpları ihmal edilmiştir.

Radyant sistem için hesap sonuçları

Taşınım Isı İhtiyacı = 452,76 kW

Hava Değişimi Isı İhtiyacı = 112,99 kW

RADYANT SİSTEM TOPLAM ISI İHTİYACI = 565,75 kW

GELENEKSEL ISITMA SİSTEMİ HESAP SONUÇLARI

GELENEKSEL ISITMA SİSTEMİ İÇİN TOPLAM ISI İHTİYACI = 645,01 kW

118

Aşağıda geliştirilen bilgisayar programında, yıllık yakıt sarfiyatı hesabının yazıcı çıktısı

verilmiştir.

RADYANT ISITMA SİSTEMİ İÇİN YAKIT SARFİYATI HESABI

Proje Adı : ÖRNEK ÇALIŞMA

Proje Numarası : 001

Binanın Yeri : İSTANBUL

Tarih : 20 ARALIK 2005 SALI

Projeyi Yapan : Barış İNAM

Radyant ısıtma sistemi için yakıt sarfiyatı miktarı

Yakıt Çeşidi = Doğalgaz ( G20 )

Yakıtın Üst Isıl Değeri = 8250 kcal/kg

Hesaplanan Isıl Güç = 565,75 kW

Çalışma Saatleri = 24 Saat/Gün

Çalışma Günleri = 7 Gün/Hafta

Derece-Gün Sayısı = 1901 Gün/Yıl

Sıcaklık Farkı = 18 °C

Yıllık Isıl Güç İhtiyacı = 1433987,7 kW.h/Yıl

Yıllık Yakıt Sarfiyatı = 149482,4 m³/Yıl

119

Aşağıda geliştirilen bilgisayar programında, CO2 emisyonu hesabının yazıcı çıktısı

verilmiştir.

RADYANT ISITMA SİSTEMİ İÇİN CO2 HESABI

Proje Adı : ÖRNEK ÇALIŞMA

Proje Numarası : 001

Binanın Yeri : İSTANBUL

Tarih : 20 ARALIK 2005 SALI

Projeyi Yapan : Barış İNAM

CALCULATED RESULTS

Isıtılan Binanın Hacmi = 21000,00 m³

Hava Değişim Sayısı = 1,50 (m3/h)hava/m3hacim

Hesaplanan Isıl Güç = 565,75 kW

Yakıt Çeşidi = Doğalgaz (G20)

Yakılan Yakıtın Miktarı = 50,07 m³/h

Çevreye Karışan CO2 Miktarı = 51,57 m³/h

Çevreye Karışan CO2 Oranı = 982,3 PPM

CO2 emisyonu güvenlik sınırlarının altındadır. Sistem güvenlidir.

İhtiyaç duyulan havalandırma miktarı = 5657,5 m³/h

120

Aşağıda geliştirilen bilgisayar programında, havalandırma açıklığı hesabının yazıcı çıktısı

verilmiştir.

NEEDED CALCULATE OF VENTILATION FOR CERAMIC RADIANT SYSTEM

Proje Adı : ÖRNEK ÇALIŞMA

Proje Numarası : 001

Binanın Yeri : İSTANBUL

Tarih : 20 ARALIK 2005 SALI

Projeyi Yapan : Barış İNAM

Havalandırma hesabı. Hesaplanan Isıl Güç = 565,8kW İhtiyaç Duyulan Havalandırma = 5657,5 m³/h Egzoz havası miktarı = 10m³/kW.h Egzoz Hava Açıklığı sayısı = 1 Adet Sıcaklık Farkı = 18°C Egzoz hava hızı = 1,54 m/s Havalandırma için serbest kesit alanı aşağıda verilmiştir. Serbest Kesit Alanı = 10204,7 cm² 1 adet 10204,7 cm2 serbest kesiti bina içerisinde uygun bir yere

yapılmalıdır.

121

EK AÇIKLAMALAR C

ÇİZELGELER

122

Çizelge C.1 Gazların, ısıl, kütle , hacim ve yoğunluk değerleri.

123

Çizelge C.2 Gazların yanma karakteristikleri

124

Çizelge C.3 Atmosferik havanın farklı nem, basınç ve sıcaklık değerlerindeki yoğunluğu

125

Çizelge C.4 Atmosferik havanın farklı sıcaklık değerlerindeki özgül ısı değerleri.

126

ÖZGEÇMİŞ

Barış İNAM, 1980'de Zonguldak’ta doğdu; ilk, orta ve lise öğrenimini aynı şehirde

tamamladı; Zonguldak Kozlu Lisesi'nden mezun olduktan sonra 1998 yılında ZKÜ

Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü'ne girdi; 2002'de mezun olduktan

sonra, ZKÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Makina Mühendisliği Bölümü, Termodinamik

Anabilim Dalı’nda yüksek lisans eğitimine başladı. Eğitimi halen devam etmektedir. İş

tecrübesi olarak; Alstom Power bünyesinde, Çanakkale Çan Termik Santrali şantiyesinde

kısa süreli proje mühendisliği yaptı. Sonrasında Taşçıoğlu Güneş Enerji Sistemleri

firmasında üretim alanında çalıştı. Askerlik hizmetini tamamladıktan sonra, İstanbul’da

bulunan Net Isı San. Tic. Ltd. Şti’nde Proje mühendisliği yaptı. Şu anda Hema Endüstri

A.Ş. Kandilli Kömür İşletmesi’nde çalışmaktadır.

ADRES BİLGİLERİ

Adres : Yayla Mah. Ereğli Cad. TTK Lojm. No: 12

Kandilli / Kdz. Ereğli / ZONGULDAK

Tel : (372) 327 20 02

E-posta : barisinam@yahoo.com