Isı Kaybı Hesabı ve Radyatör Seçimi

Isı kaybı hesabı yapabilmek için gerekli sayısal değerlerin bir kısmı mimari projeden bir kısmı ise mimari proje esas alınarak seçilmiş veya hesaplanmış verilerden alınır. Bir binanın ısı ihtiyacının belirlenmesi için, binadaki ısıtılması istenen her mahalin ısı kaybı hesabı yapılır.

Odaya konulacak ısıtıcının kapasitesi belirlenirken odanın kaybettiği ısı esas alınır. Dış hava sıcaklığının belli bir düzeyine karşılık odanın konforlu bir sıcaklıkta tutulabilmesi için saatte kaybettiği ısı miktar (kcal/h veya kW) bulunmalıdır. Odanın saatte kaybettiği ısı miktarını karşılayabilecek bir ısıtıcı ekipman (radyatör,konvektör,fancoil vs.) seçilerek söz konusu odanın istenilen sıcaklıkta tutulması sağlanır.

Isıtılacak tüm ortamların ısı kayıpları bulunur. Daha sonra bu kayıplar toplanarak binanın ısı kaybı hesaplanır. Binanın özelliğine ve mülkiyet sahiplerinin istekleri doğrultusunda toplam ısı kaybını karşılayacak bir ısıtıcı (kat kaloriferi, kombi, kazan, ısı pompası vs.) seçilir.

Binanın her bir hacmi iki şekilde ısı kaybeder.

Birincisi, yapı bileşenlerinden ısı geçişi (İletimsel) şeklinde gerçekleşir. Yapı bileşenlerinden ısı geçişi , iletim (kondüksiyon) ve taşınımın (konveksiyon) bir arada olduğu şekilde gerçekleşir. Isı önce oda ortamından duvar yüzeyine doğru taşınımla, sonra duvar iç yüzeyinden duvar dış yüzeyine iletimle,daha sonrada duvar dış yüzeyinden dış ortama taşınımla geçer.

İkincisi, hacmin pencere ve kapılarının açılan kısımlarının kasaları ile tam olarak çakışmaması nedeniyle sızıntı (Enfiltrasyon) yoluyla içeriden dışarıya ısı kaybı olmaktadır. Hacmin ısı kaybı hesabı bu iki yolla meydana gelen kayıpların toplanması ile bulunur.

Isı Kaybı Hesabı İşlem Basamakları

İletimsel Isı Kaybı

Yapı bileşenlerinin iletimsel ısı kayıpları aşağıdaki formül ile hesaplanır. İletimsel ısı kayıplarının hesabında ,bu formüle göre hazırlanmış ve bir örneği çizelge 1’ de görülen, ısı kaybı cetvelinden yararlanılır.Bu cetvelde bilinen sayısal değerler yerlerine yazılır ve gerekli işlemler yapılarak hesaplar yürütülür.

Q = A.K.ΔT

Burada;

Q : Isı kaybı miktarı (kcal/h)
A : Yüzey alanı (m²)
K : Toplam ısı geçiş katsayısı (kcal /m²hC)
ΔT : Yapı bileşenlerinin iki tarafındaki sıcaklık farkı (C )

Toplam ısı geçiş katsayısı K, çeşitli kalınlıklardaki katmanlardan ( iç sıva+ delikli tuğla+ dış sıva gibi ) oluşan yapı bileşenlerinin 1 m² ’sinden 1 derecelik sıcaklık farkı bulunması durumunda saatte kcal cinsinden geçen ısı miktarını vermektedir.

K Toplam ısı geçiş katsayısı ile ilgili hesapları ısı yalıtım hesabı yazısından hatırlayabilirsiniz.

Çizelge 1 Isı kaybı Hesabı Çizelgesi

Isı Kaybı Hesabı Çizelgesinin Doldurulması

Isı kaybı hesabı yapılabilmesi için çizelge 1’ in doğru bir şekilde doldurulması gerekir.

Bu formun 1. sütununa, yapı bileşenleri için kullanılan semboller yazılır. Bu semboller Çizelge 2 de verilmiştir

2. sütuna yapı bileşenlerinin yönü,

3.sütuna, yapı bileşenlerinin kalınlığı yazılır.

4. ve 5. sütuna, yapı bileşenlerinin uzunluğu ve yüksekliği (veya genişliği) yazılır.

6. sütuna 4. ve 5. sütunların çarpımı yapılarak toplam alan bu sütuna yazılır.

7. sütuna 6. sütunda hesabı yapılan alandan kaç adet olduğu yazılır.

8.sütuna daha sonra net duvar alanının hesaplanmasında kullanacağımız pencere ve kapı alanları yazılır. Bu nedenle bir hacmin ısı kaybı hesaplanırken pencere ve kapılar ilk satıra, bunların bulunduğu duvar ise sonraki satıra yazılırsa net duvar alanını bulmak kolay olur.

9. sütuna, hesaba giren alan yazılır.

10.sütuna, yapı bileşenleri için hesaplanan K toplam ısı geçiş katsayısı yazılır. Pencere ve kapılar için toplam ısı geçiş katsayısının hesaplanmasına gerek olmadan doğrudan Çizelge 4 ’alınır. Hava tabakalarının ısıl geçirgenlik dirençleri ise Çizelge 5’ de verilmiştir.

11.sütuna, dış ortam ile iç ortam arasındaki sıcaklık farkı bu sütuna yazılır.Isıtılacak ortamın durumuna göre ,tesisat projelerinde kullanılacak iç hava sıcaklıkları Çizelge 7’de, binada ısıtılmayan bölgelerin sıcaklıkları ise Çizelge 6’ de verilmiştir. Çeşitli sıcaklık bölgelerine göre her ilde hesaplarda kullanılacak dış hava sıcaklıkları Ek-2’ de verilmiştir.

12.sütuna ise 9, 10 ve 11. sütunların çarpımından oluşan artırımsız ısı kaybı bu sütuna yazılır.

Çizelge 2 Isı Kaybı Hesabında Yapı Bileşenleri İçin Kullanılan Semboller

Birden fazla bileşen durumunda numaralandırma yapılmaktadır. (DD1,DD2,DD3 vs.)

Çizelge 3 DIN 4701 ’e Göre Yüzey Isı İletim Katsayıları

Çizelge 4 Pencere ve Kapılar İçin Isı Geçiş Katsayıları

Çizelge 5 Hava Tabakalarının Isıl Geçirgenlik Dirençleri

Çizelge 6 Binada Isıtılmayan Bölgelerin Sıcaklıkları

Çizelge 7 Tesisat Projelerinde Kullanılan İç Hava Sıcaklıkları

13.sütuna ise Birleştirilmiş Artırım Katsayısı (ZD) yazılır. Birleştirilmiş Artırım Katsayısı ısınmanın kesintili yada sürekli olup olmamasına göre bir değer alır.

Bu artırım,bina kesintili ısınması durumunda, soğuyan yapı bileşenlerinin ve ısıtma sistemi elemanlarının tekrar eski sıcaklıklarına getirilmesi için göz önüne alınması gereken ısı kapasitesi artırımıdır. Yapı ve ısıtma sistemi ne kadar ağırsa ve ne kadar çok kesintili çalışıyorsa ,bu artırım o kadar büyük olmalıdır. Birleştirilmiş artırım katsayısı, işletme durumu ve D katsayısına bağlı olarak Çizelge 8’ de verilmiştir. Çizelgede kullanılacak D katsayısı için şu ifade verilmiştir.

D= Q0 / (Atop( Tiç- Tdış))

Burada;

Q0 : Artırımsız ısı kaybı (kcal/h)
Atop : Isı kaybı hesaplanan hacmi çevreleyen tüm yüzeylerin alanları toplamı (m²)
Tiç- Tdış : İç ve dış sıcaklıklar arası fark (C)
D : ZD Artırımında kullanılan katsayı (kcal/m²hC)

Çizelge 8 Birleştirilmiş Artırım Katsayısı

Isıtma sisteminin çalıştırılmasında verilen araya göre 3 tip işletme şekli tanımlanmıştır.

1. İşletme : Tesisat sürekli çalışmakta yalnız geceleri ateş azaltılmaktadır.( Genellikle konutlar)

2. İşletme : Kazan her gün 10 saat tamamen söndürülmektedir. (Genellikle işyerleri)

3. İşletme : Kazan her gün 14 saat veya daha uzun süre tamamen söndürülmektedir. (Genellikle işyerleri)

14. Sütuna, Kat Yükseklik Artırımı (ZW) olarak tanımlanan bir artırım yazılır. Bu artırım yapının konumu ne olursa olsun belirli bir kattan daha yukarıdaki katlar için alınır.

Birkaç kattan sonra artan rüzgar hızı nedeniyle göz önüne alınması gereken bir artırımdır. Ayrıca kazan dairesinden ayrılan kolonlarda sıcaklığı 90 C olan su, yüksek katlara çıkıncaya kadar soğumaktadır.Bu nedenle artırımsız ısı kaybına ,Çizelge 9’ da verilen oranlarda artırım eklenir.

Çizelge 9 Kat Yükseklik Artırım Değerleri

15.Sütuna , Yön Artırımı (ZH) değeri yazılır. Yön artırımı odanın yönünden dolayı dikkate alınması gereken bir artırımdır. (ZH) Yön artırımını seçerken ; yalnız bir dış duvarı olan odalarda bu dış duvarın baktığı yön,köşe odalarda ise iki dış duvarın köşegeninin yönü esas alınır.Köşe odalarda ,penceresi olan dış duvarın yönü de esas alınabilir.Dış duvarı ikiden fazla olan odalarda en yüksek yön artırımı değeri esas alınır. Yön artırım değeri Çizelge 10’ da verilmiştir.

Çizelge 10 Yön Artırım Değerleri

16. Sütuna artırımların toplamı yazılır. Toplam artırım Z;

Z= (1+% ZD+% ZW+ % ZH ) ifadesinden bulunur.

17. Sütuna toplam ısı gereksinimi (Qh) yazılır. Toplam ısı gereksinimi ( Qh ); toplam iletimsel ısı kaybı (Qi) ile sızıntı ( enfiltrasyon) ısı kaybının toplamına eşittir. Qh= Qi + Qs

İletimsel ısı kaybı Qi = Q0 . Z ifadesinden bulunur.

Qi= Q0.((1+% ZD+% ZW+ % ZH ) yazılabilir.

Hava Sızıntısı ( Enfiltrasyon) Isı Kaybı (Qs)

Kapatılmış durumda olan pencere ve kapıların açılan kanatları kasaları ile tam çakışmamakta ve arada bir boşluk kalmaktadır.Dış hava ile hacmin iç havası arasındaki basınç farkı nedeniyle bu aralıktan içeriye soğuk olan dış hava sızmaktadır.Odaya sızan dış hava , aynı miktarda ve sıcak olan iç havanın dışarı sızmasına neden olmaktadır. Bu durumda, odaya sızan soğuk dış havanın oda sıcaklığına kadar ısıtılması gerekmektedir.Bu soğuk sızıntı havasını ısıtmak için gereken ısı miktarına hava sızıntısı (enfiltrasyon) ısı kaybı denir.

Hava sızıntısı ısı kaybı:

Qs = ∑ a.L.R.H.ΔT. Ze. E  kcal/h formülü ile hesaplanır.

Burada;

a : Hava sızdırma katsayısı (m³/mh)
L : Pencere veya kapının açılan kısımlarının metre olarak çevre uzunluğu.
R : Oda durum katsayısı
H : Bina durum katsayısı
ΔT : İç ve dış sıcaklıklar arasındaki fark C
Ze : Her iki dış duvarında pencere olan odalar için i 1,2 , diğer odalar için değeri 1 olan katsayıdır.
E: Bina durum kat sayısı için düzeltme çarpım faktörü.

a:Sızdırganlık katsayısı
Sızdırganlık katsayısı çizelge 11’ de malzeme cinsine ve pencere (kapı) tipine göre verilmiştir.

Çizelge 11 Kapı ve Pencerelerin Sızdırganlık Katsayıları

L: Pencere veya kapının açılan kısımlarının uzunluğu
Hava sızıntısı ısı kaybını hesaplamak için pencere ve kapıların açılan kısımlarının çevre uzunlukları önceden hesaplanmalıdır.Pencerelerin açılan kısımlarının çevre uzunluğu bilinmiyorsa yaklaşık olarak hesaplanabilir.Bunun için W= L /A formülü ve Çizelge 12’ deki bilgilerden yararlanılır.

Örnek:
Pencere yüksekliği h = 1,25 m, ve alanı A= 3 m2 olan bir pencerenin açılan kısmın yaklaşık uzunluğunu bulabilmek için çizelge 12’ den h=1,25 için W=4,10 değeri bulunur.Bu değerler;
L= W.A formülünde yerine konulursa;
L= 4,10.3 = 12,3 m bulunur.

Çizelge 12 Yaklaşık Açılan Pencere Uzunluğunu Belirleyen Çizelge

R : Oda durum katsayısı
Oda durum katsayısı hesaplanan ∑a.L değeri ile oda içine giren havanın akıp gidebilme durumunu belirtir.Çoğu halde pencereler vasıtası ile içeri sızan hava, kapılardan dışarı sızar. R katsayısı hesaplanan hava miktarına oda durumunun gösterdiği direnci belirtir.R katsayısının tam olarak hesabı imkansızdır.Normal boyutlarda pencere ve kapıları olan odalar için R= 0,9 büyük pencereleri ,buna karşılık bir tek iç kapısı olan odalar için R= 0,7 alınır.
R katsayısının seçimi için Çizelge 13’ yararlanılır.

Çizelge 13 Oda durum katsayısı

H: Bina durum katsayısı
Bina durum katsayısı binanın konumuna ,bölgenin rüzgar durumuna bağlı olarak Çizelge 14’den seçilir.Ancak Yüksek yapılarda üst katlarda rüzgar basıncı artacağından sızan hava miktarı da artar

Çizelge 14 Bina Durum Katsayısı (H)

Dış kapısı doğrudan dış havaya açılan hacimlerde (dükkan,mağaza, banka v.s yerler) hava sızıntısından farklı olarak bir hava değişimi söz konusudur.
Bu gibi yerlerde aşağıdaki formülden hareket edilerek hava değişimi ısı kaybı hesaplanır.

Qs = n.ɣ.cp.ΔT.v

Burada;

n : Hava değişimi sayısı (defa/h)
ɣ : Dış havanın yoğunluğu (kg/m³)
cp: Havanın özgül ısısı ( cp= 0,24/kgC)
ΔT: İç ve dış sıcaklıklar farkı (C)
v : Verilen yerin hacmi(m³)

E: Bina durum kat sayısı için düzeltme çarpım faktörü.

Radyatör Sayısının Belirlenmesi ve Yerleştirilmesi

Radyatör kullanılması durumunda, farklı iç sıcaklıklarda her dilim veya panel radyatörün verimi prospektüsünde belirtilmiştir.Her hacmin ısı kaybı bir dilim veya 1m radyatörün verimine bölünerek o hacim için gerekli radyatör miktarı bulunur. Hesap sonucu kesirli çıkarsa radyatörün bir dilim veya uzunluk artırılması uygun olur.Bir grup radyatör, zorunluluk yoksa 30 dilimi ve panel radyatörde 2 m yi geçmemeli ve geçiyorsa iki grup radyatör kullanılması yoluna gidilmeli veya ters bağlantı yapılmalıdır.

Isıtıcı sayıları ile birlikte, diğer donanımın (grup, konsol, kelepçe vb) belirlenmesinde kullanılan form Çizelge 12′ de verilmiştir. Bu çizelgede,
1. Sütuna, Odanın Nosu (101),
2. Sütuna, Odanın Adı ( SALON),
3. Sütuna, Odanın sıcaklığı (Salon için 22 C ),
4. Sütuna, Odanın hacmi m³ olarak yazılır.
5. Sütuna, Odanın ısı kaybı için hesaplanan değeri yazılır.
6. Sütuna, radyatörün birim verimi yazılır.

Radyatör verimi hesaplanırken firmaların verdikleri kataloglardan yararlanılır. Katalogların kullanımında tesisattaki su sıcaklığı ve oda sıcaklığından yararlanılır. Kataloglardan, aranan tip radyatörün dökme dilimli olması halinde bir diliminin bir saatte vereceği ısı miktarı, panel radyatör olması halinde 1 m’sinin vereceği ısı miktarı bulunmaktadır.

90/70’ lik sıcak sulu sistemlerde dökme dilimli 144/500 tipli kolonlu radyatör seçilmiş ise ve oda sıcaklığı 20 C ise radyatörün birim verimi katalogdan 103 kcal/h bulunur. 22 PKKP 500 tipi panel kullanılması durumunda 20 C oda sıcaklığında 1 m’sinin vereceği ısı 1914 kcal/h olarak bulunur Bulunan değer 6. sütuna yazılır.
7. Sütuna, Seçilmiş olan radyatörün ısıtma yüzeyi katalogdan bulunarak bu sütuna yazılır.
8. Sütuna, radyatörün verimi yazılır. Örnek olarak odanın ısı kaybı 2200 kcal/h, odaya konulacak radyatör tipi 144/500, bu tipteki radyatörün 20 C deki birim verimi 103 kcal/h olarak katalogdan alındıktan sonra odanın ısı kaybı 2200 kcal /h radyatörün birim verimi 103 kcal/h bölünerek 21,3 olarak radyatör sayısı bulunur. 21,3 dilim radyatör sayısı olamayacağından radyatör sayısı 22 olarak alınır. 22 dilim radyatör ile birim radyatör verimi 103 kcal/h çarpılırsa; 22×103 2266 kcal/h değeri bulunur. 22 PKKP 500 tipi panel radyatör kullanılması durumunda 2200 kcal/h panel radyatörün 1 m’sinin verdiği ısı olan 1914 kcal/h’e bölünerek 1,14 m olarak radyatör uzunluğu bulunur. Bu değerin virgülden sonraki hanesi bir üste tamamlanırsa, panel radyatörün boyu 1,2 olarak belirlenir. Bu değer 1914 kcal/h ile çarpılırsa 2297 kcal/h olarak bulunur ve 8. sütuna yazılır.
9, 10, 11 ve 12 sütunlara, aynı binada farklı radyatör kullanılması durumunda radyatör cinsleri yazılır.
13. Sütuna, oda için belirlenen grup sayısı yazılır.Örneğin oda için belirlenen radyatör dilim sayısı 22 ise her grupta 11 dilim olacak şekilde 2 grup olarak pencere altlarına konulabilir.
14. ve 15. Sütunlara, her grupta 15 dilime kadar 2 konsol 1 kelepçe, 25 dilime kadar 3 konsol 1 kelepçe, 45 dilime kadar 4 konsol 2 kelepçe olacak şekilde konsol ve kelepçe miktarları yazılır.
16, 17 ve 18. Sütunlara, kullanılacak musluk sayıları yazılır.
19, 20 ve 21. Sütunlara, kullanılacak rekor sayıları yazılır.

Çizelge 12 Isıtıcı ve Teferruatı Hesabı Formu

Isıtılan hacimlerin en soğuk yerleri pencere önleridir. Bu nedenle, ısıtıcılar pencere altlarına pencereyi ortalayacak şekilde yerleştirilir. Isıtıcı seçiminde, ısıtıcı yüksekliğinin pencerenin altında kalan duvarın yüksekliğini geçmemesine dikkat edilmelidir. Penceresi bulunmayan veya çok küçük olan odalarda radyatör dış duvar önlerine yerleştirilir.

Isı kaybı büyük pencere sayısı çok olan hacimlerde her pencere önüne radyatör yerleştirilmesi ısının homojen olarak dağıtılması için uygun olur.
Niş içine konan ısıtıcılar için Şekil 1’ de belirtilmiş olan verim düşüklüğü dikkate alınmalıdır.

Yükseğe asılan radyatörler görevlerini tam olarak yapamazlar. Radyatörün yukarı asılmasının zorunlu olduğu hallerde % 10’ luk bir verim düşüklüğü göz önüne alınmalıdır.
Radyatörün koyulacağı duvar mutlaka izole edilmeli, yerden yüksekliği 70 mm, duvardan uzaklığı en az 40 mm alınarak monte edilmelidir.

Şekil 1- Niş Ebadının ve Şeklinin Verime Etkisi

Isı Kaybı hesabı ile ilgili işlemler sonrası aşağıdaki örnek hesabı inceleyebilir daha sonra da ısı kaybı hesabı excel programlarına göz atabilirsiniz.

Isı Kaybı Hesabı Örneği

[pdfviewer width=”600px” height=”800px” beta=”true/false”]https://dl.dropboxusercontent.com/s/m7q8496kz7bgdl7/Is%C4%B1%20Kayb%C4%B1%20Hesab%C4%B1%20%C3%96rne%C4%9Fi.pdf”]

Bu bilgiler ışığında ısı kaybı hesabı işlemleri ile ilgili çeşitli excel hesaplamalarını indirebilirsiniz.

Isı Kaybı Hesabı Hesaplama Programları
Açıklama	İndirme Linki
Isı Kaybı Hesabı Excel	isi-kaybi-hesabi.xls
Isı Kaybı Hesabı ve Radyatör Teferruatı Cetveli Excel	isi-kaybi-hesabi-ve-radyator-teferruati-cetveli.xls
Radyatör Ve Tefferuatı Hesabı Cetveli Excel	radyator-ve-teferruati-hesabi-cetveli.xlsr

Kaynak: Isıtma Sistemleri Ders Notları, Isı Kaybı Hesabı, Makine Yüksek Mühendisi Orhan KISA