Radyant ısıtıcılar sıcak sulu radyant paneller ve doğalgazlı radyant borular olarak ikiye ayrılabilir. Radyant paneller düzenlenerek büyük hacimlerin tavandan sıcak su ile ısıtılması mümkündür. Burada sadece büyük hacimlerin, fabrika ve atölyelerin ısıtılmasında kullanılan doğalgazlı radyant ısıtıcılar üzerinde durulacaktır.
Bu ısıtıcılar aşağıdaki ısıtma uygulamalarında tercih edilirler:
1-Tavan yüksekliği 6 m ve daha yukarı olan kapalı alanlarda
2-Kısmen kapalı alanlarda
3-Büyük bir hacimde, belirli bir bölgenin ısıtılmasında (Örneğin büyük bir imalat salonundaki belirli bir makine ve çevresi)
4- Kısa süre için ısıtılmak istenen alanlarda.
Bu ısıtıcılarda gaz yanması sonucu ısınan radyant panellerden ısı, yöneltildiği yüzeye ışınımla (radyasyonla) taşınır. Radyant ısıtıcıların kullanılacağı yerlerde radyasyonu kesici cihazlar (yüksek tezgahlar, otobüs, kamyon vb.) bulunmamalıdır.
Radyasyon geçtiği hava ortamını ısıtmadan, doğrudan ısıtılacak cismi ısıttığından verimli bir ısıtma sağlanır. Isı daha sonra ısınan yüzeylerden taşınımla ortam havasına geçer.
Sonuç olarak bütün yükseklik boyunca eşite yakın bir sıcaklık profili elde edilir ve lokal ısıtma yapılabilir. Halbuki klasik konvektif ısınmada sıcak hava yukarıda toplanır ve lokal ısıtma yapılamaz. Bu nedenle yüksek tavanlı büyük hacim ısıtmalarında: radyant panellerle ısıtmada, konvektif ısıtmaya göre %25 – %50 oranında enerji tasarrufu söz konusudur. Endüstride kullanılan radyant ısıtıcılar, açık alevli radyant plakalı ve boru radyant ısıtıcılar olarak ikiye ayrılabilir.
Açık Yanma Odalı Radyant Isıtıcılar
Bu tip ısıtıcı gaz yakıtlı radyant ısıtma sistemlerinin en çok kabul göreni ve en eski olanıdır. Elli seneden daha fazla bir zamandan beri bunlar enerji tasarrufu için başarılı bir şekilde kullanılmaktadır.
Açık yanma odalı radyant ısıtıcılar tam ön karışımlı gaz yakıtlı bir enjektör brülörü tarafından direkt (doğrudan) ısıtılmaktadır. Gaz/hava- karışımı bir seramik plakanın yüzeyinde yanmaktadır. Yanma seramik plakanın deliklerinin üzerinde ve içinde ekstrem kısa alev uzunluğu ile gerçekleşmektedir. Yüzey sıcaklığı yaklaşık 850 900°C olmaktadır. Seramik 0,8 ile 3mm arasındaki dalga boyu bölgesinde infrared ışınım neşretmektedir. Seramik yüzeyi bu dalga boyu bölgesinde görünür şekilde kızararak ışınım neşrettiği için bu ısıtıcıya parlak radyant ısıtıcı da denilmektedir. Seramiğin önüne yerleştirilen bir ışınım ızgarası verim artışı sağlamaktadır. Çok farklı geometrilere sahip yansıtıcılar (reflektörler) söz konusu uygulama alanına mahsus bir uyum sağlamaktadır. Işınımı insanların bulunduğu alana veya ısıtılmak istenen malzeme üzerine büyük yüzeyli veya konsantre (yoğunlaştırarak) olarak transfer eden dik, parabolik ve eğik yansıtıcılar kullanılmaktadır. Yapısal şartlar bir radyant ısıtıcının eğik monte edilmesini gerektiğinde, özel asimetrik yansıtıcılar çatıya doğru yönelen kayıp ışınımı önlemektedir. Bu tür radyant ısıtıcılar hareketli parçalara sahip olmadıklarından on senenin üzerindeki bir zaman diliminde hemen hemen arızasız bir şekilde görev yapmaktadır. Açık yanma odalı ( parlak) radyant ısıtıcılarda cihazlara uygulanan detay iyileştirme çalışmaları ile, esas itibariyle ışınım miktarını yükseltmeyi hedeşeyen verim artışları sağlanmaktadır. Yeni bir tür açık yanma odalı radyant ısıtıcılarda, ısı yalıtımlı kapalı bir yansıtıcıya sahiptir. Baca gazı ısı akımı yansıtıcının iç taraşarı boyunca akmakta ve bu şekilde bakiye enerjisini ısı olarak yansıtıcıya transfer etmektedir. Böylece yansıtıcının iç tarafı yaklaşık 300°C’lik bir sıcaklığa ısınmakta ve insanların bulunduğu bölgeye uzun dalga boylu ışınım (sekonder ışınım) neşretmektedir. Yansıtıcının içindeki baca (atık) gazı yastığı H2O ve CO2 miktarı nedeniyle alt tarafa ilaveten gaz ışınımı neşretmektedir. Yansıtıcı gövdesinin ve yanma odasının (hücresinin) geometrik olarak özel şekildeki yerleşimi ile sağlanan gaz/hava-karışımı ön ısıtması da enerjinin daha iyi kullanılmasını mümkün kılmaktadır.
Açık yanma odalı radyant ısıtıcılarda duman gazları bir atık gaz sistemi ve ya bir mekanik mahal havalandırma sistemi ile tahliye edilebilmektedir. Mekanik havalandırma sistemi kullanılması durumunda kurulu kW-radyant ısıtıcı gücü başına 30m3/h’lik bir taze hava debisinin sağlanması gerekmektedir. Bu, söz konusu hava miktarını mahal hacminden alan çatı vantilatörleri tarafından gerçekleştirilmektedir. Çatı vantilatörleri açık yanma odalı radyant ısıtıcılarla birlikte işletmeye alınmakta (çalıştırılmakta) veya durdurulmaktadır. Saatte alınan hava miktarı yaklaşık olarak 0,1-0,4 kerelik bina hava değişimine karşılık gelmektedir. Ticari binaların normal doğal hava değişimi saatte 0,7-2 kez (binanın sızdırmazlığına bağlı olarak) olmaktadır, yani açık yanma odalı radyant ısıtıcının neden olduğu taze hava girişi binanın doğal hava değişiminin tamamen içindedir; ilave enerji maliyetleri oluşmamaktadır.
Boru Radyant Isıtıcılar
Aşağıdaki şekilde U borulu bir radyant ısıtıcı şematik olarak gösterilmiştir.
Borulu ısıtıcılar 65-104 mm çaplı çelik borulardan üretilirler. Bir uçtan yakılan gaz diğer uçtaki fan yardımı ile çekilmekte ve yanma ürünleri dışarı atılmaktadır. Boru boyları 7m’ye kadar olabilmekte ve bu boyda ortalama 18 kW güç elde edilebilmektedir. Açık alevli radyant ısıtıcılarda ise her kw ısıtıcı gücü başına 14-24 m3/h havalandırma sağlanmalı ve salon hacmi kw başına 10 m3 değerinden küçük olmamalıdır. Genellikle seramik olan ısıtıcı yüzeylerde sıcaklık 800-900°C değerlerine ulaşabilir. Ortalama ısıtıcı yüzey ısı yayma yoğunluğu 50-130 kW/ m2 değerlerindedir. Radyant ısıtıcılarda yanma emniyeti, alevin iyonizasyonu yöntemi ile sağlanır. Ateşleme bazı uygulamalarda pilot alevle olmakla birlikte, en iyisi otomatik ateşleme düzeni ile gerçekleştirilenidir. Boru radyant ısıtıcılarda hava akış şalteri ile hava akışı kontrol edilmelidir. Büyük ısıtıcılarda ısıtma kontrolü, oda termostatı yardımı ile tam otomatik olarak gerçekleştirilir.
Radyant Isıtma Hesap Yöntemi
Radyant ısıtıcılarla ısıtılacak hacimlerdeki ısı kaybı hesapları bilinen yöntemlere göre yapılır. Örneğin: DIN 4701’e göre hacmin ısı gereksinimi belirlenir. Zeminden 5m’den daha yükseğe yerleştirilecek radyant ısıtıcılarda hacmin ısı kayıplarına ilave her metre için %3,3 eklenti yapılmalıdır. Bulunan toplam ısı yükünün, bek ısıl gücüne bölünmesi ile gerekli bek sayısı (veya radyant ısıtıcı sayısı) bulunur. Bek sayısının belirlenmesinde bir parça emniyetli davranılması öğütlenir. Sadece ısı kaybına dayanılarak ısıtıcı güçlerin belirlenmesi ve yerleştirilmesi, istenilmeyen sonuçlar doğurabilir. Aynı zamanda ısıtılacak yüzeyler üzerindeki ısı yoğunluğunun da kontrol edilmesi gerekir. Kısmen kapalı hacimlerde yapılan ısıtmalarda ise, hesap yöntemi tamamen ısıtılacak yüzeylerde sağlanması gerekli ısı yoğunluğuna dayanır.
Recknagel tarafından salık verilen güçler şu şekildedir:
a-Uygun şartlarda bir işletmede, 3,5 kW gücündeki bir radyant ısıtıcı 4 m’den düşük olmayan tavan yüksekliklerinde kapalı hacimlerde 10 15 m2 yüzey ısıtır.
b-Uygun olmayan şartlarda (yüksek oda sıcaklığı, fazla havalandırma, büyük ısı kaybı) bu değer 8-10 m2’ye iner.
Ayrıca yine Recknagel’e göre insanlar için baş seviyesinde ısı yoğunluğu aşağıdaki değerleri geçmemelidir:
a- Oda sıcaklığı12°C iken q = 30-40 W/ m2
b- “ “ 15°C iken q = 17-30 “
c- “ “ 18°C iken q = 14-17 “
d- “ “ 20°C iken q = 12-14 “
Paralel İki Düz Yuzey Arasındakİ Şekil Katsayısının Aradaki H Yuksekliğine Bağlı Olarak Değişimi
Bu ısı akış yoğunluğu, kaynağın gücü ile, kaynaktan söz konusu yüzeye olan mesafeye bağlıdır.
Q = a.ψ.A.(ts-tm) W/ m2
Burada;
a = Radyasyon ısı geçiş katsayısı olup, yaklaşık 88 W/m2K alınabilir.
ψ = Şekil katsayısıdır. Şekil 6.20’den alınabilir.
A = radyant ısıtıcı yüzeyi, m2
ts ve tm = Sırası ile radyant ısıtıcı yüzey ve ortam sıcaklıklarıdır. (°C)
Yerleşim Planlaması
Tesisat tasarımı yapılırken gaz kaynağı ve sayacın yerleşimi ile elektrik kaynağının yeri dikkate alınmalıdır. Yoğuşan gaz ürünlerini toplayıp boşaltacak önlem alınmalıdır. Paneller en uygun ısıtmayı sağlayacak şekilde yerleştirilip, yönlendirilmelidir. Çeşitli yerleşim örnekleri aşağıda görülmektedir.
Kaynak: Isısan