YAZILARINIZI GÖNDERİNİZ

Haber, makale, firma ya da ürün incelemelerinizi bekliyoruz.

YAZARIMIZ OLUN

Düşüncelerinizi Özgürce Duyurun, Paylaşın.

Yüzme Havuzlarında Isıtma Yükü Hesabı

| 7 Kasım 2015

Yüzme Havuzlarında Isıtma adı altında ısıtılan yüzme havuzlarında, sıcak su kaynağı, ısı değiştirgeci ve tesisatlarının seçim ve tasarımda kullanılacak ısıtma yükü hesapları için gerekli kaynak araştırması yapılmıştır.Hesap sonuçları havuzun kullanım ve çevre şartlarına göre büyük farklılıklar göstermektedir.İlk ısıtma için gerekli ısı hesabı ise ayrıca yapılmaktadır.Kullanıcının tercih ve istekleri sonuçları etkilemektedir.Çalışmanın sonundaki örnek hesap ile farklılıklar irdelenecektir.

Yüzme havuzu suyunun ısıtılması iki amaçla yapılmaktadır;

  1. Konfor şartlarının yükseltilmesi
  2. Havuzun kullanım süresinin uzatılması

Böylece sadece yaz sezonunda kullanılabilen havuzların tüm yıl kullanımı sağlanmakta ve zaten inşai yatırımı yapılmış olan havuzun işletmeye ekonomik getirisi arttırılmaktadır.Ancak havuz suyunun ısıtılmasının da yatırım ve işletme maliyetleri bulunmaktadır.Bu maliyetlerin en aza indirilebilmesi ancak doğru tasarım ile olasıdır.

Havuz Isıtma Hesabı

Yüzme Havuzlarında Isıtma İçin Isı Kaybı ve Kazancı Hesapları

Aşağıdaki tabloda yüzme havuz suyu için önerilen sıcaklık değerler verilmiştir.

Tablo 1:Farklı kullanma amaçlarına göre önerilen havuz suyu sıcaklıkları [1]

HAVUZ TİPİ SU SICAKLIĞI(ºC)
Halka açık havuzlar 26-28
Spor havuzları 22-24
Çocuk havuzları 26-32
Terapi havuzları 35
Masaj havuzları 32-26
Soğuk su(şok)havuzları 15

Isı Kaybı Hesapları

Su Yüzeyinden Taşınım İle Isı Kaybı (Qt, kCal/m²h)

Açık havuzlarda ısı kaybı aşağıdaki formül ile hesaplanır.

Qtt*(th-tç) [2] (1)
th=Havuz suyu sıcaklığı(ºC)
tç=Çevre hava sıcaklığı(ºC)
αt=Su yüzeyi taşınım katsayısı(kCal/m²hºC).
αt=1,8*ν+1,65[2] (2)
ν=su yüzeyindeki hava hızı(m/s)

Tablo 2:Açık havuzlar için su yüzeyi hava hızına bağlı olarak αt değerleri

Açık havuz korumalı Açık havuz yarı korumalı Açık havuz korunmasız
ν 1 2 4
αt 3,5 6,0 11,0

Kapalı yüzme havuzlarında ise,salon hava sıcaklığı genellikle havuz su sıcaklığından yüksek tutulduğundan taşınım ile ısı kaybı söz konusu değildir.Ancak ortam ısıtılması yapılmayan kapalı havuzlarda Qt=10 kCal/m²h alınabilir.[3]

Su Yüzeyinden Işınım İle Isı Kaybı (Qı, kCal/m²h)

Açık havuzlarda ısı kaybı aşağıdaki formül ile hesaplanır.

Qı=R*θ*(th-tç) [3] (3)
R=İletişim katsayısı(uygulamada 5 kCal/m²hºC4)
θ=Sıcaklık çarpanı(Uygulamada 1 ºC)
th=Havuz suyu sıcaklığı(ºC)
tç=Çevre hava sıcaklığı(ºC)

Kapalı yüzme havuzlarında ise,ışınım ile kaybolan ısı,salon duvar ve çatısından yansıyarak tekrar suya döner.Bundan dolayı hesaplarda dikkate alınmaz.[3]

Su Yüzeyinden Buharlaşma İle Isı Kaybı (Qb, kCal/m²h)

Isı kaybı aşağıdaki formül ile hesaplanır.

Qb=σ*(mdh-mnh)*hs [4] (4)
mdh=Su yüzeyindeki doymuş havanın içinde bulundurduğu su miktarı(kg/kg kuru hava)
mnh=Çevre sıcaklığı ve bağıl neminde havanın içinde bulundurduğu su miktarı(kg/kg kuru hava)
hr=Havuz suyu sıcaklığında suyun buharlaşma ısısı(uygulamada 580 kCal/kg)
σ=Buharlaşma katsayısı(Lewis sayısı,kg/ m²h)
σ=25+19*ν [4] (5)

Tablo 3:Havuz tipine göre σ değerleri

Kapalı havuz Açık havuz korumalı Açık havuz yarı korumalı Açık havuz Korunmasız
ν 0,6 1 2 4
σ 36 44 63 101

Besleme Suyu Isı Gereksinimi (Qe, kCal/m²h)

Buharlaşma ile havuzdan eksilen suyun tamamlanması için eklenen suyun havuz sıcaklığına kadar ısıtılması gerekir.Bunun için gerekli ısı aşağıdaki formül ile hesaplanır.

Qe=σ*(mdh-mnh)*Cp*(th-tb) [4] (6)
σ=Buharlaşma katsayısı(Tablo 3’den alınabilir)
mdh=Su yüzeyindeki doymuş havanın içinde bulundurduğu su miktarı(kg/kg kuru hava)
mnh=Çevre sıcaklığı ve bağıl neminde havanın içinde bulundurduğu su miktarı(kg/kg kuru hava)
Cp=Su özgül ısısı(Su için Cp=1 kCal/kgºC)
th=Havuz suyu sıcaklığı(ºC)
tb=Besleme suyu sıcaklığı(ºC)

Sıçrama Ve Tazeleme Suyu Isı Gereksinimi (Qs, kCal/m²h)

Yüzme havuzlarında su buharlaşmasına ek olarak,su sıçraması ve filtreleme sistemindeki yıkama,vb olaylar ile ek su kayıpları oluşur.

Tecrübelere göre bu şekilde olan su kaybı miktarı 0,6 kg/m²h alınabilir[3].Buna göre ısı gereksinimi yaklaşık olarak;

Qs=10 kCal/ m²h kabul edilebilir.[3]

Isı Kazancı Hesapları

Güneş Işınımı İle Isı Kazancı (Qg, kCal/m²h)

Dünya yüzeyine gelen güneş ışınımı miktarı

*tesisin bulunduğu konuma(enlem derecesi)

*tüm yıl boyunca değişen günlük ışınım şiddetine

*güneşlenme süresine(gün uzunluğu,bulutlanma)

gibi değişkenlere bağlıdır.

Açık yüzme havuzlarında Qg =150 kCal/ m²h olarak kullanılabilir.[5]

Kapalı havuzlarda ise ışınım kazancı söz konusu değildir.

Su Yüzeyinden Taşınım İle Isı Kazancı (Qk, Kcal/m²h)

Açık havuzlarda ısıtma gerektiği dönemlerde çevre sıcaklığı havuz su sıcaklığından düşüktür.Bundan dolayı taşınım ile ısı kazancı oluşmaz.Bu,ortam ısıtması yapılmayan kapalı yüzme havuzları için de geçerlidir.

Ortam ısıtması yapılan kapalı yüzme havuzlarında ise ortam sıcaklığı havuz su sıcaklığından 2-3ºC daha fazla olmalıdır.Buna göre Qk=20 kCal/m²h almak yeterlidir.

Toplam Isı Kazancı – Kaybı

Aşağıda Ege bölgesi sahil şartları için yapılmış olan örnek havuz ısıtma gereksinimi hesap sonuçları verilmiştir.Bu değerler sadece bilgi için olup,projelendirme amacı ile kullanılamaz.Hesaplar her havuzun özel çevre ve çalışma şartlarına göre yapılarak,projelendirilmelidir.

Tablo 4: Ege sahil bölgelerindeki havuzlar için genel ısıtma gereksinimi tablosu

Kapalı havuz (ısıtılan) Kapalı havuz (ısıtılmayan) Açık havuz (korumalı) Açık havuz (yarı korumalı) Açık havuz (korumasız)
Isı kayıpları
Taşınım Qt 10 63 108 198
Işınım Qı 90 90 90
Buharlaşma Qb 200 240 290 420 670
Besleme Qe 7 7 10 13 21
Sıçrama-tazeleme Qs 10 10 10 10 10
Isı kayıpları toplamı 217 267 463 641 989
Isı kazançları
Işınım Qg 150 150 150
Taşınım Qk 20 0 0 0
Isı kazançları toplamı 20 150 150 150
Toplam ısı gereksinimi Qç 197 267 313 491 839

Yukarıdaki tablonun hazırlanmasında aşağıdaki varsayımlar kullanılmıştır.

Havuz suyu sıcaklığı 28ºC
Ortam hava şartları 10ºC-%40 bağıl nem
Su yüzeyindeki hava sıcaklığı 20ºC
Besleme suyu sıcaklığı 10ºC

İlk Isıtma Isı Gereksinimi Hesabı(Qd, Kcal/H)

Havuz suyunun ilk ısıtılması için gerekli ısı miktarı aşağıdaki formül ile hesaplanır.

Qd=A*Qm+1000*V*Cp*(th-tb)/hd (7)

A=Havuz yüzey alanı(m²)
Qm=Duvar ısı kaybı(20 kCal/ m²h alınabilir) [3]
V=Havuz suyu hacmi(m³)
Cp=Su özgül ısısı(Su için Cp=1 kCal/kgºC)
th=Havuz suyu sıcaklığı(ºC)
tb=Besleme suyu sıcaklığı(10ºC alınabilir)
hd=İlk ısıtma süresi(h)

İlk ısıtma süresi işletme şartlarına bağlı olarak 24-72 saat arasında alınabilir.Süre kısaldıkça ısıtma sistemi ve tesisatı büyüyeceği gözden kaçmamalıdır.

Örnek Isı Gereksinimi Hesabı Ve Isı Değiştirgeci Seçimi

Hesaplar aşağıda özellikleri verilen havuz için yapılacaktır.

Havuz tipi Açık-korumasız
Havuz yüzey alanı 200 m²
Havuz su hacmi 330 m³
Su sıcaklığı 28ºC
Besleme suyu sıcaklığı 10ºC
İlk ısıtma süresi 48 h
Emniyet etkeni %13
Isı  enerjisi kaynağı Kalorifer kazanı (75/55ºC)

Isı Gereksinimi

a)Normal işletme ısı gereksinimi(Qn, kCal/h)

Qç=839 kCal/m²h(TABLO 4)
Qn=1.13*200 m²*839 kCal/m²h
Qn=189614 kCal/h
b)İlk ısıtma ısı gereksinimi(Qd, kCal/h)

İlk ısınma hesaplarında emniyet etkeni kullanılması gerekmemektedir.

Qd=200 m²*20 kCal/ m²h+1000*330 m³*1 kCal/kgºC*(28ºC-10ºC)/48
Qd=127750 kCal/h

Normal işletme süresince oluşan ısı gereksinimi ilk ısıtmadan fazla olduğu için ısıtma sisteminin tasarımında Q=189614 kCal/h kullanılacaktır.

Isı Değiştirgeci Seçimi

Sistemde havuz suyunu ısıtmak için Plakalı Isı Değiştirgeci kullanılacaktır.

Değiştirgeç tipi ve büyüklüğünün seçilebilmesi için değiştirgecin tesisata bağlantı şekline ve aşağıdaki işletme bilgilerine gerek bulunmaktadır.

Akışkan Primer Kazan Suyu Sekonder Havuz Suyu Birimler
Kapasite 189614 KCal/h
Giriş Sıcaklığı 75 25 ºC
Çıkış sıcaklığı 55 50 ºC
Basınç düşümü(*) 2 2 mSS

(*)Değiştirgeçte oluşmasına izin verilen en fazla basınç düşümü her iki taraftaki pompalara göre belirlenecektir.

Plakalı Isı Değiştirgeci Teknik Bilgi Formu Ve Ölçülendirme

DEĞİŞTİRGEÇ TİPİ: XXX
Isıl bilgiler Sıcak Taraf Soğuk Taraf
Isıl kapasite: 189614 kCal/h
Akış debisi: 9.6 7.6 m³/h
Giriş sıcaklığı: 75.00 25.00 °C
Çıkış sıcaklığı: 55.00 50.00 °C
Basınç düşümü 1.32 0.78 mSS
Logaritmik sıcaklık farkı: 27.42 K
Değiştirgeç bilgileri
Toplam ısı geçiş alanı: 2.30
Toplam plaka sayısı: 22
Plaka kalınlığı 0.00060 m
Yüzey fazlalık oranı: 7.95 %
Plaka malzemesi: 1.4401
Conta malzemesi: NBR
Tasarım sıcaklığı: 140.00 °C

Örnek Hesap İçin Havuz Suyu Isıtma Tesisatı Sistem Şeması [7]

Yüzme Havuzrlarında Isıtma İçin Havuz Sistem Şeması

Tesisat Boru Çapları; Ød5=2”…..Ød6=2”…..Ød7=2 ½”

Malzeme Listesi;

NO İSİM ÖLÇÜ AÇIKLAMA
7 Manometre Ø100 5 Bar
8 Küresel vana ½”
12 Küresel vana 2”
13 Pislik tutucu 2”
14 Redüksiyon 2”>1 ½”
15 Sirkülasyon pompası 8,8 m³/h;6 mSS
16 Termometre Ø100 0-120 ºC
17 Küresel vana ½”
18 Akış anahtarı(flow switch)
19 Sıcaklık hissedicisi
20 Plakalı eşanjör VT10/22 pl 188830 KCal/h
21 Redüksiyon
22 Redüksiyon 2 ½”>2”
23 Termometre 0-120 ºC
24 Küresel vana 2 ½”
25 Pislik tutucu 2 ½”
26 Redüksiyon 2 ½”>2”
27 Sirkülasyon pompası 11 m³/h;6 mSS
28 Pompa kontrol panosu 19≥T veya 18 ⇓ ⊃ 27 dur

Sonuç

Havuz tipine ve tasarım şartlarına bağlı olarak ısı kayıpları dört katına yakın farklılık gösterebilmektedir.Bunun sonucu olarak da gerek ısıtma tesisatı yatırımı gerekse ısıtma işletme giderleri değişmektedir.

Havuz tesisatı tasarımı yapılmadan önce işletmecinin bu konuda bilgilendirilmesi ve alınacak önlemler ile yatırımın daha ekonomik hale getirilmesi mümkün olacaktır.Bu amaçla;
1-İlk ısıtma süresi gerçekçi olarak belirlenmeli ve koşullar izin verdiği kadar uzun tutulmalıdır.
2-Açık havuzlarda havuz yüzeyindeki hava hızını en aza indirebilmek için çevrede rüzgar kırıcı uygulaması yapılmalıdır.
3-Açık havuzlarda ilk ısıtma ve havuzun kullanılmadığı sürelerde,özellikle geceleri,su yüzeyi plastik örtü ile kaplanmalıdır.
4-Tüm ısıtma tesisatında ısı yalıtımı yapılmalıdır.

Yukarıdaki bilgiler ışığında Yüzme Havuzlarında Isıtma Hesabı ile ilgili excel programlarını indirebilirsiniz.

Yüzme Havuzlarında Isıtma Yükü Hesap Programları
Açıklama İndirme Linki
havuz-isi-kaybi-hesabi Excel havuz-isi-kaybi-hesabihavuz-isi-kaybi-hesabi.xls
pratik-havuz-isitma-hesabi Excel pratik-havuz-isitma-hesabipratik-havuz-isitma-hesabi.xls
havuz-suyu-esanjor-secimi Excel havuz-suyu-esanjor-secimihavuz-suyu-esanjor-secimi.xls
havuz-suyu-isitma-hesabi Excel havuz-suyu-isitma-hesabihavuz-suyu-isitma-hesabi.xls

Kaynak: Cüneyt ÖZYAMAN, Makine Müh., DOPA Ltd. Şti

2 Yorum

  1. Emil

    Emil

    13 Eylül 2016 - 16:14

    Merhabalar
    Qd=200 m²*20 kCal/ m²h+1000*330 m³*1 kCal/kgºC*(28ºC-10ºC)/48 bu ifadenin cevabini siz Qd=113830 kCal/h almissiniz.
    Ama ben Qd=123833 kCal/h aliyorum. Acaba benmi yanlis yapiyorum ?
    Mumkunse bu soruma cevap ala bilirmiyim.
    Onceden tesekkuler.

    • tesisat

      tesisat

      19 Eylül 2016 - 08:55

      Merhabalar,
      Makale konusu olması dolayısıyla ilk ısıtma için gerekli hesaplama işlemi sonucu tarafımızca kontrol edilmemiş olup bilgi vermeniz üzerine aşağıdaki gibi;
      Qd = 200×20 + 1000×330×1×(28-10)/48 = 4000 + 123750 = 127750 kcal/h olarak düzenlenmiştir.
      Teşekkürler, İyi Çalışmalar Dileriz.

Yorum Yazınız

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir