Yüzme Havuzlarında Isıtma Yükü Hesabı

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.

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]

Isı Kaybı Hesapları

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

Açık havuzlarda ısı kaybı aşağıdaki formül ile hesaplanır.

Q_t=α_t*(t_h-t_ç) [2] (1)
t_h=Havuz suyu sıcaklığı(ºC)
t_ç=Çevre hava sıcaklığı(ºC)
α_t=Su yüzeyi taşınım katsayısı(kCal/m²hºC).
α_t=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 α_t değerleri

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 Q_t=10 kCal/m²h alınabilir.[3]

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

Açık havuzlarda ısı kaybı aşağıdaki formül ile hesaplanır.

Q_ı=R*θ*(t_h-t_ç) [3] (3)
R=İletişim katsayısı(uygulamada 5 kCal/m²hºC⁴)
θ=Sıcaklık çarpanı(Uygulamada 1 ºC)
t_h=Havuz suyu sıcaklığı(ºC)
t_ç=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 (Q_b, kCal/m²h)

Isı kaybı aşağıdaki formül ile hesaplanır.

Q_b=σ*(m_dh-m_nh)*h_s [4] (4)
m_dh=Su yüzeyindeki doymuş havanın içinde bulundurduğu su miktarı(kg/kg kuru hava)
m_nh=Çevre sıcaklığı ve bağıl neminde havanın içinde bulundurduğu su miktarı(kg/kg kuru hava)
h_r=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

Besleme Suyu Isı Gereksinimi (Q_e, kCal/m²h)

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

Q_e=σ*(m_dh-m_nh)*C_p*(t_h-t_b) [4] (6)
σ=Buharlaşma katsayısı(Tablo 3’den alınabilir)
m_dh=Su yüzeyindeki doymuş havanın içinde bulundurduğu su miktarı(kg/kg kuru hava)
m_nh=Çevre sıcaklığı ve bağıl neminde havanın içinde bulundurduğu su miktarı(kg/kg kuru hava)
C_p=Su özgül ısısı(Su için C_p=1 kCal/kgºC)
t_h=Havuz suyu sıcaklığı(ºC)
t_b=Besleme suyu sıcaklığı(ºC)

Sıçrama Ve Tazeleme Suyu Isı Gereksinimi (Q_s, 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;

Q_s=10 kCal/ m²h kabul edilebilir.[3]

Isı Kazancı Hesapları

Güneş Işınımı İle Isı Kazancı (Q_g, 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 Q_g =150 kCal/ m²h olarak kullanılabilir.[5]

Kapalı havuzlarda ise ışınım kazancı söz konusu değildir.

Su Yüzeyinden Taşınım İle Isı Kazancı (Q_k, 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 Q_k=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

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(Q_d, Kcal/H)

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

Q_d=A*Q_m+1000*V*C_p*(t_h-t_b)/h_d (7)

A=Havuz yüzey alanı(m²)
Q_m=Duvar ısı kaybı(20 kCal/ m²h alınabilir) [3]
V=Havuz suyu hacmi(m³)
C_p=Su özgül ısısı(Su için C_p=1 kCal/kgºC)
t_h=Havuz suyu sıcaklığı(ºC)
t_b=Besleme suyu sıcaklığı(10ºC alınabilir)
h_d=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.

Isı Gereksinimi

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

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

İlk ısınma hesaplarında emniyet etkeni kullanılması gerekmemektedir.

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

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

Plakalı Isı Değiştirgeci Teknik Bilgi Formu Ve Ölçülendirme

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

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

Malzeme Listesi;

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-hesabi.xls
pratik-havuz-isitma-hesabi Excel	pratik-havuz-isitma-hesabi.xls
havuz-suyu-esanjor-secimi Excel	havuz-suyu-esanjor-secimi.xls
havuz-suyu-isitma-hesabi Excel	havuz-suyu-isitma-hesabi.xls

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