Isı istasyonu hesabı için ilgili formüller ve mekanik proje tasarım aşamaları detaylı olarak incelenmiştir. Yeni tasarlanan bir tesiste ısıtma projesiyle ilgili tasarım ve hesaplamalar yapılırken aşağıdaki adımlar izlenir.
1- Öncelikle, dairelerde bulunan lavabo, duş, küvet gibi sıcak su kullanımı olan birimlerin toplamına göre dairelerin her birinin kullanım sıcak su ihtiyaçları belirlenir. Dairelerin kullanım sıcak su ihtiyaçlarının belirlenmesiyle birlikte, ısı istasyonu kapasitesi ve kullanım sıcak suyu hazırlamak için gerekli merkezi sıcak su debileri de bulunmuş olur.
2- Kullanım sıcak suyu hazırlama ve ısıtma için gerekli merkezi sıcak su debileri bilindiğine göre, merkezi sıcak su kolonlarının ve kolon istasyon bağlantı borularının boyutlandırılması için hangi katta ne kadar debiye ihtiyaç olduğu eş kullanım sayıları ile birlikte kısmi olarak hesaplanır.
3- Hatlardan geçebilecek max. debiler belirlendikten sonra, basınç kayıpları ve akış hızları da göz önünde bulundurularak merkezi sıcak su kolonlarının ve kolon istasyon bağlantı borularının boyutlandırılması yapılır.
4- Bu borular boyutlandırıldıktan sonra boru basınç kayıpları ve yerel kayıplar hesaplanarak en fazla dirençle karşılaşacak olan kritik hattaki toplam basınç kaybı belirlenir ve bu doğrultuda uygun sirkülasyon pompası seçilir.
5- Kazan gücü, eş kullanım sayılarına göre belirlenen toplam kullanım sıcak suyu ihtiyacı ve ısıtma kapasitesini karşılayacak şekilde belirlenir.
6- Eğer sistemde akümülasyon tankı kullanılması planlanıyorsa, o takdirde kazan gücü öncelikle yalnız daire ısıtma yüklerinin toplamına göre belirlenir, daha sonrasında kullanım sıcak suyu hazırlama durumu için ilave güç gerektiği tespit edilirse bu güç hesaplanarak kazan gücüne eklenir.
7- Teorik kazan gücü hesaplanıp, burada kullanılacak akümülasyon tankı hacmi belirlenir. Akümülasyon tankında rezerve edilen merkezi sıcak sudan alınan enerji tespit edilir.
8- Kullanım sıcak suyu pik tüketimlerinde, akümülasyon tankındaki su sıcaklığının minimum seviyeden maksimum seviyeye çıkması 20 dakikadan fazla sürmemelidir. Eğer bu şart sağlanmıyorsa bu sürenin 20 dakikaya indirilmesi için kazana ilave edilmesi gereken güç hesaplanır. İlave güç baştan sadece toplam daire ısıtma yüklerine göre belirlenen kazan gücüne eklenir ve böylece gerekli kazan gücü belirlenmiş olur.
9- Tesisatta dolaşan ve kazanın kendi tankında bulunan merkezi ısıtma suyu da sistemde kullanılacaktır. O halde bu su hacimleri toplanıp, belirlenen akümülasyon tankı hacminden çıkarılarak sistemde ne kadarlık bir akümülasyon tankı hacmine ihtiyaç olduğu belirlenir.
10- Son olarak, sıcak suyu kazandan akümülasyon tankına dolduracak olan pompanın seçimi yapılır. Bu seçim yapılırken sirkülasyon pompası tarafından sisteme basılan su debisi bir emniyet faktörüyle büyütülür ve basma basıncını da kazan basınç kaybı belirler.
Örnek Isı istasyonu Mekanik Proje Hesabı
Isıtma
– 24 Daire
– 4 kolon, her kolonda 6 daire
– Kolon istasyon arası mesafe 1m, kat yüksekliği 3m, kolonlar arası mesafe 4m
– Isıtma Merkezi (kazan) basınç kaybı 0,1 bar
– Daire ısıtma yükü 3 kW
– Isıtma için kazan suyu ΔT=20 K
– Her bir radyatör için ısıtma debisi 131,54 l/t
– Her bir radyatör için basınç kaybı 0,1 bar
Sıcak Su Hazırlama
– Isı Eşanjörü 33 kW
– Kazan suyu giriş-çıkış sıcaklıkları 75 – 35 C
– Kullanım sıcak suyu debisi 12 l/dk
– Kullanım sıcak suyu sıcaklığı 50 C
– Kullanım suyu sıcaklık farkı ΔT=40 K
Örnek Tesisat Şeması
Kolonlardaki Gerekli Merkezi Sıcak Su Debilerinin Belirlenmesi
1- Kullanım Sıcak suyu Hazırlamak İçin Gerekli Merkezi Sıcak Su Debisi
Yukarıda bilgileri verilen tesiste dairelerdeki kullanım sıcak su ihtiyacı 12 l/dk ve 50 C dir. Merkezi ısıtma suyu giriş-çıkış sıcaklık farkı örnek ısı istasyonu için 40 K olarak kabul edilmiştir. Şebeke kullanım suyu geliş sıcaklığı 10C olarak kabul edildiğinde, primer devre ve sekonder devre enerji denklemleri eşitlenerek kullanım sıcak suyu hazırlamak için gerekli merkezi ısıtma suyu debisi tespit edilir.
2- Kolonlardaki Gerekli Merkezi Sıcak Su Debilerinin Belirlenmesi
Her bir hat için eş kullanım sayısı belirlenir ve ona göre hesaplama yapılır. Hesaplama yapılırken kolondaki en uzak hattan başlanarak, her branşman için ayrı ayrı eş kullanım sayıları belirlenerek gerekli merkezi ısıtma besleme debileri tayini yapılır.
Eş değerlilik faktörü, toplam daire sayısı içinde, aynı anda sıcak su kullanılan daire sayısını veren, tecrübelere dayanan ve daire sayılarına göre belirlenen bir çarpandır.
Hesaplamalarda kolaylık olması için konut sayısı ile eşdeğerlik faktörü çarpılarak eş kullanım sayısı elde edilir. Dolayısıyla eş kullanım sayısı bir çarpan değil, toplam daire sayısı içinde aynı anda sıcak su kullanan daire sayısıdır.
ε = εf × Zds
ε: Eş kullanım Sayısı
εf:Eşdeğerlilik Faktörü
Zds: Daire Sayısı
Daire sayılarına karşılık gelen eş kullanım sayılarının bulunduğu tabblolar aşağıda verilmiştir.
Gerekli Debilerin Kısmi Olarak Belirlenmesi
Isıtma ve kullanım sıcak suyu hazırlamak için gerekli merkezi ısıtma besleme debileri belirlendikten sonra hangi hattan ne kadar debi geçeceği ayrı ayrı göz önünde bulundurulmalıdır. Bunun için aşağıdaki genel formülden yararlanılır.
Aşağıda örnek tesis için tüm hatlardan geçecek debiler hesaplanmış, şekiller üzerinde gösterilmiştir.
Daire ısı istasyonları ile kolonlar arasındaki ısıtma bağlantı borularından 12l/dk lık kullanım sıcak suyunu hazırlamak için 720 l/h ısıtma suyu debisi geçmelidir.
Kolonun son kısmından sadece en üst kattaki daireyi besleyecek merkezi ısıtma suyu debisi geçeceğinden ihtiyaç yine 720 l/h dir.
Tüm ısıtma boruları için merkezi ısıtma besleme debisi hesabı yapıldıktan sonra ortaya aşağıdaki tablo çıkmaktadır.
3- Merkezi Sıcak Su Kolonlarının ve Kolon-İstasyon Bağlantı Borularının Boyutlandırılması
Boruların metredeki basınç kaybı 2 mbarı ve akışkan hızı 0,5 m/s yi geçmemelidir. Yukarıda oluşturulan tabloya ve boru çapı belirleme tablolarına göre boru iç çapları belirlenir.
4- Merkezi Sıcak Su Devresi Basınç Kayıpları Hesabı
Aşağıdaki basınç kayıpları sirkülasyon pompası hesabında göz önünde bulundurulmalıdır.
– Kritik hattaki basınç kaybı
– Kolon-ısı istasyonu arasındaki basınç kaybı
– Kolondaki fark basınç cihazının basınç kaybı
– Isı sayacı basınç kaybı
– Isı istasyonu basınç kaybı
– Isıtma sistemindeki ilave elemanların basınç kayıpları
Sistem basınç kayıpları, basınç kayıplarının en büyük olduğu hatta, yani kritik devreye göre hesaplanır.
Kritik Hattaki Toplam Basınç Kayıpları
Kritik devre, uzak kolonun son dairesi olduğu için sirkülasyon pompası seçiminde bu hattaki toplam basınç kayıpları dikkate alınır.
5- Sirkülasyon Pompası Seçimi
Kazan çıkışında 9006 l/h debideki toplam sistem basınç kaybı 366,18 mbar’dır. Bu verilere göre uygun sirkülasyon pompası seçilir. Seçilen pompa frekans invertör kontrollü olmalı ve termostatik vanalar kısıldığında basınç düşümlerinden oluşan gürültülerin önlenmesi için, sabit fark basınçta, değişken debide çalışmalıdır.
6- Kazan Gücünün Belirlenmesi
Daire ısıtma yükleri ve kullanım sıcak suyu hazırlamak için ısı istasyonu üzerindeki ısı eşanjörlerinin kapasitesi bilindiğine göre kazan gücü aşağıdaki formülden hesaplanır. Örnek tesiste 24 daire için kullanım suyu eş kullanım sayısı 10 olup, 10 dairenin kullanım sıcak su üretimi için gerekli güç, sıcak su kullanımı olmayan, geriye kalan 14 daire için ısıtma yükleri üzerinden hesap yapılır.
Eğer Sistemde Akümülasyon Tankı Bulunuyorsa Kazan Gücü Hesabı
İlk olarak toplam daire ısıtma yüküne göre güç belirlenir. Sıcak su hazırlamada enerji ihtiyacı tamamen akümülasyon tankından karşılanır. Ancak akümülasyon tankındaki rezervi kullanıma hazır tutmak için hesaplanan gücün üzerine ilave güce ihtiyaç vardır. Bu ilave güç eklenince kazan gücü belirlenmiş olur.
Sisteme akümülasyon tankı eklendiği durumda kazan gücünün belirlenmesi için aşağıdaki yol izlenir.
Yukarıdaki bahsedilen kazan ilave gücünün hesaplanabilmesi için öncelikle akümülasyon tankından alınan enerji hesaplanır. Bu enerjinin belirlenmesi için teorik kazann gücünün bilinmesi gerekir. Bu örnekte kazanın maksimum çalışma süresi 8 dk olarak öngörülmüştür.
Teorik Kazan Gücü
Akümülasyon tankından alınan enerjinin hesaplanması için teorik kazan gücünün bilinmesi gerekir.
Akümülasyon tankının hazırlanması esnasında sistemde ısıtma devresi çalışırken aynı zamanda akümülasyon tankının sıcaklığının arttırılması da sağlanır. Burada pratikten gelen bilgilere kabul edilen husus, tanka gelen enerjinin %70’i sisteme aktarılırken,%30 tank suyu sıcaklığının arttırılmasında kullanılır. Bu oran bize literatürde “Isıtma Redüksiyon Faktörü” olarak tanımlanmış değeri verir. Teorik kazan gücü yalnızca akümülasyon tankından alınan enerjinin ve akümülasyon tankı hacminin hesaplanmasında kullanılır.
Akümülasyon Tankından Alınan Enerji
Teorik kazan gücü hesaplandıktan sonra akümülasyon tankından alınan enerji miktarı hesabı için;
İlave Gücün Belirlenmesi
72 kW lık kazan gücü ile akümülasyon tankından su sıcaklığının 50 C den 70 C ye çıkışı 119 dk dır. (Aşağıdaki formülde kazan ilave gücüne “0” koyularak 119 dk bulunmuştur.) Kullanım sıcak suyu pik tüketimlerinde akümülasyon takındaki su sıcaklığının en fazla 20 dk da minimum değerinde maksimum değerine çıkması gerekir. Buna göre kazana ilave edilmesi gereken güç aşağıdaki eşitlikle hesaplanır.
Akümülasyon Tankı Seçimi
Teorik kazan gücü bilindiğine göre akümülasyon tankı hacmi hesaplamaya geçilebilir.
Bu bilgiler ışığında ısı istasyonu (kat istasyonu) ile ilgili autocad detaylarını indirebilirsiniz.
| Isı İstasyonu Autocad Detayları | |
| Açıklama | İndirme Linki |
| Isı istasyonu Autocad Dosyası |  |
| Kat İstasyonu Autocad Dosyası | |
Kaynak: DAF Enerji & Danfoss