Sıcak Su Kazanları Hakkında Genel Bilgiler

Bir kazanın işletme basıncı, o kazanın çalışacağı basınçtır. Konstrüksiyon basıncı ise işletme basıncının yaklaşık % 10 daha üstü olup, kazan mukavemet hesaplarında esas alınan basınçtır. Bu basınç değerleri kazan siparişinde belirtilmelidir.

Sıcak su kazanlarında ısıtma yüzeyi tek kazanda 300 m2 mertebesine kadar çıkabilmektedir. Gerekli ısıl kapasite 500.000 kcal/ h değerinden fazla ise iki veya daha fazla sayıda kazan kullanılmasını öneririz. Birden fazla sayıda kazan kullanmak gerektiğinde önerdiğimiz kapasite bölüşümü aşağıda Tablo 1’ de verilmiştir.

Tablo 1 Kapasite Bölüşümü

Burada kazanların yedekli veya yedeksiz olması işletme karakterine ve müşteri isteğine bağlıdır. Eğer işletme kısa bir süre için bile düşük kapasitede çalışmaya için vermiyorsa kazanlar yedekli olmalıdır. Genellikle sistem ihtiyacının tamamını tek kazan yerine, birden fazla sayıda kazan ile karşılamak, işletme esnekliği ve düşük kapasitelerde çalışma hali göz önüne alınırsa verim açısından üstünlük sağlar. Sistemde kullanma sıcak suyu üretimi de varsa; boyleri ısıtmak için ayrı bir kalorifer kazanı kullanılması, yani ısıtma amaçlı kazanlarla kullanma sıcak suyu amaçlı kazanları ayırmak hem işletme kolaylığı, hem de kazan verimleri açısından son derece avantajlıdır. Yedeklemek için kazanlar birbirine vana ile bağlanmalıdır.

Buhar kazanlarının, sıcak su kazanları ile karşılaştırılmasında, ısıl verim açısından yaygın olan bir yanılgı mevcuttur. Buhar kazanlarının, sıcak su kazanlarına göre daha yüksek verime sahip olduğu zannedilmektedir. Halbuki tam tersine, aynı kapasitede düşük olan baca sıcaklığına bağlı olarak sıcak su kazanları ekonomizörsüz buhar kazanlarından daha yüksek verimlidir. Aynı ısıtma yüzeyi olan iki kazandan; sıcak su üreten kazan, buhar üreten kazana göre daha fazla kapasiteyi (ısı üretimini) sağlayacaktır.

Bir kazanın iyiliği; birbirine ters yönde çalışan üç değere bakılarak anlaşılır. Birinci faktör kazanın ısıl verimidir. Sıcak su kazanları için yakacak cinsine ve konstrüksiyona bağlı olarak verim değerleri % 75 – % 90 arasında değişir. Bugün, örneğin ısıl verimi % 94 değerine ulaşan sıcak su kazanları üretilmektedir. İkinci faktör birim (m2) ısıtma yüzeylerinde üretilen ortalama ısı miktarıdır. Bu değer klasik kömürlü sıcak su kazanlarında 6.000 kcal/ h m2 alınırken, bazı kazanlarda bu değer 15.000 kcal/ h m2 değerine ulaşabilmektedir. Bu değerin büyük olması aynı kapasitede kazanın küçülmesine neden olmaktadır. Ancak radyasyonlu tip kazanlarda olduğu gibi; bazı kazanların birim m2 yüzeyinden oluşan ısı fazla olmasına karşı, yüksek baca sıcaklığı nedeniyle ısıl verim düşmektedir. Ancak satın alma maliyeti de azalmaktadır.

Üçüncü faktör ise kazanlarda gaz tarafındaki basınç düşümüdür. Bu değer olabildiğince küçük olmalıdır. Kazandaki basınç düşümü 5 mmSS değerini aşıyorsa doğal baca çekişi ile kazanı çalıştırmak zorlaşacaktır. Bu durumda ya yüksek basınçlı brülör kullanmak veya yüksek baca kullanmak gerekecektir.

Hem kazan ısıl verimini, hem de ısıtma yüzey yükünü yüksek tutabilmek, kazan yapımında iyi bir teknolojiyi gerektirir. Ancak bunun en ucuz yolu gaz hızların arttırmaktır. Dolayısıyla bu durumda kazandaki basınç düşümü artar. Bunu karşılamak için de yüksek basınçlı brülör kullanımı şart olur. Bu tip kazanlara ticari olarak iyi bir özellikmiş gibi karşı basınçlı kazan adı verilmektedir. Aslında karşı basınçlı kazan, yüksek basınç kaybı olan kazan demektir. Bu tip kazanlar yüksek gürültü seviyesi, yüksek elektrik enerjisi sarfiyatı ve yüksek sıcaklıktaki baca giriş sıcaklığı ile avantajlarını öderler. Yakıt ve elektrik tüketimleri fazladır. Sonuç olarak gerçekten iyi bir kazan; ısıl verimi yüksek, ısıtma yüzeyi optimum seçilmiş ve basınç kaybı az olan bir kazandır.

Sıcak Su Kazan Tipleri

Uygulamada çok sayıda farkı tipte sıcak su kazanı vardır. Sıcak su kazanları malzemesine yanma odası şekline ve genel formuna bağlı olarak aşağıdaki gibi gruplara ayrılabilir.

1. Döküm kazanlar
1.1. Üflemeli brülörlü döküm kazanlar
1.2. Atmosferik brülörlü döküm kazanlar

2. Çelik kazanlar
2.1. Yarım silindirik çelik kazanlar
2.2. Silindirik çelik kazanlar
2.3. Radyasyon tipi çelik kazanlar
2.4. Doğal gaz için yapılmış özel kazanlar (özel alaşımdan üretilen, konveksiyon yüzeyi fazla, düşük sıcaklık ısıtmasında yoğuşma yapmayan, yüksek ocak sıcaklığına dayanıklı kazanlar). Burada kazan konstrüksiyonları üzerinde durulmayacaktır.

Döküm Kazanlar

Döküm kazanlar sıcak su ve alçak basınçlı (0,5 atü) buhar üretiminde kullanılabilirler. Bu kazanlarda işletme basıncı 4 – 6 kg/ cm2 değerindedir.

Fosil yakıtlar esas olarak karbon ve hidrojenin bileşiminden oluşmuştur. Yakıt içindeki hidrojenin oranının yüksek olması duman gazları içerisindeki su buharı oranı ve dolayısıyla su buharının yoğuşma noktası sıcaklığının yüksek olmasını gerektirir. Duman gazı içerisindeki su buharı ve su buharının yoğuşma noktası sıcaklığı aynı zamanda yanma için gerekli hava fazlalığına bağlıdır. Hava fazlalığı ne kadar düşükse su buharının yoğuşma noktası sıcaklığı o kadar yüksektir. Bu durumda, dumandaki su buharı oranı yükselir. Diğer taraftan ise hava fazlalığının düşük olması kazan verimini pozitif yönde etkiler. Hava fazlalığı düşükse kazan verimi yüksek, yakıt tüketimi az olmaktadır. Üflemeli yakma sistemlerinde ekonomik nedenlerle mümkün olduğu kadar düşük hava fazlalığı amaçlanır. Fakat bu diğer taraftan daha yüksek bir su buharı yoğuşma noktası sıcaklığına neden olur.

Döküm kazanlar genellikle dilimler halinde üretilir ve bu dilimler küçük kazanlarda fabrikada, büyük kazanlarda yerinde monte edilerek kullanıma hazır hale getirilirler. Kazanların dilimli olmasının önemli avantajları vardır. Birincisi inşaat sırasında kazan dairesinin öncelikle tamamlanması ve kazanın inşaatın başında kazan dairesine sokulması gereği ortadan kalkar. Dilimli döküm kazanlar istenildiği zaman dilimler halinde kazan dairesine sokulabilir veya çıkartılabilir. İkincisi herhangi bir kapasite artırımı, basitçe dilim ilavesiyle gerçekleştirilebilir.

Dökme dilimli kazanlarda gaz geçiş kesitlerinin ve kanatların oluşturulmasında basınç düşünme dikkat edilmelidir. Geçiş kesitleri dar ve kanatlar fazla ise basınç düşümü fazladır. Böylece kazanlar ancak yüksek basınçlı brülörlerle çalıştırılabilir. Aynı kapasitede basınç kaybı fazla olan kazan, basınç kaybı az olan kazana göre daha küçük ve ucuz olacaktır. Buna karşılık kullanılacak yüksek basınçlı brülörlerde, basınç kaybı ile orantılı olarak (yaklaşık 4 misli) daha fazla güç harcanacaktır. Yani yatırım maliyetinde elde edilen avantaj işletme giderleri ile kaybolacaktır. Ayrıca ortaya çıkan ses problemini ve bunun çözümü için ilave susturucu yatırımlarını unutmamalıdır.

Dökme dilimli kazanlarda tip değişmedikçe gaz geçiş kesiti sabittir. Kazana dilim eklendikçe kazan direnci artar. Pratik olarak sabit iyi döküm kazan şartlarından biri de 2/ 1 oranının aşılmamasıdır. Yani aynı tip kazanın maksimum kapasitesi, minimum kapasitesinin iki katını aşmamalıdır.

Kalorifer kazanlarını karşılaştırırken gaz tarafı basınç kayıplarına özel bir dikkat göstermek gerekir. Dökme dilimli kazanların katalogda yazan kapasitelerinin, maksimum veya işletme ekonomisi dikkate alınarak hesaplanan optimum değerlerden hangisini yansıttığı çok önemlidir. Maksimum değerde belirlenen kapasitenin karşılığı fazla yakıt tüketimidir. Döküm kazan katalogunda kazan ağırlığı [kg]/ kazan gücü [kw] değeri bulunmalıdır. kg/ kw değerinin yüksekliği kazan kalitesini gösteren önemli bir faktördür.

Döküm Kazanlar İçin Pratik Notlar

a) Döküm kazanların kesitleri sabit olduğu için, dilim ekleyerek kazan kapasitesi sınırlı oranlarda artırılabilir. Tip değiştirmeden, dilim ekleyerek kapasite artırımına zorlanan kazanlarda verim düşecek, brülör problemleri ve gürültü artacaktır.
Pratik olarak bir döküm kazan: (min. kapasite x 2 ≤ max. kapasite) şartını sağlamalıdır. Fiyatı ucuzlatmak, az sayıdaki tip ile yetinmek amacı ile kapasite aralığı geniş tutulan döküm kazanlarda her zaman problem olmuştur.
b) Kazanlar mutlaka önden ve kolayca temizlenebilmelidir.
c) Konstrüksiyonları uzun süre kullanmaya uygun olmalıdır.
d) Ocak hacmi yeterli alev büyüklüğüne uygun olmalıdır.
e) Sıvı yakıt ve doğal gazı aynı verimle yakabilmelidir.
f) Doğal gaza dönüşümde hiçbir değişime gereksinim duyulmamalıdır.
g) Doğal gaz kullanımında, duman kanatlarında kondenzasyonu önleyici önlem alınmış olmalı ve bu önlem direnci artırıcı, sercisi zorlaştırıcı olmamalıdır. (Doğal gaz kullanıldığında, baca gazında ~ % 18 oranında su buharı oluşur. Baca gazındaki yüksek orandaki su buharı duman kanatlarındaki soğuk yüzey ile temas ettiğinde yoğuşur ve kazan terleme yapar.)
h) Dökme dilimli kazanlar buhar kazanı olarak kullanılacak ise, montajda kaynatılmış bezir kullanılmalıdır.

Çelik Kazanlar

Çelik sıcak su kazanları TS – 497 kapsamındadır. Bu standardın 1985/ Nisan baskısı yarım silindirik ve silindirik bütün çelik kazanları kapsamaktadır. Bu standart kapsamındaki sıcak su kazanları için max. konstrüksiyon basıncı 5 kg/ cm2 değerindedir.

Buhar ve kızgın su kazanları ise TS – 377 kapsamındadır ve silindirik formda olmaları gerekir. Bu konuda Bayındırlık Bakanlığı Şartnamelerine ve Birim Fiyat Listelerinde bir çelişki söz konusudur. Bu noktaya özellikle dikkat edilmelidir. Yarım silindirik kazanlar emniyet sifonu ile donatılmış düşük basınçlı (0,5 atü değerinin kesinlikle altında) buhar üretimi dışında, buhar kazanı olarak kullanılmamalıdır. Aksi uygulamalar sonucu, son yıllarda Türkiye’ de de çok sayıda buhar kazanı patlaması meydana gelmiştir. Prensipte yarım silindirik kazan sıcak su kazanıdır. Buhar ihtiyacı varsa silindirik (Skoç) kazan kullanılmalıdır. Konstrüksiyon basıncı 5 kg/ cm2’ den yüksek olan sıcak su kazanları da mutlaka silindirik formda olmalıdır.

Düşük sıcaklıklarda çalışma halinde soğuk yüzeyler üzerinde asit ve su buharı yoğuşması meydana gelir. Kazanlar çabuk çürür. Bu olay özellikle fuel oil yakan çelik kazanların korozyon nedeniyle kısa zamanda işe yaramaz hale gelmesine yol açar. Bu korozyonun önlenmesi için kazan sı sıcaklığının 55 ºC’ den, baca gazı sıcaklığının ise 150 ºC’ den aşağı düşmemesi gerekir. Bunun için de 3 veya 4 yollu karıştırma vanaları ile kazandaki su sıcaklığının yüksek tutulması yaralıdır.

Silindirik çelik kazanlarda, Türk standartlarına göre, 600 kw gücün üzerinde silindirik külhanın hiç olmazsa bir bölümü dalgalı alev borusu şeklinde olmalıdır. Böylece ısıl genleşmeler kolayca karşılanabilir. Çelik kazan siparişi verirken ısıl kapasitesi değerinden başka, ısıtma yüzeyi değeri de üreticiden istenmelidir.

Kömür Kazanları

Kömür yakılan yarım silindirik kalorifer kazanlarında 70/ 76 boru yerine 83/ 89 boru kullanılmalıdır.

Kömürlü kalorifer kazanlarında elektrikler kesildiğinde çoğu kez sıcaklık yükselmekte, hatta bazı durumlarda kaynama olabilmektedir. Bu nedenle kömürlü kazanlarda konstrüksiyon basıncı seçilirken kat yüksekliğine en az 1 atü ilave edilmelidir. Kömürlü kazanlarda hava miktarını ve fan kapasitesini belirlerken 1 kg. linyit için 13 – 15 m3/ h hava almak yeterlidir.

Kazan ısıtma yüzeylerine kül ve kurum korozyona neden olduğundan ve ısı geçişini engellediğinden, kısa sürelerde temizlenmelidir.

Isıtma sezonu sonunda ise duman boruları ve diğer ısıtma yüzeyleri tel fırça ile temizlenip, yüzeyler yağlanmalıdır. Baca bağlantı kanalı izolasyonunda telli beyaz cam yünü kullanılmalıdır.

Kömürün Depolanması

Kömürler istenilen şartlarda depolanmadığında kendi kendine tutuşarak yanmaktadır. Bu olayda ana mekanizma kömürün çevresindeki hava ile yavaş oksidasyonu sonucu ortaya çıkan ısının çevreye yayılamayıp birikmesidir. Burada kömür depolama yüksekliği, yığının havalandırılması ve kömürün nem içeriği ana parametrelerdir.

A) Kömürlükte (kapalı depolar)
a- Kömürlükte su sızıntısı ve rutubet olmamalıdır.
b- Kömürün depolama yüksekliği 1,5 m’ yi geçmemelidir.
c- Kömür içerisinde tahta, talaş veya odun kalmamalıdır. (Yanmayı çabuklaştırır.)
d- Kömürlüğün penceresi sürekli olarak açık tutulmalıdır. Pencere yoksa havalandırma tesisatı yapılmalıdır.

B) Açık arazide
a- İstif yapılacak yerin altı tozlardan ve çamurdan temizlenmelidir.
b- Yüksekliği 1,5 m’ yi geçmemelidir.
c- İstifler arasında servis boşluğu bırakılmalıdır (1,5 m).
d- İstifler düzgün yapılmalıdır. (Yağmur, rüzgar vs. gibi dış etkenlerin dağıtmaması için.)
e- İstif kenarlarına su kanalı açılmalıdır.

C) Kömürler kızışırsa, su ile kesinlikle söndürmeye çalışılmamalı, ısınan bölgeler dışarıya alınarak havalandırılmalıdır. Sıkılan su genellikle yanmayı artıracaktır.

Doğal Gaz Kazanları

Doğal gazın özelliği dolayısıyla, doğal gaz kazanları dizayn ve konstrüksiyonunda bazı farklılıklar yaratılmalıdır. Bu farklılıklar aşağıdaki gibi sıralanabilir:

– Doğal gaz alevinin radyasyon kabiliyeti az olduğu için, doğal gaz kazanlarında konveksiyon yüzeyleri büyük öneme sahiptir. Bu yüzeyler çok iyi düzenlenmelidir.
– Baca gazları içerisinde su baharı oranı çok yüksektir. Bu nedenle, a) Soğuk yüzeylerde yoğuşma olamaması ve korozyonun önlenmesi gerekir. b) Düşük sıcaklık ısıtmasına uygun olmalıdır. Korozyona dayanıklı özel alaşımlı döküm kazanlar, doğal gaz yakılması halinde sıcak su kazanı olarak büyük avantaj sağlarlar.
– Zayıf radyasyon özelliğine bağlı olarak, ocak sıcaklığı yüksektir. Özellikle çelik kazanlarda suyla soğutulmayan yüzey bırakılmamalıdır.
– Doğal gaz hemen hiç kükürt içermediği için bu tip kazanlarda asit korozyonu daha az önemlidir. Sadece nitrik asit ve karbonik asit etkilerinden söz edilebilir.
– Doğal gaz yakılması halinde duman tarafında kurum ve kül oluşmaz ve periyodik temizlik gereksinimi ortadan kalkar.
– İşletme ve bakım giderlerindeki azalma dolayısıyla doğal gaz kazanlarında en az %2 ısıl verim eşdeğeri bir avantaj söz konusudur.
Avrupa’ da üretilen çelik doğal gaz kazanlarının konstrüksiyonları tamamen farklı olup, özel alaşımlı çelikten üretilmektedir.

Atmosferik Brülörlü Doğal Gaz Kazanları

Bu kazanlarda yanma olayı düşey doğrultuda gerçekleşir ve göreceli olarak daha küçük bir yanma orası yeterlidir. Yanma için gerekli hava doğal baca çekişi ile sağlanır. Gaz ile hava karışımının yakılması atmosferik yakıcılarda gerçekleşir. Gaz yakıt normal basıncı ile bir lüleden geçerek yanma orasına üflenir. Birincil hava lülede enjeksiyon prensibi ile emilir ve yakıtla karışır. İkincil hava ise baca çekişi ile sağlanır. Bu nedenle yanma odası altı açıktır. İkincil hava emişinin etkilenmemesi için kazan duman çıkış ağzına gaz akım sigortası denilen özel bir eleman konur. Atmosferik brülörlü kazanlarda hava fazlalık katsayısı yüksektir. Dolayısıyla duman gazlarındaki su buharı yoğuşması kazanda ve bacada daha az olur. Ayrıca döküm kazanlarda, konveksiyon yüzeylerinde kanat ve çıkıntılar yapılarak yüzey sıcaklıkları yükseltildiğinden, yoğuşma tamamen önlenebilmektedir. Özellikle mevcut bacaların kullanılması gerektiği durumlarda atmosferik brülörlü kazanlar tercih edilmelidir.

Atmosferik brülörlü kazanlar doğal çekişle çalıştığından sessizdir.

Atmosferik brülörlü kazanlarda NOx ve CO emisyonu kontrolü, yakma tekniği açısından en önemli problemdir. Bu iki bileşenin birden istenilen limitlerin altında kalabilmesi için yakıcıda özel önlemler alınmalıdır. Almanya’ da 1993 yılında bu tip kazanlarda NOx sınırı 200 kg/ kw h ve CO sınırı 175 mg/ kw h değerindedir. Ancak Hamburg ve Zürich çok daha düşük değerler istemektedir. Atmosferik brülörlü kazanlar 700 kw güve kadar kullanılabilmektedir.

350 – 700 kw güç aralığında özellikle sessizlik istendiğinde üflemeli brülörlü kazanlarla rekabet edebilir.

700 kw üzerinde ise üflemeli brülör tercih edilmelidir. Bu değerlendirmede esas kriterler ses ve maliyettir. Yanma tekniği açısından her iki tip de eşdeğerdir.

Atmosferik Brülörlü Doğal Gaz Kazanlarında Aranan Özellikler

1- Basınç Emniyet Düzeni
Bu özelliklerin başında emniyet gelir. Atmosferik brülörlü kazanlarda güvenli bir yanma için gaz basıncı belirli değerlerin altına düşmemeli veya üstüne çıkmamalıdır. Bina girişindeki regülatörden 21 mbar’ da binaya ve kazana beslenen gaz, kazan girişinde sabit 20 mbar basıncında olmalıdır. Eğer bu basınç brülör sisteminin öngördüğü değerin altında olursa, doğal gaz kazan dışına, kazan dairesine yayılır. Memelerden belirli bir basınçla püsküren gaz çevreden birincil havayı da emerek beklere girmektedir. Eğer gaz basıncı düşük olursa memeden çıkan gaz beke ulaşmadan çevreye yayılacaktır.
Tam tersine gaz basıncı çok yüksek olursa, memeden çıkan gaz jeti çok yüksek hızlı olacak ve birincil hava ile istenen ön karışım sağlanamayacaktır. Böylece bekteki yanma stabilitesi bozulacak ve yanmamış ürünlerin ocakta veya bacada tutuşması tehlike oluşturacaktır.
Gaz giriş basıncının değişmesi ile oluşan bu istenmeyen durumlarla Ankara’ da ki uygulamada karşılaşılmıştır. Bu tehlikenin ortadan kaldırılabilmesi için doğal gazlı atmosferik brülörlü kazanlarda,
a) Normal doğal gaz brülörleri, gaz basıncındaki ± % 15 değişimde çalışabilir. Basıncın daha fazla düşmesi ve artması yangın riski oluşturur.
b) Düşük basınç emniyet düzeni bulunmalıdır. (Doğal gaz basıncı 10 mbar’ ın altına düştüğünde düşük basınç presostadı gaz devresindeki valfi kapatır. Böylece doğal gazın kazan dairesine dağılma tehlikesi önlenir.)
c) Yüksek basınç regülatörü bulunmalıdır. (LPG kullanıldığında 100 mbar’ a, doğal gaz kullanıldığında ise 50 mbar’ a kadar olan basınç artışlarını düzelten bir regülatör sistemi gaz basıncını istenen değerlere düşürür. )

2- Çift Manyetik Ventil
Kapasite ne olursa olsun, yanmaya gönderilen gazı kontrol eden manyetik ventillerin sayısı iki olmalıdır. Bu ventillerden herhangi birinde arıza olursa gaz devresi kapanmalı ve arıza sinyali vermelidir.

3- Otomatik Ateşleme ve İyonizasyon İle Alev Kontrolü
Ateşleme sisteminin otomatik olması gerekir. en çok bilinen ateşleme sistemi pilot alev kullanılmasıdır. Ancak bu yöntemde önemli ölçüde gaz tüketimi söz konusudur. Modern doğal gaz kazanlarında otomatik ateşleme sistemi mevcut olup, bu sistem gaz verilmeden 10 sn gibi kısa bir süre önce devreye girer. Yanma iyonizasyon ile kontrol edilir.

4- Düşük Kirletici Emisyonu
Çevre kirliliği yönünden atmosferik brülörlü kazanlarda atmosfere atılan en tehlikeli yanma ürünleri azotoksitler (NOx) ve karbonmonoksitler (CO) gazlarıdır. Diğer kirletici emisyonları bu kazanlarda söz konusu değildir. CO insan sağlığı için, NOx ise hem insan sağlığı hem de bitki örtüsü için tehlikeli ve zararlı maddelerdir. Atmosferik brülörlü doğal gaz kazanlarının baca gazları içinde bu ürünlerin bulunabileceği en yüksek değerler sınırlandırılmıştır. Bu sınırlar Almanya’ da DIN tarafından NOx = 175 mg/ kw h, CO = 100 mg/ kw h şeklindedir. İyi bir doğal gaz kazanının “Mavi Melek” amblemine sahip olabilecek emisyon değerlerine inmiş olması gerekir.

5- Uygun Bir Otomatik Kontrol Sistemi
Değişen dış sıcaklık şartlarına ve değişen işletme şartlarına göre kazan kapasitesini otomatik olarak ayarlayan ve verimi sürekli optimum noktada tutan bir otomatik kontrol sistemi bulunmalıdır. Bu sayede yıl boyunca en az yakıtla en fazla konfor sağlanmış olur. İstanbul’ da ısıtma mevsiminde dış hava sıcaklığı (+ 17 ºC) ile (-3ºC) değerleri arasında (toplam 20 ºC) değişmektedir. Oysa dış hava sıcaklığı günde (2 ºC) ile (14 ºC) değişebilmektedir. (Ortalama 7 ºC) sonuçta otomatik kontrol 7/ 20 = % 35 oranında yakıt sarfiyatını ve konforu etkilemektedir.

6- Uzun Ömür Ve Yüksek Kaliteli Malzeme
Özellikle doğal gaz söz konusu olduğunda, yoğuşan nemin yarattığı korozyona dayanıklı kaliteli malzemeden yapılmış, uzun ömürlü kazan kullanılmalıdır. Bu açıdan, iyi dizayn edilmiş döküm kazanlar büyük avantaj sağlamaktadır.

7- Düşük Sıcaklık Isıtmasına Uygunluk
İstanbul ikliminde kazan suyu ortalama sıcaklığı ~ 55 ºC’ dir. Kazan yapısı 35 ºC su sıcaklığına kadar kondenzasyon oluşmayacak konstrüksiyonda olmalıdır. Düşük sıcaklık ısıtması ayrıca ekonomi ve konfor sağlayacaktır.

8- Yüksek Isıl Verim
İstenilen ölçüde yakıttan ekonomi sağlanabilmesi için, kazan ısıl veriminin yüksek olması gerekir. Yüksek verimli kazanlarda baca gazı sıcaklığı düşüktür ve kazan yalıtımı kusursuzdur.

Üflemeli Brülörlü Doğal Gaz Kazanları

Üflemeli brülörlü kazanlarda su ile çevrili kapalı bir yanma odası söz konusudur. Gerekli hava cebri olarak fanla temin edilir ve yüksek basınçlı brülör kullanıldığında ocakta karşı basınç adı da verilen artı bir basınç oluşur. Brülör ve yanma odası birbirine uygun olmalıdır.

Gaz yollarının direnci fazla olan kazanlarda önemli bir problem ilk ateşleme sırasında ortaya çıkar. İlk kalkışta ocakta ani ısınan gazların sıkışması ile normal çalışma basıncının 6 misli mertebesinde basınç olur ki, bu kazanda titreşim ve sarsıntılara yol açar. Bu nedenle bu tip kazanların düşük alev başlangıçlı brülörler ile donatılması veya iki kademeli brülör kullanılması gereklidir.

Doğal gazlı kazanlarda asıl ısı geçişi konveksiyon yüzeylerinde gerçekleşir. Yüzeyler üzerinde yoğuşma olmaması için kazan su sıcaklığının 55 ºC’ nin altına düşmemesi gerekir. Özel alaşımlı döküm kazanlar duman tarafındaki yoğuşma dolayısıyla ortaya çıkan korozyona dayanıklıdırlar. Ayrıca kazan konstrüksiyonu önem kazanmaktadır.

Döküm doğal gaz kazanlarında, otomatik kontrol sistemi ile ısıtma sisteminde yük azaldıkça kazan suyu sıcaklığını ve yakılan yakıt miktarını (oransal olarak) azaltmak mümkün olmaktadır. Böylece düşük yükler de hem yakıt tüketimini azaltmak hem de kazan verimini yükseltmek mümkün olabilmektedir. Halbuki normal olarak düşük yüklerde çalışmada kazan verimi azalır.

Klasik tip çelik kazanlarda yoğuşmanın önlenmesi için kazan su sıcaklığı yüksek tutulmalıdır. Bu amaçla, ısıtma sisteminde, 3 veya 4 yollu otomatik karıştırma vanaları ve kontrol paneli kullanarak kazan su sıcaklığı hep 90 ºC’ de tutulurken, sisteme gönderilen su sıcaklığı yüke göre değiştirilmelidir. Bu koşullarda yoğuşma önlenirken verim düşecek, yakıt tüketimi artacaktır.

Doğal gazda kullanılacak çelik kazanlarda aşağıdaki özellikler aranmalıdır.

1) Özel alaşım çelikten imal edilmelidir.
2) Doğal gaz yakmak üzere dizayn edilmiş olmalıdır. (Her kazanda doğal gaz yakılabilir. Ancak ömür, verim ve güvenlik nedeniyle yeni konstrüksiyonlar yapılmıştır.)
3) Yoğuşmanın önlenmesi için kazan su sıcaklığı, sistemde 3 veya 4 yollu otomatik kontrollü karıştırma vanaları kullanarak, yüksek tutulmalıdır.
4) Özellikle birinci geçişte duman boruları aynaya kaynak edilmeli ve boru uçlarındaki fazlalıklar traş edilmelidir.
5) Kazan tamamen sızdırmaz olmalı, duman kutusu kapakları özel conta ile donatılmalıdır.
6) Duman boruları küçük kesitli olmalı, içlerine türbülatör yerleştirilmelidir.
7) Brülör adaptörü ve kapaklar refrakter malzeme ile kaplanmalı ve duman kapakları ayrıcı sıcaklığa dayanıklı malzeme ile ısıya karşı yalıtılmalıdır.

Duvar Tipi Kombi Cihazları

Doğal gazlı kat kaloriferi uygulamalarında kullanılan ısı üretim cihazlarından biri de duvar tipi kombi cihazlarıdır. Duvar tipi şofben prensibi ile çalışan kombi cihazlarında hem ısıtma sıcak suyu hem de kullanma sıcak suyu birlikte üretilir.

Cihazlar atmosferik brülörlü olup, ısıtma ve ısı değiştirgeci yüzeyleri paslanmaz çelik, bakır veya bronz malzemelerden yapılabilmektedir. Şekil olarak şofbenlere benzer ve duvara asılarak monte edilirler. Bu cihazların;

Avantajları
a- Alternatiflerine göre ucuzdur.
b- Hem ısıtma hem de kullanma suyu sağlamak aynı zamanda olasıdır.
c- Duvara monte edildiği için az yer kaplar.
d- Sirkülasyon pompası ve kapalı genleşme tankı üzerindedir.

Dezavantajları
a- Ömürlerinin 3 – 5 yıl gibi kısa olması.
b- Servis ve yedek parça giderlerinin fazla olması (her ısıtma mevsimi sonunda bazı parça değişikliklerine ihtiyaç göstermesi).
c- Kapasitelerinin sınırlı olması (genellikle 20.000 kcal/ h).
d- Verimlerinin daha düşük olması.
e- Otomatik kontrol sistemlerinin sınırlı olması.
f- Tam güvenlik sistemine sahip olmaması.
g- 2 kata kadar olan binalarda kombi cihaz daha pratik olabilir. Ancak 3 kat ve daha fazla katlı yapılarda servis sıklığı, baca problemleri ve binanın yangın güvenliği açısından merkezi sistem daha doğru çözümdür. Özellikle yangın güvenliği açısından çok katlı yapılarda kombi cihaz kullanılması ciddi riskler oluşturacaktır.

Şofbenlerin ekonomik ömrünün 8 – 10 yıl olduğu ve günde yarım saat kullanıldıkları düşünülürse, ısıtma mevsiminde günde ortalama 20 saat çalışan kombi cihazların ömürlerinin cihaz kalitesine ve kullanıma bağlı olarak 3 – 5 yıl olması doğaldır.

Sonuç olarak, duvar tipi şofben prensibi ile çalışan kombi cihazlar en fazla 2 veya 3 katlı yapılarda, kazan monte edilecek yeri olmayan 80 – 100 m2 daireler için dezavantajlarına rağmen pratik olmaktadır.

Kazanların Dönüşümü

Mevcut sıvı ve katı yakıtlı kazanların doğal gaz yakar hale dönüştürülmesi veya yeni bir doğal gaz kazanı ile değiştirilmesi mevcut kazanın yaşına, durumuna, boyut ve tipine bağlıdır.

Aşağıdaki durumlarda kazanın değiştirilmesi daha iyi olacaktır:

1- Sistem için çok büyük veya çok küçük ise,
2- Mekanik durumu zayıf ise,
3- Ömrünün sonuna yaklaşmış ise,
4- Uygun bir brülör bulunmayacak tipte ise,
5 yaşından büyük çelik kazanlarda, yarım silindirik ve radyasyon tipi kazanların doğal gaza dönüştürülmesi yerine, yeni bir döküm doğal gaz kazanı ile değiştirilmesi daha uygundur.

350 kw gücün altındaki kazanların da dönüştürülmesi yerine atmosferik kazanlarla değiştirilmesi daha ekonomiktir. Bu durumda ayrıca baca problemleri ile de karşılaşılmayacaktır.

Sonuç:
a- Mevcut kazanların doğal gaz a dönüşümü için yapılacak masraflar yeni bir kazan bedelinin % 20 – 30’ u mertebesindedir.
b- Bu kazanların ömrü de doğal gaz kullanıldığında 3 – 5 yıl mertebesinde olacaktır.
c- Bu süre içerisindeki mevcut kazanların fazladan yaktığı yakıt miktarı ise yaklaşık olarak yeni bir bedeli kadar olacaktır. Buna göre klasik kazanların doğal gaz dönüşümünün 3 – 5 yıl sonraki maliyeti, yeni kazan almaya göre ortalama 2,5 katı daha pahalı olacaktır.
d- Bu süre içerisinde bakım ve tamir masrafı yapılacak, arıza nedeniyle ısıtmada kesintiler olabilecektir.