ISITILAN YÜZME HAVUZLARINDA ISITMA YÜKÜ HESABI ve ISITICI SEÇİMİ

Transkript

1 Makale ISITILAN YÜZME HAVUZLARINDA ISITMA YÜKÜ HESABI ve ISITICI SEÇİMİ Cüneyt ÖZYAMAN ÖZET Bu çalışmada;ısıtılan yüzme larında,sıcak su kaynağı, ısı değiştirgeci ve tesisatlarının seçim ve tasarımda kullanılacak ısıtma yükü hesapları için gerekli kaynak araştırması yapılmıştır.hesap sonuçları un kullanım ve çevre şartlarına göre büyük farklılıklar göstermektedir. İlk ısıtma için gerekli ısı hesabı ise ayrıca yapılmaktadır.kullanıcımn tercih ve istekleri sonuçları etkilemektedir. Çalışmanın sonundaki örnek hesap ile farklılıklar irdelenecektir. 1. GİRİŞ Yüzme u suyunun ısıtılması iki amaçla yapılmaktadır; a. Konfor şartlarının yükseltilmesi b. Havuzun kullanım süresinin uzatılması Böylece sadece yaz sezonunda kullanılabilen ların tüm yıl kullanımı sağlanmakta ve zaten inşai yatırımı yapılmış olan un işletmeye ekonomik getirişi arttınlmaktadır.ancak suyunun ısıtılmasının da yatırım ve işletme maliyetleri bulunmaktadır. Bu maliyetlerin en aza indirilebilmesi ancak doğru tasarım ile olasıdır. Cüneyt ÖZYAMAN 1954 İzmir doğumludur yılında Orta Doğ«Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Bölümün«bitirmiştir yılları arasında Desa A.Ş.'nin mühendislik ve yönetim kadrolarında görev yapmıştır yılları arasında kurucularından olduğu Doğal Isı Ltd. Şti.'nde şirket müdürü olarak: teknik satış konularında çalışmalarını Sürdürmüştür yılından beri, sahibi bulunduğu DOPA Ltd. Şti'nde teknik malzeme temsilcilik ve satışı ile birlikte ısı konularında mühendislik hizmeti vermektedir. 2. ISI KAYBI VE KAZANCI HESAPLARI Aşağıdaki tabloda yüzme suyu için önerilen sıcaklık değerleri verilmiştir. Tablo 1: Farklı kullanma amaçlarına göre önerilen suyu sıcaklıkları [1] HAVUZ TİPİ Halka açık lar Spor ları Çocuk lan Terapi ları Masaj lan Soğuk su(şok)ları SU SICAKLIĞ1( C) ISI KAYBİ HESAPLARI SU YÜZEYİNDEN TAŞINIM İLE İSI KAYBI (Q kcal/irfh) larda ısı kaybı aşağıdaki formül ile hesaplanır. Q t =a t *( t ç ) [2] (1) = Havuz suyu sıcaklığı( C) t ç = Çevre hava sıcaklığı( C) a, =Su yüzeyi taşınım katsayısı(kcal/m 2 h C). a t =l,8*v+l,65 [2] (2) v = su yüzeyindeki hava hızı(m/s) Tablo 2: lar için su yüzeyi hava hızına bağlı olarak (X, değerleri v a t korumalı 1 3,5 yarı korumalı 2 6,0 15 korunmasız 4 11,0 28 TESİSAT MÜHENDİSLİĞİ / OcakŞubat 2004

2 Kapalı yüzme larında ise,salon hava sıcaklığı genellikle su sıcaklığından yüksek tutulduğundan taşınım ile ısı kaybı söz konusu değildir. Ancak ortam ısıtılması yapılmayan kapalı larda Q t = kcal/m 2 h alınabilir [3] SU YÜZEYİNDEN IŞINIM İLE İSI KAYBI (Q kcal/m 2 fa) larda ısı kaybı aşağıdaki formül ile hesaplanır. Q, = R.0.( 4t ç 4)[3] (3) R = fletişim katsayısı(uygulamada 5 kcal/m 2 h C 4 ) 8 = Sıcaklık çarpanı(uygulamada 1 C) = Havuz suyu sıcaklığı( C) t = Çevre hava sıcaklığı( C) Kapalı yüzme larında ise,ışımm ile kaybolan ısı.salon duvar ve çatısından yansıyarak tekrar suya döner.bundan dolayı hesaplarda dikkate alınmaz [3] SU YÜZEYİNDEN BUHARLAŞMA İLE ISI KAYBI (Q, kcal/m%) Isı kaybı aşağıdaki formül ile hesaplanır. Q b = (m dh m nh )*h r [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) Buharlaşma katsayısı (kg/ m 2 h) 25+19*v [4] (5) BESLEME SUYU ISI GEREKSİNİMİ (Q e, kcal/m 2 h) Buharlaşma ile dan eksilen suyun tamamlanması için eklenen suyun sıcaklığı Tablo 3: Havuz tipine gore o değerleri v a Kapalı 0,6 36 korumalı 1 44 yarı korumalı 2 63 na kadar ısıtılması gerekir.bunun için gerekli ısı aşağıdaki formül ile hesaplanır. Qe= (m dh m nh )*C p *( t b ) [4] (6) G= 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 =l kcal/kg C) = Havuz suyu sıcaklığı ( C) t b = Besleme suyu sıcaklığı ( C) 2.İ.5 SIÇRAMA VE TAZELEME SUYU ISI GEREKSİNİMİ (Q s, kcal/m 2 fa) Yüzme larmda 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/m 2 h alınabilir [3], Buna göre ısı gereksinimi yaklaşık olarak; Q s = kcal/ m% kabul edilebilir [3] ISI KAZANCI HESAPLARI GÜNEŞ IŞINIMI İLE ISI KAZANCI (Q g, kcaî/m%) 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 larında Q g = kcal/ m 2 h olarak kullanılabilir [5]. Kapalı larda ise ışınım kazancı söz konusu değildir. korunmasız SU YÜZEYİNDEN TAŞINIM İLE ISI KAZANCI (Q k, kcal/wfa) larda ısıtma gerektiği dönemlerde çevre sıcaklığı su sıcaklığından düşüktür. Bundan dolayı taşmım ile ısı kazancı oluşmaz. Bu, or TESİSAT MÜHENDİSLİĞİ / OcakŞubat

3 tam ısıtması yapılmayan kapalı yüzme ları için de geçerlidir. Ortam ısıtması yapılan kapalı yüzme larında ise ortam sıcaklığı su sıcaklığından 2 3 C daha fazla olmalıdır. Buna göre Q k =20 kcal/m2h almak yeterlidir [2]. 3. TOPLAM ISI KAZANCIKAYBI Aşağıda Ege Bölgesi sahil şartları için yapılmış olan örnek ısıtma gereksinimi hesap sonuçları verilmiştir. Bu değerler sadece bilgi için olup, projelendirme amacı ile kullanılamaz. Hesaplar her un özel çevre ve çalışma şartlarına göre yapılarak, projelendirilmelidir. Aşağıdaki tablonun hazırlanmasında aşağıdaki varsayımlar kullanılmıştır. Havuz suyu sıcaklığı 28 C Ortam hava şartları C%40 bağıl nem Su yüzeyindeki hava sıcaklığı 20 C Besleme suyu sıcaklığı C 4. İLK ISITMA ISI GEREKSİNİMİ HESABI (Q d, kcai/fa) Havuz suyunun ilk ısıtılması için gerekli ısı miktarı aşağıdaki formül ile hesaplanır. Qd= A*Q m +00*V*C*( t p )/h d (7) A= Havuz yüzey alanı (m 2 ) Q m = Duvar ısı kaybı (20 kcal/ m 2 h alınabilir) [3] V= Havuz suyu hacmi (m 3 ) C p = Su özgül ısısı (Su için C p = 1 kcal/kg C) = Havuz suyu sıcaklığı ( C) t b = Besleme suyu sıcaklığı ( C alınabilir) h d =İlk ısıtma süresi (h) İlk ısıtma süresi işletme şartlarına bağlı olarak 2472 saat arasında alınabilir. Süre kısaldıkça ısıtma sistemi ve tesisatı büyüyeceği gözden kaçmamalıdır. S. ÖRNEK ISI GEREKSİNİMİ HESABI VE ISI DEĞİŞTİRGECİ SEÇİMİ Hesaplar aşağıda özellikleri verilen için yapılacaktır. Havuz tipi Açıkkorumasız Havuz yüzey alanı 200 m 2 Havuz su hacmi 330 m 2 Su sıcaklığı 28 C Besleme suyu sıcaklığı C İlk ısıtma süresi 48 h Emniyet etkeni % 13 Isı enerjisi kaynağı Kalorifer kazanı(75/55 C) Tablo 4: Ege sahil bölgelerindeki lar için genel ısıtma gereksinimi tablosu Kapalı (ısıtılan) Kapalı (ısıtılmayan) Açık (korumalı) Açık (yan korumalı) Açık (korumasız) Isı kayıpları (kcal/na) Taşınım Q, Işınım Q, Buharlaşma Qb Besleme Qe Sıçramatazeleme Q» İsı kayıpları toplamı Isı kazançları Işınım Q, Taşınım Q k Isı kazançları toplamı 20 Toplam ısı gereksinimi Q ç TESİSAT MÜHENDİSLİĞİ / OcakŞubat 2004

4 5.1. ISI GEREKSİNİMİ a) Normal işletme ısı gereksinimi (Q, kcal/h) Q ç =839 kcal/m2h (TABLO 4) Q = 1.13*200 m2*839 kcal/m2h Q =İ896İ4 kcal/h b) İlk ısıtma ısı gereksinimi(q : ı, kcal/h) İlk ısınma hesaplarında emniyet etkeni kullanılması gerekmemektedir. Q d =200 m2*20 kcal/ m2h+00*330 m 2 *l kcal/kg C*(28 C C)/48 Q d = kcal/h Normal işletme süresince oluşan ısı gereksinimi ilk ısıtmadan fazla olduğu için ısıtma sisteminin tasarımında Q= kcai/fa kullanılacakta ISI DEĞİŞTİRGECİ SEÇİMİ Sistemde suyunu ısıtmak için Plakalı Isı Değiştirgeci kullanılacaktır. Değiştirgeç tipi ve büyüklüğünün seçilebilmesi için değiştirgecin tesisata bağlantı şekline ve aşağıdaki işletme bilgilerine gerek bulunmaktadır. Primer Sekonder Akışkan KAZAN HAVUZ Kapasite Gmş Sıcaklığı Çıkış sıcaklığı Basınç duşumu(*) SUYU SUYU KCal/h C C 2 2 mss (*) Değiştirgeçte oluşmasına izm veıılen en tazla basınç duşumu her ıkı taraftaki pompalara gore belırlenecektıı. Bu esaslara göre seçilen Plakalı Isı Değiştirgeci teknik bilgileri ve resmi 5.2.1'de verilmiştir PLAKALI İSI DEĞİŞTİRGECİ TEKNİK BİLGİ FORMU ve ÖLÇÜLENDİRME RESMİ [6] DEĞİŞTİRGEÇ TIPI: XXXXXXXXXX Isıl bilgiler sıcak taraf soğuk taraf Ortam: KAZAN SUYU HAVUZ SUYU Isıl kapasite: kcal/h Akış debisi: m2/h Giriş sıcaklığı: C Çıkış sıcaklığıl: C Basınç duşumu Logarıtmık sıcaklık farkı: mss K Değiştirgeç bilgilen Toplam ısı geçiş alanı: 2.30 m? Toplam plaka sayısı: 22 Plaka kalınlığı Yüzey fazlalık oranı: Plaka malzemesi: m % Conta malzemesi: NBR Tasarım sıcaklığı: C TESİSAT MÜHENDİSLİĞİ/OcakŞubat

5 5.2.2 ÖRNEK HESAP İÇİN HAVUZ SUYU ISITMA TESİSATI SİSTEM ŞEMASI [7] TESİSAT BORU ÇAPLARI; 32 TESİSAT MÜHENDİSLİĞİ/OcakŞubat 2004

6 MALZEME LİSTESİ; NO İSİM Manometre Pislik tutucu Sirkülasyon pompası Termometre Akış anahtan(flow switch) Sıcaklık hissedicisi Plakalı eşanjör Termometre Pislik tutucu Sirkülasyon pompası Pompa kontrol panosu ÖLÇÜ 00 2" 2" 00 '/ 2 " VT/22 pl 2 1 / 2 ">2" 19>T 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 AÇIKLAMA 5 Bar 8,8 m3/h;6 mss 0120 C KCal/h 0120 C llm 3 /h;6mss KAYNAKLAR [1] TSE 11899, madde 7, çizelge. [2] KAKAÇ, S., "Örneklerle Isı Transferi", Orta Doğu Teknik Üniversitesi, ve koşullar izin verdiği kadar uzun tutulmalıdır. 2) larda yüzeyindeki hava hızını en aza indirebilmek için çevrede rüzgar kırıcı uygulaması yapılmalıdır. 3) larda ilk ısıtma ve un kullanılmadığı sürelerde,özellikle geceleri,su yüzeyi plastik örtü ile kaplanmalıdır. 4) Tüm ısıtma tesisatında ısı yalıtımı yapılmalıdır. [3] TMMOB,"Sıhhi Tesisat Proje Hazırlama Teknik EsaslarıYayın No: 122". [4] HOLMAN, J.P.,"Heat Transfer", Mc GrawHill, [5] UNSAL, M.,"Solar Tables", Orta Doğu Teknik ÜniversitesiGaziantep Kampusu, [6] GEA ECOFLEX Plate Heat Exchangers,Thermal Technology Division. [7{ DOPA Ltd. Şti.,"Tesisat teknik bilgi arşivi". TESİSAT MÜHENDİSLİĞİ/OcakŞubat 2004 m 33