TC ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK MİMARLIK FAKÜLTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ISITMA VE İKLİMLENDİRME ProfTuncay Yılmaz
ISITMA ve İKLİMLENDİRME 1 GİRİŞ Isıtma ve iklimlendirme teknolojisinde çok hızlı değişimler olmaktadır Beş on sene önceki teknolojiler yerini daha yenilerine terketmektedir Buna uygun olarak da bu konudaki standartlar ve kurallar da hızlı değişime uğramaktadır Ülkemize doğalgazın gelmesiyle ısıtma sistemlerinde de değişiklikler yaşanmaktadır Isı yalıtımı kuralları temelinden değişikliğe uğramıştır İklimlendirme sistemlerinde split cihazların önlenemez yükselişi devam etmektedir Bütün bu gelişmeler ısıtma ve iklimlendirme konusunun önemini göstermekte olup, öğretiminde sürekli kendisini yenilemesi gerektiğini açıkça göstermektedir Bu kitapta öncelikle ısı yalıtımı, merkezi ısıtma sistemleri, yerel ısıtma sistemleri ve bu sistemlerin hesaplanması, iklimlendirme sistemleri, psikometri, ısı kaybı ve kazancının belirlenmesi, split sistemler ve bu sistemlerin projelendirilmesi üzerinde durulacak ve bu sistemlerde enerji tasarrufu ile geri kazanım metotları hakkında bilgi verilecektir
2 BİNALARDA ISI YALITIMI Binalarda ısı yalıtımı son yıllarda çok önem kazanmıştır Buna paralel olarak da 2000 Haziran ayından itibaren yeni TS 825 [21] ısı yalıtım kuralları mecburi standart haline getirilmiştir 21 Standartın Uygulama Esasları Standartta esas itibarı ile aşağıda belirtilen hususların dikkate alınması gerekir İç sıcaklıklar Konutlar için iç sıcaklık 19 0 C olarak alınacak, diğer binalar için ise TS 2164 deki değerler kullanılacaktır Ancak bu sıcaklıkların doğruluğu hakkında tereddütler bulunmaktadır [22] Proje Muhtevası Isı yalıtımı, malzeme seçimi, elemanların boyutlandırılması ve detay çözümleri de belirtilmelidir Enerji ihtiyacı, standartta verilen değerlerden aşağı olmamalıdır Ayrıca buhar difüzyonu ve yoğuşmanın da incelenmesi ve gösterilmesi gereklidir Kapsam Belediye sınırları dışında olan ve 100 m 2 döşeme alanından ve 2 kattan fazla olmayan binalarda U değerleri TS 825 te belirtilenlerin altında olur ve pencere alanı da dış duvarların % 12 sinden küçük olursa, ısı yalıtım projesine gerek yoktur Eski yapılarında oturma alanının % 15 inden büyük tadilatlar yapılması durumunda da ısı yalıtım projesi gereklidir Bina Sınırları Bina sınırları, ısıtılan mahalleri dış ortamdan veya varsa ısıtılmayan mahallerden ayıran çizgilerdir Sıcaklık farkları 4 0 C den fazla olursa, bu yerler için ayrı ayrı hesap yapılır Ölçüler için dış ölçüler esas alınırhesapların kolaylığı bakımından iç ortam sıcaklıkları için ortalama iç sıcaklık bulunmalıdır Bunun için de tavan yüksekliği h 3 m ise döşeme ağırlıklı ortalama, h>3 m ise hacim ağırlıklı bir ortalama sıcaklık hesaplanmalıdır
İzin Verilen Sınır Isı İhtiyacı İzin verilen Q sınır değerleri eğer net oda yüksekliği H net <26 m ise bina kullanım alanıyla ilgili değerler (kwh/m 2 ) eğer H net >26 m ise binanın ısıtılacak hacmiyle ilgili değerler alınacaktır 22 Hesaplama Kuralları 221 Isıtma İhtiyacı Hesabı Yıllık ısıtma enerjisi ihtiyacı Q yıl =ΣQ ay (21) şeklinde hesaplanır Burada Q nun birimi [MJ] dür Q ay ise aylık ısıtma enerjisi ihtiyacı olup Q ay [ H ( T T ) ( Φ + Φ )] 2, 592 = η (22) i d ay i, ay g, ay şeklinde hesaplanır Q ay eksi işaretli çıkarsa sıfır olarak alınır Buradaki terimlerin anlamları aşağıda verilmiştir H binanın özgül ısısı [W/K] olup H=H i +H h (23) şeklinde hesaplanmalıdır H i iletimle özgül ısı olup H i =ΣAU+IU i (24) şeklinde belirlenmelidir Ancak ısı köprülerinin uzunluğunun I=0 yapılması uygun olur Bu da tüm ısı köprüsü oluşturabilecek beton perde vb kısımların yalıtılmaları anlamına gelirki, böyle de yapılmalıdır Bundan dolayı H i = AU şekline dönüşür Bu da AU U D AD + U P AP + 0,8U T AT + 0,5U t At + U d Ad + 0, 5U = dsıs Adsıs (25)
ifadesinden bulunur Burada U toplam ısı transferi katsayılarını, A da alanları göstermektedir İndislerden D dış duvar, P pencere, T tavan, t zemine oturan taban, d dış hava ile temas eden taban, dsıc düşük sıcaklıklardaki iç ortamlar ile temas eden yerler anlamındadır Tabandan ısı kaybı az olduğundan 0,5 katsayısı, tavan çatı kabul edildiğinden 0,8 katsayısı, düşük sıcaklıklı yüzeyler için de yine 0,5 katsayısı kullanılmıştır Tavan ve çatıda ise 0,8 yerine 1,0 katsayısı kullanılmalıdır Havalandırma yoluyla özgül ısı kaybı H h [W/K] H h = ρcvo = ρcnhvh = 0,33nhVh (26) eşitliğinden bulunmalıdır Burada n h hava değişim sayısı [1/h] ve V h [m 3 ] da havalandırılan hacim olup V h =08V brüt (27) eşitliğinden bulunur V brüt binanın brüt hacmidir Çok iyi pencereler için n h =1, diğer pencere sistemleri için n h =2 değeri seçilmelidir Mekanik havalandırma durumunda hava debisi V [m 3 /h] V = V f + V x (28) bağıntısından bulunur Burada f fan debilerini V de rüzgar etkisiyle oluşan debiyi V göstermektedir Fanlar binaya basan ve binadan emen olarak ayrı ayrı iseler, bunlardan x hangi durumda debi büyükse, o durum esas alınmalıdır V x için standartta bir bağıntı verilmişse de, bu bağıntının kullanılabilirliği hakkında tereddütler vardır Onun için yerine n h V h değerinin alınması tavsiye edilebilir Mekanik havalandırma zaman zaman çalışıyorsa, o zaman hava debisi V x V = 0 x V ( 1 β ) + V f + V β (29)
eşitliğinden bulunmalıdır Burada β fanların çalıştığı zaman oranı V o da fanlar çalışmadığı zamanlardaki debidir Mekanik havalandırmada eğer ısı geri kazanım eşanjörü kullanılıyorsa o zaman hava debisi f ( 1 v ) Vx V = V η + (210) bağıntısı ile bulunur Burada η v ısı eşanjörü verimidir İç sıcaklık konutlar için 19 0 C olarak alınır Diğer yerler için TS 2164 [21] de verilen değerler kullanılır T d aylık ortalama dış sıcaklıklar olup çizelge 21 de Türkiye deki 1, 2, 3 ve 4 bölgeler için verilmiştir Bu bölgelerdeki iller çizelge 22 de gösterilmiştir İç aylık kazanç Ø i,ay için Konutlar:da Ø i,ay 5 [W/m 2 ] (211) Ticari Binalar:da Ø i,ay 10 [W/m 2 ] (212) alınmalıdır Güneş enerjisinden dolayı iç kazanç φ g, ay = r i, ay * g i, ay * I İ, ay * Aİ (213) bağıntısından bulunur Burada r i,ay, saydam yüzeylerin aylık ortalama gölgeleme faktörüdür Başka bir değer yoksa, ayrık ve az katlı (<3 kat) binaların bulunduğu yerlerde r i,ay =0,6 alınır Bitişik nizam veya çok katlı binaların bulunduğu yerleşim bölgeleri için r i,ay =0,5 olarak alınmalıdır g i,ay yüzeye dik gelen ışınımları geçirme faktörü olup, tek cam için g i,ay =0,68, çok katlı cam için g i,ay =0,60 ve toplam ısı transferi katsayısı U<20 olan yüzeyler için g i,ay =0,40 değerleri alınmalıdır I i,ay değerleri çizelge 23 te verilmiştir Isı
kazançlarının yalnız bir kısmı ısı ihtiyacı için kullanılırbundan dolayı ısı kazançları bir η ay verimi ile çarpılır Bunun için önce bir kazanç-kayıp-oranı KKO ay tarif edilir: KKO ay = φ i, ay ( T ) H T i, ay + φ g, ay d, ay (214) η ay da ( 1/ ) η = 1 exp (215) ay KKO ay eşitliğinden bulunur KKO ay 2,5 için ısı kaybı olmadığı kabul edilir ve Q ay =0 alınır Q ay Çizelge 24 ve 25 te TS 825 te verilen bir örnek hesapla elde edilen U,A ve AU değerleri ile ısı ihtiyacı gösterilmiştir Isı ihtiyacı en sonunda [MJ] biriminde bulunduktan sonra 3,6 değerine bölünerek kwh değerine çevrilir Eğer net kat yüksekliği genelde 2,6 m den küçük ise bu değerde toplam döşeme kullanım alanı A t ye bölünerek yıllık ısı ihtiyacı kwh/m 2 olarak elde edilir Eğer net kat yüksekliği 2,6 m den büyük ise, bulunan kwh değer toplam kullanım hacmine bölünerek kwh/m 3 olarak birim hacim için yıllık ısı ihtiyacı elde edilir Bu ısı ihtiyacı çizelge 26 da verilen eşitliklerden bulunan değerlerle kontrol edilir ve bu değerlerden küçükse uygun olduğuna karar verilir Çizelge 26 da verilen eşitlikler Şekil 21 ve 22 de grafik olarak gösterilmiştir Bu grafiklerden de yararlanmak mümkündür Çizelge 26 c de 100 m 2 den küçük döşeme alanlı ve 3 kattan fazla olmayan belediye sınırları dışındaki binalar için gerekli toplam ısı transferi katsayıları U lar için en yüksek değerler verilmiştir Gerçek değerler bunların altında kalırsa, bina ısı yalıtımına uygundur anlamındadır 222 Buhar Yoğuşmasının Hesaplanması Buhar yoğuşması hesabından önce ısı transferinden [23] bildiğimiz yöntemlerde iç ve dış yüzeyler ile duvar içindeki sıcaklıklar belirlenir Bu sıcaklıklara uygun olan buhar neminin doyma basıncı çizelge 27 de verilmiştir Bu değerler ayrıca
P s T = a b + 100 n (216) eşitliğinden bulunmalıdır Burada T [ 0 C] olup, P s de [Pa] biriminde bulunmaktadır Bu eşitlikteki a, b ve n değerleri aşağıda verilmiştir a=288,68 0 T 30 0 C : b=1,098 n=8,02 a=4,689 (217) -20 T 0 0 C : b=1,486 n=12,30 İç ve dış ortamdaki gerçek kısmi basınçlar P i ve P d P i =φ i P s (218) P d =φ d P s (219) olarak hesaplanır Burada φ i ve φ d iç ve dış ortamın rölatif (bağıl) nemini göstermektedir İç ve dış ortam şartı olarak genelde T i =20 0 C, φ i =%50 T d =-10 0 C, φ d =%80 (220) değerleri alınmalıdır Bu verilere göre P i =1170 ve P d =130 Pa olarak alınabilir İç ve dış ortam için doyma basınçları da P i,s =2340 ve P d,s =260 Pa dır Yoğuşmaya karşı en iyi önlem yoğuşmanın hiçbir durumda meydana gelmemesidir Bunun için duvar iç ve dış yüzeyleri ile duvar ara yüzeylerinde buhar basınçlarının hesaplanması ve aynı yerlerde hesaplanan doyma basınçları ile karşılaştırma yapılması gereklidir Eğer basınçlar doyma basınçlarından küçükse yoğuşma olmuyor demektir Eğer basınçlar
doyma basınçlarından büyük çıkıyorsa bu durumda yoğuşma olabilir demektir ki, o zaman difüzyona karşı da yalıtım yapılması gerektiği ortaya çıkar Duvar üzerinden transfer edilen kütle miktarı kg/m 2 olarak M B P İ d = (221) R P DT eşitliğinden kg/h olarakhesaplanabilir Burada P ler [Pa] ve R DT de [ Burada R DT toplam difüzyon direnci olup, Pah ] birimindedir kg R DT = 1 i S i + μ 1 + β i D β d RT (222) şeklindedir β i, β d iç ve dış taraftaki konveksiyonla kütle transferi katsayıları olup, genelde yoğuşma hesaplarında ihmal edilebilirler Bu durumda normal sıcaklıklarda RT D 6 =1,510 Pa h [ mkg ] (223) değeri kabul edilerek R DT için R DT 6 6 = 1,510 μ i S i = 1,510 S e (224) eşitliği elde edilirburada S e [m] birimindedir μ i, S i kalınlığındaki duvarın difüzyon direnç faktörü olup, Çizelge 28 de bazı malzemeler için değerler verilmiştir TS 825 te bunlar için ayrıntılı bir çizelge eklenmiştir (222) eşitliğinde görüldüğü gibi eşdeğer duvar kalınlığı S e = μs (225)
şeklinde tarif edilir ve basınç dağılımı da eşdeğer kalınlık üzerinden yapılır Şekil 23 den şekil 28 e kadar üç ayrı duvar tipinde sıcaklık dağılımları ve kısmi buhar basıncı dağılımları gösterilmiştir Bu şekillerde verilen duvarlarda yoğuşma olmadığı görülmektedir 23 Kaynaklar [21] TS 825, Binalarda Isı Yalıtım Kuralları [22] H Bulut, O Büyükalaca, T Yılmaz, Binalarda ısı yalıtım hesabında kullanılan aylık ortalama dış sıcaklık değerlerinin incelenmesi 13 Ulusal Isı Bilimi ve Tekniği Kongresi, S-7 Eylül 2001, Konya [23] T Yılmaz, Teorik ve Uygulamalı Isı Transferi, Papatya Yayıncılık 1999, İstanbul
Çizelge 21 Çeşitli Bölgelere Göre Aylık Ortalama Dış Sıcaklıklar 1 Bölge 2 Bölge 3 Bölge 4 Bölge OCAK 8,0 3,3 1,3-5,2 ŞUBAT 9,3 4,5 2,0-4,1 MART 11,5 72 5,0-1,3 NİSAN 15,7 12,6 9,8 5,1 MAYIS 20,6 17,8 14,1 10,1 HAZİRAN 25,4 21,9 18,1 13,5 TEMMUZ 28,0 24,4 21,1 17,2 AĞUSTOS 27,2 23,8 20,6 17,2 EYLÜL 23,3 19,6 16,5 13,2 EKİM 18,1 14,1 11,3 6,9 KASIM 13,3 9,1 6,5 1,3 ARALIK 9,4 4,9 2,6-3,0 1
1 BÖLGE DERECE GÜN İLLERİ Çizelge 22 İllere Göre Derece Gün Bölgeleri ADANA ANTALYA AYDIN HATAY İÇEL İZMİR OSMANİYE ŞIRNAK 2 BÖLGE DERECE GÜN İLLERİ ADAPAZARI DENİZLİ KİLİS SAMSUN ADIYAMAN DİYARBAKIR KOCAELİ SİİRT AMASYA EDİRNE MANİSA SİNOP BALIKESİR GAZİANTEP MARDİN ŞANLIURFA BATMAN GİRESUN MUĞLA TEKİRDAĞ BURSA İSTANBUL ORDU TRABZON ÇANAKKALE KMARAŞ RİZE YALOVA ZONGULDAK 3 BÖLGE DERECE GÜN İLLERİ AFYON BOLU IĞDIR KONYA UŞAK AKSARAY BURDUR ISPARTA KÜTAHYA ANKARA ÇANKIRI KARABÜK MALATYA ARTVİN ÇORUM KARAMAN NEVŞEHİR BARTIN ELAZIĞ KIRIKKALE NİĞDE BİLECİK ESKİŞEHİR KIRKLARELİ TOKAT BİNGÖL IĞDIR KIRŞEHİR TUNCELİ 4 BÖLGE DERECE GÜN İLLERİ AĞRI ERZURUM KAYSERİ ARDAHAN GÜMÜŞHANE MUŞ BAYBURT HAKKARİ SİVAS BİTLİS KARS VAN ERZİNCAN KASTAMONU YOZGAT
Çizelge 23 Bütün Derece Gün Bölgeleri İçin Hesaplamalarda Kullanılacak Olan Ortalama Aylık Güneş Işınımı Şiddeti Değerleri [W/m 2 ] Ocak Şubat Mart Nisan Mayıs Haziran Temmuz Ağustos Eylül Ekim Kasım Aralık I güney = 72 84 95 83 92 95 93 93 89 82 67 64 I kuzey = 26 37 52 66 79 83 81 73 57 40 27 22 I batı/doğu = 43 57 77 90 114 122 118 106 81 59 41 37 1
Çizelge 24 ısıtma Enerjisi İçin Verilen değerler A - En büyük ve en küçük A top /V brüt oranları için ısıtma enerjisi değerleri A/V < 02 için A/V > 105 için Q ı 1DG = 27 66 kwh/m² 8,5 21 kwh/m 3 Q ı 2DG = 48 104 kwh/m² 14,7 33 kwh/m 3 Q ı 3DG = 64 121 kwh/m² 20,4 39 kwh/m 3 104 175 kwh/m² Q ı 4DG = 33,4 56 kwh/m 3 B - Bölgelere göre A top /V brüt oranlarına bağlı olarak gereken Q nun hesaplanması A N ile ilişkili Q ı 1DG = 46,62 A/V + 17,38 [kwh/m²] V brüt ile ilişkili Q ı 1DG = 14,92 A/V + 5,56 [kwh/m 3 ] A N ile ilişkili Q ı 2DG = 68,59 A/V + 32,30 [kwh/m²] V brüt ile ilişkili Q ı 2DG = 21,95 A/V + 10,34 [kwh/m 3 ] A N ile ilişkili Q ı 3DG = 67,29 A/V + 50,16 [kwh/m²] V brüt ile ilişkili Q ı 3DG = 21,74 A/V + 16,05 [kwh/m 3 ] A N ile ilişkili Q ı 4DG = 82,81 A/V + 87,70 [kwh/m²] V brüt ile ilişkili Q ı 4DG = 26,5 A/V + 28,06 [kwh/m 3 ] C - Bölgelere göre tavsiye edilen U değerleri U D U T U t U P (W/m²K) (W/m²K) (W/m²K) (W/m²K) 1 Bölge 0,80 0,50 0,80 2,80 2 Bölge 0,60 0,40 0,60 2,80 3 Bölge 0,50 0,30 0,45 2,80 4 Bölge 0,40 0,25 0,40 2,80
Çizelge 25 Binanın Özgül Isı Kaybı Çizelge 26 Yıllık Isıtma Enerjisi İhtiyacı
ÇİZELGE 27 Su Buharının -30, +20 C Aralarında Doyma Basıncı Doymuş su buharı basıncı (Pa) Sıcaklık C 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 30 29 28 27 26 4244 4006 3781 3566 3362 4269 4030 3803 3588 3382 4294 4053 3826 3609 3403 4319 4077 3848 3631 3423 4344 4101 3871 3652 3443 4369 4124 3894 3674 3463 4394 4148 3916 3695 3484 4419 4172 3939 3717 3504 4445 4196 3961 3793 3525 4469 4219 3984 3759 3544 25 24 23 22 21 3169 2985 2810 2645 2487 3188 3003 2827 2661 2504 3208 3021 2845 2678 2518 3227 3040 2863 2695 2535 3246 3059 2880 2711 2551 3266 3077 2897 2727 2566 3284 3095 2915 2744 2582 3304 3114 2932 2761 2598 3324 3132 2950 2777 2613 3343 3151 2968 2794 2629 20 19 18 17 16 2340 2197 2065 1937 1818 2354 2212 2079 1950 1830 2369 2227 2091 1963 1841 2384 2241 2105 1976 1854 2399 2254 2119 1988 1866 2413 2268 2132 2001 1878 2428 2283 2145 2014 1889 2443 2297 2158 2027 1901 2457 2310 2172 2039 1914 2473 2324 2185 2052 1926 15 14 13 12 11 1706 1599 1498 1403 1312 1717 1610 1508 1413 1321 1729 1621 1518 1422 1330 1739 1631 1528 1431 1340 1750 1642 1538 1441 1349 1762 1653 1548 1451 1358 1773 1663 1559 1460 1367 1784 1674 1569 1470 1375 1795 1684 1578 1479 1385 1806 1695 1588 1488 1394 10 9 8 7 6 1228 1148 1073 1002 935 1237 1156 1081 1008 942 1245 1163 1088 1016 949 1254 1171 1096 1023 955 1262 1179 1103 1030 961 1270 1187 1110 1038 968 1279 1195 1117 1045 975 1287 1203 1125 1052 982 1296 1211 1133 1059 988 1304 1218 1140 1066 995 5 4 3 2 1 0 872 813 759 705 657 611 878 819 765 710 662 616 884 825 770 716 667 621 890 831 776 721 672 626 896 837 781 727 677 630 902 843 787 732 682 635 907 849 793 737 687 640 913 854 798 743 691 645 919 861 803 748 696 648 925 866 808 753 700 653-0 -1-2 -3-4 -5 611 562 517 476 437 401 605 557 514 472 433 398 600 552 509 468 430 395 595 547 505 464 426 391 592 543 501 461 423 388 587 538 496 456 419 385 582 534 492 452 415 382 577 531 489 448 412 379 572 527 484 444 408 375 567 522 480 440 405 372-6 -7-8 -9-10 368 337 310 284 260 365 336 306 281 258 362 333 304 279 255 359 330 301 276 253 356 327 298 274 251 353 324 296 272 249 350 321 294 269 246 347 318 291 267 244 343 315 288 264 242 340 312 286 262 239-11 -12-13 -14-15 237 217 198 181 165 235 215 197 180 164 233 213 195 178 162 231 211 193 177 161 229 209 191 175 159 228 208 190 173 158 226 206 188 172 157 224 204 186 170 155 221 202 184 168 153 219 200 182 167 152-16 -17-18 -19-20 150 137 125 114 103 149 136 124 113 102 148 135 123 112 101 146 133 122 111 100 145 132 121 110 99 144 131 120 109 98 142 129 118 107 97 141 128 117 106 96 139 127 116 105 95 138 126 115 104 94
Çizelge 28 Bazı Malzemeler İçin Isı İletim Katsayıları ve Difüzyon Direnç Faktörleri Sıra No Malzeme veya bileşenin çeşidi Birim hacim kütlesi 1) kg/m 3 1 Doğal taşlar 11 Kristal yapılı püskürük ve metamorfik taşlar (granit, bazalt, mermer, vb) > 2800 Isıl iletkenlik hesap değeri λ h 4) W/mK 3,5 Su buharı difüzyon direnç faktörü μ 6) 12 Tortul, sedimante taşlar (kum taşı, traverten, konglomeralar vb) 2600 2,3 13 Gözenekli püskürük taşlar < 1600 0,55 2 Doğal zeminler (doğal nemlilikte) 21 Kum, kum-çakıl 1800 1,4 22 3 31 Kil,sıkı toprak Dökme malzemeler (hava kurusunda, üzeri örtülü durumda) Kum, çakıl, kırma taş (mıcır) 2000 1800 2,1 0,7 32 Bims çakılı (TS 3234) < 1000 0,19 33 Yüksek fırın curufu < 600 0,13 34 Kömür curufu < 1000 0,23 35 Gözenekli doğal taş mıcırları < 1200 0,22 < 1500 0,27 36 Genleştirilmiş perlit agregası (TS 3681) < 50 0,046 < 100 0,058 < 150 0,070 < 200 0,081 37 Genleştirilmiş mantar parçacıkları < 200 0,050 38 Polistiren, sert köpük parçacıkları 15 0,045 39 Testere ve plânya talaşı 200 0,07 310 Saman 150 0,058
Çizelge 28 (Devam) Sıra No Malzeme veya bileşenin çeşidi Birim hacim kütlesi 1) kg/m 3 4 Sıvalar, şaplar ve diğer harç tabakaları Isıl iletkenlik hesap değeri λ h 4) W/mK Su buharı difüzyon direnç faktörü μ 6) 41 Kireç harcı, kireç-çimento harcı 1800 0,87 15-35 42 Çimento harcı 2000 1,40 15-35 43 Alçı harcı, kireçli alçı harcı 1400 0,70 10 44 Yalnız alçı kullanarak (agregasız) yapılmış sıva 1200 0,35 10 45 Alçı harçlı şap 2000 1,20 15-35 46 Çimento harçlı şap 2000 1,40 15-35 47 Dökme asfalt kaplama, kalınlık >15 mm 2300 0,90 48 Anorganik asıllı hafif agregalardan yapılmış sıva harçları 800 0,30 900 0,35 49 Genleştirilmiş perlit agregasıyla yapılan sıvalar ve harç ve tabakaları 1000 400 0,38 0,14 500 0,16 600 0,20 700 0,24 5 Büyük boyutlu yapı elemanları ve bileşenleri (kolon, kiriş, döşeme ve ısı iletkenliği hesabına esas yüzeyi 0,25 m 2 den büyük olan perde, panolar gibi) 800 0,29 51 Normal beton, (TS 500 e uygun), doğal agrega veya mıcır kullanılarak yapılmış betonlar Donatılı Donatısız 2400 2200 2,10 1,74 70-150 70-150
Çizelge 28 (Devam) Sıra No Malzeme veya bileşenin çeşidi Birim hacim kütlesi 1) kg/m 3 52 Kesif dokulu hafif betonlar, (agregalar arası boşluksuz) donatılı veya donatısız Isıl iletkenlik hesap değeri λ h 4) W/mK Su buharı difüzyon direnç faktörü μ 6) 521 Gözenekli hafif agregalar kullanılarak ve kuvars kumu katılmaksızın yapılmış betonlar (TS 1114'e uygun agregalarla 3 ) 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1800 2000 0,39 0,44 0,49 0,55 0,62 0,70 0,79 0,89 1,00 1,30 1,60 70-150 522 Yalnız genleştirilmiş perlit kullanılarak ve kuvars kumu katılmaksızın yapılmış betonlar (TS 3649'a uygun ) 3 ) 300 400 500 600 700 800 900 1000 1200 1400 1600 0,10 0,13 0,15 0,19 0,21 0,24 0,27 0,30 0,35 0,42 0,49 53 Tuvenan halindeki hafif agregalarla yapılan hafif betonlar (agregalar arası boşluklu) 531 532 Gözeneksiz agregalar kullanılarak yapılmış betonlar Gözenekli hafif agregalar kullanılarak kuvartz kumu katılmadan yapılmış betonlar 3 ) 1600 1800 2000 600 700 0,81 1,10 1,40 0,22 0,26 3-10 5-10 5-15
Çizelge 28 (Devam) Sıra No Malzeme veya bileşenin çeşidi Birim hacim kütlesi 1) kg/m 3 532 Gözenekli hafif agregalar kullanılarak kuvartz kumu katılmadan yapılmış betonlar 3 ) 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 Isıl iletkenlik hesap değeri λ h 4) W/mK 0,28 0,36 0,46 0,57 0,75 0,92 1,20 Su buharı difüzyon direnç faktörü μ 6) 5-15 533 Yalnız doğal bims kullanılarak ve kuvars kumu katılmadan yapılmış betonlar (TS 3234'e uygun) (TS 2823'e uygun yapı elemanları dahil) 500 600 0,15 0,18 5-15 700 0,20 800 0,24 900 0,27 1000 0,32 54 Organik bazlı agregalarla yapılmış hafif betonlar 1200 0,44 541 Ahşap testere veya plânya talaşı betonu 400 0,14 600 0,19 800 0,25 1000 0,35 1200 0,44 542 Çeltik kapçığı betonu 600 0,14 700 0,17
Çizelge 28 (Devam) Sıra No Malzeme veya bileşenin çeşidi Birim hacim kütlesi 1) kg/m 3 55 Buharla sertleştirilmiş gaz betonlar (TS 453'e uygun yapı elemanları dahil) 400 500 600 700 Isıl iletkenlik hesap değeri λ h 4) W/mK 0,14 0,16 0,19 0,21 Su buharı difüzyon direnç faktörü μ 6) 5-10 6 Yapı plâkları ve levhaları 800 0,23 61 Gaz beton yapı levhaları (TS 453'e uygun plaklar) 611 Normal derz kalınlığında ve normal harçla yerleştirilen levhalar 500 600 0,22 0,24 5-10 700 0,27 800 0,29 612 İnce derzli veya özel yapıştırıcı kullanılarak yerleştirilen levhalar 500 600 0,19 0,22 5-10 700 0,24 800 0,27 62 Hafif betondan duvar plâkları 800 0,29 5-10 900 0,32 1000 0,37 1200 0,47 1400 0,58 63 Alçıdan duvar levhalar ve blokları (gözenekli, delikli, dolgu veya agregalı olanlar dahil) (TS 45l, TS 452 TS 1474'e uygun ) 600 750 0,29 0,35 5-10 900 0,41 1000 0,47 1200 0,58
Çizelge 28 (Devam) Sıra No Malzeme veya bileşenin çeşidi Birim hacim kütlesi 1) kg/m 3 64 Genleştirilmiş perlit agregası katılmış alçı duvar levhaları (TS 3682 ye uygun) 600 750 900 Isıl iletkenlik hesap değeri λ h 4) W/mK 0,29 0,35 0,41 Su buharı difüzyon direnç faktörü μ 6) 5-10 65 7 Alçı karton plâkalar (TS 452 ye uygun) Kâgir duvarlar (Harç fugaları- derzleri dahil) 900 0,21 8 71 Tuğla duvarlar 711 TS 704, TS 705 e uygun tuğlalarla yapılan kâgir duvarlar, dolu klinker, düşey delikli klinger, (TS 4562) seramik klinger (TS 2902) 1800 2000 0,81 0,94 50-100 2200 1,20 712 TS 704, TS 705 e uygun dolu veya düşey delikli tuğlalarla duvarlar 1200 1400 0,50 0,58 5-10 1600 0,68 1800 0,81 713 Düşey delikli tuğlalarla duvarlar (TS 4377'ye uygun AB sınıfı tuğlalarla, normal derz veya harç cepli) 2000 0,96 7131 Normal harç kullanarak AB sınıfı tuğlalarla yapılan duvarlar 700 800 0,35 0,38 5-10 900 0,42 1000 0,45 7132 TS4916 ya uygun harç kullanılarak AB sınıfı tuğlalarla yapılan duvarlar 2) 700 800 0,30 0,33 5-10 900 0,36 1000 0,39
Çizelge 28 (Devam) Sıra No Malzeme veya bileşenin çeşidi Birim hacim kütlesi 1) kg/m 3 714 Düşey delikli hafif tuğlarlarla duvarlar (TS 4377'ye uygun W sınıfı tuğlalarla, normal derz veya harç cepli) Isıl iletkenlik hesap değeri λ h 4) W/mK Su buharı difüzyon direnç faktörü μ 6) 7141 Normal harç kullanılarak W sınıfı tuğlalarla yapılan duvarlar <700 0,30 5-10 800 0,33 900 0,36 7142 TS 4916'ya uygun harç kullanılarak W sınıfı tuğlalarla yapılan duvarlar 2) 1000 <700 0,39 0,24 5-10 800 0,27 900 0,30 715 Düşey delikli hafif tuğlalarla duvarlar (TS 4377'ye uygun W sınıfı lâmba zıvanalı tuğlalarla) 1000 0,33 7151 Normal harç kullanılarak W sınıfı lâmba zıvanalı tuğlalarla yapılan duvarlar <700 0,24 5-10 800 0,27 900 0,30 7152 TS 49l6 'ya uygun harç kullanılarak W sınıfı Lâmba zıvanalı tuğlalarla yapılan duvarlar 2) 1000 <700 0,34 0,18 5-10 800 0,21 900 0,24 1000 0,28 716 Yatay delikli tuğlalarla duvarlar (TS 4563) <1000 0,45 5-10
Çizelge 28 (Devam) Sıra No Malzeme veya bileşenin çeşidi Birim hacim kütlesi 1) kg/m 3 72 Kireç kum taşı duvarlar (TS 808 'e uygun) 700 800 900 1000 1200 1400 1600 1800 2000 Isıl iletkenlik hesap değeri λ h 4) W/mK 0,35 0,40 0,44 0,50 0,57 0,70 0,79 0,99 1,10 Su buharı difüzyon direnç faktörü μ 6) 5-10 5-25 73 Gaz beton duvar blokları ile duvarlar (TS 453'e uygun) 2200 1,30 731 Normal derz kalınlığında ve normal harçla yerleştirilmiş bloklarla duvarlar 400 0,20 5-10 500 0,22 600 0,24 700 0,27 732 İnce derzli (derz kalınlığı < 3 mm) veya özel yapıştırıcısıyla yerleştirilmiş bloklarla duvarlar (blok uzunluğunun en az 500 mm olması şartıyla) 800 400 0,29 0,15 5-10 500 0,17 600 0,20 700 0,23 733 TS 4916 ya uygun harç kullanılarak gaz beton bloklarla yapılan duvarlar 2) 800 400 0,27 0,14 5-10 500 0,16 600 0,18 700 0,21 800 0,23
Çizelge 28 (Devam) Sıra No Malzeme veya bileşenin çeşidi Birim hacim kütlesi 1) kg/m 3 74 Beton briket veya duvar blokları ile duvarlar Isıl iletkenlik hesap değeri λ h 4) W/mK Su buharı difüzyon direnç faktörü μ 6) 741 Hafif betondan dolu briket veya dolu bloklarla duvarlar (TS 406'ya uygun ve kuvars kumu katılmaksızın yapılmış briket ve bloklarla) 500 600 0,32 0,34 5-10 700 0,37 800 0,40 900 1000 0,43 0,46 1200 0,54 1400 0,63 10-15 1600 0,74 1800 0,87 2000 0,99 742 Doğal bims betondan dolu bloklarla duvarlar (TS 2823'e uygun DDB türü bloklarla, kuvars kumu katılmaksızın yapılmış) 500 600 0,29 0,32 5-10 700 0,35 800 0,39 900 0,43 1000 0,46 1200 0,54 1400 0,63 10-15 1600 0,74 1800 0,87 2000 0,99
Çizelge 28 (Devam) Sıra No Malzeme veya bileşenin çeşidi Birim hacim kütlesi 1) kg/m 3 743 Kuvars kumu katılmaksızın doğal bimsle yapılmış betondan özel yarıklı dolu duvar bloklarıyla duvarlar (TS 2823'e uygun SW türü bloklarla) Isıl iletkenlik hesap değeri λ h 4) W/mK Su buharı difüzyon direnç faktörü μ 6) Uzunluk > 490 mm 500 0,20 5-10 600 0,22 700 800 0,25 0,28 240 mm <Uzunluk < 490 mm 500 0,22 5-10 600 0,24 700 0,28 800 0,31 744 Genleştirilmiş perlit betonundan dolu bloklarla duvarlar (kuvartz kumu katılmaksızın yapılmış bloklarla) (TS 3681 e uygun agregayla TS 406'ya uygun olarak yapılmış bloklarla 3 ) 500 600 0,26 0,29 5-10 700 0,32 75 Boşluklu briket veya bloklarla duvarlar 800 0,35 751 Hafif betondan boşluklu bloklarla duvarlar (kuvars kumu katılmaksızın TS 2823 uygun BDB türü bloklarla) 7511 2 sıra boşluklu; genişlik < 240 mm, 3 sıra boşluklu; genişlik < 300 mm, 4 sıra boşluklu; genişlik < 365 mm, 5 sıra boşluklu genişlik < 490 mm, 6 sıra boşluklu; genişlik < 490 mm olan bloklarda 500 600 700 800 900 0,29 0,32 0,35 039 0,44 5-10 1000 0,49 1200 0,60 1400 0,73
Çizelge 28 (Devam) Sıra No Malzeme veya bileşenin çeşidi Birim hacim kütlesi 1) kg/m 3 7512 2 sıra boşluklu; genişlik = 300 mm, 500 Isıl iletkenlik hesap değeri λ h 4) W/mK 0,29 Su buharı difüzyon direnç faktörü μ 6) 5-50 3 sıra boşluklu; genişlik = 365 mm 600 0,34 olan bloklarda 700 0,39 800 0,46 900 0,55 1000 0,64 1200 0,76 752 Normal betondan boşluklu briket ve bloklarla duvarlar (TS 406'ya uygun) 1400 0,90 7521 2 sıra boşluklu; genişlik < 240 mm, 3 sıra boşluklu; genişlik < 300 mm, 4 sıra boşluklu; genişlik < 365 mm, <1800 0,92 20-30 olan bloklarda 7522 2 sıra boşluklu; genişlik = 300 mm, 3 sıra boşluklu; genişlik = 365 mm, olan bloklarda < 1800 1,3 20-30 76 Doğal taşlarla örülmüş moloz taş duvarlar Taşın birim hacim kütlesi ; < 1600 kg/m 3 0,81 > 1600,< 2000 kg/m 3 1,16 > 2000,< 2600 kg/m 3 1,74 8 Ahşap ve ahşap mamulleri > 2600 kg/m 3 2,56 81 Ahşap 811 İğne yapraklı ağaçlardan elde edilmiş olanlar 600 0,13 40 812 Kayın, meşe, dişbudak 800 0,20
Çizelge 28 (Devam) Sıra No Malzeme veya bileşenin çeşidi Birim hacim kütlesi 1) kg/m 3 82 Ahşap mamulleri Isıl iletkenlik hesap değeri λ h 4) W/mK Su buharı difüzyon direnç faktörü μ 6) 821 Kontrplâk (TS 46), kontrtabla (TS 1047) 800 0,13 50-400 822 Ahşap yonga levhalar 8221 Yatık yongalı levhalar (TS 180, TS 1617) 700 0,13 50-100 8222 Dik yongalı levhalar (TS 3482) 700 0,17 20 823 Odun lifi levhalar 8231 Sert ve orta sert odun lifi levhalar (TS 64) 600 0,13 70 800 0,15 1000 0,17 8232 Hafif odun lifi levhalar < 200 0,046 5 9 Kaplamalar < 300 0,058 91 Döşeme kaplamaları 911 Linolyum 1000 0,17 912 Mantarlı linolyum 700 0,08 913 Sentetik malzemeden kaplamalar (örneğin PVC) 1500 0,23 914 Halı vb kaplamalar 250 0,07 92 Suya karşı yalıtım kaplamaları 921 Mastik asfalt kaplama > 7 mm 2000 0,70 922 Bitüm ve bitüm emdirilmiş kaplamalar 9221 Armatürlü bitümlü pestiller (membranlar) Bitümlü karton 1100 0,19 2000 Cam tülü armatürlü bitümlü pestil 1200 0,19 14000 0,01 mm Al Folyolu bitümlü pestil 900 0,19 100000 Cam tülü armatürlü polimer bitümlü membran 2000 0,19 14000 Polimer bitümlü su yalıtım örtüleri 2000-5000 0,19 20000
Çizelge 28 (Devam) Sıra No Malzeme veya bileşenin çeşidi Birim hacim kütlesi 1) kg/m 3 Isıl iletkenlik hesap değeri λ h 4) W/mK Su buharı difüzyon direnç faktörü μ 6) 923 Armatürlü veya armatürsüz plâstik pestil ve folyolar Polietilen folyo 1000 0,19 80000 PVC örtü 1200 0,19 42000 PIB polyisobütilen örtü 1600 0,26 300000 ECB etilen kopolimer örtü 1000 0,19 80000 EPDM etilen propilen kauçuk örtü 1200 0,30 100000 10 101 Isı yalıtım malzemeleri Odun talaşı levhaları (TS 305) levha kalınlığı > 25 mm levha kalınlığı =10 mm 360-480 570 102 Sentetik köpük malzemeler 1021 Polistiren sert köpük levhalar (PS) 10211 Polistiren - partiküler köpük (TS 7316) 15 0,040 20-250 10212 Polistiren - ekstrüde köpük XPS (TS 11989) 102121 Yüzeyi pürüzlü veya pürüzlü ve kanallı levhalar > 20 0,031 8-250 102122 Yüzeyi düzgün (ciltli) levhalar 30 0,028 8-250 1022 Poliüretan sert köpük levhalar (PUR) (TS 2193) (TS 10981) 30 0,035 30-100 103 Fenol reçinesinden sert köpük levhalar 30 0,040 10-50 104 Mineral ve bitkisel lifli yalıtım malzemeleri (TS 901) 8-500 0,040 1 105 Cam köpüğü levhalar 100-500 0,052 10000 106 Mantardan ısı yalıtım levhaları (TS 304) 80-160 0,040 10 > 160-250 0,050 30 > 250-500 0,055 35 107 Kamıştan hafif levhalar 0,058 1) Bu EK de verilen birim hacim kütleleri bir yapı malzeme veya bileşininin gerçek birim hacim kütlesinden farklı olabilir Bu gibi durumlarda göz önünde bulundurulacak ısı iletkenliği hesap değeri, esas malzemenin (meselâ tuğla duvarda tuğlanın) kuru durumdaki birim hacim kütlesine (varsa içindeki boşluk ve delikler dahil birim hacim kütlesi) en yakın ancak ondan daha büyük olan birim hacim kütlesi için verilen değerdir Bir malzeme veya bileşen için yalnız bir birim hacim kütlesine bağlı olarak ısıl iletkenliği hesap değeri verilmişse, malzeme veya bileşenin gerçek birim hacim kütlesi farklı da olsa bu ekdeki değer geçerlidir Gerektiğinde, yapı malzeme veya bileşenlerinin birim alan kütlelerinin hesabında da bu ekdeki birim hacim kütleleri yukarıdaki esaslara göre göz önünde bulundurulur 2) TS 4916 ya uygun hafif örgü harcı kullanılması durumunda, bu ek de; briket ve bloklarla yapılan duvarlar için verilen ısı iletkenliği hesap değerleri 0,06 W/mK kadar azaltılabilir Ancak bu harcın kullanılması halinde; Duvarların taşıyıcı olmaması, Kullanılacak harcın ilgili standardlarca üretilmiş olması ve şantiyelere ambalâjlı olarak getirilmesi, Yapılacak azaltma sonucu bulunacak ısı iletkenliği hesap değerleri, duvar örgüsünde kullanılan briket ve blokların yapıldıkları betonlar için verilen ısı iletkenliği hasap değerlerinden daha küçük olmaması, gereklidir 3) Kuvartz kumu katılmadan yapılmış beton elemanlar için verilen ısı iletkenliği hesap değerleri, kuvartz kumu katılması durumunda % 20 arttırılarak uygulanır 0,09 0,15 2-5
Çizelge 28 (Devam) 4) Bazı gevşek dokulu malzemeler kullanıldığı yerlerde, üzerine gelen yükler sonucu sıkışabilirler (Meselâ döşeme kaplaması altındaki gevşek dokulu yalıtım tabakaları gibi) Bu gibi durumlarda malzemenin sıkışmış olarak birim hacim kütlesi, bu malzeme için bu ek de verilen birim hacim kütlesi değerinden daha büyük değilse, verilen ısıl iletkenlik hesap değerleri aynen geçerlidir Ancak yapılacak ısıl geçirgenlik direnci hesaplarında, malzemenin sıkışmış durumdaki kalınlığının göz önünde bulundurulması gerekir Ayrıca, gevşek dokulu veya sıkışabilir malzemeler üzerine yapılacak kaplamaların, üzerlerine gelecek sabit ve hareketli yükleri, zarar görmeden taşıyacak şekilde seçilmesine ve uygulanmasına özen gösterilmelidir 5) Bir yapı bileşeni veya elemanı birden fazla, değişik ısı iletkenliği hesap değerine sahip malzemeden meydana geliyorsa, o yapı bileşeni veya elemanının ısı iletkenliği hesap değeri; her bir malzemenin kalınlıkları ve alanları dikkate alınarak ısı geçirgenlik dirençleri hesaplanır böylece yüzey yüzde (%) oranlarına göre ortalama ısı iletkenlik değerleri bulunur ve bileşen veya elemanın boyutlarına göre derz durumları da göz önünde bulundurularak hesaplanır 6) Yapı konstrüksiyonu için uygun olmayan değerler her defasında gözardı edilir
200 180 160 140 4 Bölge Q' (kwh/m 2 ) 120 100 80 3 Bölge 2 Bölge 60 40 1 Bölge 20 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 A/V (1/m) Şekil 21 m 2 kullanım alanı için müsaade edilen yıllık ısı kaybı
Q' (kwh/m ) 3 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 4 Bölge 3 Bölge 2 Bölge 1 Bölge 0 02 04 06 08 1 12 A/V (1/m) Şekil 22 m 3 kullanım hacmi için müsaade edilen yıllık ısı kaybı
BUHAR DİFÜZYON HESAPLARI İç ortam : 20 o C, %50 Dış ortam : -10 o C %80 1-Perde beton, izalasyonlu Dış İç S = 2 2 25 2 cm λ = 12 0034 18 075 μ = 15 8 70 10 k = 104 SONUÇ : Sıcaklık ve Basınç dağılımları verilen Beton perde duvarda yoğuşma mümkün değildir 2- Tavanlar Dış İç S = 5 / 8 / 5 / 7 28 cm λ = 06/0034 /12 /18 085 μ = 1 8 70 70 10 k = 033 SONUÇ : Sıcaklık ve Basınç dağılımları verilen Tavanlarda yoğuşma mümkün değildir 3-Aliminyum sandaviç panel çatı Dış İç S = 005 / 4 / 005 cm λ = 197 / 0039 / 197 μ = / 8 / Se: / 032 / k = 033 SONUÇ : 05 mm Aliminyum malzemenin difüzyon direnci sonsuz kabul edilebilir Dolayısıyla bu çatıda yoğuşma tehlikesinden dolayı zarar söz konusu değildir Şekil 23 Çeşitli duvarlarda buhar difüzyonu
Dış Ti ( 0 C) Şekil 24 Beton perde duvar sıcaklık dağılımı İç
Dış Pi(Pa) doyma gerçek Se (m) Şekil 25 Beton perde duvar basınç dağılımı İç
Dış Ti ( 0 C) Şekil 26 Tavan sıcaklık dağılımı İç
P (Pa) Se (m) Şekil 2 7 Tavan basınç dağılımı
Dış Ti ( 0 C) Şekil 28 Aliminyum sandvic panel çatı sıcaklık dağılımı İç
3 Isı Kaybının Hesaplanması Her tür ısıtma sisteminin projelendirilmesi için önce istenen mahalin ısı kaybının hesaplanması gereklidir Isı kaybı transmisyon (iletimsel) ve infiltrasyon (sızıntı) kaybı olarak iki farklı ısı kaybı olarak dikkate alınır Isı kayıpları TS 2164 [31] e göre yapılmakta olup, MMO [32] ve Karakoç [33] tarafından ayrıntılı olarak verilmiştir 31 Transmisyon (İletimsel) Isı Kaybı 311 Arttırımsız Transmisyon Isı Kaybı İletimsel ısı kaybı Q için önce arttırımsız iletimsel ısı kaybı Q 0 Q0 = U F ΔT (31) eşitliğinden hesaplanmalıdır Burada U toplam ısı transferi katsayısını, F de ilgili yapı bileşeninin alanını ve ΔT de yapı bileşenin iki tarafındaki sıcaklık farkını göstermektedir Hesaplar için bir çizelge Şekil 31 de gösterilmiştir Bu şekildeki işaretler de Çizelge 31 de verilmiştir Mahal iç sıcaklık değerleri Çizelge 32 de gösterilmiştir Dış ortam sıcaklıkları derece-gün veya derece-saat olarak verilen yıllık ısıtma ihtiyacının %99,6, %99, %98 gibi bir ihtimalle ilgili dış sıcaklığın üstündeki derecelerde olması şeklinde tanımlanmaktadır TS 2164 te verilen ve Çizelge 33 te görülen değerler eski değerler olup, gerçek değerlerle farklılıklar göstermektedir Ancak genelde dış sıcaklık değerleri Çizelge 33 dekinden daha yüksektir[34] Isıtılmayan yerlerin sıcaklığı Çizelge 34 kullanılarak hesaplanabilir Ancak termodinamiğin birinci kanunu kullanılarak
U i FiTi T IM = (31) U F i i eşitliğinden hesaplanabilir i ilgili ısıtılmayan mahali çevreleyen yüzeyleri, U i ve F i bunların toplam ısı transferi katsayısı ve yüzey alanlarını, T i ise bu yüzeylere komşu iç veya dış ortam sıcaklıklarını göstermektedir İletimsel ısı kaybı Q, arttırımsız iletimsel ısı kaybı Q 0 belirli katsayılarla çarpılarak bulunur 312 Birleştirilmiş Arttırım Katsayısı Z D Birleştirilmiş arttırım katsayısı bilhassa sistem kesintili çalıştırıldığında duvardaki ısı enerjisinin kaybedilmesinden dolayı yapılan zamdır Kesinti ne kadar fazla olursa zam da o kadar yüksek olur Kesinti durumu işletme şekline bağlı olup: 1 İşletme: Sürekli çalışma, örnek : hastane, konut 2 İşletme: En az 10 saat kesinti, örnek: çift tedrisatlı okullar, bazı işyerleri 3 İşletme: En az 14 saat kesinti, örnek: tek tedrisatlı okullar, bürolar, devlet daireleri Z D arttırım katsayısı ve işletme şekilleri ortalama bir toplam ısı transferi katsayısı da denilebilecek D sayısına bağlıdır D sayısı aşağıdaki gibi tarif edilmiştir D = F TOP Q 0 ( T T ) d i (33) Burada F TOP, mahali çevreleyen tüm yüzeyleri kapsamaktadır değerleri çeşitli işletme şekilleri ve D değerleri için Çizelge 35 de verilmiştir Z D 313 Yön Artırımı Güneş enerjisinin etkisini dikkate almak için yön artırımı uygulanır Mahal yönü olarak dış duvar yönü alınır Yön olarak en iyi yöntem dış duvar yüzey alanlarının vektörel bileşkesini almaktır Çizelge 36 da yön artırımı Z H değerleri verilmiştir
314 Yüksek Kat Artırımı Yüksek katlarda rüzgar daha etkili olduğundan dış taraftaki ısı transferi katsayısı h d normal alt katlara göre daha yüksek ve dolayısıyla U toplam ısı transferi katsayıları da daha yüksek olacaktır Bu durumu dikkate almak için bir Z W artırımı belirlenir Bu değerler de Çizelge 37 de verilmiştir Görüldüğü gibi 3 kata kadar olan binalarda Z W =0 alınır 4 ve daha yüksek katlardaki mahaller için çizelgeden uygun yükseklik arttırım katsayıları seçilir 315 Toplam İletimsel Isı Kaybı Toplam iletimsel ısı kaybı Q i de i ( Z + Z Z ) Q = Q0 1+ + (33) D H W şeklinde hesaplanır Burada artırım katsayıları % olarak değil, örneğin %5 değil 0,05 şeklinde yazılmalıdır 32 Hava Sızıntısı Isı Kaybı Hava sızıntı ısı kaybı Q ( a ) = E R H ΔT Z l (34) S e şeklinde hesaplanmalı Burada Δ T iç ve dış ortam arasındaki sıcaklık farkıdır Z e de 1 den fazla dış duvarında pencere olan odalar için Z e =1,2 diğer durumlar için de Z e =1 dir a değeri pencere ve kapıların hava sızdırma katsayısı olup, Çizelge 38 de değişik tip pencere ve kapılar için verilmiştir l değeri ilgili pencere veya kapının açılan kenarlarının toplamıdır Ancak, eğer pencere şekli hakkında kesin bilgiler yoksa, bu durumda duvardaki pencere eni ve yüksekliğinden pencere alanı F bulunur Çizelge 39 dan da pencere ve kapı
durumu, ile yüksekliğine göre bir ω değeri okunur Tam değer yoksa, interpolasyon yapılır Böylece uzunluk l de l = ωf (35) eşitliğinden elde edilir Her ayrı pencere veya dış kapı için bunlar yapılarak eşitlik (34) deki a l değeri elde edilir R katsayısı pencere cinsi ve dış pencere-iç pencere alan oranına göre Çizelge 310 dan elde edilir H katsayısı binanın durumunu belirleyen bir katsayı olup Çizelge 311 de gösterilmiştir Rüzgarlı bölge, Çizelge 33 de verilen sıcaklık değerleri yanında R harfi yazan yerler için geçerlidir Ayrık nizam türü, dört tarafı açık binalar için geçerlidir Her tarafı kapalı binalar mahfuz, tepe üstü ve deniz kenarı gibi yerdeki etrafı açık binalar çok serbest olarak mütalaa edilirler Isı hesabı yapılan odanın yerden ortalama yüksekliği esas alınarak E katsayısı da Çizelge 12 den bulunur Açıklanan değerler eşitlik (34) de yerine konarak sızıntı ısı kaybı belirlenir Toplam ısı kaybı Q h de Q = Q + Q h i s (36) şeklinde hesaplanır 33 Kaynaklar [31] TS 2164, Kalorifer Tesisatı Projelendirme Kuralları [32] MMO, Kalorifer Tesisatı Proje Hazırlama Teknik Esasları, MMO Yayın No 84, İstanbul, 2000 [33] H Karakoç, Kalorifer Tesisatı Hesabı, Demir Döküm Teknik Yayınları 1, 1998 [34] T Yılmaz, H Bulut Türkiye de Dış Sıcaklık Tasarım Değerleri, Tesisat Mühendisliği 5 Kongresi, İzmir, 2001
Çizelge 31 Kalorifer Tesisatı Projelerinde Kullanılan Semboller Sembol Anlamı TP ÇP ÇCP DK İK BK DD İD Ta Dö Tek pencere Çift pencere Çift camlı pencere Dış kapı İç kapı Balkon kapısı Dış duvar İç duvar Tavan Döşeme Çizelge 32 Kalorifer Tesisatı Projelendirme İç Hava Sıcaklıkları
Çizelge 33 Dış Sıcaklık Değerleri
Çizelge 33 (Devam)
Çizelge 33 (Devam)
Çizelge 34 Isıtılmayan Mahallerin Sıcaklıkları Dış sıcaklıklar 3 0-3 -6-9 -12-15 -18-21 -24-27 Çatı arasındaki ısıtılmayan Mahaller K<2 9 7 4 2-1 -3-6 -8-11 -13-16 Isıtı lma mış Top rak ma hall er Sıc aklı ğı 2<K<5 6 4 1-1 -4-6 -9-11 -14-16 -19 K>5 3 1-2 -4-6 -9-12 -14-17 -19-22 İçeriye veyahut bodruma kapı veya pencereli, büyük bir kısmı 15 14 12 10 9 7 5 3 2 0-1 ısıtılmış mahallerle çevrili Dışa kapı veya pencereli bir 10 8 6 5 3 1 0-2 -4-6 -7 kısmı ısıtılmış mahallerle çevrili Döşeme altındaki 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Dış Duvara Bitişik 5 4 3 2 1 0-1 -2-3 -4-5 Merkezi Isıtmalı 15 Bitişik Evlerin Mahalli Isıtmalı 10 Sıcaklığı Kazan Dairesi 20 Kömürlük 10 Çizelge 35 Birleştirilmiş Artırımın Katsayısı Z D D İşletme Durumu 0,1-0,29 0,30-0,69 0,70-1,49 1,50 % Z D I İşletme II İşletme III İşletme 7 20 30 7 15 25 7 15 20 7 15 15
Çizelge 36 Yön Artırımı Z H % YÖN G GB B KB K KD D GD %Z H -5-5 0 5 5 5 0-5 Çizelge 37 Tavsiye olunan kat yükseklik artırımları (Z w ) Bina Toplam Kat Adedi Z w 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 % 321 321 321 321 321 321 321 321 321 321 4321 54321 0 4 4 54 54 654 654 654 654 654 654 765 876 %5 5 6 6 76 87 987 987 987 987 1098 11109 %10 7 8 9 10 10 1110 121110 131211 141312 %15 11 12 13 14 15 %20 Çizelge 38 Pencere ve Kapı Çerçevesinin Hava Sızdırmaz Katsayısı (a) Malzeme Pencere veya kapı şekli a Malzeme Tek pencere 30 Çift camlı pencere 25 Çift pencere 20 Plastik çerçeve Tek veya çift camlı pencere 20 Tek pencere 15 Çelik veya metal çerçeve Çift camlı pencere 15 Çift pencere 12 İç kapılar Eşiksiz kapılar 400 Eşikli kapılar 150 Dış kapılar aynen pencere gibi hesaplanır
Yapının şekli Muhtelif çok kanatlı pencereler İki kanatlı kapı Tek kanatlı kapı Çizelge 39 Pencere veya kapının yüksekliği h- 050 063 075 088 100 125 150 200 250 25 210 ω+l/f 720 620 530 490 450 410 370 330 300 330 260 Pencere Cinsi Tahta veya plastik Pencere Çelik veya metal Pencere Tahta veya plastik Pencere Çelik veya metal Pencere Çizelge 310 Oda Durum Katsayısı (R) İç kapı FA(Dış pencere alanı)/ft(iç pencere alanı) Aralıklı <3 Aralıksız <15 Aralıklı <6 Aralıksız <25 Aralıklı 3 ile 9 Aralıksız 15 ile 3 Aralıklı 6 ile 20 Aralıksız 25 ile 6 R 09 07 Çizelge 311 Bina Durum Katsayısı H Bölgenin durumu Binanın durumu H Katsayısı Bitişik Nizam Ayrık Nizam Normal bölge Mahfuz Serbest Çok serbest 024 041 060 034 058 084 Rüzgarlı bölge Mahfuz Serbest Çok serbest 041 060 082 058 084 113 Çizelge 312 (H) için Katsayı, E Y (m) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 E 10 12 14 15 16 17 19 2 2 21 22 23 24 25 27 27 27 28
Yapı Bileşeni Alan hesabı Şekil 31 Isı Kaybı Hesap Formu ISI KAYBI HESABI Kat Tesisin adı : Isı kaybı Hesabı Zamlar Sayfa Tari h İşaret Yön Kalınlık Uzunluk Yükseklik veya Genişlik Toplam Alan Miktar Çıkarılan Alan Hesaba giren Alan Isı geçirme katsayısı Sıcaklık farkı Zamsız ısı kaybı Birleşik Kat yükseklik Yön Toplam Toplam Isı ihtiyacı A 0 A k Δt Q 0 Z D Z W Z H Z Q H =Q i +Q S cm m m m² Ad m² m² W m² C C W % % % 1+% W
4 Radyatörlü Isıtma Sistemi 41 Radyatörlerin Belirlenmesi Radyatörlü ısıtma sisteminde her odanın ısı kaybı belirlendikten sonra önce ilgili odada kullanılacak radyatör türü seçilmelidir Radyatörler serbest konveksiyon ve radyasyon ile ortama ısı transfer eden cihazlardır Bunlardan çelik, döküm veya alüminyum olanlar en çok kullanılanlar olup, her malzemeden radyatörlerin de kendi aralarında çok çeşitli tipleri vardır Bunların eni, yüksekliği farklıdırlar Belirli bir tip seçildikten sonra, o tipin ilgili oda sıcaklığında ve ısıtma tipinin ortalama sıcaklığındaki verim değerleri üretici firma prospektüslerinden okunur Ülkemizde en yaygın kullanılan 90/70 yani 90 C kazan çıkış ve 70 C kazan dönüş sıcaklığı 70/55 yani 70 C kazan çıkış ve 55 C kazan dönüş sıcaklığı olan sistemler yaygın olarak kullanılmaktadır Ancak son yıllarda daha düşük sıcaklıklı ısıtma sistemleri de kullanılmaya başlanmıştır Mesela 55/45 lik sistemler de kullanılmaktadır 70/90 lık sistemin ortalama radyatör sıcaklığı 80 C olarak kabul edilir Radyatörler zeminden en az 8 cm yükseklikte olmalı ve duvarla aralarında en az 4 cm aralık bulunmalıdır Üstleri serbest olmalıdır Aksi takdirde radyatörler için verilen kapasite değerlerinde indirim yapmak mecburiyeti vardır Radyatörler genelde dilim şeklinde yapıldıklarından tek dilimin kapasitesine göre odanın ne kadar dilimle ısıtılabileceği bulunur ve bu dilim sayısı odadaki dış pencereler altına uygun sayılarda dağıtılır Odanın yeni ısı ihtiyacı olarak bu konan radyatörlerin toplam kapasitesi esas alınır Küçük hacimlerde radyatör dilim sayısının az çıkması durumunda (örneğin 1 veya 2) o zaman odaya hiç radyatör konmaz, ilgili odanın ısı kaybı uygun bitişik bir odaya eklenir Şekil 41 de bir oda ile seçilen radyatörlerin özelliği gösterilmiştir
Pencere Dış duvarlar 121 20 C 1000 10 / 146 / 502 105 20 0 C 121 20 C 1000 10 / 146 / 502 Pencere İç duvarlar Şekli 41 Bir odada seçilen radyatörler 42 Kazanın Belirlenmesi Isıtma sistemi için gerekli radyatörlerin ısı kapasitesi belirlendikten sonra bunlar toplanır ve böylece Q R ısı yükü elde edilir Kazan ısı yükü Q K ise Q = Q 1 + Z ) K R ( R (41) ifadesinde elde edilir Burada Z R bir artırım katsayısı olup radyatörlere giden borular yalıtılmış ve sıcak hacimlerden geçiyor ise Z R =0,05, kolonlar ısıtılmayan hacimlerden ve tesisat galerilerinden geçiyorsa Z R =0,15, ara durumlar için ise Z R =0,1 olarak alınmalıdır Verimi artırmak için tesisatta biri 1/3 biri 2/3 kapasitede iki kazan veya 3 ü de eşit kapasitede 3 kazan seçilmesi uygun olur 43 Isıtma Sistemi Boru Çaplarının Belirlenmesi Boru çaplarının belirlenmesi için boruların kat planlarında ve kolon şemalarında belirtilmesi ve ısıtma sisteminde kullanılacak tüm çek-valf, vana gibi çeşitli armatür ile bağlantı yer ve şekillerinin belirtildiği bir kolon şemasının çizilmiş olması gereklidir
Böyle bir kolon Şekil 42 de verilmiştir Bu şekilde kazan, pompa ile vanalar ve sistemde kullanılan kapalı genleşme valfı da belirtilmiştir Çizelge 41 de boru çapı hesapları için kullanılan çizelge verilmiştir Bu çizelgede ilk önce kritik devrenin hesaplanması ile başlanır Kritik devre basınç kaybının muhtemelen en yüksek olacağı devre olarak tanımlanır Bu tanıma göre normal olarak yapılan pompalı ısıtma sistemlerinde kazandan en uzak ve ısı yükü en fazla olan devre kritik devre olarak adlandırılır Eğer en uzak devre en yüksek ısı yükü taşımıyorsa, o zaman 2 A = Q L (42) değeri yüksek olan devre kritik devre olarak adlandırılır Buna rağmen seçilen devrenin kritik devre olmadığı diğer devrelerin hesaplanması sırasında anlaşıldığında bu yeni devre kritik devre olarak kabul edilmelidir Çapların belirlenmesinde çeşitli yöntemler vardır Bunlardan en önemlileri hız metodu ve sabit basınç gradyanı metodudur 431 Hız Metodu Hız metodunda kazan çıkış ve girişlerindeki hızların 0,8 m/s den büyük olamaması istenir Hızlar kazandan başlayarak radyatöre kadar azalan değerler (yaklaşık olarak) alacak şekilde azaltılır Her ısı yükü değişmesinde boruya bir numara verilir Bu numara ile ilgili borunun taşıdığı ısı yükü Çizelge 41 e işlenir Çizelge 42 kullanılarak verilen ısı yükü ve seçilen yaklaşık hızı veren boru çapı d elde edilir Bu durumda borudaki basınç gradyanı R yine belirtilen çizelgeden okunarak sürtünme basınç kaybı RL hesaplanır Daha sonra Çizelge 43 de verilen değerlerden boru boyunca yerleştirilen elemanlardan yerel basınç kaybı kayıpları Σζ elde edilir ve bunlar yardımıyla ve Çizelge 44 kullanılarak yerel basınç kaybı Z elde edilir Bu şekilde hesaplara devam edilerek tüm kritik devredeki borular hesaplanır Eğer hesaplarda herhangi bir tutarsızlık sezilirse, boru çapları değiştirilerek ikinci ve kesin sonuçlar elde edilir Kazan çıkışına konulması uygun olan pompanın basıncı da bu şekilde tespit edilir Pompa debisi ise
Q& V& = (43) ρ C T P Δ eşitliğinden elde edilir ρ ve C P ortalama kazan sıcaklığında alınır ve ΔT de kazan gidiş ve dönüş sıcaklıkları farkı olup, 90/70 lik sistemde ΔT=20 C dir Bu metotta kritik devre dışındaki borular da benzer şekilde belirlenebilir Hız metodu basit bir metot olup, hesaplar kolaydır Ancak sistemde basınç dengeleri gözetilmediği için istenen debilerin istenen radyatörlere gitmesi mümkün değildir Bu durum ancak kolonlara konulacak kolon ayar vanaları ile zahmetli bir işle ayarlanabilir 432 Sabit Sürtünme Basınç Gradyanı Metodu Bu metotta belirli bir basınç gradyanında en ekonomik boru çapının seçileceği durumu dikkate alınır Şekil 43 de ilk yatırım ve işletme giderleri boru çapının fonksiyonu olarak gösterilmiştir F FTOP FİY Fİζ F iş diy dtop d Şekil 43 İlk yatırım, işletme ve toplam fiyatların boru çapı ile değişimi İlk yatırım fiyatları boru çapı büyüdükçe artmaktadır Boru çapı sıfıra gittiğinde de ilk yatırım masrafları, pompa sistemi çok büyüdüğünden, yine artacaktır Bundan dolayı sadece ilk yatırım masrafları dahi düşünülse bir ekonomik d iy boru çapı vardır İşletme
masrafları boru çapı ile azalmaktadır, çünkü bilhassa pompanın harcadığı güç azalmaktadır Bundan dolayı da toplam masraflar da bir d Top boru çapında en küçük olacaktır Gayet tabiidir ki, d Top değeri d iy değerinden daha büyüktür Yapılan sistemlerde edinilen deneylere göre ekonomik çap, belirli bir sürtünme basınç gradyanı için belirlenebilmekte ve bu değer genelde R=100 Pa/m olarak kabul edilmektedir Bu durumda Çizelge 42 de R 10 mmss/m basınç gradyanı için ilgili Q değerini karşılayacak bir d boru çapı bulunur Ancak tam R=10 mmss/m değerine bu Q değeri karşılık gelmeyeceğinden R=10 değerine en yakın gelecek boru çapı seçilir Burada ayrıca gerçek R ve u değerleri de belirlenir Burada yine hızların ne çok yüksek ne de çok küçük olmamalarına dikkat etmek gerekir Kritik devre için belirlenen basınç kaybı pompanın basınç kaybını verir Bu metotta en önemli husus basınçların dengelenmesidir Bunun için diğer devrelerdeki basınç kaybının da kritik devredekine eşit olması istenir Bu yeni devrelerde öyle bir R seçilir ki, toplam basınç kaybı karşılansın Bunun için toplam basınç kayıplarının 2/3 ünün sürtünmeden ve 1/3 ünün de yerel kayıplardan olduğu varsayılır Çizelge 45 de bir ısıtma sisteminin boru çaplarının belirlenmesi gösterilmiştir
Çizelge 41 Boru Çapı Çizelgesi BORU HESABI CETVELİ Binası Sahife: Kat: a b c d e f g h ı k l m n o p q r s Parçalar Isı Miktarı Sıcaklık farkı 10 0 C olduğuna göre miktarı Boru parçası uzunluğu Takribi boru Çapına göre Değiştirilmiş Boru çapına göre Fark d v R LR Σζ Z d v R LR Σζ Z LR Z No Kcal/h Kcal/h m m/s mmss/m mmss mmss m/s mmss/m mmss mmss mmss mmss
Çizelge 42 Pompalı sıcak su ile ısıtmada borulardaki basınç kaybı çizelgesi (20 0 C sıcaklık farkı için)
Çizelge 43 Örnek Kolon Şeması İçin Σζ Değerleri Çizelgesi
Çizelge 44 Sıcak Su İçin Boruların Z Özel Dirençleri (tm=80 0 C)
Çizelge 45 Örnek kolon şeması için boru çapı hesabı çizelgesi
Şekil 42 Boru hesabı için örnek kolon şeması
5 Isıtma Sistemlerinde Kullanılan Diğer Makine ve Tesisat Isıtma sistemlerinde kullanılan kazan ve radyatörlerden söz edilmişti Bu sistemlerde daha pek çok makine ve tesisat bulunmaktadır Burada bunlardan bazılarına değinilecektir 51 Pompalar Isıtma sistemlerinde genelde düşük basınçlı olan santrifüj devridaim pompaları kullanılmaktadır Pompalar genelde kazan çıkışına konur ve belirlenen basınçta tam debiyi veren 1 asil 1 yedek pompadan oluşur Ancak istenildiğinde n adet asil ve 1 adet de yedek pompa kullanılabilir Bu durumda pompalar paralel bağlı, hepsinin basınç farkları kritik devre basınç kaybına eşit ve debileri de V Top n olacaktır V Top tüm sistemin debisidir Şekil 51 ve 52 de santrifüj pompaların paralel ve seri bağlanıldığında karakteristik eğrileri gösterilmiştir Bu şekillerde a eğrileri tek pompanın b eğrileri de çift pompanın karakteristik eğrilerini göstermektedir ΔP Şekil 51 Tek pompanın (a) ve paralel bağlı iki pompanın (b) karakteristikleri
ΔP Şekil 52 Tek pompa (a) ve seri bağlı iki pompanın (b) karakteristikleri Eğriler üzerinde gösterilen M noktaları pompa verimlerinin en yüksek olduğu yerleri göstermektedir Kritik devre basıncı ve sistem toplam debisi belirlendiğinde bu iki değerin kesiştiği nokta hangi pompanın M noktasına yakın ise, o pompanın seçilmesi gerekmektedir 52 Bacalar Bacalar, kazanda yanma sonunda meydana gelen gazların atmosfere atılması için gerekli gereçlerdir Bu gazların atılması için kazan gücüne göre baca yüksekliği ile baca çapı arasında belirli bir uyum olması, yani verilen bir baca yüksekliğinde en küçük bir baca çapı vardır Bu durum şekil 53, 54 ve şekil 55 de çeşitli yakıt türleri için gösterilmiştir [51] şekil 53 de örneğin 20 m yüksekliğinde ve 200 kw gücündeki kazan için en düşük baca çapının 28 cm olduğu görülmekte olup, en yakın bir büyük çap olan 30 cm alınacaktır Hava kalitesini koruma yönetmeliğine [52] göre baca belirli bir minimum yüksekliğe sahip olmalıdır Baca boyutlarının bu yönetmeliğe de uygun olup olmadığının kontrol edilmesi gerekmektedir
53 Genleşme Depoları Genleşme depoları ısıtma sistemlerinde başlangıçta soğuk olan suyun ısınmasıyla meydana gelen genişlemeyi karşılamak için kullanılır, sistemdeki suyun ilk sıcaklığı 10 C olarak kabul edilir 90/70 lık bir sistemde de ortalama su sıcaklığı 80 C dir Bu durumda yoğunluğu 999,6 kg/m 3 den 971,8 kg/m 3 ye düşecektir Bu duruma göre aradaki fark 2,8610-5 m 3 /kg yani 0,0286 lt/kg olur Yani 100 kg su genişlediğinde ek 2,86 lt hacme ihtiyaç vardır Genel olarak bu hacmin yaklaşık iki katı büyüklüğünde ek hacim öngörülür V n =0,06V s (51) Burada V n genişleme tankı hacmi ve V s de sistemdeki su hacmidir Pratikte iki türlü genleşme depoları kullanılır Bunlar açık ve kapalı genleşme depolarıdır Açık genleşme depoları atmosfere açık depolardır Tesisin en üst noktasına konma mecburiyetleri vardır Atmosfere açık olduğundan kirlenmeye açıktır Son yıllarda genellikle kapalı genleşme depoları tercih edilmektedir Kapalı genleşme depoları dönüşe konmaktadır (Şekil 56a) Sistemde tek kapalı genişleme tankları tercih edilmektedir Ancak bazı uygulamalarda kazan için ayrı, ısıtma sisteminin diğer elemanları için de ayrı olmak üzere iki adet kapalı genişleme tankı da kullanılmaktadır (Şekil 56b) Kapalı genişleme tankı hacmi V n V n 0,03 Vs = (52) P 1 P 0 şeklinde yaklaşık olarak belirlenebilir V s sistemdeki suyun hacmini, P sistemin genişleme tankı son basıncını ve P 0 da genişleme tankı üst çalışma basıncını göstermektedir
54 Kaynaklar [51] Kalorifer Tesisatı Proje Hazırlama Teknik Esasları, MMO Yayın No 84, 14 Baskı, 2000 [52] Hava Kalitesinin Korunması Yönetmeliği, Başbakanlık, Çevre Genel Müdürlüğü, 1986
Kazan ısı gücü ()Mcal/h Etkin baca yüksekliği H (cm) Şekil 53 Alçak basınçlı brülörlü sıvı yakıt ve doğal gaz kazanları baca çapları (cm) Örnek: Kazan gücü Qk=200 kw ve baca yüksekliği, H=20 m için baca çapı, D=30 cm
Kazan ısı gücü (Mcal/h) Etkin baca yüksekliği H(m) Şekil 54 Yüksek basınçlı brülörlü sıvı yakıt ve doğal gaz kazanları baca çapları (cm)
Kazan ısı gücü (Mcal/h) Etkin baca yüksekliği H(cm) Şekil 55 Atmosferik brülörlü doğal gaz kazanları baca çapları (cm)
Gidiş Dönüş S İSTEM GENLEŞ ME KABI Şekil 56 a Kapalı Genleşme Kabının (KGK) Sisteme Bağlantı Biçimi KAZAN GENLEŞME KAPLARI SİSTEM GENLEŞME KABI Şekil 56 b Çift Kazanlı Büyük Sistemlerde KGK Bağlantısı
6 Isıtma Sistemlerinde Otomatik Kontrol Otomatik kontrol ısıtma sistemlerinde mutlaka olması gerekli sistemdir 61 Kazanın ve Tüm Sistemin Otomatik Kontrolü Isı üreteci olarak kullanılan kazanın otomatik kontrolü Şekil 61 de gösterilmiştir Burada kazanda gidiş-dönüş sıcaklık sistemine göre bir termostat vasıtasıyla sıcaklık sınırlayıcı kontrol yapılması gereklidir Örneğin sıcaklık 90 C nin üstüne çıkarsa brülör kapatılır Ayrıca kazandan istenen kapasite uyarınca da çıkış suyu sıcaklığının ayarlanması gereklidir Bu şekilde ayrıca dış ortam sıcaklığına göre de ısıtma sistemine gidiş sıcaklığı da kontrol edilmektedir Bunun için pompa girişine bir üç yollu vana konmuş olup, dönüş suyu ile kazan çıkış sıcaklığı karıştırılarak sisteme gerekli gidiş suyu sıcaklığı elde edilmektedir 62 Çok Zonlu Sistemler Çok zonlu sistemlerin kontrolü de Şekil 61 de verilene benzer şekildedir ve Şekil 62 de gösterilmiştir Burada her zon için ayrı zon pompaları ve kazan-kollektörler arasında da ayrı bir pompa kullanılmıştır 63 Isıtma Cihazlarının Kontrolü Isıtma cihazları genelde üç ayrı prensibe göre kontrol edilir Bunlar: a) Giriş sıcaklığını değiştirme b) Su debisini değiştirme c) Konvektör şeklindeki cihazlarda ısı transferi katsayısını değiştirme yani, dış hava hızını değiştirme Isıtma sistemlerinde cihazlar önüne üç yollu vana konarak sıcak su debisi değiştirilir Bu duruma örnek Şekil 63 te gösterilmiştir Bu şekilde üç yollu vananın çalışma prensibi de görülmektedir
Şekil 64 de görüldüğü gibi üç yollu vana ısıtma cihazı dönüş hattına da konabilir Şekil 65 de iki yollu vana ile kontrol gösterilmiştir Bu durumda su debisi değiştirilmektedir İki yollu vanalar daha çok soğutma cihazları için ve buharla ısıtma sistemleri için uygulanmaktadır Soğutma sistemlerinde sıcaklığın düşürülmesi yanında hava içindeki nemin yoğuşturulması zorunluluğu da sabit sıcaklık değişken debili kontrolü zorunlu kılmaktadır Buharla ısıtmada da buhar antalpisinin ancak debi değişimi ile sağlanması mümkün olduğundan iki yollu vana tercih edilir Isıtma cihazlarında termostatik vanalar da yerel ısıtma cihazlarının kontrolünde iki yollu vana görevini görmektedir Bilhassa fancoil şeklindeki ısıtma cihazlarında vantilatörün açılıp kapanmasıyla hava debisi normal ve sıfır yapıldığından odanın hava sıcaklığı kontrol edilebilir Bu tür kontrol basit ve ucuzdur Ancak vantilatör kapalı olduğunda dahi bir miktar serbest konveksiyonla ısı transferi olur ve kapasite sıfır değil %10 - %15 civarına indirilir 64 Kontrol Vanaları Otomatik kontrol vanalarının çeşitli karakteristik eğrileri vardır Şekil 66 da çeşitli karakteristikler gösterilmiştir Bunlar hızlı açma, lineer ve eşit yüzdelikli vana karakteristikleridir Hızlı açma karakteristiği genelde iyi otomatik kontrol sağlamasına rağmen, az hareketle hızlı debi arttırmanın gerekli olduğu durumlarda kullanılmaktadır Otomatik kontrol vanalarında bir vana otoritesi aşağıdaki gibi tarif edilir: A = ΔP ΔP v, a v, a + ΔP s (61) ΔP v,a, vananın tam açık konumundaki basınç kaybıdır ΔP s ise vana dışındaki sistemin basınç kaybını göstermektedir İyi bir otomatik kontrol sağlanabilmesi için otoritenin 1/3-2/3 arasında olması gereklidir Otorite 0,5 ise, bu vana açıkkenki basınç kaybının sistem basınç kaybına eşit olması anlamındadır Otorite 2/3 ise vana kaybı, sistem kaybının iki katı, eğer otorite 1/3 ise vana kaybı sistem kaybının yarısı kadardır Eğer otorite 0,5 den küçük seçilirse
vana karakteristiklerinde düşük debilerde önemli değişiklikler meydana gelir ve otomatik kontrol güçleşir Ventil karakteristik değeri k v aşağıdaki gibi tarif edilmiştir: k v = V ΔP v, a (62) Burada V [m 3 /h], ve ΔP v,a de [bar] olarak alınmaktadır Belirli bir ΔP v,a seçildiğinde ve sistem V debisi bilindiğinde, gerekli olan vana k v si de hesaplanır Firma prospektüslerinden de k v değeri en az hesaplanan kadar olan vana seçilir Vana çapları ile, yerleştirilen boru çapının aynı olma mecburiyeti yoktur
Dış Sıcaklık t Kontrol ünitesi Isıtma Devresi M t Sıcaklık Sınırlayıcı t t Kazan Termostatı Kazan Şekil 61 Kazan Kontrolü
t DS Isıtma Devresi 1 DS t Isıtma Devresi 2 t ZK t M X KK M t X t SS Kazan t Boyler KGT DS: Dış Sıcaklık ZK: Zon Kontrolü SS: Sıcaklık Sınırlayıcı KK: Kazan Kontrolü KGT: Kapalı Genleşme Tankı Şekil 62 Isıtma sistemi kazan ve zon kontrolü
Kontrol Vanası (Dağıtıcı) NO NC Denge Vanası Coil Vana Detayı NC: Normalde Kapalı NO: Normalde Açık NO NC Şekil 63 Cihaz önünde 3 yollu vana ile debi kontrolü Kontrol Vanas (Karıştırıcı) NC NO Denge Vanası Coil Vana Detayı NC: Normalde kapalı NO: Normalde açık NC NO Şekil 64 Dönüş hattındaki 3 yollu vana ile debi kontrolü
Kontrol Vanası No: Normalde Açık NO Coil Şekil 65 İki yollu vana ile debi kontrolü Şekil 66 Çeşitli karakteristikli vanalar
7 Psikrometrik Diyagram İklimlendirme sistemlerinin hesaplanmasında psikrometrik diyagramın kullanılması çok büyük kolaylık sağlamaktadır 71 Nemli Havanın Fiziksel Özellikleri Psikrometrik diyagram hava+su buharı için geçerli olup, Şekil 71 de toplam 1,01 bar (deniz seviyesi) için gösterilmiştir Burada kuru termometre sıcaklığı T k [ C] ve mutlak nem x [kg su buharı/kg kuru hava] ordinatlarda gösterilmiştir Sabit eğriler olarak da rölatif nem ϕ [%], antalpi h [kj/kg], yaş termometre sıcaklığı T y [ C] ve özgül hacim V [m 3 /kg kuru hava] (veya tersi özgül ağırlık ρ [kg/m 3 ] verilmiştir) Kuru hava sıcaklığı T k, normal hava sıcaklığını gösterir T y ise etrafına nemli bez sarılmış bir termometrenin gösterdiği sıcaklıktır ϕ rölatif nem ise hava içindeki buharın kısmi basıncı P b nin havanın kuru termometre sıcaklığındaki buhar doyma basıncı P bd ye oranı olarak verilir P = P b ϕ (71) bd P bd doyma basıncı 173 T 273 K için ln P bd = C 1 /T+C 2 +C 3 T+C 4 T 2 +C 5 T 3 +C 6 T 4 +C 7 ln(t) (72) eşitliğinden [71] 273 T 473 K için ln P bd = C 8 /T+C 9 +C 10 T+C 11 T 2 +C 12 T 3 +C 13 ln(t) (73)
eşitliğinden hesaplanabilir [71] C 1 -C 13 değerleri aşağıda verilmiştir C 1 = -5,674535910 3 C 2 = -5,152305810-1 C 3 = -9,6778430 10-3 C 4 = 6,221570110-7 C 5 = 2,074782510-9 C 6 = -9,484024010-13 C 7 = 4,1635091 C 8 = -5,800220610 3 C 9 = -5,516256010 0 C 10 = -4,864023910-2 C 11 = 4,176476810-5 (74) C 12 = -1,445209310-8 C 13 = 6,5459673 Daha basit bir eşitlik TS 825 [72] de verilmiştir P db T = a b + 100 n (75) Burada 0 T 30 C a=288,68 Pa b=1,098 n=8,02 (76) şeklindedir -20 T 0 C a=4,689 Pa b=1,486 n=12,30
Mutlak nem x de M b x = (77) M k şeklinde tarif edilir M b [kg] buhar kütlesini ve M k de kuru hava kütlesini göstermektedir X mutlak nem, rölatif nem ϕ nin fonksiyonu olarak x ϕ P 0,622 P ϕ P bd = (78) bd şeklinde hesaplanabilir Burada P havanın toplam basıncını göstermektedir 0,622 rakamı da suyun mol ağırlığının havanın mol ağırlığına oranıdır Nemli havanın özgül hacmi T ( 0, X ) P v = 462 622 + [m 3 /kg kuru hava] (79) eşitliğinden bulunur [73] Burada T [K] ve P de [Pa] olarak yerine konulmalıdır Nemli hava antalpisi de 4 ( 2501,6 + ( 1,855 + 2,214710 T ) T ) h = 1006 + x (710) bağıntısından hesaplanabilir [73] Çiğ nokta sıcaklığı olarak da belirli bir mutlak nemde sıcaklığın düşürülerek yoğuşmanın ilk görüldüğü sıcaklık olarak tarif edilir Eşitlik (78) de ϕ=1 konarak P x P = db 0, 622 + x (711) elde edilir Bu doyma basıncını veren T sıcaklığı da (72) ve (73) veya (75) ve (76) eşitliklerinden iterasyonla bulunur
Psikrometrik diyagram prensipte yukarıda verilen eşitlikler yardımıyla da çizilebilir Örneğin ϕ=sabit, h=sabit ve v=sabit alınarak ilgili eşitlikler yardımıyla T=f(x) şeklinde ilgili eğrileri bulmak mümkündür 72 Kuru ve Yaş Termometre Sıcaklıkları Arasındaki Bağıntı Kuru ve yaş termometre arasındaki fark ortamın rölatif nemine bağlıdır Bu durumu ısı ve kütle transferinden bildiğimiz bağıntılar [74] yardımı ile açıklamak mümkündür Şekil 72 de pamukla veya yaş bezle sarılı bir termometre gösterilmiştir Termometre Bez T y Tk P bd Şekil 72 Etrafı nemli bezle çevrili termometre Bu sistemde ortamdan bez yüzeyine konveksiyonla transfer edilen ısı Qk = h( Tk Ty ) F (712) olarak hesaplanır Ayrıca bez yüzeyindeki hava su buharı ile doymuş olduğundan, bez yüzeyinden ortama su buharı transfer edilir Bu da M = β ( Pdb Pb )F R T b b (713) eşitliğinden bulunur Bu miktar buharı da buharlaştırmak için
b = M Δh gl Q (714) ısıya ihtiyaç vardır Burada β kütle transferi katsayısı, R b buharın gaz sabiti, T [K] mutlak sıcaklık ve P b da ortamda buharın kısmi basıncıdır Δh gl ise buharın gizli ısısıdır Sistemin denge durumunda Q k = Q b (715) olma zorunluluğu vardır Böylece verilen eşitliklerden T k T y β Δhgl ( Pdb Pb ) = h R T b (716) bağıntısı bulunur Isı ve kütle transferi katsayıları Nusselt ve Sharwood sayılarından aşağıdaki gibi belirlenir [74] k h = Nu (717) d D β = Sh (718) d Bu iki eşitlikten de β = h Sh Nu D k (719) bağıntısı çıkar Eğer ortamda zorlanmış konveksiyon kabul edersek, Sh ve Nu için Sh = are n Sc m (720)
Nu = are n Pr m (721) bağıntılarını benzerlikten dolayı yazabiliriz[74] Böylece Sh Nu m Sc = (722) Pr olarak elde edilir Bu eşitlik ve (719) dan m β Sc = h Pr D k m Sc = Pr D 1 a ρc p 1 = ρc p m Sc Pr Pr 1 = Sc ρc p Pr Sc 1 m (723) olarak çıkar Lewis sayısı a Sc Le = = (724) D Pr şeklinde tarif edersek m 1 β Le = (725) h ρc p bulunur Böylece eşt(716) da m 1 Le Δhgl T k Ty = ρc R T p b ( P P ) db b (726) şeklinde bulunur Pratikte m genellikle 1/3 olarak alınabilir Ayrıca rölatif nem φ de kullanılarak
Δhgl Pbd Tk Ty = ( 1 ϕ ) (727) ρc R T p b bağıntısı çıkar Yalnız sıcaklıkla değişen Δhgl Pdb Δ Tmax = (728) ρc R T p b tarifiyle ( ϕ ) Tk = Ty + ΔT max 1 (729) bağıntısı bulunur ki, bu da kuru ve yaş termometre sıcaklıkları arasındaki farkın rölatif neme ve A dan dolayı da hava sıcaklığına bağlı olduğu görülür Buradaki ΔT max, ϕ=0 durumunda kuru ve yaş termometre arasında meydana gelebilecek en büyük farktır ΔT max değerleri şekil 72 de gösterilmiştir 73 Psikrometrik Diyagramda Karışma İşlemi 731 Karışma Noktasının Bulunması Karışma işlemi şekil 73 de şematik olarak gösterilmiştir M 2, x 2, h 2 M 1, x 1, h 1 M, x, h Şekil 73 Karışma işlemi Burada kuru hava, su buharı kütle bilançoları ve enerji bilançosu aşağıdaki gibi yazılabilir
M 1 + M 2 = M k (730) M 1 X + M 2 X 2 = M k X k 1 (731) M 1 h + M 2 h = M k h k 1 2 (732) Burada M = (733) 1 m M k tarifiyle aşağıdaki eşitlikler bulunur x k =mx 1 +(1-m)x 2 (734) h k =mh 1 +(1-m)h 2 (735) Bu eşitliklerde bize karışım noktasının x 1, x 2 ve h 1, h 2 nin 1 ve 2 hava akımlarının kütle ağırlıklı ortalamaları olduğu görülür Karışım noktasının bulunması şekil 74 de gösterilmiştir
L2 h1 hk 1 x1 K xk h2 L1 2 x2 Şekil 74 Karışım noktasının bulunması Şekil 74 de m 1 = (734) L 1 L + L 2 olduğun kolaylıkla görülür Psikrometrik diyagramda da bu şekilde hareket edilir 732 Örnek Problem M 1 =700 kg/h debili T 1 =20 C sıcaklığında x 1 =7 gr/kg mutlak nemli hava ile M 2 =3000 kg/h debili T 2 =0 C sıcaklığında ve x 2 =3 gr/kg mutlak nemli hava karıştırılıyor Karışımda sonraki havanın özelliklerini bulunuz Şekil 74 deki 1 ve 2 akışkanlarının psikrometrik diyagramdaki yerleri işaretlendirilir (Şekil 75) İki nokta arasındaki uzaklık 92 mm olarak ölçülür M=7000/(7000+3000)=0,7 olduğundan K noktası 2 noktasından itibaren 92*0,7=64,4 mm olarak K noktası bulunur Psikrometrik diyagramdan T k =14,2 C, x k =5,7 gr/kg, h k =28,8 kj/kg
değerleri bulunur (734) ve (735) bağıntılarından da m=0,7 ve h 1 =38 ve h 2 =7,5 kj/kg değerleriyle x k =5,5 gr/kg, h k =28,85 Bu değerlerde psikrometrik diyagramdan bulunan ve hesaplanan değerlerin yaklaşık aynı olduğunu göstermektedir 74 Nemlendirme İşlemi Nemlendirme, hava akımına su veya su buharı verilerek yapılmaktadır Şekil 76 da nemlendirme işlemi şematik olarak gösterilmiştir M H 2 o, h H2O M 1, x 1, h 1 M K, x K, h K Şekil 76 Havanın nemlendirilmesi Burada yine kuru hava, su buharı kütle bilançoları ve enerji bilançoları yazılabilir M 1 = M K (735) M 1 x 1 +M H2O = M K x K (736) M 1 h 1 +M H2O h H2O =M K h K (737) Bu eşitliklerden x K =x 1 +Δx (738) h K =h 1 +Δxh H2O (739)
M H 2O Δ x = (740) M 1 bağıntıları elde edilir 741 Su ile Nemlendirme Pratik uygulamalarda su ile nemlendirmede h H2O küçük olduğundan h K h 1 kabul edilerek sabit antalpide nemlendirme yapıldığı kabul edilir Şekil 77 de su nemlendirme sabit antalpi kabulü yapılarak ve bu varsayım yapılmayarak sabit yaş termometre sıcaklığında değişim gösterilmiştir Kh Ky 1 Şekil 77 Su ile nemlendirme Burada K h noktası h=sabit varsayımı ile bulunan nokta ve K y noktası da sabit yaş termometre sıcaklığım doğrultusunda bulunan noktadır 742 Örnek Problem Kuru termometre sıcaklığı 20 C ve mutlak nemi 3 gr/kg olan hava su ile nemlendirilmektedir Mutlak nemin 7 gr/kg olması arzu ediliyor Nemlendirme sonrası K h ve K y noktalarını bulunuz
Şekil 78 de önce 1 noktası bulunur Bu noktadan h=sabit doğrusunda hareket edilir K h ve T y =sabit doğrultusunda hareket edilerek K y noktası x=7 için elde edilir Bu noktadaki diğer değerler aşağıda verilmiştir h[kj/kg] T[ 0 C] T y [ 0 C] φ[%] Kh noktası 27,5 9,6 9,0 92 Ky noktası 28,2 10,8 9,7 88 743 Su Buharı ile Nemlendirme Su buharı ile nemlendirme son yıllarda hijyen açısından bilhassa klima sistemlerinde tercih edilmektedir Bu durumda eşt(739) daki h H2O nun ihmal edilmesi mümkün değildir Su buharı ile nemlendirmede sıcaklık çok az değişeceğinden genelde T K = sabit varsayımı yapılmaktadır Aşağıdaki şekil 79 da bu durumlar gösterilmiştir Burada K K noktası sabit sıcaklık varsayımı ile bulunan nokta ve K G noktasıda gerçek noktadır KK KG Δx TK 1 Şekil 79 Buhar ile nemlendirme 744 Örnek Problem Kuru termometre sıcaklığı 20 C ye mutlak nemi de 3 gr/kg olan hava 7 gr/kg mutlak neme 100 C deki doymuş buhar ile nemlendirilmek isteniyor Bu durumu psikrometrik diyagramda göstererek havanın nemlendirme sonra durumunu bulunuz
Şekil 710 da genelde yapılabilen sabit kuru termometre sıcaklığı varsayımı ile K K noktası elde edilir Burada h K =38 kj/kg ve ϕ K =%48 olarak bulunur Gerçek antalpi h G =38,4 ve sıcaklık da T K 20,2 C elde edilir ki bu da sabit sıcaklık varyasyonunun doğruluğunu gösterir 75 Isıtma İşlemi 751 Isıtma İşleminin Hesaplanması Isıtma işleminde şekil 711 de gösterildiği şekilde M 1 debisindeki havaya Q ısısı verilir Q 2 M 1, x 1, h 1 M K, x K, h K Şekil 711 Isıtma işlemi Burada aşağıdaki eşitlikler yazılabilir M 1 = M K (741) M 1 x 1 = M K x K (742) M 1 h 1 + Q Bu eşitliklerden de 2 = M K h K (743) x 1 =x K (744) h k =h 1 +Δh (745) Q 2 Δ h = (746) M 1
bağıntıları bulunur Son eşitlikler ısıtma işleminin sabit mutlak nemde gerçekleştirildiği ve karışım antalpisinin de eşt (745) e göre hesaplanabileceği görülmektedir Şekil 712 de ısıtma işleminin psikrometrik diyagramda nasıl olacağı şematik olarak gösterilmiştir Δ 1 K 752 Örnek Problem Şekil 712 Isıtma işleminin psikrometrik diyagramda şematik gösterilişi Debisi 10000 kg/h olan ve 13 C kuru termometre sıcaklığındaki ve %50 rölatif nemli havaya 50 kw ısı verilmektedir Havanın ısıtma sonu değerlerini psikrometrik diyagramda bulunuz Eşt (746) dan Δh=50/10000=kW/kg/h=18 kj/kg elde edilir Psikrometrik diyagramdan h 1 =24,5 kj/kg okunarak h K =24,5+18=42,5 kj/kg olarak hesaplanır Bu değer ile x 1 =4,7 gr/kg sabit mutlak nem doğrusu kesiştirilerek K noktası bulunur Bu işlemler şekil 713 de verilmiştir K noktasında T=30,8 0 C, T y =14,5 0 C φ=%17 olarak okunur 76 Soğutma İşlemi 761 Soğutma İşleminin Hesaplanması Soğutma işlemi ısıtma işlemine benzer olup, şekil 714 de verilen şematik işlemden aşağıdaki eşitlikler yazılabilir
Q s M 1, x 1, h 1 M K, x K, h K M y Şekil 714 Soğutma işlemi M 1 = M K (747) M 1 x 1 = M K x K + M y (748) M 1 h 1 = M K h K + M y h + Q y s (749) Burada Ṁ y yoğuşma olduğu taktirde sistemden alınan su miktarını göstermektedir Soğutma esnasında x 1 değerindeki doyma sıcaklığının altına düşülürse o zaman yoğuşma olacak ve Ṁ y miktarındaki su sistemden uzaklaştırılacaktır Yukarda verilen eşitliklerden tarifleriyle M y Δ x = (750) M 1 Q s Δ h = (751) M 1 x K =x 1 -Δx y (752) h K =h 1 -Δh-Δx y h y (753) elde edilir Genelde h y ve Δx çok küçük olduğundan h y Δx h 1 ve Δh ye göre ihmal edilerek h K h 1 -Δh
şeklinde de yazılabilir Şekil 715 de soğutma işleminin psikrometrik diyagramdaki durumu şematik olarak gösterilmiştir Şekil 715 a da yoğuşma olmayan durum h1 ϕ=1 ÇN K 1 hk Δ (a) ÇN h1 1 ϕ=1 K ΔXy Δ hk (b) Şekil 715 Soğutma a)duvar sıcaklığı çiğ nokta sıcaklığı üstünde b)duvar sıcaklığı çiğ nokta sıcaklığı altında
ve şekil 715 b de de yoğuşma olma durumunda soğutma gösterilmiştir h 1 ve h K doğruları birbirlerini ϕ=1 doyma eğrisi dışında keserlerse, o zaman K noktası h K nin doyma noktasını kestiği yer olarak belirlenir 761 Örnek Problem Debisi 10000 kg/h olan ve 31 C kuru termometre sıcaklığı %50 rölatif nemli havadan a) 30 kw b) 60 kw ısı çekilmektedir Havanın soğutma sonu değerlerini psikrometrik diyagramda bulunuz Eşt (751) den sırasıyla Δh=(35/10000)*3600=10,8 kj/kg ve Δh=21,6 kj/kg değerleri bulunur Diyagramdan x 1 =14,2 gr/kg ve h 1 =67,6 kj/kg de okunur Böylece h 2 değerleri için h 2 =56,2 ve h 2 =46,0 kj/kg değerleri elde edilir Bu değerler ile psikrometrik diyagramdan Şekil 716 a ve Şekil 717 de gösterildiği gibi K noktaları bulunur a) durumunda Δx y =0 olup, K noktası kuru termometre sıcaklığı 19,7 C dir Ancak 19,5 C olan çiğ noktası sıcaklığının üstündedir ve böylece henüz yoğuşma yoktur Şekil 717 de ise T K =16,3 C olup belirtilen 19,5 C lik çiğ nokta sıcaklığının altındadır Bu arada x K =117 gr/kg değerine düşmüş olup Δx y =2,5 gr/kg dır Böylece M y =25 kg/h dir 16,3 C ile 19,5 C arasında yoğuşuk ortalama sıcaklığı 17,9 C de 75 kj/kg olarak kabul edildiğinde eşt (753) deki Δx y h y =0,52 kw olarak elde edilir ki, Q s 60kW = karşısında gerçekte ihmal edilebilecek mertebededir
Şekil 71 Psikrometrik Diyagram
Şekil 72 ΔTmax değerinin Tk ile değişimi
1 K 2 Kuru Hava Sıcaklığı 0 C Şekil 75 Karışım Havası Hesabı
Kh Ky 1 Kuru Termometre Sıcaklığı 0 C Şekil 78 Su ile Nemlendirme Hesabı
Kk KG 1 Kuru Termometre Sıcaklığı 0 C Şekil 710 Buhar ile Nemlendirme Hesabı
1 K Kuru Termometre Sıcaklığı 0 C Şekil 713 Isıtma İşleminin Hesabı
K 1 Kuru Termometre Sıcaklığı 0 C Şekil 716 Soğutma İşlemi Hesabı (Yoğuşmasız)
1 K Kuru Termometre Sıcaklığı 0 C Şekil 717 Soğutma İşlemi Hesabı (Yoğuşmalı)
8 İklimlendirme 81 Konfor Şartları İklimlendirme normal ısıtma ve soğutmanın ötesinde daha çok konfor sağlayan sistemlerdir Yani bir mahalde sıcaklığın yanında, rölatif nem, hava hızı ve havanın temizliğini de sağlayan sistemlerdir Çünkü bir mahaldeki konfor şartları bunları gerektirmektedir Şekil 81 de kuru termometre sıcaklığı yanında mutlak nemin de etkilediği konfor bölgesi görülmektedir [81]Konfor durumun bu şekilde iç sıcaklık ve mutlak nemin fonksiyonu olarak gösterilmiştir aynı diyagramda çiğ nokta sıcaklığı ve rölatif nem de verilmiştir Konfor bölgeleri yaz ve kış iklimlendirme durumlarına göre farklı olmaktadır Şekil 82 de de iç sıcaklığın dış sıcaklığın fonksiyonu olarak gösterilmiştir [82] alt ve üst bölgedeki yatay ve düşey çizgili bölgeler özel durumlarda dikkate alınmalıdır İnsanların yaşadığı ortamlarda temiz havaya ihtiyaç vardır Temiz havada kafi miktarda oksijen bulunmalıdır Bu da genelde dışarıdan alınan hava ile sağlanmaktadır Ancak dışarıdan alınan havanın da toz vb maddelerden arındırılması yani filtre edilmesi gereklidir Hava hızı kış aylarında konforu bozmamak için 0,15 nin altında olmalıdır Yaz aylarında bu hız limiti 0,30 m/s dir Yukarıda açıklananlardan bir iklimlendirme sisteminin yukarıda sayılan dört konfor şartından birden fazlasını yerine getiren sistem olarak tanımlanması gerekir Bir ortamda hissedilen sıcaklık T HI TH + TD = (81) 2 şeklinde yazılabilir Burada T H mahal hava sıcaklığını ve T D ise mahali çevreleyen duvarların ortalama sıcaklığını göstermektedir Bu eşitlikten kışın duvar sıcaklığı normalden az ise mahal hava sıcaklığının normalden daha yüksek olması gerekecektir
Konfor sıcaklık şartlarının sağlanması için ayrıca mahal içinde düşey doğrultudaki sıcaklığın 1 m de en fazla 2 C değişmesi gereklidir 82 Kış İklimlendirme Sistemi Kış iklimlendirme sistemi prensipte su ve buhar nemlendirmeli olarak gerçekleştirilirler Bunlar burada ayrı ayrı incelenecektir Ancak şekillerdeki gösterimleri açıklamak için Şekil 83 de bazı cihazların gösterimleri verilmiştir [82] 821 Su Nemlendirmeli İklimlendirme 8211 Su Nemlendirmeli Sistemin Açıklanması Su nemlendirmeli iklimlendirme sistemi Şekil 84 de gösterilmiştir Burada 1 de bypass ve dış temiz hava karıştırılmakta, filtrelenmekte ve ön ısıtmaya tabi tutulmaktadır Ardından su ile nemlendirme yapılmakta ve ardından 5 te ise son ısıtma yapılmaktadır Mahale basılmadan önce hava tekrar filtre edilmektedir Mahal içindeki hava tekrar vantilatöre gelmekte ve bu havanın bir kısmı dışarıya atılarak bir kısmı da bypass havası olarak dış hava ile karıştırılmaktadır Dış temiz hava ile bypass havası da p ve r damperleri ile ayarlanmaktadır Bu kış iklimlendirme sistemi Şekil 85 te psikrometrik diyagramda da gösterilmiştir Şekil 85 te nemlendiricide gerçekleştirilecek rölatif nem oranı %90 olarak kabul edilmiştir Ayrıca mahal havası (1) 22 C kuru termometre sıcaklığında ve %50 rölatif nemli olarak alınmıştır Dış hava da 80 rölatif nemli ve 0 C olarak kabul edilmiştir Bu şekilde dış hava (2) ve bypass havası (1) 2/3 temiz ve 1/3 bypass havası oranlarında karıştırılarak filtreye (3) gönderilmektedir Ön ısıtıcıda (4) noktasına kadar ısıtılarak su ile nemlendirilerek mahal mutlak sıcaklığına getirilmektedir Zaten (4) noktası da (3) noktasındaki mutlak nem doğrusu ile (5) noktasındaki h=sabit doğrusunun kesişme yeri olarak bulunur (5) noktası ise mahal (1) mutlak neminin kullanılacak nemlendiricide gerçekleştirilebilecek mutlak nem eğrisini kestiği noktadır
Bu şekilde üfleme havası sıcaklığı (6) 32 0 C olarak belirlenmiştir Pratik hesaplamalarda vantilatörlerin havayı biraz ısıtması ve kanallarda ısı kaybı olması genelde pek dikkate alınmamaktadır 8212 Su Nemlendirmeli Sistemin Hesabı Kış iklimlendirilmesinde iklimlendirilecek mahal için gerekli olan dış hava miktarı belirlenir Toplam hava debisi de Ṁ d M T 6 Q K = (81) h h 1 eşitliğinden belirlenir Burada Bypass havası da Q K mahalden ısı kaybı olup, h 6 ve h 1 de Şekil 85 ten belirlenir M b = M T M d (82) eşitliğinden bulunur Eğer Ṁ b <0 çıkacak olursa, o zaman üfleme sıcaklığı T K6 çok büyük seçilmiş demektir ve Ṁ b =0, Ṁ T = Ṁ d kabul edersek eşt(81) den h 6 ve dolayısıyla T K6 nın belirlenmesi gerekir Böylece temiz dış hava oranı ψ M d Ψ = (83) M T eşitliğinden belirlenir 2 noktasının da yeri belli olduğundan ψ değeriyle 3 noktası elde edilir Ön ısıtıcıda gerekli olan ısı miktarı da ÖI Q = M T ( h h ) 3 4 (84) bağıntısından belirlenir Son ısıtıcıda gerekli olan ısı miktarı da
Q SI = M T ( h6 h5 ) (85) bağıntısından hesaplanır Nemlendiricide gerekli olan su miktarı da M S = M T ( x5 x4 ) (86) eşitliği ile bulunabilir 822 Buhar Nemlendirmeli İklimlendirme 8221 Buhar Nemlendirmeli İklimlendirmenin Açıklanması Buhar nemlendirmeli soğutmada iklimlendirme sistemi Şekil 84 te verilenin benzeri olup Şekil 86 da gösterilmiştir şekil 84 te (d) ile verilen su ile nemlendirme yerine buhar ile nemlendirme cihazı konulacaktır Ayrıca burada son ısıtma cihazına gerek yoktur Bu durumda iklimlendirmenin psikrometrik diyagramda gösterimi Şekil 87 da verilmiştir Pratikte (4) ve (5) noktaları aynı kuru termometre sıcaklığında kabul edilebilir Vantilatörün verdiği ek ısı ile kanallardaki ısı kayıpları da pratikte pek dikkate alınmaz 8222 Buhar Nemlendirmeli İklimlendirmenin Hesabı Buhar nemlendirmeli ısıtmada da temiz dış hava, bypass havası, toplam hava debisi ile hava oranı (81), (82) ve (83) eşitlikleriyle hesaplanır Tek ısıtıcıdaki ısıtma ihtiyacı da M I = M T ( h4 h3 ) (87) bağıntısından bulunur Buhar ihtiyacı ise M b = M T ( x5 x4 ) (88)
eşitliğinden hesaplanır Buhar için gerekli ısı ihtiyacı da Q Q b b = M T = M b ( h5 h4 ) Δh gl (89) (810) bağıntılarından bulunur Δh gl suyun gizli ısısıdır Son iki eşitlikten bulunan değerlerin yaklaşık eşit olmaları gerekir Aksi taktirde hesap veya okuma hataları var demektir 83 Yaz İklimlendirmesi 831 Yaz İklimlendirmesinin Açıklanması Yaz iklimlendirmesinde nemlendirme ve ısıtma işlemleri genelde yapılmaz Burada sadece temiz hava ve soğutma ve nem alma işlemlerini yerine getiren ve Şekil 88 de gösterilen sistem açıklanacaktır Bu sistemin psikrometrik diyagramda gösterilişi Şekil 89 da verilmiştir Bu şekilde mahal şartları olarak T K =26 C ve ϕ=%50 seçilmiştir Dış ortam şartları olarak da Adana daki şartlar, yani T K =38 C ve T Y =26 C, seçilmiştir %50 bypass havası kabul edilerek karışım noktası olarak (3) noktası bulunur (3) noktasından hava soğutucu eşanjöre verilir Havanın (3) noktasından sonraki değişimi soğutucu eşanjörün boyutlarına, soğutucu bataryanın DX tipi mi yoksa su soğutmalı mı olduğuna ve ayrıca havanın giriş şartlarına bağlıdır Şekil 810 da su soğutmalı bir eşanjör kullanıldığında efektif soğutucu yüzey sıcaklığı T ye, havanın eşanjörden çıkış sıcaklığı sıcaklıklarının ortalama değeri olan T hç 4 ile soğutucu eşanjöre giren ve çıkan su T sm Tsg + Tsç = (811) 2
sıcaklığının bir fonksiyonu olarak verilmiştir Su giriş ve çıkış sıcaklıları 6/10 C kabul edildiğinde T sm =8 C olur Hava çıkış sıcaklığının da T =15 C olarak istendiği kabul edilerek T ye =12,6 C olarak şekil 810 dan elde edilir Bu sıcaklık doyma noktası üzerinde (4D) noktası olarak verilmiştir (4) noktasında vantilatöre gelen hava biraz ısınır,ancak dağıtım kanallarında da ısı kaybından dolayı soğuma olacağından odaya verilen durum olarak pratikte genel olarak yine (4) noktası kabul edilebilir Üflenecek havanın (1) durumuna gelmesi için DYO denilen odanın duyulur ısı kazancının toplam ısı kazancına oranının bilinmesi gerekir hç Q DYO Q d = (812) T Toplam ısı kazancı da T Q = Q d + Q g (813) olarak duyulur ısı ve gizli ısı lerin toplamına eşittir Q d Q g Şekil 89 da DYO=0,8 kabul edilirse şeklin üst tarafındaki doğruya (1) noktasından bir paralel çizilir (4) veya (4V) noktası (hangisi kabul ediliyorsa) bu çizilen doğrunun üzerinde olmak durumundadır
832 Yaz İklimlendirmesinin Hesabı Yaz iklimlendirmesinde de önce mahalin temiz dış hava ihtiyacı debisi de Ṁ d belirlenir Toplam hava M T 1 Q K = (814) h h 4 bağıntısıyla tespit edilir Buradan bypass hava miktarı ve hava oranı eşt(82) ve (83) ile belirlenir Q K mahalin ısı kazancıdır Soğutucu bataryada havadan alınan gereken ısı miktarı ve nem miktarı Ṁ s aşağıdaki bağıntılardan bulunur Q s Q M s s = M T = M T ( h34 h4 ) ( x3 x4 ) (815) (816) Duyulur ve gizli ısı miktarı da gerekirse ayrı ayrı hesaplanabilir Bu durumda Q sd duyulur ısı ve Q sg de gizli ısı olarak adlandırılırsa bunlar için aşağıdaki eşitlikler geçerlidir Q Q sd sg = M = M T ( h34 h4 ) T ( h3 h34 ) (817) (818) Burada h 34, 3 noktasının kuru termometre sıcaklığı ve 4 noktasının mutlak nemine haiz olan 34 noktasındaki entalpidir Soğutucu bataryalarda bazen bir de bypass faktörü BF verilmektedir Bu değerde aşağıdaki gibi hesaplanır
TK,4 TK,4D BF = (819) T T K,3 K,4D 84 Kaynaklar [81] ASHRAE Fundamentals, 1993 [82] S Baumgarth, B Hörner, JReeker, Handbuch der Klimatechnik, Band 1, Grundlagen, Verlag, CF Müller, Heidelberg, 2000 % 100 RN Çiğ Noktası Sıcaklığı [ 0 C] Kış Yaz İşletme Sıcaklığı [ 0 C] Şekil 81 Ashrae ye göre konfor bölgesi
% 100 RN Çiğ Noktası Sıcaklığı [ 0 C] Kış Yaz İşletme Sıcaklığı [ 0 C] Şekil 81 Ashrae ye göre konfor bölgesi
Oda Sıcaklığı Dış Ortam Sıcaklığı Şekil 82 İç konfor sıcaklığının dış sıcaklık ile değişimi Karışım Odası Hava Isıtıcısı Hava Soğutucusu Özelliği Verilen Filtre Su ile Nemlendirme Damla Ayırıcı Susturucu Vantilatör Pompa Şekil 83 İklimlendirmede bazı cihazların sembolleri
Atık Hava 4 5 6 2 3 a b c d e f g h Şekil 84 Su ile Nemlendirmeli İklimlendirme a) Karışma yeri, b) Filtre, c) Ön ısıtma, d) Sulu nemlendirici, e)su ısıtıcı, f) Susturucu, g) Vantilatör, h) Susturucu, i) Filtre, k) Mahal, l) Susturucu, m) Vantilatör, n) Susturucu, o, p, r)damperler
2 5 1 6 3 4 Kuru Termometre Sıcaklığı 0 C Şekil 85 Su nemlendirmeli kış klimasının psikrometrik diyagramda gösterimi)
4 5 2 3 Şekil 86 Buhar ile Nemlendirmeli İklimlendirme a) Karışma yeri, b) Filtre, c) Isıtma, d) Buhar ile nemlendirme, e)susturucu f) Vantilatör, g) Susturucu, h)filtre, i) Mahal, k) Susturucu, l) Vantilatör, m) Susturucu, n, o, p) Damperler
2 3 1 5, 6 4 Kuru Termometre Sıcaklığı 0 C Şekil 87 Buhar ile Nemlendirmeli İklimlendirme)
m l k i n mahal o h a b c d e f g Şekil 88 Yaz İklimlendirmesi a) Karışma yeri, b) Filtre, c) Soğutucu, d)susturucu, e) Vantilatör, f) Susturucu g) Filtre, h) Mahal, i) Susturucu, k) Vantilatör, l) Susturucu, m, n, o) Damperler
2 4 D 3 1 Kuru Termometre Sıcaklığı 0 C Şekil 89 Yaz İklimlendirmesi) 2
Tye Tsm T AÇ Şekil 810 Efektif soğutucu yüzey sıcaklığı
9 Isı Kazancının Hesaplanması 91 İç ve dış iklim şartları Binalarda ısı kazancı hesapları yapılmadan iç ve dış iklim şartlarının bilinmesi gereklidir İç iklim şartları Şekil 81 ve 82 de verilen değerlere göre belirlenebilir Adana ve Antalya gibi yüksek nemli bölgelerde eğer iç nem kazancı da yüksek ise (lokanta, konferans salonu vb) o zaman rölatif nemi %60 değerlerine kadar yükseltmek ekonomi sağlar Hatta bu durumlarda yüksek nemli iç ortam alınması zorunlu duruma da gelebilir İklimlendirme yapılmayan yerlerin sıcaklıkları Çizelge 91 de verildiği gibi alınmalıdır Dış iklim şartları Çizelge 92 de çeşitli iller için verilmiştir yaz iklimlendirmesi kısmında ilgili ildeki kuru ve yaş termometre sıcaklıkları ve günlük sıcaklık farkları gösterilmiştir Seçilen iç ve dış ortam sıcaklık değerleriyle de duvarlardan ve camlardan gelen iletimsel ısı kazançları hesaplanabilir 92 İletimsel ısı kazançları İletimsel ısı kazançları da saydam ve saydam olmayan kısımlardan gelenler olarak iki ayrı durum olarak hesaplanır 921 Camlardan ve iç duvardan iletimsel ısı kazancı Bu ısılar kışın ısı kayıplarında olduğu gibi & = U F ΔT (91) Q K eşitliğinden hesaplanır Burada U toplam ısı transferi katsayısı, F pencere veya duvar yüzey alanı ve ΔT sıcaklık farkıdır 922 Dış duvarlardan iletimsel ısı kazancı Dış duvarlar doğrudan veya dolaylı olarak güneş ışınlarına maruz kaldıklarından gün boyunca bazen ortam sıcaklığının da üzerine çıkabilirler Bu durumdaki duvarlarda sıcaklık dağılımı Şekil 91 de çeşitli zamanlar için gösterilmiştir
t Td t=0 Ti İç ortam Dış ortam Şekil 91 Duvarda sıcaklık dağılımının zamanla değişimi Güneş enerjisinin ve ortam sıcaklığının arttığı kabul edilerek verilen sıcaklık dağılımları çeşitli diğer durumlar için benzer şekillerde çizilebilir Bu şekil de bize duvar yüzeyi ile iç ortam arasındaki sıcaklık farkının sürekli olarak değiştiğini ve dış duvar yüzeyi ile iç ortam sıcaklığı arasındaki farkın dış ortam ile iç ortam arasındaki farktan çok başka olabileceğini açıkça göstermektedir Bundan dolayı ısı kazancı hesapları Q = U F Δ (92) d T e eşitliğinden hesaplanmalıdır Burada ΔT e eşdeğer sıcaklık farkı olup, bu durum yılın gününe, duvarların yönlerine binanın bulunduğu yere ve duvarların özelliklerine bağlı olarak değişir Eşdeğer sıcaklık farkları Çizelge 93 ve 94 de çeşitli duvar ve çatılar için verilmiştir Verilen eşdeğer sıcaklık farkları Çizelge 95 deki dış-iç ortam sıcaklık farkı ve günlük sıcaklık farkı durumuna göre ek bir sıcaklık farkı eklenmeli veya çıkarılmalıdır Dış-iç sıcaklık farkı 8 C ve günlük sıcaklık farkı da 11 C ise ek sıcaklık farkı sıfırdır 923 Camlar üzerinden gelen güneş enerjisi Camlar üzerinden mahale gelen güneş enerjisi, pencerenin ve camların cinsine bağlıdır Pencerenin yönü ile pencere dışında ve içindeki gölgeleme sistemleri de güneş enerjisi girişini etkiler Giren enerji miktarı doğaldır ki zamana bağlıdır ve aşağıdaki bağıntıdan hesaplanır
Q& g = ag & qg F (93) Burada F pencerenin toplam alanını ve a g de pencerenin güneş enerjisini geçirme oranını göstermektedir Güneş enerjisi q& g için genelde 23 Temmuz günü değerleri esas alınmaktadır Bu değerler 30 ve 40 enlemler için Çizelge 96 da çeşitli yönler için verilmiştir Hesap yapılan yerdeki değerler interpolasyonla bulunur Burada verilen değerler tek camlı normal pencereler için geçerlidir a g geçirgenlik faktörü çeşitli faktörlerin çarpımı ile bulunmalıdır Eğer çift cam kullanılıyorsa Çizelge 97 den a g1, dışta panjur kullanılıyorsa Çizelge 98 den a g2 dışta jaluzi, içte perde kullanılıyorsa Çizelge 99 dan a g3 ve ısı yutan cam kullanılıyorsa Çizelge 910 dan a g4 değerleri bulunmalı ve a g = a g1 a g2 a g3 a g4 (94) şeklinde hesaplanmalıdır Pencerenin gölgede kalan kısımları var ise bu kısımlar kuzey doğrultum kabul edilerek işlem yapılmalıdır 924 İnsanlardan gelen ısı kazancı Mahalde bulunan insanlar yaptıkları faaliyete göre belirli miktarda duyulur veya gizli ısı üretirler Bu ısılar aynı zamanda ortamın kuru termometre sıcaklığının da bir fonksiyonudur Her bir kişinin yaydığı bu ısılar Çizelge 911 de verilmiştir Toplam ısılar Q Q = N Q& (95) i, d d,1 = N Q& (96) i, g g,1
şeklinde hesaplanmalıdır N insan sayısını, Q & d,1 ve Q & g, 1 de bir kişinin duyulur ve gizli ısılarıdır Farklı insanlar ve farklı faaliyetler var ise bunların ayrı ayrı hesaplanıp toplanması gereklidir 925 Aydınlatma ısı kazancı Ortamın aydınlatılması durumunda bir ısı kazancı oluşmaktadır Aydınlatma için normal durumlarda q& ayd = 10W / m² iyi olması gereken durumlarda ise (kütüphane vb) q& ayd = 20W / m² aydınlatma enerjisine ihtiyaç duyulur Bu değerlerin mahal alanı F ile çarpılmasıyla aydınlatma ısı kazancı elde edilir Q& a = q& a F (97) 926 Çeşitli cihaz ve makinalardan gelen ısı kazancı Çeşitli cihaz ve makinalar olarak elektrik makinaları, bilgisayarlar, yazıcılar, fotokopi makinaları vb diğer makinalar ile mutfaklarda kullanılan çeşitli makinalar kastedilmektedir Bilhassa mutfak cihazlarında duyulur ısı yanında gizli ısı da üreten cihazlar mevcuttur Bundan dolayı da Q & olarak Q & ve Q & makina ve cihazlardan gelen gizli ve duyulur ısıları gösterir m md mg 927 Havalandırma ısı kazancı Mekanik olarak havalandırma eğer klima santrali üzerinden yapılıyorsa o zaman bu havanın ısı kazancı/kaybı santraldeki ısıtma/soğutma grubu tarafından karşılanacaktır Bundan dolayı da mahal ısı kazancında bu tür mekanik havalandırmayı dikkate almaya gerek yoktur Mahalde doğrudan havalandırma durumunda duyulur ve gizli ısı kazançları & ( T T ) Q & h, d = M h Δhd = M h Cph d i Qh g = M& h Δhg = M&, h ( xd xi ) Δhgl & (98) & (99)
eşitliklerinden hesaplanmalıdır Burada hava için Cp h =1007 ve buharlaşma gizli ısısı da Δh gl =2,5210 6 olarak alınabilir Ayrıca Δh d ve Δh g duyulur ve gizli antalpi farkları da kolayca psikrometrik diyagramdan okunabilir Mekanik havalandırmada bir hava değişim katsayısı n verilerek havalandırma debisi M& h = n ρ CpV (910) olarak da hesaplanır Burada n 1/s olarak konmalıdır V ilgili odanın hacmidir Mekanik havalandırma miktarı bazen de odadaki kişiler esas alınarak hesaplanır Bu durumda h ρ V i,1 M & = N (911) eşitliğinden bulunur Burada V i,1 bir insana gerekli hava miktarı ve N de insan sayısıdır Mekanik havalandırma dışında doğal olarak meydana gelen infiltrasyonla (sızıntıyla) havalandırmada hava debisi ( al) R H Ze & = 1,163 (912) Cp M h eşitliğinden hesaplanabilir Cp=1007 ise ( ) & 3 = 1,55510 R H Ze al (913) M h eşitliği elde edilir Buradaki R, H, Ze, a ve l değerleri Bölüm 7 de ayrıntılı olarak açıklanmıştır Eğer kış ısı kaybı hesaplanarak sızıntı ısı kaybı Q & daha önce hesaplanmışsa, s &M h buradan aşağıdaki gibi belirlenir M& h Q& s = Cp ΔT h kıı (914)
Burada ΔT kış ısı kaybı hesabında alınan iç-dış ortam sıcaklık farkıdır M & h için mahalde mekanik ve infiltrasyonla bulunan havalandırma miktarlarından büyük olanın alınması gerekir 92 Toplam ısı kazancı Toplam ısı kazancı konveksiyonla camlardan ve duvarlardan gelen ısı kazancı Q &, dış k duvarlardan gelen ısı kazancı Q &, d camlar üzerinden gelen ısı kazancı Q & ile insanlardan g gelen ısı kazanç ları Q & ve Q & i,d i,g, aydınlatmadan gelen ısı kazancı Q & a çeşitli makinalardan gelen ısı kazançlar ı Q & ve Q & ile mahalin doğrudan infiltrasyon veya mekanik havalandırma ile gelen ısı kazancı & ve & den oluşur Bunlar toplam duyulur & ve toplam gizli ısı & Q T, g m, d m, g Q h, d Q h, g şeklinde aşağıdaki gibi hesaplanır Q T, d Q & & & & & & & + & T, d = Qk + Qd + Qg + Qi, d + Qa + Qm, d Qh, d & & & + Q T, g = Qi, g + Qm, g Qh, g & & + Q T = QT, d QT, g & & (915) (916) (917) Çizelge 912 ve 913 te ısı kazancı hesaplarının yapılabileceği tablolar verilmiştir
Çizelge 91 Dış ve İç sıcaklıklar CİNSİ SICAKLIK FARKI 0 C Klimatize edilmeyen mahallere bitişik duvarlar 5,5 Mutfak, kazan dairesi, çamaşırhane gibi 14 mahallere bitişik duvarlar Klimatize edilmeyen mahallerin üstündeki 5,5 döşemeler Toprak üstündeki döşemeler 0 Mutfak, kazan dairesi, çamaşırhane gibi mahallerin üstündeki döşemeler Üstünde klimatize edilmeyen mahal bulunan tavanlar Üstünde mutfak, çamaşırhane gibi kısımlar bulunan tavanlar 19,5 5,5 11
Çizelge 92 Yurdumuzdaki muhtelif şehirlere ait, (KIŞ) ve (YAZ) için (DIŞ DİZAYN) şartları sıcaklığı sıcaklığı 0 C Sıcaklık Farkı 0 C
Kuzey enlem Enlem 20 0 Enlem 30 0 Enlem 40 0 Enlem 50 0 Güney enlem Çizelge 93 Senenin muhtelif ayları ve günün muhtelif zamanlarına göre çeşitli enlemlerdeki β Güneş yükseklik ve φ azimut açıları Güneş Oc 21 Şb 20 Mt 22 Ns 20 My 21 Hz 21 Tm 23 Ağ 24 Ey 22 Ek 23 Ks 21 Ar 22 Güneş zamanı β φ β φ β φ β φ β φ β φ β φ β φ β φ β φ β φ β φ zamanı 6 Öğ E 4 101 7 109 8 112 7 109 4 101 6 Öğ E 7 6 66 10 74 14 85 18 96 20 105 21 108 20 105 18 96 14 85 10 74 6 66 5 63 7 8 19 59 23 68 28 79 32 91 34 101 35 105 34 101 32 91 28 79 23 68 19 59 17 56 8 9 30 50 36 59 42 72 46 86 48 98 48 103 48 98 46 86 42 72 36 59 30 50 28 47 9 10 40 38 47 47 55 60 59 78 62 95 62 103 62 95 59 78 55 60 47 47 40 38 38 35 10 11 47 22 55 28 66 37 72 63 75 92 75 106 75 92 72 63 66 37 55 28 47 22 44 17 11 12 50 0 59 0 70 0 81 0 90 0 90 0 90 0 81 0 70 0 59 0 50 0 47 0 12 13 Öğ S 47 22 55 28 66 37 72 63 75 92 75 106 75 92 72 63 66 37 55 28 47 22 44 17 13 Öğ S 14 40 38 47 47 55 60 59 78 62 95 62 103 62 95 59 78 55 60 47 47 40 38 38 35 14 15 30 50 36 59 42 72 46 86 48 98 38 103 48 98 46 86 42 72 36 59 30 50 28 47 15 16 19 59 23 68 28 79 32 91 34 101 34 105 34 101 32 91 28 79 23 68 19 59 17 56 16 17 6 66 10 74 14 85 18 96 20 105 20 108 20 105 18 96 14 85 10 74 6 66 5 63 17 18 4 101 7 109 7 113 7 109 4 101 18 6 Öğ E 6 100 10 108 11 111 10 108 6 100 6 Öğ E 7 2 65 7 73 13 83 10 93 23 101 24 104 23 101 10 93 13 83 7 73 2 65 7 8 14 56 19 64 26 74 31 85 35 94 37 98 35 94 31 85 26 74 19 64 14 56 11 54 8 9 24 46 30 53 38 64 44 76 48 87 49 92 48 87 44 76 38 64 30 53 24 46 21 44 9 10 32 34 40 39 49 50 56 63 61 77 62 84 61 77 56 63 49 50 40 39 32 34 29 31 10 11 38 18 46 21 57 29 67 40 73 58 75 68 73 58 67 40 57 29 46 21 38 18 35 16 11 12 40 0 49 0 60 0 71 0 80 0 83 0 80 0 71 0 60 0 49 0 40 0 37 0 12 13 Öğ S 38 18 46 21 57 29 67 40 73 58 75 68 73 58 67 40 57 29 46 21 38 18 35 16 13 Öğ S 14 32 34 40 39 49 50 56 63 61 77 62 84 61 77 56 63 49 50 40 39 32 34 29 31 14 15 24 46 30 53 38 64 44 76 48 87 49 92 48 87 44 76 38 64 30 53 24 46 21 44 15 16 14 56 19 64 26 74 31 85 35 94 37 98 35 94 31 85 26 74 19 64 14 56 11 54 16 17 2 65 7 73 13 83 19 93 23 101 24 104 23 101 19 93 13 83 7 73 2 65 17 18 6 100 10 108 11 111 10 108 6 100 18 6 Öğ E 7 99 13 106 15 108 13 106 7 99 6 Öğ E 7 5 70 12 81 19 89 24 97 26 100 24 97 19 89 12 81 5 70 7 8 8 55 15 61 23 70 30 78 35 87 37 91 35 87 30 78 23 70 15 61 8 55 5 53 8 9 17 44 24 49 33 58 41 67 47 76 49 80 47 76 41 67 33 58 24 49 17 44 14 42 9 10 24 31 32 35 42 42 51 51 57 62 60 66 57 62 51 51 42 42 32 35 24 31 21 29 10 11 28 16 37 18 48 23 58 29 66 37 69 42 66 37 58 29 48 23 37 18 28 16 25 15 11 12 30 0 39 0 50 0 61 0 70 0 73 0 70 0 61 0 50 0 39 0 30 0 27 0 12 13 Öğ S 28 16 37 18 48 23 58 29 66 37 69 42 66 37 58 29 48 23 37 18 28 16 25 15 13 Öğ S 14 24 31 32 35 42 42 51 51 57 62 60 66 57 62 51 51 42 42 32 35 24 31 21 29 14 15 17 44 24 49 33 58 41 67 47 76 49 80 47 76 41 67 33 58 24 49 17 44 14 42 15 16 8 55 15 61 23 70 30 78 35 87 37 91 35 87 30 78 23 70 15 61 8 55 5 53 16 17 5 70 12 81 19 89 24 97 26 100 23 97 19 89 12 81 5 70 17 18 7 99 13 106 15 108 13 106 7 99 18 6 Öğ E 9 97 15 103 18 106 15 103 9 97 6 Öğ E 7 10 79 18 86 25 92 27 95 25 92 18 86 10 79 7 8 3 55 10 59 19 66 28 74 35 80 37 83 35 80 28 74 19 66 10 59 3 55 8 9 10 42 17 46 27 53 37 60 44 66 46 70 44 66 37 60 27 53 17 46 10 42 6 41 9 10 15 29 23 32 34 37 44 43 52 49 55 52 52 49 44 43 34 37 23 32 15 29 12 28 10 11 19 15 27 16 39 20 49 23 58 28 61 23 58 28 49 23 39 20 27 16 19 15 15 14 11 12 20 0 29 0 40 0 51 0 60 0 63 0 60 0 51 0 40 0 29 0 20 0 17 0 12 13 Öğ S 19 15 27 16 39 20 49 23 58 28 61 29 58 28 49 23 39 20 27 16 19 15 15 14 13 Öğ S 14 15 29 23 32 34 37 44 43 52 49 55 52 52 49 44 43 34 37 23 32 15 29 12 28 14 15 10 42 10 6 27 53 37 60 44 66 46 70 44 66 37 60 27 53 10 6 10 42 6 41 15 16 3 55 17 59 19 66 28 74 34 80 37 83 34 80 28 74 19 66 17 59 3 55 16 17 10 79 18 86 25 92 27 95 25 92 18 86 10 79 17 18 9 97 15 103 18 106 15 103 9 97 18 Güneş zamanı Tm 23 Ağ 24 Ey 22 Ek 23 Ks 21 Ar 22 Oc 21 Şu 20 Mt 22 Ns 20 My 21 Hz 21 Güneş zamanı
Çizelge 93 Güneşe maruz ve gölgedeki duvarlara ait ısı kazancının hesaplanması için (DT) eşdeğer sıcaklık farkları Güneş zamanı Kuzey Güney Öğleden evvel Öğleden sonra yarımküre yarımküre 8 10 12 14 16 18 20 22 24 si duvar si duvar Duvarın harici rengi K=Koyu, A=Açık yüzeyleri yüzeyleri K A K A K A K A K A K A K A K A K A 23 cm boluklu tuğla yahut 20 cm briket KD 0 0 0 0 11,1 5,6 8,9 5,6 5,6 3,3 6,7 5,6 7,8 6,7 6,7 5,6 4,4 4,4 GD D 2,2 1,1 6,7 2,2 13,3 6,7 14,4 7,8 11,1 6,7 6,7 5,6 7,8 6,7 7,8 5,6 5,6 4,4 D GD 1,1 0 1,1 0 8,9 4,4 11,1 6,7 11,1 7,8 7,8 6,7 7,8 6,7 6,7 5,6 4,4 3,3 KD G 0 0 0 0 1,1 0 6,7 3,3 13,3 7,8 14,4 8,9 11,1 7,8 6,7 5,6 4,4 3,3 K GB 1,1 0 1,1 0 1,1 0 3,3 2,2 6,7 5,6 14,4 10 16,7 11,1 14,4 10 4,4 3,3 KB B 2,2 1,1 2,2 1,1 2,2 1,1 3,3 2,2 5,6 4,4 10 7,8 16,7 12,2 17,8 12,2 10 7,8 B KB 0 0 0 0 1,1 0 2,2 1,1 4,4 3,3 6,7 5,6 12,2 10 16,7 12,2 5,6 4,4 GB K(Gölge) -1,1-1,1-1,1-1,1-1,1-1,1 0 0 3,3 3,3 5,6 5,6 5,6 5,6 5,6 5,6 3,3 3,3 G(Gölge) 23 cm dolgu tuğla yahut 35 cm boşluklu tuğla yahut 30 cm briket KD 1,1 1,1 1,1 1,1 5,6 1,1 8,9 4,4 7,8 4,4 5,6 3,3 5,6 4,4 5,6 5,6 5,6 4,4 GD D 4,4 5,3 4,4 3,5 7,8 4,4 10 5,6 10 5,6 7,8 4,4 7,8 5,6 7,8 5,6 6,7 5,6 D GD 4,4 2,2 3,3 2,2 3,3 2,2 7,8 5,6 10 6,7 8,9 6,7 6,7 5,6 6,7 5,6 6,7 5,6 KD G 2,2 1,1 2,2 1,1 2,2 1,1 2,2 1,1 5,6 3,3 8,9 5,6 8,9 6,7 6,7 5,6 5,6 4,4 K GB 4,4 2,2 3,3 2,2 3,3 2,2 4,4 2,2 5,6 3,3 6,7 4,4 11,1 6,7 13,3 8,9 11,1 7,8 KB B 4,4 2,2 3,3 2,2 3,3 3,3 4,4 3,3 5,6 3,3 7,8 4,4 11,1 8,9 13,3 8,9 13,3 8,9 B KB 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 2,2 1,1 3,3 2,2 4,4 3,3 5,6 4,4 8,9 7,8 10 7,8 GB K(Gölge) 0 0 0 0 0 0 0 0 1,1 1,1 3,3 3,3 4,4 4,4 4,4 4,4 3,3 3,3 G(Gölge) 35 cm dolgu tuğla KD 4,4 3,3 4,4 3,3 4,4 2,2 4,4 2,2 5,6 2,2 6,7 3,3 6,7 3,3 5,6 3,3 5,6 3,3 GD D 6,7 4,4 6,7 4,4 6,7 4,4 5,6 3,3 6,7 4,4 7,8 5,6 7,8 5,6 7,8 4,4 7,8 4,4 D GD 5,6 3,3 5,6 3,3 5,6 3,3 5,6 3,3 5,6 3,3 6,7 4,4 7,8 5,6 7,8 5,6 6,7 4,4 KD G 4,4 3,3 4,4 3,3 3,3 2,2 3,3 2,2 3,3 2,2 4,4 2,2 5,6 3,3 6,7 4,4 6,7 4,4 K GB 5,6 3,3 5,6 3,3 5,6 3,3 5,6 3,3 5,6 3,3 5,6 4,4 5,6 4,4 6,7 4,4 7,8 5,6 KB B 6,7 4,4 6,7 4,4 6,7 4,4 5,6 3,3 5,6 3,3 5,6 3,3 5,6 3,3 6,7 4,4 8,9 5,6 B KB 4,4 3,3 4,4 3,3 4,4 2,2 4,4 2,2 4,4 2,2 4,4 2,2 4,4 3,3 5,6 3,3 5,6 3,3 GB K(Gölge) 2,2 2,2 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 2,2 2,2 3,3 3,3 G(Gölge) 20 cm betonarme yahut tas yahut 15 veya 20 cm beton blokları KD 2,2 1,1 2,2 0 8,9 4,4 7,8 4,4 5,6 3,3 6,7 4,4 6,7 5,6 5,6 4,4 4,4 3,3 GD D 3,3 2,2 7 4,4 13,3 6,7 13,3 6,7 10 5,6 7,8 5,6 7,8 5,6 6,7 5,6 5,6 4,4 D GD 3,3 1,1 3,3 2,2 8,9 5,6 10 6,7 10 6,7 7,8 6,7 6,7 5,6 6,7 5,6 5,6 4,4 KD G 1,1 0,6 1,1 0,6 2,2 0,6 6,7 3,3 8,9 6,7 10 6,7 7,8 6,7 5,6 4,4 4,4 3,3 K GB 3,3 1,1 2,2 1,1 3,3 1,1 4,4 2,2 7,8 5,6 12,2 8,9 13,3 8,9 12,2 8,9 5,6 4,4 KB B 3,3 2,2 3,3 2,2 3,3 2,2 4,4 3,3 6,7 4,4 11,1 7,8 15,6 10 14,4 10 7,8 5,6 B KB 4 1,1 2,2 0 2,2 1,1 2,2 2,2 3,3 3,3 6,7 5,6 11,1 7,8 12,2 8,9 4,4 3,3 GB K(Gölge) 0 0 0 0 0 0 1,1 1,1 2,2 2,2 3,3 3,3 4,4 4,4 3,3 3,3 2,2 2,2 G(Gölge) 30 cm betonarme yahut taş KD 3,3 2,2 3,3 1,1 3,3 1,1 7,8 4,4 7,8 4,4 5,6 4,4 5,6 4,4 6,7 5,6 5,6 4,4 GD D 5,6 3,3 4,4 3,3 5,6 3,3 10 5,6 10 6,7 8,9 5,6 6,7 5,6 7,8 5,6 7,8 5,6 D GD 4,4 2,2 4,4 2,2 3,3 2,2 7,8 4,4 8,9 5,6 8,9 5,6 7,8 5,6 6,7 5,6 6,7 5,6 KD G 3,3 2,2 2,2 1,1 2,2 1,1 2,2 1,1 5,6 3,3 7,8 5,6 8,9 6,7 7,8 5,6 5,6 4,4 K GB 4,4 2,2 4,4 2,2 3,3 2,2 3,3 2,2 4,4 3,3 5,6 4,4 10 7,8 11,1 7,8 10 6,7 KB B 5,6 3,3 4,4 3,3 4,4 3,3 5,6 3,3 5,6 3,3 6,7 4,4 8,9 5,6 13,3 7,8 12,2 7,8 B KB 3,3 2,2 3,3 1,1 3,3 1,1 3,3 2,2 3,3 2,2 4,4 5,3 5,6 4,4 10 6,7 11,1 7,8 GB K(Gölge) 0 0 0 0 0 0 0 0 1,1 1,1 2,2 2,2 3,3 3,3 4,4 4,4 3,3 3,3 G(Gölge)
Çizelge 94 Güneşe maruz ve gölgedeki çatılara ait ısı kazancının hesaplanması için (DT) eşdeğer sıcaklık farkları Güneş zamanı Çatı konstrüksiyonunun cinsi Öğleden evvel Öğleden sonra 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Hafif konsrtüksiyonlu çatılar 2,5 cm tahta yahut 2,5 cm tahta+2,5 yahut 5,0 cm izolasyon 6,7 21,1 30 34,4 27,8 14,4 5,6 2,2 0 Orta konstrüksiyonlu çatılar 5 cm betaonarme yahut 5 cm bertonarme yahut+5 cm izolasyon 5 cm tahta 3,3 16,7 26,7 32,2 27,8 17,8 7,8 3,3 1,1 5 cm alçı yahut 5 cm alçı +2,5 cm izolasyon 2,5 cm tahta yahut 5,0 cm tahta yahut 10 cm 5,0 cm betonarme yahut camyünü ile 0 11,1 22,2 28,9 30 23,3 11,1 5,6 3,3 5,0 cm tahta alçı kaplı tavan 10 cm betonarme 10 cm betonarme + 5,0 cm izolasyon 0 11,1 21,1 27,8 28,9 22,2 12,2 6,7 3,3 Ağır konstrüksiyonlu çatılar 15 cm betonarme 2,2 3,3 13,3 21,1 23,6 24,4 17,8 10 6,7 15 cm betonarme+5 cm izolasyon 3,3 3,3 11,1 18,9 23,3 24,4 18,9 11,1 7,8 Su ile örtülü çatılar - Güneşe maruz Hafif konstrüksiyonlu çatı25 cm su kaplı 0 2,2 8,9 12,2 10 7,8-1,1 0 Ağır konstrüksiyonlu çatı 2,5 cm su kaplı -1,1-1,1-2,2 3,6 7,8 8,9 7,8 5,6 3,3 Herhangi bir çatı 15 cm su kaplı -1,1 0 0 3,3 3,6 5,6 4,4 2,2 0 Su fıskiyesiyle ıslatılan çatılar - Güneşe maruz Hafif konstrüksiyon 0 2,2 6,7 10 8,9 7,8 5,6 1,1 0 Ağır konstrüksiyon 1,1 1,1 1,1 4,4 6,7 7,8 6,7 5,6 3,3 Gölgedeki çatılar Hafif konstrüksiyon 2,2 0 3,3 6,7 7,8 6,7 4,4 1,1 0 Orta konstrüksiyon -2,2-1,1 1,1 4,4 6,7 6,7 5,6 3,3 1,1 Ağır konstrüksiyon -1,1-1,1 0 2,2 4,4 5,6 5,6 4,4 2,2
Çizelge 94 Güneşe maruz ve gölgedeki çatılara ait ısı kazancının hesaplanması için (ΔT) eşdeğer sıcaklık farkları Çatı konstrüksiyonunun cinsi 2,5 cm tahta yahut 2,5 cm tahta+2,5 yahut 5,0 cm izolasyon 5 cm betaonarme yahut 5 cm bertonarme yahut+5 cm izolasyon 5 cm tahta Güneş zamanı Öğleden evvel Öğleden sonra 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Hafif konsrtüksiyonlu çatılar 6,7 21,1 30 34,4 27,8 14,4 5,6 2,2 0 Orta konstrüksiyonlu çatılar 3,3 16,7 26,7 32,2 27,8 17,8 7,8 3,3 1,1 5 cm alçı yahut 5 cm alçı +2,5 cm izolasyon 2,5 cm tahta yahut 5,0 cm tahta yahut 0 11,1 22,2 28,9 30 23,3 11,1 5,6 3,3 5,0 cm betonarme yahut 5,0 cm tahta alçı 10 cm camyünü ile kaplı tavan 10 cm betonarme 10 cm betonarme + 5,0 cm izolasyon 0 11,1 21,1 27,8 28,9 22,2 12,2 6,7 3,3 Ağır konstrüksiyonlu çatılar 15 cm betonarme 2,2 3,3 13,3 21,1 23,6 24,4 17,8 10 6,7 15 cm betonarme+5 cm izolasyon 3,3 3,3 11,1 18,9 23,3 24,4 18,9 11,1 7,8 Su ile örtülü çatılar - Güneşe maruz Hafif konstrüksiyonlu çatı25 cm su kaplı 0 2,2 8,9 12,2 10 7,8-1,1 0 Ağır konstrüksiyonlu çatı 2,5 cm su kaplı -1,1-1,1-2,2 3,6 7,8 8,9 7,8 5,6 3,3 Herhangi bir çatı 15 cm su kaplı -1,1 0 0 3,3 3,6 5,6 4,4 2,2 0 Su fıskiyesiyle ıslatılan çatılar - Güneşe maruz Hafif konstrüksiyon 0 2,2 6,7 10 8,9 7,8 5,6 1,1 0 Ağır konstrüksiyon 1,1 1,1 1,1 4,4 6,7 7,8 6,7 5,6 3,3 Gölgedeki çatılar Hafif konstrüksiyon 2,2 0 3,3 6,7 7,8 6,7 4,4 1,1 0 Orta konstrüksiyon -2,2-1,1 1,1 4,4 6,7 6,7 5,6 3,3 1,1 Ağır konstrüksiyon -1,1-1,1 0 2,2 4,4 5,6 5,6 4,4 2,2
Çizelge 95 Güneşe maruz ve gölgedeki çatılara ait ısı kazancının hesaplanması için (ΔT) eşdeğer sıcaklık farkları Güneş zamanı Çatı konstrüksiyonunun cinsi Öğleden evvel Öğleden sonra 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Hafif konsrtüksiyonlu çatılar 2,5 cm tahta yabut 2,5 cm tahta+2,5 yahut 5,0 cm izolasyon 6,7 21,1 30 34,4 27,8 14,4 5,6 2,2 0 Orta konstrüksiyonlu çatılar 5 cm betaonarme yahut 5 cm bertonarme yahut+5 cm izolasyon 3,3 16,7 26,7 32,2 27,8 17,8 7,8 3,3 1,1 5 cm tahta 5 cm alçı yahut 5 cm alçı +2,5 cm izolasyon 2,5 cm tahta yahut 0 11,1 22,2 28,9 30 23,3 11,1 5,6 3,3 5,0 cm tahta yahut 5,0 cm betonarme yahut 5,0 cm tahta alçı 10 cm camyünü ile kaplı tavan 10 cm betonarme 10 cm betonarme + 5,0 cm izolasyon 0 11,1 21,1 27,8 28,9 22,2 12,2 6,7 3,3 Ağır konstrüksiyonlu çatılar 15 cm betonarme 2,2 3,3 13,3 21,1 23,6 24,4 17,8 10 6,7 15 cm betonarme+5 cm izolasyon 3,3 3,3 11,1 18,9 23,3 24,4 18,9 11,1 7,8 Su ile örtülü çatılar - Güneşe maruz Hafif konstrüksiyonlu çatı25 cm su kaplı 0 2,2 8,9 12,2 10 7,8-1,1 0 Ağır konstrüksiyonlu çatı 2,5 cm su kaplı -1,1-1,1-2,2 3,6 7,8 8,9 7,8 5,6 3,3 Herhangi bir çatı 15 cm su kaplı -1,1 0 0 3,3 3,6 5,6 4,4 2,2 0 Su fıskiyesiyle ıslatılan çatılar - Güneşe maruz Hafif konstrüksiyon 0 2,2 6,7 10 8,9 7,8 5,6 1,1 0 Ağır konstrüksiyon 1,1 1,1 1,1 4,4 6,7 7,8 6,7 5,6 3,3 Gölgedeki çatılar Hafif konstrüksiyon 2,2 0 3,3 6,7 7,8 6,7 4,4 1,1 0 Orta konstrüksiyon -2,2-1,1 1,1 4,4 6,7 6,7 5,6 3,3 1,1 Ağır konstrüksiyon -1,1-1,1 0 2,2 4,4 5,6 5,6 4,4 2,2
30 0 Kuzey enlemi Güneş zamanı Çizelge 96 Camdan geçen toplam güneş radyasyonu Kcal/h, m 2 30 0 Güney enlemi 6 Öğ E 7 8 9 10 11 12 Öğle 13 14 15 16 17 18 Öğ S Güneş zamanı Yılın Pencere Pencere Yılın günleri yönleri yönleri günleri K 79 33 33 35 38 38 38 38 38 35 33 33 79 G KD 342 339 256 136 43 38 38 38 38 35 33 27 22 GD D 317 445 439 469 255 111 38 38 38 35 33 27 22 D GD 174 237 342 356 336 266 165 62 38 35 33 27 22 KD Haz21 GD 22 27 43 103 184 236 252 236 184 106 43 27 22 KD Ara22 GB 22 27 33 35 38 62 165 266 336 366 342 277 174 KB B 22 27 33 35 38 38 38 111 255 369 439 445 377 B KB 22 27 33 35 38 38 38 38 43 136 255 339 342 GB Yatay 119 233 361 469 534 580 597 580 534 469 361 233 119 Yatay K 57 30 33 35 38 38 38 38 38 35 33 30 57 G KD 369 317 236 119 41 38 38 38 38 35 33 27 16 GD Tem23 D 355 437 442 382 260 117 38 38 38 35 33 27 16 D Oc 21 GD 176 290 363 388 369 296 190 71 38 35 33 27 16 KD GD 16 27 57 136 217 266 287 266 217 136 57 27 16 KD GB 16 27 33 35 38 71 190 296 369 388 363 290 176 KB May21 B 16 27 33 35 38 38 38 117 260 382 442 437 355 B KB 16 27 33 35 38 38 38 38 41 119 236 317 309 GB Kas21 Yatay 89 203 323 431 510 556 572 556 510 431 323 203 89 Yatay K 22 22 27 27 35 38 38 38 35 33 27 22 22 G KD 206 253 190 34 35 38 38 38 35 33 27 22 11 GD Ağ 24 D 255 293 428 382 265 122 38 38 35 33 27 22 11 D Şub20 GD 144 301 391 426 415 358 241 108 35 33 27 22 11 KD GD 11 24 88 198 285 353 374 353 285 198 98 24 11 KD GB 11 22 27 33 35 108 241 358 415 426 391 301 144 KB Nis20 B 11 22 27 33 35 38 38 122 266 382 428 393 255 B KB 11 22 27 33 35 38 38 38 35 84 190 255 206 GB Ek 23 Yatay 35 125 241 355 434 485 502 485 434 355 241 125 35 Yatay K 0 11 22 27 33 33 33 33 33 27 22 11 0 G KD 0 157 125 43 33 33 33 33 33 27 22 11 0 GD Eyl22 D 0 277 374 353 252 117 33 33 33 27 22 11 0 D Mar22 GD 0 233 377 439 442 393 285 152 46 27 22 11 0 KD GD 0 30 138 252 355 407 428 407 355 252 138 30 0 KD GB 0 11 22 27 46 152 285 393 442 439 377 233 0 KB Mar22 B 0 11 22 27 33 33 33 117 252 353 374 277 0 B KB 0 11 22 27 33 33 33 33 33 43 125 157 0 GB Eyl22 Yatay 0 41 160 239 320 380 401 380 320 239 160 41 0 Yatay K 0 0 11 19 24 27 30 27 24 19 11 0 0 G KD 0 79 54 19 24 27 30 27 24 19 11 0 0 GD Ek 23 D 0 198 268 285 214 95 30 27 24 19 11 0 0 D Nis20 GD 0 187 301 193 426 391 312 187 65 19 11 0 0 KD GD 0 46 144 268 372 426 453 426 372 268 141 46 0 KD GB 0 0 11 19 65 187 312 391 426 393 301 187 0 KB Şub20 B 0 0 11 19 24 27 30 95 214 285 268 193 0 B KB 0 0 11 19 24 27 30 27 24 19 54 29 0 GB Ağ 24 Yatay 0 5 52 122 195 233 255 233 195 122 52 5 0 Yatay K 0 0 3 11 16 22 24 22 16 11 3 0 0 G KD 0 0 14 11 16 22 24 22 16 11 3 0 0 GD Kas21 D 0 0 138 174 155 76 24 22 16 11 3 0 0 D May21 GD 0 0 168 258 344 344 290 182 57 11 3 0 0 KD GD 0 0 92 190 315 388 415 388 315 190 92 0 0 KD GB 0 0 3 11 57 182 290 344 344 258 168 0 0 KB Oc 21 B 0 0 3 11 16 22 24 76 155 174 138 0 0 B KB 0 0 3 11 16 22 24 22 16 11 14 0 0 GB Tem23 Yatay 0 0 11 35 81 127 144 127 81 35 11 0 0 Yatay K 0 0 0 8 14 16 19 16 14 8 0 0 0 G KD 0 0 0 8 14 16 19 16 14 8 0 0 0 GD D 0 0 0 73 127 62 19 16 14 8 0 0 0 D GD 0 0 0 111 290 315 271 168 68 8 0 0 0 KD Ara22 GD 0 0 0 84 268 355 382 355 268 84 0 0 0 KD Haz21 GB 0 0 0 8 68 168 271 315 290 111 0 0 0 KB B 0 0 0 8 14 16 19 62 127 73 0 0 0 B KB 0 0 0 8 14 16 19 16 14 8 0 0 0 GB Yatay 0 0 0 14 52 89 106 89 52 14 0 0 0 Yatay
Çizelge 96 Camdan geçen toplam güneş radyasyonu 30 0 Kuzey enlemi Kcal/h, m 2 30 0 Güney enlemi Güneş zamanı 6 Öğ E 7 8 9 10 11 12 Öğle 13 14 15 16 17 18 Öğ S Güneş zamanı Yılın günleri Pencere yönleri Pencere yönleri Yılın günleri K 99 79 49 38 38 33 38 38 38 38 49 79 84 G KD 385 377 353 263 159 52 38 38 38 38 33 27 14 GD D 293 423 437 380 266 119 38 38 38 38 33 27 14 D GD 114 203 244 244 198 119 46 38 38 38 33 27 14 KD Haz21 GD 14 27 33 38 41 52 57 52 41 38 33 27 14 KD Ara22 GB 14 27 33 38 38 38 46 119 198 244 244 203 114 KB B 14 27 33 38 38 38 38 119 268 388 437 423 293 B KB 14 27 33 38 38 38 38 52 149 263 353 377 285 GB Yatay 52 165 355 480 589 651 678 651 589 488 355 165 52 Yatay K 60 54 38 35 38 38 38 38 38 35 38 54 60 G KD 252 355 334 241 125 43 38 38 38 35 33 24 11 GD Tem23 D 271 420 445 393 268 119 38 38 38 35 33 24 11 D Oc 21 GD 114 222 271 271 225 144 60 38 38 35 33 24 11 KD GD 11 24 33 38 54 73 81 73 54 38 33 24 11 KD GB 11 24 33 35 38 38 38 144 225 271 271 222 114 KB May21 B 11 24 33 35 38 38 38 119 268 293 445 420 271 B KB 11 24 33 35 38 38 38 43 125 241 334 355 252 GB Kas21 Yatay 41 179 334 477 580 640 667 640 580 477 334 179 41 Yatay K 16 22 30 35 35 38 38 38 35 35 30 22 16 G KD 149 293 271 179 73 38 38 38 35 35 30 22 5 GD Ağ 24 D 179 399 447 401 277 125 38 38 35 35 30 22 5 D Şub20 GD 100 266 344 350 304 222 106 61 35 35 30 22 5 KD GD 5 22 35 73 127 157 171 157 27 73 35 22 5 KD GB 5 22 30 35 35 41 106 222 304 350 344 266 100 KB Nis20 B 5 22 30 35 35 38 38 125 277 401 447 399 179 B KB 5 22 30 35 35 38 38 38 73 179 271 293 149 GB Ek 23 Yatay 16 187 290 437 542 610 637 610 542 437 290 127 16 Yatay K 0 14 27 33 35 38 38 38 35 33 27 14 0 G KD 0 201 244 108 41 38 38 38 35 33 27 14 0 GD Eyl22 D 0 336 428 391 279 130 38 38 35 33 27 14 0 D Mar22 GD 0 266 355 412 382 306 182 68 35 33 27 14 0 KD GD 0 24 49 163 222 366 285 266 222 163 49 24 0 KD GB 0 14 27 33 35 68 182 306 382 412 355 266 0 KB Mar22 B 0 14 27 33 35 38 38 130 279 391 428 336 0 B KB 0 14 27 33 35 38 38 38 41 108 244 201 0 GB Eyl22 Yatay 0 68 220 366 485 540 575 548 485 366 220 68 0 Yatay K 0 8 20 30 33 35 38 35 33 30 22 8 0 G KD 0 89 106 49 33 35 38 35 33 30 22 8 0 GD Ek 23 D 0 214 366 358 255 117 38 35 33 30 22 8 0 D Nis20 GD 0 198 385 442 431 369 250 121 41 30 22 8 0 KD GD 0 49 155 250 328 377 395 377 328 250 155 49 0 KD GB 0 8 22 30 41 127 250 369 431 442 385 198 0 KB Şub20 B 0 8 22 30 33 35 38 117 255 358 366 214 0 B KB 0 8 22 30 33 35 38 35 33 49 106 89 0 GB Ağ 24 Yatay 0 16 133 271 388 464 485 464 388 271 133 16 0 Yatay K 0 3 16 24 30 33 33 33 30 24 16 3 0 G KD 0 22 43 24 30 33 33 33 30 24 16 3 0 GD Kas21 D 0 73 296 315 225 95 33 33 30 24 16 3 0 D May21 GD 0 76 344 437 439 388 282 174 62 24 16 3 0 KD GD 0 27 184 296 372 418 431 418 172 296 184 27 0 KD GB 0 3 16 24 62 174 282 388 419 437 344 76 0 KB Oc 21 B 0 3 16 24 30 38 33 95 225 315 296 73 0 B KB 0 3 16 24 30 38 33 33 30 24 43 22 0 GB Tem23 Yatay 0 5 73 193 296 369 393 369 296 193 73 5 0 Yatay K 0 0 11 24 30 33 33 33 30 24 11 0 0 G KD 0 0 27 24 30 33 33 33 30 24 11 0 0 GD D 0 0 250 285 217 87 33 33 30 24 11 0 0 D GD 0 0 309 426 439 388 293 195 80 24 11 0 0 KD Ara22 GD 0 0 174 306 385 441 442 431 385 306 174 0 0 KD Haz21 GB 0 0 11 24 80 195 293 388 439 426 309 0 0 KB B 0 0 11 24 30 33 33 87 217 285 250 0 0 B KB 0 0 11 24 30 33 33 33 30 24 27 0 0 GB Yatay 0 0 52 153 263 331 355 331 263 108 52 0 0 Yatay
Çizelge 97 Çift ve üç kat normal camlı pencerelerden geçen toplam güneş radyasyonunun hesabı için çarpım faktörü a g1 Çizelge 96 da verilen; tek kat, normal camlı pencereden geçen toplam radyasyon Kcal/h, m 2 (pencere) 55 Kcal/h, m 2 (Pencere) 110 160 220 270 ve yukarısı Çarpım Faktörü Çift kat cam 066 078 082 084 090 Çizelge 98 Dış güneş kesici pancurlar için gölgeleme faktörü a g2 Güneş yükseklik açısı (β) 38,5 0 nin altında olduğu zaman güneş ışınları kanatlar arasından geçer 38,5 0 nin üzerinde olduğu zaman güneş ışınlarının hiçbiri geçmez Güneş Yükseklik Açısı β 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Gölgeleme Faktörü 075 060 043 033 026 023 022 022 022 022
Çizelge 99 Çeşitli cam cinsleri ve gölgelikler için gölgeleme faktörü a g3 (Not: Bu faktörler sadece camdan geçen toplam radyasyona uygulanacaktır) Gölgeliğin Tipi Güneşe bakan tarafındaki renk Gölgeleme Faktörleri Tek kat Çift (yahut üç) kat Tek kat Normal cam normal cam Isı yutan cam 1 2 3 Tam Yarı Tam Yarı Tam Yarı Tente gölgelik, yanları ve üstü binaya sıkıca bağlı Tente gölgelik, yanları ve üstü binadan açık Tente gölgelik, yanları ve üstü binaya sıkıca bağlı Tente gölgelik, yanları ve üstü binadan açık Koyu veya orta Koyu veya orta Beyaz veya aliminyum Beyaz veya aliminyum Kapalı 0,35 0,25 0,25 0,20 Kapalı Kapalı 0,35* 0,25* 0,25* 0,20* Kapalı Kapalı 0,32* 0,22* 0,22* 0,18* Kapalı Tam Kapalı 0,30* 0,20* 0,20* 0,15* Cam blokları 4 Yarı Kapalı İç tarafta perde İç tarafta perde İç tarafta perde İç tarafta perde Beyaz Krem Açık kahve Koyu yeşil yahut kahverengi 0,45 0,50 0,60 0,80 0,72 0,75 0,80 0,90 0,5 0,55 0,64 0,82 0,75 0,78 0,82 0,91 0,55 0,64 0,67 0,85 0,78 0,82 0,84 0,93 0,72 0,75 0,80 0,90 0,86 0,88 0,90 0,95 İç tarafta jaluzi, kanatları 45 0 durumda İç tarafta jaluzi, kanatları 45 0 durumda İç tarafta jaluzi, kanatları 45 0 durumda İç tarafta jaluzi, kanatları 45 0 durumda Beyaz Krem, bej Aliminyum Açık gri 0,60 0,68 0,68 0,75 0,80 0,84 0,84 0,88 0,64 0,71 0,71 0,78 0,82 0,86 0,86 0,89 0,67 0,73 0,73 0,8 0,84 0,87 0,87 0,90 0,80 0,84 0,84 0,80 0,90 0,92 0,92 0,94 İç tarafta jaluzi, kanatları 45 0 durumda İç tarafta jaluzi, kanatları 45 0 durumda İç tarafta jaluzi, kanatlar düşey perdedeki aynı faktörler uygulanacak Orta renkler Koyu renkler 0,80 0,90 0,90 0,95 0,82 0,91 0,91 0,96 0,93 0,90 0,95 0,95 0,97 Dışta jaluzi, kanatlar 45 0, pencereyi tamamen örtüyor Dışta jaluzi, kanatlar 45 0, pencereyi tamamen örtüyor Alım yahut krem Dışta açık renk fakat kanatların iç tarafında koyu renk 0,30 0,20 0,30* 0,20* 0,25* 0,18* 0,20* 0,15* Dışta jaluzi, kanatlar 45 0, kenarsız bir tente gibi pencerenin 2/3 ünü örter şekilde Dışta pancur (Çizelge 93 e bak) Alım yahut krem Dışta açık renk fakat kanatların iç tarafında koyu renk 0,40 0,35 0,40* 0,35* 0,33* 0,30* 0,28* 0,20*
Çizelge 910 Isı yutan camlı pencereden geçen toplam radyasyonun hesabı için çarpım faktörleri Tek kat, sı yutan cam için çarpım faktörleri Çizelge 96 da verilen tek ket normal camlı pencereden geçen toplam radyasyon Kcal/h, m 2 (pencere) Toplam radyasyonun % 43 ünü yutan cam (*) Dışta rüzgar hızı Dışta rüzgar hızı Dışta rüzgar hızı Toplam radyasyonun % 55 ini yutan cam (*) Dışta rüzgar hızı Dışta rüzgar hızı Dışta rüzgar hızı Toplam radyasyonun % 70 ini yutan cam (*) Dışta rüzgar hızı Dışta rüzgar hızı Dışta rüzgar hızı 0 2--3 6--8 0 2--3 6--8 0 2--3 6--8 (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) (m/s) 55 Kcal/h, m 2 (pencere) 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 0,94 0,90 100 Kcal/h, m 2 (pencere) 1,00 1,00 0,98 0,98 0,95 0,95 0,88 0,82 0,68 160 Kcal/h, m 2 (pencere) 1,00 0,98 0,90 0,87 0,81 0,70 0,80 0,72 0,58 220 Kcal/h, m 2 (pencere) 0,86 0,83 0,76 0,79 0,76 0,64 0,71 0,65 0,53 270 Kcal/h, m 2 (pencere) 0,83 0,80 0,73 0,77 0,73 0,64 0,70 0,62 0,52
Çizelge 911 İnsan vücudunun verdiği ısı ÇALIŞMA ŞEKLİ MAHAL Yetişkin insanlar için toplu ısı Ortalama toplu ısı Odanın kuru termometresi 278 o C 267 o C 256 o C 239 o C 211 o C Kcal/h Kcal/h Kcal/h Kcal/h Kcal/h Kcal/h Kcal/h DUYULUR GİZLİ DUYULUR GİZLİ DUYULUR GİZLİ DUYULUR GİZLİ DUYULUR GİZLİ Sakin oturma Tiyarto, ilkokul 98 88 44 44 49 39 53 35 58 30 66 23 Oturarak çok hafif çalışma Ortaokul 113 100 45 55 45 52 54 47 61 40 69 32 Büroda çalışan Büro, otel, apartman, yüksekokul 120 Ayakta yavaş yürüyen Büyük dükkan, dükkan 139 113 45 68 50 63 54 59 62 52 72 42 Yürüme oturma Eczane 139 Ayakta yavaş 126 45 81 50 76 55 71 64 62 73 53 Banka 139 yürüme Oturarak çalışma Lokanta 126 139 48 91 55 83 61 78 71 68 81 58 Hafif atelye tezgahı Hafif iş fabrika 202 189 48 141 55 134 62 127 74 115 92 97 Dans etme Dans salonu 227 214 55 159 62 152 62 145 82 132 101 113 Yürüme 5km/h Fabrika, oldukça ağır iş 252 252 68 184 76 176 83 169 96 156 116 136 Ağır iş Fabrika 378 366 113 252 117 248 122 243 132 233 152 213
Çizelge 912 Isı kazancı hesapları için örnek bir çizelge
Çizelge 913 Isı kazancı hesapları için doldurulmuş örnek çizelge
10 Hava Kanallarının Hesabı İklimlendirme sistemlerinde hava kanallarının boyutlandırılması hem iyi bir dağıtım sağlanması hem de vantilatör basınç kayıplarının belirlenmesi bakımından çok önemlidir Hava kanallarının boyutlandırılmasında birçok hesaplama yöntemleri geliştirilmiştir Hava kanallarında çeşitli hesaplama yöntemleri olmasına rağmen burada su borularında belirtilen yöntemlere benzer olan hız yöntemi ve sabit basınç gradyanı yöntemi açıklanacaktır Bunların dışında olan statik regain (statik basınç kazanımı metodu) na da kısaca değinilecektir 101 Hız Yöntemi Bu yöntemde vantilatör çıkışından dağıtım noktasına ve emme noktasından emme vantilatörü çıkışına kadar olan tüm kanallarda uygun hızların seçilmesi gereklidir Bu hızların yaklaşık değerleri çizelge 101 de verilmiştir Bu değerler tavsiye edilen en yüksek değerlerdir Tüm kanallarda belirtilen hızlar seçildikten sonra çizelge 102, 103, 104 veya 105 ten her kanaldan geçen debi V ve hız u için geçerli doğrular kesiştirilerek buradaki boru çapı ve basınç kaybı gradyanı R bulunur Bulunan bu çap ile çizelge 106 dan da bir kenar uzunluğu olan a verildiğinde diğer b kanal uzunluğu bulunur Kanal eğer dairesel kesit alanlı ise bu işlemi yapmaya gerek yoktur R değerleri ilgili kanal uzunluğu ile çarpılarak sürtünme basınç kaybı elde edilir Kanallarda yerel kayıp katsayısı çizelge 107, 108, 109, 10,10 ve 1011 de verilenlerden alınabilir Bu değerler bir kanal için toplanır ve oradaki dinamik basınçla çarpılarak ilgili kanaldaki yerel basınç kaybı elde edilir Bu yöntemde önce kritik devre, yani en yüksek basınç kaybına sebep olan kanal hesaplanır Daha sonra yan kanalların hesapları yapılır Açıklanan hız yönteminde havanın istenildiği gibi dağıtımı sağlanamaz Bunun için kanallarda ayar damperlerinin kullanılması ve bunların işletmeye alınma esnasında istenen debiyi verecek şekilde ayarlanmaları gereklidir
102 Basınç Gradyanı Yöntemi Basınç gradyanı yönteminde su borularındakine benzer şekilde kritik devre için geçerli olan bir R[Pa/m] değeri seçilmelidir Bu değer 12 m den küçük kanallarda Ashrae[101] tarafından 07-5 Pa/m arasında tavsiye edilmektedir Bir R değeri seçildikten sonra diyagramlardan verilen R ve değerleri için gerekli kanal çapı d e bulunur d e için Ashrae[101] ve Alman literatüründe[102] değişik eşitlikler önerilmektedir V 0625 ( a b) ( a b) 0, 250 d e = 1,30 (101) + 06 ( a b) ( a b) 0, 2 d e = 1,27 (102) + Bu eşitlikler boyutsuz olarak yazılırsa aşağıdaki duruma gelirler 0,625 ( b / a) ( 1 b / a) 0, 25 d e = 1,30 (103) a + 0,6 ( b / a) ( 1 b / a) 0, 2 d e = 1,27 (104) a + Yukarıda verilen eşitlikler basınç kaybı ifadesinden bulunabilir Kanallarda basınç kaybı 2 L ρu Δ p = λ (105) d 2 e ifadesinden bulunur Burada
n C Re = λ (106) ν ud e = Re (107) olarak (107) de yerine konursa n e n n e n e n n d u L C u d L d u C p + = = Δ 1 2 2 2 2 ρν ρ ν (108) bulunur Burada C bir sabittir Ayrıca A V u = (109) bağıntısıyla eşt (108) den n n h n n A d V L C p + = Δ 2 1 2 2 ν ρ (1010) eşitliği elde edilir Bu eşitliği d e çaplı dairesel kesit alanlı boru ile herhangi bir kesit alanlı kanalda aynı debide aynı basınç kaybı alınacağı için n n h n e n e A d d d + + = 2 1 2 2 1 1 4 1 1 π (1011) bağıntısı geçerlidir Buradan da Ç d h 4A = (1012)
d e 4 = π 3 2 n 1 5 n A Ç 3 5 n 1+ n 5 n (1013) genel bağıntısı elde edilir Eğer kanallarda pürüzlü tam türbülanslı akışta n=0 ve pürüzsüz akışlarda n=0,2 veya n=0,25 kabul edilebilir Bu durumlara göre eşitlik (1013) aşağıdaki şekli alır 0,6 A d e = 1,453 (1014) 0,2 Ç 0,625 A d e = 1,548 (1015) 0,25 Ç 0,6315 A d e = 1,574 (1016) 0,263 Ç Dikdörtgen bir kanal için A=ab (1017) Ç=2(a+b) (1018) bağıntısıyla (1014), (1015), ve (1016) eşitlikleri aşağıdaki şekli alırlar 06 ( a b) ( a b) 0, 2 d e = 1,265 (1019) + 0625 ( a b) ( a b) 0, 250 d e = 1,302 (1020) +
06315 ( a b) ( a b) 0, 263 d e = 1,312 (1021) + (1019) ve (1020) eşitliklerinin (101) ve (102) eşitlikleriyle aynı olduğu hemen göze çarpmaktadır Buradan da genellikle Alman literatüründe görülen (1019) eşitliğinin pürüzlü tam türbülanslı akışlar için ve genellikle anglo-sakson literatüründe görülen (1020) tarifinin de pürüzsüz kanallar için geçerli olduğu görülür Pürüzsüz kanallar için Blasius bağıntısından çıkarılan (1021) eşitliğinin de kullanılmasında bir mahsur yoktur(re<10 5 için) Eşt(103) ve eşt(104) şekil 101 ve 102 de gösterilmiştir İki eşitlik arasındaki fark verilen sınırlar içinde %3 ten daha küçüktür Verilen bir a/b oranı için (104) eşitliği daha yüksek d e /a değerleri vermektedir Ancak verilen bir d e /a değerinde eşt(104) daha küçük b/a değeri vermektedir Yani eğer eşdeğer çap ve dikdörtgenin bir a kenarı verildiğinde, eşt(104) e göre daha küçük bir b kenarı dolayısıyla daha küçük bir kanal ortaya çıkmaktadır d e /a değerleri 1 den büyük ise şekil 101, bu değer 1 den küçük ise şekil 102 kullanılmalıdır Burada açıklanan d e eşdeğer çapının eşt(1012) de tarif edilen hidrolik çap d h ile alakası yoktur
Şekil 101
Şekil 102
Şekil 10 3 İklimlendirme kanalları için tavsiye edilen en yüksek hız
Şekil 104 Yarı esnek hortumlarda sürtünme hesabı
Sürtünme basınç gradyanı Pa/m Şekil 105 Tam esnek hortumlarda sürtünme hesabı
Şekil 106 Düzgün metalik kanallarda sürtünme hesabı
Şekil 107 Düzgün metalik kanallarda sürtünme hesabı
Şekil 108 a*b kesit alanlı dikdörtgen kanallarda eşdeğer çap
Şekil 109 Kesit alan azalmasında yerel direnç katsayıları
Şekil 10 10 Kesit alan artmasında yerel basınç kayıp katsayıları
Şekil 1011 Yön değiştirmede yerel basınç kayıp katsayıları
Şekil 10 12 Akış ayrılmalarında yerel basınç kayıp katsayıları
Şekil 1013 Akış birleşmelerinde yerel basınç kayıp katsayıları
11 FİLTRELER Havalandırma ve iklimlendirme sistemlerinde filtreler, hava içindeki katı maddelerin ayrılması için kullanılırlar Hava içindeki toz ve diğer parçacıkların boyutları küçüktür Şekil 111 de çeşitli parçacıklar için yaklaşık büyüklükler ve parçacıkların düşme hızları verilmiştir Parçacıkların düşme hızları kaldırma ve direnç kuvvetleri dengesinde hesaplanır Parçacığa etki eden kaldırma kuvveti Fk F k 3 p π d = ( ρ p ρ) g (111) 6 eşitliğinden hesaplanır Burada ρ p veρ parçacık ve akışkanın yoğunluğu, g yerçekimi ivmesi ve d de parçacık çapıdır Bu parçacığa etki eden direnç kuvveti F de p d F d 2 ρu p π 2 = ρ d d p (112) 2 4 olarak hesaplanır Burada u p parçacık düşme hızıdır ρ de direnç faktörü olup, parçacıklar küçük d olduklarında ρ d 24 24γ = = (113) Re u p d p eşitliğinden yararlanılarak bulunur Eşt (111) ve (112) eşitliklerinden de parçacık düşme hızı U p 1 ( ρ p ρ) 2 = g d p (114) 18 η
şeklinde hesaplanır Parçacık düşme hızı görüldüğü gibi, parçacık çapının karesine orantılıdır 111 Filtrelerin Sınıflandırılması Filtreler EN 779 (111) a göre G ve F gruplarına ayrılırlar G grubunda G1,G2,G3 VE G4 filtreleri ve F grubunda da F5,F6,F7,F8, ve F9 filtreleri mevcuttur Bir adet filtre kullanılan yerlerde F7 filtresinin kullanılması, iki ayrı filtre kullanılması durumunda ise bir F5 bir F7 filtrelerinin kullanılması doğrudur Daha hijyen ortamlar için iki ayrı F7 ve F9filtrelerinin kullanılması uygun olur G1-G4 kaba filtrelerinde toz tutmada sonraki en yüksek basınç farkı 250 Pa olabilir İnce filtreler olan F5-F9 da ise basınç farkının 450 Pa a kadar çıkmasına müsaade edilmektedir EN 1822-1 e (112) göre de HEPA filtreler mevcuttur HEPA filtreler H10-H14 arasında sınıflandırılmaktadır Bu filtrelerden daha da etkin olan filtreler ULPA filtreler olarak adlandırılırlar ve U15,U16 ve U17 olarak sınıflandırılmaktadır Ameliyathane gibi özel yerlerde üçüncü olarak en az bir HEPA filtre konulması gerekmektedir14142 112 Filtre Verimi Filtre verimi veya ayırma derecesi M p, ç A=100 (1- ) M p, g (115) M, filtre çıkışındaki parçacık kütle debisini ve M de filtre girişindeki parçacık p, ç p, g debisini göstermektedir Çeşitli filtrelerin A ayırma dereceleri çizelge 111 de verilmiştir
Çizelge 111 Çeşitli filtrelerin ayırma dereceleri G1 G2 G3 G4 F5 F6 F7 F8 F9 A <65 65-80 80-90 >90 40-60 60-80 80-90 90-95 >95 H10 H11 H12 H13 H14 A 85 95 99,5 99,95 99,995 U15 U16 U17 99,9995 99,99995 99,999995 113 Özel Filtreler İklimlendirme sistemlerinde bazı özel filtrelerde kullanılmaktadır Bunlardan biri elektrofiltreleridir Elektrofiltreler genelde 12-14 kv doğru akımıyla çalışan cihazlardır Tozlar elektrik verilen levhalarda toplanmaktadır, 003 μm olan küçük tozların ayrılması mümkündür, sigara dumanını da elektrofiltre ile ayrılabilmektedir 2,5 m/s hızda basınç kayıpları 70 Pa civarında olup, küçüktür Ayırma dereceleri % 95 olabilmektedir Hava içinde bulunan zararlı gazların ve kokuların alınması için gaz adsorbsiyon filtrelerinin kullanılması gereklidir SO ve NO 4 gibi gazlar da adsorbsiyon yoluyla 2 havadan alınabilmektedir Su buharı da havadan adsorbsiyon yoluyla silikojel gibi maddeler yardımıyla alınabilmektedir Aktif kömür de en çok kullanılan adsorbsiyon maddelerinin başında gelmektedir Aktif kömürde 1000-1500 m2/g gibi yüksek miktarda yüzey alan mevcuttur Genel olarak hidrojen atomları dışında üç atomdan fazla atom içeren moleküller aktif kömür tarafından kolayca ayrıştırılabilmektedir???? aktif kömür filtreleri???? edilmeden 3-18 ay arasında görev yapabilmektedir Tek bir filtrenin kullanıldığı yerlerde bilhassa alerji yapacak maddelerin de kolaylıkla temizlenebilmesi için elektrofiltreler tavsiye edilir Bunların etkinliği şekil 142 de verilmektedir Burada da elektrofiltrelerin bilhassa sigara dumanı, bakteriler ve polenler için gayet etkin olduğu görülmektedir
12 Nemlendiriciler İklimlendirme sistemlerinde en önemli kısımlardan biri de nemlendirme sistemleridir Kış klimasında hem su ile hem de su buharı ile nemlendirme yapılmaktadır Bu kısımda her iki metoda da yer verilecektir 121 Su ile Nemlendirme Su ile nemlendirmede de çeşitli yöntemler söz konusudur Şekil 121 de yatay ve eş yönlü bir su ile nemlendirme sistemi gösterilmiştir Su ile nemlendirmede yaklaşık olarak sabit entalpide durum değişimi kabul edilir Nemlendirme verimi de X X 2 1 η N = (121) X d X 1 olarak tarif edilir d noktası doyma eğrisi üzerindedir X ve X 2 havanın nemlendirilen giriş ve çıkış mutlak nemlerini göstermektedir Bu durum şekil 122 a da psikrometrik diyagramda verilmiştir Şekil 113 te ise η nin su debisi ile değişimi lüleli bir nemlendiricide gösterilmiştir Bu şekilde de nemlendirme veriminin su debisi ve lüle ön basıncı ile arttığı görülmektedir Buradan ayrıca beher kg hava debisi için 07 kg dan fazla su debisinin gerekli olduğu anlaşılmaktadır Nemlendiricilerde lüleler bir ve ve çok sıralı olduğu gibi havaya eş ve/veya karşıt yönlü olarak da tasarlanabilirler Nemlendiricilerden sonra damla tutucuların konması da gereklidir 1 Lüleler ile nemlendiricilerden başka hızla dönen bir levha üzerine su verilerek de merkezkaç kuvvetinin etkisiyle su küçük damlacıklara da ayrılabilir Bunlardan başka ince bez veya filtre şeklindeki maddeler su ve hava içinden periyodik olarak geçirilerek de nemlendirme sağlanabilir Dolgulu kulelerde hava-su akışı gerçekleştirerek de nemlendirme gerçekleştirilebilir Şekil 122 de 1 ve d noktası bilindiğinden 2 noktası η N nin bilinmesiyle bulunabilir η N ise üretici firma verilerinden yararlanılarak belirlenmelidir
122 Buhar ile Nemlendirme İklimlendirme sistemlerinde su buharı ile nemlendirme son yıllarda hızla artmaktadır Bunun nedeni de su ile nemlendirmede lejyoner hastalığı riskinin artmasıdır Eğer hazır su buharı mevcut değilse,nemlendirme için kullanılacak su buharının üretilmesi gerekmektedir Şekil 122 b de gösterildiği gibi, su buharı ile nemlendirme psikrometrik diyagramda yaklaşık olarak sabit kuru termometre sıcaklığında kabul edilebilir Su buharı elde edilmesinde genel olarak elektrik enerjisi kullanılmaktadır Bundan dolayı sisteme verilecek suyun temiz olmasına dikkat edilmeli ve buhar üreticisi de zaman zaman kireç taşı vb çökeltilerden temizlenmelidir
Lüleler t we Şekil 121 Yatay ve eş yönlü bir su ile nemlendirme
a) b) Şekil 122 Nemlendirici veriminin psikrometrik diyagramda gösterimi
Şekil 12 3 Nemlendirici veriminin özgül su debisi??? ve su basıncı ile değişimi
13 Isı Eşanjörleri İklimlendirme sistemlerinde ön ısıtma, ısıtma ve soğutma işlemleri için ısı eşanjörlerine ihtiyaç vardır Bu ısı eşanjörlerini DX coiller ve sulu coiller olarak iki ana gruba ayırmak mümkündür DX coiller (direct expansion) ısı pompasının kondenseri veya soğutma makinasının evaperatörü olarak çalışan coillerdir Burada bu tip ısı eşanjörleri değil, sulu ısı eşanjörleri açıklanacaktır 131 Eşanjör Hesaplarında Temel Eşitlikler Eşanjörlerin hesaplanması için temel eşitlikler aşağıda verilmiştir (131) : Q=UF ΔT m (131) Q=M c ( T T ) (132) 1 P1 1g 1ç Q=M c ( T T ) (133) 2 p2 2ç 2g B u eşitliklerde U toplam ısı transferi katsayısını, F eşanjör yüzey alanını ve ΔTm de logaritmik sıcaklık farkını göstermektedir ΔT m = ΔTb ΔT ΔTb ln ΔT k k (134) Burada ΔTb ve ΔT k eşanjör giriş ve çıkışındaki sıcaklık farklarıdır Karşıt ve eş yönlü akışlarda ortalama sıcaklık farkı için (134) eşitliği kullanılabilir Diğer türlerde (çapraz akış ve diğer akış türlerinin kombinezonları) bu tarif kullanılamaz O zaman Δ Tm için özel diyagramların kullanılması zorunludur Pratikte bu tür ortalama sıcaklık tarifi yerine, aşağıdaki gibi bir eşanjör verimi tarif edilir
Q η = (135) Q max Burada max Q ideal bir eşanjörde transfer edilen maksimum ısıdır Q max = C min ( T1 g T2g ) (136) C akışkan 1 ve 2 için hesaplanan min C = M c 1 1 p1 (137) C = M c 2 2 P2 (138) kapasitelerin küçük olanıdır Büyük olan kapasite de C olarak adlandırılır max Bütün eşanjörler için aşağıdaki bağıntıyı yazmak mümkündür η = f ( N, C ) (139) Burada N ve C boyutsuz sayılar olup UF N = (1310) C min C = C C min max (1311) şeklinde tarif edilirler Karşıt ve eş yönlü akış için aşağıdaki bağıntılar geçerlidir
Karşıt akış için N (1 C ) 1 e η = (1312) N (1 C ) 1 C e Paralel akış için N (1+ C ) 1 e η = (1313) 1+ C bağıntıları kullanılabilir Bu eşitlikler C 0 için C 0 : η = 1 e N (1314) şekline ve karşıt akışta C 1 için ise C 1 N η = (1315) 1+ N Paralel akışta C 1 1 e 2N η = (1316) 2 şekline dönüşürler Q max ısısı N ve karşıt akış için elde edilir Çeşitli tip ısı eşanjörleri için (139) fonksiyonu diyagramlar olarak verilmiştir[132] Şekil 131 ve 132 ve 133 de paralel, karşıt ve çapraz akış için ise C ile değişimi gösterilmiştir
132 Eşanjör Hesabı Eşanjör hesapları pratikte iki şekilde yapılır Eşanjörün kendi verilmiştir Akışkan debileri ve giriş sıcaklıkları da verilmiştir Bu durumda verilen değerlerden U, F ve C min,c max hesaplanabildiğinden N ve C boyutsuz sayıları hesaplanır Bu değerlerle de η verilen eşitlikler veya diyagramdan belirlenir Q bilindiğinden eşt (135) ten transfer edilen ısı ve buradan da eşt (132) ve (133) ten akışkanların çıkış sıcaklıkları belirlenir max Eşanjör verildiğinde eğer bir akışkanın debisi verilmez ve bunun yerine bir çıkış sıcaklığı verilirse o zaman bir debi önce kabul edilir ve bu değerle N ve C değerleri bulunur Belirlenecek η değeri ile Q elde edilir ve eşt(132) ve (133) ten de istenen debi hesaplanır ve bu debi ilk kabul edilenle karşılaştırılır Eğer fark belirli bir değerin altında değilse tekrar baştan başlanarak hesaplar yapılır (yani iterasyon yapılır) Böylece de sonunda debi tam olarak tespit edilmiş olur Diğer ve en önemli problem türü ise transfer edilen ısı ile akışkan debileri ve giriş sıcaklıklarının verilmesidir Bu durumda akışkan çıkış sıcaklıkları eşitlik 132 ve 133 ten hemen hesaplanır Bilinmeyen yüzey alan F ve dolayısıyla eşanjörün kendisidir Bu durumda eşt (135) ve (1311) da η ve C bulunur Bu değerlerle de diyagramdan N belirlenir N içinde hem F hem de U bilinmemektedir Bunun için önce tecrübelere dayanarak bir U değeri seçilir Bu değere göre hesaplanan N değerinden yüzey alan F elde edilir Bu yüzey alana uygun bir eşanjör dizaynı yapılır Böylece eşanjörün her iki akışkan tarafındaki hızlar belirlenir ve bunlarla da ısı transferi katsayıları ve dolayısıyla toplam ısı transferi katsayısı U hesaplanır Bu hesaplanan U değeriyle de eşanjör yüzey alanı F yeniden bulunur ve eşanjör de buna uygun olarak yeniden düzeltilir Bu hesaplara eşanjör artık değişmeyene kadar devam edilir ve hesaplar sona erer
Şekil 131 Eş yüklü ısı eşanjörü verimi Şekil 132 Karşıt akışlı ısı eşanjörü verimi
Şekil 133 Çapraz akışlı ısı eşanjörü verimi
14 Odada Hava Toplama ve Dağıtma Odalara hava, hava kanalları vasıtasıyla iletilir ve odaya üflenir Odadan hava griller vasıtasıyla toplanır ve kanallarla emme vantilatörüne iletilir Üfleme ve toplama yerlerinde hava belirli bir basınç kaybına uğrar Bu basınç kaybı ρ 2 2 Δ P = ς u (141) eşitliğinden hesaplanabilir u hızı üfleme yerinden sonraki hızdır Yani bu hız üfleme debisinin A T üfleme griline bölünmesiyle bulunan hızdır V u = (142) A T Üfleme ve toplama yerleri bir delikli levha olarak kabul edilirse yerel basınç kaybı faktörü ς = (143) eşitliğinden hesaplanır Burada ε açıklık oranı olup A h ε = (144) A T eşitliğinden bulunur A h havanın aktığı kesit alan, A T ise üfleme veya basma yerinin toplam kesit alanıdır Şekil 141 de bir üfleme grilinin (ayarlanabilen) basınç kaybının hız u ile değişimi çeşitli ε değerleri için verilmiştir ς = 1 tam açık, ε =0 tam kapalı grill anlamındadır Burada ayrıca çıkışta meydana gelen gürültü şiddeti de [db] ile verilmiştir Gürültünün yüksekliğini önlemek için griller fazla konulmamak ve tam açık konumunda hız 3-4 m/s yi geçmemelidir Havanın oda içerisinde yayılması havanın çıkış hızı ile çıkış alanına aşağıdaki gibi bağımlıdır
1 2 L = a u A ) (145) ( T Burada a grillerin özelliklerine bağlı bir parametre olup, ortalama bir değer olarak a=15 kabul edilebilir Bu eşitliğe göre 200mm*400mm bir grilden 2 m/s hızla verilen hava 6 m uzaklığa kadar gider Ancak gril en B ve boy A nın oranı A/B çok büyük olduğundan ilerleme yolu önemli ölçüde azalmakta ve yukarıda verilen değerin yarısına kadar düşmektedir Basınç kaybı ve ilerleme yolu ile ilgili en sağlıklı bilgiler üretici firmaların kataloglarından alınmalıdır Üfleme yerleri tavana çok yakın olmamalıdır A/B oranı 3 ten küçük üfleme grillerinde tavandan uzaklık en az A boyuna eşit olmalıdır Grillerin seçiminde basınç kaybı, gürültü ve ilerleme yolunun büyüklüğü dikkate alınmalıdır Odalara hava vermenin diğer bir şekli de tüm tavandan delikler vasıtasıyla havanın gönderilmesidir Bu durumda tavanda basınçlı bir ara yer yaratılır Deliklerden aynı miktarda hava çıkması için bu ara yerdeki basıncın her yerde aynı olması sağlanmalıdır Ayrıca bu basınçlı yer basınç farkından dolayı meydana gelen kuvvetlere karşı da mukavim olmalıdır Basınçlı yerde her tarafta aynı basınç yaratmak için basınçlı hacme hava gönderen kesit alanların basınçlı hacimde odaya hava sevkeden kesit alanlardan iki kat daha büyük olması gereklidir Basınçlı hacim ile iklimlendirilecek oda arasındaki basınç farkı normalde 10-40 Pa arasında değişir
15 İklimlendirmede Kontrol İklimlendirme sistemlerinde kontrolün önemi açıktır Bu sistemlerde temiz ve bypass havasının karışımı, sıcaklıkların ve rölatif nemin kontrolü yapılır Bunlara sırasıyla değinilecektir 151 Temiz-Çevrim Havası Kontrolü Bir iklimlendirme sistemi temiz hava-çevrim havası oranı sabit olacak şekilde çalıştırılabilir Bu durumda her iki taraftaki damperler uygun olarak ayarlanır ve sistem sabit hava debisi oranında çalışır Ancak belirecek ihtiyaca göre damperlerin el ile durumları değiştirilerek hava debisi oranları değiştirilebilir Örneğin bir toplantı salonu toplantıdan önce %100 çevrim havası ile çalıştırılarak salon belirli bir sıcaklığa getirilir Toplantı başlamadan kısa bir süre önce de üflenen temiz hava oranı damperlerle ayarlanabilir ve böylece salonun konfor şartlarına ulaşması hızlı ve ekonomik bir şekilde elde edilir Bazen hava karışımı,dış ve çevrim havası karışma sıcaklığı esas alınarak kontrol edilmektedir Bu durum şekil 151 de gösterilmektedir Burada belirli bir karışma sıcaklığı esas alınır Kışın karışma sıcaklığı sol değerin altına düşerse dış hava damperi kısılır çevrim havası damperi açılır Yazın karışım sıcaklığı düşerse dış hava damperi açılır, karışım sıcaklığı artarsa dış hava damperi kısılır Burada yaz ve kış durumları ayrı ayrı dikkate alınır veya bir dış hava sıcaklık duyucu ile bu iş yapılır Karışım havası sıcaklığı kış klimasında 16 C ve yaz klimasında da 24 C civarında alınması önerilebilir Kış iklimlendirmesinde eğer su ile nemlendirme yapılıyorsa ön ısıtıcı koymadan da iklimlendirme yapmak mümkündür Bunun için karışım havasının entalpisi belirlenerek dış hava debisi kontrol edilir Şekil 152 de bu durum psikrometrik diyagramda gösterilmiştir Dış hava durumu 1 veya 1 olduğunda karışım havası 3 ve 3 de yani h = sabit doğrusu üzerinde tutularak otomatik kontrol sağlanabilir Eğer dış hava 4 entalpisi h den büyük ise %100 dış hava ile iklimlendirme yapılır Bu tür kontrol şekil 4 153 te gösterilmiştir Burada karışım havasının ve dış havanın entalpileri ölçülerek (rölatif nem ve kuru termometre sıcaklığıyla) karışım havasının durumu ayarlanmaktadır
Yaz iklimlendirmesinde gece düşük sıcaklıktaki hava ile binaların içinin soğutularak, gündüz önemli miktarda tasarruf sağlanabilir, Bunun için şekil 154 te gösterildiği gibi kontrol yapılabilir Burada vantilatörler bir saat vasıtasıyla belirli bir saatte örneğin saat 01 de sisteme akım verilir Oda sıcaklıkları belirli bir sol değerin üzerinde ise vantilatörler çalıştırılır ve dış hava ve atık hava damperleri tam olarak açılır Eğer oda sıcaklıkları belirlenen sol değerin altına inerse vantilatörler durdurulur Eğer saat örneğin 05 i geçerse sisteme verilen akımı saat keser İklimlendirme sistemlerinde odadaki hava kalitesi için genellikle bulunan insan sayısı ile belirli bir hava debisi çarpılarak (örneğin 30 m 3 /h ) dış hava ihtiyacı bulunur Bazen verilen değerin çok üzerinde (örneğin 80 m 3 /h ) de değerler kabul edilmektedir Bundan başka iklimlendirilen ortamda hesaplar için kabul edilen insan sayısı genelde en yüksek değerdir Normal işletmede, kafe, restoran, toplantı salonu, sinema gibi yerlerde insan sayısı belirlenen en yüksek değerden çok daha küçük olabilmektedir Bu durumda mahaldeki hava kalitesi ölçülebilirse bu sinyalle dış hava debisinin kontrol edilmesi en uygun yoldur O zaman çok ekonomik bir mekanik havalandırma yapmak mümkündür Hava kalitesini ölçmek için hava içindeki CO ölçülebilmektedir Ayrıca koku ve diğer maddelerin de hava kalitesine büyük etkisi vardır, ancak bunları ölçmek çok zordur 2 152 Sıcaklık Kontrolü Sıcaklık kontrolü üfleme havası veya oda (emme havası) sıcaklığının kontrolü şeklinde gerçekleştirilebilir Şekil 155 de üfleme hava sıcaklığı kontrolü hem yaz ve hem de kış kliması için gösterilmiştir Isıtmada genelde 3 yollu vana ve soğutmada da 2 yollu vana kullanılır Burada üfleme sıcaklığının sol değeri dış hava sıcaklığına bağlı olarak da değiştirilebilir Şekil 156 da da emme havası sıcaklığının kontrolü gösterilmiş olup, üfleme havası sıcaklığı kontrolü ile aynıdır Emme havası sıcaklığının kontrolü bazen çok yavaş kontrole sebep olabilir Bu durumda hem üfleme hem de emme havası sıcaklıklarının kontrolünü beraberce yapmak, hızlı ve hassas bir kontrol imkanı verir Bu durum da şekil 157 de gösterilmektedir
Soğuk bölgelerde karışım havası sıcaklığın belirli bir sıcaklıktan aşağıya düştüğü durumlarda ( örneğin 5 C ) dış hava damperi tamamen kapatılarak herhangi bir donma durumu önlenmektedir Bu durum da şekil 158 de gösterilmiştir 153 Nem Kontrolü Nem kontrolü pratikte birçok şekilde yapılmaktadır Kış iklimlendirmesinde nemlendirme eğer su ile yapılıyorsa, o zaman nemlendirici çıkışında oda havasının çiğ nokta sıcaklığı kontrol edilerek nem kontrolü yapmak olasıdır Ancak daha basit olan kontrol şekilleri doğrudan nemin ölçülmesiyle yapılan kontrollerdir Şekil 159 da nemlendirici etrafına bir bypass kanalı daha yapılır ve hem ana kanala hem de bypass kanalına damper konur Odada yahut emme kanalına konan bir rölatif nem ölçer ile bu damperler kontrol edilerek istenen nem değeri elde edilir En çok kullanılan bir başka kontrol şekli ise su ile nemlendirmede su devresindeki bir vana ile lülelere giden su miktarının ayarlanmasıdır Odada nem yüksek ise vana kısılır, düşük ise vana açılarak kontrol sağlanır Bu kontrol şekli de şekil 1510 da verilmiştir Buhar ile nemlendirmede kontrol su ile nemlendirmedekine benzerdir Şekil 1511 de bu durum verilmiştir Burada buhar vanası açılarak veya kısılarak odadaki nem kontrol edilir 154 Kontrol Cihazı Kontrol cihazı kontrol edilecek büyüklük ile bunun sol değerini karşılaştırır ve aradaki farkı da bir vana veya damper motorunu harekete geçirmeye yarayan büyüklüğe çevirir Ölçü aletinde (duyu organında) ölçülen büyüklük bir sinyal olarak kontrol cihazına gelir Bu cihazda aynı zamanda bir sol değeri de benzer bir sinyal haline getirilerek bunlar birbirleriyle karşılaştırılır Bu karşılaştırma sonucunda elde edilen fark, bir motora gönderilerek vana veya damperi kısar veya daha da açar
İklimlendirme sistemlerinde elektrik ve pnomatik enerjiyle çalışan kontrol cihazları kullanılmaktadır Cihazlar P, PI, PID kontrol cihazları şeklinde çalıştırılabilirler 154 Ayar Vanaları Ayar vanaları olarak 2 veya 3 yollu vanalar kullanılır Şekil 1512 de gösterildiği gibi 2 yollu vanalar ile debi kontrolü (a) ve sıcaklık kontrolü (b) yapmak mümkündür Vanalarda debi V = βa ΔP ρ (151) eşitliği ile bulunur Burada ΔP vanadaki basınç kaybı, ρ akışkan yoğunluğu, A vananın akış için kesit alanı ve β bir katsayıdır Bir vana için karakteristik değer k v değeridir; k v değeri vanada ΔP = 0 1 bar basınç farkında kg ρ 0 = 1000 yoğunlukta bir sıvının 3 m m 3 /h olarak debisini gösterir V 0 Buna göre eşitlik (151) den aşağıdaki bağıntı çıkar V 0 = k v = βa ΔP ρ 0 0 (152) Son iki eşitlikten de V = k v ΔP /1bar kg ρ /1000 3 m (153) 3 m elde edilir Su için Δ P (bar) olarak yazıldığında ve k v ( ) olarak verildiğinden (153) h eşitliği basit olarak
V = kv ΔP (154a) k v = V ΔP (154b) şekline gelir ve debi de m 3 /h olarak çıkar Vana otoritesi P v ΔP v v = = (155) ΔP T ΔP ΔP + ΔP v s şeklinde tarif edilir Burada ΔP v, vananın tam açık olduğundaki basınç kaybı, Δ Ps de sistemdeki basınç kaybı ve ΔP T de toplam basınç kaybıdır Vana otoritesinin 1/3 1/2 arasında seçilmesi tavsiye edilir Eşt (155) den aşağıdaki bağıntı bulunur ΔP v Pv = 1 P v ΔP s (156) Bu eşitliğe göre ΔP v değeri sistem basınç kaybının yarısı ile tam değeri arasında seçilmelidir Bu açıklamalara göre sistemde debisi bilindiğine göre sistem basınç kaybı Δ belirlenir ve bir değeri seçilerek Δ tespit edilir Eşt (154b) den de seçilecek P s P v vananın k değeri hesaplanır v V P v Vanaların karakteristikleri çeşitlerine göre farklılıklar gösterir Şekil 1512 ve 1513 te lineer ve eşit yüzdelikli vanaların karakteristikleri ventil otoritesi P v nin fonksiyonu olarak verilmiştir edilmektedir P v = 1 de tüm basınç kaybının ventilde meydana geldiği kabul
Bilhassa ısıtma sistemlerinde bir zaman kontrolü için şekil 1514 te gösterilen ve pompa arkasına konan 3 yollu karıştırma vanaları konmaktadır Bu sistemde ısıtma cihazına giden suyun sıcaklığı dönüş suyu kullanılarak düşürülmektedir Burada pompa ve ısıtıcı cihazda debi yaklaşık olarak sabit kalır ancak kazanda (kollektörde) sabit değildir Debi ısıtıcıda azalmadığından, sıcaklık dağılımı daha iyi ve böylece ısı transferi daha iyi olur Şekil 1515 te ise 3 yollu vana pompa önüne ve ısıtıcı arkasına konmuştur Bu durumda ısıtıcıya verilen suyun miktarı düşürülür ve kazandan (kollektörden) geçen su miktarı yaklaşık sabit kalır Gösterilen vanaya bypass veya dağıtım vanası denir Uygulamada direnci az olan kelebek vanalar da debi kontrolü için bazen kullanılmaktadırlar
Şekil 151 Karışım havası sıcaklığı kontrolü 4 3 2 1 1' 3' h 4 Şekil 152
Şekil 153 Oda çiğ noktası sıcaklığına göre damper kontrolü Dış Hava Şekil 154 Gece dış hava ile bina soğutulması
Şekil 155 Üfleme havası sıcaklığı kontrolü Şekil 157 Emme ve üfleme havası sıcaklıkları kaskod kontrolü
Şekil 158 Donma kontrolü Şekil 159 Bypass kanallı nem kontrolü
Şekil 1510 Su tarafındaki vananın kısılmasıyla nem kontrolü Şekil 1511 Buharla nem kontrolü
Şekil 1512 Lineer karakteristikli vana Şekil 1513 Eşit yüzdelik karakteristikli vana
a) b) Şekil 152 a) Debi kontrolü b) Karıştırma (sıcaklık) kontrolü Şekil 1514 Karıştırma (sıcaklık) ile zon kontrolü Şekil 1515 Dağıtma (debi) ile zon kontrolü
17 İÇ KONFOR ŞARTLARI Konfor iklimlendirmesinde amaç insanların kendilerini rahat bir ortamda hissetmeleridir İnsan yaşamak için belirli bir besin alır Bu besinin bir kısmı iş yapmak için mekanik enerjiye çevrilir Geri kalan kısmı da ısı olarak ortama verilmek mecburiyetindedir İnsan verimi çok küçük bir makine olarak kabul edilebilir Onun için insan ısıl konforu için yapılan modellerde iş yapmaya bir insan esas alınabilir 171 Isıl Denge İnsan metabolizması uğraş durumuna bağlı olarak bir ısısı üretir Bu üretilen ısı, iş yapılmadığı farz edildiği taktirde bu ısıyı ortama vermek durumundadır Bunu da kan dağıtımı ile ten altına kadar taşıyarak yapar Bu durum şekil 171 de şematik olarak gösterilmiştir Q m Isı Transferi Isı Dağıtım Ağı Isı Transferi Isı Transferi Isı Üretim Merkezi Isı Transferi Şekil 171 Vücutta ısıl denge
Bu şekilde ısı dengesi aşağıdaki gibi yazılabilir Q Q m = + + + + + (171) S Q B Q T Q R Q K Q D Burada vücuttan terleme dışında kütle transferi atılan ısı miktarıdır ise tenden terden Q B dolayı atılan ısı miktarıdır ve tenden radyasyon ve konveksiyonla transfer edilen Q R Q K Q T ısıyı göstermektedir Q D ise eğer üretilen ve kaybedilen ısılar birbirlerine eşit değillerse vücutta depolanan ısıyı göstermektedir Ortam ve çevrenin sıcaklığına bağlı olarak, Q R Q K ve eksi değerlerde alabilirler Nefes almadan dolayı kaybedilen için de hem gizli hem Q D de duyulur ısı vardır Q B Verilen eşitlikten de görüleceği gibi, ısıl konforu, insanın ürettiği ısı, giyim durumu, ortam sıcaklığı, ortamı çevreleyen cisimlerin sıcaklığı, ortam nemi ve daha birçok faktör etkilemektedir 172 Isı Kaybına Etki Eden Parametreler İnsanın ısı kaybına etki eden parametreler, operasyon sıcaklığı, nem ve hava hızıdır Bunların aşağıdaki değerlerde olması uygun görülmektedir [1] Bunların aşağıdaki değerlerde olması uygun görülmektedir a- Operasyon sıcaklığı : 20-27 C b- Nem (çiğ nokta sıcaklığı) : 2-17 C c- Hava hızı : 0,25 m/s Operasyon sıcaklığı konveksiyon ve radyasyonu etkileyen ortam ve ortamı çevreleyen duvar sıcaklığının ağırlıklı bir ortalaması olarak alınmıştır [2]
t 0 =At a +(1-A)t d (172) u 0,2 m/s : A=0,5 0,2<u<0,6 : A=0,6 0,6 u<1,0 : A=0,7 ISO 7730 da [3] A=0,5 olarak tavsiye edilmektedir Ashrae konfor bölgeleri şekil 172 de yaz ve kış durumları için birlikte gösterilmiştir Konfor durumu Ashrae tarafından tarif edilen bir PMV değeri ile de değerlendirilmektedir PMV değeri ile aşağıdaki durumlar tarif edilmektedir PMD= 3 Çok sıcak 2 Sıcak 1 Az sıcak 0 Normal -1 Az serin -2 Serin -3 Soğuk PMD değerine sıcaklık ve nemin etkisini normal rüzgar hızında yaklaşık görebilmek için PMD (t k -28+P b )/4 (173) eşitliği kullanılabilir Burada t k [8C] olarak kuru termometre sıcaklığını P b, [kpa] olarak hava içindeki nemin karışım basıncını göstermektedir Normal hissetmenin anlamı, havanın aynı giyimli insanların %90 ı tarafından konfor şartlarının sağlandığı kanaatinin oluşmasıdır
173 Diğer Konfor Şartları Döşemeden ısıtma sistemlerinde döşeme yüzey sıcaklığının 29 C den daha düşük olması gerekmektedir ancak döşeme sıcaklığının konfor için kışın 21 C den de az olması gerekmektedir Düşey doğrultuda da insan ayak ve başı arasındaki sıcaklık farkının 2 C den daha fazla olmaması gereklidir Ancak baş kısmındaki sıcaklığın daha düşük olduğu durumlarda sıcaklık farkının etkisinin az olduğu belirtilmektedir [4]
174 Kaynaklar [1] ASHRAE Standard 55-81, Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy, Atlanta, 1981 [2] ISO 7730, Moderate Thermal Environment Determination of PMV and PPD Indices and Specifications for Thermal Comfort, Second Edition, 1994 [3] Ye Hai, Wei Runbai, A Dimensionless Number for Evaluation of thermal comfort, Air Conditioning in High Rice Buildings 2000, International Institute of Refrigeration, Proceeding China 2000 [4] Ashrae Fundamentals Chapter 8, Physiological Principles and Thermal Comfort, Atlanta, 1993
172 Isı Kaybına Etki Eden Parametreler İnsanın ısı kaybına etki eden parametreler, operasyon sıcaklığı, nem ve hava hızıdır Bunların aşağıdaki değerlerde olması uygun görülmektedir [1] Bunların aşağıdaki değerlerde olması uygun görülmektedir d- Operasyon sıcaklığı : 20-278C e- Nem (çiğ nokta sıcaklığı) : 2-178C f- Hava hızı : 0,25 m/s Operasyon sıcaklığı konveksiyon ve radyasyonu etkileyen ortam ve ortamı çevreleyen duvar sıcaklığının ağırlıklı bir ortalaması olarak alınmıştır [2] t 0 =At a +(1-A)t d (172) u 0,2 m/s : A=0,5 0,2<u<0,6 : A=0,6 0,6 u<1,0 : A=0,7 150 7730 da [3] A=0,5 olarak tavsiye edilmektedir Ashrae konfor bölgeleri şekil 172 de, yaz ve kış durumları için birlikte gösterilmiştir Konfor durumu Ashrae tarafından tarif edilen bir PMV değeri ile de değerlendirilmektedir PMV değeri ile aşağıdaki durumlar tarif edilmektedir PMD= 3 Çok sıcak 3 Sıcak 2 Az sıcak 1 Normal -1 Az serin -2 Serin -3 Soğuk için PMD değerine sıcaklık ve nemin etkisini normal rüzgar hızında yaklaşık görebilmek PMD (t K -28+P b )/4 (173) eşitliği kullanılabilir Burada t K [8C] olarak kuru termometre sıcaklığını P b, [kpa] olarak hava içindeki nemin???????????? göstermektedir Normal hissetmenin anlamı, havanın aynı giyimli insanların %90 ı tarafından konfor şartlarının sağlandığı??????? oluşmasıdır 173 Diğer Konfor Şartları Döşemeden ısıtma sistemlerinde döşeme yüzey sıcaklığının 298C den daha düşük olması gerekmektedir ancak döşeme sıcaklığının konfor için kışın 21 8C den de az olması gerekmektedir Düşey doğrultuda da insan ayak ve başı arasındaki sıcaklık farkının 2 8C den daha fazla olmaması gereklidir Ancak baş kısmındaki sıcaklığın daha düşük olduğu durumlarda sıcaklık farkının etkisinin az olduğu belirtilmektedir [4]
174 Kaynaklar [1] ASHRAE Standard 55-81, Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy, Atlanta, 1981 [2] 150 7730, Moderate Thermal Environment Determination of PMV and PPD Indic??? and Specifications for Thermal Comfort, Second Edition, 1994 [3] Ye Hai, Wei Runbai, A Dimensionless Number for Evaluation of thermal comfort, Air Conditioning in High Rice Buildings 2000, International Institute of Refrigeration, Proceeding China 2000 [4] Ashrae Fundamentals Chapter 8, Physiological Principles and Thermal Comfort, Atlanta, 1993