Radyant Isıtma ve Sistemleri Hakkında Genel Bilgiler Radyant Isıtma Nedir? Radyant ısıtma sistemleri konusunda insanlar için esin kaynağı yine doğadır. Kış aylarında bulutlu bir havada dolaştığınızı ve bir anda güneşin bulutların arasından çıktığını düşünün, nasıl tatlı bir sıcaklık hissedersiniz. Hissedilen bu ısınmanın nedeni bir anda 5-10 C hava sıcaklığı artışı değil, size ulaşmaya başlayan Kızılötesi ışınlardır. Güneş tekrar buluta girdiğinde bu ısınma ortadan kalkacaktır. İşte aynı düşünceden yola çıkarak Radyant Isıtma Sistemleri tasarlanmıştır. Bu sistem aynen doğada olduğu gibi ortam havasının ısıtılması yerine kişilerin doğrudan konfor sıcaklığını hissetmelerini sağlamaktadır. Radyant ısıtma sistemi uygulamalarında ısıtıcıların uygun yerleşimi işe mekan içindeki tüm bölgelerin yada sadece istenen bölgelerin ısıtılabilmesi mümkündür. %25-60 Yakıt Tasarrufu Havayı ısıtarak yüksek mekanlar ısıtıldığında, ısınan hava yükseldiğinden ısıtılması gerekmeyen üst kısımlarda sıcaklık 40 C ye ulaşırken döşeme seviyesinde hava sıcaklığı 12 13 C civarındadır. Böylece tavandan ve hava değişiminden büyük enerji kayıpları olmaktadır. Radyant ısıtıcılarla ısıtılan yerlerde hava ısıtılmadığından hava değişim oranları ve yükseklik arttıkça enerji tasarrufu da artarak göreceli olarak %60 lara ulaşmaktadır. Isıtıcı Teknik Detayları 1)Brülör yanma haznesi ve ana aksamları Brülör, yanma haznesi ve ana aksamları içeren iki ayrı bölümden oluşur.
Bu tür ısıtıcıların çok sessiz çalışma üstünlüğü, türbülanssız ve gürültüsüz alev/yanma sağlayan özel dizayn konstrüksiyonlu yanma haznesinden kaynaklanır. Döküm yanma kafasının dizaynı ve sahip olduğu perfore difüzör plakası ile alev boyu en uzun tutularak radyant borunun tamamı boyunca en homojen ışınım sağlanmaktadır. Çift emniyet selenoid vanalı ve basınç reglajlı kompozit gaz vana grubu, vakum altında çalışan sistemin vakum emniyetini kontrol eden vakum switch, ateşleme ve alev tespit elektrodları ile tüm sistemin otomatik çalışmasını sağlayan elektronik beyin ünitesi brülörün ana aksamlarını oluşturur. Bu bölümün sahip olduğu tam sızdırmazlığa sahip menteşeli kapak ile aksamlara kolay ulaşım ve en zor koşulda dahi pratik servis sağlanabilmektedir. 2)Radyant Boru Brülör sonrası alevi taşıyan ilk radyant boru yüksek krom içerikli paslanmaz çelik, diğer borular ise yüksek sıcaklığa dayanımlı çelik olup et kalınlığı 2.1 mm dir. Boru çapı ise 101.6 mm dir. İsteğe bağlı olarak içi dışı alüminize edilmiş gri renkli çelik borudan müteşekkil radyant boru da sağlanabilmektedir. Borular birbirine, özel vida gerdirmeli, tam sızdırmaz ve paslanmaz çelikten imal kaplinlerle bağlanır. 3) Reflektör Radyant boru ile yayılan ışınımı, yansıtma ve ihtiyaç noktasına yönlendirme işlevine sahip reflektörler, maksimum refleksiyon sağlayan tek malzeme olan saf alüminyum malzeme ve ışınım kaybını sıfır kılıp, en yüksek yansımayı sağlayan, çok bükümlü ve 110 geniş açılı tercih edilmiştir. 4) Askı elemanları Askı elemanlarında da hafif yapı, rigid konstrüksiyon, kolay montaj ve estetik görünüm gibi tüm önemli kriterleri bünyesinde taşıyan gelişmiş ürünler kullanılmaktadır. 5) Vakum fan Sistemin en önemli aksamlarından birini oluşturan vakum fanında tüm aksam ve elemanlar, sıcak yanma sonrası atık gaza uygun, uzun yıllar sorunsuz kullanım imkanı sunan özel dizayna sahiptirler. Fan motoru, gövdeye monte motor soğutucu fan, galvaniz kaplı sıkı geçmeli fan kanatçıkları ve hafif yapıda kenetli geçmeli saç salyangoz gövdenin tamamında, bu dayanım ve üst performans esastır. Sistemin Üstünlükleri Radyant ısıtma sistemleri ile elde edilebilecek enerji tasarrufu dışında sağlanan diğer önemli avantajlar ise şunlardır: İdeal ısıtma Havayı ısıtmadığı için minimum infiltrasyon kayıpları (kaçan ve sızan havalar) Ortamda hava hareketi olmadığından dolayı toz probleminin olmaması Isı katmanlaşması olmadığı için minimum çatı kayıpları Homojen ısı dağılımı Spot ısıtma
Çalışma sıcaklığına erişmek için beklemeye gerek olmaması, birkaç dakika içinde ısınabilmesi İş gücü gereksinimi olmaması ve bakım maliyetlerinin çok düşük olması Vardiya çalışmalarında bölgesel ısıtma olanağı Çok kısa sürede ısıtabilme özelliği nedeniyle mükemmel otomatik kontrol yeteneği olarak özetlenebilir Kazan dairesi de gerektirmemesi ve dolayısıyla buna bağlı enerji kayıpları ile yer ve insan gücü kayıplarının olmaması da diğer önemli üstünlüğüdür. Aşağıda sıralanan alanlar, bilinen konvansiyonel hava ısıtmalı sistemlerle ısıtılması çok zor, çok pahalı ya da mümkün olmayan alanlardır. Isının yükselerek kullanılmayan tavan boşluğuna hapsolduğu tüm yüksek tavanlı mekanlar. Aşırı hava akımlı,kapıların genelde açık kaldığı giriş ve çıkış alanları. Isıtmanın kısa süreli ihtiyaç duyulduğu alanlar. Geniş alan içerisinde ısıtılması istenen nokta ya da bölgesel alanlar. Kenarları açık üstü kapalı alanlar Bu alanlar için en iyi çözüm radyant ısıtmadır. En genel anlamda yukarıda sınıflandırdığımız radyant ısıtma uygulamalarını ticari örnekler halinde şöyle sıralayabiliriz. Fabrikalar Atölyeler Oto servis ve showroomları Spor salonları İbadethaneler Depo Uçak hangarları Sera Hayvan çiftlikleri Cafe ve restoranlar Bahçe, teras vb açık alanlar Pratikte üç tip radyant ısıtma sistemi mevcuttur. Bunlar, 1) Açık Alevli radyant plaka sistemi, 2) U tipi radyant tüp sistemi, 3) Vakum fanlı entegre radyant tüp sistemi, olarak gruplandırılır. Tüm sistemler birlikte, verim ve maliyet yönünden değerlendirildiğinde, vakum fanlı entegre radyant tüp ile U tipi radyant tüp sistemlerinin, daha ekonomik olduğu anlaşılmıştır.
Isıtma sistemi ile ilgili değerlendirmeler sonucunda, radyant ısıtma istemine karar verilmiş ise, çalışma sıcaklığına göre aşağıda sıralanmış değişik radyant ısıtıcılar arasından seçim yapmak gerekir. Bunlar, - Yüksek sıcaklıklı elektriksel quarz ısıtıcılar (2000 C) - Yüksek sıcaklıklı açık alevli seramik plaka ısıtıcılar (l 000 C) - Orta sıcaklıklı bacasız radyant tüp ısıtıcılar (500-650 C) - Orta sıcaklıklı bacalı radyant tüp ısıtıcılar (500-650 C) - Düşük sıcaklıklı sulu ya da buharlı radyant ısıtıcılar (l 10 C) şeklinde sıralanabilir. Açık alevli seramik plaka ve quarz radyant ısıtıcılar, ülkemizde yaygın olarak kullanılmakla birlikte, özellikle spot ısıtmalar için uygun olabilir. Bunlardan, quarz ısıtıcıların işletme maliyetleri, elektrik enerjisi tükettikleri için çok yüksektir. Bu sebeple, bu tür radyant ısıtıcılar, büyük mağazaların giriş kapılarında veya benzeri yerlerde kullanılırlar. Ayrıca bir kazan dairesi gerektirdiklerinden, düşük sıcaklıklı sulu veya buharlı ısıtıcıların, ilk yatırım maliyetleri oldukça yüksektir. Eğer işletmede, başka amaçlar için de kullanılan, atık buhar veya sıcak su varsa önerilebilir. Ülkemiz için en fazla ilgi çeken, bacalı veya bacasız radyant tüp ısıtıcılardır. Bacasız tipine karar verirken, hava değişim sayısının 2 değerinden büyük olması ve egzost gazları içindeki karbondioksit oranının, 5000 ppm' den düşük değerde kalması sağlanmalıdır U tipi borulu tip radyant ısıtıcı Açık alevli radyant ısıtıcı
Radyant ısıtmada yakıt seçimi Radyant ısıtma sistemlerinde yakıt olarak LPG yada doğalgaz kullanılmaktadır. Doğalgaz bulunmayan bölgelerde dökme LPG yakıtı tercih edilmekte olup, Türkiye de genelde tüm yakıt firmaları tarafından servis verilmektedir. Tesisin sınırları içine konulacak bir LPG tankı sistemi beslemek için pratik bir çözümdür. Bu LPG tankı yakıt firmaları tarafından ücretsiz temin edilmektedir. Radyant ısıtmada borulu radyant ısıtıcı mı yoksa açık alevli radyant ısıtıcı mı tercih edilmelidir? Öncelikle her iki sistemin doğru uygulama şeklini belirtelim. Açık alevli radyant ısıtıcılar komple mekan ısıtması için değil nokta/tezgah ısıtması için daha uygun olan ve bu kapsamda genelde tercih gören ısıtıcılardır. Borulu radyant ısıtıcılar ise; gerek komple, gerekse de bölgesel ısıtmada homojen ve konforlu ısıtma tesisi için daha uygun olan ancak nokta / tezgah ısıtmasına çok uygun olmayan sistemlerdir. Aşağıda çok genel başlıklar halinde verilen açıklamaların tamamı yukarıda verilen ana temayı destekleyici ve tamamlayıcı unsurlardır. Açık alevli radyant ısıtıcının yangın riski borulu radyant ısıtıcıya göre daha yüksektir. Burada açık alevli radyant ısıtıcının yangına neden olacağını değil ama yangın oluşturma riski açısından borulu radyant ısıtıcıya kıyasla daha yüksek bir risk taşıdığını ifade ediyoruz. Açık alevli radyant ısıtıcıda yanma sonrası atık gazlar içeri bırakılmak zorundadır. Borulu radyant ısıtıcıda ise bu gazlar istenildiğinde içeri, istenildiğinde ise basit bir baca borusu ilavesi ile dışarı atılabilmektedir. Gazların içeri bırakılması halinde; TSE ve iş güvenliği yönetmeliklerine göre iş ortamında teneffüs edilen havadaki gaz oranları aşağıda verilmiştir.
CO 2 : 2800 ppm CO: 50 ppm NO 2 : 5 ppm NO: 25 ppm Aldehidler: 2 ppm Yukarıdaki belirtilen gaz limitlerine uyulması ve bunların sürekli sağlanması bir zorunluluk halindedir. Bu ileride Çalışma Bakanlığı İş Güvenliği Kontrollerinde sorun oluşturabilecek bir unsur olarak karşınıza çıkabilecektir. Ayrıca, doğalgaz kullanımı halinde TSE'nin bir zorunluluğu gereği, BOTAŞ mekan içinde kullanılan ve atık gazı ortama bırakılan radyant ısıtıcının her bir kw değeri başına 37.5 m 3 /saat yer seviyesinde mekanik havalandırmayı zorunlu kılar. Bu, örneğin 1000 m 2 alan ve 6 metre yükseklikteki bir binada ortalama kullanılacak 200 kw'lık bir radyant ısıtma sistemi için 7500 m 3 /saat lik bir zorunlu havalandırma anlamına gelir. Bu ise yaklaşık 50 kw'lık ek bir enerji gereksinimi yada kurulu kapasite de %25 lik bir artış anlamındadır. Atık gazın içeri bırakılması halinde göz önünde bulundurulması gerekli bir diğer unsurda atık gaz içerisindeki su buharıdır. Ortama bırakılan toplam atık gazın %15'i su buharı olup çalışma ortamındaki rutubet oranını ciddi oranda artırır. Bu ise binada gerek terleme ile yapı elemanlarında bozunma gerekse de makine ve ekipmanda korozyona yol açabilecektir. Çünkü radyant verimi düşüktür. Açık alevli radyant ısıtıcıların 900 0 C' lik yüzey sıcaklığına karşı borulu radyant ısıtıcıların ortalama yüzey sıcaklığı 350 0 C civarındadır. Bu değer başlangıçta 550 0 C sonlarda ise 140 0 C civarında olan sıcaklığın yaklaşık bir ortalamasıdır. Bu nedenle açık alevli ısıtıcıların ışıma şiddeti noktasal olarak daha şiddetli olmasına karşın radyant verimde bu geçerli değildir. Şöyle ki ; Radyant ışınım/enerji formülü Q=5.67 x 10-8 e A T 4 dür. Bu formülde Q= radyant enerji miktarı (watt cinsinden) A= radyant yüzey alanı (m² cinsinden), Örnek 6.5 kw lık ısıtıcı 435cm2 (0.0435 m²) T 4 =yüzey sıcaklığı-oda sıcaklığı (Kelvin cinsinden, ) Standart yüzey sıcaklığı 900 C dir. [(900-20)+273]4 e= Alev emissivite değeri LPG için 0.5 (doğalgaz için bu değer 0.3 dür) aldığınızda ısıtıcının radyant oranı ile ilgili ulaşabilecek en iyi değer %35-40 civarındadır. Bu bize seramik ısıtıcılarda enerjinin büyük bir çoğunluğunun radyant değil konvektif olarak ortama bırakıldığını ifade etmektedir. Aynı hesap borulu radyant için yapıldığında örneğin 15 m boyunda (ortalama 5 m² yüzey alanı anlamındadır) 0.97 emissivite değerine ve ortalama 325 C boru sıcaklığına sahip 50 kw'lık borulu radyant ısıtıcı için radyant oran %60 civarında bulunmaktadır.
Burada, ısıtıcının ışınım şiddetinden ziyade, yaydığı radyant enerji oranının verimi belirlediğini ve yüksek tavanlı binalarda bu oranın önemli olduğunu, çünkü tavan seviyesinde asılan radyant ısıtıcıların içerdiği ve yaydığı konvektif enerjinin tavanda asılı kalıp hatta daha üst noktalara doğru çıkma eğiliminde olacağını ve insanların çalıştığı yer seviyesine katkısının çok iyi izolasyonlu binada dahi ihmal edilecek düzeyde kaldığını vurgulamak isteriz. Çünkü verimi zamanla azalır. Özellikle seramik tipi açık alevli radyant ısıtıcılar, işletmeye ilk alındıklarında seramik yüzeyde binlerce minik delikler üzerinde akkor halinde tam yanma ile en üst verimde issiz ve kokusuz çalışırlar. Ancak, zamanla sürekli olarak ısıtıcıların ısınıp genleşmesi ve soğuyup büzülmesi sonucu yüzeyde çatlakların oluşması kaçınılmazdır. Bu termik sürecin yanı sıra endüstriyel ortamda her zaman söz konusu olan yağ, toz, rutubet ve diğer kirliliklerin de tıkanmaya yol açıp, tıkanan yerler ile tıkanmayan yerler arasında dengesiz yüzey sıcaklık farklılıkları oluşturması da yine kaçınılmazdır. Bunun doğal bir sonucu olarak, ilk çalışma anında akkor halinde oluşan yanma, zamanla alevli, isli, kokulu ve hem verimsiz hem de sağlık koşullarını tehdit edici zehirleyici gaz yayan bir yanma haline dönüşür. Bu süreç birçoğumuzun, endüstriyel ortam ile kıyas edilemeyecek düzeyde çok temiz olan evlerde kullanılan katalitik sobadan bildiğimiz ve aşina olduğumuz sorunlardır. Döner ocakları ise konuyu çok abartılı olarak da olsa vurgulayan bir başka örnek olarak kabul edilebilir. Borulu radyant ısıtma sisteminde ise tıkanma, çatlama gibi problemler asla söz konusu olmayıp bu tür nedenlerle yanma verimi, ısıtıcıların tüm ömrü boyunca (ki bunu 30 yıl kabul edebilirsiniz ) değişmez. Çünkü mekanda sıcak soğuk bölgelerin oluşmasını sağlar. Seramik tip açık alevli radyant ısıtıcıların küçük yüzey alanları nedeniyle mekanın tamamını, radyant ışınım ile homojen olarak tarayabilmeleri oldukça zordur yada çok fazla sayıda ısıtıcı kullanılması halinde bu mümkün olabilmektedir. Bu ise doğrudan ilk yatırımı artıran bir unsur olması nedeniyle genelde uygulanamayan bir çözümdür. Bunun yerine, çoğunlukla borulu radyant ısıtıcının kapasitesine kıyasla daha küçük kapasitede ve sayıda seramik ısıtıcı seçilir ve mekanın homojen olarak taranması hususundan feragat edilir. Bu ise çalışma mekanında ciddi konfor bozukluğu ve işçilerin hastalanması neticesinde iş gücü kaybına yol açan sıcak-soğuk bölgelerin oluşmasına yol açar. 900 0 C lik yüzey sıcaklığı ile daha şiddetli bir ışınım gücüne sahip seramik tipi açık alevli radyant ısıtıcıların, yaydığı yüksek sıcaklık nedeniyle, yüksek binalarda aşağıdan daha kolay algılanabilmesi bakımından daha avantajlı olacağı bir gerçektir. Ancak bu borulu radyant ısıtıcının yüksek binalarda sıcaklığının hissedilemeyeceği anlamına gelmemektedir.
Seramik tipi açık alevli radyant ısıtma sistemlerinde yukarıda belirtilen doğal süreç, sadece zamanla bozulan verimsiz yanma ve çalışmaya değil aynı zamanda sık seramik brülör değişimi gibi çok ciddi mali portreler oluşturacak bakım onarım giderlerine yol açacaktır. Seramik ısıtıcıların, küçük yüzey alanları ve düşük birim ünite kapasiteleri nedeniyle borulu radyant ısıtma sistemi ile kıyas edildiğinde aynı alanda aynı kapasite için borulu radyant ısıtıcının minimum 2 katı sayıda ısıtıcı kullanılmak zorunluluğu vardır. Bu durumda çalışma şartlarının ve ısıtıcının oluşturacağı bakım onarım gider ve problemlerinin hangi ölçülerde yüksek olacağı kolayca öngörülecektir. Borulu radyant ısıtıcılarda ise çok uzun yıllar boyunca hiçbir aksam değiştirmeksizin sıfır bakım onarım maliyeti ile çalışabilirsiniz.