DUFED 6 (2) (2017) 89-94

Benzer belgeler
Türkiye nin Dört Derece Gün Bölgesinde Borular İçin Optimum Yalıtım Kalınlığı

Abs tract: Key Words: Meral ÖZEL Serhat ŞENGÜR

TÜRKİYE NİN DÖRT DERECE GÜN BÖLGESİNDE BORULAR İÇİN OPTİMUM YALITIM KALINLIĞI

LÜLEBURGAZDAKİ BİNA DIŞ DUVARLARI İÇİN OPTİMUM YALITIM KALINLIĞININ BELİRLENMESİ VE MALİYET ANALİZİ

Makine Mühendisliği Bölümü Isı Transferi Ara Sınav Soruları. Notlar ve tablolar kapalıdır. Sorular eşit puanlıdır. Süre 90 dakikadır.

KONUTLARDA VE SANAYİDE ISI YALITIMI İLE ENERJİ TASARRUFU - SU YALITIMI EĞİTİMİ VE GAP ÇALIŞTAYI

T. C. GÜMÜŞHANE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK VE DOĞA BİLİMLERİ FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ DENEYLER 2

MAK104 TEKNİK FİZİK UYGULAMALAR

İl Bazında Çift ve Üç Camlı Pencereler İçin Optimum Hava Tabakası Kalınlığı Analizi

Gönen Jeotermal Bölge Isıtma Sistemiyle Isıtılan Farklı Tip Binaların Dış Duvarlarının Optimum Yalıtım Kalınlıklarının Belirlenmesi

Abs tract: Key Words: Meral ÖZEL Nesrin İLGİN

OREN303 ENERJİ YÖNETİMİ KERESTE KURUTMADA ENERJİ ANALİZİ/SÜREÇ YÖNETİMİ

The Effects On Energy Saving Thermal Insulation Thickness In Used Different Structure Materials

Radyatör Arkalarına Yerleştirilen Yansıtıcı Yüzeylerin Radyatör Etkisi

ISSN: Yıl /Year: 2017 Cilt(Sayı)/Vol.(Issue): 1(Özel) Sayfa/Page: Araştırma Makalesi Research Article. Özet.

Enerji Yönetmeliğine Göre Konutların Farklı Isı Yalıtım Malzemeleri İle Yalıtılmasının Ekonomik Analizi Üzerine Bir Araştırma: Kahramanmaraş Örneği

Tesisatlarda Enerji Verimliliği & Isı Yalıtımı

KARARLI HAL ISI İLETİMİ. Dr. Hülya ÇAKMAK Gıda Mühendisliği Bölümü

ODE R-FLEX PRM/STD LEVHA

EDİRNE İLİNDE OPTİMUM DUVAR YALITIM KALINLIĞININ ENERJİ TASARRUFUNA ETKİSİ Semiha ÖZTUNA 1, Emre DERELİ

BÎNA YAPIMINDA KÖYKE TAŞI (KAYNAKLANMIŞ TÜF) KULLANILMASININ ENERJİ TASARRUFUNDAKİ ÖNEMİ

Sürdürülebilir Çevre için Binalarda Yalıtım Uygulamasının Etkisi. The Impact of Insulation Implementation in Buildings For a Sustainable Environment

R1234YF SOĞUTUCU AKIŞKANININ FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ İÇİN BASİT EŞİTLİKLER ÖZET ABSTRACT

YALITIM TEKNİĞİ. Yrd. Doç. Dr. Abid USTAOĞLU

Kalorifer Tesisatı Proje Hazırlama Esasları. Niğde Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü

BORULARDA ISI KAYBI VE YALITIMI

DUVARMATĠK 1150 MODÜLER DUVAR PANELĠNĠN ISI ĠLETĠM KATSAYISININ VE SES ĠLETĠM KAYBININ TAYĠNĠ

Dr. Murat Çakan. İTÜ Makina Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü BUSİAD Enerji Uzmanlık Grubu 17 Nisan 2018, BURSA

YAPI KABUĞUNDA ISI KAYIPLARININ AZALTILMASI VE BİR İYİLEŞTİRME PROJESİ ÖRNEĞİ

Isıtma tesisatında yıllık yakıt miktarı hesaplanarak, yakıt deposu tesisin en az 20 günlük yakıt gereksinimini karşılayacak büyüklükte olmalıdır.

Binanın Özgül Isı Kaybı Hesaplama Çizelgesi

Abs tract: Key Words: Elif ŞAHİN Erkan DİKMEN Arzu ŞENCAN ŞAHİN

Kamu Binalarının Isıtma Yüküne Göre Dış Duvarlarının Optimum Yalıtım Kalınlıkları ve Enerji Tüketimleri

Isıtma Süreci ve Optimum Yalıtım Kalınlığı Hesabı

ÇİFT CAMLI PENERELERDE ISI GEÇİŞİNİN İNCELENMESİ

EŞANJÖR (ISI DEĞİŞTİRİCİSİ) DENEYİ FÖYÜ

HAVA ARAÇLARINDAKİ ELEKTRONİK EKİPMANLARIN SOĞUTULMASINDA KULLANILAN SOĞUTMA SIVILARININ PERFORMANSA BAĞLI SEÇİM KRİTERLERİ

Bölüm II Sıcak Sulu Kalorifer Sistemleri. Yrd. Doç. Dr. Selahattin Çelik

TERMAL ve ENERJİ MÜHENDİSLİĞİ. Rıdvan YAKUT

Kalorifer Tesisatı Proje Hazırlama Esasları. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü Doç. Dr.

Isı Yalıtım Projesini Yapanın ONAY

7. BÖLÜMLE İLGİLİ ÖRNEK SORULAR

Isı transferi (taşınımı)

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

SANDVİÇ VE GAZBETON DUVAR UYGULAMALARININ ORTALAMA ISI GEÇİRGENLİK KATSAYISI VE ISI KAYBI ÜZERİNDEKİ ETKİSİNİN İNCELENMESİ. U.

BÖLÜM 3. Yrd. Doç.Dr. Erbil Kavcı. Kafkas Üniversitesi Kimya Mühendisliği Bölümü

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

Türkiye nin dört farklı iklim bölgesinde ısıtma ve soğutma yükleri için optimum yalıtım kalınlıklarının belirlenmesi

T.C. GAZİ ÜNİVERSİTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ISI LABORATUVARI ISI İLETİM KATSAYISININ TESPİTİ DENEY FÖYÜ

İlk olarak karakteristik uzunluğu bulalım. Yatay bir plaka için karakteristik uzunluk, levha alanının çevresine oranıdır.

NİTELİKLİ CAMLAR ve ENERJİ TASARRUFLU CAMLARIN ISI YALITIMINA ETKİSİ

Abs tract: Key Words: Doç. Dr. Ömer KAYNAKLI Arş. Gör. Mustafa MUTLU Prof. Dr. Muhsin KILIÇ

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 4

ISI TEKNİĞİ LABORATUARI-1

Sıvalı-Kompozit Dış Cephe Isı Yalıtım Sistemleri (ETICS) Feza M. HOKKACI Makina Mühendisi/Enerji Yöneticisi

SICAK SU HAZIRLAYICISI (BOYLER)

BLOK MALZEME KULLANILAN DUVARLAR İÇİN MALİYET ANALİZİ. 4-Kasım-2014

Dr. Fatih AY. Tel: ayfatih@nigde.edu.tr

KRİTİK YALITIM YARIÇAPI ve KANATLI YÜZEYLERDEN ISI TRANSFERİ İLE İLGİLİ ÖRNEK PROBLEMLER

Abs tract: Key Words: Ali DAŞDEMİR

ISI DEĞĠġTĠRGEÇLERĠ DENEYĠ

Dr. Osman TURAN. Makine ve İmalat Mühendisliği Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi ISI TRANSFERİ

RADYATÖR ARKALARINA YERLEŞTİRİLEN YANSITICI YÜZEYLERİN RADYATÖR ETKİNLİĞİNE ETKİSİ

Key words: Double-glazed windows, triple-glazed windows, optimum air-layer thickness

Yalıtım Sektörü Başarı Ödülleri Yılın Yatırımı Ödülü FİYAT LİSTESİ

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

MANAGEMENT SERVICE VANA CEKETİ S T E Tel: Fax: info@yakacikvalf.com.tr

ŞEKİL P4. Tavanarası boşluğu. Tavanarası boşluğu. 60 o C. Hava 80 o C 0.15 m 3 /s. Hava 85 o C 0.1 m 3 /s. 70 o C

ISITMA SÜRECİ VE OPTİMUM YALITIM KALINLIĞI HESABI

ROCKFLEX ROCKFLEX LEVHA

FIRINLARIN İLAVE YALITIMLA ENERJİ TÜKETİMLERİNİN AZALTILMASI REDUCING OF THE ENERGY CONSUMPTIONS OF THE FURNACES BY ADDITIONAL INSULATION

Güç ve Isıtma Santrallerinde Sonik Temizleme Kullanmanın Faydaları Aşağıdaki gibidir:

BİNA HAKKINDA GENEL BİLGİLER

AKDENİZ BÖLGESİ İÇİN ISITMA VE SOĞUTMA DERECE- SAAT DEĞERLERİNİN ANALİZİ

Gelişmiş olan ülkelere göre Türkiye de kişi başına tüketilen enerji miktarı 1/3 oranında olmasına karşın, ısınma için sarf ettiğimiz enerji 2 kat

MANUFACTURE OF VACUUM GUARDED HOT PLATE APPARATUS AND EXPERIMENTAL INVESTIGATE OF WORKING CHARACTERISTICS

GÜNEŞ ENERJĐSĐ IV. BÖLÜM. Prof. Dr. Olcay KINCAY

Binalarda ekonomik optimizasyon kullanılarak dış duvar ve pencerelere bağlı yakıt tüketimi ve emisyon hesabı

YERDEN ISITMA SİSTEMİYLE İLGİLİ PARAMETRİK BİR ÇALIŞMA

Dış Ortam Sıcaklığının Değişimine Bağlı Olarak Isı Köprülerindeki Isı Transferinin Sayısal Olarak İncelenmesi

BİNA HAKKINDA GENEL BİLGİLER

YOĞUŞMA DENEYİ. Arş. Gör. Emre MANDEV

OPTİMUM HAVA TABAKASINA SAHİP ÇİFT CAMLI PENCERELERİN YAKIT TÜKETİMİ VE EMİSYON AÇISINDAN DEĞERLENDİRİLMESİ

Aşağıda Tablo 1'de fuel-oil ve doğal gazın yakılması hususuna ilişkin bazı değerler verilmektedir (23).

f = =

Sürekli Rejimde İletim Çok Boyutlu 77. Giriş 1. Sürekli Rejimde İletim Bir Boyutlu 27. Geçici Rejim Isı İletimi 139

Doğal Yapı Malzemeleri İle Örülmüş Yalıtımlı Duvar Kombinasyon Örnekleri 1. ISI BÖLGESİ (TS 825)

Bileşen Formüller ve tarifi Devre simgesi Hidro silindir tek etkili. d: A: F s: p B: v: Q zu: s: t: basitleştirilmiş:

SERALARIN TASARIMI (Seralarda Isıtma Sistemleri) Doç. Dr. Berna KENDİRLİ A. Ü. Ziraat Fakültesi Tarımsal Yapılar ve Sulama Bölümü

AKM 205 BÖLÜM 8 - UYGULAMA SORU VE ÇÖZÜMLERİ

Bir Alışveriş Merkezinin (Avm) Isıtma Sisteminde Enerji Tüketiminin İyileştirme Olanaklarının Araştırılması

AKIŞKANLARIN ISI İLETİM KATSAYILARININ BELİRLENMESİ DENEYİ

BİNALARDA ENERJİ VERİMLİLİĞİ AÇISINDAN ISI YALITIMININ HAVA KİRLİLİĞİNE ETKİSİ - EDİRNE ÖRNEĞİ

TAŞINIM VE IŞINIMLA BİRLEŞİK ISI TRANSFERİ DENEYİ

formülü verilmektedir. Bu formüldeki sembollerin anlamları şöyledir: için aşağıdaki değerler verilmektedir.

TS 825 E UYGUN OLARAK YALITILAN BİR BİNANIN TEKNİK VE EKONOMİK OLARAK İNCELENMESİ

BİNA DUVARLARINA UYGULANAN ISIL YALITIM KALINLIĞININ ENERJİ MALİYETİ ODAKLI OPTİMİZASYONU

Mekanik Tesisatta Ekonomik Yalıtım Kalınlığı

ADIYAMAN ÜNİVERSİTESİ

Transkript:

DUFED 6 (2) (2017) 89-94 Dicle Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi dergi anasayfa: http://www.dufed.org Havası alınmış yalıtım malzemelerinin sıcak su dağıtım borularında incelenmesi Research on vacuum insulation panels (vip) on hot water distribution pipes Hakan Keskin, Murat Dinçkurt, Aydoğan Özdamar Ege Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, İzmir, Türkiye MAKALE BİLGİSİ Geliş Tarihi: 8 Temmuz 2017 Revizyon Tarihi: 19 Temmuz 2017 Kabul Tarihi: 18 Ağustos 2017 Elektronik Yayın Tarihi: 19 Ekim 2017 Basım: 1 Kasım 2017 ÖZET Günümüzde, işletmeler için enerji maliyetleri önemli bir yere sahiptir. Enerji giderlerinin azaltılması maliyetler üzerinde azaltıcı etki yapacağı gibi, çevresel sorunların iyileştirilmesinde de katkıda bulunacaktır. Her geçen gün enerji giderlerini azaltacak yeni teknolojilerle ilgili araştırma ve geliştirme faaliyetlerinin sayısı ve önemi artmaktadır. Tesislerde yalıtım uygulaması enerji tüketiminin azaltılması ve emniyet faktöründen dolayı sıklıkla tercih edilmektedir. Günlük hayatımızda bu maksatla üretilmiş, özellik ve fiyatları çok farklı yalıtım malzemeleriyle karşılaşmak mümkündür. İşletme sahipleri için uygun yalıtım malzemesinin seçimi birçok unsuru barındırmaktadır. Havası alınmış yalıtım panelleri, diğerleri ile kıyaslandığında daha düşük ısı iletim katsayısına sahiptir. Bu bağlamda, yalıtım malzemesi olarak kullanımı daha az hacim kullanımını ve çevresel etkilerin azaltılmasında olumlu sonuçları doğuracaktır. Bu çalışmada, endüstriyel bir işletmede bulunan sıcak su borularının havası alınmış yalıtım panelleri (Vacuum Insulation Panels: VIP) kullanılarak yalıtılması durumunda yakıt giderlerinde oluşan değişim incelenmiştir. Çalışmada, 150 mm dağıtım borusu için olması gereken VIP yalıtım kalınlığı temel alınmıştır. Bilindik yalıtım malzemeleriyle VIP kullanımı durumunda ısı kayıp miktarı ve maliyetlere değinilmiştir. Çalışma esnasında literatürde bulunan uygun yalıtım kalınlığı ve VIP kullanımı durumunda uygulanması gereken yalıtım kalınlığı karşılaştırılarak irdelenmiştir. Keywords: Yalıtım uygulaması, Vakumlu yalıtım levhaları, Enerji verimliliği ABSTRACT Today, energy costs are an important factor for businesses. Reducing energy costs will have a decreasing effect on costs as well as contributing to the improvement of environmental problems. The number of research and development activities related to new technologies, which will reduce energy costs each passing day, is increasing. Isolation in installations is often preferred due to the reduction of energy consumption and safety factor. In our everyday life, it is possible to encounter insulation materials with very different properties and prices for this purpose. The choice of insulation material suitable for business owners has many elements. Vacuum insulation panels have a lower coefficient of thermal conductivity compared to others. In this context, use as insulation material will result in less volume use and favorable results in reducing environmental impacts. In this study, the change in the fuel costs is investigated when the hot water pipes in an industrial operation are insulated using Vacuum Insulated Panels (VIP). The work is based on the VIP insulation thickness required for a 150 mm distribution pipe. The amount of heat loss and costs are mentioned in the case of using VIP with known insulation materials. During the study, the appropriate insulation thickness in the literature and the insulation thickness to be applied in the case of VIP use were examined and compared. Anahtar sözcükler: Insulation application, Vacuum insulation panels, Energy efficiency Yazışma adresi: Hakan Keskin E-posta: hkeskinege@gmail.com 89

1. Giriş Günümüzde nüfusun, enerji kullanan cihaz sayısının ve binaların artışı, enerji kullanımının da artmasına sebep olmuştur. Bununla birlikte, kaynakların kısıtlı olması, enerji giderlerinin dikkate alınmasını zorunlu kılmaktadır. Soğutma ve ısıtma uygulamalarında, gerek güvenlik gerekse enerji giderlerinin azaltılması konusunda yalıtım uygulanması tercih edilen bir yöntemdir. Binalarda ve diğer uygulamalarda yalıtım uygulaması, son zamanlarda hukuksal zorunluluk olarak da karşımıza çıkmaktadır. Yalıtım uygulamasından ekonomik yönden olumlu sonuçlar alınması, kullanılan yalıtım malzemesinin ısı iletim katsayısı, servis ömrü vb. özellikleriyle doğrudan ilgilidir. Günümüzde yalıtım uygulamalarında uygulama özelliklerine bağlı olarak sıcaklık değişiminin engellenmesi, enerji tasarrufu, işlem sıcaklığının ve personelin koruması, donmanın ve yoğuşmanın engellenmesi, gürültü ve titreşimin azaltılması amacıyla kullanılmaktadır (1). Yalıtım uygulamaları esnasında cam yünü, taş yünü, elastomerik kauçuk, cam köpüğü, kalsiyum silikat gibi malzemeler sıklıkla tercih edilmektedir. Söz konusu malzemelerin yalıtım malzemesi olarak kullanılmasında maliyetler, uygulama kolaylığı, ısı iletim katsayısı ve yoğuşma gibi etkenlere karşı gösterdiği direnç etkili olmaktadır. Isı iletim katsayısının düşük olması, yalıtım malzemesinin en önemli tercih sebeplerinden biridir. Isı iletim katsayısı düşük yalıtım malzemesi isteği, beraberinde yeni çalışmaları getirmiştir. Bu çalışmalar, vakumlu yalıtım levhalarını (VIP) dikkat çekici hale getirmiştir. VIP, gösterdikleri ısıl dirençten dolayı son zamanlarda tercih sebebi olmaktadır. VIP, bilinen yalıtım malzemeleri ile karşılaştırıldığında, oldukça iyi sonuçlar vermektedir (2,3). Ülkemizde VIP leri, beyaz eşya sektörü ile birlikte gündeme alınmaya başlanmıştır. Uygulamaların genişlemesi enerji verimliliği ve tasarrufunu beraberinde getirirken ülke ekonomisine ciddi bir katma değer yaratacak, beraberinde sağlanacak enerji tasarrufunun çevreye çok olumlu katkıları olacaktır (4). Bu çalışmada, VIP malzemelerinin özellikleri incelenecek ve bir işletmede sıcak su dağıtım hattına uygulanması durumunda, yakıt miktarındaki azalma ve buna bağlı olarak gerçekleşen enerji tasarrufu araştırılacaktır. 2. Vakum Yalıtım Panelleri Isı yalıtım malzemelerinden öncelikle istenen, ısı akışına direnç oluşturmasıdır. Piyasada kullanılan ısı yalıtım malzemelerinin çoğu, ısıl iletkenliği düşük heterojen yapıdaki malzemelerdir ve hava cepleri içerirler. Bu tip malzemelerin temini ve yerleştirilmeleri kolaydır. Katı köpük veya cam elyafı, bu tip ısı yalıtım malzemelerine örnek olarak verilebilir. Malzemelerin içerisinde hava ceplerinin olması istenen bir durumdur, havanın düşük ısı iletim katsayısına sahip olması ve kolay temin edilmesi burada tercih sebebidir. Havanın ısıl iletkenliğinin düşük olması, ısı yalıtımı konusunda daha iyi önerilerin olmayacağı anlamına gelmez. Havanın taşınım ve ışınımla ısı aktarımına engel oluşturmaması, olumsuz bir durumdur. İletim ve taşınımla gerçekleşen ısı aktarımını engellemek amacıyla malzeme içerisinde bulunan hava, vakum uygulanarak alınır. Bunun sonucu olarak da malzemede iletim ve taşınım yoluyla ısı aktarımı daha da azaltılır. İki yüzey arasına, ışınımı engellemek amacıyla, yansıtıcı levhalar yerleştirilir. İki yüzey arasında ışınım ısı transferi, araya yerleştirilen tabakaların sayısı arttıkça azalmaktadır. Verimliliği yüksek yalıtım malzemelerinde alüminyum folyo benzeri yansıtıcıların cm başına 25 tabaka yerleştirilmesi ve aralarda cam yünü gibi yalıtım malzemelerinin serpiştirilmesiyle elde edilmektedir. Tabakalar arasında bulunan hava 0,000001 atm basıncın altında vakum uygulanarak boşaltılmaktadır (5). Londra da yapılan bir VIP uygulaması çalışmasında, farklı özelliklere sahip panellerin enerji tasarruf değerlerinde oluşan değişim, maliyetler ve yatırımın geri ödeme süresi üzerinde durulmuştur. VIP yalıtım malzemeleri çalışma esnasında yoğunluk ve fiyatlarına göre gruplandırılmıştır (6). Havası alınmış yalıtım panelleri, binalarda olduğu gibi borularda da kullanılabilmektedir. 2014 yılında A. Berge ve B. Adl- Zarrabi (7) tarafından Stockholm de sunulan çalışmada, VIP yalıtım malzemesinin bilindik yalıtım malzemeleriyle kullanımı üzerinde durulmuştur (7). Vakum yalıtım panelleri emisyon değerlerinin azaltılmasında aynı U değerine karşılık daha az emisyon salınımı sağlamaktadır. Şekil 1 de ifade edildiği üzere, aynı miktar CO 2 salınımını azaltmak için VIP yalıtım malzemesine göre daha fazla yalıtım malzemesi kullanılmalıdır. Şekil 1: EPS ve VIP arasında enerji tasarrufu, CO2, kalınlık ve U arasındaki ilişki (8). 90

2011 yılında H.C. Bayrakçı, M. Davraz ve E. Başpınar (4) tarafından yapılan çalışmada, yeni nesil ısı yalıtım malzemesi olarak VIP konu edilmiştir. Çalışmada, havası alınmış yalıtım malzemelerinin özelliklerine değinilmiştir. VIP yalıtım malzemeleri değişik alanlarda kullanılmakla birlikte, başlıca kullanım alanları, aşağıdaki gibidir: Sıvı nitrojen kullanılan laboratuvar ortamlar vb. yerler, Besinlerin depolanması, taşınması, paketlenmesi ve dondurulması işlemleri, Hava ve uzay araçları, Elektronik parçaların üretim ve test işlemleri, Fırınlarda, soğutma ve dondurma işlemleri, Binalarda yalıtım uygulamaları (9)(10). Kullanım yerine bağlı olarak VIP yalıtım malzemelerinin değişik şekillerde olabilmesi, değişik yüzey biçimlerinde kullanılabileceğini göstermektedir. VIP ne ait ana özellikler ve maliyetleri Tablo 1 de verilmiştir. Çalışmada, servis ömrü ve birim maliyeti diğerlerine göre daha az olan VIP cam yünü tercih edilmiştir (1 =4.3 TL olarak alınmıştır). 3. Hesaplama Yöntemi Çalışma kapsamında kullanılan bağıntılar aşağıda verilmiştir. Işınım ve taşınımla gerçekleşen ısı transferi, radyal yönde gerçekleşen ısı transferi miktarına eşitlenerek yüzey sıcaklığı (Ts) değeri hesaplanmıştır (2). q ışınım =ε.σ.a.(ts 4 -Tç 4 ) (1) q taşınım =h.a.(ts-tç) (2) q = 2. r. Lk..( Ts1- Ts2) r2 ln( r 1) Rayleigh(Ra) sayısı Nusselt(Nu) sayısının hesaplanması açısından önemlidir. Rayleigh sayısı hesaplanarak Nu sayısıda kullanılarak boru dışında oluşan akışın ortalama taşınım katsayısı hesaplanmaktadır (2). Ra = g. b.( Ts- Tç). D 2 v 3 Pr (3) (4) 0. 387Ra Nu = > 06. + 71+ ( 0559. / Pr) 1 6 2 16 9 27 A H 8 (5) Yıllık İlk Yatırım Maliyeti(YİYM), İlk Yatırım Maliyeti(İYM), faiz(i) ve kullanım süresi(n) değerlerine bağlı olarak hesaplanır. Net Yıllık Kar(NYK) ve Yıllık Toplam Maliyet değerleri yatırımın uygulanabilirliği konusunda işletmenin karar vermesinde etkili olmaktadır (13). n i.( 1 + i) n YİYM=İYM. ^1 + ih - 1 (6) Yıllık Toplam Maliyet=Yıllık Giderler-YİYM (7) Şekil 2: VIP dıştan görünüşü (11). Net Yıllık Kar(NYK)=İlk ve son durumlar yıllık giderler farkı-yiym (8) Tablo 1: VIP yalıtım levhalarının servis ömrü, ısı iletim katsayısı ve maliyetleri (12). VIP Tipi Maliyet(TL/m 3 ) k(w.m -1.K -1 ) Kullanım Süresi (yıl) VIP Fumed Silica (FS) 10170 0.008 60 VIP Fumed Silica&Expanded perlite (FS+EP) 9254 0.0116 30 VIP Expanded perlite (EP) 7779 0.017 20 VIP Polyurethane(PU) 8600 0.013 15 VIP Glass fibre(gf) 6295 0.0068 10 91

Yapılan çalışmada, ısıtma amaçlı olarak kullanılan 150 mm çapında dağıtım hattı bulunmaktadır. Bu dağıtım hattı tek bir ısı merkezinden çıkış yapmakta ve işletmeye dağılmaktadır. Sisteme ait veriler Tablo 2 de ifade edilmiştir ve hesaplamalarda bu veriler kullanılmıştır. Birim Boru İçin Yalıtımsız Durumda Örnek Hesaplama r=0.0845 m, Ts=273.15+85=358.15 K, Tç=273.15+5=278.15 K, ε=0.85, σ=5.67x10-8 W/m 2.K 4, g=9.81 m/s 2, β= 0.00314 K -1, v= 1.75 x 10-5.m 2 /s, k=0.02699 W/m.K (Havaya ait), Pr=0.7241 Hesaplama işleminde ilk adım olarak 4 numaralı denklem kullanılarak Ra sayısı hesaplanmaktadır. 4 numaralı denklemde bulunan, β hacimsel genleşme katsayısı olarak ifade edilmekte olup hesaplamalarda ortalama sıcaklığın (K) tersi (1/T) olarak alınmaktadır. Ra= 28152024 elde edilmiştir. 5 numaralı denklem kullanılarak Nu sayısı ve Nu=h.D/k denklemi ile de h ısı taşınım katsayısı hesaplanmaktadır. Nu=38.59, h=6.163 W/m 2.K 1 ve 2 numaralı denklemler kullanılarak ışınım ve taşınımla gerçekleşen ısı geçiş miktarı hesaplanır. q taşınım =261.6 W/m q ışınım = 267.7 W/m q toplam = 529.3 W/m Elde edilen toplam ısı kaybı kaybedilen ısı miktarıdır. Bu değer yakıt miktarına dönüştürülerek kaybedilen yakıt miktarı hesaplanır. Yıllık Gider=(529.3 W/m).(8 h/gün).(180 gün/yıl). (3600 sn/h).(1.059322 TL/kg)/(41317 kj/kg).(0.8)=87.9 TL/m olacaktır. Bu değer yalıtımsız borudan oluşan ısı kaybının parasal değeridir. Benzer işlemler yalıtımlı boru içinde yapılabilir. Yalıtımlı durumda yalıtımlı yüzeye ait dış cidar sıcaklığının bulunması önem arz etmektedir. Yalıtımlı yüzey cidar sıcaklığının bulunması amacıyla 1 ve 2 numaralı denklemleri kullanarak elde edilen toplam ısı geçişi, 3 numaralı denkleme eşitlenerek yalıtımlı yüzeye ait dış yüzey sıcaklığı belirlenmelidir. Yalıtımlı durumda yalıtım maliyeti ilk yatırım maliyeti olmaktadır. Bu çalışmada hesaplanan tüm maliyetler ısı kaybının hesabında olduğu gibi birim(1 m) boru uzunluğu için yapılmıştır. İYM değerinin hesaplanmasından sonra sistemin kullanım süresi ve faiz değeri dikkate alınarak yıllık ilk yatırım maliyeti değeri denklem 6 kullanılarak hesaplanmaktadır. Yıllık ısı kayıp miktarına bağlı olarak oluşan yıllık yakıt kaybı gideri ve YİYM toplanarak, Yıllık Toplam Maliyet değeri denklem 7 kullanılarak hesaplanır. Yıllık toplam maliyet değerinin en az, net yıllık kâr miktarının en fazla olduğu değer maliyet açısından değerlendirildiğinde en iyi seçim olmaktadır. 4. Sonuç VIP ve bilinen yalıtım malzemelerinin kıyaslanması durumunda, oldukça iyi sonuçlar alınabileceği görülebilir. Çalışma yapılan tesise ait 150 mm çaplı buruda ısı kayıpları ve yalıtım kalınlığı hesaplanmış ve Şekil 3 elde edilmiştir. Buradan da görüleceği üzere, VIP kullanımı ısı kayıplarını k=0.04 W/m.K olan yalıtım malzemesine göre oldukça iyi oranda azaltmıştır. Şekil 3 den de görüleceği üzere grafiğin eğimi, artan yalıtım kalınlığına bağlı olarak azalmaktadır. Buradan yalıtım kalınlığını sürekli artırmanın ısı kaybını azaltmada çok verimli olmadığı görülebilir. Ekonomik olarak değerlendirme yapabilmek için, iki farklı yakıt türü kullanılmıştır. Doğalgaz ve Fuel oil Tablo 2: Hesaplamalarda kullanılan değerler. Kabul edilen değerler Standart tablo değerleri Yıllık yakıt kullanım Süresi 180 gün Doğalgaz alt ısıl değeri a 34541 kj/m 3 Boru uzunluğu 200 m Fuel oil alt ısıl değeri a 41317 kj/kg Boru çapı 150 mm Fuel oil Fiyatı a 1.059322 TL/kg Günlük yakıt kullanım süresi 8 saat Doğalgaz fiyatı a 0.805383 TL/m 3 Dış sıcaklık(tç) 5 o C Kinematik viskozite b 1.75x10-5 m 2 /s Boru cidar sıcaklığı(ts) 85 o C Stefan Boltzman sabiti b 5.67x10-8 W/m 2.K 4 Kullanım Süresi(n) 15 yıl Işınım katsayısı b 0.85 Gerçek faiz(i) %10 Yerçekimi ivmesi b 9.81 m/s 2 a Yakıtlara ait değerler 21 Aralık 2016 tarihlidir ve http://www.tesisat.com.tr/yayin/yakit-fiyatlari/ adresinden alınmıştır. b Sayısal değerler, Y.A.Çengel, Isı ve Kütle Transferi Pratik Bir Yaklaşım isimli kitaptan alınmıştır. 92

kullanımında yatırımın yıllık toplam maliyet ve net yıllık kâr değerleri elde edilmiş ve Şekil 5 ve 6 da verilmiştir. Fuel oil ve doğalgaz kullanımında ekonomik yalıtım kalınlıkları, birbirine oldukça yakın değerdedir. Her iki yakıt kullanımında da 10-20 mm arasında yalıtım kalınlığı uygun olarak değerlendirilebilir. Isı kayıplarında meydana gelen azalma, cam yünü ile kıyaslandığında aynı kalınlıktaki yalıtım kalınlığı için 5 kat daha fazla ısı kaybı miktarında azalma tespit edilmiştir. Literatürde 150 mm çaplı boru için 100 mm yalıtım kalınlığının uygun olduğu ifade edilmektedir. Ekonomik yalıtım kalınlıkları kıyaslandığında, ısı kayıp değerlerin birbirine yakın olduğu görülmektedir (Tablo 3) (13)(14). Tablo 3: Cam yünü ve VIP ekonomik yalıtım kalınlıkları (13)(14). Boru Çapı (mm) 150 Yalıtım Yöntemi VIP Yalıtım Kalınlığı 10 mm 20 mm Isı Kaybı (W/m) 28 15 Cam Yünü 100 mm 24 Şekil 4 de gösterilen grafiğin eğiminde azalma olduğu görülmektedir. 20 mm VIP yalıtım kalınlığı, aynı zamanda doğalgaz kullanımında yıllık toplam maliyet ve ısı kayıp eğrilerinin kesişme noktasıdır. Isı kayıp miktarı ve ekonomik veriler birlikte değerlendirilerek en uygun yalıtım kalınlığının 20 mm yalıtım kalınlığı olduğu söylenebilir (Şekil 7). Şekil 5: Doğalgaz kullanımında ekonomik analiz. Sadece ısı kayıp miktarları dikkate alındığında, VIP kullanımında 20 mm yalıtım kalınlığından sonra Şekil 3: VIP ve cam yünü karşılaştırması. Şekil 6: Fuel oil kullanımında ekonomik analiz. Şekil 4: VIP kullanımında ısı kayıpları. Şekil 7: Doğalgaz kullanımında ekonomik analiz ve ısı kaybı. 93

Yıllık toplam maliyet değerleri kıyaslandığında (Şekil 8), doğalgaz kullanımındaki değerin daha düşük olduğu tespit edilmiştir. Yalıtım kalınlığı arttıkça her iki eğri birbirine yaklaşmakta, toplam maliyet değerleri eşitlenmektedir. Bu çalışma, her iki yakıt tipinden herhangi birini kullanan işletme için uygulanacak yalıtım kalınlığı konusunda yardımcı olabilir, fakat grafik değerleri yakıt seçimi için kullanılamaz. k:isıl iletkenlik katsayısı (W/m.K) i:yıllık gerçek faiz n:kullanım süresi (Yıl) YİYM:Yıllık ilk yatırım maliyeti (TL/m) İYM: İlk yatırım maliyeti (TL/m) NYK:Net Yıllık Kâr sn:saniye h:saat Kaynaklar Şekil 8: Toplam maliyetin yalıtım kalınlığına bağlı değişimi. Semboller VIP:Havası alınmış yalıtım paneli q:isı (Watt) K:Kelvin T:Sıcaklık(K, O C) T Ç :Dış ortam sıcaklığı(k, O C) T S :Yüzey sıcaklığı (K, O C) h: Isı taşınım katsayısı (W/m 2.K) ε: Işınım katsayısı σ: Stefan Boltzman sabiti (W/m 2.K 4 ) A:Alan (m 2 ) D:Çap ölçüsü (m) r:yarı çap (m) β:hacimsel genleşme katsayısı (K -1 ) Pr:Prandl sayısı Nu:Nusselt sayısı Ra:Rayleigh sayısı 1. Dr.A Stevens, Steam Pipe Insulation, http://www.raeng.org. uk/publications/other/2-steam-pipe, (31.12.2016) 2. Y.A.Çengel, Isı ve Kütle Transferi Pratik Bir Yaklaşım, 425-433, Güven Bilimsel.(2012). 3. J. Fricke, U. Heinemann, H.P. Ebert, Vacuum insulation panels From research to market, Vacuum 82,680 690, (2008). 4. H. C. Bayrakçı., M. Davraz, E. Başpınar, Yeni Nesil Isı Yalıtım Malzemesi: Vakum Yalıtım Paneli, Süleyman Demirel Üniversitesi Teknik Bilimler Dergisi, 2, 1-12, (2011). 5. Y.A.Çengel, Isı ve Kütle Transferi Pratik Bir Yaklaşım, 423, (2012). 6. M. Alam, H. Singh, S. Suresh, D.A.G. Redpath Energy and economic analysis of Vacuum Insulation Panels (VIPs) Used in non-domestic buildings, Applied Energy, 188, 1 8, (2017). 7. A. Berge, B. Adl-Zarrabi, Field measurements on a district heating pipe with vacuum insulation panels, Renewable Energy, 87, 1130-1138, (2016). 8. M. Alam, H. Singh, M.C. Limbachiya, Vacuum Insulation Panels (VIPs) for building construction industry A review of the contemporary developments and future directions, Applied Energy, 88, 3592 3602., (2011). 9. http://www.va-q-tec.com/en/technology/vip/function. html, (30.05.2017). 10. P. RANDEL, International Energy Agency, Proceedings of the International Conference and Workshop EMPA Duebendorf, January 22-24, (2001). 11. http://www.vaqtec.com/en/technology/vip/materialshapes.html, (30.05.2017). 12. M. Alam, H. Singh, S. Suresh, D.A.G. Redpath Energy and economic analysis of Vacuum Insulation Panels (VIPs) Used in non-domestic buildings, Applied Energy, 188, 1 8, (2017). 13. M. Özdemir, İ. C. Parmaksızoğlu, Mekanik tesisatta ekonomik yalıtım kalınlığı, Tesisat Mühendisliği Dergisi, 91, 39-45, (2006). 14. A. K. Dağsöz, Sıcak Sulu Kalorifer Tesisatı, Demirdöküm yayınları, İstanbul, (1998). y: Kinematik viskozite (m 2 /s) 94