İnsan, ancak ürettiği ve kaybettiği ısı arasında bir denge kurulduğu zaman kendisini ısı psikolojisi yönünden rahat hisseder. Isıtma ihtiyacı , yılın soğuk günlerinde ortam sıcaklığını artırarak insan vücudunun yaydığı ısı miktarını ayarlamak ve çevresi ile bir ısı değişimi dengesi kurmak ve bu suretle insanın kendisini rahat hissetmesini sağlamak gereğinden doğmaktadır.

Kalorifer tesisatı projesinin temelini ısı kaybı hesapları oluşturur. Isı kaybı hesaplarını yapabilmek için binanın yapısı (duvarları oluşturan taş, tuğla, beton gibi ana malzemeler, varsa ısı yalıtım cinsi, pencere, kapıların boyutları ve cinsleri, döşeme yapısı ve malzemeleri, tavan yapıları ve malzemeleri, çatı yapı malzemeleri vb.) konum ve kullanma amacı hakkında gereken bilgiler mimari projede (vaziyet planı, kat planları, kesitler ve cephe görünüşler ) bulunur.

Isı kaybının hesaplanabilmesi için yapı bileşenlerinin her iki tarafındaki sıcaklıklarının bilinmesi gerekir. İç sıcaklıklar, konfor şartlarından biridir. İnsanların çalışma, dinlenme ve diğer durumlarına göre konutlardaki konfor sıcaklıkları ;

Oturma odası (Salonlar) + 22 0 C

Yatak odası + 20 0 C

Antre , tuvalet , mutfak + 18 0 C

Banyo +26 0 C Merdiven+10 0 C

RADYATÖRLERDE ISININ YAYILIŞI

Isı merkezlerinde (merkezi sistemlerde kazan veya kombi) kömür ve doğalgazın yakılması ile elde edilen ısı, bir ısıtıcı akışkan (su) yardımıyla ısıtılması istenen hacimlerdeki radyatörlere taşınır.

Radyatörlerde ısı, çevreye ışınım (radyasyon) ve taşınım (konveksiyon) olmak üzere iki yolla yayılır. 90 / 70 0 C sıcak sulu ısıtma tesislerinde ortalama yüzey sıcaklığı 80 0 C olup ,bu düşük sıcaklıktaki ışınım miktarı azdır. Genel olarak radyatörlerde ısının ancak %20 - 40 arasındaki bir kısmı ışınımla yayılır. Asıl büyük kısım taşınımla yayılmaktadır. Işınımla olan ısı geçişine radyatörün malzemesinden çok boyanın cinsi ve radyatörün geometrisi etki etmektedir. Siyah ve mat boyalı radyatörlerde ışınım fazladır. Ancak boyanın rengi fazla etkili değildir. Parlak metalik boyalarda ise ışınım önemli ölçüde azalır. Aluminyum veya bronz gibi parlak metalik boyalar ışınımı %50, toplam radyatör ısı gücünü ise %10 mertebesine düşürür. İkinci etken radyatör geometrisidir. Dış projeksiyon yüzey alanı fazla olan radyatörlerde ışınım oranı da yüksektir.

Radyatörlerin Isıl Gücü :

Radyatörlerin ısıl güçleri üretici firmalar tarafından yaptırılan standart deneyler sonunda (DIN 4704) belirlenir. Radyatör seçimi bu deney sonuçlarına göre hazırlanan firma kataloglarından yapılır.

Radyatörlerin karşılaştırılabilmesi için norm ısıl gücünün tanımı gerekir. Norm ısıl gücü 90 0 C su giriş sıcaklığı ve 70 0 C su çıkış sıcaklığı olması halinde ; ortam sıcaklığı 20 0 C ve basıncı 1 atmosfer (mutlak) iken radyatörün verdiği ısı miktarıdır. Bu durumda radyatördeki su ile ortam havası arasında ortalama sıcaklık farkı 60 0 C değerindedir. Uygulamada farklı sıcaklık ve basınç şartlarında çalışma söz konusu ise norm ısıl gücünde düzeltme yapmak gerekir.

Radyatörlerin Karşılaştırılması :

1. Kapladığı hacim ve projeksiyon alanı : Bu değerler kıymetli yapı kullanım alanlarında ısıtıcıların kapladığı yer açısından önemlidir. Özellikle, parapet altı (niş) bulunmayan yerlerde, radyatörün inceliği önemlidir.

2. Ağırlık : Isıl atalet ve montaj kolaylığı açısından önemlidir. Düşük ağırlıkları nedeniyle aluminyum radyatörler tercih edilmektedirler.

3. Su hacmi : Yine radyatörün ısıl ataleti ile ilişkilidir. Su hacmi fazla ve ağır olan radyatörler geç ısınıp, geç soğurlar. En ağır radyatörler döküm olanlardır. Sonuçta ağırlık ve su hacminin getirdiği atalet dezavantajı döküm radyatörlerde en fazla olup, sonra sırası ile panel ve aluminyum radyatörler gelmektedir. Öte yandan su hacminin ve ağırlığının az olması termostatik kontrole uygunluk açısından da bir avantaj sağlar. Özellikle kapalı genleşme deposu hesabında sistemdeki su hacmi esas alınır. Sistemdeki su hacminin önemli bir bölümü radyatörlerde bulunur. Dolayısı ile su hacmi büyük olan radyatölerden oluşan sistemlerde genleşme deposu daha büyük olmak zorundadır.

4. Ömür : Radyatör ömrü kullanılan malzeme cinsine bağlıdır. Korozyona en dayanıklı radyatörler döküm olanlardır.Bunlarda ömür 50 yıl mertebesindedir. Ömür panel radyatörlerde 15 ile 20 yıldır.Radyatör ömrünü etkileyen bir başka faktör ise kireçlenmedir.

5. Estetik : Bu yönüyle ön plana çıkan aluminyum ve paslanmaz çelik radyatörler daha çok tercih edilmektedirler.

6. Güvenlik : Keskin kenarlı radyatörler çarpma halinde yaralanma tehlikesi taşırlar.

7. Toz tutma ve temizlenebilme : Bu açıdan düz yüzeyli radyatörler avantaj sağlar.

8. Basınca dayanıklılık : Normal radyatörler 4 - 6 bar, basınca dayanıklıdır. Paslanmaz çelik radyatörler bilgisayar kontrollü, özel kaynaklı birleştirme yöntemleri sayesinde yüksek basınca dayanıklıdırlar.

9. Gerekli ısıtma yüzeyi miktarı : Bir radyatörün iyiliğinin en önemli göstergesidir. Bir radyatör aynı ısıyı, aynı şartlarda, ne kadar küçük yüzeyle verebiliyorsa ısıl tasarımı o kadar iyidir anlamına gelir. Aynı tip radyatörlerde bile kendi içinde ısıtma yüzeyi açısından %20 mertebelerinde farklılıklar ortaya çıkmaktadır. Bunda radyatör inceldikçe radyasyonla yayılan ısıdaki artışlar ve yükseklik azaldıkça konveksiyonla yayılan ısıdaki iyileşmeler etkili olmaktadır. Aluminyum radyatörlerde ise ısıtma yüzeyi ihtiyacı en fazladır.

10. Fiyat : Radyatörlerin karşılaştırılmasında doğal olarak en önemli faktör maliyettir. Fakat radyatör maliyeti olarak ticari hayatta olduğu gibi m2 (veya panel radyatörlerde m) fiyatını kullanmak yanıltıcıdır. Bir radyatörün gerçek fiyatı kalori maliyeti denilen, söz konusu radyatörün birim ısı gücü fiyatıdır.

RADYATÖR SEÇİMİ İÇİN ÖNERİLER

1. Yüksek tavanlı yapılarda, dublex yapılardaki dikey bağlantı boşluklarında, merdiven boşluklarında baca etkisinin dezavantajlarını azaltmak için ışınım ( radyasyon ) oranı fazla olan ve yüksek radyatörler kullanılmalıdır. Bu gibi yerlerde radyatör tarafından konveksiyonla yayılan ısı üst kısımda toplanır ve alt katlar göreceli olarak soğuk kalır. Halbuki alt katlarda yerleştirilen radyatörlerdeki radyasyonla ısı yayılım oranı yüksek olursa bu farklılık büyük ölçüde giderilebilir. Düz yüzeyli ve ince radyatörlerde radyasyon oranı yüksektir. Bu açıdan derinliği az (ince) ve yüksekliği fazla radyatörler en avantajlı tipleridir.

2. Özelllikle iyi yalıtılmış yapılarda ısı kaybı daha az olduğundan büyük ısı gücü olan ve derinliği fazla olan radyatör tipleri seçildiğinde dilim sayısı az olacaktır.Hem görünüş açısından, hem yer kaybı açısından, hemde radyasyon oranının düşüklüğü açısından dezavantajlı bir durum ortaya çıkar.Böyle yerde ince tipler seçilerek radyatör pencere altına yayılmalıdır.

3. Niş içerisine yerleştirilecek radyatörlerin yüksekliği, parapet yüksekliğinden en az 15 cm. daha az olmalıdır. Radyatör yerden yaklaşık 7 cm. kaldırılır. Böylece radyatör üstü ile parapet arasında 8 cm. mertebesinde bir boşluk kalması sağlanmış olur. Niş içine konan ısıtıcı yüzeyler için randıman düşüklüğü ısıtıcı seçiminde gözönüne alınmalıdır. Nişin dış duvar kısmının yalıtılması gereklidir.

4. İşyerleri, okul, hastane gibi yerlerde toz tutmayan ve kolay temizlenebilen tip radyatörler seçilmelidir.

5. Pencere altına niş bırakılmamış yapılarda derinliği az olan (ince) tipdeki radyatörler seçilmelidir. Radyatörün genişliğinin fazla olması, kayıp alan oluşturur.

6. Radyatörler genellikle odalarda ısı kayıplarının en fazla olduğu pencere altlarına yerleştirilirler. Pencere altları bulunmayan (cam önü, fransız balkon vb.) radyatör yerleştirmeye uygun olmayan yerlerde camın her iki tarafındaki duvarlara yüksekliği fazla olan tiplerden seçilmelidir.

7. Yüksek yapılarda, hiç olmazsa statik basıncın fazla olduğu alt katlarda basınca dayanıklı tip radyatörler kullanılmalıdır.

8. Sistemde elektro kimyasal çift oluşumu, kombi cihaz kullanılan sistemlerde çelik radyatör kullanımında ortaya çıkabilmektedir. Böyle bir durumda ya radyatörlerin yada kombi cihazının değiştirilmesi tavsiye edilir. (Galvanik korozyon)

9.Radyatörler gruplanırken 30 dilimden fazlasının bir arada gruplanması pratik değildir. Yanlış bir alışkanlık uzun radyatörlere ters bağlantı yapmaktır. Radyatör 50 dilimli de olsa ters bağlantıya gerek yoktur. (kapasite değişmez)

RADYATÖRLERİN YERLEŞTİRİLMESİ

a) Mimari ve teknik açıdan radyatörlerin yerleştirilebileceği en uygun yerler pencere altındaki duvar önleridir. Pencere altında mevcut olan duvar yüksekliğine (parapet yüksekliği) uygun bir radyatör seçilir. Radyatör derinliğine bağlı olarak radyatörün altında 5-12 cm, üstünde ise 3-10 cm. boşluk bırakılmalıdır. (max. değerlerin kullanılmasını öneririz.)

b) Isıtılan hacimlerin dış duvar, döşeme ve tavanı civarında hava sıcaklıkları çok farklı olup, pencere önleri en soğuk yerlerdir. Bu nedenle, ısıtıcılar pencere altlarına ve estetik görünüm vermek için pencereyi ortalayacak şekilde yerleştirilir. Isıtıcı seçiminde, ısıtıcı yüksekliğinin pencerenin altında kalan duvarın yüksekliğini geçmemesine dikkat edilmelidir. Penceresi bulunmayan veya çok küçük olan odalarda radyatör dış duvar önlerine yerleştirilir. Isı kaybı büyük, pencere sayısı çok olan hacimlerde her pencere önüne radyatör yerleştirilmesi ısının homojen olarak dağıtılması için uygun olur. Mimari nedenlerle pencereler döşemeye kadar iniyorsa, radyatörler kısa tiplerden seçilir ve pencere ile aralarında mümkün olduğunca büyük bir açıklık bırakılır.

c) Eğer pencere altına ve dış duvar önüne radyatör yerleştirmek teknik açıdan mümkün olamıyorsa bu durumda radyatör iç duvara yerleştirilir. Radyatör yerleştirilecek iç duvar, ısı kaybı en yüksek olan dış duvara paralel olan duvardır. İç duvar önüne yerleştirilecek radyatörler uzun ve ince tiplerden seçilerek radyasyon etkisinden mümkün mertebe yararlanılır.

d) Banyo ve mutfak gibi hacimlerde bazen zorunlu olarak radyatörü yükseğe asmak gerekebilir. Bu gibi hallerde konveksiyon akımları, zayıfladığından radyatör ısı gücünün hesaplanandan %10 daha fazla seçilmesi gerekir.

e) Dış duvar önüne yerleştirilen radyatörlerin arkasındaki duvar yönetmelik uyarınca en az 3 cm. cam yünü veya eşdeğeri malzeme ile izole edilmelidir. İzole edilen bölge radyatör projeksiyon alanını her taraftan en az 15 cm. taşmalıdır. Böylece %3 mertebesinde bir tasarruf sağlamak olasıdır.

f) Radyatörlerin üzerlerine raf konulması veya önünün pano ile kapatılması gibi durumlarda, ısıl verimleri düşer. Bu gibi uygulamalar konveksiyon akımlarını bozar ve ışınımı engeller. Uygulamanın durumuna göre ısıl güçteki düşüş %3-7 mertebesindedir. Bazı aşırı durumlarda bu düşüşler %15 mertebelerine ulaşabilmektedir.

Niş içine konan ısıtıcı yüzeyler için randıman düşüklüğü ısıtıcı seçiminde gözönüne alınmalıdır. Nişin dış duvar kısmının yalıtılması gereklidir.

DÜŞÜK SICAKLIK ISITMASI

Yakın zamana kadar sıcak sulu merkezi ısıtma sistemlerinde kullanılan su sıcaklığı 90 (giriş) / 70 (çıkış) 0C olarak standartlaştırılmış idi. Dolayısı ile bütün tanımlar, diyagramlar, tablolar vs. bu değerlere göre düzenlenmiştir. Bu sıcaklık değeri klasik sistemler için optimum kabul edilebilir. Ancak günümüzde ısıtma teknolojisindeki gelişmelere paralel olarak düşük sıcaklıkta ısıtma giderek önem kazanmaktadır. Örneğin ; döşemeden ısıtmada su sıcaklıkları 55 0C değerini aşmaz. Türkiye’de kalorifer kazanları en soğuk havada 65-70 0C geçmeyen sıcaklıklarda çalışmaktadır.

YÜKSEK BİNALARDA ISITMA DEVRELERİ

Yüksek binalarda statik basıncın çok artması nedeniyle, ısıtma sistemini düşey doğrultuda bölgelere ayırmak gerekir. Pratik açıdan her 40 m. yükseklik (ve ya yaklaşık her 12 kat) için bir ara tesisat katı yapılması önerilir. (bazı kaynaklarda bu sınır 50m. veya 15 kat olarak göz önüne alınmaktadır.) Esas ısıtma merkezi bodrum katında (veya çatı katında) bulunur. Her ara tesisat katında bulunan ısı değiştiricileri, (eşanjörler) irtibatta olduğu katlar için birer kazan görevi görür. Bu şekilde bütün binada statik basıncın 4 bar (40 mSS) değerini aşması önlenir.

Basınç zonlamasının amaçları :

a. Sistemin statik basıncını azaltmak

b. Alt / üst basınç farkını azaltmak,

c. Akışkan debisini kontrol edebilmektir.

SİSTEMDEN HAVA TAHLİYESİ

Sıcak sulu sistemlerde hava bulunması, su dolaşımını engeller ve korozyona sebep olur. İçinde hava bulunan borular veya ısıtıcılar kısmen veya tamamen görev yapamaz. Açık genleşme depolu sistemlerde, deponun uygun yerleştirilmemesi durumunda, sistemin herhangi bir yerinde vakum varsa bu noktadan içeri hava sızabilir. Ayrıca kaçaklar nedeniyle, sisteme çok sık taze su verilmesi durumunda, bu su içindeki hava, basıncın düşük olduğu üst katlarda açığa çıkar. Özellikle kapalı genleşme depolu sistemlerde, tek hava kaynağı, taze sudur.

Kapalı genleşme depolu sistemlerde, otomatik hava tahliye cihazları kullanılarak, sudaki havanının dışarıya atılması kolayca sağlanabilir.

SİSTEMDE DONMANIN ÖNLENMESİ

Sıcak su sistemlerinin tasarımında su sıcaklığının donma noktasının altına düşmemesi için gerekli önlemler alınmalıdır. Özellikle ısıtılmayan ve sıcaklığı donma noktasının altına düşebilen hacimlerden geçen borular ve böyle hacimlere yerleştirilmiş radyatörler bulunması halinde bu durum söz konusudur. Büyük binaların ısıtılmasında sistemde bu şekilde donma noktası altında elemanlar bulunması ihtimali daha fazladır.

Sirkülasyon devam ettiği yani pompa çalıştığı sürece herhangi bir donma söz konusu değildir. Çünkü devamlı olarak daha sıcak akışkanla beslendiği için boru veya radyatörler sıfırın altındaki sıcaklıklara açık bile olsalar, dolaşan su sıcaklığı yüksek olacaktır. Kazan çalışmıyor bile olsa bütün sistemdeki su sıcaklığı donma noktası altına düşmeden herhangi bir donma olayı meydana gelmez. Soğuk iklimlerde geceleri ve hafta sonlarında çalışmayan işyerlerinde sirkülasyon pompası bu yüzden devamlı çalışmaktadır. Eğer sistem uzun süreli olarak susturulacak ise, bu durumda ısıtma sisteminde mevcut bütün suyun tamamen boşaltılması gerekmektedir. Radyatör dilimlerinin alt kısımlarında kalan az miktarda suyun bile donarak o noktalarda çatlamalara neden olduğu pratikte görülmüştür. Antifriz kullanarak donma olayının önlenmesi ısıtma sistemlerinde tavsiye edilmez. Gerek pahalı olması , gerek yanlış seçimler nedeniyle korozyona sebep olması, gerekse çalışmada pompa yükünü artırmak, akışkanın ısıl kapasitesini düşürmek gibi aksaklıklara yol açması sebebi ile uygun değildir.

ENERJİ BİRİM ÇEVRİMİ

P(BTU/hr) = 3.412 × P(W)

P(W) = 1.163x P(Kcal/hr)

P=Power/Güç=Isıl kapasite

Kaynaklar ; TMMOB Makine Mühendileri Odası, Kalorifer tesisatı