GiriÅŸ

Isınma gereÄŸi, insanlığın varoluÅŸundan bu yana en önemli ihtiyaçların başında gelmiÅŸ, günümüzde de sürekli geliÅŸtirilen önemli bir konfor konusu olmuÅŸtur. Isınma bir ısı kaynağından ısının istenen ortama iletilmesi ile oluÅŸur. 

Isı transferi 3 ÅŸekilde gerçekleÅŸir:

• Ä°letim (kondüksiyon)

• Taşınım (konveksiyon)

• Işınım (radyasyon)

 

Isınmak için doÄŸadaki bir maddenin yakılıp ısısından direkt yararlanılabileceÄŸi gibi, elde edilen ısının ortama sıvı veya gaz yardımıyla taşınması da saÄŸlanabilir. ÖrneÄŸin odun, kömür yakılarak elde edilen ısı, gaz (hava) veya sıvı yardımıyla taşınarak iç mekanlar ısıtılabilir. Bunun yanında güneÅŸteki ısı enerjisi, ışık dalgaları ile dünyamıza ısı transferi saÄŸlar. Burada saydığımız ısı transfer ÅŸekillerinin bir veya birkaçının kombinasyonu ile de ısınma saÄŸlanabilir. Isı enerjisi düÅŸük sıcaklıktan yüksek sıcaklığa doÄŸru hareket eder, sıcaklık farkı büyüdükçe akış hızlanır. 

 

Sıcak Sulu Isıtma Sistemleri ve BileÅŸenleri

Isıtma sistemlerinde konfor açısından en çok tercih edilen sistemlerin başında sıcak sulu ısıtma sistemleri gelir. Sıcak sulu ısıtma sistemlerinde kazanda yakılan gaz, sıvı veya katı yakıttan elde edilen enerjiyle ısınan su, pompa yardımıyla radyatörler, fan-coiller, hava apareyleri, yerden ısıtma boruları gibi çeÅŸitli ısı yayıcılar ile ortama iletilir. Bu ÅŸekilde ısı transferi gerçekleÅŸir ve iç ortamın sıcaklığı artırılır. Radyatörlerde ısısını iç ortama veren ve bir miktar soÄŸuyan su, boru tesisatı yardımıyla kazana geri döner ve tekrar ısınarak tesisata gidiÅŸ sıcaklığı seviyesine çıkartılır. 

 

Kazanda ısınan suyun tesisattaki dirençleri yenerek ısı yayıcılara iletilmesi pompa yardımıyla gerçekleÅŸir. Daha önceleri suyun ısınıp genleÅŸmesi prensibine göre tesisat içerisinde hareket etmesi ile pompasız doÄŸal sirkülasyon sistemleri kullanılmış ancak 1928 yılında Almanya’da ilk sirkülasyon pompasının üretilmesi ile günümüzde tesisat borularının çapları küçülmüÅŸ, geniÅŸ alana sahip yapıların en uç noktalarına kadar ısıtılması saÄŸlanmış ve düÅŸük su sıcaklıklarında çalışabilen modern ısıtma sistemleri geliÅŸtirilmiÅŸtir. Åžu bir gerçek ki, ısıtma sistemlerinin kalbi olan sirkülasyon pompası olmasaydı, ısıtma sistemleri teknolojisinden söz etmek mümkün olamazdı. Isıtma tesisatı bir çevrim olduÄŸundan sıcak sulu ısıtma sistemlerde kullanılan pompalar “sirkülasyon” veya “devirdaim” pompası olarak adlandırılır. Ä°ç ortamdaki ısınma ihtiyacı devam ettiÄŸi sürece ısıtma sirkülasyonu devam eder. Sirkülasyon pompaları ısıtma periyodu boyunca hemen hemen hiç durmazlar.  

 

Isıtma sistemlerinin bir diÄŸer önemli bileÅŸeni genleÅŸme tankıdır. GenleÅŸme tankları veya depoları, kazandaki suyun ısınması ile suyun genleÅŸmesi neticesinde oluÅŸabilecek hacimsel artışın tesisata zarar vermemesi için fazla suyun depolandığı haznelerdir. Açık ve kapalı genleÅŸme tankları olmak üzere iki çeÅŸit genleÅŸme tankı vardır. Günümüzde özellikle konutlarda, yeni tesisatlarda genellikle kapalı genleÅŸme tankları kullanılmaktadır. Eski yapılarda veya katı yakıtlı sistemlerde açık genleÅŸme depolarına rastlanabilir. Kapalı genleÅŸme tanklarının içinde bir membran bulunur. GenleÅŸen sıcak su membranın içine girerek sistemdeki basıncı tazmin eder. Membran ile metal tank arasında basınçlı gaz vardır. Genellikle gaz olarak azot gazı veya kuru hava kullanılır. Tank içerisindeki azot gazı veya hava genleÅŸme esnasında yastık görevi görür ve elastikiyet saÄŸlar. 

 

Sistem normal ÅŸartlar altında çalışmazken, yani tesisattaki su soÄŸukken tank içerisine su girmez. Bu nedenle ön gaz basıncı dediÄŸimiz tanktaki gerekli olan basıncın miktarı aÅŸağıdaki ÅŸekilde hesaplanır:

 

Po= Ps+0,2~0,5 bar

Po: GenleÅŸme tankı ön gaz basıncı

Ps: Isıtma tesisatındaki statik su basıncı

 

Tank içerisindeki membranın herhangi bir ÅŸekilde delinmesi, tankın iÅŸlevini ortadan kaldırır ve sistemde ciddi tehlikelere yol açabilir. Bu nedenle genleÅŸme tanklarının bakımları çok önemlidir. Ön gaz basıncı, yılda en az iki defa tank içerisindeki su boÅŸaltılarak kontrol edilmelidir. Tankın basınç sınıfı, en az sistemde kullanılan emniyet ventili ayarı kadar olmalıdır.

 

Termostatik vanalar, karıştırıcı vanalar, iç ve dış hava sıcaklık sensörleri, emniyet ventilleri, hava atma purjörleri, pislik tutucular gibi ekipmanlar ısıtma sistemlerinin emniyetli ve istenen konfor ÅŸartlarında çalışmmasını saÄŸlayan kontrol üniteleridir.

 

Isıtma SistemlerindeSirkülasyon Pompaları

Isıtma sistemlerinde su, ısı taşıma aracı olarak kullanıldığından sürekli tesisat içerisinde dolaÅŸtırılır. Bu tür sistemler kapalı sistemler olarak adlandırılır, yani hidrofor sistemlerinde olduÄŸu gibi atmosfere açık sistemler deÄŸildir. Dolayısıyla sistemde büyük basınç kayıpları olmayacağından, pompaların üreteceÄŸi fark basınç (ΔP) deÄŸerleri açık sistemlere göre çok düÅŸüktür. Sistem için seçilecek pompanın basma yüksekliÄŸi, tesisattaki baÄŸlantı parçaları, vana, düz boru sürtünme kayıpları gibi dirençleri yenecek ÅŸekilde hesaplanır. Yeni bir binanın ısıtma tesisatının direnç kayıpları, proje firmaları tarafından detaylı bir ÅŸekilde çıkartılır. Ancak eski bir bina için bu kayıpların çıkartılması çok zordur. 

 

Bu nedenle eski yapıların ısıtma sistemlerinde kullanılacak pompa debi ve basma yüksekliklerinin hesaplanmasında, tecrübeyle öngörülmüÅŸ bazı ampirik formüllerden yararlanılabilinir.

 

Standart merkezi ısıtma sistemleri için yaklaşık olarak pompa seçimi: 

 

Ampirik debi formülü (QPu)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sirkülasyon Pompalarının Ä°ç Yapıları ve BileÅŸenleri

Sirkülasyon pompaları motor yapılarına göre iki çeÅŸittir. 

• Islak rotorlu pompalar

• Kuru rotorlu pompalar

 

Islak rotorlu pompalarda, basınçlandırılan akışkanın rotor gömleÄŸi içerisinden rotor etrafında dolaÅŸmasına ve rotor milinin oturduÄŸu karbon yatakları ıslatıp bir nevi yaÄŸlamasına izin verilir. Bu ÅŸekilde motorun sargı ve yatak grubundaki ısınma problemleri bertaraf edilir. Islak rotorlu pompa motorlarının üzerinde soÄŸutma kanatçıkları ve soÄŸutma fanı yoktur. Bundan dolayı sessiz çalışırlar. Ayrıca pompalarda sızdırmazlığı saÄŸlayan, pompanın gövdesi içerisindeki en önemli parçalarından biri olan salmastra, ıslak rotora sahip pompalarda kullanılmaz ve düÅŸük servis ve bakım maliyeti oluÅŸur. Bir çok avantajının yanında, kuru rotorlu pompalara göre daha düÅŸük verimde çalışmaları ve belirli bir kapasitenin üzerinde üretilememeleri yüzünden ıslak rotorlu pompalar genelde ısıtma ve soÄŸutma sirkülasyonunda kullanılır. Çünkü sirkülasyon sistemleri kapalı çevrimler olduÄŸundan, çok yüksek basınç deÄŸerlerine sahip pompalar kullanılmaz. Ancak yine de ıslak rotorlu pompaların kapasitelerinin yetmediÄŸi durumlarda kuru rotorlu sirkülasyon pompaları kullanılır.

 

Kuru rotorlu sirkülasyon pompaları standart bir fan soÄŸutmalı elektrik motorunun tahrik ettiÄŸi, mekanik veya yumuÅŸak bir salmastra ile sızdırmazlığı saÄŸlanmış, motor ile pompa çarkı arasında direkt veya kaplinli baÄŸlantı yapılmış, genelde yüksek debi ihtiyacının olduÄŸu binalarda kullanılan sirkülasyon pompalarıdır. Sızdırmazlık elemanı olarak kullanılan salmastraların montajı ve bakımı çok önemlidir. Özellikle mekanik salmastralar yüksek maliyetli ekipmanlar olduÄŸundan doÄŸru monte edilmeleri çok önemlidir. Daha da önemlisi; pompaların emiÅŸ hattında akışkan olmadan kesinlikle kuru çalıştırılmamalarıdır. Buna yaygın olarak “susuz çalıştırma” denir. Susuz çalıştırılan pompalardaki salmastra ömürleri, salmastra yüzeyleri arasındaki sürtünmeden doÄŸan ısınmadan dolayı çok azdır. Bazı pompalarda, susuz çalışma sonucunda salmastralar 1 dakika gibi çok kısa bir sürenin altında hasar görebilir.

 

Frekans Konvertörleri ile Sirkülasyon Pompalarında Enerji Tasarrufu

Isıtma sistemlerinde akışkanı devirdaim ettiren sirkülasyon pompaları, yılın en soÄŸuk günlerindeki kapasite ihtiyacını karşılayacak ÅŸekilde seçilirler. Ancak yılın en soÄŸuk günleri ısıtma periyodunun sadece %2‘si civarındadır. DiÄŸer kalan %98’lik sürede daha küçük kapasitedeki bir sirkülasyon pompası ihtiyacı karşılayabileceÄŸi halde, pompa tam kapasite çalışarak gereÄŸinden fazla elektrik enerjisi tüketecektir.

 

Çok katlı binalar, alışveriÅŸ merkezleri, hastane ve oteller gibi yapıların iç mekanlarında farklı ısınma ihtiyaçları doÄŸar. Binaların kuzey ve güney cepheleri, güneÅŸ ışığının geliÅŸ yönüne göre doÄŸu ve batı cepheleri, alt katlar ve üst katlar gibi etkenler nedeniyle iç mekanların ısınma ihtiyacı gün boyu deÄŸiÅŸkenlik gösterir. ÖrneÄŸin güneÅŸ ışığının geldiÄŸi cephede ısınma ihtiyacı yokken diÄŸer tarafta olabilir. Isınma ihtiyacı olmayan cephedeki radyatör vanaları kısılırken diÄŸer cephedeki vanalar açık kalacaktır. Sabit devirli bir sirkülasyon pompası ihtiyaç deÄŸiÅŸikliklerinde yine tam kapasite çalışmak zorunda kalacaktır. Ancak deÄŸiÅŸken devirli pompalar kendi devirlerini azaltıp artırarak ihtiyaç duyulan noktada çalışacak ve buna göre elektrik enerjisi tüketecektir. Pompalar, üzerlerine veya kontrol panolarına entegre edilen frekans konvertörü ile devirlerini ihtiyaca göre deÄŸiÅŸtirebilmektedirler. Frekans konvertörü, 50 Hz olan ÅŸebeke elektriÄŸinin frekansını azaltıp artırması ile pompanın devrinin ve çektiÄŸi akımın deÄŸiÅŸmesine neden olur. Bu ÅŸekilde enerji tasarrufu saÄŸlanır.

 

Yukarıdaki ÅŸekilde yaklaşık olarak birbirine denk, biri sabit diÄŸeri deÄŸiÅŸken devirli iki pompanın eÄŸrilerini görülmektedir. Sabit devirli pompanın çalışma noktası, eÄŸrisi üzerinde bir nokta olması gerekir. DeÄŸiÅŸken devirli pompalarda ise çalışma noktası taralı alan içerisinde herhangi bir noktada olabilir. Bu, daha önce bahsettiÄŸimiz gereÄŸinden daha büyük pompa seçimi gibi  hataların telafisini mümkün kılar. Son yıllarda artan enerji verimliliÄŸi çalışmaları, konferanslar, enerji kanunları ve yönetmelikler ile gündemdeki yerini her geçen gün daha da saÄŸlamlaÅŸtıran enerji tasarrufu konusu, binaların vazgeçilmez ekipmanlarından santrifüj pompalar için de üreticilerinin en önemli önceliÄŸi olmuÅŸtur. 

 

Kaynaklar

[1] WILO Pompa Sistemleri A.Ş. Eğitim sunumları

[2] WILO SE, Pompa Teknolojisinin Temel Prensipleri, 2005

[3] WILO A.Åž., Genel Ürün KataloÄŸu, 2009