ISITMA SSTEMLERNDE ENERJ VERMLL VE ENERJ TASARRUFU DEERL

ISITMA SİSTEMLERİNDE ENERJİ VERİMLİLİĞİ VE ENERJİ TASARRUFU

DEĞERLİ MESLEKTAŞLARIM BURADA BULUNDUĞUNUZ İÇİN HEPİNİZE TEŞEKKÜR EDERİM. Mustafa GÜL Makine Mühendisi EDİRNE

MAKİNA MÜHENDİSLİĞİNİN ÖNCELİKLİ HEDEFİ ÜLKEMİZ KAYNAKLARININ VERİMLİ KULLANIMI OLMALIDIR. Dünya enerji kaynakları her geçen gün daha da artan bir hız ile tükenmektedir. Yakın bir gelecekte hazır enerji kaynaklarının temininde çok ciddi bir daralma ve bu daralmaya paralel olarak aşırı fiyat artışları yaşanacağını biliyoruz.

Enerji kullanılan bir proje gündeme geldiğinde, proje kapsamında tüketilecek enerji bu günkü fiyatlar ile anılmakta ve enerji tasarrufu sağlayacak yüksek verimli sistemlerin amortisman süreleri de bu maliyetler ile hesaplanmaktadır. Bu hesap yöntemi yetersizdir. Hesabı yaparken gelecekteki enerji fiyatları, dünya atmosferine yayılan sera gazları, insan sağlığını etkileyen SO 2 gibi zehirli gazların sağlığa etkileri ve yakıcı lardan çıkan yakıt atıklarının tarımsal arazileri daraltması gibi insanlığı tehdit eden etkilerin de hesaba dahil edilmesi gereklidir.

BUNA GÖRE MAKİNA MÜHENDİSİNİN GÖREVİ ÖNCELİKLİ OLARAK UYGUN BİR SİSTEM SEÇİMİ OLMALIDIR. Sistem seçimi sırasında göz önünde bulundurulması gerekli kriterler şöyle sıralanabilir; 1 -Konfor, Sistem seçiminde en önemli faktördür. İçinde ortam sıcaklığı, taze hava miktarı, ses kirliliği, ortamda bulanan nem oranı, temizlik yani hijyen gibi kriterleri barındırır. 2 -Kuruluş maliyeti; Özellikle Türkiye açısından yatırım tercihinde önemli yer tutar. Kaynakların kısıtlı olması çoğu kez yatırımcıyı ucuz yatırıma yönlendirir. Halbuki önemli olan sistemin ekonomik ömrü süresince ortaya çıkan toplam maliyet olmalıdır.

3 -İşletme Maliyeti: Enerji fiyatlarının önemli derecede artması işletme maliyetlerini ön plana çıkartmıştır. İşletme giderleri içinde yakıt, servis ve bakım giderleri bulunmaktadır. 4 -İşletme Kolaylığı: Sistemin işletmesinin kolay olması ve kalifiye elemana ihtiyaç duymaması önemlidir. 5 -Çevre Faktörü : Günümüzde çevre etkileri faktörü, mühendislik kriterleri üzerinde ve tek başına belirleyici olabilmektedir. 6 -Servis Bakım Periyotu ve Kolaylığı: Nihai kullanıcı için servis bakım sıklığı konfor ve hizmetin devamlılığı açısından önemlidir. Sistem mümkün olduğu kadar basit ve sağlam olmalıdır. Çoğu ileri teknoloji ürünü cihazlar servis yetersizliğinden dolayı eksik ve ilkel şartlarda kullanılmaktadır.

Isıtma ve Soğutma Sistemleri Tasarım ve Uygulama Esasları (BİNALARDA ENERJİ PERFORMANSI YÖNETMELİĞİ 5 Aralık 2008) Isıtma sistemleri tasarım esasları MADDE 13 – Yeni yapılacak binalarda; toplam kullanım alanının 1. 000 m 2’ den büyük olması halinde merkezi ısıtma sistemi yapılır. Merkezi ısıtma ve/veya kullanım alanı 250 m 2’nin üstünde olup bireysel ısıtma sistemine sahip gaz yakıt kullanılan binalarda; yoğuşmalı tip ısıtıcı cihazlar kullanılır. Merkezi ısıtma sistemi ile ısıtılan binalarda, sıcaklık kontrol ekipmanları ile ısı merkezinde iç ve/veya dış hava sıcaklığına bağlı kontrol ekipmanlarının kullanılması zorunludur. Binaların ısıtma tesisatında kullanılan pompa grupları, zamana, basınca veya akışkan debisine göre değişken devirli seçilir. Merkezi ısıtma sistemine sahip binalarda, merkezi veya lokal ısı veya sıcaklık kontrol cihazları ile ısınma maliyetlerinin ısı kullanım miktarına bağlı olarak paylaşımını sağlayan sistemler kullanılır.

Merkezi ısıtma sistemine sahip binalardaki kazan verimleri; katı yakıtlı kazanlarda %75’den, sıvı ve gaz yakıtlı kazanlarda, Sanayi ve Ticaret Bakanlığı’nca 5/6/2008 tarihli ve 26897 sayılı Resmî Gazete’de yayımlanan Sıvı ve Gaz Yakıtlı Yeni Sıcak Su Kazanlarının Verimlilik Gereklerine Dair Yönetmeliğin 7 nci maddesinde belirtilen 2 yıldız (**) verim sınıfından daha düşük olamaz. Merkezi ısıtma sistemlerinde, kazana geri dönüş su sıcaklığı ile dış hava sıcaklık kontrolünü yaparak sistem ekonomisi sağlayacak sistemlerin seçilmesi gerekir.

MERKEZİ ISITMA SİSTEMLERİNDE kullanılacak sıvı veya gaz yakıtlı cebri üflemeli brülörlü kazanlarda; a- 50 k. W – 500 k. W arasında ısıtma kazanı kapasitesine sahip sistemlerde iki kademeli veya oransal kontrollü brülörler, b-500 k. W ve üzerinde ısıtma kazanı kapasitesine sahip sistemlerde oransal kontrollü brülörler, c-1500 k. W üzerinde üstünde yakma yönetim sistemleri ve baca gazı oksijen kontrol sistemikullanılır.

500 k. W ve üstü ısıtma kazanlarında, zaman içerisinde kazan ve tesisat içerisinde oluşan ve kazan verimliliğini düşüren kireçlenmeyi önlemek amacıyla su yumuşatma/şartlandırma sistemlerinin kurulması gerekir. Isıtma kapasitesi 100 k. W ve üzerindeki katı yakıtlı kazanlarda verimlilik araştırılarak otomatik yakıt besleme sistemi kullanılır. Isıtma kapasitesinin 100 k. W ve üzerinde olması halinde, ilk yatırım ve işletme maliyetleri ile birlikte enerji ekonomisi analizleri sonucunda daha ekonomik olduğu raporlanan, mekanik ve elektronik olarak birbirleri ile haberleşmeli çalışan, ihtiyaca göre kaskad kazan sistemleri kullanılabilir.

Yukarda bazı maddelerine dikkat çekmeye çalıştığım “BİNALARDA ENERJİ PERFORMANSI YÖNETMELİĞİ” Detaylı olarak incelendiğinde merkezi ısıtma sistemlerinin ve enerji tasarrufuna yönelik ileri teknoloji ürünü uygulamaların şart koşulduğunu görmekteyiz. Bunlar devir kontrollü pompalar, yüksek verimli yoğuşmalı kazanlar, dış ve iç sıcaklık sensörleri, üç yollu kontrol vanaları, sabit mekan sıcaklığı için termostatik vanalar ile kaskad sistemlerinin önerilmesidir. Ayrıca üretilen ısının kullanım yerine gidene kadar kayba uğramaması için mekanik tesisatın izole edilmesi de şart koşulmuştur.

Isıyı üretmek kolaydır. Zor olan soğuk iklim koşullarında üretilen bu ısıyı korumaktır. 5 Aralık 2008 tarihli Yönetmelik “Bina Enerji Kimlik Belgesi” ile yapıyı bir bütün olarak ele almakta ve ısı kaçışına karşı izolasyonu şart koşmaktadır. Bu uygulama ile sadece enerji savurganlığına DUR denilmeyecek, atmosfere salınan sera gazları da azaltılacaktır. Günümüzde mantolama denilen ısı yalıtımının gözden kaçan, fakat çok önemli bir faydası da bina ömrüne yaptığı katkıdır. Yapıları manto gibi saran bu izolasyon malzemeleri, yapı sıcaklığını kısmen sabit tutmakta bu ise ısıl genleşmeleri azalttığından yapının ömrünü arttırmaktadır.

ISITMA SİSTEMLERİ Sıcak su ile ısıtmaya göre incelendiğinde; 1 -Tekil Isıtma sistemleri (Bireysel sistem) 2 -Merkezi ısıtma sistemleri 3 -Bölgesel ısıtma sistemleri olarak sınıflanabilir. Ancak Bölgesel ısıtma sistemleri bazı durumlarda ısının daha kolay ve eşit olarak kullanılmasını sağla mak için, sıcak sulu olabildiği gibi, kızgın su veya buharlı bölgesel ısıtmalar şeklinde de olabilir. Bölge ısıtmalarının günümüzde en önemli özelliği ısınma ve elektrik üretimini birlikte sağlamasıdır. Kojenerasyon olarak isimlendirilen bu sistemlerde ısı ve güç birlikte üretildiğinden atık ısıdan sonuna kadar yararlanıldığı için yüksek verimli ekonomik sistemlere ulaşılmaktadır.

Merkezi Sıcak su kazanları ilk yatırım maliyeti açısından en ekonomik çözümdür. Düşük sıcaklık sistemi tercih edilirse baca çıkış sıcaklıkları daha düşük değerlere inebileceği için toplam verim artmaktadır. Düşük sıcaklık 75/60 o. C veya 70/55 o. C gibi sistemler seçildiğinde baca verimi yanı sıra dolaşım suyu ile ortam arasındaki sıcaklık farkı azaldığından ısı kaçışı kayıpları da azalmaktadır. Bireysel tercihler yerine büyük ölçekli merkezi ısı sistemlerinin kurulması karmaşık ve pahalı kontrol ekipmanlarının kullanımına imkan sağladığından sürekli olarak yüksek verim ve güvenlik tesis edilebilmektedir. Büyük ısıtma sistemlerinin yıllık servis ve bakım programları titizlikle uygulandığından güvenlidir.

ISITMA SİSTEM TERCİHİ YAKIT TÜRÜNE SIKIYA BAĞLIDIR Yakıt olarak Kömür ve hatta Fuel-Oil kullanıldığında ısıtma sistemi kat kaloriferinden, merkezi ısıtmaya ve merkezi ısıtmadan Bölge ısıtmasına gidildikçe daha ekonomik olmakta ve aynı zamanda çevreye de daha az zarar vermektedir. Bu nedenle yıllardır bölgesel ısıtma sistemlerinin gelişmesi için çaba sarf edilmiş ve özellikle toplu konut uygulamaları ile bunda başarılı da olunmuştur.

Bireysel ısıtma sistem çözümlerinde ise kalorifer kazanları çalıştıkları sürece konuldukları yerde unutulmaktadır. Bu kontrolsüzlük sonucu birkaç yıl sonra bu kazanlar verimsiz, tehlikeli ve çevreye zarar verir bir hal almaktadır. Bu ise büyük bir kısmı döviz ile alınan yakıtların sarfiyatını arttırmakta ve hem de can güvenliğimizi tehdit etmektedir. Bu tehlike günümüzde yaygın ısınma aracı olan Doğalgaz Kombilerinde de görülen en önemli problemdir. Doğalgaza geçişin üzerinden 5 -10 yıl geçmiş bölgelerde cihaz güvenliği tamamen yok olmuş bunun sonucu sık ölüm ile sonuçlanan facialar yaşanmaya başlamıştır. Ayrıca ayar bozulması ve bakımsızlık sonucu benzer dairelerde diğerinin iki katına varan gaz sarfiyatları olduğu görülmüştür.

Türkiye’deki sıcak sulu ısıtma sistemleri standart olarak 90/70 o. C olarak dizayn edilmektedir. Ancak önemli derecede artan yakıt maliyetleri enerji tasarrufu ve sistem verimini ön plana çıkarmıştır. Bu yönde tasarlanan ısıtma sistemleri ise 70/55 o. C veya 75/60 o. C sıcaklıklarına göre dizayn edilen ısıtma sistemlerdir. Bu sistemlere ait uygulamalar genellikle düşük sıcaklık kazanı veya yoğuşmalı tip kombi ve kazanların tercih edilmesi ile tesis edilirler. Böyle bir uygulamada baca gazı içindeki su buharı yoğuşarak içinde bulunan buharlaşma gizli ısısı alınabilmektedir. Bu ise aynı yakıt yakıldığında klasik kazanlara oranla %1520 daha fazla ısı alınması anlamına gelmektedir. Zaten şu anda kullanılan 90/70 o. C ısıtma sistemleri de ısıtma sezonu boyunca tasarım değerlerinde sadece birkaç gün çalışmakta olup geri kalan tüm sezon boyunca düşük sıcaklık sistemi gibi çalıştırılmaktadır.

Düşük sıcaklık ısıtma sisteminin tercih edildiği bireysel veya merkezi ısıtma sistemlerinde baca gazından elde edilen gizli ısıya ilave olarak sistem sıcaklığının düşük olmasından dolayı ısıtma tesisatı devre elemanlarından meydana gelen ısı kaybı; bölgenin dış ortam sıcaklığına bağlı olsa da en az %20 -35 arasında bir oranda azalacaktır. Ayrıca sistem tasarımı sırasında güvenli olması için gerekli olandan daha büyük kapasitelerde kazanlar seçilmektedir. Bu durum sık Dur-Kalklar sebebi ile verimsiz çalışmakta ve ilk yatırım maliyetini de olumsuz etkilemektedir. Büyük kapasite seçilmesi tavsiye edilen yerler Hastane ve Hafta Sonu evleri olarak kullanılan evlerdir.

Isıtma sistem tasarımı aşamasında, önemli bir konu da hangi ekipmanların yedekleneceğidir. Biliyoruz ki ısınma yönünden bir iş yeri, bir hastane veya bir konut aynı riski taşımaz. Örneğin insanlar evlerinde kısa süre konforsuzluk durumunu rahat karşılayabilirken bir hastane için böyle bir durum kabul edilemez. Aynı mantık ile konutlarda sistem elemanlarını %100 yedekleme gereği yoktur. Ancak bir hastane için tam yedekleme gereklidir. Kesintili işletme yapılan yerlerde, özellikle yapının ısıl kapasitesi mutlaka dikkate alınmalıdır. Kesintiden sonra sistem çalıştırıldığında, ısıtma sistemi sadece ısı kayıplarını değil aynı zamanda yapı elemanlarının sıcaklığını da rejim sıcaklığına kadar ısıtacaktır. Bu durumdaki yerlerde kazan ve radyatör kapasiteleri %25 civarında büyük seçilmelidir. İş yerlerinde ise çalışma programı önceden belli olduğuna göre teknolojik cihazlar kullanılarak ısıtma sisteminin erken devreye girmesi ve kapatılırken de erken devreden çıkarılması programlanarak çalıştırılabilir.

Oda sıcaklıklarının 20 o. C değerinin üzerinde 1 o. C arttırılması bile İstanbul şartlarında yakıt sarfiyatını % 10 arttırmaktadır. Böyle bir tasarrufu sürekli kılmak amacı ile kullanılan en önemli elemanlar; radyatör girişine konulan termostatik vana ve oda termostatları olmalıdır. Ancak küçük sistemlerde bütün radyatörlere termostatik vana konulması uygun olmayıp hepsinin kapama riskine karşı en az bir adedi klasik radyatör vanası ile donatılmalıdır. Kazan adetlerinin seçiminde ise 450. 000 -500. 000 Kcal/h kapasitelere kadar tek kazan bundan sonra çift kazan tercih edilmeli. Ev ve iş yerlerinde bu uygulama 2 kazanın ½ + ½ şeklinde olması, hastane ve otel gibi yerlerde ise 2 kazan 2/3 +2/3 şeklinde tesis edilmelidir. Doğalgaz uygulamalarında atmosferik brülörlü kazan kullanıldığında 300. 000 Kcal/h kapasiteden sonra birden fazla kazan kullanmak işletme kolaylığı ve verim açısından daha uygundur. Yine Doğalgaz uygulamasında kullanılan Kaskad ısıtma sistemleri az yer kaplaması yüksek verimli olması ve otomatik sıralı devreye girerek eş yaşlanması açısından tercih edilebilir.

Isıtma tesislerinde yoğuşmalı cihazların kullanılması durumunda yoğuşma borusu kanalizasyona direk olarak bağlanmaz. Bağlanırsa kanalizasyondan gelebilecek metan gazı patlamasına neden olabilir. Böyle durumlar da 40 cm yükseklikte bir sifon yapılmalıdır. Sifon üst ucu serbest olmalı, drenaj suyu serbest olarak sifona akmalıdır. Kalorifer kazanlarının suyu eksik olduğunda kazanın soğuması beklenmeden sıcak kazana soğuk su beslemesi yapılmaktadır. Bu durumda kazanlarda ısıl şoklar ve yoğuşmalar olmakta bu ise kazan ömrünü azaltmaktadır. Bu riski bertaraf etmek için ısıtma tesisatına su dolumu için kazan üzerine dolum musluğu konulmamalı, bu iş için sirkülasyon pompası emiş kolektörü üzerine kalorifer su dolum musluğu tesis edilmelidir. Merkezi sıcak su tesisatı varsa, kazana bu sıcak sudan besleme yapılmalıdır. Su takviyesi gereken durumlarda merkezi sıcak su tesisatında yeterli basınç olup olmadığı da kontrol edilmelidir.

Isı yalıtımlı binalarda radyatör ihtiyacı çok azaldığından camların önüne monte edilen klasik tip radyatörler cam uzunluğuna göre az yer kaplamaktadır. Oysa ısının cam önünden yayılması konforu arttıracağından, klasik 4 veya 6 kolonlu döküm radyatörler yerine 2 veya 3 kolonlu döküm radyatörler veya PKKP tipi saç panel radyatörler yerine PK veya P radyatörler tercih edilmelidir. Radyatörler mümkün olduğunca pencere altlarına yerleştirilmeli ve boylarının da pencere genişliklerine uymasına dikkat edilmelidir. Villalarda katlar arası bağlantıyı sağlayan merdivenler baca etkisi oluşturduğundan ısı yukarı kaçacaktır. Bu durumdaki uygulamalarda üst katlar çok ısınırken alt kattaki merdivenin çevresi yeterince ısınmayacaktır. Çözüm olarak alt kata % 15 -20 daha fazla radyatör ilave edip, üst katıda % 10 kadar azaltmak uygulamasına gidilebilir. Merdivenden uzak odalarda ise ısı kayıp hesaplarına uygun olarak radyatör tesis edilmelidir. Radyatör ile duvar arasına ısı izolasyon malzemesi yerleştirmek önemli ölçüde enerji tasarrufu sağlar.

SONUÇ OLARAK, Yukarda saydığım tespitler, enerjinin verimli kullanımı ve enerji tasarrufu açısından dile getirilmiş mühendislik doğrularının çok azıdır. Hepimiz kendi proje ve uygulamalarında bunlardan daha farklı verim arttırıcı konuları belirleyerek uygulayabilir, uygun ortamlarda bu tespitleri meslektaşlarımız ile paylaşa biliriz. BİLGİ PAYLAŞILDIKÇA ÇOĞALIR Bu paylaşım için MMO Edirne Şubesi her türlü hizmeti vermekten mutlu olacaktır.

İLGİNİZ İÇİN TEŞEKKÜR EDERİM MUSTAFA GÜL EDİRNE