Tesisat Dergisi 205. Sayı (Ocak 2013)

MAKALE 70 Tesisat Dergisi Sayı 205 - Ocak 2013 zira değişim oturanların en az 15 gün kadar bi- nadan ayrılmaları veya kullanamama anlamına gelmektedir. Buna göre binanın izolasyonuna ve merkezi ısıtma sistemine müdahale edilerek radyatörler genellikle yerlerinde bırakılmak- tadır. Radyatörlerin ölçülendirilmesi genellikle dizayn şartları olan 80°C gidiş ve 60°C dönüş sıcaklıklarına göre yapılmaktadır. Dolayısıyla nominal ısı yayılması 50°C sıcaklık farkında yapılmaktadır (radyatörlerin ortalama sıcak- lıklarının 70°C ve oda sıcaklığının 20°C olduğu değerlendirilerek). İsmi radyatör olmasına rağmen radyatör ısı transferini esas olarak konveksiyon yoluyla yapar (yaklaşık %70-80 arası) ve ısı yayılması nominal yayılma ve genellikle 1,3 civarında bir üs sayısıyla çoğalan iki sıcaklık farkı (EN442 standardının hesapladığı fiili ve nominal sıcaklık farkı) oranının bir ürünü olarak değer- lendirilebilir. Sıcak su üretimi Bir bina yenilemesi genellikle yüklerde önemli azalmalar sağlar ancak Sıcak Su talebi aynı kalır hatta aratabilir. Isı pompası ani sıcak su sağlayamayacağından sıcak su için bir boyler temin edilmelidir. İçinde ısı değiştirici eleman olan ve gaz kazanına göre ölçülendirilmiş böyle bir boylerin mevcut olması durumunda boyler mutlaka çok daha fazla kapasiteli bir ısı değiştiriciyle değiştirilmelidir. Sıcak su ayar noktası ısı pompası sıcaklık limit- lerine göre belirlenmelidir. Eğer ısı pompasının sağlayacağı en yüksek besleme suyu sıcaklığı 60°C ise boyler sıcaklığını bu değerin birkaç derece aşağısına ayarlamak ısı pompasını saatlerce kısmı yükte çalıştıracaktır, zira buradaki dar boğaz ısı transferinin sıcaklık farkı ile orantılı olmasındadır. Bu nedenle düşük verimle boylerin ısıtılması için çok uzun zaman ihtiyaç duyulması yanında bu süre içinde binanın ısıtılması da yapılamayacaktır. Zira ya bina ısıtılacak ya da sıcak su üretilecektir. Sıcaklık farkı olarak en azından 5°C’lık bir fark yapmak, ısı değiştiricinin (eşanjörün) ölçüsünü doğru belirlemek çok önemlidir. Sıcak su üretiminde en kritik çalışma, düşündü- ğünüzün aksine, ısı kaynağının düşük sıcaklıkta olması değil, yüksek sıcaklıklarda ısı pompası ka- pasitesi arttığı durumdur. Referans sıcaklık olarak 7°C’lik bir kaynakla (dış hava) çalışan 18 kW’lık bir ısı pompası düşünelim. Hava sıcaklığı 35°C olunca bu ısı pompasının kapasitesi 28 kW’a çıkacaktır. Gaz kazanına göre hesap edilmiş içinde eşanjörü olan bir boyler 80°C giriş ve 20°C sıcaklık farkında 20-30 kW’lık bir ısı transferi sağlar. Isı pompası 5°C’lik sıcaklık farkında çalışmak zorundadır ve bunun anlamı ise 4 kat daha az ısı transferi demektir. Yani eğer ısı pompası 28 kW veriyor ve bunun sadece 6 kW’ı transfer edilebilir, makine kısmi yükte sürekli ON - OFF yaparak çalışır. Bu durumda inverter ve değişken sürekli kompresörü olan bir ısı pompası dahi çözüm sağlayamaz, zira sürat azalması nadiren üst süratin 1/3’üne düşecektir (tipik frekans aralığı 30-90Hz arasıdır). İlave olarak kapasite azalması kompresörün süra- tiyle orantılı da değildir. Gerçekte, akışkanın akışı azaldığında kompresörün giriş/çıkışında basınç düşecek ve sürtünme düşecektir. Bunun sonucu olarak soğutucu yoğunluğu daha yüksektir, böylece akışta hacim olarak %50’lik bir azalma yaklaşık olarak %30 kadar kapasite azalması sağlamaktadır. Bu şekilde bir ısı pompası ve ısı eşanjörü kombinasyonu kışın dahi verimli olarak çalışamaz. Gerçekte 15 kW’lık ısıtma kapasitesi, 6 kW’lık ısı transfer imkânı ısı pompasının sıcak su üretmek için normal olarak gerekenden 2,5 kat daha uzun süresini alacaktır. Ayrıca bu süre içinde ortam ısıtması da yapılmayacaktır. Bu durumda çözüm boyler içine monte edilmiş veya dışarıda duran büyük kapasitedeki bir ısı eşanjörüdür. Klasik 20°C farkında 100 kW ısı transferi yapabilecek bir eşanjör seçilmesi, 5°C sıcaklık farkında 25 kW ısı transferi yapabilece- ğinden, yukarıda belirtilen problemlere çözüm getirecektir. Apartman dairelerinin yenilenmesinde ısı pompası Konut binalarında yapılan ısı pompası uy- gulamalarının birçoğu, apartman yapan inşaatçıların pazarda ısıtma tesisi için en ucuz çözümleri seçmek eğilimleri ve de fiyat sıkıntı- ları bakımından, gerçekte tek ailenin oturduğu n eff 442 EN eff 50 t P P ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = Δ Şekil 4 ısı yayılması azalmasını giriş suyu sıcaklığının (çıkışta 5°C daha düşük bir sıcaklık olduğu dikkate alınır) bir fonksiyonu olarak göstermektedir. Genellikle ısı pompası uygu- lamaları için uygun olan 55°C’lik bir besleme suyu sıcaklığı nominal değerin %60’ından çok az aşağısında bir ısı yayılması sağlar. -5°C’lık bir dizayn sıcaklığı için karşılık gelen yük 5°C’lık bir dış hava sıcaklığı durumu için olabilir. Bu aynı zamanda sadece pencerelerde yapılsa bile iyi bir izolasyon sağlayan yenileme işleri için bir dizayn sıcaklığı olabilir. Diğer taraftan, yukarıda belirtildiği gibi ısı pompası ısıtma kapasitesi bir kazan için seçilen dizayn şartlarına göre seçilmemelidir. Hem maliyeti çok yüksek olacaktır hem de ısı pompası hemen her zaman kısmi yükte çalı- şacaktır. Hatta sürekli kapasite kontrolü için inverteri olan bir ısı pompası dahi en iyi çözüm olmayabilir, zira kontrol nadir olarak nominal kapasitenin %30 altına inecektir. Bunun yerine, doğru bir denge noktası seçilerek, ısı pompası yüksek sıcaklıklarda tam olarak yükü karşılar, bunun yanında düşük sıcaklıklarda yardımcı bir ısıtma, normal olarak yenilemede olan bir kazan, verilir. Çok soğuk havalarda bir kazan kolaylıkla radyatörlerin ihtiyacı olan yüksek sıcaklıkları kolaylıkla sağlayabilir. Besleme sıcaklığı [°C] Radyatörün ıs yayması (% olarak) Şekil 4. Besleme suyu sıcaklığının bir fonksiyonu olarak radyatörün ısı yayması