Yerden ısıtma sistemleri özellikle tasarruflu ve konforlu olmaları sebebiyle artık standart ısıtma tesisatı yelpazesinin bir parçası oldular. Fakat pratikte ve teoride bilinmeyen veya atlanan bazı esaslardan ötürü yapılan uygulamalar sonucunda son kullanıcılardan sıklıkla “mahallerin bazıları ısınıyor, bazıları hiç ısınmıyor” şeklinde şikayetler gelebiliyor. Bu yazının amacı bu şikayetin en önemli sebeplerinden olan yerden ısıtma sistemlerinde hidrolik dengeleme konusuna sebep ve sonuçlarıyla genel bir bakış atmak ve çözüm yollarını anlatmaktır. 

 

Günümüzde kullanılan düşük sıcaklıklı su üreteçlerin yardımı ile çok verimli ısıtma sistemleri kurmak mümkün olmaktadır. Fakat tabi ki bu üreteç tarafından beslenen ısıtma yüzeylerinin tedarik edilen su sıcaklıkları ile uyumlu olmaları ve hizmet verdikleri mahali ısıtabilmeleri gerekir. Düşen gidiş suyu sıcaklıklarının beraberinde getirdiği sonuçlardan biri de kullanılan yüzey alanının artmasının gerekliliğidir. Yani merkezi bir noktaya yığılan yüksek sıcaklıklı bir ısı kaynağı (örn. 80ºC sıcaklığında radyatör) yerine düşük zemin sıcaklığına sahip (azami 29ºC) geniş zemin alanı ile ısıtma yapmak mümkün olmaktadır. 

 

Genel Bilgiler

Gerekli olduğu taktirde yukarıda bahsi geçen azami 29ºC’lik zemin sıcaklığına ulaşabilmek için hesaba katılması gereken belirli etkenler vardır. Örneğin 10x1,1 çapında çok ince bir PE-X borunun sahip olduğu ısı transfer yüzeyi ile 20 x 2,9 ölçülerine sahip bir metal-polimer kompozit  borunun ısı transfer yüzeyi bir değildir. Tabi ki aynı debiye maruz kalan küçük çaplı bir boruda oluşacak basınç kaybı büyük çaplı borudakine göre daha büyük olacaktır. Modülasyon aralığı, yani boruların döşeme aralığının da uygulanan döşemeden ısıtma sisteminin vereceği gücün üzerinde etkisi vardır. 10 cm’lik modülasyon aralığı uygulanması durumunda kullanılacak boru metrajı yüksek olacak, fakat sistem zemindeki ısıyı oldukça homojen olarak dağıtacaktır. Buna karşın 30 cm’lik modülasyon aralığı uygulanması durumunda kullanılacak boru metrajı düşük olacaktır. Böyle bir sistem ise yüzeye daha düşük güç verilmesini sağlayacak ve diğer yandan zeminde borular arasındaki sıcaklık dalgalanmaları daha fazla olacağı için ortalama zemin sıcaklığı düşecektir. Sistemin toplam yapısına bakıldığı zaman ayrıca şap kalınlığının ve yüzey kaplama malzemesinin döşemeden ısıtma sistemi üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu da belirtilmelidir. 

 

Bir Örnek İçin Yapılan Kabuller

Yazının bundan sonraki kısmında ele alınacak örnek için aşağıdaki kabulleri yapalım:

Isı üreticinin çıkış sıcaklığı 47ºC olsun. Özellikle 20ºC sıcaklıkta talep edilen Yemek Odası ve 22ºC sıcaklıkta talep edilen Oturma Odası’nı göz önünde bulunduralım. 17 x2,0 mm PE-Xa borularla yapılmış standart bir yerden ısıtma uygulamasını varsayalım. Mahallerin ısı kayıpları TS EN 12831¹ uyarınca hesaplanmış olsun. Buradan yola çıkarak Yemek Odası’nda 400 Watt’lık, Oturma Odası’nda ise 922 Watt’lık birim alana oranlandığı zaman Yemek Odası için 49 W/m², Oturma Odası içinse 68 W/m²’lik karşılanması gereken bir ısı kaybı gerekli olsun.  Yani döşemeden ısıtma sistemi, yüzeye birbirinden farklı iki gücü iletmek durumunda olsun. 

 

Hesaplama Sonuçları

REHAU RAUWIN 4.0 yerden ısıtma hesaplama yazılımı ile sistem simüle edilerek ilgili parametreler hesaplanmıştır. Yemek Odası’nda ısı kayıplarını karşılamak için 24,7ºC’lik bir zemin sıcaklığının yeterli olacağı görülürken, Oturma Odası için bu değerin 28,4ºC olması gerektiği saptanmıştır. Bunun sebebi açıktır: Oturma Odası mahali için hem özgül ısı ihtiyacı daha fazladır, hem de mahalde ulaşılmak istenen sıcaklık 2 derece daha yüksektir; döşemeden ısıtmanın verdiği güç mahal ile döşeme arasındaki sıcaklık farkına bağlı olduğu için bu normaldir. Yemek Odası’nda 30 cm’lik bir modülasyon aralığı yeterli iken, Oturma Odası’nda modülasyon aralığı 15 cm’ye kadar daraltılmıştır. İlgili devrelerde arzu edilen sıcaklıklara ulaşılabilmesi için farklı bir etken daha devreye girer; o da ısıtma suyunun sıcaklığıdır. İki devre de normal olarak ısı üreteci tarafından tedarik edilen 45ºC gidiş suyu sıcaklığına sahip ve bununla yetinmek durumundadırlar. Fakat suyun devrelerdeki akış hızı değişebilir bir paratmetredir. Hesaplamalara göre Yemek Odası’nın görece daha küçük devresinde su daha yavaş sirküle olurken (0,09 m/s), Oturma Odası’nda yer alan devreler bunun iki katı bir hızla sirküle olmaktadır. Yemek Odası için gerekli olan su debisi 40,8 l/h iken, Oturma Odası’nın bir devresi için gerekli olan su debisi bunun iki katından fazladır. Bu farklı su debilerinin sebebi açıktır ve basitçe açıklanabilir: Su ısıtma borularında yavaş sirküle olursa ilk metrelerde hızlıca soğur, kolektöre döndüğünde ise sıcaklık oldukça düşmüş olur. Buna karşın su devrelerde yüksek hızla sirküle ederse, kolektörden sürekli çıkan su soğumaya karşı konmasına bir nebze yardımcı olur. Geriye kalan asıl ve bu yazının amacı olan soru/konu ise farklı debilere sahip devreler ile sistemin nasıl işleyebileceğidir. Sonuçta tüm farklı devreler için sadece tek bir sirkülasyon pompası hizmet verecektir. Hesaplama yazılımından elde edilen sonuçlar aşağıdaki tabloda özetlenmiştir. 

 

Hidrolik Balanslama (Reglaj)

Ülkemizde yaygınlıkla zannedildiği gibi farklı kolektör ağızlarına bağlanan döşemeden ısıtma devrelerinin uzunluklarının aynı olması yerden ısıtma sisteminde ek bir hidrolik balanslama ihtiyacının ortadan kalkmasına sebep olmamaktadır. Bunun sebebine yukarıda değinilmişti, fakat tekrar özetlemek gerekirse, iki farklı mahalin alanları, ısı kayıpları, zemin malzemeleri birbirinden farklı olduğu için bu mahallere verilmesi gereken güç, yani gönderilmesi gereken debi birbirinden hep farklı olacaktır. İki mahalin alanları ve ısı kayıpları aynı, fakat zemin malzemeleri farklı (örneğin birinde mermer, birinde ise parke) olsun, mahallere gönderilmesi gereken debiler yine birbirinden farklı olacaktır. Bu sebeplerden ötürü tüm yerden ısıtma uygulamalarının sonunda devreler arasında bir hidrolik balanslama yapmak zaruridir. Bu işlemi yapabilmek için öncelikle kullanılan yerden ısıtma kolektörünün hidrolik balanslamaya müsaade eden bir yapısının olması, yani gidiş veya dönüş barında her devreyi açıp kısmaya yarayan entegre vanalara sahip olması gereklidir. Düz kolektör barına sahip yerden ısıtma kolektörlerinde bunu sağlamak mümkün değildir, kolektörlerin çıkışlarına takılan mini küresel vanalar da bu iş için gerekli hassasiyete sahip değildir. 

 

Farklı devrelere farklı debilerin gönderilmesi kolektör üzerinde yaratılacak ek dirençlerle mümkün olacaktır. Gerektiğinden fazla debi ile sirküle eden bir hat için direnç önceden hesaplanan debi değerine ulaşılana kadar artırılır. Bunu abartılı olarak bahçe sulama hortumunun ucunu parmağımızla kapatmaya benzetebiliriz. Tam tersine yeteri kadar su sirküle etmeyen bir devrenin vanası ise uygun miktarda açılır. Bunu ise yine bahçe hortumunun ucunu biraz serbest bırakmaya benzetebiliriz. Sonuç olarak ilgili hatta sahip reglaj vanasını ne kadar açarsak o devreye o kadar fazle debinin, yani gücün gönderilmesini sağlayabiliriz. 

 

Peki Herşey Sadece Teoride mi?

Tüm bu değerlendirmelerden sonra geriye kalan tek soru, önceden hesaplanan hacim debilerinin kolektörde nasıl ayarlanabileceğidir. Son derece hassas ve eğitimli kulağımızı boruya yaklaştırarak suyun sesini dinleyip onu değerlendirerek mi? Tabi ki hayır! Bu yüzden de döşemeden ısıtma sistemlerini planlarken bu son aşamada bize gerekli ayarları verebilecek bir hesaplama/simülasyon yazılımı kullanmamız anlamlı olacaktır. Kullanacağımız kolektör debi göstergesiz bir kolektör ise (bkz. Resim 2) hesaplama yazılımının hangi vananın kaç tur açılıp kaç tur kapanacağı ile ilgili sonuçlarını sahada uygulamak gereklidir. Kullanacağımız kolektör debi göstergeli bir kolektör ise (bkz. Resim 3 ve Resim 4) yapılacak işlem çok daha kolaydır, çünkü hesaplama yazılımının verdiği debi değerlerini debi göstergesinde ayarlamak yeterli olacaktır; ayrıca hassasiyet ve dikkat gerektiren tur sayılarına gerek kalmayacaktır. 

 

Debi göstergeli kolektörlerin özelliği suyun içinde sirküle ettiğinin göründüğü şeffaf ve üzerinde debi skalası bulunan yapı bileşenlerine (bkz. Resim 5) sahip olmalarıdır. Bu şeffaf kısımlar içerisinde yüzer bir cisim bulunur ve bu cisim debi ölçerden su geçtiği zaman havaya kalkar. Buradan geçen debi arttıkça bu yüzer cismin yüksekliği de artar. Örneğin bu cisim dakikada bir litrelik hacim debisinde bir santimetre kadar kalkıyorsa, debi dakikada beş litreye çıkınca bu yükseklik de beş santimetreye çıkar. Hesaplama çıktılarından alınan değerler reglaj vanasından ayarlanırken debi ölçerde de karşılık gelen değer okunur. Tabi ki kolektörde ayarlanan farklı debiler birbirlerini etkilerler. Prensip olarak bir devrenin debisi kısılırsa diğer devrelere daha çok debi kalır. Her bir devrenin ayarlanması diğer devreleri etkiler. Yine de birkaç ayarlama adımı ile tüm devrelerin son kullanıcının memnuniyetini sağlayacak şekilde ayarlanması mümkün olacaktır. 

 

Farklı devrelerin kendi aralarında hidrolik olarak dengelenmemeleri durumunda sıcak su basınç kaybının düşük olan devreye doğru akacağından ihtiyaç duyulan hacim debilerinin tüm devrelere gönderilmesi mümkün olmayacaktır. Bu yüzden hidrolik balanslama tüm döşemeden ısıtma sistemleri için olmazsa olmaz bir husustur.

 

Belirtilmesi gereken diğer bir husus da reglaj ayarlı bir kolektör kullanılsa bile sistemi planlarken boruların devre uzunluklarına ve mahallere gönderilecek debilere dikkat edilmesi gereklidir, sonuçta kullanılacak ayar vanalarının belirli bir hassasiyete sahip olduğu ve pratikte istenildiği kadar kısılamayacağı göz önünde bulundurulmalıdır. Bu yüzden de devre uzunluklarını ve debileri olabildiğince birbirlerine yakın şekilde tasarlamak anlamlı olacaktır. Bir kolektörde kendileri arasında dengeleme yapılan devrelere benzer olarak, farklı toplam debi ve basınç kaybına sahip kolektörlerin de kendi aralarında dengelenmesi gerekmektedir. Aksi taktirde bir kolon hattına bağlı iki kolektöre ihtiyaç duyulan debilerin gitmemesi sorunu söz konusu olabilir. Kolektör girişlerinde balans vanaları kullanarak bu ihtimali ortadan kaldırmak mümkün olmaktadır. 

 

Sonuç olarak, yerden ısıtma sistem tasarımının sadece bir mahale döşenecek boru uzunluğunun belirlenmesinden ibaret olmadığını, sistemin kolektörün ilk devresinden son devresine, ilk kolektörden son kolektöre kadar hidronik bir bütün olarak ele alınması gerektiğini söylemek mümkündür. Ancak bir bütün olarak düşünülen ve planlanan sistemler son kullanıcısının memnuniyetini sağlayabilecektir.