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” ÅŸeklinde ÅŸikayetler gelebiliyor. Bu yazının amacı bu ÅŸikayetin en önemli sebeplerinden olan yerden ısıtma sistemlerinde hidrolik dengeleme konusuna sebep ve sonuçlarıyla genel bir bakış atmak ve çözüm yollarını anlatmaktır. 

 

Günümüzde kullanılan düÅŸük 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. DüÅŸen gidiÅŸ suyu sıcaklıklarının beraberinde getirdiÄŸi sonuçlardan biri de kullanılan yüzey alanının artmasının gerekliliÄŸidir. Yani merkezi bir noktaya yığılan yüksek sıcaklıklı bir ısı kaynağı (örn. 80ºC sıcaklığında radyatör) yerine düÅŸük zemin sıcaklığına sahip (azami 29ºC) geniÅŸ zemin alanı ile ısıtma yapmak mümkün olmaktadır. 

 

Genel Bilgiler

Gerekli olduÄŸu taktirde yukarıda bahsi geçen azami 29ºC’lik zemin sıcaklığına ulaÅŸabilmek için hesaba katılması gereken belirli etkenler vardır. ÖrneÄŸin 10x1,1 çapında çok ince bir PE-X borunun sahip olduÄŸu ısı transfer yüzeyi ile 20 x 2,9 ölçülerine sahip bir metal-polimer kompozit  borunun ısı transfer yüzeyi bir deÄŸildir. Tabi ki aynı debiye maruz kalan küçük çaplı bir boruda oluÅŸacak basınç kaybı büyük çaplı borudakine göre daha büyük olacaktır. Modülasyon aralığı, yani boruların döÅŸeme aralığının da uygulanan döÅŸemeden ısıtma sisteminin vereceÄŸi 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 düÅŸük olacaktır. Böyle bir sistem ise yüzeye daha düÅŸük güç verilmesini saÄŸlayacak ve diÄŸer yandan zeminde borular arasındaki sıcaklık dalgalanmaları daha fazla olacağı için ortalama zemin sıcaklığı düÅŸecektir. Sistemin toplam yapısına bakıldığı zaman ayrıca ÅŸap kalınlığının ve yüzey kaplama malzemesinin döÅŸemeden ısıtma sistemi üzerinde önemli bir etkiye sahip olduÄŸu da belirtilmelidir. 

 

Bir Örnek Ä°çin Yapılan Kabuller

Yazının bundan sonraki kısmında ele alınacak örnek için aÅŸağıdaki 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 döÅŸemeden 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 deÄŸerin 28,4ºC olması gerektiÄŸi saptanmıştır. Bunun sebebi açıktır: Oturma Odası mahali için hem özgül ısı ihtiyacı daha fazladır, hem de mahalde ulaşılmak istenen sıcaklık 2 derece daha yüksektir; döÅŸemeden ısıtmanın verdiÄŸi güç mahal ile döÅŸeme arasındaki sıcaklık farkına baÄŸlı olduÄŸu için bu normaldir. Yemek Odası’nda 30 cm’lik bir modülasyon aralığı yeterli iken, Oturma Odası’nda modülasyon aralığı 15 cm’ye kadar daraltılmıştır. Ä°lgili devrelerde arzu edilen sıcaklıklara ulaşılabilmesi için farklı bir etken daha devreye girer; o da ısıtma suyunun sıcaklığıdır. Ä°ki devre de normal olarak ısı üreteci tarafından tedarik edilen 45ºC gidiÅŸ suyu sıcaklığına sahip ve bununla yetinmek durumundadırlar. Fakat suyun devrelerdeki akış hızı deÄŸiÅŸebilir bir paratmetredir. Hesaplamalara göre Yemek Odası’nın görece daha küçük devresinde su daha yavaÅŸ 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 yavaÅŸ sirküle olursa ilk metrelerde hızlıca soÄŸur, kolektöre döndüÄŸünde ise sıcaklık oldukça düÅŸmüÅŸ olur. Buna karşın su devrelerde yüksek hızla sirküle ederse, kolektörden sürekli çıkan su soÄŸumaya karşı konmasına bir nebze yardımcı olur. Geriye kalan asıl ve bu yazının amacı olan soru/konu ise farklı debilere sahip devreler ile sistemin nasıl iÅŸleyebileceÄŸidir. Sonuçta tüm farklı devreler için sadece tek bir sirkülasyon pompası hizmet verecektir. Hesaplama yazılımından elde edilen sonuçlar aÅŸağıdaki tabloda özetlenmiÅŸtir. 

 

Hidrolik Balanslama (Reglaj)

Ülkemizde yaygınlıkla zannedildiÄŸi gibi farklı kolektör ağızlarına baÄŸlanan döÅŸemeden ısıtma devrelerinin uzunluklarının aynı olması yerden ısıtma sisteminde ek bir hidrolik balanslama ihtiyacının ortadan kalkmasına sebep olmamaktadır. Bunun sebebine yukarıda deÄŸinilmiÅŸti, fakat tekrar özetlemek gerekirse, iki farklı mahalin alanları, ısı kayıpları, zemin malzemeleri birbirinden farklı olduÄŸu için bu mahallere verilmesi gereken güç, yani gönderilmesi gereken debi birbirinden hep farklı olacaktır. Ä°ki mahalin alanları ve ısı kayıpları aynı, fakat zemin malzemeleri farklı (örneÄŸin 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 iÅŸlemi yapabilmek için öncelikle kullanılan yerden ısıtma kolektörünün hidrolik balanslamaya müsaade eden bir yapısının olması, yani gidiÅŸ veya dönüÅŸ barında her devreyi açıp kısmaya yarayan entegre vanalara sahip olması gereklidir. Düz kolektör barına sahip yerden ısıtma kolektörlerinde bunu saÄŸlamak mümkün deÄŸildir, kolektörlerin çıkışlarına takılan mini küresel vanalar da bu iÅŸ için gerekli hassasiyete sahip deÄŸildir. 

 

Farklı devrelere farklı debilerin gönderilmesi kolektör üzerinde yaratılacak ek dirençlerle mümkün olacaktır. GerektiÄŸinden fazla debi ile sirküle eden bir hat için direnç önceden hesaplanan debi deÄŸerine 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 saÄŸlayabiliriz. 

 

Peki HerÅŸey Sadece Teoride mi?

Tüm bu deÄŸerlendirmelerden sonra geriye kalan tek soru, önceden hesaplanan hacim debilerinin kolektörde nasıl ayarlanabileceÄŸidir. Son derece hassas ve eÄŸitimli kulağımızı boruya yaklaÅŸtırarak suyun sesini dinleyip onu deÄŸerlendirerek mi? Tabi ki hayır! Bu yüzden de döÅŸemeden ısıtma sistemlerini planlarken bu son aÅŸamada 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 iÅŸlem çok daha kolaydır, çünkü hesaplama yazılımının verdiÄŸi debi deÄŸerlerini debi göstergesinde ayarlamak yeterli olacaktır; ayrıca hassasiyet ve dikkat gerektiren tur sayılarına gerek kalmayacaktır. 

 

Debi göstergeli kolektörlerin özelliÄŸi suyun içinde sirküle ettiÄŸinin göründüÄŸü ÅŸeffaf ve üzerinde debi skalası bulunan yapı bileÅŸenlerine (bkz. Resim 5) sahip olmalarıdır. Bu ÅŸeffaf kısımlar içerisinde yüzer bir cisim bulunur ve bu cisim debi ölçerden su geçtiÄŸi zaman havaya kalkar. Buradan geçen debi arttıkça bu yüzer cismin yüksekliÄŸi de artar. ÖrneÄŸin bu cisim dakikada bir litrelik hacim debisinde bir santimetre kadar kalkıyorsa, debi dakikada beÅŸ litreye çıkınca bu yükseklik de beÅŸ santimetreye çıkar. Hesaplama çıktılarından alınan deÄŸerler reglaj vanasından ayarlanırken debi ölçerde de karşılık gelen deÄŸer okunur. Tabi ki kolektörde ayarlanan farklı debiler birbirlerini etkilerler. Prensip olarak bir devrenin debisi kısılırsa diÄŸer devrelere daha çok debi kalır. Her bir devrenin ayarlanması diÄŸer devreleri etkiler. Yine de birkaç ayarlama adımı ile tüm devrelerin son kullanıcının memnuniyetini saÄŸlayacak ÅŸekilde ayarlanması mümkün olacaktır. 

 

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

 

Belirtilmesi gereken diÄŸer 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 olduÄŸu ve pratikte istenildiÄŸi kadar kısılamayacağı göz önünde bulundurulmalıdır. Bu yüzden de devre uzunluklarını ve debileri olabildiÄŸince birbirlerine yakın ÅŸekilde 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 baÄŸlı iki kolektöre ihtiyaç duyulan debilerin gitmemesi sorunu söz konusu olabilir. Kolektör giriÅŸlerinde balans vanaları kullanarak bu ihtimali ortadan kaldırmak mümkün olmaktadır. 

 

Sonuç olarak, yerden ısıtma sistem tasarımının sadece bir mahale döÅŸenecek boru uzunluÄŸunun belirlenmesinden ibaret olmadığını, sistemin kolektörün ilk devresinden son devresine, ilk kolektörden son kolektöre kadar hidronik bir bütün olarak ele alınması gerektiÄŸini söylemek mümkündür. Ancak bir bütün olarak düÅŸünülen ve planlanan sistemler son kullanıcısının memnuniyetini saÄŸlayabilecektir.