Isıtma Havalandırma ve Klima Sistemlerinde Enerji Ekonomisi Dersi 2. Ünite Özet

Giriş

Bir tesisat sisteminde yapının mimari planlamasındaki detaylar, Dairedeki kişi sayısı ile su kullanım miktarları, boru çapları ve tesisattaki basınçlar, hidrofor borulardan gelen ses problemi basınç, debi gibi faktörlerin dikkate alınması önemlidir.

Sıhhi Tesisat İle İlgili Tanım Ve Kavramları

Temiz Soğuk Su Tesisatı Cihaz ve Armatürleri

Temiz soğuk su tesisatlarına baktığımızda kullanılan başlıca elemanlar; borular, armatürler, su sayaçları, fittingsler, temiz su depoları, havalıklar, basınç regülatörlerdir.

Kullanılan suyu kullanmak, geri döndürmek ya da tekrar geri kazandırmak önemlidir. İnsan nüfusunun çok fazla olduğu yoğun yerleşim bölgelerinde kullanılan suyu geri döndürmek üzere yarı gri, gri ve siyah suyun geri döndürülmesi çalışılmaktadır. Önemli diğer bir kaynakta yağmur suyudur.

Kullanılan temiz su şehir şebekesinden gelmekte ve kullanım yerine kadar boru ile ulaştırılmaktadır. Günümüzde şebeke suyu ile ilgili en önemli sorunlardan birisi, bu suyun temiz olmamasından kaynaklanmaktadır.

Bir binadaki temiz su tesisatında üç ana bölüm bulunmaktadır. Bunlar;

• Bina bağlantı hattı,
• Su sayacı ve
• Kullanma hattıdır.

Tesisatta belirlenen su hızına bağlı olarak ses, titreşim, darbe ve aşınma gibi çeşitli sorunlar ortaya çıkabilir.

Temiz su tesisatında, tesisatın niteliğine göre;

• Kullanılan armatürler sızdırmaz bir şekilde kapanmaları ve
• Büyük basınç düşümleri oluşturmamalıdır.

Beklenen diğer özellikler;

• Gürültü oluşturmaması,
• Basınç şokuna neden olmaması ve
• Kolay servis verilebilmesidir.

Temiz su tesisatında kullanılan başlıca armatürler; ayırma vanaları, sürgülü valfler, küresel vanalar ve kelebek vanalar, musluklar, emniyet armatürleri, çek valfler, havalıklar, vakum kırıcıları, flok absorberleri ve boru ayırıcılarıdır.

Akış kontrollü musluklar belli bir miktar su akıttıktan sonra kendiliğinden kapanmaktadır. Bu tür musluklar genellikle su tasarrufu sağlamaya yöneliktir.

Su akış miktarı regülatörleri, lavabolarda ve duşlarda akan su miktarını sınırlamak amacıyla kullanılmaktadır.

Basınç düşürücü emniyet armatürleri, tesisatın emniyetli çalışmasını sağlamak amacıyla kullanılmaktadır.

Çek valfler, suyun tek yönde akışını sağlayarak geri dönüşün engellenmesi amacıyla kullanılmaktadır.

Temiz Sıcak Su Tesisatı Cihaz ve Armatürleri

Sıcak su tesisatının ve sıcak su sağlayan cihazın seçimi enerji kullanım ve tasarrufu açısında önem arz etmektedir. Bireysel su ısıtıcılarında enerji kaynağı su ısıtıcısının içinde bulunmaktadır. Enerji kaynağı olarak genellikle gaz yakıt ve elektrik kullanılmaktadır.

Gaz yakıtlı ısıtıcılar şofben olarak anılmakta olup, doğalgaz veya LPG kullanmaktadır. Bu ısıtıcılar eşanjör tipli olup ani ısıtıcılı olarak anılmaktadır. Su eşanjör bölümündeki boruların arasından geçerken borular arasından geçen alev ve bunun sonucu oluşan sıcak baca gazı ile su ısıtılmaktadır. Bireysel kullanımda elektrikli termosifon ve depolu boylerlerdir.

Isıtma sıcak suyu boylerdeki suyu ısıtmak amacıyla kullanılmakta olup genellikle 90/70°C sistemindedir. Kullanım suyu ise genellikle 45-60°C sıcaklığındadır. Hastanelerde ve çamaşırhanelerde kullanım suyu sıcaklığı 60°C’ye çıkabilmektedir.

Lejyoner Hastalığı ve Buna Yönelik Olarak Tesisatta Alınabilecek Önlemler

Ölüme kadar yol açabilen ciddi bir zatürre hastalığıdır. Lejyonella bakterisi, nemli ve sulu ortamda yaşayıp çoğalmaktadır. En yaygın bulaşma yolu binadaki sıhhi tesisat ve klima tesisatıdır. Lejyonella ile mücadele edebilmek için, öncelikle bu bakterinin üreyebileceği uygun ortamı yaratmamak gerekmektedir. Diğer bir önlem pülverize su oluşturulmamalı ve bunun aerosolü doğrudan veya hava ile insanlara ulaşmamalıdır. Üreyebilen bakteri olması halinde ise dezenfeksiyon ile yok edilmesi gerekir.

Kullanma Sıcak Suyu Tesisatında Lejyoner Hastalığı

Bu hastalığa karşı önlem olarak;

• Suyun boylerde 60°C’de depolanması istenirken,
• Enerji tasarrufu için suyun boylerde 45°C’de depolanması önerilmektedir.

Bu iki koşulu birden sağlamanın tek yolu termik dezenfeksiyondur. Termik dezenfeksiyon sırasında suyun sirküle edilerek bütün boruların dezenfekte edilmesi, yüksek sıcaklıkta yıkama yapılması gereklidir.

Boyler içinde termik dezenfeksiyonun tam yapılması için ısıtıcı serpantin, boyler alt yüzeyine en yakın olacak şekilde monte edilmiş veya buna göre tasarlanmalıdır.

Lejyonella Bakterisi Kontrol Yöntemleri

Yüksek sıcaklıkta, termik dezenfeksiyon, bakır-gümüş iyonizasyonu, klordioksit gaz enjeksiyonu, ultraviyole radyasyon, ozonlama, aşırı klorlama, filtreleme ve yeniden klorlama gibi yöntemler bulunmaktadır.

Termik dezenfeksiyon metodunda; sistem sıcaklıkları 30 dakika boyunca 70°C ya da daha üstüne çıkmakta ve sıcak su, tesisattaki tüm açıklıklardan akıtılmaktadır.

Bakır-gümüş iyonizasyon yönteminin uygulanabilmesi için, bakır-gümüş elektrotların bulunduğu bir iyonlaşma odasının sisteme monte edilmesi gerekir. Elektrotlara elektrik akımı gönderildiğinde pozitif bakır - gümüş iyonlar sistemdeki suda çözünecektir. Pozitif iyonlar mikroorganizmalara bağlanacak ve onların ölmesine neden olacaktır.

Petri-kolonileri: Laboratuvarda yetiştirilen lejyonella bakterisine denilmektedir.

Sıhhi Tesisatta Enerji Ekonomisinin Önemi

Suda yapılacak tasarruf, hem su maliyetlerinde hem de ısıtma ve basınçlandırma enerjisi maliyetlerinde tasarruf anlamına gelir ki birim su tasarrufu, maliyetlerde iki misli veya daha fazla azalmaya neden olur.

Temiz Su Tesisatında Su Tüketimini Azaltma Yolları

Mimari Tasarım Önlemleri

Bu önlemler şöyle sıralanabilir:

• Banyo, tuvalet gibi ıslak hacimler olabildiğince düşey doğrultuda üst üste, yatay doğrultuda da yan yana yerleştirilmeli ve mümkün olduğunca mekanik tesisat merkezine yakın olmalıdır.
• Tesisat şaftları (boşlukları); yeterli büyüklükte, ulaşılabilir ve boruların montajının, izolasyonunun ve bakımlarının kolay yapılmasını sağlayacak şekilde planlanmalıdır.
• Su depoları mutlaka toprak altında olmalıdır.
• Su depolarının iç yüzeyi olabildiğince pürüzsüz olmalıdır.

Daha Az Su ile Daha iyi El Yıkama

FDA, Food and Drug Administration (Gıda ve İlaç İdaresi) tarafından yapılan tanıma göre, sadece elleri ıslatmak veya hafifçe sabunlamak etkili değildir. Etkili olarak elleri, parmak aralarını ve tırnak aralarını yıkayabilmek için elleri, akan suyun altında önce;

• 4 saniye ön yıkama yapmak,
• 20 saniye sabun ile ovalamak ve
• 4 saniye durulamak gerekir.

Öte yandan el yıkama sıklığını ve ovma süresini arttırmak, hijyen gereği yararlı olmakla birlikte, kullanım suyu tüketimini artırmaktadır. Bu durumda suyun verimli kullanılması gündeme gelmektedir.

Mekanik Tasarımda Alınabilecek Önlemler

Lavabo muslukları ve duş bataryalarında yapılacak tasarruf, sensörlü lavabo muslukları kullanımı, musluk uçlarında perlatör kullanılması, klozet seçimi, pisuarlar ve pisuar muslukları seçimi ve boylerlerin soğuk su girişine genleşme deposu monte edilmesi önemli rol oynamaktadır.

Musluk uçlarında mutlaka perlatör (su ile havayı karıfltıran cihaza verilen isim) olmalıdır.

Daha verimli armatürler; yeterli su debisini sağlayan, duş başlığı suyu iyi pülverize eden, duş bataryası su sıcaklığını ve debisini kolayca kontrol imkanı veren, lavabo, evye, duş alt musluğu ise ucunda perlatör olan, salmastrası kaliteli olan bataryalardır.

Temiz Su Tesisatında Su Tüketimini Azaltmak Amacıyla Uygulamada Yapılabilecek Çalışmalar

Musluk uçlarındaki havalandırıcıları perlatör olan tipler kullanılmalıdır. Şantiye, spor salonu gibi yerlerde duşlarda mümkünse kurna ağzı olmayan duş bataryaları seçilmelidir. Genel duşlarda duş başlıkları küçük seçilmelidir Filtre ve pislik ayırıcılar, olabildiğince boru çapından büyük seçilmelidir. Daha az su sarfiyatı sebebiyle bulaşık makinesi kullanımı tercih edilmelidir.

Su Dağıtım ve Basınçlandırma Sistemlerinde Ekonomi

Su dağıtım sistemlerinin işlevi sıcak ve soğuk suyu, binanın her yerindeki kullanım apareylerine, uygun basınç ve sıcaklıkta iletmek olup suyu, uygun bir hacimsel debi, minimum basınç kaybı ve maksimum akış koşulları ile en uzaktaki cihaza ulaştırmalıdır.

Sıhhi tesisatta su basınçlandırma sistemleri ve bu sistemlerde enerji ekonomisi amacı ile alınabilecek önlemlere ilişkin yüksek yapılarda, sistemi basınç kademelerine ayırarak, her kademeye özel hidrofor kullanmak ve duvar içine monte edilen kullanma soğuk suyu, sıcak su ve sirkülasyon borularına, terlemeye ve ısı kaybına karşı ısı yalıtımı yapmak oldukça önemlidir.

Kullanım Sıcak Suyu Tesisatında Ekonomi

Sıcak su tesisatındaki verimsizlikler; kazanlardan, boylerlerden, dağıtım ve sirkülasyon boru tesisatından, boylerdeki su sıcaklığının yüksek seçilmesinden, hidrofor sisteminin basıncının yüksek seçilmesinden, musluk ve batarya tiplerinden kaynaklanabilir.

Kullanma Suyu Sıcaklığının Seçimi

Ekonomik seçim olarak konutlarda boyler suyu sıcaklığı 45°C değerine ayarlanabilir. Son kullanım yerlerinde ise 42°C kadar olan kullanma suyu sıcaklıklarına izin verilir. Lejyoner hastalığı riski olan bölgelerde ise sürekli olarak su gidiş sıcaklığı 60°C olmalı, sirkülasyon dönüş sıcaklığı 52°C değerinin altına inmemelidir.

Sirkülasyonun yapılamadığı kör noktalar kalmamalıdır. Eşit direnç uygulanamayan yerlerde termal balanslama (tesisatın her kısmında düzgün bir akış dağılımı sağlanması için yapılan uygulama) yapılabilir.

Boyler Su Sıcaklığı Yükseldikçe Artan Enerji Kayıpları

Boyler su sıcaklığı daha yüksek ayarlanırsa; birim su kütlesiyle taşınan enerji artar ve kullanım sırasında su sıcaklığı otomatik olarak kontrol edilemiyorsa, yüksek sıcaklıktaki sudan daha fazla enerji tüketilmiş olur.

Ayrıca boyler yüzeyinden daha fazla enerji kaybedilir ve kazan, daha yüksek sıcaklıkta çalışmak zorundadır. Bu durumda kazan, daha düşük verim ile çalışır ve daha fazla yakıt tüketir.

Mekanik Tasarımda Önlemler

Ticari yapılarda su soğutma sistemlerinin kondenserlerindeki veya çamaşırhanelerde buhar sisteminin kondens dönüşü ısı değiştiricilerindeki atık ısı kullanılarak, sıcak suyun ısıtmasında değerlendirilebilir. Konutlarda yazın daha az sıcak su kullanılır, boyler ısıtması için de daha az enerji gerekir.

Kazan Seçimi

Su hacmi az olan kazan kullanımı avantajlıdır. Bu kazanlar;

• Kısa sürede rejime girer,
• Daha az atık ısı oluşur ve
• Durma kayıpları genelde daha azdır.

Mümkünse kullanma sıcak suyu için ayrı ısıtma kazanı kullanılmalıdır. Boylerin kazanı ayrı olursa daha az yakıt tüketilir.

Boyler ve ısıtma için yüksek verimli kendinden yoğuşmalı kazan kullanımı genellikle avantajlıdır. Kendinden yoğuşmalı kazanlarla kaskad sistemi (apartman kazan dairelerinde kazan kullanımı yerine birden fazla kombi birbirine bağlanarak yüksek kapasitede ısıtma sağlayan sistemlerdir.

Kazanlarda kurum yapmayı önleyen pnömatik (hava basıncı ile çalışan otomasyon cihazları) yanma kontrolü yapan brülör kullanılacak olursa;

• Dış hava ısındığında kurum yapma riski önlenir ve
• Dış hava soğuduğunda fazla hava girişi nedeniyle gereksiz enerji kaybı önlenir.

Bu durumda, hava fazlalık katsayısı daha fazla düşürülür. Bunun sonucunda, hava yakıt karışımı ve yanma sürekli mükemmeldir. Klasik oransal brülörlerde mekanik ayar tam yapılamaz ve zamanla bozulur.

Basit gibi görünen yapay zeka (canlılarda görüldüğünde zeka belirtisi olarak algılanan yeteneklerin analiz edilerek bu becerilerin makinelere yaptırılması) kullanımı, klasik sistemlerle karşılaştırıldığında, yakıttan % 2-10 arasında avantaj sağlayabilir.

Boylerler

Boyler; merkezi ısıtma sistemi kullanılan konut, otel, turistik tesis, hastane vb. binalarda sıcak su elde etmek için kullanılan cihazlardır. Boyler, kazan tarafından üretilen enerjinin bir kısmını kullanarak suyun ısıtılması prensibine göre çalışır. Bundan dolayı kazan ile boyler birbirine uyumlu olmalı ve birlikte seçilmelidir.

Boylerler;

• Çift cidarlı boylerler,
• Dıştan serpantinli boylerler ve
• İçten serpantinli boylerler olmak üzere 3 çeşittir.

Dağıtım ve Sirkülasyon

Boylerde kullanılan miktarda enerji, kullanma sıcak suyu dağıtım ve sirkülasyon borularında tüketilir. Sirkülasyon hatlarındaki kayıplar tesisatın büyüklüğüne, boru çaplarına, su sıcaklığına ve izolasyon değerine bağlıdır.

Sıcak su borularında tavsiye edilen yalıtım kalınlıkları, boylerle kazan arasındaki sıcak su sirkülasyonu, kazan ile boylerler arasındaki boru mesafesi, kullanım sıcak suyu dağıtım ve sirkülasyon boruları da en az basınç kaybına neden olacak şekilde projelendirilmesi standartlara tabi olup kullanım alanlarına göre seçimi doğru yapılmalıdır.

Kullanma Sıcak Suyu Sirkülasyon Pompaları

Kullanma suyu sirkülasyon pompasının çalışma sürecinde, enerji sarfiyatı ve borularda kaybedilen ısı maliyeti yüksektir. Kullanma sıcak suyu sirkülasyon pompası çalışma saatleri kesinlikle belirlenmeli, ilave ısı kayıplarına izin verilmemelidir.

Kullanımın sürekli olduğu yerlerde, sıcak su sirkülasyon pompaları kullanımın başlayabileceği saatten 30 dakika önce çalıştırılmalıdır. Böylece musluk ve batarya kullanımında anında sıcak su sağlanacağından su ve elektrik enerjisi tüketimi minimum olacaktır.

Sıcak su sirkülasyon hattı, minimum pompa enerjisi ihtiyacı oluşacak şekilde projelendirilmeli ve uygulanmalıdır.

Kullanım Sıcak Suyu Tesisatında Ekonomi Sağlamaya Yönelik Çalışmalar

Sıcak su dağıtım ve sirkülasyon boruları gibi sirkülasyon pompaları da ısıl olarak izole edilmelidir. Aynı şekilde soğuk su boruları da terlemeye karşı izole edilmelidirler. Sıcak su kolonunun en üst seviyesinde, hava tüpü ve otomatik hava tahliye cihazı kullanılmalıdır. Boylerlere de genleşme deposu monte edilmelidir. Sıcak su sirkülasyon pompalarında, ihtiyaç olmadığı saatlerde, pompaların çalışması durdurulmalıdır.

Kullanım Sıcak Suyunda Güneş Enerjisi Kullanımı

Kullanım sıcak suyunda güneş enerjisinden yararlanarak toplam ihtiyacın %90’a kadar varan kısmının karşılanabildiği durumlar bulunmaktadır. Ancak bu durum uygulama alanına, kullanılan kollektör alanına, kullanılan kollektör ve ekipman kalitesine, sistem verimine ve özellikle de uygulanan bölgeye bağlıdır.

Güneş enerjisi sıcak kullanım suyu üretiminin yanında ısıtmaya destek amaçlı da kullanılmaktadır. Güneş enerjisi destekli ısıtma sistemlerinde en uygun çözüm düşük su sıcaklığı ile çalışan döşemeden ya da duvardan ısıtma sistemleridir.

Güneş enerjisi boylerlerinin kullanım amacı güneş enerjisinden maksimum fayda sağlamak olduğu için maksimum su sıcaklığı için genellikle bir sınır tanımlanmamaktır. Su sıcaklığının çok yüksek olması durumunda haşlanma tehlikesi yaşanmaması için termostatik üç yollu karıştırma vanaları ile boylerden çıkış suyu şebeke suyu ile karıştırılarak su sıcaklığı makul seviyelere getirilmelidir.