Kalorifer ve Havalandırma Tesisatı Isı Yalıtımı ve Örnek Proje

ÖNSÖZ
Makine mühendisliği bölümünde uzun yıllar “Isıtma ve Havalandırma Tekniği” dersini
vermiş biri olarak, hem öğrencilerime hem de piyasada çalışan makine mühendislerine,
temel oluşturabilecek şekilde hazırlamış olduğum “Kalorifer ve Havalandırma Tesisatı” isimli
kitabımın faydalı olacağı kanısındayım. Isıtma ve Havalandırma Tekniği dersi çeşitli isimler altında
20 – 25 yıl öncesine kadar, makine mühendisliği bölümlerinde zorunlu ders olarak okutulmaktaydı.
Günümüzde ise seçmeli ders olarak okutulmaya devam edilmektedir.
İnsanlar bulundukları ortamlarda rahat edebilmeleri için, ısıl konforun sağlanmasını isterler. Isıl
konfora en fazla etki yapan etkenler havanın sıcaklığı ve nemi, temiz hava miktarı, yüzeylerin
sıcaklığı ve iç ortamdaki hava hızıdır. Isıtma ve havalandırma konusu, bu etkenlerden havanın
sıcaklığını, temiz hava miktarını, yüzeylerin sıcaklığını ve ortamdaki hava hızını istenilen değerlerde
olmasını inceler. Isıl konforun diğer önemli iki konusu olan soğutma ve iklimlendirme, bu kitabın
içeriğinin dışında tutulmuştur. Bu kitabın temel amacı, kalorifer tesisatı ve havalandırma için gerekli
temel bilgileri, hesapları ve temel tesisat şekillerini vermektir.
Kitap 7 bölümden oluşmaktadır. 1. Bölümde ısıl konforun önemi üzerinde durulup, çeşitli
kalorifer tesisatları tanıtılmakta, plan ve kolon şemaları açıklanmaktadır. Ayrıca, bu bölümde ısıtıcı
tiplerine yer verilerek, projelerde ne şekilde gösterilecekleri açıklanmış ve sıcak sulu ısıtma
sistemlerindeki emniyet ve güvenlik tedbirleri üzerinde de durulmuştur. 2. Bölümde konutların ısı
kaybı hesabı verilerek, iç hacme konulması gerekli radyatörlerin yani ısıtıcıların hesabı ve seçimi bir
örnekle detaylı bir şekilde açıklanmıştır. 3. Bölümde ise zorunlu olarak konutlarda uygulanan “TS
825 Binalarda Isı Yalıtım Kuralları” standardına yer verilmiştir. Enerji tasarrufunun önemli olduğu
günümüzde, konutların ve iş yerlerinin ısı yalıtımlarının, standarda uygunluğu detaylı bir şekilde ele
alınmıştır. Yine bu bölümde binalardaki su buharı yoğuşmasının kontrolü ele alınarak, çeşitli
örneklerle açıklanmaya çalışılmıştır. 4. Bölümde sıcak sulu kalorifer tesisatındaki boru çaplarının
tayini, hesabı ve sirkülasyon pompasının hesabı ve seçimi gibi önemli konular yer almaktadır. 5.
Bölümde ise son yıllarda tercih edilmekte olan döşemeden, yani yerden ısıtma, konusu üzerinde
durulmuştur. 6. Bölümde havalandırma konusu yer almaktadır. Çeşitli yerler için temiz hava
miktarları ve toplam hava debilerinin hesap yöntemleri açıklanmıştır. Ayrıca bu bölümde, hava
kanalları hesap yöntemleri detaylı bir şekilde açıklanmaya çalışılmış ve verilen örnek ile hava
kanallarının nasıl hesaplanacağı anlatılmıştır. 7. Bölümde ise, bir apartmanın merkezi kalorifer
tesisatının projelendirilmesinin nasıl yapılacağı örnek bir proje ile açıklanmıştır.
Çeşitli kaynaklardan yararlanarak ve tecrübelerime dayanarak hazırlamış olduğum bu kitap,
daha ziyade kalorifer tesisatı ve havalandırma tekniğinin temel konularını ve temel hesaplama
yöntemlerini içermektedir. İmalatla ilgili detay bilgilere kısmen yer verilmiştir. Hazırlamış olduğum
bu kitabın ısıtma ve havalandırma dersini alan öğrencilere, bu dersi veren değerli öğretim üyelerine
ve piyasada çalışan makine mühendislerine faydalı olacağını umuyorum. Bu kitap için olumlu ve
olumsuz görüşlerinizi ve gözden kaçan hataları bildirirseniz memnun olurum.
Kitabın hazırlanmasında bana desteklerini esirgemeyen eşim Doç. Dr. Serpil Halıcı’ya, kızlarım
Ebru ve Tuğçe’ye teşekkür ederim.
Prof. Dr. Fethi HALICI
Denizli, 2019
iv
v
İÇİNDEKİLER
BÖLÜM 1. ISIL KONFOR VE ISITMA TESİSATLARI 1
1.1 Isıl konfor 1
1.1.1 Isıl konfora etki eden özellikler 1
1.2 Isıtma tesisatlarının sınıflandırılması 3
1.2.1 Merkezi ısıtma 3
1.2.2 Sıcak sulu ısıtmada kullanılan başlıca elemanlar 4
1.2.2.2 Isıtıcı elemanlar 7
1.3 Merkezi sıcak sulu ısıtma tesisatları 12
1.3.1 Alttan dağıtmalı alttan toplamalı tesisat 12
1.3.2 Üstten dağıtmalı alttan toplamalı tesisat 15
1.3.3 Çatı ısı merkezli tesisat 16
1.4 Sıcak sulu ısıtmada su sirkülasyonu 16
1.4.1 Doğal sirkülasyon 16
1.4.2 Zorlanmış sirkülasyon 16
1.5 Kat kaloriferi sistemleri 17
1.5.1 Alttan dağıtma alttan toplama 18
1.5.2 Üstten dağıtma üstten toplama 19
1.5.3 Üstten dağıtma alttan toplama 19
1.5.4 Kollektörlü (mobil) dağıtma 19
1.5.5 Tek borulu sistem 20
1.6 Sıcak sulu ısıtma tesisatlarında emniyet ve güvenlik tedbirleri 21
1.6.1 Açık genleşme depolu tesisat 21
1.6.1.1 Açık genleşme deposu ve emniyet boruları hesabı 22
1.6.2 Kapalı genleşme depolu tesisat 23
1.6.2.1 Kapalı genleşme deposu hesabı 24
vi
BÖLÜM 2. ISI KAYBI HESABI 29
2.1 Isı geçişi 29
2.1.1 Asmolen ve benzeri hava boşluğu bulunan yapı elemanları 31
2.2 Isı kaybı hesabı 36
2.2.1 İletimsel ısı kaybı 36
2.2.1.1 Yapı bileşenlerinden iletim ve taşınım yolu ile olan ısı kaybı 36
2.2.1.2 Artırım katsayıları 40
2.2.2 Hava sızıntısı ısı kaybı 45
2.2.3 Isı kaybı hesabı cetveli 49
2.2.4 Radyatör hesabı ve seçimi 51
2.2.5 Isıtıcıların farklı su giriş ve çıkış sıcaklıklarındaki ısıl güçleri 53
2.3 Kazan, baca ve yıllık yakıt miktarı 61
2.3.1 Kazan hesabı ve seçimi 61
2.3.2 Baca hesabı 63
2.3.3 Yıllık yakıt miktarı 64
2.3.4 Yakıt deposu hesabı 64
2.3.5 Fuel - oil yakıtının hazırlanması 66
BÖLÜM 3. TS 825 ISI YALITIM KURALLARI VE YOĞUŞMANIN
KONTROLÜ 67
3.1 Isı yalıtımının önemi 67
3.1.1 Binalarda yapılan ısı yalıtımının faydaları 68
3.2 TS 825 Standardı ve uygulama alanları 68
3.2.1 TS 825 Standardının getirdiği kriterler 69
3.2.2 Standart değerlerin bulunması 69
3.2.3 Yıllık ısıtma enerjisi ihtiyacı hesap yöntemi 70
3.2.4 TS 825’te verilen özel hükümler 70
3.3 Tek bölge için yıllık ısıtma enerjisi ihtiyacı 71
3.3.1 Binanın özgül ısı kaybının hesabı 74
3.3.2 İletim ve taşınım yoluyla olan özgül ısı kaybı 74
3.3.3 Havalandırma yoluyla olan özgül ısı kaybı 76
3.3.4 Binanın ısı kazancı hesabı 77
3.3.5 Isı yalıtımı hesabı için gerekli çizelgeler 80
3.4 Yapı elemanlarında yoğuşmanın kontrolü 83
3.4.1 Yayılımla kütle geçişi ve Fick yasası 83
3.4.2 Bağıl nem 84
vii
3.4.3 Su buharı difüzyon direnç faktörü 85
3.4.4 Su buharı difüzyonu eşdeğer hava tabakası kalınlığı 85
3.5 TS 825’e göre yoğuşma kontrolü hesap yöntemi 86
3.5.1 Yoğuşma suyu miktarı ve toplam eşdeğer hava tabakası kalınlığı 87
3.5.2 TS 825’de yoğuşmanın sınırlandırılması için getirilen ölçütler 88
3.5.3 Isı transferi 88
3.5.4 Yapı bileşenlerinde buhar basıncı dağılımı 91
3.5.5 Buharlaşma miktarı 96
3.5.6 Sonuçların değerlendirilmesi ve standart ölçütler 98
BÖLÜM 4. BORU HESAPLARI 121
4.1 Teorik esaslar 121
4.1.1 Sürtünme kaybı 122
4.1.2 Yerel kayıplar 122
4.2 Sıcak sulu pompalı devrelerde boru çapı hesabı 123
4.2.1 Boru hesabında işlem sırası 123
4.2.2 Sirkülasyon pompası ve seçimi 126
BÖLÜM 5. DÖŞEMEDEN ISITMA 139
5.1 Boru yerleştirme şekilleri 139
5.1.1 Döşemeden ısıtmanın faydaları 142
5.1.2 Döşemeden ısıtmanın sakıncaları ve dikkat edilecek hususlar 142
5.2 Döşemeden ısıtmada ısıl analiz 143
5.2.1 Döşeme yüzey sıcaklığı 145
5.2.2 Ortalama su sıcaklığı ve logaritmik ortalama sıcaklık farkı 148
5.3 Basınç kayıpları 153
5.4 Döşemen ısıtmada pratik hesap yöntemi 154
BÖLÜM 6. HAVALANDIRMA TEKNİĞİ 159
6.1 Gerekli olan hava debileri 160
6.1.1 Temiz hava debisi 160
6.1.2 ısıtma için gerekli hava debisi 160
6.2 Havalandırma tesisleri 163
6.2.1 Havalandırma santralleri ve enerji dengesi 163
6.2.2 Havalandırma kanalları 165
6.2.2.1 Havalandırma kanallarında dikkat edilecek noktalar 165
6.2.2.2 Menfez ve difüzörler 167
6.2.3 Kanallardaki hava hızları 168
viii
6.2.4 Titreşim ve gürültü 168
6.3 Hava kanallarında basınç kayıpları 170
6.3.1 Sürtünme kaybı 170
6.3.2 Yerel basınç kaybı 171
6.3.3 Toplam basınç kaybı 171
6.3.4 Kanal kesiti ve eşdeğer çap 171
6.3.5 Vantilatör gücü hesabı ve seçimi 172
6.4 Hava kanalları hesap yöntemleri 173
6.4.1 Hızın azalması yöntemi 173
6.4.2 Sabit basınç düşüşü yöntemi 174
6.4.3 Statik basıncın geri kazanılması yöntemi 174
6.4.4 Kanalların ayrılma yerlerindeki basınç dengelenmesi 174
BÖLÜM 7. ÖRNEK KALORIFER TESISATI PROJESI 187
7.1 TS 825’e göre örnek binanın ısı yalıtım projesi 196
7.1.1 Örnek binaya ait bilgiler 194
7.1.2 Pencere ve kapıların toplam ısı geçiş katsayıları 194
7.1.3 Binada kullanılan yapı elemanlarının ısı iletim katsayıları 194
7.1.4 Yapı bileşenlerinin toplam ısı geçiş katsayılarının hesabı 195
7.1.5 Binanın özgül ısı kaybı çizelgesi 198
7.1.6 Binanın TS 825’e göre ısı kazancı hesabı 201
7.1.6.1 Aylık ortalama iç ısı kazançları 202
7.1.6.2 Aylık ortalama güneş enerjisi kazançları 202
7.1.7 Standarda uygunluk 205
7.2 TS 825’e göre yoğuşma kontrolü 207
7.2.1 Dış duvar için yoğuşma kontrolü 207
7.2.2 Kolon I için yoğuşma kontrolü 210
7.2.3 Kolon II için yoğuşma kontrolü 213
7.2.4 Tavan döşemesinin yoğuşma kontrolü 216
7.2.5 Isıtılmayan iç ortama bitişik döşemenin yoğuşma kontrolü 219
7.3. Binanın ısı kaybı hesabı 225
7.3.1 İletimsel ısı kaybı 225
7.3.2 Hava sızıntısı ısı kaybı 225
7.3.3 Hava değişimi ısı kaybı 226
7.3.4 Hava sızıntısı ısı kaybı için gerekli değerler 226
7.3.5 Isı kaybı hesabı cetvelinin doldurulması 228
7.4 Boru hesabı 251
7.4.1 Kazan hesabı ve seçimi 254
ix
7.4.2 Pompa hesabı ve seçimi 254
7.4.3 Baca hesabı 255
7.4.4 Yıllık yakıt miktarı 255
7.4.5 Kapalı genleşme deposu hesabı ve seçimi 255
7.5 Kalarifer tesisatı kat planlarının ve kolon şemasının çizimleri 256