Isı değiştiricide ısıtılan ve akümülasyon tankında depolanan basınçlandırılmış sıcak su, talep anında dağıtım boruları ile kullanım yerlerine ulaştırılır. Her kullanım yerinin sıcak su talebi, karakteristiğine bağlı olarak, farklı sıcaklık ve debilerde olup, ayrıca gün boyunca sabit, değişken veya kesintili olabilir. Kullanım yerlerinin özel talep karakteristiklerinin bütünü bina veya tesisin günlük sıcak su talep profilini oluşturur. Bu özgün profil, kültürel ve demografik yapıya, kişisel tercihlere veya farklı proses uygulamalarına bağlı olarak belirlenir. Yandaki sayfada böyle bir sıcak su talep profilinin şematik gösterimi yer almaktadır.
Isı değiştirici kapasitesi ile birlikte akümülasyon tank(lar)ı tarafından depolanması gereken sıcak su hacminin sağlıklı bir şekilde belirlenebilmesi için, öncelikle sistemde gerçekleşmesi beklenen talep profili, yani kullanım sıcak suyu pik talebinin büyüklüğü ve süresi ile toplam günlük talep miktarı gerçekçi bir şekilde belirlenmiş olmalıdır. Çeşitli kaynaklarda bu hesaplar için farklı yöntemler önerilmiş olup, bunların içinden yapılacak uygulamaya en uygun olanı seçilebilir.
Proses uygulamaları haricindeki birçok sistemde pik sıcak su talebi genellikle duşların kullanımı sonucu oluşur. Örneğin otellerde, duşların kullanımından dolayı gün içerisinde 2-4 saat süren bir pik talep vardır. Kışla, yurt, fabrika, spor salonu gibi yerlerde ise belli bir periyot içinde olmak üzere tüm duşlar aynı anda kullanılabilir. Bu tip yerlerde pik talep, toplam duş sayısı ve duş başına debi belirlenip, sonra da bu duşların aynı anda kullanımda olacağı süre tahmin edilerek hesaplanabilir. Duş başına debi, duş kafasının tipi, boyutları ve su basıncına bağlıdır. Normal büyüklükteki duş kafaları için 2 bar basınçta, bu debi 500-600 l/h olarak kabul edilebilir.
Pik talep ile ilgili veriler tespit edildikten sonra bunun ne kadarının ısı değiştirici tarafından anlık olarak karşılanacağına karar verilip, kalan kısım için ne büyüklükte bir depolama gereksinimi olduğu hesaplanmalı; bunu yaparken de tesisin talep profili, ısı değiştirici için tahsis edilecek birincil ısı kaynağının kapasitesi, depolama için ayrılabilecek yer ile toplam ilk yatırım ve işletme bedelleri mutlaka dikkate alınmalıdır.
Isı değiştiricinin ve akümülasyon tankının kapasitesi, pik talep süresince depolanmış sıcak suyun ve anlık su ısıtma kapasitesinin birlikte ihtiyacı karşılamaya yeteceği,
düşük talep esnasında ise ısı değiştiricinin artık kapasitesinin bir sonraki pik talep için akümülasyon tankını tamamen sıcak su ile doldurmak için yeterli olacağı şekilde, birlikte belirlenmelidir.
Kullanma sıcak suyunun sıcaklığı, özel uygulamalar haricinde, korozyonu ve enerji kayıplarını en aza indirgemek için 60°C’yi geçmemelidir. Bunun üzerindeki su sıcaklıklarında kireçli suların kalıntı bırakma oranı birden yükselir. Ayrıca 60°C birçok bakterinin öldüğü veya üremesinin sınırlandığı bir sıcaklıktır. Kapasite hesaplamaları yapılırken soğuk suyun sıcaklığı da en fazla 10°C kabul edilmelidir.
Depolamanın yapılacağı yerin büyüklüğü ve şekli ile birlikte, bina içerisinde tankın taşınırken geçirilmesi gereken yerler de göz önüne alınarak, ihtiyaç duyulan toplam depolama kapasitesi gerekirse iki veya daha fazla tanka bölünerek sağlanmalıdır. Tank kapasitesi belirlenirken, termosifon etkisinden dolayı, tankın toplam depolama kapasitesinin sadece %70’lik kısmının istenilen sıcaklıktaki suyla doldurulabileceği dikkate alınmalıdır.
Tank şarj pompasının debisi ısı değiştirici ikincil devre debisi kadar, basma yüksekliği de bu devredeki basınç düşümlerini karşılayabilecek şekilde seçilmeli; bu görev için yarı ıslak veya kuru rotorlu tip pompa tercih edilmelidir.
Daha iyi bir sıcaklık tabakalaşmasının oluşmasını sağlayıp, tankın içerisindeki sıcak su hacminden en verimli şekilde yararlanabilmek için, zorunlu haller dışında yatay konumlu tanklar kullanılmamalıdır.
Kullanma suyu devresine, tankın işletme basıncına uygun açma basıncında seçilmiş bir emniyet ventili ile uygun kapasitede bir genleşme tankı konulması da önerilir. Konulması gereken en düşük emniyet ventili çapı aşağıdaki tabloda belirtilmiştir.
Olabilecek otomasyon arızaları sonucunda kullanıcıların sıcak su ile yanma riskini ortadan kaldırmak için mutlaka uygun güvenlik önlemleri alınmalıdır.
Örnek Hesaplama
50 tane duş bulunan bir üretim tesisinde çalışan 300 işçinin vardiya çıkışında 45°C ortalama sıcaklıktaki suyla duş alması planlanmaktadır. Bu tesiste anlık sıcak su üretim kapasitesi 500.000 kCal/h’dir. Bu durumda seçilmesi gereken akümülasyon tankı kapasitesini hesaplayalım.
Her bir duşu 1 saat içinde sadece 5 kişinin kullanabileceği ve bir duşun saatte yaklaşık olarak 500 l su harcayacağı varsayılarak,
Vardiya çıkışında oluşacak pik kullanım süresi:
300 kişi / (50 duş x 5 kişi/h/duş) = 1,2 h
Gerekli saatlik 45°C sıcaklıktaki su debisi:
50 duş x 500 l/h/duş = 25.000 l/h
Gerekli saatlik 60°C sıcaklıktaki su debisi:
25.000 l/h x [(45 - 10)°C / (60 - 10)°C] = 17.500 l/h
Saatlik kapasiteyi karşılayacak enerji miktarı:
Q = 17.500 l/h x (60 – 10)°C = 875.000 kCal/h
Not: Plakalı ısı değiştiricinin birincil devresindeki sistem ve otomasyon bu şemada gösterilenden farklı şekillerde de olabilir.
Üstteki şemada önerilen tesisat düzeni ile, TANPERA-PRO Serisi Sıcak Su Akümülasyon Tankı anlık talebe bağlı olarak, istenilen sıcaklıktaki su ile düzenli olarak şarj ve deşarj edilebilir.
Pik talep süresince gerekli 45°C sıcaklıktaki su miktarı: 50 duş x 500 l/h/duş x 1,2 h = 30.000 l
Pik talep süresince gerekli saatlik 60°C sıcaklıktaki su miktarı:
30.000 l/h x [(45 - 10)°C / (60 - 10)°C] = 21.000 l/h
Isı değiştiricide saatlik üretilen 60°C sıcaklıktaki su miktarı: 500.000 kCal/h (60 – 10)°C = 10.000 l/h
Pik talep süresince üretilen 60°C sıcaklıktaki su miktarı: 10.000 l/h x 1,2 h = 12.000 l/h
Pik talep süresince kullanılacak depolanmış su miktarı: 21.000 l – 12.000 l = 9.000 l
Gerekli akümülasyon tankı kapasitesi:
9.000 l /0,7 = 12.857 l
Bu kapasite için en az 3 tane, 4000 l depolama kapasitesine sahip TANPERA-PRO 4000/10-E/V tipi tank seçilmelidir.
Üstteki şemada önerilen tesisat düzeni ile, TANPERA-PRO Serisi Sıcak Su Akümülasyon Tankı anlık talebe bağlı olarak, istenilen sıcaklıktaki su ile düzenli olarak şarj ve deşarj edilebilir.