Sunuş
Merkezi kullanma sıcak suyu sistemlerinde istenilen düzeyde konforun ve işletme ekonomisinin sağlanabilmesi için, sistemde uygun niteliklere sahip bir dönüş (resirkülasyon) devresi ve dolaşım pompası tesis edilmiş olmalıdır. Ancak sıcak su dolaşım pompasının hidrolik karakteristiklerinin (debi ve basma yüksekliği) belirlenebilmesi için kolay ve pratik bir yöntem olmadığından, özellikle bu husus tasarım ve uygulamalarda hakettiği önemi bulamamaktadır. Sonuç olarak, bu pompa emniyetli olması için çoğunlukla gerekenden çok daha büyük kapasitede seçilmektedir. Ancak, pompa ve sistemle ilgili yapısal gereksinimler üzerinde pek fazla durulmamaktadır. Bu şekilde tesis edilen birçok sistemde, sıcak su dolaşım pompasının çalıştığı süre içinde boş yere yüksek miktarda enerji sarfettiği halde sistemin tamamında istenilen konforun sağlanamadığı, öte yandan pompanın da genellikle 3-5 sene içinde kullanılmaz hale geldiği tarafımızca gözlenmektedir.
Bu makalede amacımız, istenilen işlevi tam olarak yerine getiren ve gereksiz yatırım/işletme maliyeti doğurmayan bir kullanma sıcak suyu dolaşım sisteminin planlanmasında ve dolaşım pompasının seçilmesinde kullanılmak üzere, uluslararası literatürden ve kendi deneyimlerimizden yararlanarak derlenmiş yöntem ve bilgilerin tasarımcılara ve uygulamacılara olabildiğince pratik ve derli toplu bir şekilde sunmaktır. Bu amaç doğrultusunda makalenin son bölümünde, önerilen yöntem ve bilgilerin kullanıldığı hesaplamalar ve bunların somut sonuçları varsayımsal ancak olabildiğince gerçekçi bir proje örneği üzerinde gösterilmiştir.
Kullanma Sıcak Suyu Dolaşım Sisteminin Amacı
Bir bina veya tesisin sıhhi amaçlı merkezi kullanma sıcak suyu sisteminde, belirli bir bölgede veya sistemin tamamında tüketim yokken, borularda bekleyen sıcak su dış ortama ısı kaybederek soğur. Çoğunlukla, borularda uzun süre bekleyen suyun sıcaklığı kullanım için kabul edilebilir en düşük sıcaklığın da altına düşer. Bu nedenle sistemin herhangi bir noktasındaki bir kullanıcı musluğu açtıktan sonra, ısıtıcıdan istenilen sıcaklıkta su gelene kadar borularda beklemekte olan soğumuş suyu boşa akıtmak zorunda kalır. Boşa akıtılan ve kullanılamayan suyun miktarı ise kullanım yerinin su ısıtıcısına olan uzaklığına ve tesisatın o bölgesinde sıcak su kullanımı olmadan geçen süreye bağlı olarak değişir. Kullanım yeri su ısıtıcısına ne kadar uzaksa ve o bölgede tüketim olmadan geçen süre ne kadar fazlaysa kullanıma başlamadan önce boşa akıtılması gereken su miktarı ve bekleme süresi de o kadar fazla olur. Bu durum merkezi kullanma sıcak suyu sistemine sahip tesis ve binalarda kullanıcılar açısından önemli bir konfor kaybına neden olduğu gibi, hem çok miktarda kullanma suyunun israf edilmesine hem de, boşa akıtılan su halen şebeke sıcaklığının üzerinde bir sıcaklığa sahip olduğundan, bir miktar da enerji kaybına yol açar. Tesisin ve sistemin büyüklüğü arttıkça bu problemler ve kayıplar da büyür.
Bu sakıncaları ve kayıpları en alt düzeye indirmenin en bilinen yöntemi, kullanma sıcak suyu borularını kapalı bir çevrim oluşturacak şekilde dönüş hatlarıyla su ısıtıcısına bağlayıp, ısıtılmış suyun bu devrede devamlı olarak dolaşmasını sağlamaktır. Kullanım sıcak suyu dolaşım sistemi sayesinde borularda beklerken soğuyan su ısıtıcıda tekrar ısıtılarak her zaman kullanıma hazır halde tutulabilir ve kullanıcı musluğu açtığı zaman çok fazla beklemeden, ayrıca fazla su ve enerji israf etmeden, istediği sıcaklıktaki suyu elde eder. Tüm bu avantajlarının yanı sıra, bu uygulama ile tesisatta devamlı bir su dolaşımı sağlandığından, sistemde durgun olarak bekleyen ve soğuyan suyun içerisinde zararlı mikroorganizmaların (legionella vb.) üreme olasılığı da önemli ölçüde azaltılmış ve bu sayede sistemin hijyenikliği de artırılmış olur.
Kullanım sıcak suyunun sistemdeki dolaşımı doğal yolla da sağlanabilir ancak bunun için bir dolaşım pompası kullanılması artık tüm uygulamalar için standart hale gelmiştir. Zira istenilen debideki suyun doğal dolaşımının sağlanması için çok daha büyük çaplı boruların kullanılmasına gerek duyulur. Bu nedenle devrede uygun debi ve basma yüksekliğine sahip bir sıcak su dolaşım pompası kullanılarak hem ilk tesis maliyeti azaltılır hem de çok daha etkin bir sonuç elde edilir.
Dönüş Hattının Boyutlandırılması
Dolaşım hattının sıcak su hattına bağlantısı en uçtaki kullanım yerine ne kadar yakın bir noktadan yapılırsa o hat üzerinde bulunan kullanım yerlerinin sıcak su bekleme süresi de o kadar azaltılır. Burada en mükemmel sonucu (sıfır bekleme süresi) elde etmek için bağlantının hattın en uç noktasından yapılması gerekir. Mümkün olan durumlarda da bunun yapılması tavsiye edilir. Ancak genellikle tesisatın sıva altından geçen kısımlarında bu amaçla yeni bir hat çekilmesi, getireceği ek zorluklar ve maliyet nedeniyle pek tercih edilmez ve dolaşım hattı bağlantıları sıcak su kolonlarının en üst noktasından yapılır. Böylece sadece tesisatın sıva altı kısımlarındaki branşmanlarda bulunan suyun boşaltılmasına razı olunarak en optimum düzeyde konfor ve tasarrufun elde edilmesi hedeflenir. Ancak bu tip uygulamalarda dönüş hattı bağlantısı, en uçtaki kullanım yeri ile bağlantı noktası arasındaki mesafe 15 metreyi geçmeyecek şekilde planlanmalıdır.
Sıcak su dönüş borularının optimum ölçüde boyutlandırılması da etkin ve ekonomik bir işletme için önemlidir. Gereğinden büyük çaplar hem gereksiz bir ilk yatırım bütçesine hem de artan yüzey alanları nedeniyle sistemden ekstra ısı kaybına yol açar. Öte yandan, boru çaplarının çok küçük olması da dolaşım pompasının büyümesine ve pompanın yol açtığı enerji sarfiyatının artmasına neden olur. Hitap edilen hattaki sıcak su borusu çapına bağlı olarak dönüş hatları aşağıdaki tablodan yararlanılarak boyutlandırılabilir (DIN 1988, Bölüm 3). Ancak sıcak su gidiş ve dönüş hatları yalıtılmış değilse, gerekli dolaşım debisi de büyüyeceğinden, bu çapların birer boy büyük olarak seçilmesi önerilir.
Tablo-1: Sıcak su dönüş hattının boyutlandırılması
Sıcak Su Dolaşım Pompasının Seçimi
Genel bir prensip olarak, bir kullanma sıcak suyu sisteminde gerekli olan dolaşım debisi sistemdeki ısı kaybını telafi edecek şekilde belirlenmelidir. Bunun için de aşağıdaki eşitlik ve Tablo-2’de sunulan bilgiler kullanılarak gerekli hesaplamalar yapılmalıdır.
(1) Sadece ısıtıcı ile dolaşım hattının bağlantı noktaları arasında bulunan sıcak su hatlardaki ısı kayıplarının hesaba alınması yeterli olacaktır. Zira amaç, bu noktalarda istenilen sıcaklıktaki suyu hazır bulundurmaktır. Bu nokta ile kullanım yeri arasındaki hatlardaki su her koşulda boşaltılacağı için sıcaklığının önemi yoktur. Öte yandan bu nokta ile ısıtıcı arasındaki dönüş hatlarının da kullanım açısından önemi yoktur.
(2) Bu değer, istenildiği takdirde, proje koşullarına bağlı olarak detaylı bir şekilde hesaplanabilir. Tablo-3’te emniyetli olarak kullanılabilecek ısı kaybı değerleri verilmiştir. (3) Bunun için ısıtıcı ile dolaşım hattı bağlantı noktası arasındaki sıcak su borularında bulunan suda izin verilecek maksimum sıcaklık düşümüne karar vermek gerekir.
Tablo-2: Sıcak su dolaşım pompası debisi hesabı için gereken değerler
(1) Bu değerler, borunun cinsi (çelik, pprc vb.), yalıtım durumu ve geçtiği ortam sıcaklığı (ısıtılan, ısıtılmayan, sıva altı vb.) ile boru içindeki suyun ortalama sıcaklığı gibi değişkenler tarafından etkilenecektir. Bu tabloda, pratiklik sağlamak için (emniyetli tarafta kalarak), içinde 60°C su bulunan çelik boruların ortalama 20°C sıcaklıktaki ortamdan geçtiği kabul edilmiştir. PPRC borular için de aynı değerler kullanılarak emniyetli tarafta kalınabilir. (2) Tüm boylarda yalıtım malzemesi olarak ½” (~13 cm) kalınlıkta cam yünü kabul edilmiştir. Standart yalıtım kalınlıkları uygulandığında bu değerler çok daha düşük olarak gerçekleşecektir.
Tablo-3: Sıcak su borularından ısı kaybı değerleri
Bu formül tüm sisteme uygulanarak gerekli dolaşım pompası debisi hesaplandıktan sonra, sistemin zonlarında ve branşmanlarında olması gereken minimum dolaşım debileri de yine aynı formül ve tablo kullanılarak hesaplanmalıdır.
Pompa debisi hesabında zon hatları ve branşmanlar dışında kalan ana dağıtım hatlarındaki ısı kayıpları da hesaba katıldığından, branşmanlar için hesaplanan minimum debilerin toplamı pompa debisinin altında kalacaktır. Bu nedenle, zon hatları ve branşmanlardan geçecek gerçek debiler ana dolaşım hattından itibaren aynı oranlarda artırılarak, gerçek debiler tespit edilmelidir. Dönüş hatlarındaki tüm debiler belirlendikten sonra bu debilerde oluşan su hızlarının da hesaplanmasında fayda vardır. Zira yüksek su hızları borularda sese ve aşınma problemlerine yol açabilir. Bu hızın branşmanlarda 0,7 m/s, ana hatlarda ise 1,3 m/s’yi geçip geçmediği kontrol edilmeli, geçtiği yerlerde boru çapı artırılmalıdır.
Hemen tüm uluslararası teknik literatür tarafından önerilen yukarıdaki detaylı hesap yöntemine ek olarak, konuyla ilgili ASPE (Amerikan Sıhhi Tesisat Mühendisleri Derneği) yayınında ve Recknagel Isıtma ve Klima Tekniği El Kitabı’nda sıcak su dolaşım pompası debisi için bazı yaklaşık hesap yöntemleri de verilmiştir (Bkz. ilgili referanslar).
ASPE tarafından önerilen yaklaşımlar;
- Dolaşım debilerini ¾” ve 1” çaplardaki sıcak su branşmanları için 0,23 l/d, 1 ¼” ve 1 ½” çaplardaki sıcak su branşmanları için 2,2 l/d, 2“ ve daha büyük çaplardaki sıcak su branşmanları için ise 4,4 l/d olarak kabul edip bunların toplamının pompa debisi olarak kabul edilmesi.
- Her 20 sıcak su kullanım yeri grubu (örn. münferit banyo, mutfak vb.) için 2,2 l/d debi kabul edip, toplam debinin pompa debisi olarak alınması.
Recknagel tarafından önerilen yaklaşımlar;
- Borulardaki ısı kaybını ortalama 7,5 W/m olarak kabul edip ve sıcaklık düşümünü de 5 K alarak, l/h cinsinden dolaşım pompası debisinin hesaba katılan toplam boru boyunun yaklaşık 1,3 katı olarak kabul edilmesi.
- Dolaşım sistemi içindeki tüm sıcak su ve dönüş borularının toplam su hacmini saatte 3 defa sirküle ettirecek şekilde pompa debisinin belirlenmesi.
Ancak, her iki kaynakta da bu yöntemlerin sadece yaklaşık hesap için kullanılabileceğini belirtilmekte ve en doğru sonuç için detaylı hesap yapılmasını önerilmektedir.
Pompa Basma Yüksekliğinin Belirlenmesi
Pompa seçimine baz teşkil edecek dolaşım debisi (Qp) yukarıdaki yöntemle belirlendikten sonra pompanın basma yüksekliği de (Hp) dolaşım sisteminin en kritik devresindeki boru, fittings ve armatürlerde oluşan sürtünme basınç kayıpları hesaplanıp toplanarak bulunmalıdır. Pratiklik açısından, kritik devre basınç kaybı hesabı yapılırken (sıcak su gidiş hatlarındaki su hızları çok düşük olacağından) sadece dönüş hatlarındaki sürtünme kayıplarının hesaplanması ve üzerine %10 emniyet faktörü ilave edilmesi yeterli olacaktır.
Pompanın Yapısal Özelliklerinin Belirlenmesi
Yukarıda gösterilen şekilde debi ve basma yüksekliği belirlenen sıcak su dolaşım pompasını seçerken sistemin kendine özgü koşullarına bağlı olarak aşağıda belirtilen bazı hususlara dikkat edilmesi gerekmektedir.
- Sıcak su dolaşım pompası açık devrede çalıştığı için kirlilik ve partiküllere maruz kalacaktır. Bu nedenle pompa seçilirken, motorunun soğutulması ve yataklarının yağlanması içinden geçen su tarafından sağlanan, ıslak rotorlu tip pompalar tercih edilmemelidir. Özellikle sudaki safsızlıkların yoğun olduğu sistemlerde ıslak rotorlu pompalar çok kısa sürede tamir edilemez derecede arızalanmakta ve bloke olmaktadır. Sıcak su dolaşımı için kuru rotorlu ya da bu uygulama için özel olarak tasarlanmış özel tip salmastralı ıslak rotorlu pompalar tercih edilmelidir.
- Kullanım suyunda oksijen de bol olarak bulunacağından, pompanın suyla temas eden yüzeylerinin (pompa gövdesi ve çarkı) korozyona dayanıklı malzemeden olması tercih edilmelidir.
- Bu pompanın şebeke (ya da hidrofor) basıncı altında çalıştığı unutulmamalı, basınç dayanımı buna göre belirlenmelidir.
Sistemin Dengelenmesi ve Kontrolü
Kullanma sıcak suyu dolaşım devresinde dolaşan toplam su debisinin branşman ve zonlara dağılımı, bu kısıma hitap eden dönüş borusunun çapına ve devrenin pompadan uzaklığına bağlıdır. Bu nedenle, özellikle sistemin pompadan uzak bölgelerinde, olabilecek kısa devreler yüzünden, yeterli dolaşım debisinin sağlanamaması ve sudaki soğumanın telafi edilememesi riski her zaman vardır. Tüm devrelerde yeterli miktarda suyun dolaşmasını güvence altına altına almak için sistemin dengelenmesi gerekmektedir. Bu dengeleme, dönüş hatlarına açıklığı hassas olarak ayarlanabilecek birer vana konularak sistem ilk işletmeye alınırken elle yapılabilir. Ancak vanadan geçmesi gereken su debisinin ölçülmesi ve yetersiz debinin yol açtığı sonuçların objektif olarak gözlenmesi bu aşamada pratik olarak pek mümkün olmadığından, bu yöntemle yapılan dengelemenin pek sağlıklı sonuç vermesi genellikle beklenemez. Bunun için önerilebilecek en pratik yöntem dönüş devresinin uygun yerlerine denge vanası konulmasıdır. Bu vanalar ne kadar uç branşmanlara yayılırsa o kadar hassasiyet sağlanabilir. Basınç farkından bağımsız olarak içinden geçen maksimum debiyi sınırlayabilen, ayarlanabilir tip denge vanalarının kullanılması işletmeye almayı da kolaylaştıracaktır.
Özellikle büyük sistemlerin dengelenmesi için, suyun sıcaklığına bağlı olarak dolaşım hattındaki debiyi ayarlayabilen termal tip denge vanalarının kullanımı da tavsiye edilir. Bu tip denge vanalarıyla birlikte, basınç farkına bağlı olarak debisini ayarlayan frekans kontrollü sıcak su dolaşım pompası da kullanılarak hem sistemin mükemmel bir şekilde performans göstermesi sağlanabilir hem de pompanın gereksiz enerji harcamasının önüne geçilmiş olur.
Denge vanası kullanımında bazı hususlara özellikle dikkat edilmelidir;
- Açık devrelerde olabilecek partiküller ve benzeri çeşitli safsızlıklar nedeniyle, debisi çok küçük olan branşmanlardaki denge vanalarının tıkanma riski vardır. Bu nedenle denge vanalı sistemlerde, 0,1 m3/h’ten küçük debideki uç branşmanlarda ya denge vanası kullanılmamalı ya da buradaki debi 0,1 m3/h’e çıkarılarak, aradaki fark pompa debisine eklenmelidir.
- Termal denge vanası kullanılması durumunda legionella vb. mikroorganizma üremesine karşı, hattaki dolaşımın hiçbir zaman tamamen durmaması güvence altına alınmalıdır.
Termal denge vanası ve değişken debili pompa kullanılmayan sistemlerde dolaşım pompasının çalışması veya durması dönüş suyu sıcaklığına bağlı olarak kontrol edilebilir. Bu sıcaklığın aslında en uzak noktadan okunması daha doğrudur, ancak genellikle bunun pratikte mümkün olamaması nedeniyle dolaşım hattının ısıtıcıya girdiği noktadan alınan bir sıcaklık ölçümü de işe yarayacaktır. Bu durumda kontrol için, izin verilen maksimum sıcaklık düşümüne bağlı bir sıcaklık yerine, dönüş hatlarının çaplarının küçük olması nedeniyle ısı kaybı da düşük olacağından, bundan 2 K daha düşük bir sıcaklık değeri set edilmesi (örn. 60°C su sıcaklığı ve Δt=5 K için 53°C) uygun olacaktır. Ayrıca bir zaman saati ile, kullanım olmadığı saatlerde pompanın gereksiz çalışması önlenebilir. Ancak bu durumda, durgun suda legionella vb. mikroorganizma üremesine karşı, pompanın belli aralıklarla çalıştırılarak hattaki dolaşımın sağlanması gerekmektedir.
Örnek Hesaplama
Örnek hesaplama için, merkezi kullanma sıcak suyu sistemine sahip (bodrum + zemin + 14 normal kat olmak üzere) toplam 16 katlı varsayımsal bir apartman kullanılmıştır.
Binanın bodrum katında sadece kazan dairesi, depo, sığınaklar vb. hacimler olup, merkezi sıcak su kullanım yeri yoktur. Diğer 15 katın tamamı, herbirinde 8 daire bulunan tip katlar şeklinde olup, toplam daire sayısı (15 kat x 8 daire/kat) 120’dir. Binanın şematik planı Şekil-1’de verilmiştir. Kat yüksekliği 3 metre olarak kabul edilmiştir.
Her dairede 2 tane duşlu banyo ve 1 tane mutfak vardır. Bir dairedeki sıcak su kullanan yerlerde musluk birimi cinsinden toplam sarfiyat (2 duş x 2 MB, 2 lavabo x 0,5 MB, 1 eviye x 1 MB ve 1 çamaşır makinesi x 1 MB olmak üzere) 7 MB olarak hesaplanmıştır.
Tesisat hatları galvanizli çelik boru olup, ana dağıtım boruları bodrum kat tavanından geçmektedir. Toplam 4 tane kolonun her biri, her katta ikişer daireye hitap eden tesisat şaflarından yükselerek, toplam 30 daireyi beslemektedir.
Daire içlerindeki borulamada en uzak kullanım yerinin şafta olan uzaklığı 15 metrenin altında kabul edildiği için sıcak su dönüş hattı, daire içine girmeyip, her kolonun en üst noktasından sıcak su hattına bağlanmıştır.
Sıcak su ve resirkülasyon hatları alttaki tabloya göre boyutlandırılmıştır.
(*) 4”e kadar Tablo-1’e göre boyutlandırıldı.
Binanın sıcak su tesisatının kolon şeması Şekil-2’de gösterildiği gibidir. Aşağıda verilen detaylı örnek hesaplamada, binadaki sıcak su gidiş ve dönüş borularının yalıtımsız olduğu varsayılmış ve sıcak su hatlarında maksimum 5K sıcaklık düşümüne izin verilmiştir.
Binadaki sıcak su borularından ısı kaybı, Tablo-2’nin dip notunda belirtildiği şekilde sadece dolaşım sistemine dahil olan sıcak su hatları dikkate alınarak, aşağıdaki tabloda hesaplanmıştır. Toplam boru boyu 244 m’dir.
Pompa debisi belirlendikten sonra, hem su hızlarının kontrol edilebilmesi hem de kritik devredeki basınç düşümünün hesaplanabilmesi için, dönüş hattındaki tüm boru parçalarından geçmesi gereken minimum debiler hesaplanmalıdır. Burada karşılanması gereken en önemli kriter, her bir boru parçasındaki debinin sıcak su sisteminin kendi hitap ettiği kısmında gerçekleşen ısı kaybını telafi etmeye yetecek miktarı karşılamasıdır. Kolon şemasında 1’den 7’ye kadar numaralandırılmış olan boru parçalarının geçirmesi gereken debiler aşağıdaki tablolarda hesaplanmıştır.
3 numaralı boru parçası.
Buradaki debi, dolaşım pompasının debisine eşit olmalıdır. Yani,
Q3 = Qp = 5,42 m3/h
Alttaki ilk tablodan da görüldüğü gibi, zon hatları ve kolonlar için hesaplanan minimum debi değerlerinin toplamları, hesaplanan pompa debisinden düşüktür. Bu nedenle zon hatlarının ve kolonların debileri, toplamları pompa debisine eşit olacak şekilde, oransal olarak artırılmıştır. İkinci tabloda bu debilere bağlı olarak borularda gerçekleşen su hızları gösterilmiştir. Ana hat ve branşmanlardaki su hızlarının, 1 numaralı parça (0,87 m/s) hariç, Bölüm-4’te önerilen maksimum değerleri (ana hatlarda 1,3 m/s, branşmanlarda 0,7 m/s) aşmadığı görülmektedir.
Burada hesaplanan (artırılmış) debilerin işletme esnasında da aynı şekilde gerçekleşmesini sağlamak için, Bölüm-5’te önerildiği gibi, sistemin gerekli yerlerine konulan balans vanaları kolon şemasında gösterilmiştir.
Hız koşulunun sağlanabilmesi için 1 numaralı boru parçasının çapını artırmadan önce, bu koşullarda sürtünme kayıplarını hesaplayıp, çıkan pompa basma yüksekliğinin uygun olup olmadığının belirlenmesinde fayda vardır. Pompa basma yüksekliğinin hesaplanabilmesi için önce kritik devre belirlenmiştir. Kritik devre, pompaya en uzak olan 4 numaralı kolondur. Bu devrede, herbiri farklı debi geçiren toplam 3 boru parçası (1, 2 ve 3 numaralı parçalar) vardır. Kritik devredeki basınç kaybı hesabı altta detaylı olarak gösterilmiştir.
Sıcak su gidiş borularındaki kayıpları da hesaba katmak için, %10 artırılmış pompa basma yüksekliği;
Hp = 6,33 mSS x 1,1 ≈ 7,0 mSS olmalıdır.
Sonuç olarak, tesisatın yalıtımsız olması durumunda, borulardaki sıcak suyun maksimum 5 K soğumasına izin verecek şekilde dolaşımını sağlayacak pompanın karakteristikleri;
Qp = 5,42 m3/h ; Hp = 7,0 mSS olarak hesaplanmıştır.
Yalıtımsız sistemler içim Bölüm-3’te önerilen değişikliği kontrol etmek için, dönüş hattı çapları birer boy artırılarak su hızı ve sürtünme kaybı hesapları aşağıda bir kez daha yapılmıştır.
Hp = 2,0 mSS x 1,1 = 2,2 mSS olarak hesaplanmıştır.
Görüldüğü gibi, bu durumda pompa basma yüksekliği önceki halin üçte birine düşmüştür. Bu noktada, pompa ve borulamanın ilk tesis maliyetleri ile pompanın işletme maliyeti karşılaştırılarak ve borulardaki su hızları da dikkate alınarak, dolaşım borularının çaplarına karar verilip ona göre pompa seçimi tamamlanmalıdır.
Tesisattaki koşulların farklı olduğu durumlar (yalıtım durumu ve izin verilen maksimum sıcaklık düşümü) için, aynı yöntemle hesaplanan pompa karakteristikleri de aşağıda tablo halinde verilmiştir. Boruların yalıtımlı olduğu alternatifte, bodrum kat tavanındaki ve şaft içindeki tüm sıcak su ve dolaşım borularının yalıtımlı, daire içinde tamamı sıva altından geçen boruların ise yalıtımsız olduğu varsayılmıştır.
Yukarıdaki örnek hesaplamalar, makalede önerilen detaylı yöntemle yapılmıştır. Pompa debisinin hesaplanması için Bölüm-4’te, ASPE ve Recknakel tarafından önerilen dört tane de yaklaşık yöntem verilmiştir. Bu dört yöntemle hesaplanan debiler ve bunlarla ilgili yorumlarımız da aşağıdadır.
Yaklaşık Hesap – ASPE 1
Binada 1” çapında toplam 120 tane sıcak su branşmanı bulunduğuna göre, pompa debisi;
Qp = 0,23 l/d x 120 = 27,6 l/d = 1,65 m3/h
Yaklaşık Hesap – ASPE 2
Her dairede toplam 3’er adet münferit kullanım yeri (2 banyo ve 1 mutfak) olduğuna göre, pompa debisi;
Qp = 3 x 120 daire x 2,2 l / d20 = 39,6 l/d ≈ 2,38 m3/h
Bu değer, detaylı hesapta boruların yalıtımsız olduğu ve izin verilen sıcaklık düşümünün 10 K olduğu değere yakındır.
Yaklaşık Hesap – Recknagel 1
Toplam boru boyu 244 m olduğuna göre, pompa debisi;
Qp = 244 x 1,3 l/h = 317,2 l/h ≈ 0,32 m3/h
Bu hesaplamadaki kritik nokta, önerilen yöntemde sıcak su borularından ısı kaybının ortalama 7,5 W/m olarak kabul edilmiş olmasıdır. Öte yandan detaylı hesaplamada kullanılan, Tablo-3’te minimum düzeyde yalıtılmış borular için verilen, birim ısı kaybı değerlerinin ortalaması yaklaşık 35 W/m’dir. Boruların uluslararası standartlara uygun şekilde yalıtılmış olması durumunda ortalama ısı kayıpları 7,5 W/m’ye yakın olacaktır. Aradaki 4,7 kat fark yukarıdaki hesaba uygulandığı takdirde pompa debisi yaklaşık 1,50 m3/h olarak bulunmaktadır. Bu değer, tesadüfen tam da detaylı hesapta boruların yalıtımlı olduğu ve izin verilen sıcaklık düşümünün 5 K olduğu değerle aynıdır.
Yaklaşık Hesap – Recknagel 2
Borulardaki toplam su hacmi 1.150 l olarak hesaplanmıştır. Buna göre pompa debisi;
Qp = 1.150 l x 3 = 3.450 l/h ≈ 3,5 m3/h
Bu debi empirik yöntemle hesaplananların arasında en yüksek olanıdır.
Sonuç
Bu çalışmada, kullanma sıcak suyu sistemlerinin tasarlanmasında yararlanılabilecek bazı pratik bilgiler sunulmuş, sistemin boyutlandırılması ve sıcak su dolaşım pompasının karakteristiklerinin belirlenmesi için detaylı bir hesap yöntemi önerilmiştir. Sunulan örnek hesaplamada da görüldüğü gibi, önerilen yöntem oldukça etraflı bir çalışma gerektirmektedir. Ancak, işlevini verimli bir şekilde yerine getirebilecek bir kullanma sıcak suyu dolaşım sistemi tasarlamak için bundan başka, pratik olarak adlandırılabilecek bir yöntem yoktur.
Örnek hesaplamanın son kısmında sıcak su dolaşım pompasının debisi, Bölüm-4’te yer alan dört farklı yaklaşık yöntemle ayrıca hesaplanmıştır. Bu hesapların herbirinin sonucunun, detaylı hesap sonucu bulunan debiler ile, bazı kriterler doğrultusunda, benzeştiği bir gerçektir. Ancak, kesin olarak bilinmelidir ki, yaklaşık yöntemlerle hesaplanan pompa debilerinin bu şekilde benzeşmesi sadece bu sistemin sahip olduğu özel koşullara özgüdür. Her bir sistemin sadece kendine özgü karakteristikleri olması nedeniyle, bu yöntemlerin her sistemde farklı sonuçlar vereceği barizdir. Kaldı ki bazı yöntemlerde zaten detaylı boru metrajı yapılması gerekmektedir. Ayrıca bunların hiçbiri pompanın basma yüksekliği konusunda bir fikir vermemektedir. Bu nedenle bu yöntemlerin, bütçeleme vb. amaçlar dışında, uygulamaya dönük tasarım için kullanılması önerilmemektedir. Tabii ki sıcak su dolaşım pompasının, hiç hesap yapmadan, emniyetli (abartılmış) debi ve basma yüksekliği değerleri belirleyerek seçilmesi de mümkündür. Ancak, Sunuş’ta da belirtildiği gibi, bu yaklaşımın yol açabildiği istenmeyen sonuçlar zaten bu çalışmaya gerek duyulmasının asıl nedenidir.
Referanslar
- Recknagel-Sprenger-Schramek Isıtma Klima Tekniği El Kitabı 97/98, TTMD
- American Society of Plumbing Engineers Data Book: A Plumbing Engineer’s Guide to System Design and Specifications, Volume 2: Plumbing Systems, 2000
- Domestic Hot water Recirculation Systems; Ron George; PHCP PROS; February 6, 2017; https://www.phcppros.com/articles/3000-domestic-hot-water-re-circulation-systems
- Domestic Hot Water Recirculation Part 4: Pump Sizing Example; Chad Edmondson; JMPco Blog; August 18, 2014; https://jmpcoblog.com/hvac-blog/domestic-hot-water-recirculation-part-4-pump-sizing-example
- Designing Domestic Hot Water Recirculation Systems: Part 1 Determining the Flow Rate; R.L. Deppmann News and Information; December 18, 2017; https://www.deppmann.com/blog/monday-morning-minutes/domestic-hot-water-recirculation-systems-design-flow-rate/
- Domestic Hot Water Recirculation Systems Design Considerations – Self Balancing Valves and Problems With Flow Devices; Tom Ruggierio; ASPE; https://static1.squarespace.com/static/5452a33de4b04219d5dae8f8/t/5cc1b7ef7817f79b088783cc/1556199413859/NY2676-Ruggierio-Presentation.pdf
- CircuitSolver design guide for flow, pressure loss, and recirculation pump sizing; https://www.circuitsolver.com/wp-content/uploads/2018/01/Circuit_Solver_Design_Guide.pdf