DÖŞEMEDEN ISITMA SİSTEMLERİ

Bu sistemler döşeme içine yerleştirilen sıcak su boruları ile yapılan ısıtma sistemleridir. Bu sistemlerde su sıcaklığı 30-60ºC gibi düşük değerlerde tutulmaktadır. Boru malzemesi olarak çelik, bakır, alüminyum veya basınca ve sıcaklığa dayanıklı plastik kullanılmaktadır. Özellikle son yıllarda, plastik, döşemeden ısıtmada tek malzeme niteliğini kazanmıştır. Boru çapları genellikle 1/2 ´´-1 ´´ arasında değişmektedir.

Borular döşeme yüzeyi içinde çeşitli sarım ve kıvrımlarla dolaştırılır. Beton veya özel malzeme içine gömülen çelik borularla gerek sarımlarda gerek ana borularda diş açılamaz. Bütün konstrüksiyon kaynakla yapılır. Bütün boru tesisatı çalışma basıncının üç misli değerde hidrolik olarak test edilir. Döşeme toprağa oturuyorsa ısı izolasyonu ile birlikte nem izolasyonu da yapılmalıdır.

Döşemeden Olan Isı Yayımı

Döşemeden ısıtmada, döşeme bir ısıtıcı eleman gibi çalışmaktadır. Odanın toplam ısı kaybı Qh ise birim döşeme yüzeyinden verilecek birim ısı yükü,

Q_h

q_sp = ——— (W/m²)

F_döş

şeklinde belirlenir.

Döşemeden ısıtmada ısı, önce içindeki borulardan döşeme yüzeyine, döşeme yüzeyinden de odaya geçer. Döşeme yüzeyinden ısının odaya geçişi taşınım ve ışınımla gerçekleşir. Yüzeyden odaya olan ısı geçişinde döşeme yüzeyinde ortalama sabit bir sıcaklık değeri kabul edilir. Bu döşeme yüzey sıcaklığı orta veya iç alanlarda 29ºC ve kenar alanlar, banyo koridor v.s. gibi yerlerde de 35ºC değerini geçmemelidir. Döşeme yüzeyinden odaya olan ısı geçişi,

q_m = α_t,m ( t_F,m – t_i )

şeklinde yazılabilir. Burada t_F,m ortalama döşeme yüzey sıcaklığı, t_i standart iç sıcaklık ve α_t , m toplam ortalama ısı geçiş kat sayısıdır. Ortalama (t_F,m – t_i) farkı için birim yüzeyden odaya verilen ısı akışı değerleri grafiklerde gösterilir. Bulunan bu ısı akısının özgül ısı yükünden büyük olması gerekir. Aksi halde söz konusu hacimde döşemeden ısıtma uygulanamaz.

Grafikler döşemeden ısıtma sistemlerinde ortalama döşeme yüzey sıcaklığı, standart iç sıcaklık ve özgül ısı akışı arasında çok yararlı bir ilişki vermektedir. Bu ilişki yardımı ile verilen döşeme yüzey sıcaklığı belirlenebilir. Yine (t_F,m – t1) farkı için αt,m değerleri grafik olarak verilebilmektedir.

Boru Sıcaklığının Belirlenmesi

Döşemeden ısıtmada bir boruluk modül yapısı şematik olarak gösterilebilmektedir. Borudan ısı hem alt hacme, hem de üst hacme geçmektedir. Şemalardaki D indisi tavanı, B indisi döşemeyi göstermektedir.

Teorik çözümde boru sabit t_m sıcaklığında düz bir çizgi olarak kabul edilmiştir. Boru ile döşeme üstü iç hacim arasında ısı akısı,

1

q_B = ——— (t_m – t_i)

R_B

ve boru ile tavan altı iç hacim arasındaki ısı geçişi,

1

q_D = ——— (t_m – t_i)

R_D

şeklinde ifade edilebilir. Burada

1 d_i

R_B = ——— + Σ_i ———— ve

α_B λ_i

1 d_i

R_D = ——— + Σ_i ————

α_D λ_i

şeklinde toplam ısı geçirgenlik dirençlerini göstermektedir. Aşağı doğru olan q_D ısı akısı toplam ısı akısının %10’unu aşmaması tavsiye edilmektedir. Bu ifadeler yardımı ile boru sıcaklığı,

d₁ d₂ 1

t_m = q_B (——— + ———— + ——— ) + t_i

λ₁ λ₂ α_B

olarak bulunur. Yukarıdaki ifadeler ile q_D ve t_D değerlerini de bulmak mümkündür.

Borular Arası Boşluğun Etkisi

Yukarıdaki hesapta borular arasındaki boşluk göz önüne alınmamıştır. Boru aralıkları bilindiğinde hesaplanan ortalama t_m değerinden boru cidar sıcaklığını belirlemek için η_R kanat verimi değeri hesaplanmalıdır. Kanat verimi,

şeklinde bulunur.

şeklindedir. Burada L_R(m) borular arası mesafe, d (m) boru çapı, λ_E (W/mK) şapın ısı iletim katsayısı ve f_m = 0,45 değerinde alınabilecek bir düzeltme faktörüdür. Grafiklerde

L_R

m ———

2

değeri için ηR değerleri grafik olarak verilebilmektedir.

Kanat verimi değerinden boru dış yüzey sıcaklığı,

t_m

t_o = ———

η_R

şeklinde bulunur.

Su Sıcaklığının Bulunması

Boru cidarlarındaki sıcaklık düşümü özellikle malzemenin ısı iletkenlik direnci ile oluşur. 1 m² döşeme yüzeyindeki boru uzunluğu (1/L_R) ve boru iç yüzey alanı,

π(d-s)

f_R = ———

L_R

değerindedir. Burada s(m) boru cidar kalınlığıdır. Borulardan döşeme ve tavana verilen toplam ısı akısı,

λR (d-s)

q = q_B + q_D = —— π ——— (t_s,m – t_o)

S L_R

şeklindedir. Buradan ortalama su sıcaklığı,

q . L_R S

t_s,m = t_o + ———— (—— )

π . λ . R d-s

şeklinde hesaplanır.

Genellikle döşemeden ısıtmada, ısıtıcı borulara su giriş çıkış sıcaklıkları farkı 5-10 ºC değerleri arasında seçilir. Sıcaklık farkı düştükçe boru içindeki su hızı ve basınç kayıpları artar. Su hızının 0,5 m/sn değerini aşmaması tavsiye edilir. Su giriş-çıkış sıcaklıkları farkı belirli ise

t_sg-t_sç

t_sg = t_s,m + ———

2

ifadesinden borulara gönderilen su sıcaklığı bulunur.

Basınç Kayıplarının Bulunması

Borularda dolaşacak su debisi

Q . (0,86)

V = t_s,m + ————— (l/h)

t_sg - t_sç

şeklinde bulunur. Burada Q = Fd (q_B + q_D) [kW] şeklinde toplam ısı debisidir.

Bulunan bu su debisi boru iç kesitine bölünerek su akış hızı bulanabilir.

Toplam boru boyu

1

L_t = ——— F_d + Bağlantı boruları uzunluğu

L_R

şeklinde ifade edilebilir. Buna göre toplam basınç kaybı

Λp = L_t . Λ_p

olarak bulunur. Dolaşım pompasının seçimi için bulunan bu basınç kaybına; kolektör, vana, kazanla bağlantı boruları, kontrol organları ve kazandaki özel basınç kayıplarından oluşan Λ_pcihaz eklenmelidir.

Hesap Yöntemleri

Sistem tasarımının pratik olarak yapılabilmesi için ya bilgisayar programı hazırlanır veya hazır abaklardan yararlanılır. Hesaplar, hesap formu doldurularak yapılır. Hesap sonunda modül boru sıklığı, toplam boru boyu ve modül basınç kaybı bulunur. Genellikle oda, dış ve iç modül alanı olarak iki modüle bölünür.

YER KALORİFER HESAP FORMU İÇİN TIKLAYINIZ...