BALANSLAMA
Balanslama hidronik sistemlerde tasarım debisini elde etmek için, cihaz ve armatürlerde basınç farklarının ölçümü ve bunların tasarım deÄŸerlerine ayarıdır.
​
GeliÅŸen teknolojiye paralel ısıtma sistemlerinde kullanılan ısıtıcı cihaz ve kontrol sistemleri teknolojilerinde, enerji tasarrufu ve konfor odaklı baÅŸ döndürücü bir deÄŸiÅŸim söz konusudur. Bu deÄŸiÅŸimle beraber güneÅŸ enerjisi, ısı pompası, ısı deÄŸiÅŸtiricileri gibi farklı sistemler ortak bir amaç için bir arada kombine kullanılmaya baÅŸlanmıştır. Eski ısıtma sistemlerinde en sık duyulan ÅŸikayet, sistemin teorik olarak mükemmel planlanmış olmasına raÄŸmen pratikte hedeflenen konforu ve enerji tasarrufunu saÄŸlamadığı yönünde olmuÅŸtur.
​
Balanslama konusu yeterince bilinmediÄŸinden, doÄŸal olarak hata yanlış seçildiÄŸi iddia edilen bir pompa ve/veya vananın deÄŸiÅŸtirilmesiyle giderilmeye çalışılmıştır. Bu ÅŸekilde ısınma temin edilmiÅŸ olsada artan yatırım ve iÅŸletme giderleri, bozulan konfor ÅŸartlarına zorunlu katlanılmıştır. Günümüz hidronik ısıtma sistemleri eskiye göre oldukça karma- şık bir yapıya sahip olup, bu sistemlerde balanslama yapmadan konforlu bir ısıtmanın saÄŸlanması ve enerji tasarufu mümkün görünmemektedir. Bu makale ile ana amacı ısıtma tesisatları ile ilgilenen mühendis, tekniker, teknisyen ve tesisat ustalarımızın dikkatini balanslama konusuna çekerek farkındalığı saÄŸlamak ve en azından bir iki pratik örnekle balanslamanın önemini onlara gösterebilmektir.
​
Hydronic (Hidronik) genellikle bir pompa tarafından basınçlandırılmış suyu kullanan ısıtma veya soÄŸutma sistemlerini inceleyen bir bilim olarak tanımlanmakta ve günümüzde çok sıkça karşımıza çıkmaktadır.
​
Günümüz ısıtma sistemlerinde gerek ısıtıcı gerek kontrol ekipmanları olarak sofistike cihazlar kullanılıyor olsa da, tesisatta kontrolsüz akış bu cihazların görevlerini yapamamalarına neden olmaktadır. Hedeflenen konfor ve verimin ısıtıcı cihazlardan geçmesi gereken planlanmış doÄŸru su akışlarıyla elde edilebilecektir.
​
Bir hidronik ısıtma tesisatında dengeleme sorunu olduÄŸunda aÅŸağıdaki sonuçlarla çok sık karşılaşılmaktadır.
• Mahal sıcaklıklarının dizayn sıcaklığına çıkamaması,
• Mahal sıcaklıklarında, çok hassas kontrol ekipmanları kullanılmış olmasına raÄŸmen meydana gelen aşırı dalgalanmalar.
• Kurulu ısıtma gücünün yeterli olmasına raÄŸmen, üretilen gücün aktarılamaması. (Özellikle uzun bekleme süreleri sonrası devreye almalarda.) Dizayn sorunu olmayan tesisatlarda dizayn debisini elde edebilmenin yegane yolu, tesisatı hidrolik olarak balanslamaktır. Balans kelimesinin anlamı dizayn debisi elde edilecek ÅŸekilde tüm kontrol ekipmanlarının ayarlanmasıdır.
​
Åžekil 1’de Avrupa’da yapılmış bir çalışmanın sonucu görülmektedir. ÖrneÄŸin Grafik bize 20 C°dizayn sıcaklığının 1 C° üzerine çıkıldığında yani 21 C° için enerji maliyetlerinin % 8 ile % 12 arasında deÄŸiÅŸtiÄŸini göstermektedir. Yani Orta Avrupa’da bu deÄŸer % 8 olarak gerçekleÅŸiyorken Batı Avrupa’da % 12 olarak gerçekleÅŸmektedir. Yukarıdaki farklılık tek bir oda için çok büyük bir anlam ifade etmezken, tüm tesis için oldukça önemli enerji maliyeti doÄŸurmaktadır. Benzer bir çalışmayı Ä°stanbul için yaptığımızda % 10, Ankara için yaptığımızda % 6 civarında bir enerji tasarrufu potansiyeli olduÄŸunu görmekteyiz.
​
Ayrıca balanslama yapılmamış bir sistemde tam kapasiteye ihtiyaç duyulan, tatil dönüÅŸleri veya sabah erken saatlerde sistemin rejime girmesi ve konfor ÅŸartlarının eldesi oldukça gecikmeli olarak saÄŸlanmaktadır. Yapılan bir istatistik çalışmada sistemin 30 dk erken rejime girmesi ile günde % 6 enerji tasarrufu saÄŸlanabilmektedir.
Åžekil 1. Oda sıcaklığının tasarım sıcaklığından göreceli olarak yüksek olması durumunda, enerji maliyetlerindeki yüzde (%) olarak artış.
Radyatör Sistemlerinde Balanslama
​
Genellikle termostatik vana kullanılan sistemlerde, vananın çalışma prensibi ile iliÅŸkili olarak akış kontrolü ile dengelemenin otomatik olarak yapıldığı zannedilmektedir. Bu durum tüm kontrol devrelerinin stabil olduÄŸu bir ısıtma sisteminde az ya da çok doÄŸru sayılabilir. Ancak balanslanmamış radyatörler akış üzerinde bozucu etki yapacaktır. Bu durumu Åžekil 2’de görülen ve 4 radyatörden oluÅŸan Åžekil 2’deki tesisatta tüm tesisat ekipmanları (branÅŸman ve radyatörler) balanslandığında hesaplanan parametreler Tablo 2’de verilmiÅŸtir. Termostatik vanalar için balanslarına ya uygun Kv deÄŸeri olan vananın seçilmiÅŸ olması ya da ayarlanabilir Kv deÄŸerine sahip olmasıdır.
Åžekil 2. 4 radyatörden oluÅŸan, termostatik vanalı örnek ısıtma tesisatı.
Gerçekte tesisat üzerinde bulunan tüm fitinks malzemeler ve armatürler üzerlerinden geçen debi ile iliÅŸkili olarak bir basınç düÅŸü- ÅŸü yaratırlar. DiÄŸer bir deyiÅŸle yarattıkları basınç düÅŸümünün büyüklüÄŸü aynı zamanda üzerinden geçecek debiyi sınırlar ve buna da o armatüre için debi faktörü (Kv) denir.
​
ÖrneÄŸimizde debi olarak (lt/h) ve basınç farkı olarak (kPa) birimleri kullanıldığından hesaplamalar aÅŸağıdaki formülasyonla yapılacaktır.
​
Yandaki deÄŸerler tüm sistemin balanslandığı ideal koÅŸullarda elde edilmiÅŸ verilerdir. Ä°deal olan bu sistemde tesisat ve branÅŸmanlar balanslanmış olmak üzere, gerekli Kv deÄŸerine bakılmaksızın seçilmiÅŸ ve herhangi bir ön ayar yapılmamış termostatik radyatör vanası kullanıldığı durumda parametrelerdeki deÄŸiÅŸim Tablo 3’te verilmiÅŸtir.
​
kv=0,001×V /√p
​
Örnek tesisatımızda 1/2” KöÅŸe Alarko Termostatik Vanalar kullanılmış olsun. Bu vanaya ait Kv deÄŸeri (0,9 ) ve diÄŸer teknik bilgiler için kataloÄŸa bakabilirsiniz.
​
Örnek ısıtma sisteminde yer alan radyatörlerden dizayn debisi geçmesi durumunda radyatör içerisinde oluÅŸan kayıpları yukarıdaki formüle göre hesaplarsak aÅŸağıdaki tabloyu elde edebiliriz.
Tablodan da görüleceÄŸi üzere radyatör iç kayıpları önemsenmeyecek kadar düÅŸük gerçekleÅŸmektedir.
​
Dizayn debisinin üzerinde gerçekleÅŸebilecek deÄŸerlerde de kayıp önemli bir büyüklükte olamayacağından, bundan sonraki hesap sistematiÄŸinde dikkate alınmayacaktır. Kombimizin altında bulunan vana aracılığıyla dizayn debisi olan 0,394 m³/h elde edildiÄŸi fakat aynı tip 1/2” ön ayarsız termostatik vana kullanıldığı durumu incelemeye devam edelim. Öncelikle sistemin ideal durumda devrelerdeki basınç kayıplarını hesaplamaya çalışacağız.
Åžekil 3. Radyatörlerde oluÅŸan basınç düÅŸümü / Varsayım (mss/kPa)
Basınç kayıplarının bulunmasında aÅŸağıdaki grafikten faydalanılmıştır.
Grafik 1. Isıtma sistemlerinde kullanılan PVC borularda içerisinden geçen debiyle iliÅŸkili olarak boru çapına baÄŸlı basınç kayıp grafiÄŸi.
Özetle yukarıdaki tablolar ve hesaplamaların sonuçlarını yorumlarsak, Hyronik balanslamanın kısmen bozulduÄŸu durumda (Tablo 5) Mutfak radyatörü aşırı debiye maruz kalarak ortama aktarması gereken ısının % 30 fazlasını aktararak hem konfor ÅŸartının bozulmasına hem de ciddi bir enerji kaybına yol açmaktadır. Daha önce mahal sıcaklığının, dizayn sıcaklığının 1 C° üzerinde gerçekleÅŸmesi durumunda Ankara için % 6, Ä°stanbul için % 10’luk bir enerji kaybı söz konusu olduÄŸunu söylemiÅŸtik. Bu durumda mutfak için ciddi bir enerji kaybının söz konusu olduÄŸunu söyleyebiliriz. Yatak odası ve banyoda da dizayn ve konfor ÅŸartlarından sapma olduÄŸu görülmektedir. Salonda ise ısıtmanın saÄŸlanamadığı ve mahal sıcaklığının dizayn sıcaklığının çok altında gerçekleÅŸtiÄŸi görülmektedir.
Termostatik vanalar mahal sıcaklığında meydana gelen deÄŸiÅŸime belirli bir sürenin sonunda cevap verebilirler. Ani açma ve kapama yapmazlar. Bu süre örneÄŸimizde kullanılan Alarko vanalar için 22 dk’dır. Mutfakta istenen sıcaklık radyatör üzerinden geçen aşırı debi nedeniyle kısa sürede yakalansa bile radyatöre takılı termostatik vananın tepki süresi (22 dk) boyunca ortama gereksiz enerji transferi sürecek ve enerji kaybına neden olacaktır. Bu diÄŸer termostatik vanalar içinde aynıdır.
​
Isıtma tesisatları doÄŸru projelendirilmiÅŸ ve projeye uygun yapılmış olsa bile iÅŸletmeye alma aÅŸamasında hidronik balanslamaları tam olarak yapılmamışsa arzu edilen konfor ÅŸartlarına ulaşılamayacak ve ciddi bir enerji kaybı oluÅŸacaktır. DiÄŸer bir ifadeyle hidronik balanslama ile çok ciddi bir enerji tasarrufu potansiyeli söz konusudur. Tasarrufun boyutu ve hidronik balanslamanın önemi ısıtma sisteminin kompleksliÄŸiyle doÄŸru orantılı olarak artmaktadır.
​
Isıtıcı cihaz olarak kombilerin kullanıldığı en basit bireysel ısıtma sistemlerinde bile; örneÄŸin kendi evlerimizde kurulu olan kombi sistemleri,
1. Doğru Kv değerine sahip termostatik vana kullanılmamışa,
2. Ayarlanabilir termostatik vana seçilmiÅŸ fakat ön ayar yapılmamışsa,
3. GiriÅŸte standart radyatör vanası kullanılmış fakat dönüÅŸte ayarlanabilir balans vanası kullanılmamışsa,
​
Isınma problemi yaÅŸanabilecek ve konfor ÅŸartları saÄŸlanamayacaktır. Bazı radyatörler sıcak bazıları soÄŸuk olabilecek ve bazı mahaller radyatör ebatları büyütülse bile dizayn sıcaklığına ulaÅŸmayabilecektir. Bu gibi durumlarda genellikle ya ısıtıcı cihaz ya da tesisatı yapan firma/ usta suçlanacaktır.
​
Åžikayetin giderilmesi için bilinçsizce ve öncelikle baÅŸvurulan yol olan ısıtıcı cihazların kapasite artışları, ÅŸikayeti giderse bile enerji kaybını ve yakıt giderlerini ciddi olarak arttıracak ve bir baÅŸka ÅŸikayete yol açacaktır.
​
Yukarıda anlatılanlar ışığında hidronik balanslamanın öneminin anlaşıldığını ve farkındalığın saÄŸlandığını düÅŸünüyoruz. Bundan sonraki süreç mevcut kurulu ısıtma sistemlerinde hidronik balanslamanın nasıl ve hangi teknikler kullanılarak yapıldığıdır. Bunun için aÅŸağıdaki önerilen kaynaklara ineternet üzerinden ulaşılarak uygulama için gerekli bilgiler edinilebilir.
​
Kaynak: E. Cüneyt Bulca, Alarko Carrier Sanayi ve Ticaret A.Åž., alarko-carrier.com.tr