Yerden Isıtma Hesabı Nasıl Yapılır ?

Yerden Isıtma; Mekanik Tesisat alanın ısıtma tesisatı kısmında kullanılan alternatif bir ısıtma sistemdir. Daha konforlu ve evlerde yer kaplamadığı için özellikle sıcak iklim bölgelerinde sıklıkla kullanılır. Yerden ısıtma sisteminin sağlıklı çalışması ve konforlu bir ısıtma yapması için hesabının doğru ve dikkatli yapılması gerekir. Hesabın nasıl yapılacağını bu yazımızda bulabilirsiniz.

1- İlk olarak, hesabı yapılacak örnek bir mimari proje belirlenir. Şekil 5.’te örnek mimari proje gösterilmiştir.

2- Daha sonra her bir odaya ait ısı kayıpları hesaplanır. Hesaplanan ısı ihtiyaçları Tablo 1.’de verilmiştir.

3- Banyo ve WC gibi ıslak hacimler ile yatak odaları, oturma odası ve mutfak gibi yaşam alanları için örnek döşeme tipi Şekil 6.’da gösterilmiştir.

4- Islak hacimler ile diğer mekanların tek farkı, kullanılacak üst döşeme malzemesidir. Çeşitli döşeme malzemeleri ve bu malzemelerin ısıl dirençleri Tablo 2.’de verilmiştir.

5- Döşeme tipi belirlendikten sonra odalardaki maksimum yüzey sıcaklıkları belirtilmelidir. Maksimum yüzey sıcaklıkları (Tablo 3) aşağıda verilmiştir:

Döşemeden Isıtma Hesabının Yapılması

Hesap için gerekli veriler belirlendikten sonra, yerden ısıtma hesabına geçilir. Yerden ısıtma hesabının daha kolay anlaşılması için Tablo 4. ve Tablo 5. oluşturulur.

Tablo 4’ün oluşumunu özetleyecek olursak;

1. satır: Oda numaraları yazılır.

2. satır: Oda isimleri yazılır.

3. satır: Odanın iç ortam sıcaklığı yazılır.

4. satır: Alt odanın iç ortam sıcaklığı yazılır. Bu örnekte döşemenin altındaki hacmin aynı sıcaklığa kadar ısıtıldığı kabul edilmiştir. Alt ortama kaybolan ısı, toplam ısının %20’sini kesinlikle geçmemelidir. Yalıtım malzemelerinin kalınlıklarını belirleyen en önemli faktör budur. Eğer döşemenin altı toprak ise, toprak sıcaklığı belirlenip ona göre hesap yapılmalıdır.

5. satır: Döşeme alanı belirlenir. Genel olarak tüm döşeme yüzeyi yazılır.

6. satır: Net döşeme alanı yazılır. Buradaki amaç ısıtma yapılacak net yüzeyin belirlenmesidir.Mutfaklarda ve odalardaki dolap altları da döşeme alanına katılır. Yalnız banyolarda duş teknesinin ve
küvetin altı hesaba katılmaz.

7. satır: Odanın ısı kaybı yazılır.

8. satır: Döşeme alanına ve ısı kaybına göre q1 ısı akısı hesap edilir.

9. satır: Tablo 3’ten, mekânlara göre maksimum yüzey sıcaklığı belirlenir.

10. satır: Şekil 16’dan Ty– Tü sıcaklık farkına bakılarak q2 ısı akısı yazılır; örneğin bu değer, Z01 için, 20°C oda sıcaklığı ve 29°C maksimum yüzey sıcaklığında 100 W/m²’ dir. Z03’de ise 75 W/m²’ dir yani q1 ısı akısını bu iki mekânda karşılayamıyoruz.

11. satır: Hesap edilen ısı akısı q1 11 ile tablodan bulunan q2 22 ısı akısı karşılaştırılır. Eğer q1≤ q2 ise tek zonlu sistem uygulanır; aksi takdirde iç ve dış olmak üzere 2 zonlu sistem tasarlanır. Bazı durumlarda q1≤q2 olduğu hâlde pompa basıncının çok yüksek çıkmaması için sistem aynı özellikli iki ayrı zona bölünebilir. Projedeki mutfakta boru boyu 90 metreyi geçtiği için aynı özellikte iki iç zona bölünmüştür. Yine q1≤q2 olmasına rağmen, koridor ayrı iki kolektörden beslendiği için iki iç zona bölünmüştür.

12. satır: Zon sayısı yazılır. Burada söz konusu olan dış ve iç zondur. Bu iki zon arasında döşenen 2 boru aralıkları farklı olacaktır. Mekân tek zonla ısıtılabiliyorsa dış zon hesaplanmaz. Bu durumda iç zon, odanın tüm ısı kaybını karşılayacaktır.

13. satır: İç zon döşeme alanı yazılır. Dış zon dış duvardan 1–1,5 metre mesafeyi kapsayacak bir alandır, bu dış zon alanı hesaplanarak toplam oda alanından düşülür.

14. satır: İç zon ısı akısı hesaplanır. Örneğin Z01 nolu odada verebileceğimiz maksimum ısı akısı q2=100 W/m² olduğundan, bu değer iç zon ısı akısı olarak alınır. Benzer şekilde Z03’de maksimum
alabildiğimiz ısı 75 W/m² olduğu için, iç zon ısı akısı bu değeri geçemez. Diğer tüm hacimlerde ısı akısı q1 zaten q2 den küçük olduğu için, q1 değerleri iç zon ısı akısı olarak aynen kullanılır.

15. satır: Sistem tek zonlu çözülemiyorsa, dış zon hesaplanır. Örnekte Z01 ve Z03 için dış zon söz konusudur.

16. satır: Dış zon ısı akısı hesaplanır. Örneğin Z01 için toplam ısı kaybı 1750 W iç zondan bu ısı kaybının (10,5×100) 1050 W’ ı karşılanıyor; dış zonun karşılaması gereken ısı (1750-1050) 700 W’dır, bu durumda dış zon ısı akısı (700/5,5) yaklaşık 127 W/m²’dır. T1 y-T değeri, dış zon için (35–20) 15°C’dir. 15°C için Şekil 16’dan 175 W/m² değeri okunur, bu durumda 127 W/m² dış zon için rahatlıkla kullanılabilir.

17. satır: Üst döşeme malzemesi seçilir.

18. satır: Üst döşeme malzemesinin kalınlığı ve ısı iletim katsayısı dikkate alınarak, ısıl direnci hesaplanır.

19. satır: Sistemin giriş suyu sıcaklığı belirlenir

20. satır: Sistemin çıkış suyu sıcaklığı belirlenir.

21. satır: Ortalama su sıcaklığı hesaplanır.

Tablo 4. hazırlandıktan sonra, odalara döşenecek borular arası mesafenin belirlenmesi gerekir. Borular arası mesafeye bağlı olarak da birim alana verilecek ısı miktarı tekrar hesaplanarak sistem kurulur. Aşağıdaki Tablo 5., borular arası mesafeyi ve bu mesafelere bağlı olarak yapılacak hesapları özetlemektedir.

Tablo 5’in oluşumunu özetleyecek olursak;

1. satır: Oda numaraları yazılır.

2. satır: Hesapladığımız ortalama su sıcaklığına ve ısı akısına ya da yüzey sıcaklığına bakarak borular arası mesafe tahmin edilmeye çalışılır, bu amaçla yukarıdaki parametrelere bağlı olarak hesaplar
yapılabilir veya hazırlanmış diyagramlar kullanılır. Örneğin, Şekil 8. ve 9.; istenen ortam sıcaklığına bağlı olarak, yüzey sıcaklığını ve borular arası mesafeyi vermektedir: Z01 için Şekil 8.’e bakacak olursak, oda sıcaklığıyla (20°C) döşeme yüzey sıcaklığı (29°C), 25 cm – 30 cm eğrileri arasında bir bölgede çakışmaktadır. Eğer borular arası mesafe 25 mm alınır ise, döşeme yüzey sıcaklığı 29°C’yi
aşacaktır; bu istenmeyen bir durumdur. Borular arası mesafenin 300 mm seçilmesi doğru olacaktır. Bu durumda döşeme yüzey sıcaklığı 29°C nin altında kalacaktır. Z02, Z03, Z04, Z05 nolu odalar için benzer şekilde borular arası mesafe saptanır. Z06’da ise aynı yöntem ile seçim yaptığımız da, borular arası mesafe 20 cm olmaktadır; ancak bu durumda Şekil 13’te görüleceği gibi, bize 73 W/m ısı gerekirken, 125 W/m2 ısı mekâna girebilir. Bu durumu minimize etmek için (uygulamalarda en büyük boru aralığı) boru aralığı 35 cm seçilmiştir. 35 cm aralık için Şekil 13.’te görüleceği gibi 93 W/m değeri okunur; bize gereken ısı ise 73 W/m2 olduğundan, bu aralık fazlası ile yeterlidir.

3. satır: Yukarda belirlenen borular arası mesafeye göre, oda sıcaklığına bağlı olarak düzenlenmiş olan Şekil 10., 11., 12., 13. ve 14.’te tanımlanan grafiklere göre ısı akıları bu satıra yazılır. Örneğin Z01 nolu oda için Şekil 10 (8mm parke, 20oC iç ortam)’ den iç zon ısı akısı 95 W/m bulunur. Bulunan değerler Tablo 4’ün 10. satırındaki değerleri aşmamıştır.

4. satır: Tekrar Şekil 16.’ya gidilerek, yukarda (3.satır) ısı akılarına bağlı olarak son durumda gerçekleşen yüzey sıcaklıkları bulunarak bu satıra yazılır; yüzey sıcaklık değerinin kontrol işlemi tamamlanmış olur. Sonuç olarak firma abaklarından, boru aralığına bağlı olarak ısı akıları bulunur; bu ısı akılarından faydalanarak, Şekil 16.’dan yüzey sıcaklığının aşılıp aşılmadığı kontrol edilir.

5. satır: Isı akısına bakılarak, döşeme alanına göre iç zondan elde edilen ısı hesaplanır. Örneğin Z01 için 95 W/m2 x 10,5 m2 = 998 W

6. satır: Alt hacme kaybolan ısı miktarı, eğer varsa yine firma kataloglarına bakılarak yazılır. Yoksa, döşeme yüzeyinden elde edilen ısının %20’si kabul edilerek hesaplanır.

7. satır: İç zon için gerekli toplam ısı hesaplanır ve yazılır.

8. satırdan 13. satıra kadar; dış zon için gerekli işlemler, yukarda izah edilen iç zona benzer şekilde yapılır. 14. satırda bir zon için gerekli olan ısı miktarı özetlenmiştir.

Tüm bu işlemler her oda için tek tek yapılır. Toplam basınç kaybı hangi devrede daha büyükse o çevrim, kritik devre kabul edilerek pompa basıncı belirlenir. Son olarak; tüm odaların ısı kayıpları toplanır, pompa debisi hesaplanır ve böylece sistem tasarlanmış olur.