Ülkelerin ekonomik ve siyasi ilişkilerinde enerji konusu her zaman önemli olmuştur. Ülkelerin kalkınmalarını devam ettirmek ve toplumsal refahı sağlamada enerji talebini karşılaması gerekmektedir. Ülkemiz enerji ihtiyacını karşılamada dışa bağımlı bir ülke olduğu için enerjiyi verimli kullanmak gerekmektedir. Isıtma sektörü enerji tüketiminde başta gelen sektörlerden biridir. Enerjiyi verimli kullanmak için ısı yalıtımlı sistemler kurarak enerji tasarrufu sağlayabilmekteyiz. Enerji tasarrufu ile sadece tüketilen enerji değil atmosfere salınan sera gazları emisyonları da azaltılmakta ve böylece ülke ekonomisinin yanında çevresel katkı da sağlanmaktadır.
Tez çalışmasında bölgesel ısıtma sistemlerinde akışkanın taşınmasını gerçekleştiren çelik boru sistemi ele alınmıştır. Borulama sistemi toprak altına gömülü olması durumu ve yer üstünde olması durumları için ayrı ayrı incelenmiştir. Boru sistemlerinde meydana gelebilecek ısı kayıp ve istenilmeyen ısı kazançlarının önlenmesinde en önemli nokta yalıtım uygulamasıdır. Yalıtım uygulaması için uygun yalıtım malzemesi seçimi ve optimum yalıtım kalınlığının belirlenmesi çok önemlidir. Optimum yalıtım kalınlığı değeri için enerji tasarrufu, geri dönüş süresi, yakıt tüketimleri, CO2 ve SO2 emisyonları çeşitli boru çapları (50 mm, 100 mm, 200 mm, 400 mm, 600 mm, 800 mm, 1000 mm), çeşitli yalıtım malzemesi (XPS, EPS, taş yünü), çeşitli yakıt türleri (Doğalgaz, kömür, fuel-oil) ve TS 825’e göre beş farklı ısıtma derece-gün bölgesi şehirlerinden İzmir, Balıkesir, Ankara, Kayseri ve Erzurum için hesaplanmış ve sonuçlar aşağıdaki gibidir. Hesaplamalarda derece-gün yöntemine göre ısı kayıpları belirlenmiş ve yaşam döngüsü maliyet (YDM) analiz yöntemi P1-P2 metodu kullanılarak 10 yıllık ömür süresi için oluşan sonuçlar aşağıdaki gibidir.
Yer üstü borulama sistemi için optimum yalıtım kalınlığı değerleri tüm parametreler değerlendirildiğinde 4,3 cm ile 24,5 cm arasında değişmektedir. En düşük optimum yalıtım kalınlığı değeri 50 mm boru çapı için; İzmir ili, doğalgaz yakıtı ve XPS yalıtım malzemesi kullanımı durumunda oluşurken en fazla optimum yalıtım kalınlığı 1000 mm boru çapı için; Erzurum ili, fuel-oil yakıtı ve EPS yalıtım malzemesi kullanılması durumunda hesaplanmıştır.
Yer altı borulama sistemi optimum yalıtım kalınlığı değerleri 4 cm ile 22,2 cm arasında değişmektedir. En düşük optimum yalıtım kalınlığı değeri 50 mm boru çapı için; İzmir ili, doğalgaz yakıtı ve XPS yalıtım malzemesi kullanımı durumunda, en fazla optimum yalıtım kalınlığı değeri ise 1000 mm boru çapı için; Erzurum ili, fuel- oil yakıtı ve EPS yalıtım malzemesi kullanımında hesaplanmıştır.
102
Yer üstü ve yer altı borulama sistemlerinde boru çapı arttıkça optimum yalıtım kalınlığının arttığı tespit edilmiştir. Bu durum boru çapı büyüdükçe ısı geçişi alanının artmasından kaynaklanmakta ve yalıtım kalınlığı ısı kayıplarını önlemek için artırılmaktadır. Büyük çaplı borularda optimum yalıtım kalınlığı değerleri birbirine yaklaşmaktadır. Bu durum büyük çaplı borularda aynı yalıtım kalınlığı değerinin kullanılabilirliğini göstermektedir. Yakıt türleri için optimum yalıtım kalınlığı değerlendirildiğinde en düşük optimum yalıtım kalınlığının, birim fiyatı kömürden düşük olmasına rağmen ısıl değeri ve ısıl veriminin yüksek olmasından dolayı doğalgaz yakıtı için oluştuğu hesaplanmıştır. En büyük optimum yalıtım kalınlığı değeri ise birim fiyatı yüksek olan fuel-oil yakıtı için oluşmuştur. Yalıtım malzemesi açısından optimum yalıtım kalınlığını değerlendirdiğimizde ise en düşük optimum yalıtım kalınlığı XPS yalıtım malzemesi için gerçekleştiği hesaplanmıştır. XPS yalıtım malzemesinin birim fiyatının yüksek olması bu durumda etkilidir. Birim fiyatının yüksek olması yalıtım maliyetini artırmakta ve optimum yalıtım kalınlığını azaltmaktadır. En yüksek optimum yalıtım kalınlığı ise EPS yalıtım malzemesinde görülmektedir. EPS yalıtım malzemesinin birim fiyatının düşük olması bu durumda etkilidir. Ayrıca yer altı borulama sistemi için yer üstü borulama sistemine göre daha düşük optimum yalıtım kalınlığı elde edilmiştir.
Yer üstü borulama sistemi enerji tasarrufu 5,151 $/m-yıl ile 651,194 $/m-yıl arasında değişmektedir. En fazla enerji tasarrufu 1000 mm boru çapı; Erzurum ili, fuel-oil yakıtı ve EPS yalıtım malzemesi kullanıldığında hesaplanmıştır. En düşük enerji tasarrufu değeri ise 50 mm boru çapı için; İzmir ili, doğalgaz yakıtı ve taş yünü yalıtım malzemesi kullanımında hesaplanmıştır.
Yer altı borulama sistemi enerji tasarrufu 3,634 $/m-yıl ile 198,009 $/m-yıl arasında değişmektedir. En fazla enerji tasarrufu 1000 mm boru çapı; Erzurum ili, fuel-oil yakıtı ve EPS yalıtım malzemesi kullanıldığında hesaplanmıştır. En düşük enerji tasarrufu değeri ise 50 mm boru çapı için; İzmir ili, doğalgaz yakıtı ve taş yünü yalıtım malzemesi kullanımında hesaplanmıştır.
Boru yalıtımı uygulamalarında yalıtım yapılmasının ana nedeni enerji tasarrufu sağlamaktır. Enerji tasarrufunun en yüksek olduğu noktada optimum yalıtım kalınlığı değeri hesaplanmaktadır. Yer üstü ve yer altı borulama sistemlerinde boru çapı arttıkça enerji tasarrufu değerinin arttığı tespit edilmiştir. Bu durum boru çapı büyüdükçe geniş bir ısı transfer alanı oluşmasından ve bu ısı geçişinin yalıtım ile engellenmesi büyük enerji tasarrufları ortaya çıkarmaktadır. Ancak borulama
103
sistemlerinde yakıt türleri için enerji tasarrufu değerlendirildiğinde fuel-oil yakıtı için en fazla enerji tasarrufu değerine ulaşılmıştır. En az enerji tasarrufu ise doğalgaz yakıtı için elde edilmiştir. Birim maliyeti yüksek olan yakıtın enerji tasarrufu da yüksek olmaktadır. Yalıtım malzemesi açısından enerji tasarrufunu değerlendirdiğimizde ise en fazla enerji tasarrufu EPS yalıtım malzemesi için gerçekleştiği hesaplanmıştır. EPS malzemesinin birim fiyatının düşük olması bu durumda etkilidir. En az enerji tasarrufu ise XPS ve taş yünü yalıtım malzemesinde oluşmakta ve değerler birbirine yakın olmaktadır. Yer üstü borulama sistemi için enerji tasarrufları yer altı borulama sistemine kıyasla daha fazla olduğu görülmüştür. Yer üstü borulama sistemi geri dönüş süresi 0,499 yıl ile 1,741 yıl arasında değişmektedir. Geri dönüş süresinin en kısa olduğu hesaplama 1000 mm boru çapı için; Erzurum ili, fuel-oil yakıt türü ve EPS yalıtım malzemesi kullanımı durumu içindir. Geri dönüş süresinin en fazla olduğu hesaplama 50 mm boru çapı için; İzmir ili, doğalgaz yakıtı ve taş yünü yalıtım malzemesi kullanımında hesaplanmıştır. Yer altı borulama sistemi geri dönüş süresi 0,861 yıl ile 3,975 yıl arasında
değişmektedir. Geri dönüş süresinin en kısa olduğu hesaplama 100 mm boru çapı için; Erzurum ili, fuel-oil yakıt türü ve EPS yalıtım malzemesi kullanımı durumu içindir. Geri dönüş süresinin en fazla olduğu hesaplama 1000 mm boru çapı için; İzmir ili, doğalgaz yakıtı ve XPS yalıtım malzemesi kullanımında hesaplanmıştır Yer üstü ve yer altı geri dönüş süresi yalıtım kalınlığının artmasıyla artmaktadır.
Optimum yalıtım kalınlığının üzerindeki yalıtım kalınlıklarında yalıtım yapıldığında geri dönüş süresi artışı çok fazla olmaktadır. Yer üstü borulama sistemi için boru çapı arttıkça geri dönüş süresi 400 mm boru çapına kadar azalmakta daha sonra ise artış göstermektedir. Yer altı borulama sistemi için ise boru çapı arttıkça geri dönüş süresi artmaktadır. Yer üstü borulama sistemi için yer altı borulama sistemine göre geri dönüş süresi daha kısa olmaktadır.
Yer üstü borulama sistemi CO2 emisyonu değeri 1,414 kg/m ile 52,687 kg/m arasında değişmektedir. CO2 emisyonunun en az olduğu hesaplama 50 mm boru çapı için; İzmir ili, doğalgaz yakıt türü ve EPS yalıtım malzemesi kullanımı durumu içindir. CO2 emisyonunun en fazla olduğu hesaplama 1000 mm boru çapı için; Erzurum ili, kömür yakıtı ve taş yünü yalıtım malzemesi kullanımında hesaplanmıştır.
Yer altı borulama sistemi CO2 emisyonu değeri 1,364 kg/m ile 51,416 kg/m arasında değişmektedir. CO2 emisyonunun en az olduğu hesaplama 50 mm boru çapı için; İzmir ili, doğalgaz yakıt türü ve EPS yalıtım malzemesi kullanımı durumu içindir.
104
CO2 emisyonunun en fazla olduğu hesaplama 1000 mm boru çapı için; Erzurum ili, kömür yakıtı ve taş yünü yalıtım malzemesi kullanımında hesaplanmıştır.
Yer üstü ve yer altı borulama sistemlerinde yalıtım kalınlığı arttıkça yakıt tüketiminin azalmasına bağlı olarak CO2 emisyon değerleri azalmaktadır. Boru çapı arttıkça ise CO2 emisyon değerinin arttığı tespit edilmiştir. Bu durum boru çapı arttıkça daha fazla yakıtın yakılması sonucu yakıt tüketimine bağlı olarak gerçekleşmiştir. Borulama sistemlerinde yakıt türleri için CO2 emisyonu değerlendirildiğinde kömür yakıtı için en fazla CO2 emisyon değerine ulaşılmıştır. En az CO2 emisyonu ise doğalgaz yakıtı içindir. Yalıtım malzemesi açısından CO2 emisyonunu değerlendirdiğimizde XPS ve taş yünü yalıtım malzemesi yakın değerlerde olup EPS yalıtım malzemesi değerinden yüksektir. Yer altı borulama sistemi yer üstü borulama sistemine kıyasla daha az emisyon değerine sahip olduğu görülmüştür.
Yer üstü borulama sistemi SO2 emisyonu değeri 0,0073 kg/m ile 0,141 kg/m arasında değişmektedir. SO2 emisyonunun en az olduğu hesaplama 50 mm boru çapı için; İzmir ili, kömür yakıt türü ve EPS yalıtım malzemesi kullanımı durumu içindir. SO2 emisyonunun en fazla olduğu hesaplama 1000 mm boru çapı için; Erzurum ili, fuel- oil yakıtı ve taş yünü yalıtım malzemesi kullanımında hesaplanmıştır.
Yer altı borulama sistemi SO2 emisyonu değeri 0,0071 kg/m ile 0,138 kg/m arasında değişmektedir. SO2 emisyonunun en az olduğu hesaplama 50 mm boru çapı için; İzmir ili, kömür yakıt türü ve EPS yalıtım malzemesi kullanımı durumu içindir. SO2 emisyonunun en fazla olduğu hesaplama 1000 mm boru çapı için; Erzurum ili, fuel- oil yakıtı ve taş yünü yalıtım malzemesi kullanımında hesaplanmıştır.
Yer üstü ve yer altı borulama sistemlerinde yalıtım kalınlığı arttıkça yakıt tüketiminin azalmasına bağlı olarak SO2 emisyon değerleri azalmaktadır. Boru çapı arttıkça ise SO2 emisyon değerinin arttığı tespit edilmiştir. Bu durum boru çapı arttıkça daha fazla yakıtın yakılması sonucu yakıt tüketimine bağlı olarak gerçekleşmiştir. Doğalgaz yakıtı kullanılması durumunda SO2 emisyonu bulunmamaktadır. Borulama sistemlerinde yakıt türleri için SO2 emisyonu değerlendirildiğinde fuel-oil yakıtı için en fazla SO2 emisyon değerine ulaşılmıştır. Yalıtım malzemesi açısından SO2 emisyonunu değerlendirdiğimizde EPS yalıtım malzemesi için en düşüktür. XPS ve taş yünü EPS değerinden daha fazla emisyona sahip olup boru çapına göre değerler değişmektedir. Yer altı borulama sistemi yer üstü borulama sistemine kıyasla daha az emisyon değerine sahiptir.
105
Yer üstü ve yer altı borulama sistemi ısıtma derece-günler (IDG) için optimum yalıtım kalınlıkları değerlendirildiğinde IDG değeri arttıkça optimum yalıtım kalınlığı artmaktadır. Enerji tasarrufu için değerlendirildiğinde IDG arttıkça enerji tasarrufu da artmaktadır. Geri dönüş süresi için ele aldığımızda IDG değerleri arttıkça geri dönüş süresi azalmaktadır. CO2 ve SO2 emisyon değerleri ise IDG değeri arttığında yakıt tüketimlerinin artmasına bağlı olarak artmaktadır.
106