TEKNİK BÜLTEN
Kapalı Yüzme Havuzları İçin Nem ve Debi Hesabı
Sayı 05 Şubat 2020
Murat ÖZER
Kapalı yüzme havuzlarında buharlaşan su miktarı hesabı cihaz seçimleri için birincil işlemdir. Hesap doğruysa cihaz seçimi de doğru başlar. Buharlaşan suyun miktarıyla ilgili olarak literatürde oldukça fazla teorik ve deneysel çalışmalar var. Literatürde o kadar çok formüller geziyor ki baktıkça kafalar daha da çok karışabiliyor. Aralarında 100 kat fark olan formüller bile bulunmaktadır. Aşağıdaki şekil bazı hesap yöntemlerinin birbirleriyle olan kıyaslamasını göstermektedir.
Fiziksel olarak bakıldığında buharlaşmayı etkileyen faktörler;
Havuz suyu sıcaklığı arttıkça buharlaşma miktarı artar.
Havuz suyu üzerindeki hava hızı arttıkça buharlaşma artacaktır.
Havuz suyunun dalgalanması arttıkça yine buharlaşma miktarı artacaktır.
Ortam havasının sıcaklığının artması basıncı arttıracağı için buharlaşmayı azaltır.
Yine ortam havasının bağıl nemi arttığında basınç artacağı için buharlaşma azalmış olur.
Buharlaşma miktarının hesabı için VDI 2089 Standardını kullanmak en uygunu olacaktır. Sektörde projeciler ve üreticiler tarafından da en çok kullanılan teknik budur. Ayrıca gördüğüm kadarıyla birçok Avrupalı üreticiler de bu tekniği kullanmaktalar.
VDI 2089 - Bölüm 1 Standardına Göre Buharlaşma Miktarı
∙ ∙ ∙
= Havuzdan buharlaşan su miktarı [kg/h]
= Su transfer katsayısı [m/h], Tablo-1
= Su buharı için gaz sabiti R = 461,52 [J/kg K]
= Su ve hava sıcaklıklarının ortalama değeri [K]
= Havuz suyu sıcaklığındaki su buharının doyma basıncı [Pa], Tablo-2
= Havuz ortamındaki havanın su buharı (çiğ noktası sıcaklığındaki) basıncı [Pa], Tablo-2
= Havuz suyu yüzey alanı [m2]
Not : Formülde birim eşitliği sağlanmış durumdadır, ∙
Havuz Tipi k değeri [m/h]
Kullanılmayan Havuz 7 Yoğun kullanılmayan
mesken tipi özel havuzlar 21 Derinliği 1,35 m’den büyük, normal aktivite havuzları 28 Derinliği 1,35 m’den küçük,
eğlence havuzları 40
Dalgalı ve özel kaydıraklı
havuzlar 50
Tablo - 1
Sıcaklık
0C
Doymuş Su Buharı Basıncı Pa
Sıcaklık
0C
Doymuş Su Buharı Basıncı Pa
Sıcaklık
0C
Doymuş Su Buharı Basıncı Pa
11 1312,9 21 2488,1 31 4496,6
12 1402,8 22 2645,2 32 4759,2
13 1498,1 23 2810,9 33 5035,1
14 1598,9 24 2985,6 34 5324,7
15 1705,7 25 3169,7 35 5628,6
16 1818,8 26 3363,7 36 5947,5
17 1938,3 27 3567,9 37 6281,8
18 2064,7 28 3782,8 38 6632,4
19 2198,2 29 4008,9 39 6999,7
20 2339,2 30 4246,7 40 7384,4
Tablo - 2
Tablo – 2’de su buharına ait kullanılması gereken basınç değerleri sıcaklıklara göre verilmiştir. Tabloya mümkün olduğunca en sık karşılaşılan sıcaklık değerleri eklenmiştir.
Buraya kadar verilen bilgilerle herhangi bir havuz için buharlaşma hesabı yapılabilir. İşi pratikleştirmek için aşağıdaki tabloda (Tablo - 3) olası tüm havuz ve ortam sıcaklıkları için birim alanda gerçekleşecek olan buharlaşma miktarları hesaplanmıştır.
Hesaplamalarda ortam havası 24 0C den başlamış ve 30 0C’ye kadar devam etmektedir. Su sıcaklığı da buna bağlı olarak ortam havasından en fazla havadan 2 0C düşük olacak şekilde 22 0C’den başlatılmış ve hava sıcaklığıyla aynı olacak şekilde 30 0C’ ye kadar devam etmiştir. VDI Standardına göre havuzdaki hava sıcaklığını 2 ila 4 0C su sıcaklığına göre daha yüksek olması tavsiye edilir. Havanın suya göre daha soğuk olduğu uygulamalar tavsiye edilmediğinden Tablo-3’ teki hesaplamaya da eklenmemiştir.
Tablo – 3’ten havuz suyu sıcaklığına, ortam havasının kuru termometre ve bağıl nemine bağlı olarak bir metrekare havuzdan buharlaşan miktarı okuyabilirsiniz. İlgili değer havuz yüzey alanıyla çarpıldığında toplam buharlaşma miktarı tespit edilmiş olacaktır.
Tablo – 3’te verilen hesaplamalarda k katsayısı normal aktivite havuzları için olan 28 alınmıştır. Diğer havuz çeşitleri için hesaplama yapılmak istenirse, yeni k değeri ile mevcut 28 değeri arasında orantı kurularak buharlaşma miktarı kolaylıkla elde edilebilir.
1 m2 Havuz Suyundan Buharlaşma Miktarı [ kg / (h*m2) ], k = 28 için;
Mahal Hava Sıcaklığı C / Mahaldeki Havanın Bağıl Nemi %
24 0C 25 0C 26 0C 27 0C
%50 %55 %60 %50 %55 %60 %50 %55 %60 %50 %55 %60
Havuz Suyu Sıcaklığı 0C 22 0,2351 0,2057 0,1740 0,2162 0,1830 0,1520 0,1963 0,1615 0,1263 0,1754 0,1390 0,1020 23 0,2686 0,2393 0,2076 0,2496 0,2165 0,1856 0,2297 0,1950 0,1599 0,2089 0,1725 0,1356 24 0,3033 0,2741 0,2426 0,2848 0,2518 0,2209 0,2649 0,2302 0,1952 0,2440 0,2077 0,1709 25 0,3219 0,2889 0,2580 0,3019 0,2673 0,2323 0,2810 0,2447 0,2080
26 0,3408 0,3062 0,2713 0,3198 0,2836 0,2469
27 0,3606 0,3244 0,2878
28
29
30
Tablo - 3
1 m2 Havuz Suyundan Buharlaşma Miktarı [kg / (h*m2)], k = 28 için;
Mahal Hava Sıcaklığı 0C / Mahaldeki Havanın Bağıl Nemi %
28 0C 29 0C 30 0C
%50 %55 %60 %50 %55 %60 %50 %55 %60
Havuz Suyu Sıcaklığı 0C 22 0,1536 0,1155 0,0767 23 0,1871 0,1489 0,1102 0,1619 0,1218 0,0807 24 0,2222 0,1841 0,1455 0,1968 0,1568 0,1158 0,1727 0,1307 0,0879 25 0,2591 0,2211 0,1825 0,2337 0,1938 0,1529 0,2096 0,1677 0,1249 26 0,2979 0,2600 0,2214 0,2725 0,2326 0,1918 0,2484 0,2065 0,1638 27 0,3387 0,3008 0,2623 0,3132 0,2734 0,2326 0,2890 0,2472 0,2046 28 0,3814 0,3436 0,3052 0,3559 0,3162 0,2755 0,3317 0,2900 0,2475 29 0,4007 0,3611 0,3205 0,3765 0,3349 0,2924
30 0,4242 0,3826 0,3401
Tablo – 3 devam
Buharlaşmadan Dolayı Suyun Soğuması
Söz konusu buharlaşmanın etkisiyle havuz suyunda ısı kaybı gerçekleşir. Havuzlarda sudaki ısı kaybı iletim, taşınım ve radyasyonla gerçekleşebilir. Buharlaşmanın etkisiyle gerçekleşen ısı kaybı toplam kaybın %45-75 ini oluşturur. Bu ısıyı şöyle hesaplayabiliriz;
ş ∙
ş = Havuz suyundaki buharlaşmanın etkisiyle sudan çekilen ısı [kcal/h]
= Havuzdan buharlaşan su miktarı [kg/h]
= Tanımlanan sıcaklıktaki suyun buharlaşması için gereken enerji, entalpi [kcal/kg], Tablo -4
Su Sıcaklığı (oC) 20 21 22 23 24 25 26 27
!"#!$% (kcal/kg) 586,02 585,45 584,89 584,32 583,76 583,19 582,62 582,06
Su Sıcaklığı (oC) 28 29 30 31 32 33 34 35
!"#!$% (kcal/kg) 581,49 580,92 580,36 579,79 579,22 578,65 578,08 577,52 Tablo -4
Hava Debisi Hesabı
Havuzdaki buharlaşmayla birlikte ortaya çıkan nemli havanın alınıp yerine kuru hava verilmesi yöntemiyle konfor şartları elde edilir. Dolayısıyla bu nemin hangi şartlardaki üfleme havasıyla alınacağına karar verildiğinde hava debisini de ortaya çıkmış olacaktır. Üfleme havasının özgül nemi biliniyorsa aşağıdaki eşitlikten hava debisi hesaplanabilir.
VDI Standardında havalandırmalı (soğutmayla veya ısı geri kazanımla nem alma yapılmayan, %100 dış hava ile) nem alma işlemi yapılan havuzlarda iç ortam için nem seviyesi limiti 0,0143 kg/kg olarak alınırken, dış hava ise 0,0090 kg/kg özgül nemde (Almanya iklim değerleri ortalamalarıdır) olacak şekilde belirlenmiştir.
Havalandırmayla olan nem almada VDI Standardının tanımladığı bu şartların farkı buharlaşma miktarına bölünerek yüzme havuzu için ihtiyaç hava debisi belirlenebilir.
Bir ısı pompasıyla nem alma işleminden bahsediliyorsa mahal şartlarındaki özgül nem ile üfleme havasının özgül nemi arsındaki fark esas alınmalıdır. Bu durum için aşağıdaki eşitlikten yararlanılabilir.
&'
('∙ ) )*
&' = Mahale üflenecek olan hava debisi [m3/h]
= Havuzdan buharlaşan su miktarı [kg/h]
(' = Mahal şartlarındaki havanın yoğunluğu [kg/m3], psikometriden okunacak ) = Mahal şartlarındaki havanın özgül nemi [kg/kg], psikometriden okunacak )* = Cihaz üfleme şartlarındaki havanın özgül nemi [kg/kg], psikometriden okunacak
Yukarıdaki bölümlerde anlatılan tüm hesaplamalar VDI 2089’da aşağıdaki grafikteki gibi özetlenmiştir.
Sadece bu grafik kullanılarak da buharlaşma miktarı ve havalandırmayla olan hava debisi hesaplanabilir.
Grafiği kullanırken öncelikle sağ üstteki grafikten havuz mahal sıcaklığı bulunur, bunu kesen bağıl nem çizgisinden sol üstteki grafiğe geçilir ve su sıcaklığı bulunur. O noktadan düz bir şekilde aşağıya inilerek havuz tipine göre hangi eğride durulacağına karar verilir, bulunan noktadan sağa doğru gidilerek 1 m2 havuz alanı için buharlaşma miktarı okunur. Aynı çizgiden sağ alttaki grafiğe geçilir ve ilgili grafikte bulunan eğriyle kesişen noktadan aşağıya inilir ve 1 m2 havuz alanı için hava debisi okunur.
Havuzda bulunan diğer odalar için ise farklı hava debisi hesaplamaları mevcuttur. Onlar bu çalışma kapsamında değerlendirilmemiştir.
