BÖLÜM-6 KANAL TASARIMI
6.1 GİRİŞ
Klima ve havalandırma tesisatlarında veya endüstriyel havalandırma ve hava ile taşıma tesisatlarında havanın nakli amacı ile hava kanalları kullanılmaktadır. Bu bölümde konu ile ilgili bir kısım uygulamaya yönelik bilgiler verilecektir. Hava kanalları imalatı ile ilgili Amerika ve Avrupa’da kabul gören iki standart burada verilen bilgilerin temelini oluşturacaktır. Bunlar SMACNA (Sheet Metal And Air Conditioning Contractors National Association) ve DW 142, DW 143 (İngiltere standartları)’dır.
Yuvarlak kanal sistemlerinin elemanları standartlaştırılmıştır. Böylece kolayca standart seri üretim yapmak, üretimi stoklamak ve kısa zamanda müşteriye teslim edebilmek mümkün olmuştur. Buna karşılık dikdörtgen kesitli kanallar ve bağlantı parçaları için böyle bir standart boyut söz konusu değildir. Dikdörtgen kesitli kanallar ve bağlantı elemanı müşterinin istediği boyutlarda ve çoğu zaman şantiyede yerinde üretilir. İdeal bir hava kanalı,
1. Gerekli bölgeye yeterli havayı taşımalı,
2. İlk kuruluş ve işletme masrafları ekonomik olmalı, 3. Fazla gürültü ve titreşim yapmamalıdır.
6.2 HAVA KANALLARININ SINIFLANDIRILMASI
Hava kanalları, şekilleri ve malzeme yapıları itibari ile iki ayrı gruba ayrılabilir.
6.2.1 Malzemelerine Göre Hava Kanalları
Hava kanalları kullanım alanlarına ve maliyetlerine bağlı olarak değişik malzemelerden imal edilebilirler. Bunlar;
a) Galvanizli çelik sac, b) Karbon çelik sac, c) Alüminyum sac, d) Paslanmaz çelik, e) Bakır sac, f) Polipropilen levha, g) Fiber elyaf kanallar h) Polistren (XPS) kanallar i) Kumaş kanallar
a) Galvanizli Çelik Sac Hava Kanalı
Konfor kliması ve havalandırma tesisatı hava kanalları imalatında ağırlıklı olarak kullanılan bazı endüstriyel uygulamalarda da kullanım alanı bulan bir malzemedir. Taşınan hava içerisinde aşındırıcı veya korozyona sebebiyet verecek maddelerin bulunmadığı sistemlerde kullanılabilir. Taşınan hava sıcaklığının 200°C’nin altında olması gereklidir. Hava sıcaklığı 200°C’ye yaklaştıkça korozyon riski o oranda artacaktır.
Galvaniz levhalar; 122 g/m2 -350 g/m2 arasında çinko kaplanmış, 0,3 mm – 3 mm kalınlıkta ve 600 mm – 1,250 mm genişliğindeki saclardan standart boy 2 m olmak üzere maksimum 4 m’ye kadar istenen uzunluk ve toleranslar dâhilinde levhalar şeklinde temin edilebilir. Ayrıca sac plakalar çeşitli genişliklerde rulo halinde temin edilebilir.
c) Karbon Çelik Sac Hava Kanalı
Bu malzemeden imal edilen hava kanalları mutfak egzoz sistemlerinde, duman naklinde, bacalar gibi yüksek sıcaklıkların oluştuğu, kanal sistemlerinde ve kanalların özel boya veya kaplama yapılmasının gerektiği durumlarda kullanılır.
0,5 mm’den 4 mm’ye kadar 1x2 m – 1x2,4 m – 1,2x2,4 m boyutlarında siyah sac levhalar temin edilebilir.
d) Alüminyum Sac Hava Kanalı
Rutubet oranları yüksek olan hava kanalı sistemleri ve alüminyumun dayanıklı olduğu maddeleri içeren havalandırma sistemlerinde kullanılır. Yüksek basınç değerlerinin bulunduğu kanal sistemlerinde malzeme kalınlığı ve dayanımı göz ardı edilmemelidir.
AA1000 / AA3000 / AA5000 alaşım serilerinde 0,2-3 mm arası kalınlıkta alüminyum sac levhalar temin edilebilir.
e) Paslanmaz Çelik Sacdan Hava Kanalı
Mutfak egzoz sistemlerinde veya rutubet gibi korozif malzemelerin bulunduğu sistemlerde kullanıldığı gibi, hijyenik konfor klimasında kanallarda korozyon ihtimalini minimuma indirmek amacıyla da kullanılır.
0,4 mm’den 30 mm’ye kadar 1x2 m – 1,25x2,5 m – 1,5x3 m ebatlarında paslanmaz çelik levha sac temin edilebilir.
TABLO-6.1 Paslanmaz çelik levhaların özellikleri
AISI TP Özellikler Uygulama Alanları
304 Paslanmaz temel çeşididir. 450°C’ ye kadar yüksek oksidasyon mukavemeti sağlar. Mekaniksel direnç ve sürtünme mukavemeti çok iyidir.
Kimya, petro-kimya, otomotiv, tıp endüstrisinde, boyler ve eşanjör üretiminde tercih edilir.
316
650°C’ye kadar yüksek oksidasyon mukavemeti sağlar, mekaniksel kopma ve büzülme mukavemeti, ayrıca bünyesinde bulunan molibden nedeniyle yüksek korozyon mukavemeti mevcuttur.
Kimya, petro-kimya, gıda, tekstil, kağıt endüstrisinde, deniz ve endüstriyel atmosfer şartlarında tercih edilir.
e) Bakır Sac Hava Kanalı
Bakırın dayanıklı olduğu kimyasalları içeren hava taşıma sistemlerinde kullanılır. Sistemin basınç değerlerinin göz önüne alınması gereklidir. Yukarıda bahsedilen malzemelerin haricinde;
Fiberglas takviyeli plastik kanallar, kimyasal atık ihtiva eden yer altı hava kanal sistemlerinde,
PVC hava kanalları, yer altı kanal sistemlerinde, kimyasal duman naklinde, hastanelerde,
Polivinil çelik kanallar, yer altı kanal sistemlerinde, rutubet yüklü hava naklinde, hastanelerde,
Betonarme kanallar, yer altı kanal sistemlerinde ve şaftlarda,
Plaka tipi cam yünü veya poliüretan kanallar, düşük basınçlı konfor kliması uygulamalarında kullanılır.
Ancak bu malzemelerden bir kısmının kolay yanabilir olması ve hatta bazılarının yanma esnasında zehirli gaz açığa çıkarması nedeni ile kullanım alanları sınırlandırılmıştır.
f) Polipropilen Levha
Polipropilen düşük özgül ağırlıklı (0,91 g/cm³) bir termoplastik türü olup, birçok asit, alkali ve çözücü maddelere karşı yüksek kimyasal dirence sahiptir. Çalışma sıcaklık aralığı 0 ila +100°C arasında olup, kaynakla birleştirilebilir. Isı iletkenlik katsayısı 0,22 W/mK’dir. DIN 4102 standartlarına göre yanıcılık özelliğine sahiptir.
Hava kanalı malzemesi olarak genellikle 4 veya 5 mm levhalar tercih edilmekte olup, kanal bağlantı flanşları 8 mm levhadan imal edilmektedir. Ayrıca istendiği takdirde polipropilen malzemeden menfez imalatı da yapılmaktadır.
6.2.2 Şekillerine Göre Hava Kanalları Silindirik Hava Kanalları
Silindirik hava kanalları, kanallar içerisinde hava akış profilinin en uygun olduğu kanallardır. Bu özelliğinden dolayı silindirik hava kanallarında ortalama basınç değerlerinde daha yüksek hava hızlarına çıkabilmek mümkün olmaktadır. Yine aynı sebepten dolayı dikdörtgen kesitli hava kanallarına oranla ses oluşumları daha düşüktür.
Silindirik kanallar genellikle fabrikasyon imalat olarak yapılır. Şantiye montajları sırasında özel birleştirme parçaları kullanılır.
TABLO-6.2 Dikdörtgen kanallarda minimum sac kalınlıkları
Maksimum kanal boyutu
(mm)
Sac kalınlığı (mm) Düşük ve orta basınçlı sistemler
(mm)
Yüksek basınçlı kanallar (mm)
400 0,6 0,8
600 0,8 0,8
800 0,8 0,8
1000 0,8 0,8
1250 1,0 1,0
1600 1,0 1,0
2000 1,0 1,2
2500 1,0 1,2
3000 1,2 --
Silindirik hava kanalı imalatında ülkemizde en çok rastlanan tarz spiral kenetli silindirik hava kanallarıdır. Ayrıca alüminyum malzeme ve çelik destek telleri kullanılarak yapılan bükülebilir hava kanalları da kullanılmaktadır.
(Yukarıda bahsedilen silindirik hava kanallarında basınç düşümlerinin daha az olduğu konusu yüzey pürüzlülüğünün fazla olması nedeni ile bükülebilir silindirik hava kanalları için geçerli değildir). Bükülebilir silindirik hava kanalları özellikle branşman ayrımlarında montaj kolaylığı sağlaması yönü ile tercih edilirler. Ancak yapıları itibari ile ana kanallarda kullanıma uygun değildirler.
Oval (Eliptik) Hava Kanalları
Silindirik hava kanallarında kesit değerleri, çapları ile orantılı olduğundan, özellikle asma tavan kullanılan ve asma tavan arası boşluğun fazla olmadığı hacimlerde kullanımları sıkıntılı olabilmektedir. Bu nedenle son zamanlarda eliptik yapıda hava kanalı kullanımları görülmektedir. Eliptik yapıda hava kanallarında kanal yüksekliği düşürülürken kenarlarda sağlanan silindirik yapılar sayesinde hava akışının kolay olması nedeniyle basınç kayıpları azaltılabilmektedir.
Dikdörtgen Hava Kanalları
Uygulamada yaygın olarak kullanılmakta olan dikdörtgen kesitli hava kanalları farklı bağlantı şekilleri ile imal edilmektedirler:
a) Sürgülü bağlantı, b) Çerçeveli bağlantı, c) Flanşlı bağlantı,
d) Kendinden flanşlı bağlantı a) Sürgülü Bağlantı
Sürgülü bağlantıda Şekil-6.1’de görüldüğü üzere, parça kanal bitim noktaları “U” tarzında bükülmüş iki kanalın her iki tarafı da “U” tarzında bükülmüş bir parça ile birleştirilmesi yolu ile yapılır. Bu tarz bağlantıda büküm toleranslarının dikkatli olarak verilmesi ve birleşim noktalarının ve özellikle köşe birleşimlerinin mastiklenmesi, kanal kaçaklarının minimize edilmesi açısından önemlidir. Sürgülü bağlantıların kanal kaçakları yönünden uygulamasında sıkıntı yaşanması mümkündür. Bu nedenle düşük basınçlı sistemler haricinde kullanılmamalıdır.
b) Çerçeveli Bağlantı
Çerçeveli bağlantıda, (Şekil-6.2’de koyu renkli olarak görülen) çerçeve kanaldan ayrı olarak imal edilir. İki kanal parçasından birinin kenarı düz olarak bırakılırken diğer kanalın kenarı 90° bükülür. Kenarı düz bırakılan kanala çerçevenin Şekil-6.2’de görülen alt kısmı çakılır ve zımba ile sabitlenir. Daha sonra kenarı 90° bükülen ikinci kanal çerçevenin üst kısmına oturtularak çerçevenin en son kısmı bu büküm üzerine eğilerek çekiç ile ezilir.
Çerçeveli kanallarda sürgülü kanallara oranla kaçak miktarları düşük olmasına rağmen mastik kullanılmaması halinde hava kaçaklarının istenilen seviyelerin üstünde olmasına neden olabildiğinden, genelde alçak basınç ve orta basıncın düşük kısımları haricinde kullanılmamalıdırlar. Çerçeveli kanal uygulamalarında hava kaçaklarının azaltılmasında mastik kullanımının yanı sıra hava akış yönü göz önüne alınarak kullanılması önemlidir.
Çerçevenin dışarıda kalan üst kısmının hava akış yönü ile ters tarafta olması gereklidir.
c) Flanşlı Bağlantı
Kanal bağlantılarında hazır flanş kullanımı imalatta işçilik maliyetini azaltacak, işçilik hatalarını minimuma indirerek hava kaçak miktarlarını minimum seviyeye indirebilecek bir yöntemdir. Şekil-6.3’de görülen flanşlı bağlantıda flanş iç kısımlarında mastik bulunur. Bunun yanı sıra flanş bağlantılarında conta kullanımı, çeşitli mekanik bağlantı parçaları (klips, köşe parçası, cıvata, somun) kullanımı söz konusudur.
Flanşlı bağlantı ile yapılan kanalların uygunluğu yapılacak testler ile değişik basınç sınıfları için gerekli değerlerde olup olmadığı değerlendirilerek kontrol edilebilir.
Şekil-6.1 Sürgülü bağlantı Şekil-6.2 Çerçeveli bağlantı Şekil-6.3 Flanşlı bağlantı d) Kendinden Flanşlı Bağlantı
Flanşlı hava kanalı imalatında son yıllardaki gelişmeler doğrultusunda kendinden flanşlı fabrikasyon hava kanalları da kullanılmaya başlanılmıştır. Flanşların kanala montajı için ayrı bir çaba gerekmediğinden şantiye ortamındaki işçilik miktarında azalma sağladığı gibi hava kaçakları konusunda da olumlu özellikler taşımaktadır.
6.3 KANAL MAKİNELERİ 6.3.1 Kenet Makinesi
Kanal imalatında Pitsburg kenedi yapımı uzun işçilik zamanına neden olduğu için kenet makineleri geliştirilmiş olup çeşitli kenet formları oluşturulabilmektedir (Şekil-6.4).
Şekil-6.4 Kenet makinesi ile yapılan farklı kenet formları 6.3.2 Tam Otomatik Makine ile Prizmatik Kanal Yapımı
Günümüz teknolojisinde yüksek sızdırmazlık sınıfı gerektiren uygulamalarda, elle veya yarı otomatik yapılan kanallar yeterli olmadığından tam otomatik kanal makineleri geliştirilmiştir. Rulo halindeki sac levhalar kanal makinesine girmeden önce zikzak makinesinden geçirilerek ses ve titreşim problemi oluşturmaması
sağlanmaktadır (Şekil-6.5). Zikzak makinesinden geçen sac levha otomatik kare kanal makinesine verilir ve istenen ölçülerde prizmatik kanal üretimi gerçekleştirilir (Şekil-6.6).
Şekil-6.5 Zikzak makinesi
Şekil-6.6 Otomatik kare kanal makinesi 6.3.3 Tam Otomatik Makine ile Spiral Kanal Yapımı
Özellikle kanalların açıkta olabildiği alış veriş merkezi, otobüs terminali, spor salonları gibi uygulamalarda spiral yuvarlak kanallar tercih edilir. Yuvarlak kanalda sürtünme kayıpları daha az olmakta ve aynı kesit için daha ince sac levhalar kullanılabilmektedir. Şekil-6.7’te yuvarlak kanal makinesi ile kanal üretimi görülmektedir.
Şekil-6.7 Otomatik spiral kanal makinesi
Aynı şekilde yuvarlak kanallar için redüksiyon, T bağlantı, pantolon parçası, dirsek, vb. bağlantı parçalarının yapımı için geliştirilmiş makineler mevcuttur (Şekil-6.8).
Şekil-6.8 Yuvarlak dirsek makinesi
6.4 HAVA KANALLARINDA ASKI SİSTEMLERİ
Hava kanallarında askı malzeme ve boyut sistemlerinin seçimi diğer bir önemli noktadır. Bunların seçim kriterleri yine SMACNA tarafından tanımlanmıştır. Askı sistemlerinin binaya sabitleme parçaları, askı çabuk veya şeritleri ve taşıyıcı profiller olarak ayrı gruplarda incelenebilir.
Binaya sabitleme parçaları olarak beton içerisine önceden yerleştirilen parçalar, betona sonradan monte edilen sabitleme parçaları (dübel gibi) ve çelik konstrüksiyon sabitleme parçaları (cıvata-somun gibi) sayılabilir. Askı sistemlerinin malzeme ve boyut seçimlerinde dikkat edilmesi gereken hususlar; askısı yapılacak olan hava kanalının boyutsal özellikleri, malzeme yapısı, ağırlığı, askının yapılacağı tavan veya duvarın malzeme özellikleri vb. olmaktadır. Hava kanallarının asıldıkları zamandan itibaren, çok uzun yıllar tekrar ulaşılamayacak noktalarda olmalarından dolayı askı sağlamlığında ve zaman içerisinde yapısal özelliklerinde büyük kayıplar olmaması önemlidir. Özellikle ses ve titreşimin önem taşıdığı binalarda (stüdyolar gibi) askılarda kanal ve profil arasındaki temas bölgesinde ve askının binaya monte edildiği bölgelerde ses ve titreşim alıcı takozların kullanımı dikkat edilmesi gereken diğer hususlardandır. Askılarda sıkça kullanılan dübel, çelik rot, çelik şerit, profil gibi unsurlara ait bazı seçim kriterleri yukarıdaki tablolarda verilmiştir.
Şekil-6.9 Hava kanalı askı detayları
TABLO-6.3 Dikdörtgen kanallarda kanal askılar için minimum ölçüler
Maksimum kanal çevresinin yarısı
(mm)
3 m aralıklı 2,4 m aralıklı 1,5 m aralıklı 1,2 m aralıklı
Şerit Çubuk Şerit Çubuk Şerit Çubuk Şerit Çubuk
P/2 = 760 25,4 x 0,85 3,4 25,4 x 0,85 3,4 25,4 x 0,85 2,7 25,4 x 0,85 2,7
P/2 = 1830 25,4 x 1,31 9,5 25,4 x 1,00 6,4 25,4 x 0,85 6,4 25,4 x 0,85 6,4
P/2 = 2440 25,4 x 1,61 9,5 25,4 x 1,31 9,5 25,4 x 1,00 9,5 25,4 x 0,85 6,4
P/2 = 3050 38,1 x 1,61 12,7 25,4 x 1,61 9,5 25,4 x 1,31 9,5 25,4 x 1,00 6,4
P/2 = 4270 38,1 x 1,61 12,7 38,1 x 1,61 12,7 25,4 x 1,61 9,5 25,4 x 1,31 9,5
P/2 = 4880 --- 12,7 38,1 x 1,61 12,7 25,4 x 1,61 9,5 25,4 x 1,61 9,5
P/2 = daha fazla Özel analiz gerektirir.
Şerit bağlantılarında kullanılacak birleştiriciler 25,4 x 1,31-1,00-0,85 mm 1 adet M6 cıvata
25,4 x 1,61 mm 2 adet M6 cıvata 38,1 x 1,61 mm 2 adet M10 cıvata Bir adetten fazla olan cıvatalar yan yana değil seri olarak yerleştirilmelidir.
Askı başına yük miktarı
Şerit Çubuk
25,4 x 0,85 mm 118 kg 25,4 x 1,00 mm 145 kg 25,4 x 1,31 mm 191 kg 25,4 x 1,61 mm 318 kg 38,1 x 1,61 mm 500 kg
2,7 mm 36 kg 3,4 mm 54 kg 4,1 mm 73 kg 6,4 mm 122 kg
9,5 mm 308 kg 12,7 mm 567 kg 15,9 mm 907 kg 19,1 mm 1360 kg
TABLO-6.4 Silindirik kanallarda kanal askıları için minimum ölçüler
Kanal çapı (mm) Maksimum aralık (m) Çubuk çapı (mm) Şerit askı (mm)
250 3,7 6,4 25,4 x 0,85
460 3,7 6,4 25,4 x 0,85
610 3,7 6,4 25,4 x 0,85
900 3,7 9,5 25,4 x 1,00
1270 3,7 İki adet 9,5 İki adet 25,4 x 1,00
1520 3,7 İki adet 9,5 İki adet 25,4 x 1,31
2130 3,7 İki adet 9,5 İki adet 25,4 x 1,61
6.5 KANALLARDA HAVA KAÇAKLARI
Kanal sistemlerindeki kaçaklar yolu ile kaybedilen enerji çok yüksek boyutlardadır. Özellikle temiz oda uygulamalarında, bazı endüstriyel uygulamalarda ve nem alma uygulamalarında kanallardaki hava kaçakları enerji kaybı dışında özel öneme sahiptir. Burada özel olarak sızdırmazlık istenen haller dışında, genel havalandırma ve klima uygulamalarında sızdırmazlık dolayısı ile oluşan enerji maliyeti üzerinde durulacaktır.
Sadece havalandırma yapılması durumunda hava kaçaklarının enerji maliyeti fan enerji tüketiminde ortaya çıkmaktadır. Kaçak ne kadar fazla ise bu oranda fan gücü boşa harcanmış olacaktır.
Klima kanallarında ise kaçak hava; aynı zamanda soğutma ve ısıtma enerjisi kaybı anlamına gelmektedir.
Dolayısı ile klima sistemlerinde hem fanda, hem de soğutma (veya ısınma) grubunda enerji boşa harcanması söz konusudur. Havası şartlandırılan hacimlerden geçen kanallardaki sızma, yine iklimlendirilen hacme olacağından, bir kayıp oluşturmayacağı ileri sürülebilir. Ancak bu halde bile sızan hava istenilen fonksiyonu yerine getirmeyecek, menfezlerden hedef bölgeye üflenemeyecektir.
Kanal sisteminde hava kaçak miktarının istenilen limitler içerisinde olması aşağıdaki hususlar açısından önemlidir:
a) Gereğinden büyük ve az verimli cihazların kullanılması sonucu ortaya çıkabilecek ilave enerji maliyetinin bertaraf edilmesi ve enerjinin boşa kullanılmasının engellenmesi.
b) Hava kaçağının çok yüksek olması sonucunda, hava dağılımının sağlanması için gereken ilave işçilik maliyetinin engellenmesi.
c) Hava kaçağı kaynaklı seslerin minimuma indirgenmesi
d) Frekans değiştirici ve değişken hava debisi ayar cihazlarının kullanıldığı sistemlerde ortaya çıkabilecek kontrol problemlerinin engellenmesi. Sıfır kaçak tehlikeli gazların dağıtım sistemlerinde aranan bir özellik olmakla beraber, konfor kliması ve benzeri uygulamalarda amaç değildir. Bu tür bir amaç uygulama maliyetlerinde büyük artışlara sebebiyet verecektir.
6.5.1 Hava Kanallarında Kaçak
• Boyuna kenetlerde,
• İki kanal parçasının birbirine ekleme bölgelerinde (sürgü, çerçeve veya flanş) özellikle köşe birleşimlerinde,
• Boy kenetler ile kanal birleşimlerinin kesiştiği köşelerde, meydana gelir.
6.5.2 Hava Kaçağı-Alan İlişkisi
İster yuvarlak isterse dikdörtgen, hava kanallarında kaçak miktarı kanal boyu ve kesiti ile değişken değerde olabilir. Ancak genel uygulamalarda görülmüştür ki kaçak miktarları hava kanalı alanı ile orantılı olarak değişmektedir. Dolayısı ile hava kaçağı miktarlarının hesap kriterler arasında kanal yüzey alanı bulunmaktadır 6.5.3 Hava Kaçak Sınıfları ve Kabul Edilebilir Hava Kaçağı Değerleri
Hava kaçaklarında izin verilen limitlerin ele alınmasında öncelikle kanallardaki basınç sınıfları ele alınmalıdır.
Yüksek basınçta çalışmakta olan tüm kanalların test edilerek Tablo-6.5’de verilen hava kaçak limitlerine uygunluğu saptanmalıdır. Orta ve düşük basınçlı kanal sistemlerinin sızdırmazlık testlerinin yapılması standartlarda bir zorunluluk olarak belirtilmemiştir. Bu kanallarda test isteniyorsa projede bu belirtilmelidir.
İzin verilen hava kaçakları DW 142’de dört basınç standardı altında toplanmıştır. Sınıf A düşük basınç sistemlerinde, Sınıf B orta basınç kanal sistemlerinde Sınıf C ve D yüksek basınç sistemlerinde kullanılan kaçak sınıfı değerlerini içermektedir. Tablo-6.5’de bu sınıflar ve ilgili basınç değerleri görülmektedir. Tablo-6.6’de basınç sınıflarının, müsaade edilebilir kaçak miktarlarının sınıflarına göre, basınç değerlerine bağlı olarak hesap tarzları verilmiştir. Tablo-6.7’da ise bu formüller doğrultusunda hesaplanmış kaçak miktarları değişik basınç değerleri için verilmektedir.
TABLO-6.5 Basınca göre kanal sınıflandırılması ve kaçak sınıfları
Kanal Basınç Sınıfı Statik Basınç Sınırları (Pa) Hava Kaçak Sınıfı Pozitif (Pa) Negatif (Pa)
Düşük 500 500 Sınıf A
Orta 1000 750 Sınıf B
Yüksek 2000 750 Sınıf C
2500 750 Sınıf D
TABLO-6.6 Hava kaçak limitlerinin hesabı
Kanal Basınç Sınıfı Hava Kaçak Limitleri
1 m2 hava kanalında izin verilen kaçak miktarı (l/s) Düşük Basınç – Sınıf A 0,027 x P0,65 (P: Sistem basıncı)
Orta Basınç – Sınıf B 0,009 x P0,65 Yüksek Basınç – Sınıf C 0,003 x P0,65 Yüksek Basınç – Sınıf D 0,001 x P0,65
6.5.4 Hava Kaçakları ve Toplam Hava Debisi İlişkisi
Hava kaçağı kanal yüzey alanına bağlı olduğu için toplam hava miktarının bir yüzdesi olarak belirtilmez. Aynı zamanda toplu hava debisinin belirli bir yüzdesi, performans standardı olarak da kabul edilebilir bir değer olarak belirtilemez.
Ancak çalışma şartlarında düşük basınçlı kanallarda hava kaçakları toplam hava miktarının %6’sı kadar, orta basınçlı kanallarda %3’ü kadar, yüksek basınçlı kanallarda %2-%0,5’i civarında olduğu kabul edilebilir. Dolayısı ile tasarımcı bu değerlerden yola çıkarak, toplam kaçak miktarının ne olabileceğini bilmek sureti ile basınç ve kaçak sınıfına karar verebilir.
6.5.5 Kanalda Hava Kaçak Testinin Yapılması
Hava kanallarında kaçak testinin yapılması esnasında takip edilmesi gereken hususlar ve sırası aşağıdaki gibi olmalıdır:
TABLO-6.7 Hava kaçak limitlerinin hesaplanmış değerleri
Statik basınç (Pa)
1 m2 hava kanalında izin verilen hava kaçak miktarı (l/s) Statik basınç (Pa)
1 m2 hava kanalında izin verilen hava kaçak miktarı (l/s) Düşük
basınç Sınıf A
Orta basınç Sınıf B
Yüksek basınç Sınıf C
Yüksek basınç Sınıf D
Düşük basınç Sınıf A
Orta basınç Sınıf B
Yüksek basınç Sınıf C
Yüksek basınç Sınıf D
100 0,54 0,18 1400 0,33 0,11
200 0,84 0,28 1500 0,35 0,12
300 1,10 0,37 1600 0,36 0,12
400 1,32 0,44 1700 0,38 0,13
500 1,53 0,51 1800 0,39 0,13
600 0,58 0,19 1900 0,40 0,14
700 0,64 0,21 2000 0,42 0,14
800 0,69 0,23 2100 0,14
900 0,75 0,25 2200 0,15
1000 0,80 0,27 2300 0,15
1100 0,29 0,10 2400 0,16
1200 0,30 0,10 2500 0,16
1300 0,32 0,11
Sızdırmazlık Sınıfının Belirlenmesi
SINIF A 500 Pa pozitif, 500 Pa negatif basınca kadar, SINIF B 1000 Pa pozitif, 750 Pa negatif basınca kadar, SINIF C 2000 Pa pozitif, 750 Pa negatif basınca kadar, SINIF D 2500 Pa pozitif, 750 Pa negatif basınca kadar.
Test Basıncının Belirlenmesi Pm = ortalama çalışma basıncı
P1 = kanal başlangıcında çalışma basıncı P2 = kanal sonunda çalışma basıncı Test Yapılacak Zonların Belirlenmesi
Sahada test cihazının konumlandırılabilmesi, test yapılacak kısımların sistem karakteristiklerini taşıması ve benzeri konular göz önüne alınarak test yapılacak zonlar belirlenmelidir.
Test Yapılacak Hava Kanalının Yüzey Alanının Belirlenmesi
Test yapılmak üzere seçilen hava kanallarının yüzey alanları hesaplanmalıdır. Değişik basınç sınıflarında test yapılacak hava kanalının maksimum yüzey miktarları Tablo-6.7’de verilen miktarlardan fazla olmaması gereklidir.
İzin Verilen Toplam Hava Kaçak Miktarının Hesaplanması
Tablo-6.7’de verilen basınç sınıfına göre metrekare yüzey alanı başına düşen hava miktarının yüzey alanı ile çarpılması ile müsaade edilen toplam kaçak miktarı hesaplanır.
Test Prosedürü
Hava kanallarının kaçak miktarları bu amaçla hazırlanmış özel test cihazları ile ölçülür. Test cihazı, hızı ve hava debisi ayarlanabilen bir adet fan, statik test basıncının ve hava debisinin okunduğu iki adet “U”
manometre, 100 veya 50 mm çapında ölçme borusu ve bükülebilir borudan oluşur (Şekil-6.10).
Testi yapılacak bölümlerdeki bütün açıklıklar (menfez ağzı, branşman ağızları vb.) sızdırmaz bir şekilde kapatılır.
Test cihazı uygun bir şekilde, hava kanalına bağlanır ve fan çalıştırılarak devir sayısı yavaşça artırılmaya başlanır. Bu değer kanal üzerine monte edilen manometre sayesinde okunur. Ortalama basınç değerine ulaştıktan sonra ölçüm yapılmadan önce fan 5 dakika çalıştırılmalıdır.
İkinci manometre (fan ile kanal arasındaki boruya bağlı olan) okunan basınç farkı havanın hızından doğan basıncı gösterir. Bu da ölçüm yapılan kanalın her tarafı kapalı olmasına rağmen hava hareketinin olduğunu, yani bir miktar havanın dışarı sızdığını gösterir. Burada amaç sıfır sızdırmazlık olmadığından yapılan ölçüm sonucuna göre hava kanallarında ki kaçak hava miktarı, seçilen sızdırmazlık sınıfının kabul edilebilir hava kaçağı limitleri dâhilinde olması yeterli sonuçtur. Alınan basınç değeri test cihazı
üretici firmasının sağladığı çevrim tabloları veya grafikler yardımı ile kanal kesitindeki kaçak miktarı tespit edilir. Test 15 dakika boyunca sürdürülüp kaçak miktarında artış olup olmadığı gözlenmelidir.
Alınan sonuçlar test raporuna işlenir.
Şekil-6.10 Hava kaçakları için tipik test diyagramı 6.5.6 Kaçak Noktalarının Tespit Edilmesi
Ölçümler sonucu elde edilen değerler beklenenin üzerinde çıkarsa, kaçakların azaltılması için aşağıdaki yöntemlerin bir veya birkaçının kullanılması ile kaçak noktaları tespit edilip ve kaçak engellenerek test tekrarlanır.
Aşağıda belirtilen işlemlerin fan çalışır konumda iken yapılması gereklidir:
Bakarak ve el yordamı ile: Özellikle ilk bakışta görülmesi zor, kanalın arka tarafında kalan ve montaj sırasında çalışanın zorlanmasından kaynaklanabilecek, imalat eksiklikleri olabilir. Bunlara örnek olarak, flanşlı imalatta conta, cıvata, somun ve klips eksiklikleri, diğer imalatlarda ise kanal birleşim noktalarının iyi dövülmemesinden doğabilecek eksiklikler verilebilir.
Dinleyerek: Kaçak noktalarından çıkan hava, çıkış hızına bağlı olarak ıslık tarzı sesler çıkarır. Bu seslerin takibi yolu ile kaçak noktalarına ulaşılabilir.
Hissederek: Kanal üzerinde, özellikle olası kaçak noktalarına yakın bölgelerde el gezdirmek sureti ile hava kaçak noktalarının tespiti yapılabilir.
Sabunlu su kullanarak: Sabunlu su muhtemel kaçak noktalarına sürülerek baloncuk oluşumlarının gözlenmesi sureti ile kaçak tespiti yapılabilir.
Duman tabletleri: Bunlar, kullanıldığında yoğun miktarda renkli duman çıkaran tabletlerdir. Kanal içerisine fan çalışır pozisyonda iken uygulandığında, kaçak noktalarından çıkan dumanların takibi ile kaçak tespiti yapılabilir.
Yukarıda bahsi geçen yöntemlerde “A” şıkkından “E” şıkkına doğru ilerledikçe yöntemler daha küçük boyutlu kaçakların tespitinde kullanılan yöntemler olarak gelişmektedir. Dolayısı ile yöntem seçiminde kanal kaçak boyutunun dikkate alınması gereklidir (Tablo-6.8).
TABLO-6.8 Hava kaçak ölçümlerinde sınıflarına göre kullanılacak maksimum kanal alanları
Kanalda Statik Basınç (Pa) Maksimum test alanı (m2)
Sınıf A Sınıf B Sınıf C
1800 5 16 50
1600 16 50 152
1400 26 79 238
1200 35 110 331
1000 50 150 448
800 64 193 580
600 84 252 757
400 119 357 1073
200 177 533 1600
6.6 KANAL TASARIMINDA GÖZ ÖNÜNE ALINAN HUSUSLAR 6.6.1 Ortam Basıncı Bağıntıları
Ortam basıncı, fan yeri ve kanal sistem düzenlemesi ile belirlenir. Ortama hava veren fan ortam basıncını artırır.
Ortamdan hava emen, başka bir deyişle egzoz fanı ise ortam basıncını azaltır. Her iki fan birlikte kullanılıyor ise ortamın basıncı fanların bağıl kapasitelerine bağlıdır. Yani besleme fanı egzoz fanından büyük ise ortam pozitif basınçtadır. Tersi durumda ise ortam negatif basınçtadır. Diğer yandan difüzörlerin yerlerinin doğru tayin edilmesi ile rüzgâr etkisi nedeni ile sistemdeki basınç değişimleri en aza indirgenebilir.
6.6.2 Yangın ve Duman Kontrolü
Kanal sisteminin bir bölgeden diğer bölgeye yangın dumanını, sıcak gazları ve yangını taşıyarak sistemdeki olası yangını hızlandırıp genişletmesine engel olabilmek iklimlendirme sisteminin en önemli kısımlarından biridir. NFPA Standart 90A yangın koruması: kanalları, bağlantı elemanlarını ve aksesuarlarını, hava dağıtım kutularını ve geçitleri, hava giriş, çıkış ve taze hava giriş ağızlarını, hava filtrelerini, fanları, elektrik tesisatını ve diğer cihazlarını, hava serinletme ve ısıtma cihazlarını, sızma işlemlerini de kapsayan bina konstrüksiyonunu, duman kontrolünü de kapsayan kontrolleri ayrıntılı olarak inceler. İlgili standartlarda ve kılavuzlarda izin verilebilir en büyük damper boyutları ve damperlerin montaj esasları da özetlenmiştir. Yangın damperleri için 1,5 veya 3 saat yangına dayanıklılık aranır. Duman damperleri en az 120 °C sıcaklığa, 250 – 1000 Pa basınç fark aralığında sızmaya (2 kPa ve 3 kPa şeklindeki sınıflandırma seçime bağlıdır) göre sınıflandırılırlar. Bu bağlamda daha ayrıntılı yangın koruma bilgisi için 1991 ASHRAE Handbook Applications, bölüm 47 ve NFPA Fire Protection Handbook 1991’den yararlanılabilir.
6.6.3 Kanal Yalıtımı
Hava kanalları ve dağıtım kutuları (alçak konut yapıları hariç) ASHRAE Standart 90.1(1989) bölüm 9.4’e göre ısı yalıtımı yapılmalıdır. İlave yalıtım, buhar geciktiricileri veya her ikisi birden nem geçişini ve yoğuşmasını sınırlandırmak için gerekebilir. Yüksek konut binalarında (ASHRAE Standart 100.2), ticari binalarda (ASHRAE Standart 100.3), endüstriyel binalarda (ASHRAE Standart 100.4), enstitü binalarında (ASHRAE Standart 100.5) ve halka açık toplantı binalarında (ASHRAE Standart 100.6) ulaşılabilir kanallar, hava dağıtım kutuları ve kapalı hacimler ASHRAE 90.1’e göre ısıl yalıtım yapılmalıdır. Yalıtım yapılırken kanalın veya kutunun bulunduğu ortamın sıcaklık değerleri, kanaldaki havanın sıcaklıkları vb. kriterler göz önüne alınmalıdır. Şüphesiz ki doğru bir malzeme seçimi ile yalıtım gerçekleştirilmelidir.
6.6.4 Havalandırma Sistemlerinde Dış Hava Miktarı Tayini
Yalnız havalandırma yapılan ortamlarda havanın tamamı dışarıdan alınmakta ve hava üzerinde hiçbir termodinamik işlem yapmadan ortama verilmektedir. Dışarıdan taze hava ortama gelirken, Ortamın bayatlamış havası da dışarı atılmaktadır. Bu işlemler genellikle, hava fanları yardımı ile cebri olarak yapıldıklarından, fanın gücünün belirlenmesinde ortam hava debisinin bilinmesi gerekmektedir.
Ortam hava debisinin belirlenmesinde göz önünde bulunması gereken hususlar;
1. Ortam havasını kirlilik durumu 2. Dış havanın fiziki durumu 3. Ortam havasının sıcaklığı 4. Ortam havasının nemliliği 5. Ortamın kullanım amacı
6. Ortamdan ortam havasına yapılan gaz katkıları 7. Ortamda bulunmak durumunda olanların özellikleri
6.7 HAVALANDIRMA YÜKLERİNİN HESAPLANMASI
Yaşadığımız ortamlardaki havanın sıcaklık ve nem seviyesi ile toz ve zararlı gaz miktarları doğru hesaplanmış hava miktarları ve iyi bir hava dağıtım tasarımı ile insan sağlığı için uygun hale getirilebilir. Yeterli havalandırma yapabilmek için gerekli olan hava miktarının belirlenmesi için genel olarak beş farklı yöntem kullanılır.
6.7.1 Saatlik Hava Değişim Sayısı Yöntemi
En çok kullanılan yöntemdir. Havalandırılması istenen yerin hacmi (en x boy x yükseklik) hesaplanır. Kullanım amacına göre tavsiye edilen saatteki hava değişim sayısı (Tablo-6.9) ile hacim çarpılarak o mekan için havalandırma debisi bulunur. Buna göre hava ihtiyacı;
(m3/h) (6.1)
Hd : Hava değişim sayısı (defa/saat= 1/h= h-1) (Tablo-6.9) Vm : Ortamın toplam hacmi (m3)
TABLO-6.9 Çeşitli ortamların saatlik hava değişim sayıları
Ortam Adı Değişim
sayısı
Ortam Adı Değişim
sayısı Ahırlar
Ameliyathaneler Analiz Laboratuarı Banyolar Basımevleri Bekleme Odaları Büyük Mağazalar Depolar Dinlenme Odaları Doğramacılar Duş Alanları Duş Kabinleri Dükkanlar Et Lokantaları Ev Tuvaletleri Fotokopiciler
Fırın atölyeleri (ergitme ve ısıl işlem fırınları) Galvanik Banyolar
Gece Kulüpleri Giyinme Odaları İş Yerleri Kaportacılar Kilerle Klinikler
Konferans Salonları Kuaförler
Kuru Temizlemeciler Kütüphaneler Marangozlar Medikal Ofisler Moteller Müzeler Ofisler Okullar Oturma Odaları Pet Shoplar Pizzacılar Publar Restoranlar Restoran Mutfakları Self Servis Seralar Spor Malzemeleri Süper Marketler Tabakhaneler
8-15 6 7-8 6-10 10-15
7-8 7-8 5-10
7-8 10 15-20 15-20 6-15 20-30 10-15 12 30-60
25 18 8-12
12 20-40
10 5 10 10-15 30-40 5 10 2-4 10-15
5 6-7 5-7 3-6 15-30 20-40 8-14 8-15 25-35 10-20 4-10 8-15 5-10 10
Tamirhaneler Tiyatrolar Umumi Tuvaletler Veteriner Klinikleri Yatakhaneler Yatak Odaları
Yer Altı Çamaşırhaneleri Boya atölyeleri İşleme atölyeleri Bankalar Otel barları Çamaşırhaneler Ekmek fırınları Bürolar (*)
Kafeterya ve kafeterya barları Kargo ambarları ( genel olarak ) İçinde et, yumurta v.b. cinsinden besin maddeleri bulunan gemi ambarları Kantinler
Fotoğraf stüdyolarında bulunan karanlık odalar Mantarlıklar ( mantar yetiştirilen mahaller ) Sinemalar (*)
Ticari mutfaklar veya okul mutfakları Ev mutfakları
Fabrikalar ( genel olarak ) Dökümhaneler
Gemilerdeki meyve ambarları
Garajlar ( oto bakım ve onarım mahalleri ) Toplantı salonları ( * )
Hastaneler Laboratuarlar Lavabolar Yüzme havuzları Kümes haneler Konut mahalleri Lokantalar Bilardo salonları Kazan daireleri Sınıflar Kulüp salonları Dans salonları (*) Makina daireleri
Gemilerde dinlenme salonları Boyahaneler
Tiyatrolar ( * )
15-30 6-8 10-15
10 5 2-4 30-40 30-60 6-10
2-4 4-6 20-30 20-30 4-6 10-12
6-10 10-20
4-6 10-15 10-20 10-15 15-20 10-15 6-10 20-30 20-30 6-8 4-6 4-6 4-6 10-15 20-30 6-10
1-2 6-10
6-8 20-30
2-3 8-10
6-8 20-30 10-20 20-30 10-15 (*) Bu mahallerin içinde sigara içilmesi halinde, tabloda belirtilen saatteki hava yenilenme veya değişim sayılarının iki katına çıkarılması
Örnek: 40 m2’lik ofisin tavan yüksekliği 2,7 m ise toplam hacim: 108 m3’tür. Sigara içilmeyen ofisler için tavsiye edilen hava değişim sayısı 6-7 değişim/saat’tir. Değişim sayısını beş kabul edersek ofis havalandırma debisi: 108 m3 x 6 değişim/saat: 648 m3/h olacaktır.
6.7.2 Birim Alan Yöntemi
Restoranlar, toplantı salonları gibi daha büyük mekânların havalandırma debisinin hesaplanması için kullanılabilen bir yöntemdir. Kullanım amacına göre bir m2 alan için tavsiye edilen hava miktarı (Tablo-6.10) ile mekânın toplam alanının çarpılması sonucunda gerekli hava debisi bulunur.
TABLO-6.10 Birim alan yöntemine göre hava ihtiyacı
Bina Tipi Bir m2 alan için hava debisi (m3/h)
Konferans salonu 34
Spor Salonu 25
Yüzme Havuzu 8,5
Mutfak 51
Restoran 34
Tuvalet 34
Depo 17
6.7.3 Ortamdaki İnsan Sayısı Yöntemi
Ortam havalandırılmalarında, Ortamın kullanım amacı ve ortamda bulunan insanların havayı kirletme durumlarını da göz önünde bulundurmak gerekir (Şekil-6.11). Ortamın ortalama taze hava ihtiyacını kişi sayısına göre belirlenmesinde kesin sayısal bir değer vermek imkânı yoktur. Bunun için Ortamın kullanım amacına göre fert başına tecrübe edilen yaklaşık değerler alınmaktadır. Tablo-6.10’da ortam kullanım amacı ve o ortamda bulunan insanların taze dış hava ihtiyaçlarına göre fert başına ihtiyaç duyulan taze hava miktarları verilmiştir. Ancak, lüzumu halinde bu değerlerin 10-15 m3/h altında ve üstünde almak mümkündür.
Şekil-6.11 Ortam havasına insanlar tarafından yapılan katkılar
Konferans salonları gibi kalabalık yerlerin havalandırma debisinin hesaplanması için tercih edilebilen bir yöntemdir. Kişilerin hareketliliğine göre çeşitli mekânlar için belirlenmiş olan kişi başı hava miktarları ile ortamda bulunacağı varsayılan kişi sayısı çarpılarak hava debisi bulunur:
ş Toplam dış hava debisi (L/s) (6.2)
Vkişi: İnsanlar tarafından ihtiyaç duyulan temiz hava miktarı (L/s, kişi) (Tablo-6.11 ve 6.12) n: Ortamda bulunan insan sayısı
Örnek: Sigara içilmesinin serbest olduğu bir kantinde ortalama 25 kişinin bulunduğu kabul edilmektedir. Bu kantine dış hava sağlamak amacıyla bağlanan fanın hava debisi ne olmalıdır?
Çözüm: Toplam dış hava debisi: Vkişi= 30 L/s, kişi . kişi
QnV
Q = 25 kişi x 30 L/s = 750 L/s: 2250 m3/h
TABLO-6.11 ASHRAE'nin 62.1-2010 Standardına göre çeşitli ortamlar için dış hava ihtiyacı
TABLO-6.11 ASHRAE'nin 62.1-2010 Standardına göre çeşitli ortamlar için dış hava ihtiyacı (devam)
TABLO-6.11 ASHRAE'nin 62.1-2010 Standardına göre çeşitli ortamlar için dış hava ihtiyacı (devam)
TABLO-6.12 Konutlarda kişi başına minimum dış hava ihtiyacı
Uygulama Dış Hava İhtiyacı Açıklamalar
Oturma alanları Kişi başına 7,5 L/s değerinden az olmamak üzere saatte
Saatteki hava değişimini hesaplamak için, şartlandırılan hacimdeki bütün alanların hacmi dâhil edilmelidir. Havalandırma normal olarak enfiltrasyonla sağlanır.
Çok sızdırmaz olarak yapılan odalardaki şömine ve soba gibi elemanlara yakma havası ilave olarak temin edilmelidir.
Yatak odalarındaki insan sayısı ilk oda için 2, ilave yatak odaları için 1 kabul edilmiştir. Eğer daha yüksek kullanım olduğu biliniyorsa hava ona göre artırılmalıdır.
Mutfaklar 50 L/s kesintili veya 12 L/s
sürekli veya açılabilir pencereli Tesis edilen mekanik egzozun kapasitesi, iklim şartları havalandırma sisteminin seçimini etkiler.
Banyolar
Tuvaletler 25 L/s kesintili veya 10 L/s sürekli veya açılabilir pencereli Garajlar
Her apartman dairesi için ayrı
Ortak hacimler 50 L/s araba başına 7,7 L/sm2
Normal olarak enfiltrasyon veya doğal havalandırmayla sağlanır.
Kapalı garajlara bakınız.
TABLO-6.13 ASHRAE'nin 62.1-2010 Standardına göre minimum egzoz miktarı
6.7.4 Isı Transferi Yöntemi
Bina içerisindeki makineler, aydınlatma elemanlarından, trafo ve jeneratörden yayılan ısının ortamdan uzaklaştırılması için gerekli olan hava debisinin belirlendiği yöntemdir.
(m3/h) (6.3)
Q: Ortamda yayılan ısı (W) (T2-Ti): İç ve dış sıcaklık farkı (°C)
Örneğin makine ve aydınlatmadan ortama yayılan ısı 28 kW olsun iç ortam sıcaklığı 30°C, dış ortam sıcaklığı 26 olsun. Bu durumda yeterli havalandırma için gerekli hava debisi: 28.000 / (30-26)x0,36 = 19.444 m3/h olacaktır.
6.8 KANAL BOYUTLANDIRILMASI
Sistemde kullanılan fan, motor, ısıtıcı, soğutucu gibi makine ve teçhizatların güçlerinin belirlenmesinde, hava kanallarının fiziki yapı ve temel özelliklerinin bilinmesi gerekir. Havalandırma kanallarındaki basınç kayıplarının oluşmasında kanal cidarlarındaki sürtünme, ara bağlantı parçalarındaki pürüzler, yön değiştirmeler ve çap daralmaları etkili olmaktadır. Kanallardaki basınç kayıplarının hesabı; kanal yapımında kullanılan malzemenin, kanaldaki hava hızının ve kanal boyunun bilinmesi durumunda, kanal ağının toplam basınç kaybının bulunması ile mümkün olur.
Bu kısımda hava kanalları basınç kaybı hesabında kullanılan eşit basınç düşümü yöntemi ile basınç kaybı hesabı hakkında pratik bilgiler vereceğiz. Hava kanalı basınç kaybı değerlerini etkileyen unsurlar hava hızı, kanal kesitleri ve hava kanalı malzemesidir (malzeme özelliğine bağlı olarak oluşan sürtünme katsayısı).
6.8.1 Kanalardaki Hava Hızları
Hava kanalı hızlarının belirlenmesinde ortamların özelliklerine göre ses oluşum miktarları ve toplam basınç kaybı değerleri dikkate alınmalıdır. Tablo-6.14’de değişik ortamlarda uygulanabilecek hava kanalı hızları bulunmaktadır.
Tabloda bulunan ortamların dışında bir hacim söz konusu ise özelliklerini karşılaştırmak sureti ile benzer bir ortama ait değerler seçilebilir.
Kanallardaki hava hızı; kanalın kullanım yeri yapının cinsi ile ses durumuna bağlıdır. Havanın kullanım amacına göre uygun hızı seçmek gerekmektedir. Lüzumundan fazla hız seçilmesinde, kanallarda gürültü ve istenmeyen sesler oluşur. Ayrıca; hava hızı sistem fanının gücü ile ilgili olduğu için; hız artınca fanın debisi ve yükünü de artırmak gerekir. Hava hızının gereğinden düşük seçilmesinde de yeterli hava debisine ulaşılmadığından, istenilen şartlardaki havalandırma ya da iklimlendirme yapılamaz. Tablo-6.14’de Carrier tarafından tavsiye edilen hız değerleri verilmiştir.
TABLO-6.14 Farklı ortamlardaki kanallar için önerilen hava hızları (Carrier)
Uygulama
Ses Kriteri
[m/s]
Ekonomik Kritere Göre Hava Hızı
Ana Kanal Tali Kanal
Besleme Dönüş Besleme Dönüş
Konutlar 3 5 4 3 3
Apart Otel, Hastane, Yatak Odası 5 7,5 6,5 6 5
Özel ofis, Kütüphane, Yönetici Odası 6 10 7,5 8 6
Tiyatro, Konser Salonu 4 6,5 5,5 5 4
Genel Ofis, Lokantalar, Alışveriş, Bankalar 7,5 10 7,5 8 6
Ortalama Dükkan ve Kafeteryalar 9 10 7,5 8 6
Endüstri 12,5 15 9 11 7,5
6.8.2 Kanal Kenar Oranları
Kanallar boyutlandırılırken, kat yüksekliklerinin dikkate alınması gerekir. Ancak normal şartlarda, eğer kat yüksekliğinden dolayı bir problem yok ise, kanal oranlarının 2/3 olarak alınması en uygun olanıdır.
Örnek: Hava debisi 750 m3/h ve hava hızı da 3 m/s olan bir yan kanalın boyutlarını 2/3 oranına göre belirleyiniz.
Çözüm: V= 3 m/s, Q= 700 m3/h = 0,194 m3/s .
Q V A ise Kesit alanı;
3 2
0,0694 0,208 /
3 / m
Q m s
V m s
A
Kanal boyutları;
A= a.b ve kenar oranları 2 3 b a 2
b3a olduğu için A= a.b = 2 2 2
.3 3
a a a
2 2
0, 2082 0,0694 2
3a
2 a
0,1041 a 0,3226
a
m3
2 2.0,3226
0,2150 b3a b m 6.8.3 Bir Havalandırma Sistemindeki Basınç
Havalandırma sistemindeki hava hareketi, basınç farklarının bir sonucudur.
Bir hava besleme sisteminde, sistem tarafından oluşturulan basınç, atmosfer basıncına ilave olarak eklenen basınçtır.
Bir egzoz sisteminde amaç; sistemdeki basıncı düşürmek için basıncı atmosfer basıncının altına indirmektir.
Havalandırma sisteminin çalışmasında üç tip basınç önemlidir. Bunlar:
Statik basınç
Hız basıncı (dinamik basınç)
Toplam basınç
Odadaki atmosferik basınca kıyasla havalandırma sistemindeki basınç farkları çok küçük olduğundan hava sıkıştırılamaz olarak kabul edilir.
Hız Basıncı (Pd)
Bu durgun haldeki havayı belli bir hıza (V) ulaştırmak için gereken basınç olarak tanımlanır ve hava akımının kinetik enerjisi ile orantılıdır.
Pd akış yönünde hareket eder ve akış yönünde ölçülür.
Pd bir sistem içinde kinetik enerjisini temsil eder.
Pd her zaman pozitiftir.
Pd = 0,602 V2 [Pa] (6.5)
Burada:
Pd = hız basıncı [Pa]
V = akış hızı, [m/s]
Statik Basınç (Ps)
Bu basınç kanalda şişme ya da çökmeye neden olur ve su basıncı (Pa) inç cinsinden ifade edilir, kanal içindeki basınç olarak tanımlanır.
Ps tüm yönlerde eşit olarak hareket eder.
Ps negatif veya pozitif olabilir Statik basınç pozitif veya negatif olabilir:
Pozitif statik basınç için havanın genişleme eğilimine neden olur. Negatif statik basınç havada daralma eğilimi oluşturur.
Örnek olarak bir kanalda açılan bir deliği parmağınız ile kapattığınızda onu itiyorsa kanalda pozitif basınç, parmağınızı içeriye doğru çekiyorsa negatif basınç mevcuttur.
Toplam Basınç (PT)
PT = Ps + Pd [Pa] (6.6)
Hız basıncının ve statik basıncın cebirsel bir toplamı olarak ifade edilir
Statik basınç bir sistemin potansiyel enerjisini, hız basıncı ise sistemin kinetik enerjisini temsil eder.
Bunların toplamı sistemin toplam enerjisini verir.
Toplam basınç akış yönünde ölçülür ve negatif veya pozitif olabilir.
6.9 KANAL BASINÇ KAYBI HESAP YÖNTEMLERİ
Kanal sistem tasarımında öncelikle hava üfleme ve emme menfezlerinin yerleri ve her bir menfezin kapasitesi (debisi), tipi ve büyüklüğü belirlenmelidir. Bu hava verme ve emme menfezlerinin standart tipte ve biçimde olmasına ve bilinen bir firma ürünü olmasına dikkat edilmelidir. Daha sonraki adım, kanal sisteminin şematik olarak çizilmesidir. Bu şematik ön çizimde hesaplanan hava miktarları, çıkış yerleri ve en ekonomik ve uygun kanal güzergâhı gösterilir. Bundan sonra kanallar boyutlandırılarak çeşitli elemanlardaki basınç kayıpları hesaplanır. Bulunan değerler şematik çizimlere işlenir. Kanal hesaplarında bulunan boyutlar yuvarlak kanallar içindir. Eğer dikdörtgen kanallar kullanılacak ise eşdeğer kanal çapından, dikdörtgen kanal boyutların geçilir.
Kanal boyutlandırılmasında kullanılan yöntemler şunlardır;
1. Statik basınç geri kazanım yöntemi 2. Hız düşümü yöntemi
3. Eşdeğer sürtünme kaybı yöntemi 4. Uzatılmış plenumlar
5. T- yöntemi 6. Sabit hız yöntemi 7. Toplam basınç yöntemi
6.9.1 Statik Basınç Geri Kazanım Yöntemi
Hava kanalı içerisinde akmakta olan havanın toplam basıncı, havanın hızından kaynaklanan dinamik basınç ile statik basıncın toplamıdır. Statik geri kazanım yönteminde amaç tüm kanal boyunca toplam basıncın sabit tutulmasıdır. Bu amaçla ana kanaldan branşmanlara doğru gidildikçe hava hızı düşürülür.
Bu sayede, sabit toplam basınç içerisinde dinamik basıncın oranı düşürülürken statik basınç artırılır. Statik basıncın itme gücü ile de havanın akışı sağlanır. Statik geri kazanım yönteminde, kanal basınçları düşüktür. Tüm kanallarda eşit miktarlarda basınçlandırma oluşur. Bu avantajlara karşın kanal boyutlarının büyüklüğü ve dolayısı ile ilk yatırım maliyetlerinin yüksek oluşu dezavantaj olarak karşımıza çıkmaktadır.
Bu yöntem her basınç ve hızdaki besleme kanalları için uygulanabilir. Ancak normal olarak dönüş ve egzoz kanalları için kullanılamaz. Hesap olarak eş sürtünme yöntemine göre daha karmaşık olmasına karşın, teorik olarak bütün kollarda ve çıkışlarda üniform basınç düşümü yaratması açısından daha güvenilir bir yöntemdir.
Kanaldaki hızlar sistematik olarak azaltılır. Her bir kanal parçasının önünde hız düşürülerek, dinamik basınç statik basınca dönüştürülür ve bu parçadaki kaybının karşılanmasında kullanılır. Ortalama kanal sistemlerinde bu statik geri kazanma %75 oranındadır. İdeal şartlarda bu oran %90’a kadar yükselebilir.
Bu sistemin avantajı, kanal sisteminin dengede (ayarlanan şekilde) kalmasıdır. Çünkü kayıp ve kazançlar hızla orantılıdır. Yüke bağlı olarak debilerin azalması sistemdeki balansı bozmaz. Statik geri kazanma yönteminin dezavantajı uzun kolların sonlarında, özellikle bu kanal kolu diğerlerine göre çok uzun ise, aşırı büyük kanal boyutları vermesidir. Ayrıca bu bölgelerde hızlar da çok düştüğünden kanalın ısı kayıp ve kazançlarına karşı yalıtımı gerekir.
Bir kanal sistemi bu yönteme göre şu şekilde tasarlanır: Fan çıkışında Tablo-6.14’e göre bir başlangıç hızı seçilir ve ilk kanal bölümünün boyutu, Ek-2’deki “Yuvarlak Kanallar İçin Sürtünme Kaybı” diyagramındaki koyu bölgeden (örnek olarak 2 Pa/m) seçilir. Kanalın kalan bölümlerinin boyutu Şekil-6.13’deki L/Q oranı diyagramından ve Şekil- 6.14’deki “Düşük Hızlı Statik Geri Kazanım” diyagramından bulunur. Hava miktarı (Q) ve statik geri kazanıma göre belirlenecek kanal bölümündeki çıkışlar ya da kollar arasındaki uzunluk (L) bilindiğine göre, Şekil-6.13’den
