Döşemeden Isıtma Sistemlerinin Kontrolü
Derleyen: Doç. Dr. Hüseyin BULGURCU
1. Giriş
Yerden ısıtma sistemleri, sadece ısıtma sistemleri olarak kontrol edilebilir ya da panel radyatörler, fanlı serpantinler, duvardan ısıtma ve sıcak su üreteçleri gibi ısı yayıcılar diğer türleri ile bağlantılı olabilir. Bu ısı yayma sistemlerinin her biri için farklı kontrol gereksinimleri ve ayarları vardır ve kontrol sisteminin tipi yerden ısıtma bölümü için kullanılacak olan kontrol sistemine karar verirken toplam ısıtma ve sıcak su ihtiyacının dikkate alınması gereklidir. Ayrıca, yoğuşmalı ya da yoğuşmasız kazanların ve onların gereksinimi olan farklı dönüş suyu sıcaklıkları ile tam bir sistem kontrolü stratejisi ve modern kontrol teknolojisinin doğru kullanımı ile yüksek seviyede verimlilik elde edilebilir. Döşemeden ısıtma sistemlerinde düşük sıcaklık ve sonuç olarak dönüşte düşük sıcaklık gerektiğinden, bir ısı kaynağı olarak sadece yoğuşmalı kazan kullanılmadıkça kazan besleme sıcaklığını döşemeden ısıtma için uygun seviyeye düşürmek gerekecektir. Bu düşürmeye "karıştırma" denir ve yerden dönüş suyu kullanarak ve kazandan gelen besleme suyu ile uygun oranda karıştırılarak elde edilir. Bu tip karıştırma, kendine yeterli tip sızdırma vanası kullanarak önceden ayarlanan sıcaklıkta su sağlayabilir ya da otomatik olarak sürekli sistemin belirli gereksinimlerini karşılamak için dış hava sıcaklık dengeleyici tarafından işletilen bir motorlu vana yardımıyla sistemin taleplerine uygun karışım sağlayacaktır.
Kontrol sisteminin ev sakini tarafından gerekli sıcaklık konfor düzeyini sağlamak üzere toplam ısıtma sistemini işletme yeteneğine sahip olması ve bunu en ekonomik ve en güvenli şekilde gerçekleştirmesi gerekir. Sistem mümkün olduğunca basit tutulmalı, ancak gerekli tüm fonksiyonları kontrol yeteneğine sahip olmalıdır. İyi bir kontrol sistemi, ısıtma tesisatını düzgün çalıştırabilmeli ve ev sakinlerinin taleplerini sağlamalıdır. Kontrol sisteminin tasarımı ve planlaması, ısıtma tesisatının tasarımı kadar önemlidir ve sonradan olmamalıdır. Kontrollerin tasarımı gelecekteki genişlemeye uygun olmalı ve aynı zamanda var olan sistemi genişletecek şekilde güncellenmiş kontrol felsefesini dâhil edebilirsiniz. Sonuçta, kontrol sistemine yapılan harcamalar, genel olarak haklı olabilir, ancak toplam ısıtma tesisatının fiyatı ile orantılı tutulmalıdır.
2. Emniyet Sınır Kontrolleri
Karıştırma Vanası
Bir karıştırma vanası, mekanik olarak önceden ayarlanmış bir sıcaklıkta döşemeden ısıtma sistemi için besleme suyunu sınırlar. Bu önceden ayarlanmış değeri elde etmek için kazan besleme suyu ile döşemeden dönüş suyu karıştırılır.
Sınır Termostatı
Bir sınır termostatı başlıktan önce takılmıştır. Su döşemeden ısıtma sistemine girmek için izin verilen maksimum sıcaklıkta ayarlanır. Sıcak su kaynağını kapatacak şekilde elektrikle tahrikli tipte vana bağlanacaktır.
İki-Üç Yollu Motorlu Vanalar
Sınır termostatı ile bağlantılı olarak kullanıldığında bu vanalar termostat besleme suyunu izin verilen maksimum sıcaklığa ulaştığında kapatır veya yönlendirir.
3. Konfor Kontrolleri
Oda Termostatı
Verilen bir alandaki hava sıcaklığını kontrol etmek için döşemeden ısıtma sisteminin suyu kapatılır (örnek olarak elektrik tahrikli kontrol vanası ile) veya birincil ısı kaynağı durdurulur (örnek olarak kazan anahtarlanır). Oda termostatları farklı tiplerde ve aşağıda listelenen geniş kademe işlevlerde olabilir:
- Ayar sıcaklığını azaltmak (gece ayar değişimi)
- Zon sınır kontrolü
- Dâhili zaman kontrolü
Elektronik termostatların sıcaklık duyargaları kablosuz olabilir veya konfor seviyesini ayarlamak için döşeme sıcaklığını kontrol edebilir.
Zaman Saatleri veya Programlayıcı
Zaman saatleri/programlayıcılar bireysel zonları veya sistemin tamamını zamana bağlı olarak kontrol edebilir. Döşemeden ısıtma sistemleri kontrollerinin, sistemi tamamen durdurma yerine konfor seviyesini düşürecek şekilde ayarlanması daha uygundur. Ayrıca zaman temelli talep kontrolü, modern dış hava dengeleyiciler ile desteklenebilir.
Kablolama Merkezleri
Modern kablolama merkezleri, çoklu oda termostatları ve zon vanalarının kontrolü yanında zamanlı kontrol girişi, pompa ve kazan talep sinyal kablolarını basitleştirme yeteneği sağlar. Normalde bir kablolama merkezi her besleme başlığına takılır ve dış kablolama karmaşıklığını azaltacaktır, ilave olarak çok sayıda röle ihtiyacını ortadan kaldıracaktır. Aşağıda elektrik diyagramında pompa ve kazan talep sinyalleri ile 6 oda termostatı, 6 elektrikli sürücü kontrol kablolama merkezi görülmektedir:
Şekil 1. Döşemeden ısıtma için kablolama merkezi
Hava Dengeleyici (Kontrol Ayar Değiştirici)
Isıtma sistemleri; bina duvarlarından, pencerelerinden, kapılarından vb. doğal yolla oluşacak ısı kayıplarını karşılamak için tasarlanır. Bir ısıtma sistemi, bu ısı kayıplarını dış hava sıcaklığı en düşük düzeyde olduğu duruma göre boyutlandırır. Isıtma mevsiminin birçok gününde dış hava sıcaklığı bu minimum tasarım seviyesinin üzerinde olur. Bu durumda, her bir bireysel ısıtıcıda termostatik kontrol kullanılmadığında aşırı ısınma ortaya çıkar. Dış hava sıcaklık dengeleyicileri, dış sıcaklığa bağlı olarak besleme sıcaklığını değiştirerek bu aşırı ısınmayı engeller. Böylelikle ısıtma sistemi gerçekleşen ısı kaybına uygun seviyede ısı üretir, sonuç olarak önemli yakıt tasarrufu sağlar.
Modern dengeleyiciler (kontrol ayar değiştiriciler) üç farklı şekilde olabilir:
1. Kazan dengeleyici
2. Vana dengeleyici
3. Kazan ve vana dengeleyici
Onlar tamamen döşemeden ısıtma veya döşemeden ısıtma ile radyatör ve evsel sıcak sisteminin birleştirildiği hibrit sistemin kontrolünde kullanılırlar. Kontroller tüm kontrollü zonlarda sabit konfor şartlarını oluşturmak üzere sürekli dış hava sıcaklığını izleyerek sisteme verilecek ısı miktarını ayarlarken maksimum zon sıcaklıklarını ve kazan minimum dönüş suyu sıcaklıkları gibi tüm emniyet koşullarını yerine getirir.
Dış hava sıcaklık dengeleyicileri toplam sistem performansını artırmak için ilave işlevlere sahiptir:
• Pompa taşması (tahliye): Isı kaynağından ısıyı dağıtmak ya da sistemin bir kısmında istenmeyen ısıyı atmak için.
• Pompa ve vana uygulaması: Vana ve pompaların yaz mevsiminde devrede kalmalarını önlemek için ısıtma sistemi kapatılır.
• İki kademeli sıcaklık kontrolü - gece ayar değişimi ve konfor seviyesi.
• Sistem talep sinyalizasyonu: Bir bölgeden ısıtma için bir talep varsa sadece birincil ısı kaynağının çalışmasına izin verir, böylece yakıt tasarrufu ve farklı zonlar için farklı zaman programları yapılabilmesi sağlanır.
• Sıcak hava kapatması: Bu özellik binanın ısı kayıpları, dış sıcaklık artışı sayesinde sıfıra düştüğünde ısıtma sisteminin çalışmasını önleyecektir.
Elektrikli Üç Yollu Karıştırma Vanaları
Hava dengeleme ile birlikte kullanıldığında yerden ısıtma sistemine giren suyun doğru sıcaklığı korumak için sıcak besi suyu ve soğuk zon dönüş suyu karışımını sağlar.
Elektrikli Dört Yollu Karıştırma Vanaları
Bunlar üç yollu vanalar gibi karıştırma etkisi sağlar, fakat avantajı kazana sabit miktarda su dönmesine izin verir, böylelikle birincil devrede basınç düşürme vanası ihtiyacını devreden çıkarır ve kazanda sabit debide su dolaşımı sağlar.
Kontrol Sistemi Tasarımı ve Seçimi
Bir kontrol sistemi tasarlanırken, evsel sıcak su hizmeti ve yerden ısıtma sistemine ek olarak ısı yayıcıların diğer formları için tüm gereksinimleri de dâhil olmak üzere, toplam ısıtma sistemini dikkate almak önemlidir. Kontrol sistemi tasarımı, daima bina yapısını ve kullanım amacını dikkate almalıdır. Daha kapsamlı ve karmaşık binalar, yüksek denetim içeriği gereklidir.
Konut veya hafif ticari binaların çoğunda genellikle ısıtma sistemi ve sıcak su üretimi birlikte bulunur. Bazı durumlarda ısıtma sistemi, radyatör ve yerden ısıtma arasında bölünebilir. Bu çeşitli sistemlerin her biri farklı besleme suyu sıcaklıkları gerektirir ve kontroller bunu sağlamak için seçilmelidir. Ek bölgeler veya uzantıları genellikle var olan doğal dolaşımlı ya da pompalı dolaşım sisteminde olabilir, ancak büyük bir boru değişiklikler gerektirmeden kontrolleri yükseltmek mümkündür.
Ticari özellikleri dengeleme kontrolü ve standart olarak karıştırma cihazları gerektirir. Bu sistemler sıklıkla iki veya üç farklı tipte ısı yayıcılara, birkaç farklı zon ısıtmaya, tümü özel kontrol şartlarına sahiptir, genellikle sistemleri arasında uyum (entegrasyon) gerekir çünkü kazanları ve pompa setlerini paylaşırlar. Bazı ticari özellikler, kurulan Bina Yönetim Sistemlerinde (BYS) yüklüdür ve BYS Üreticileri veya döşemeden ısıtma sistemi konusunda uzman bir kontrol sistemi şirketinin tavsiyelerinden ve bu tür sistemler için kontrol mantığı ve grafiklerden yararlanmalıdır.
Döşemeden ısıtma sistemleri için kontrol tasarımı aşağıdaki grafik referans alınarak basitleştirilir. Bireysel oda kontrolünün oda termostatları ile kontrol edildiği, akışın elektrikli sürücülerin bulunduğu başlıklar vasıtasıyla yapıldığı kabul edilmiştir. Daha sonra kazan tesis türünü dikkate almak (yoğuşmalı ya da yoğuşmasız) ve tamamen tek tip döşemeden ısıtma sistemi, ya da mastarlı veya kaplama zeminler ile radyatörlü hibrid sistemler olup olmayacağını dikkate almak gereklidir. Evsel sıcak su üretimi, eğer varsa, geleneksel bir şekilde bir depolama tankına veya "kombi" cihaz kullanarak doğrudan elde edilebilir.
Şekil 2. Döşemeden ısıtma kontrol sistemi tasarım algoritması
Sistem-1: Kumanda panosundan talep sinyali geldiğinde döşemeden ısıtma sistemi pompası çalışır ve kazan dairesi için bir talep sinyali üretilir. Kendinden tahrikli karışım vanası (mekanik ayarlı) döşemeden ısıtma sistemine gelecek su sıcaklığını sınırlar. Kumanda panosuna bağlanan tüm oda termostatları ikna olduğunda döşemeden ısıtma pompası duracak ve kazana talep gönderilemeyecektir.
Şekil 3. Kendinden tahrikli tip su karışım vanası ile sınır kontrolü tesisat şeması
Sistem-2: Bu sistem diğer servisler hariç sadece döşemeden ısıtma sistemini besleyecek su için adanmış bir yoğuşmalı kazanı öngörmektedir. Ayar değiştirme (reset) kontrolü (kazan dengeleyici) kazanı kumanda eder ve dış hava koşullarına bağlı olarak oluşan ısı kayıplarına uygun olarak kazan besleme sıcaklığını değiştirir. Kazan sadece kumanda panosundan ısıtma talebi geldiğinde çalışabilecektir.
Şekil 4. Dış sıcaklık dengelemesi kontrollü yoğuşmalı kazan kullanılan döşemeden ısıtma sistemi tesisat şeması
Sistem-3: Bu sistemde geleneksel kazan sistemi önerilir, burada kazan dönüş sıcaklığının 50°C’nin altında olması tavsiye edilmez. Böylelikle döşemeden ısıtma sistemine uygun su sıcaklığını sağlamak için yeniden ayar kontrollü (kazan dengeleyici) bir karıştırma cihazı gereklidir. Dört yollu vana kullanılmasıyla kazan için gerekli su dolaşımı sağlanır ve kazan duyargası kazanın yüksek sıcaklıkta yoğuşma olmaksızın çalışmasını sağlar.
Şekil 5. Dört yollu karıştırma vanası kullanılan dış sıcaklık dengeleme kontrollü döşemeden ısıtma sistemi tesisat şeması
Sistem-4: Bu sistem döşemeden ısıtma sistem döşemeden ısıtma sistemi için değişken sıcaklıkta su besleyen yoğuşmalı kazan sistemini önerir, fakat ayrıca sıcak kullanım suyu besleme pompasına da sahiptir. Sıcak kullanım suyu gerektiğinde yeniden ayar kontrolü (kazan dengeleyici) döşemeden ısıtma sisteminde aşırı sıcaklık artışı olmasını önlemek için döşemeden ısıtma pompasını durdurur. Kazan sadece sıcak kullanım suyu için talep olduğunda veya kumanda merkezi çağırdığında devreye girecektir.
Şekil 6. Dış sıcaklık dengeleme kontrollü, sıcak su üretim pompalı, yoğuşmalı kazan kullanılan döşemeden ısıtma sistemi tesisat şeması
Sistem-5: Geleneksel kazan sistemi kullanılmasıyla döşemeden ısıtma sistemi için bir karışım vanası ile değişken sıcaklıkta su üretilir, fakat sıcak kullanım suyu için bir pompa kullanılır. Yeniden ayar kontrolü (vana dengeleyici) sıcak kullanım suyu sıcaklığını izler ve bir gereksinim olduğunda sıcak kullanım suyu pompasını enerjilendirir. Sıcak kullanım suyu üretilirken karışım vanası aşırı sıcak suyun döşemeden ısıtma sistemine geçmesini önleyecektir.
Şekil 7. Dört yollu karışım vanası destekli dış sıcaklık dengeleme kontrollü, sıcak su üretim pompalı, döşemeden ısıtma sistemi tesisat şeması
Sistem-6: Bu sistem tipik olarak iki zonlu ısıtma sisteminin kontrolüne imkân verir, burada zemin kat döşemeden ısıtmalı, birinci kat ise radyatörlü ısıtmalıdır. Döşemeden ısıtma sistemi bir karıştırma vanası yardımıyla besleme hattından farklı sıcaklıkta beslenir. Radyatör devresi dahi doğrudan kazan dengelemesi sayesinde kazandan farklı sıcaklıkta su ile beslenir, ayrıca iki yollu zon vanasına sahiptir. Besleme sıcaklığı her iki zonda da farklıdır, fakat dış hava sıcaklığına bağlı olarak değişirler. Sıcak kullanım suyu gerektiğinde kazan bunu üretmek için çalışmaya devam eder, fakat su sıcaklığı zon için gerekli sıcaklıktan fazla olmaya başladığında radyatör zon vanası kapanmaya başlar. Yeniden ayar kontrolü (kazan ve vana dengeleyici) üç talebin hepsini kontrol eder, üstüne aşırı ısıyı tahliye eder ve kontrol cihazı için bir talep sinyali sağlayacak olan döşemeden ısıtma sisteminde kumanda panosu yardımıyla bireysel oda kontrolü yapar.
Şekil 8. Dış hava sıcaklık dengeleme kontrollü, sıcak su besleme pompalı, döşemeden ısıtma sistemi tesisat şeması
Kaynaklar
- Good Practice Guıde 302, Controls for domestic central heating and hot water – guidance for specifiers and installers, Housing Energy Efficiency,
- http://www.draytoncontrols.co.uk/uploadedFiles/Drayton/Industry_Regulation/Good_Practise_Guide_302_ENG.pdf (13.02.2016 tarihinde erişildi)
- http://www.olguotomasyon.com/heating.htm
- http://www.sondex-tanpera.com.tr/urunlerimiz/features-7/sicak-su-denge-tanklari.html
- http://kodsan.com.tr/ (25.05.2016 tarihinde erişildi)
- http://www.arca53.dsl.pipex.com/index_files/comm1.htm (07.06.2016 tarihinde erişildi)
- http://www.arca53.dsl.pipex.com/index_files/comm2.htm (07.06.2016 tarihinde erişildi)
- http://www.arca53.dsl.pipex.com/index_files/contexp.htm (07.06.2016 tarihinde erişildi)
- http://www.leemick.co.uk/ufh/tech/ufh.htm (07.06.2016 tarihinde erişildi)
PDK serisi paket denge kabı; hava ayırıcı, tortu ve pislik tutucu ve denge tankının işlevini tek başına yerine getirmektedir. Bu özelliği sayesinde ciddi oranda maliyetten tasarruf sağlanmaktadır. Paket denge kapları kapalı devre ısıtma sistemlerinde ısıtıcı kaynak ile tesisat arasındaki ısıl ve hidrolik dengelemeyi yaparak kazan sistemlerinin ömrünü uzatır. Ayrıca farklı güçlerdeki ısı kazanlarının basınç, sıcaklık ve debi dengesini sağlar. Paket denge kabının tesisattaki konumu hava ayırıcı ve tortu ayırıcı içinde ideal bir yerdir. Hava ayırma işlemi otomatik hava atma pürjörü sayesinde çok hızlı bir şekilde yapılabilmektedir. Denge kabının tabanında bulunan boşaltma musluğu sayesinde kap içine biriken tortu ve pislik kolayca boşaltılabilir.
Kullanım yerleri: Klasik ve otomasyon kontrollü kazan sistemleri (döküm, çelik kazanlar), kaskat kazan sistemleri, çeşitli iklimlendirme sistemlerinde kullanılır.
