Popüler Konu : Radyant Isıtma ve Önemi

RADYANT ISITMA VE ÖNEMİ
Bir ısıtma sürecinin verimliliği, ticari ve sanai kuruluşlarının temel hedeflerinden üretimi ve buna bağlı karlılığı arttırmak yönünden, daima sorulan ve araştırılan bir konudur. Çünkü, kuruluşların ısıtma enerjisi harcamaları, yıllık işletme giderleri içinde önemli bir payı oluşturmaktadır. Uygun yöntemin seçilmesiyle, ısıtma amaçlı harcamaların azaltılması ve aynı sermaye ile, hem daha çok, hem de ekonomik üretim yapılması sağlanabilir.
Radyant ısıtma, doğalgaz, sıvılaştırılmış petrol gazı (LPG) ve sıvı yakıtların, ışıma enerjisi sağlayan tüplerde yakılması sonucu ısınan tüplerden yayılan kızıl ötesi ışınların, reflektör aracılığı ile, direkt nesneleri ısıtma prensibine dayanır.
Makalede, doğal gazın kullanım talebiyle orantılı olarak, uygulamaları hızla yaygınlaşan ve ülkemizde de, önemli pazar oluşturacak, radyant ısıtma sistemlerinin, çalışma prensibi ve tipleri, kullanım alanlarından seçilmiş örnekler gözönüne alınarak tanıtılmakta ve enerji ekonomisi yönünden, konvansiyonel sistemlerle mukayesesine ve pazar analizine yer verilmektedir.

GİRİŞ
Radyant Isıtma, 1987-1988 yıllarından itibaren, büyük hacim ısıtmalarında kullanılan mevcut ısıtma sistemlerinin, güçlü bir alternatifi olarak karşımıza çıkmıştır. Bu tür ısıtma sistemleri, günümüzde, belirli bir uygulama düzeyine ulaşmış olup, her geçen gün, daha fazla ilgi odağı haline gelmiştir.
Radyant Isıtma Sistemleri ile ilgili bilgilerin ve bilinç düzeyinin, ülkemizde henüz yeterli seviyeye ulaşmamış olması, bu ısıtma yöntemi ile ilgili, gerçek teknik ve ekonomik yaklaşımların oluşmasını önlemektedir.
Bu genel giriş bilgileri ışığında, çalışmada, önce, radyant ısıtma prensibi, çeşitleri, kullanım alanları, seçenekler ve radyant ısıtma sisteminin teorik analizi yapılmıştır. Daha sonra konu ile ilgili örnekler verilmiştir. Çalışmanın son bölümünü sonuç ve değerlendirme oluşturmaktadır.
Radyant ısıtma, prensip olarak, konvansiyonel sıcak hava ile ısıtmadan çok daha farklı gerçekleştirilmektedir. Bilindiği gibi, üç tür ısı geçişi tarif edilmektedir.
Bunlar, iletim, taşınım ve ışınım şeklinde olmaktadır. Radyant ısı geçişi veya diğer ifadeyle Işınımla olan ısı geçişi, iletimle ve taşımınla olan ısı geçişinden tamamen farklı bir özelliktedir. Işınımla ısı geçişinde, iletim ve taşınım şekillerindeki gibi, ortamın dolu olmasına ve maddesel bir temasa gerek yoktur. Işınımla ısı geçişi, cisimler arasında boşluk olması durumunda da vardır.
Işınımla ısı geçişi olayının açıklanması, genel olarak dalga ve kuantum teorileri yardımıyla yapılmaktadır. Buna göre, ışınım, belirli bir dalga boyundaki kızıl ötesi ışınların, çarptıkları cisimlerin yüzeyindeki molekülleri titreştirmeleri, böylece oluşan sürtünme ile ısınmayı sağlamalarıdır. Tüm cisimler, yüzey sıcaklıklarına bağlı olarak ışınım yayarlar. Ancak, yüzey sıcaklığı 300 C' nin üzerinde olan cisimler, radyant ısıtma açısından dikkate alınır. Radyant ısıtmada kullanılan cihazlarda, yüzey sıcaklığı 450 C civarındadır. Bu yüzey sıcaklığına sahip cisimler, yüzey sıcaklığına da bağlı olarak, l - 10 m dalga boyunda ışınım yayarlar.
Radyant ısıtma cihazlarında, doğalgaz veya doğalgazın ulaşamadığı yerlerde, sıvılaştırılmış petrol gazı (LPG), bir brülör vasıtası ile yakılır ve Şekil l' de gösterilen sistemdeki borunun dış yüzeyi ısıtılır. Radyant tüp adı verilen bu borudan yayılan kızıl ötesi ışınların, reflektör aracılığı ile direkt nesneleri ısıtma prensibine dayanır

Şekil 1. Düşük Yoğunluklu Ranyant Isıtıcı

RADYANT ISITICILARIN ÇEŞİTLERİ, KULLANIM ALANLARI, SİSTEM TİPLERİ VE SEÇENEKLER
Isıtma tekniğinde faydalanılan Radyant Isıtıcılar, başlıca iki grup altında incelenebilir. Bunlar,
a) Yüksek Yoğunluklu Radyant Isıtma Cihazları,
b) Düşük Yoğunluklu Radyant Isıtma Cihazları, olarak adlandırılır.
      a) Yüksek Yoğunluklu Radyant Isıtma Cihazları: Bu gruba giren cihazlarda, yüzeylerin kor renginde olabildiği ve alevin kendisinden de, ışınım yaydığı tespit edilmiştir. Yani, çıplak alev ışınımı söz konusudur. Yüksek ışınım şiddetine sahip bu cihazlarda, yüzey sıcaklıklarının 1000 C' nin üzerinde olduğu ve bunların büyük yüksekliğe sahip hacimler için uygun olduğu belirlenmiştir. Ancak, cihazın açık alevli olanı kullanılıyorsa, ısıtılan hacmin iyi havalandırılması gerekir.
Bu tür radyant ısıtma cihazlarında, ışınım dalga boyu l ile 5 m arasında bulunduğundan, insan sağlığı için tehlikeli olabilir. Ancak, ışınım dalga boyu uygun şekilde kontrol edilirse, yüksek yoğunluklu bu cihazlar, çok iyi ısıtma sağlayabilir.
      b) Düşük Yoğunluklu Radyant Isıtma Cihazları: Radyant ısıtma tekniğinde, ilk olarak akla gelmesi gereken, düşük yoğunluklu radyant ısıtma cihazlarıdır. Bu tür ısıtma cihazlarının daha ucuz olması, pratikteki uygulamasının daha kolay gerçekleştirilmesi ve insan sağlığına kesinlikle zararsız olmaları, düşük yoğunluklu radyant ısıtma cihazlarını, yüksek yoğunluklu cihazlara göre, çok daha fazla tercih edilir duruma getirmiştir. Pazardaki önemi açısından da, incelenmesi gereken, düşük yoğunluklu radyant ısıtma cihazlarıdır.
Genellikle, büyük ve geniş hacimli mahallerin ısıtılmasında faydalanılan, radyant ısıtma sistemlerinin, başlıca kullanım alanları, aşağıdaki şekilde sıralanabilir.

Pratikte üç tip radyant ısıtma sistemi mevcuttur. Bunlar,
1) Açık Alevli Radyant Plaka Sistemi,
2) U Tipi Radyant Tüp Sistemi,
3) Vakum Fanlı Entegre Radyant Tüp Sistemi,
olarak gruplandırılır. Tüm sistemler birlikte, verim ve maliyet yönünden değerlendirildiğinde, vakum fanlı entegre radyant tüp ile U tipi radyant tüp sistemlerinin, daha ekonomik olduğu anlaşılmıştır.
Isıtma sistemi ile ilgili değerlendirmeler sonucunda, radyant ısıtma istemine karar verilmiş ise, çalışma sıcaklığına göre aşağıda sıralanmış değişik radyant ısıtıcılar arasından seçim yapmak gerekir. Bunlar,
- Yüksek Sıcaklıktı Elektriksel Quarz Isıtıcılar (2000 C)
- Yüksek Sıcaklıklı Açık Alevli Seramik Plaka Isıtıcılar (l 000 C)
- Orta Sıcaklıklı Bacasız Radyant Tüp Isıtıcılar (500 - 650 C)
- Orta Sıcaklıklı Bacalı Radyant Tüp Isıtıcılar (500 - 650 C)
- Düşük Sıcaklıklı Sulu ya da Buharlı Radyant Isıtıcılar (l 10 C)
şeklinde sıralanabilir.
Açık alevli seramik plaka ve Quarz radyant ısıtıcılar, ülkemizde yaygın olarak kullanılmakla birlikte, özellikle SPOT ısıtmalar için uygun olabilir. Bunlardan, Quarz ısıtıcıların işletme maliyetleri, elektrik enerjisi tükettikleri için çok yüksektir. Bu sebeple, bu tür radyant ısıtıcılar, büyük mağazaların giriş kapılarında veya benzeri yerlerde kullanılırlar.
Ayrıca bir kazan dairesi gerektirdiklerinden, düşük sıcaklıklı sulu veya buharlı ısıtıcıların, ilk yatırım maliyetleri oldukça yüksektir. Eğer işletmede, başka amaçlar için de kullanılan, atık buhar veya sıcak su varsa önerilebilir. Ülkemiz için en fazla ilgi çeken, bacalı veya bacasız radyant tüp ısıtıcılardır. Bacasız tipine karar verirken, hava değişim sayısının 2 değerinden büyük olması ve egzos gazları içindeki karbondioksit oranının, 5000 ppm' den düşük değerde kalması sağlanmalıdır.

RADYANT SİSTEM AVANTAJLARI
a. Sıcak hava üflemeli sistemlere göre %30-50 tasarrufludur.
b. Bakım masrafları son derece düşüktür.
c. Yok denecek kadar az elektrik tüketimi vardır.
d. Çok kısa sürede ve konforlu ısıtma sağlar.
e. Kolayca ve kısa zamanda monte edilirler.
f. Hava sirkülasyonu yapmadan tozsuz ve gürültüsüz çalışır.
g. Estetiktir ve çeşitli konstrüksiyonlara uygulanabilir.
h. Yer kaplamaz, kazan dairesine ve personele ihtiyaç yoktur.
i. Baca inşası problemi yoktur ve Çevre Dostu’dur.
j. Yatırım maliyetleri düşüktür.
k. Bölgesel ısıtmaya imkan verir.

RADYANT ISITICILARIN TEKNİK ÖZELLİKLERİ
Aşağıda radyant ısıtıcıların modellerine göre teknik özellikleri verilmiştir.[3]

Çizelge 1.Radyant Isıtıcıların Teknik Özellikleri

RADYANT ISITICILARIN ANA ELEMANLARI VE ÇALIŞIMA PRENSİPLERİ
Radyant ısıtıcıların ana elemanları; l. Brülör, 2. Radyant Tüp, 3. Reflektör, 4.Egzos Tüpü, 5. Vakum Pompası, 6. Sıcaklık Kontrol Ünitesi olarak sıralanabilir.
1. Brülör : Bağlantı flanşı, filtre, seramik alev başlığı, ateşleme elektrodu, alev kontrol sensörü, kontrol ünitesi, regülatör, magnet ventil, transformatör, türbülatör, basınç ayarlayıcı, ateşleme otomatiği gibi elemanlardan oluşur. Doğal gazın yakılması brülörde gerçekleştirilir.
2. Radyant Tüp : Titanyum alaşımlı çelikten, yüksek sıcaklık va korozyona dayanıklı olacak şekilde imal edilir. Yaklaşık 1200 C gibi yüksek sıcaklığa dayanıklı, siyah boya ile boyanır. Çalışma sıcaklığı 200 - 400 C arasında bulunur.
3. Reflektör : Parlatılmış alüminyumdan (veya paslanmaz çelikten) imal edilirler ve radyant tüplerin üzerine, Şekil l’ de gösterildiği gibi monte edilirler. Radyant tüpün yaydığı kızıl ötesi ışınlar, reflektörler vasıtası ile, ısıtılacak bölgelere yönlendirilerek (direkt olarak) yansıtılırlar.
4. Egzos Tüpü : Yanma sonu oluşan atık gazlar, egzos tüpü yardımı ile dışarı atılır. Bu tüpe, fan ve egzos pompası monte edilir.
5. Vakum Pompası: Vakum fanlı entegre radyant tüp sisteminin borularının sonuna monte edilir. Atık gazların çıkış borusu aracılığı ile, dış ortama verilmesini sağlar.
6. Sıcaklık Kontrol Ünitesi: Sıcaklık kontrolü, çoğunlukla termostatlar aracılığı ile sağlanır. Açık - Kapalı (süreksiz otomatik kontrol) veya iki kademeli (sürekli otomatik kontrol) şekilde kontrol mümkündür. Termostatlar, radyant tüplerin altına paralel olarak, zeminden 2 m (bazen 3 m) yukarı, uygun şekilde monte edilirler. Ayrıca, güvenlik açısından, emniyet termostatı bulunur.

RADYANT ISITMADA İŞLETME ŞEKLİ
Radyant Isıtma sisteminin işletmeye alınışı, ön süpürme adı verilen süreçle başlar. Tüplere, taze hava girişi sağlanarak, burada bulunabilecek yabancı gazlar dışarı atılır. Hava basıncı kontrol elemanı ile hava basıncı ve gaz basıncı için olan ile de, gaz basıncı ölçülür. Okunan değerler uygun ise, gaz vanası açılarak, gaz girişi sağlanır. Ateşleme, silikon - karbid elektrod ile yapılır. Yanma; brülör tek kademeli ise, tam yükte, iki kademeli ise, başlangıç yükünde başlar. Yanma esnasında alev kontrolü, alev sensörü tarafından otomatik şekilde olur. Egzos gazı basınç kontrol ünitesi ile, egzos basıncı ölçülerek, birikme olup olmadığı kontrol edilir. Anormal koşullarda veya sıcaklık arzu edilen değerin üstüne çıktığı zaman, brülöre gaz girişi kesilir.

RADYANT ISITMA SİSTEMİNİN TEORİK ANALİZİ
Radyant ısıtmada, hacim değil cisimler ısıtılır. Hacim havası ısıtılmadığı için, klasik yöntemle hesap yapılmaz. Yüzeylere düşen ışıma enerjsine göre hesap yapılarak, gereken ısı yükü tespit edilir.
Işınım için, kesin bir mekanizma açıklanamamış olmasına rağmen, başlıca iki teori, pratiğe daha yakın sonuçlar vermektedir. Bunlar, Maxwell' in elektromanyetik dalga teorisi ve Max Planck' in Kuantum teorisi olarak bilinmektedir. Maxwell' in elektromanyetik dalga teorisine göre, ısı, elektromanyetik dalgalar ile yayılmaktadır. Max Planck' in Kuantum teorisine göre ise, foton denen enerji paketçiklerinin ısıtmayı sağladığı görüşü ileri sürülmektedir. Ancak, söz konusu fotonların da, belirli frekanslarda titreşip, dalga karakteri gösterdiği ifade edilmektedir. Ancak, ışınım teorilerinin hepsinin birleştiği ortak nokta, ışınımla ısı geçişi olayının, bir yayma ve yutmadan ibaret olduğudur.
Tüm cisimler ışınım yayar. Gazlar ve yarı geçirgen bazı katı cisimler için (örneğin cam) ışınım, hacimsel bir olaydır. Diğer bir ifade ile, cismin bir noktasından yayılan ışınım, diğer noktalan tarafından yayılan ışınımdan etkilenir. Dalga mekaniğine göre, dalga boyuna ve frekansına sahip bir dalganın yayılma hızı;
C  =  .(1)
eşitliği ile belirlenir. Bu dalganın sahip olduğu enerji ise,
E = h . (2)
ifadesiyle hesaplanır. Burada, h Planck sabiti olarak ifede edilir ve h = 6,6256. l O"34 J.s değerindedir. Sıcaklığın yükselmesine bağımlı olarak, atomların daha hızlı titreşimleri ile, ışınım enerjisi artar, frekans büyür ve dalga boyu kısalır. Alçak frekanstaki ışınımın, dalga teorisine, yüksek frekanstaki ışınımın ise, kuantum teorisine uygun davranış gösterdiği ifade edilmiştir.
Işınım Şiddeti :
 Işınımın yayıldığı yüzeyin (dA,), yayma yönüne dik birim alanından ( dA,cos ), birim katı açı içinde (d) ve birim zamanda geçen enerji şeklinde tanımlanır. Bu süreç, Şekil 2' de gösterilmiştir.

Şekil 2. Işınım şiddeti ve Katı Açı

Işınım şiddeti için verilmiş tanıma göre, dA, yüzeyinden giden (veya geçen) ışınım akısı;

bağıntısı ile verilir. Spektral ışınım şiddeti, birim dalga boyundaki ışınım şiddetidir. Böylece, en geniş tanımı ile, tüm dalga boyu için geçerli ışınım akısı için,

Siyah Cismin Işınımı: Siyah cisim, üzerine gelen ışınımın yönü ve dalga boyu ne olursa olsun, tamamını yutan, Verilen bir sıcaklık ve dalga boyunda en fazla ışınımı, yönden bağımsız olarak yayan cisimdir.
Buna göre, belirli bir dalga boyunda ve sıcaklıkta, siyah cisimdan yayılan ışınım şiddeti;

olarak tanımlanır. Siyah cismin ışınım akısı için,

yazılabilir, dalga boyunda, siyah cisimden yayılan ışınım şiddeti,

eşitliği ile tanımlanır. Siyah cisim ışınımının dalga boylarına göre dağılımını,

şeklinde, PLANCK tarafından tanımlanmış ifade verir, 4. Burada, k = l,38054.10"2j (J/K) Boltzmann sabiti, c0 = 2,9979 (m/s) ışığın boşluktaki hızı ve T (K) mutlak sıcaklıktır,4. Bu eşitlikle tanımlanan lb(T), siyah cismin birim alanından, birim dalga boyu ve katı açı başına yayılan enerjiyi ifade eder. (6) ve (7) eşitliklerinde, gerekli değerler yerlerine konup, bir yarım küre yüzeyi için, tüm dalga boylarını içerecek şekilde integrasyon yapılırsa, T mutlak sıcaklığındaki siyah cismin, birim alanından yayılan enerji için,

ve

ifadesi elde edilir. Burada, = 5,67.10" W/nrK olarak, Stefan-Boltzmann sabitidir.

Mükemmel bir ışınım yayıcı (siyah cisim) tarafından yayılan ışınım enerjisini veren ifade, ilk olarak 1879 yılında STEFAN tarafından emprik olarak tanımlanmıştır. Daha sonra, Termodinamiğin birinci yasasına göre, 1884' te BOLTZMANN tarafından çıkarılmıştır. Böylece,

şeklindeki ifade ile, A alanına ve T mutlak sıcaklığına sahip, siyah cisimden yayılan ışınım enerjisi belirlenir.
ŞEKİL FAKTÖRÜ
Yüzeyler arasında, ışınımla etkileşmeyen bir ortam bulunması durumunda, iki cisim arasındaki ışınımla ısı geçişinde aşağıdaki değişkenler etkilidir. Bunlar;
- Yüzeylerin geometrileri,
- Yüzeylerin birbirine göre konumlan,
- Yüzeylerin ışınım özellikleri,
- Yüzeylerin sıcaklıkları,
olarak sıralanabilir. Ayrıca hesaplamalarda, yüzeylerin gri oldukları ve eşit dağılı olarak ışınım yaydıkları varsayılır. Bir cisimden (1) yayılan ışınımdan, diğer bir cisme (2) ulaşan ışınım miktarı, F şekil faktörü ile hesaplanır. Örneğin, ve K yüzeyleri arasındaki şekil faktörü, FK ile gösterilir ve yüzeyinden giden ışınımın, K yüzeyine düşen miktarı (oranı) olarak tanımlanır. Değişik geometriler için, şekil faktörlerini teorik olarak hesaplamak mümkündür.

Yüzeyinden dA yüzey elementi ve K yüzeyinden dAK yüzey elementi, şekil 3' te gösterildiği gibi, birbirine karşı gelişigüzel konumlandırılmıştır. Yüzey elementlerinin merkezlerini birleştiren r uzunluklu çizgi, yüzey normalleri ile ve K açılarını yapmaktadır. dA yüzeyinden bakıldığında, dA yüzeyi,

eşitliği tanımlanan hacim açısı altında görülür. Bunun tersi, dA yüzeyinden bakıldığında dA yüzeyi,

hacim açısı altında görülür, 7, s. 572. (12) ve (13) denklemlerindeki ( dA . Coş ) yüzeyi gözönüne alman yüzeyin, r doğrultusuna dik düzlemdeki projeksiyonudur.
Böylece, yüzeyinden çıkıp, K yüzeyine düşen ışınım miktarı için,

eşitliği yazılabilir, d yerine (12) nolu eşitlik yazılarak

elde edilir. A ve AK yüzeylerinin tamamı gözönüne alınarak,

yazılabilir. Işınım şiddetinin tüm yüzey üzerinde eşit yayıldığı, yansıtıldığı kabulü ile,

eşitliği yazılabilir. Radyant ısıtmada karşılaşılan mühendislik problemlerinin durumuna göre, toplama kuralı ve karşılıklık kuralı gibi şekil faktörleri arasında geçerli temel bağıntılardan da yararlanılır. Bunu haricinde, birbirini gören oldukça uzun yüzeyler için geçerli şekil faktörü hesaplanırken, HOTTEL ip yöntemi de kullanılabilir. Genellikle, ilgili kitaplarda verilmiş, bağıntı, çizelge ve diyagramlar kullanılarak, şekil faktörleri belirlenir. Radyant ısıtıcı için, F şekil faktörü ilave edilerek ısı geçişi ifadesi

şeklinde yazılabilir. Burada, A ısıtıcı alanını (m"), T, ısıtıcı yüzey sıcaklığını (K) ve T2 ısıtılan yüzey sıcaklığını (K) ifade etmektedir.
Radyant Isıtma problemi, bir levha ve ekseni buna paralel bir silindir olarak gözönüne alınabilir. Şekil 5' te gösterildiği gibi, 5 metre yükseklikte, 3 metre boyunda ve 102 mm çapta bulunan Radyant Isıtma borusunun, yere göre Şekil Faktörü 0,87 değerinde bulunur. Yani, Radyant ısıtıcıdan çıkan enerjinin, % 87' si yere ulaşmaktadır.

Şekil 3. radyant Isıtıcının Etki Alanı

RADYANT ISITICIDA YAKILAN DOĞALGAZIN ISITMA İÇİN FAYDALANILAN BÖLÜMÜ
Basit bir Radyant Isıtma cihazında, yakılan doğalgazın, etken olarak ısıtmaya katılan bölümü bir örnek ile hesaplanabilir. Bu örnek için, kullanılan yakıtın debisi myaklt= 2,2 NmJ/h, doğalgazın ısıl değeri Hu = 34535000 J/Nnr' ve hava fazlalık katsayısı n = l olarak verilmiştir. Bir saatlik süre içinde, = 0,90 yanma verimi ile yanma sonucu açığa çıkan ısı,
QN = m . Hu . = 2,2 . 34535 . 0,90/3600 = 18994,25 W   (21)
olarak bulunur. Bu ısının bir bölümü, yanma sonu oluşan atık gazların, Vg = 25,08 Nm3h debisi ile ve Tg.çıkış = 100 C çıkış sıcaklığında, dış ortama atılmasından oluşan, baca kaybı şeklinde kaybolmaktadır.
Verilen çıkış sıcaklığında atık gazın, sabit basınçtaki özgül ısısı cpg = 1386 J/Nm3 °C alınabilir. Sıcaklık farkı yaklaşık Tg.çıkış = 100 C kabul edilerek, baca kaybı,
Qk = V,. cpg. Tg.çıkış = 25,08 . 1386 . 100/3600 = 948,59 W   (22)
olarak bulunur. Böylece, burada örnek alınan radyant ısıtıcının borusunda gerçekleşen yanma sonunda, ısıtma borusu yüzeyine geçen ısı,
Qg = QN-Qk= 18994,25-948,59= 18045,66 W    (23)
olarak bulunur. Radyant ısıtıcılardaki kayıplar, Şekil 6 ile verilmiş grafikte gösterilmiştir.
Burada, ısıtılan cisim yüzeyine kadar olan, Şekil 6' da verilmiş, yanma verimi 1 = %90, yayma verimi  2= %80 ve yansıtma verimi 3 = %92 ile, tüm kayıplar göz önüne alınırsa, aşağıdaki sonuç bulunur. Etken olan ısı miktarı,
QSon = ı.2.3. Qg = 0,90 .0,80 . 0,92 . 18045,66 = 11953,45 W   (24)
değerinde bulunur.

Bu sonuca göre, Radyant Isıtıcıdan, ısıtılan yüzeye gelen ışınım enerjisinin, doğalgazın yakılması ile elde edilen ısı miktarına oranı,

olarak bulunur.

ISITMA SİSTEMİNİN SEÇİMİ
Isıtmada sistem seçilirken ve yatırım kararı verilirken, aşağıda sıralanmış sorulara, objektif yaklaşımlar ve yanıtlar bulunmalıdır.
- Sistem seçimini belirleyecek değişkenler hangileridir ve neden?
- Isıtılacak hacimlerde, yalıtımın kötüleşmesi, ya da tavan yüksekliğinin artması veya azalması, hangi ısıtma sistemini avantajlı duruma sokar?
- Hacim değişim oranlan, seçilecek ısıtma sistemini nasıl etkilemektedir?
- Radyant ısıtma sistemleri, hangi şartlarda, daha ekonomik bir ısıtma sağlayabilir?
- Değişik alternatifleri bulunan radyant ısıtma sistemlerinin arasından, hangileri, hangi kriterlere göre seçilebilir?
Makalenin giriş bölümünde de değinildiği gibi, ülkemizde, radyant ısıtma sistemlerinin kullanımı, yeni olduğundan, hangi koşullarda radyant ısıtma sistemlerinin, hangi koşullarda diğer konvansiyonel ısıtma sistemlerinin kullanılmasının uygun olacağı konusunda, henüz bir görüş birliği oluşmamıştır. Burada, ısıtma sisteminin seçimi ile ilgili örnek olarak, sanayi tesislerinin ısıtılması alınmıştır. Hacim darlığı ve konunun belirli bir noktaya odaklanması bakımından, sanayi tesislerinde kullanılan ısıtma sistemleri, iki gurub altında toplanmıştır. Bunlar,
A) Taşımınla Isı Geçişi Sağlayan Isıtma Sistemleri (Konvektif Isıtma Sistemleri)
B) Işınımla Isı Geçişi Sağlayan Isıtma Sistemleri (Radyant Isıtma Sistemleri)
Büyük atölyeler veya fabrika binaları gibi sanayi tesislerinde, hem radyant ısıtma sistemleri, hem de konvansiyonel ısıtma sistemleri kullanılabilir. Hangi sistemin seçilmesi gerektiğine, yatırım ve işletme masraflarının ekonomikliği ve işin tekniği ışık tutabilir. Eğer bir sanayi tesisinde, yeterli miktarda türbin çıkış buharı veya proses çıktısı buhar mevcut ise, bu buharın direkt yoğuşturuculara gönderilmesi yerine, önce tesiste ısıtma amaçlı olarak kullanılması, ekonomik açıdan en uygun olur.
Diğer bir örnek, bir boya atölyesi olsun. Burada, boyanın kuruması ile oluşan yanıcı ve parlayıcı özellikteki buharlardan dolayı, radyant ısıtma sisteminin kullanılması tehlikeli olabilir. Ancak, boya atölyesinde, teknik standartlara uygun projelendirilmiş bir havalandırma tesisatı mevcut ise, radyant ısıtma sistemi de güvenle kullanılabilir.
Isı yalıtımının kötü olduğu veya pencere ve kapıların çok sık açılıp kapandığı binalarda, radyant ısıtma sisteminin seçilmesi, ısı yalıtımı iyi sağlanmış binalarda, konveksiyonla ısıtma sisteminin seçilmesi, işletme giderleri yönünden, daha ekonomik olur. Bilindiği gibi, ısı kayıpları binanın sürekli rejim haline ulaşmış hali için geçerlidir. Eğer, ısıtma sistemi çalışma saatleri sebebiyle, uzun süreli kapatılıp, kısa süreli açık tutuluyorsa, radyant ısıtma sistemi daha ekonomik olur.
Sanayi tesislerinde kullanılacak ısıtma sistemi seçiminde gözönüne alınması gereken önemli bir değişken, ısı kayıplarıdır. Radyant ısıtma sistemi ile, konveksiyonla ısıtma sisteminin, ısı kayıpları yönünden karşılaştırılması, sayısal bir örnek ile gösterilebilir, 6, s.3. Fabrika binasının boyutları; Boyu 50 m, eni 10 m ve yüksekliği 5 m olarak verilmiştir. Bina yapı elemanlarının ısı geçiş katsayıları, duvarlar için k = 2,3 W/m2°C, çatı için k = 6,1 W/m2 °C, taban için k = 0,4 W/m2 °C olarak alınmıştır. Hava değişim katsayısı N, ilk yaklaşım hesabında, N = O olarak kabul edilmiştir.
Saatteki hava değişim miktarı, gerçek uygulamalarda, hiçbir bina için sıfır olamaz, ancak burada teorik bir mukayese için varsayım yapılmıştır. Hesaplamalarda, 6, s.3,4' ten alınmış uygulama formülleri kullanılmıştır. Önce, dış hava sıcaklığı tao = O C, istenen bina içi sıcaklık tc = 16 C alınarak, her iki ısıtma sisteminde oluşacak , (tai) ortalama iç hava sıcaklıkları ve (ta) iç ortam sıcaklıkları hesaplanmış ve Tablo l' de verilmiştir.

Tablo 1. Isıtma Sistemleri İçin Ortalama İç Hava ve İç Ortam Sıcaklıkları

*)"The Chartred Institution of Building Services Engineers" Kuruluşu tarafından hazırlanmış üç cilt kitap. BS standartları tarafından referans olarak gösterilmiştir.

Örnek olarak alınan binanın, toplam ısı kaybı, her iki ısıtma sistemi için hesaplanmış ve Tablo 2' de verilmiştir.

Tablo 2. Toplam Isı Kayıpları

Hava değişim sayısı N = O alınarak, her iki ısıtma sistemi için yapılmış teorik ısı kaybı hesaplan, hava değişim sayılarını, sırası ile l, 2, 3, 4, 5 ve 6 kabul edilerek yapılmış ve Tablo 3' te mukayeseli olarak verilmiştir. Hava değişim sayısına bağlı olarak oluşan hava değişim kaybı,
Qv = N.V.(tai-tao)/3    (26)
eşitliğinden hesaplanmıştır. Burada, V ısıtılacak binanın hacmidir. Yükseklik arttırımı olarak ifade edilen değerin, toplam ısı kaybı ile hava değişim kaybının toplamının %5' i alınarak bulunabileceği önerilmiştir, 6, s.5. Örnek olarak N = l için (26) nolu denkleme sayısal değerler yazılırsa,
QN= 1. 50. 10.5(22,63 -0)/3 = 18858 W ( Konveksiyonla ısıtma için) ve
Qv= 1. 50. 10. 5 ( 13,83 -O)/3 = 10708 W ( Radyant ısıtma için )
bulunur. Diğer değerler hesaplanırken, değişen sadece hava değişim sayısıdır.
Yükseklik arttırım kaybı hesaplanırken, örneğin hava değişim sayısı N = O için,
Yük. Art. Kayb.= 62231 x 0,05 = 3112 W
ve N = l için,
Yük. Art. Kayb.= ( 62231 + 18858 ) x 0,05 = 4054 W
değerleri bulunur. Diğer değerler de aynı şekilde hesaplanmıştır.

Tablo 3. Toplam Isı Kayıplarının Hava Değişim Sayısına Bağlı Değişimi

Dağıtım kayıpları, kazan verimi ve elektrik harcamı gibi diğer etkenler dikkate alınmadan, hava değişim sayısının değişimine bağlı olarak, radyant ısıtma sisteminin seçilmesinin, konveksiyonla ısıtma sistemine göre, önemli enerji tasarrufu sağladığı, Tablo 3' ün son sütunundan görülmektedir. Dağıtım kayıpları olarak, kazandan çıkan ve bina içinde dolaşan sıcak su veya buhar hattı ile dönüş hattından oluşan ısı kayıpları ifade edilmektedir.
Radyant ısıtma sistemi için, söz konusu olmayan bu tür kayıpların, Kazan + Fan-Coil sisteminde, izolasyonun kalitesine bağlı olarak, %10 değerlerine ulaştığı tespit edilmiştir. Elektrik tüketimi yönünden de, aynı ısıtma kapasitesi için radyant ısıtıcıların daha az elektrik tükettiği gözlenmiştir. Tüketime bağlı değerlendirme yapılırken, her iki sistemin yakıt tüketimleri, tam olarak hesaplanmalı ve brülör ve kazan verimleri de dikkate alınmalıdır.

SONUÇ
Gaz yakıtlı, radyant ısıtıcı ile ısıtılan ortamlardaki insanlar tarafından algılanan sıcaklık, söz konusu yerdeki hava sıcaklığına ve ışınım yoğunluğuna bağlıdır. Bu sebeple, düşük dış hava sıcaklıklarında dahi, insanlar için yeterli ısıtma konforu sağlanmaktadır. Ayrıca, aynı mekandaki hava, serin ve taze kaldığından, bulunulan ortam hoş ve sağlıklı olarak algılanmaktadır.
Radyant ısıtma esnasında, üzerlerine gelen ışınım ile, ısı enerjisi absorbe eden duvarlar, döşeme (yer) ve diğer cisimler, dolaylı bir ısıtma efekti sağlamaktadır. Bu tür ortamlarda, yüzey sıcaklıkları hacim havası sıcaklığının üzerine çıktığından, hava için, ilave bir ısıtma yüzeyi olarak hizmet vermektedir. Yüzeylerin ortalama sıcaklığı yükseldiği için, hava sıcaklığı, aynı algılama sıcaklığında, daha düşük tutulabilmektedir.Isı, direkt ihtiyaç duyulan bölgeye (örneğin, insanların bulundukları yere) gönderilmektedir. Cihazların çalıştırılmasından kısa bir süre sonra, oldukça yüksek bir ısınma hissedilmektedir. Kısa sürede etkili olarak devreye girmesi, işletme masraflarının düşük seviyede oluşmasını sağlamaktadır. Özellikle, birkaç saat gibi kısa süreli kullanımlar, spor salonları, stadyum türübünleri veya camiler gibi uygulama yerlerinde, enerji masrafları bakımından, çok büyük avantaj sağlamaktadır.
Doğalgazın yaygın olarak kullanıma geçmesi ile, radyant ısıtma sistemleri, Dünyada hızla konvansiyonel sistemlerin yerini almaktadır. Doğalgazın kullanım talebiyle ilgili olarak, Ülkemizde de, radyant ısıtma sisteminin, önemli bir pazar payı olacağı söylenebilir.
Sonuç olarak, ne radyant ısıtma sistemi, ne de konvektif ısıtma sistemi konusunda, ön yargılı olunmamalıdır. Bundan önceki bölümlerde açıklandığı gibi, her iki sistemin de, birbirinden farklı özelliklen ve uygun olduğu alanlar olabilir. Mühendislik yönünden yapılması gereken, ilk yatırım maliyetlerinin ve işletme giderlerinin, gerçek bir proje için analiz edilmeleri ve elde edilen sonuca göre seçim yapılmasıdır.

BİNA ISITMASINDA RADYANT ISITMA
ÖZET
Ülkemizde binalar için harcanan enerjinin büyük bir kısmı ısıtma için kullanılmaktadır. Günümüzde yüksek, büyük hacimli binaların ısıtılmasında güçlü bir alternatif olarak karşımıza radyant ısıtma çıkmaktadır. Radyant ısıtma sistemleri LPG yakar hale dönüştürülmelerinin kolaylığı nedeniyle doğalgazın ulaşamadığı yörelere de uygulanması mümkündür.
Bu çalışmada, radyant ısıtmanın genel prensipleri açıklanmış ve yaygın olarak kullanılan radyant ısıtıcılar hakkında bilgi verilmiştir. Mahale yeterli miktarda enerji vermek ve mahalde bulunanların konforunun sağlanması bakımından önemli olduğu düşünülen radyant ısıtma kavramları konfor parametreleri ile birlikte açıklanmıştır. Ayrıca radyant ısıtma sistemleri konvansiyonel sistemlerle karşılaştırılmıştır.
GİRİŞ
insanlar daha rahat bir hayata kavuşabilmek için yaşadıkları ortamın şartlarını devamlı değiştirmeye çalışmışlardır. Yirmibirinci yüzyıla yaklaştığımız şu günlerde teknoloji hayatımızın içinde tümüyle yer almaya başlamıştır. Modern teknoloji sayesinde doğadaki sorunları aşmasını bilen insan, yeni buluşlarla yaşamı kolaylaştırmanın yollarını öğrenmiştir. Havanın kontrol edilmesi insanların bu alanda yaptıkları yeniliklerden biridir.

Isıtma sistemleri yaşantımızda hep yer almış olup önemini sürekli olarak korumuşlardır. Isıtmanın bir harcama değil, verimliliğini ispatlamak zorunda olan bir yatırım olduğu düşünülmeli; tercih edilecek olan sistem, diğer ısıtma sistemlerine göre gerek ekonomiklik ve emniyet gerekse konfor açısından üstün özelliklere sahip olmalıdır. Radyant ısıtma sistemleri ülkemizde, 6-7 yıllık tanıtım-uygulama süreci sonucunda, bilinen sıcak hava üflemeli merkezi ısıtma sistemlerine karşı üstünlükleri ispatlanmış olup özellikle büyük hacim ısıtmalarında tercih edilmektedir.

RADYANT ISITMANIN GENEL PRENSİPLERİ
Radyant ısıtma, prensip olarak