Kazan seçiminin yakıt sarfiyatına etkileri

Isıtma sistemlerinin ekonomikliği bir iki noktaya (örneğin kazan verimi v.b.) bakılarak karar verilemez. Sistem verimi birçok parametreye bağlıdır. Yerine göre bunların birbirlerine olan etkileri değişir, ters etki bile yaratabilir. (Örneğin eski bir binanın modernizasyonu sırasında mevcut kazan değiştirilmeden binada izolasyon uygulanarak doğal gaza geçilmesi. Bu durumda binanın ısı kayıpları azalacağından mevcut eski kazan sık sık devreye girip çıkacak, uzun süreler boşta durarak işletme ısıl verimini düşürecek ve yakıt tüketimini arttıracaktır).

Ülkemizde yapılan önemli yanlışlardan biri de, dönüşüm yapılacak binada, bina ısı ihtiyacının belirlenmesinde yaşanmaktadır. Isıtma sistemleri, genellikle bilinçsiz bir şekilde değişik nedenlerle (hesap tarzı eksikliği, v.b. ) büyük seçilmiştir. Dönüşüm yapılacak binalarda bu duruma bakılmaksızın birçok uygulamacı, ya eski kazan gücünü baz almakta, ya da bunu belirliyemiyorsa binada radyatör dilimi sayma yoluna gitmektedir. Yakıt sarfiyatı, seçilen yeni kazanın; cinsi, bina ihtiyacına göre gücü, izolasyonu, kullanılan otomatik kontrol sistemiyle çok yakından ilgilidir.

Yakıt sarfiyatında kazan işletme ısıl veriminin önemi

Kazanlarda verim konusu önemli bir seçim kriteri olarak kabul görmektedir. Bir kazanın ekonomikliği hakkında bir ön fikir edinebilmek için bakılacak ilk özellik kazanın verimi olmakladır. Ülkemizde bu konudaki geçerli Türk standartlarında, TS 4040 ve TS 4041, sadece "kazan verimi" tarif edilmiştir. Oysa bir kazanın işletme giderlerinin değerlendirilmesinde bu tanım yetersiz kalmaktadır. Yabancı standartlarda (örneğin DIN 4702) ise bu konuda "kazan verimi'"ni tamamlayıcı nitelikte "kazan işletme ısıl verimi" (Nutzungsgrad), "kazan yıllık işletme ısıl verimi" (Jahres-nutzungsgrad) ve "kazan norm işletme ısıl verimi" (Norm-nutzunsgrad) tanımlar yapılmıştır.

[2]Kazan verimi (hk) Isıtıcı akışkana saatte geçen faydalanılır ısının (kazan gücünün) yakma ısı gücüne (kazana saatte yakıt ile verilen ısı miktarına) oranıdır.

Kazan verimi % 100 kazan yükü için sabit su sıcaklığında, rejim halinde, brülörün sürekli çalıştığı deney şartlarında belirlenmektedir. Bu nedenle sadece brülörün çalıştığı işletme zamanları için bir değerlendirme kriteridir. Brülörün çalışmadığı süreler için ise bir anlam ifade etmediğinden, kazanın yakıt tüketimi, işletme ekonomisi hakkında kazan verimine dayanarak bir değerlendirme yapmak mümkün değildir. Bu şartlarda kazanın durma kayıpları, qB, ön plana çıkmakta ve kazanın ekonomikliği hakkında önemli bir değerlendirme kriteri olmaktadır.

Durma kayıplar denildiği zaman, brülör çalışmadığı zamanlarda, kazan yüzeyinden ortama olan ısı kayıpları ve baca çekişi nedeniyle kazan yanma odası ve duman gazı kanallarının soğuması anlaşılmaktadır. Brülör, kazanın işletmeye hazır tutulması için tekrar çalıştığında bu kayıpların karşılanması gerekmekte ve ilave bir yakıt tüketimine neden olmaktadır.

Kazan, bina ısı ihtiyacını karşılamak için brülörün çalıştığı, sürelerde kazan verimi r)k ile, bina ısı ihtiyacının olmadığı, ancak ihtiyaç olduğunda hemen cevap verebilmek için belirli bir sıcaklıkta durduğu sürelerde de qD ile değerlendirilmektedir.

Ancak her iki büyüklük, r)k ve gü, tek başlarına ekonomiklik hakkında bir kriter olamamaktadır. Bu nedenle bir zaman aralığında değerlendirme yapmak gerekmektedir. Anlık bir enerji değerlendirmesinin yapıldığı kazan verimi, t|k'nın aksine bir zaman aralığında değerlendirme yapılan durum için "kazan işletme ısıl verimi" tariflenmiştir.

Kazan işletme ısıl verimini, hN

Kazan işletme ısıl verimi belirli bir zaman aralığında kazandaki suya geçen faydalanılabilir ısı miktarının kazana yakıtla verilen ısı miktarına oranıdır. Burada, kazanın, belirlenen zaman aralığında ısıtma sisteminden talep edilen, farklı yük durumlarındaki davranışı değerlendirilmektedir. Uygulamada zaman aralığı olarak genellikle ısıtma sezonu veya bir sene alınmaktadır. Bir sene göz önüne alındığında elde edilen verime " kazan yıllık işletme ısıl verimi" denmektedir.

Kazan işletme ısıl verimini,

Bu ifade sabit su sıcaklıktı kazanlar için geçerli olup, modern düşük sıcaklık kazanları için modifiye edilmelidir.

Konu yazımızın ikinci bölümünde ele alınacaktır. Buradan da görüldüğü gibi işletme ısıl verimi, kazan yüküne, (φ, ve dolayısıyla dış hava sıcaklığına, kazanın durma kayıplarına bağlıdır. Sabit su sıcaklığı ile işletilen kazanlarda en yüksek işletme ısıl verimine (h= 1 durumunda, yani %100 kazan yükünde (deney şartlarında) erişilebilmektedir. İşletme ısıl verimi yükün düşmesi ile hemen azalmakta, %20'nin altındaki yük durumlarında ise çok kötüleşmektedir. Kazanın büyük seçilmiş olması bu durumu yaratmaktadır (Şekil 1).

Kazanın durma kayıplarının, qB'nin azaltılması ile yüksek yüklerde fazla değilse de düşük yüklerde etkili bir iyileştirme söz konusu olmaktadır.

Kazan veriminin, hk 'nın yükseltilmesi ise yüksek yüklerde büyük bir iyileştirme yaparken, kısmi yüklerde etkisi az olmaktadır. Demek ki, bir kazan tasarım değerlerinin altında yüklerde çalışıyorsa, kazan veriminin yüksek olması, yakıt sarfiyatının da düşük olacağı anlamına gelmektedir. Burada unutulmaması gereken en önemli noktalardan biri de, kazan işletme ısıl veriminin yükseltilebilmesi için değiştirilecek parametlerin söz konusu kazanda değiştirilebilir olmasıdır.

Kazan tasarımının, kazanı düşük su sıcaklıklarında, sorunsuz çalıştırabilecek (örneğin düşük su sıcaklıkları ile çalıştırıldığında yoğuşma olmayacak şekilde tasarlanması) şekilde yapılmış olması, uygun kazan-brülör kombinasyonunun seçilmiş olması, etkili bir kontrol sistemi ile donatılmış olması gerekmektedir.

Kazan yıllık-işletme ısıl verimi, rhNa'da sadece sabit sıcaklık kazanları için kullanılabilmekte ve bununla modernizasyonda yakıt tasarrufu hakkında bilgi sahibi olunabilmektedir. Kazan norm-işletme ısıl verimi, hNN deney standında ölçülen 5 adet belirlenmiş kısmi yük ile önceden belirlenmiş sürelerle işletme sonucu bulunan değerlerden faydalanarak hesaplanan senelik işletme ısıl verimidir. Norm-işletme ısıl verimi diğer teknik özellikler gibi kazan tanını büyüklüğü olarak görülmektedir. Deney standında kontrol edilen şartlarda gerçekleştirildiği için değişik markalı kazanların değerlendirilerek karşılaştırılmalarında kullanılan önemli bir kriterdir.

Sonuç

Kazan seçiminde değerlendirmeler bilimsel temellere dayandırılmalı, modern ısıtma cihazları için mevcut işletme şartlarında yanıltıcı sonuçlara yönlendirecek parametreler ( hk kazan verimi gibi ) tek kriter olarak görülmemeli, binalara uygun kazan-brülör baca kombinasyonları uygulanmalı, montaj yapılırken yabancı yönetmeliklerden de faydalanılmalı ve kazan yakıl diktan sonra mutlaka baca gazı analizine dayanılarak brülör ayarı yapılmalıdır. Yoğuşma olan kazanlarda gerekli tesisat önlemleriyle bunun önüne geçilmeli (ileriki bölümlerde tekrar ele alınacaktır), fazla hava vererek baca gazlarının çiğ noktası düşürülmemelidir. Zira fazla hava ile çalışıldığı takdirde baca kayıpları artacağı için verim düşmektedir. Bu bakımdan baca gazı analiz sonuçlarını gösterir çıktılar mutlaka kullanıcılara verilmelidir.

Kapıcılar, kazan işleticisi durumundan çıkarılarak, günümüzün hassas cihazları için uzman işleticiler devreye sokulmalıdır. Özellikle firmalarımız, servis eğitimlerini reklam için değil, gerçekten işe yarar uzmanlaşmış elemanlar yetiştirmek için vermelidirler. Öncelikle yapılan eğitimlerin seviyesini kendileri beğenmelidirler.

Mühendisler olarak hepimize düşen görev güncel teknikleri yakından takip ederek öğrenmek, öğretmek ve doğru olarak uygulamaktır. Gelecek sayıdaki 2. bölümde, modern ısıtma sistemlerinde kullanılan düşük sıcaklık kazanları tanıtılacak ve konvansiyonel kazanlarla karşılaştırmaları yapılacaktır.

KAYNAKÇA

1. Vom feuerunstechnischen Wirkungsgrad zum Normnutzungsgrad, Gerd Böhm, Sanitar und Heizungstechnik, Sayı: 10, 1993

2. Reihenfolge der Massnahınen: Warmedammung öder Heizungusmodernisicrung?, Hans Schneider, Sanitar und Heizungstechnik, Sayı: 4, 1994

3. DIN 4702

4. TS 4040

5. TS 4041