Mekanik Tesisat ve Klasik Soru

"Pompa gidise mi konur yoksa donuse mi?"

Sanirim bu soru mekanik tesisat sektorunde en cok sorulan sorularin basinda gelir. Bu sektorun icinde olanlarin defalarca duydugu, kitaplarda, makalelerde okudugu, yillardir tartisilan bir konudur. Isin ilginc yani ise bu soru dogru bir soru degildir. Yillar boyunca yanlis sekilde sorulmustur ve dolayisiyla cevap da tam olarak dogru degildir. Yaziyi okuyunca ne demek istedigimi daha iyi anlayacaksiniz.

Yillar once is ortagimla birlikte, sadece dogalgazla ilgilendigimiz bir donemde, bir tanidik vasitasiyla bir mekanik tesisat proje isi alma durumumuz vardi. Dogalgaz konusunu cok iyi biliyorduk fakat mekanik tesisat projesi hic yapmamistik. Isin kotusu dogalgaz projeciligini cok kisa surede ogrendigimize gore mekanik tesisat projesini de rahatlikla yapabilecegimizi dusunuyorduk. Isi veren kisi (tecrubeli bir muteahhit) bizim bilgimizi denemek icin olsa gerek, bizimle tanisir tanismaz o klasik soruyu sordu:

"Cocuklar siz isitma sistemi tasarlarken, sirkulasyon pompasini gidise mi koyuyorsunuz, donuse mi?"

Bir kac saniye sessizlik oldu. Benden yaklasik 3.5 ay daha fazla mekanik tesisat tecrubesi oldugu icin ortagimin cevap vermesini umuyordum. (Ne de olsa 3.5 ay 0 aydan fazlaydi). Fakat belli bir sure bosluk oldu ve ortagimdan cevap gelmedi. Ben de hemen bu kisa sure icinde dusunmeye basladim. Dogalgazla benzetme yapmaya calistim; servis kutusu, regulator, diger butun elemanlar hizli bir sekilde kafamdan geciyordu. Sonra hidroforu dusundum, su deposuna bagli olan bir pompayi hatirladim Hepsi akis istikametine gore gidis tarafindaydi. Kararimi vermistim. Evet, gidise olmaliydi.

Tam o sirada ortagim cevap verdi:

"Donuse!"

Benim beynimden cikis emri geldigi icin artik cok gec olsa da hemen sonra ben cevap verdim:

"Gidise!"

Her nedense benim cevabimi duymayan, veya duymak istemeyen tecrubeli muteahhit beyefendi, ortagima donerek:

"Tabii ya, aynen ben de oyle dusunuyorum. Pompayi mutlaka donuse koymak lazim" dedi ve isi bize verdi(!)

Son zamanlarda, sanirim ozellikle de bu konudaki kitaplarin etikisiyle (ISISAN Yayinlari gibi), bir fikir birligi olustu ve hemen hemen herkes pompayi gidise koymanin dogru olduguna karar verdi. Bir cok meslektasimin bu soruya cevabi hazirdir: gidise tabii ki! Peki neden? Bunu hic dusundunuz mu? Ben, kitaplarda anlatilan bilgilere daha farkli bir bakis acisi sunup, daha farkli bir sekilde bu sorunun cevabini aciklamaya calisacagim. Konuya meraki olanlarin yararlanacagi, daha bilgili ve tecrubeli meslektaslarimin da bilgilerini tazeleyecegi veya uzerinde fikir yurutebilecegi bilgiler vermeye calisacagim.

 

Bunun icin once, cok kisa bir sekilde ve minimum detaya girerek bir (sulu) isitma sistemini aciklayalim. Kisaca amac bir mahali isitmaktir. Bunun icin cok farkli metodlar olsa da konumuz olan sulu isitma sistemi; bir isi kaynagi (kazan, isi pompasi, esanjor vs), isi yuku (radyator, konvektor, fan coil vs) ve bunlarin arasindaki baglantiyi ve dagitimi saglayan borulamadan ibarettir. En cok kullanilan sistemlerden biri olarak biz kazan-radyator sistemini inceleyelim. Kazanda isitilan suyu radyatorlere goturen boru hattina gidis hatti, radyatorde isisini kaybederek (isitilan ortama vererek) soguyan suyu tekrar kazana ulastiran hatta da donus hatti diyelim. Eskiden buharli isiticilarin yerini sicak sulu sistemlere birakmasindan sonra, dogal cekisli, (gravite) pompasiz sistemler kullanilmaya baslanmis. Isinan suyun yogunlugu azaldigindan, gidis borulari ile donus borulari arasindaki yogunluk farki, yercekiminin etkisiyle suyun dogal olarak yukari hareket etmesini sagliyormus. Bahsedilen bu yogunluk farkinin yarattigi kuvvet buyuk olmadigi icin sistemdeki basinc kaybinin minimum duzeyde tutulmasi gerekiyormus. Bunun icin de cok buyuk gidis borusu (hatta borulari) ve donus borulari gerekliymis. Zaman icinde sirkulasyon pompalari devreye girmis ve sistemdeki basinc farkini yenecek gucte uretilen pompalar sayesinde boru caplarinin bu kadar buyuk kullanilmasina gerek kalmamis.

 

Kisaca pompanin fonksiyonundan bahsedelim. Sistemdeki su ana kadar bahsi gecen elemanlar birlestiginde bir kapali devre olustururlar. Yani sistem atmosfere direk acik olmadigindan, sistem basinci da atmosfer basincindan etkilenmez. Sistem tamamen su ile doludur ve surekli basinc altindadir. Amac, isinmis suyu radyatorlere gondermek ve sogumus suyu da kazana dondurmek oldugundan, suyu (sihhi tesisatta bir cok ornegini gordugumuz) daha yuksek bir noktaya basma ihtiyaci da yoktur. Radyator kazanin uzerindeyse, sicak gidis suyu yuksege gider fakat ayni esnada sogumus donus suyu da asagidaki kazana doner. Kisacasi, sistemde bir dolasim olur. Iste bu sebeple isitma sistemindeki pompalara dolasim (sirkulasyon) pompasi denir. Ilginc bir bilgi vereyim, pompa calistigi anda, su sistemin her tarafinda dolasmaya baslar, sadece pompa cikisinda degil. Yani sistemin herhangi bir noktasindaki debi, pompa debisiyle aynidir. Amac sadece suyu sistem icinde dolastirmaktir. Suyun sistem icinde dolasimi esnasinda basinc kaybi olusur. Basinc kaybi kazanda, radyatorlerde ve gidis-donus boru hattinda meydana gelir. Dolasan su miktari ne kadar artarsa, basinc kaybi da ayni oranda artar. Dolasim pompalarinin, emme veya basma gibi bir yukumlulugu yoktur, tek gorevi istenen miktarda suyu sistemde dolastirabilmek icin gerekli olan basinc farkini olusturmaktir. Bu basinc farki da sistemdeki basinc kaybi kadardir. Iki cumle once, kritik bir terimden bahsettim : basinc farki. Biraz bunu acalim, cunku tam olarak anlasilmayan veya ihmal edilen fakat cok onemli bir konudur.

Isitma tesisatinda kullanilan pompalar santrifuj pompalardir. Santrifuj pompalarin en onemli ozelligi, giren ve cikan suyun debisine bagli olarak pompa giris ve cikisi arasinda basinc farki olusturmasidir. Her pompanin bir calisma egrisi vardir ve her su debisine gore olusturacagi basinc farki bellidir. Hatta debi sifirken yani hic dolasim yokken bile santrifuj pompa calistigi surece giris ve cikis arasinda basinc farkina sebep olur, ilginc degil mi? Burada israrla altini cizmek istedigim konu santrifuj pompanin sagladigi basinc degil, basinc farkidir. Bu konunun cok iyi anlasilmasi lazim. Ornegin bir dolasim pompasina 10mSS basincla giren 1 lt/s debideki su, pompadan kendi calisma egrisinde gosterilen 1lt/s ye karsilik gelen basinc farkini (ornegin 10 mSS) kazanarak cikar, yani 20 mSS olarak. Pompa calistigi surece bu 10 mSS lik basinc farkini olusturur. Giris basinci 1mSS ise, cikis basinci 11 mSS olacaktir; giris basinci 100 mSS ise cikis basinci 111 mSS olacaktir. Peki cikis basinci 5 mSS ise giris basinci kac olur? (?) Ilginc bir soru degil mi? Santrifuj pompa mutlaka basinc farkini sisteme katacagina gore, cikis basinci 5 mSS ise giris basinci -5 mSS mi olur? Fakat sistem kapali bir sistemdi ve surekli basinc altindaydi. O halde negatif olamayacagi icin giris basinci 0 mSS mi olur? O zaman santrifuj pompanin sagladigi 10 mSS nin geriye kalan 5 mSS si nerede? Siz bunu dusunurken ben sona sakladigim, isitma sisteminin belki de en kiritik ve sorunlu cihazini aciklayayim.

Daha once, isinan suyun yogunlugunun azaldigindan bahsetmistik. Buna bagli olarak, isinan su ayni zamanda genisler de. Orta okuldaki fen bilgisi derslerinden hatirlarsaniz yogunluk hacimle ters orantiliydi. Suyun kutlesi ayni olduguna gore, su isindikca hacmi artacak, genisleyecek, genlesecektir. Sistemin kapali sistem oldugunu ve tamamen su ile dolu oldugunu bir kez daha hatirlayalim. O zaman isinan ve genisleyen su nereye gidecek? Hic bir yere tabii ki.Suyun gidecegi bir yer olmadigi icin, artan su hacmi sistemin basincini artiracak. Eger bir tedbir alinmazsa bu artan basinc, sistemdeki elemanlarin zarar gormesine sebep olacak. Iste tam bu noktada, sistemdeki sorunlu cocuk yardimimiza yetisiyor : genlesme tanki.

Genlesme tanki bence isitma tesisatindaki en kritik cihazlarin basinda gelir. Soyle ki, sistemdeki butun cihazlar duzgun secilmis olsa dahi (kazan, radyator, borular, pompa) genlesme tankinda sorun varsa sistemin duzgun calismasina direk etkisi olur. Sorunlu cocuk dememin sebebi de, su ana kadar cesitli ortamlarda karsilastigim isitma tesisatiyla ilgili sorunlarin buyuk cogunlugunun genlesme tankindan kaynaklanmis olmasidir. Her defasinda, sorunun baska bir yerde olabilecegini dusunmeme, hatta umit etmeme ragmen, genelde sorunlu cocuktan kaynaklandigini gormusumdur. Peki sorunlu cocugumuz genlesme tankimizin fonksiyonu nedir, onu bu kadar kritik kilan hususlar nelerdir? Genlesme tanki sistemde hem termal yani isiyla ilgili hem de hidrolik yani akiskanla ilgili fonksiyonu olan tek cihazdir. Bu ozelligi onu digerlerinden farkli kilar. Genlesme tankinin gorevleri soyledir:

       1. Isindigi icin yogunlugu azalan ve genlesen suyun artan hacmini tutarak sistem basincinin tehlikeli seviyelere cikmasini engellemek.

      2. Sistemde bir sifir basinc degisim noktasi olusturmak (elektrikteki topraklama gibi) ve sistemi surekli pozitif basinc altinda tutmak.

Bu kadar. Baska bir fonksiyonu yoktur genlesme tankinin. Ne sistemin dengeli calismasini saglar, ne debi kontrolu yapar, ne sistemdeki havayi atar. Aslinda bunlarin hepsiyle bir sekilde alakalidir fakat asli gorevlerinden biri degildir. Yukardaki 2.maddenin degisik bir turevi, ozellikle yuksek sicaklikta calisan sistemlerde, sistemin hic bir yerinde buharlasma, kavitasyon olmamasini saglamaktir, fakat cok fazla karsilasilan bir durum degildir.

 
Genlesme tanklari 3 tipe ayrilir:

      1. Acik genlesme deposu (acik imbisat deposu). Eskiden cok kullanilan bu tip depolar artik, kati yakitli kazanlar haric, kullanimini yitirmislerdir. Depo sistemin en ust noktasindan daha uste konulur. Gerekli pozitif basinci olusturmak icin 2.5 metreden asagiya konmasi tavsiye edilmez. Sistem havayla surekli temas halindedir. Genlesme depolarinin icinde en sorunlu cocuk olarak bilinir. Sisteme hava sokmasi ile meshurdur.

      2. Kapali genlesme deposu. Bu depolar da kapali olsalar bile yaklasik 3 te 1i hava ile doludur. Acik genlesme deposunun kucuk kardesi gibidir. En buyuk ozelligi, tamamen su ile doluvermesidir.
  
      3. Membranli genlesme deposu. Genlesme depolarinin altin cocugudur. Diger kardesleri gibi uygulama icin fazla uzmanlik gerektirmez. Basit bir secim hesabi vardir. Kritik konu ise, genelde fabrikadan standart olarak (0.8 bar civari) basinclandirilmis olarak geldigi icin, eger daha fazla basinca ihtiyac varsa mutlaka icindeki basinc onceden arttirilmalidir. Bu konu ozellikle de 3 kattan yuksek binalarda sorun olarak karsimiza cikar.

Genlesme tankinin fonksiyonlarina donecek olursak, ilk madde oldukca basit ve anlasilir gibi durmaktadir. Sistemin genlesmeden dolayi basinci arttiginda, buna karsi basinc ile yastiklama yaparak basinc artisini kontrol altinda ve belli bir seviyede (sistemdeki emniyet ventili basincinin altinda) tutmaktir. Yastiklama hava ile veya membran arkasindaki gaz ile olabilir. Asil ikinci madde ilginctir. Sistemde sifir basinc degisim noktasi nasil olusturulur? Bu madde hidrolik bir konudur, ilk madde gibi isiyla ilgili degil. Ilk maddede acikladigim gibi, suyun sicakligi arttiginda basinci da artar ve bu artan basinc genlesme tanki tarafindan karsilanir. Diyelim ki, su isindi, genlesti, basinci artti, genlesme tanki 1. maddedeki gorevini yapti. Fakat dolasim pompasi ve sicak su dolasimi devam ediyor. Basinc artmaya devam eder mi? Pompa genlesme tanki basincini arttiri mi? Bu soru onemlidir. Bir kere, basincin artmasi icin tanka su gitmesi lazimdir. O zaman soyle soralim, sirkulasyon pompasi calistiginda genlesme tankina su akisi olur mu? (?) Iste bu sorunun cevabini buldugunuzda baska bir cok sorunun da cevabini bulmus olacaksiniz. Simdi biraz dusunelim, pompa calistiginda sistemde dolasim oldugunu ve genlesme tankina su akisi oldugunu dusunelim. Sistemdeki su miktari bastan beri ayni olduguna gore, yani sisteme su eklemedigimize veya cikarmadigimiza gore, isinmis olan suyun hacmi de ayni olduguna gore, borudan genlesme deposuna giden suyun yerine ne gelir? Boru icinde bosluk mu olur? Sistem hava yapar derken bu mu kastediliyor? Hayir. Sistem tamamen su ile dolu oldugundan suyun genlesme tankina gitmesi gibi bir durum soz konusu degildir. Sadece pompa ilk calistiginda hafif bir titresim olur o kadar. O halde genlesme tankina su gitmedigine gore o zaman basinci da artamaz degil mi? Su giris cikisi olmayan, sicakligi da degismeyen bir cihazin basinci niye artsin ki? Iste bu yuzden genlesme tanki baglanti noktasina sifir basinc degisim noktasi denir. Genlesme tankiyla ilgili son bir not, sistemin her tarafinda pozitif basinc istendigi icin doldurma basinci, yani statik basinc arti en dusuk basinc noktasinda 2.5-3 mSS kadar da fazla basinc istenir.

 

Simdi en kritik konuya gelelim. Su ana kadar acikladigim bilgilerin isiginda biraz daha beyin cimnastigi yapalim. Cok basit bir kapali sistem dusunelim. Bir kazan, gidis borusu, dolasim pompasi, bir radyator, donus borusu ve genlesme tanki olsun. Daha da basitlestirmek icin de bir dairenin uzerine bu elemanlari yerlestirelim. Yukseklik farkini ihmal edelim. Tamamen yatay bir hat olsun. Saat 12 noktasinda genlesme tankini koyalim, saat 12:05 noktasina dolasim pompasini, saat 6 noktasina da radyatoru. Kazani da 11:59da sisteme bagladigimizi dusunelim. Gidis borularindaki basinc kaybi 3 mSS, donus borularindaki basinc kaybi 3 mSS, radyatordeki basinc kaybi 3 mSS ve kazandaki basinc kaybi da 3 mSS olsun. Yani sistemdeki basinc kaybi, 12 msSS olsun. Daha da basit hale getirmek icin kazan ve radyatoru dairemizden cikartalim. Simdi sadece saat 12 de genlesme tanki, saat 12:05 de pompa ve her bir saat dilimi icin 1 mSS, toplam 12 mSS basinc kaybi olan sistemi inceleyelim. Pompanin kapasitesi, gereken debi ve basinc kaybi hesaba katilarak 12 mSS basinc farki yaratacak sekilde secilmis olsun. Genlesme tanki basinci da 10 mSS olsun. Buraya kadar hersey normal. Pompayi calistiralim. Saat 12:05 in hemen sonrasinda yani pompa cikisinda basinc kac olur? 10 mSS + 12mSS degil mi? Yani 22 mSS. Devam edelim, saat 3 noktasina geldigimizde yaklasik 3 mSS basinc kaybi oldu ve basinc 10 mSS + 12 mSS - 3 mSS oldu. Yani 19 mSS.Saat 6 noktasinda 3 mSS daha basinc kaybi oldu, toplam 16 mSS. Saat 9 da 3 mSS daha, toplam 13 mSS. Ve saat 12 de yani genlesme deposunda, daha once bahsettigimiz gibi, sifir basinc farki noktasinda toplam basinc tekrar 10 mSS. Yani ilk basladigimiz noktaya geri donduk. Evet simdi en can alici noktaya gelelim. Peki pompayi saat 6 ya yerlestirirsek ne olur? Saat 12 noktasinin yani genlesme tanki baglanti noktasinin sifir basinc degisimi noktasi oldugunu hatirlayalim. O noktada basinc 10 mSS, bu degismez. Bir de santrifuj pompalarin yarattigi basinc farkini hatirlayalim. Pompa 12 mSS basinc farkini yaratmak zorunda degil mi? Pompa giris ve cikisi arasinda 12 mSS olacagina gore, ve saat 12 noktasinda da basinc 10 mSS olacagina gore bu durum tek bir sekilde gerceklesebilir: Pompa basinc farkinin yarisini sistemin basincini artirarak diger yarisini da sistemin basincini azaltarak olusturur. Saat 6 noktasinda pompa cikisinda basinc 10 mSS+6 mSS=16 mSS. Saat 9 noktasinda 13 mSS, saat 12 noktasinda tabii ki 10 mSS, saat 3 noktasinda 10mSS-3 mSS=7 mSS, saat 6 noktasina cok yakin, yani pompa girisinde 7 mSS-3 mSS = 4 mSS olur. Simdi pompayi saat 11 noktasina alalim. Ayni mantikla, pompa basinc farkini olusturmak zorunda oldugundan fakat saat 12 noktasinda yani genlesme tankinda basinc farki olmadigindan dolayi, pompa cikisinda, 11 noktasinin biraz uzerinde basinc 10 mSS + 1 mSS =11 mSS olur, 12 noktasinda yine 10 mSS, saat 3 noktasinda 10 mSS - 3 mSS = 7 mSS, 6 noktasinda 7 mSS - 3 mSS = 4 mSS, 9 noktasinda 4 mSS - 3 mSS =1 mSS. 11 in heme altinda, yani pompa girisinde ise 1 mSS-2 mSS = -1 mSS olur! Gordugunuz gibi bizim sistemi basinclandiracagini dusundugumuz pompa, sistemin basincini dusurdu, hatta sifirin altina indirdi! Peki bu durumda ne olur? Sistemdeki basinc herhangi bir noktada atmosfer basincinin altina inerse, disardan hava girisi olur. Basinc herhangi bir noktada buharlasma basincinin altina inerse, sicak su buharlasir ve hava olusturur. Basinc pompa girisinde veya kontrol vanalarinda belli bir seviyenin altina inerse kavitasyon olur. Kisacasi eger sistem basinci surekli pozitif basinc altinda degilse bir cok soruna gebedir. Sizin de gordugunuz gibi pompanin yerini degistirerek buna cok net etkide bulunduk.

 

Simdi basladigimiz noktaya donduk. Bu aciklamalardan sonra siz pompayi nereye koyardiniz? Genlesme tankinin hemen cikisina mi (ilk durum, saat 12:05 noktasi), yoksa sistemin ortasina mi (ikinci durum, saat 6 noktasi) yoksa genlesme tankinin hemen girisine mi (son durum, saat 11 noktasi). Cevap basit, tabii ki genlesme tankinin hemen cikisina. Cunku santrifuj pompanin yaratacagi basinc farki, genlesme noktasindan itibaren pozitif olacaktir, tekrar genlesme noktasina geldigimizde de sifir basinc degisim olacagindan genlesme deposundaki basinc sistemin gerekli minimum basincini saglayacaktir. Genlesme tanki ile pompa girisi arasindaki mesafe mumkun oldugu kadar kisa tutulmalidir. Basinc kaybi yaratacak cihazlar konulmamalidir. Dikkatinizi cekti mi bilmiyorum fakat "pompanin yeri neresi olmalidir?" diye sorarken veya buna cevap ararken hic kazandan bahsetmedik. Hatta yukardaki ornegi aciklarken kazani ornekten cikardik. Sistemin basinci, pompanin yarattigi fark basinci, genlesme tankinin sifir basinc degisimi olmasinin kazanin yeriyle hic bir alakasi yoktur. Tipki pompanin konumunun kazanin konumuyla, veya gidis hattinda, donus hattinda olmasiyla hic bir alakasi olmadigi gibi. Pompanin yeri tamamen genlesme tankiyla alakalidir. Genlesme tankinin ideal yeri de ayri bir makale konusu olsa da, kisaca sistemdeki en yuksek sicaklik ve en dusuk basinctaki noktadir diyebiliriz. Bu nokta genelde kazan cikisinda olmaktadir, ozellikle hava ayirici da eklediginizi dusunursek. Bu sebeple dolayli olarak, genlesme tanki gidis hatti uzerinde oldugu icin, dolasim pompasinin ideal yeri de gidis hattinda gibi gozukse de asil ideal yeri daima genlesme tankinin hemen sonrasindadir. Simdi bir kac uyari, asla pompayi genlesme tankina dogru monte etmeyiniz. Kazan cikisinda gidis hattinda fakat genlesme tankindan once monte edilen bir pompa bunun en tipik ornegidir. Genlesme tanki eger donuse baglandiysa, mutlaka pompayi da hemen genlesme tanki cikisina kazandan once monte ediniz. Ozellikle de yogusmali, modulasyonlu kazanlar gibi yuksek basinc farkina sebep olan kazanlar buna en guzel ornektir. Cok ozel durumlar haric ideal sira kazan, hava ayirici, genlesme tanki, surkulasyon pompasi, gidis hatti, radyator ve donus hatti seklinde olmalidir.

 

Evet, artik yillardir sorulan en klasik mekanik tesisat sorusunu bir kez daha, fakat dogru sekilde soralim ve cevaplayalim:

"Isitma tesisatinda dolasim pompasi nereye konulmalidir?"

 

Cevap: "Genlesme tanki baglantisinin cikisina."

 

Okudugunuz icin tesekkurler.