yüksek yapılarda elektrik ve mekanik servis kılavuzu, · 2016-10-20 · iii yayina hazirlayanin...

TMMOBElektrik Mühendisleri Odası

1954


1954


1954

1954


EMO Yayın No:GY/2013/549ISBN:978-8123914190

TMMOB Elektrik Mühendisleri OdasıIhlamur Sokak No:10 Kat: 2 Kızılay / Ankara

Tel: +90 (312) 425 32 72 - Faks: +90 (312) 417 38 18E-Posta: [email protected]

Günümüzde birçok alanda olduğu gibi meslek alanımızda da kelimenin tam anlamı ile devasa gelişmeler yaşanmak-tadır. Mühendislik eğitimi esnasında okullarımızda olduk-ça kuvvetli teorik dersler alan öğrencilerimiz, bu derslerin günlük hayata ya da sanayiye yansımaları konusundaki pratik uygulamalarda yetersiz kalmaktadırlar. Bu, bir yandan da yeni eğitim düzeni dedikleri sistemin de bir sonucu belki.

Meslek örgütü olarak önemli bir görevimiz, üyelerimiz olan mühendislerin meslek yaşamları boyunca edinmek zorunda kalacakları teorik ve pratik bilgiyi temin etmek-tir.

Mühendisler mesleklerini meslek yaşamları boyunca öğrenmeye devam ederler. Bu da öğrenme alanında süreklilik demektir. Bu nedenle mühendisçe bir yaşam, öğrenme ve üretim alanında sürekliliğe zorunlu bir yaşam olarak ele alınabilir. Bunun için de mühendislik eğitiminde temel bilgilerin sağlıklı ve tam olarak verilmesi ile sürekli eğitim ve yaşam boyu öğrenime çağdaş bir mühendislik formasyonu kazandırılması önem taşımaktadır.

Örgün eğitim kurumlarının mühendislere kazandırdığı meslek bilgisi ve formasyonu sadece bir başlangıçtır. Eğitimde asıl önemli olan, meslek alanındaki bilgilerin sürekli olarak yenileme ve güncelleme yeteneğidir. Bu yeteneğin verilmesi örgün eğitim kurumlarının asıl görev-lerinden biridir. Günümüzde bilim, teknoloji ve mühendis-lik uygulama alanlarındaki hızlı gelişim, üretim süreçlerin-de mevcut bileşenlerin kendilerini sürekli yenilemelerini ve geliştirmelerini zorunlu kılmaktadır. Örgün eğitim kurumlarında verilen eğitim, zaman içinde atıl bilgi haline gelmekte ve yetersiz kalmaktadır. Bu yüzden, artan bilgi birikimine hızlı ulaşma, edinilen bilgi ve deneyimleri paylaşma ve üretim süreçlerinde değerlendirebilme becerisi için sürekli bir meslek içi eğitim şarır.

Böylesi bir meslek içi eğitim Elektrik, Elektronik ve Biyo-medikal Mühendislerinin yasal örgütü Elektrik Mühendis-leri Odası’nın temel görevlerinden biridir. Bu görevi MİSEM kapsamında yapmaya çalışan Odamız bu yapılan-manın en önemli yapı taşlarından birisi olan yayın konu-sunda da gerekeni yapmaya çalışmaktadır. Odamız bu çalışmaları sırasında bu amacına yönelik yayınlarda büyük bir eksiklik olduğunu da fark etmiştir. Yabancı dilde özellikle İngilizce yazılan birçok kaynak olmasına rağmen, Türkçe kaynak sıkıntısı açıktır.

Bu açığı ya da başka bir ifade ile ihtiyacı karşılamak amacı ile tercüme ve telif eserler yazılmasını gündemine alan Odamız, geçtiğimiz dönemde olduğu gibi önümüzde ki dönem de, bir dizi yayın hazırlamagayreti içindedir.

Bu yayınımızın ayrıca telif ya da tercüme eser hazırlamak isteyenlere de açık bir çağrı olduğunu belirterek, bu yayının amacına uygun olmasını ve bir ihtiyacı karşılama-sını dileriz.

Yüksek Yapılarda Elektrik veMekanik Servis Kılavuzu,

Tasarım ve Kestirimler Yüksek Yapılarda Elektrik ve M

ekanik Servis Kılavuzu, Tasarım

ve Kestirimler

Yüksek Yapılarda Elektrik veMekanik Servis Kılavuzu,Tasarım ve Kestirimler

Electrical and Mechanical Services in Highrise Building: Design and Estimation Manual,

Yüksek Yapılarda Elektrik ve Mekanik Servis Kılavuzu,

Tasarım ve Kestirimler

A.K.Mittal, CBSD, 2011

Çeviren: Korhan Gerçek, Aydın BodurYayına Hazırlayan: Aydın Bodur


Yüksek Yapılarda Elektrik veMekanik Servis Kılavuzu,Tasarım ve Kestirimler

1.Baskı, Ankara-Ekim 2013ISBN:978-8123914190

EMO Yayın No: GY/2013/549

TMMOB Elektrik Mühendisleri OdasıIhlamur Sokak No:10 Kat:2 06640 Kızılay Ankara

Tel: (312) 425 32 72 Faks: (312) 417 38 18http://www.emo.org.tr E-Posta: [email protected]

A.K.Mittal, CBSD, 2011Çeviren: Korhan Gerçek, Aydın Bodur

621.36 MIT 2013 Yüksek Yapılarda Elektrik ve Mekanik Servis Kılavuzu,Tasarım ve Kestirimler; Çeviren Aydın Bodur, Korhan Gerçek.--1.bs.--Ankara. Elektrik Mühendisleri Odası, 2013 336 s.:24 cm (EMO Yayın No:GY/2013/549; ISBN:978-8123914190 )

Kütüphane Katalog Kartı

DizgiTMMOB Elektrik Mühendisleri Odası

Telif sahibi: CBSDTürkçe telif sahibi: TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası

Günümüzde birçok alanda oldu u gibi meslek alanımızda da keli-menin tam anlamı ile devasa geli meler ya anmaktadır. Mühendislik e itimi esnasında okullarımızda oldukça kuvvetli teorik dersler alan

rencilerimiz, bu derslerin günlük hayata ya da sanayiye yansıma-ları konusundaki pratik uygulamalarda yetersiz kalmaktadırlar. Bu, bir yandan da yeni e itim düzeni dedikleri sistemin de bir sonucu belki.Meslek rgütü olarak nemli bir g revimiz, üyelerimiz olan mühen-dislerin meslek ya amları boyunca edinmek zorunda kalacakları teo-rik ve pratik bilgiyi temin etmektir.Mühendisler mesleklerini meslek ya amları boyunca renmeye de-vam ederler. Bu da renme alanında süreklilik demektir. Bu neden-le mühendisçe bir ya am, renme ve üretim alanında süreklili e zorunlu bir ya am olarak ele alınabilir. Bunun için de mühendislik e itiminde temel bilgilerin sa lıklı ve tam olarak verilmesi ile sürekli e itim ve ya am boyu renime ça da bir mühendislik ormasyonu kazandırılması nem ta ımaktadır.

rgün e itim kurumlarının mühendislere kazandırdı ı meslek bilgisi ve ormasyonu sadece bir ba langıçtır. E itimde asıl nemli olan, meslek alanındaki bilgilerin sürekli olarak yenileme ve güncelleme yetene idir. Bu yetene in verilmesi rgün e itim kurumlarının asıl g revlerinden biridir. Günümüzde bilim, teknolo i ve mühendislik uy-gulama alanlarındaki hızlı geli im, üretim süreçlerinde mevcut bile-enlerin kendilerini sürekli yenilemelerini ve geli tirmelerini zorunlu

kılmaktadır. rgün e itim kurumlarında verilen e itim, zaman içinde atıl bilgi haline gelmekte ve yetersiz kalmaktadır. Bu yüzden, artan bilgi birikimine hızlı ula ma, edinilen bilgi ve deneyimleri payla ma ve üretim süreçlerinde de erlendirebilme becerisi için sürekli bir meslek içi e itim arttır.B ylesi bir meslek içi e itim Elektrik, Elektronik ve Biyomedikal Mü-hendislerinin yasal rgütü Elektrik Mühendisleri Odası nın temel g -revlerinden biridir. Bu g revi M SEM kapsamında yapmaya çalı an Odamız bu yapılanmanın en nemli yapı ta larından birisi olan yayın konusunda da gerekeni yapmaya çalı maktadır. Odamız bu çalı ma-ları sırasında bu amacına y nelik yayınlarda büyük bir eksiklik oldu-unu da ark etmi tir. Yabancı dilde zellikle ngilizce yazılan birçok

kaynak olmasına ra men, Türkçe kaynak sıkıntısı açıktır.Bu açı ı ya da ba ka bir i ade ile ihtiyacı kar ılamak amacı ile tercü-me ve teli eserler yazılmasını gündemine alan Odamız, geçti imiz

nun S N

i

d nemde oldu u gibi nümüzde ki d nem de, bir dizi yayın hazırla-ma gayreti içindedir.Bu yayınımızın ayrıca teli ya da tercüme eser hazırlamak isteyenle -re de açık bir ça rı oldu unu belirterek, bu yayının amacına uygun olmasını ve bir ihtiyacı kar ılamasını dileriz.Saygılarımızla

ngiz ATMMOB -Elektrik Mühendisleri Odası

43. nem Y netim Kurulu Ba kanı Mart 2013

ii

iii

YAYINA HAZIRLAYANIN NOTU

Bu kitap, tasarım ihtiyaçları, mevzuat ve standartlar yönünden gereklilikleri, bütünleşik yaklaşım ışığında acil durum yönelimlerini, yükselen enerji maliyetlerinin etkisini ve çevre koruma farkındalığı gibi ana etkenleri dikkate alarak yüksek yapılarda elektrik ve mekanik sistemleri dikkate almaktadır. Kitap, Hindistan Bayındırlık ve İmar Dairesinde Elektrik ve Mekanik projelerden sorumlu başmühendis olarak çalışan A.K. Mittal tara-fından kaleme alınmıştır.

Tasarım aşamasında çeşitli standartlar, mevzuat, uygulama pratikleri, teknoloji ve ya-pım kuralları ile özellikle tasarımın ilk aşamalarında gerekecek olan bilgi ve görgülerin birleştirilerek bir kaynak kitap haline getirilmesi amaçlanmıştır. Özellikle her geçen gün yeni ürün/hizmetlerin ortaya çıkması dolayısıyla yeni teknolojilerin de içerildiği böyle bir kaynak daha da önem taşımaktadır. Bilindiği gibi artan nüfus ve enerji ihtiyacı, bina teknolojilerinde sürekli yenilenen kavramları da beraberinde getirmektedir, özellikle enerji konusu günden güne daha çok önem taşımaktadır. Sürdürülebilir bir çevrede enerji üretiminin kazandığı önem ve enerjinin hızla pahalanması, binalarda enerji ta-sarrufunun önemini artırmaktadır. Bu kitap, “yeşil bina” kavramının gerektirdiği temelleri de okuyucularıyla paylaşmaktadır. Kitabın amacı, sadece yüksek binalarda elektrik ve mekanik servislerin gerektirdiği tasarımcı mühendislere dönük kavramları irdelemenin yanında; daha etkin enerji kullanan, kullanıcı ve çevre dostu binalar tasarlayacak olan mimarlara enerji gereklilikleri, güvenlik yönü ve bakım koşulları ve yeterli alan ihtiyaçları açısından gerekli bilgileri de vermektedir.

Kitap, Elektrik Mühendisleri Odası tarafından, CBSD yayınlarından telifli olarak Türkçe-leştirilmiştir. Yüksek binalara yönelik dünyada yayınlanan tek kitaptır. EMO, bu kitaptan başka Türkiye’deki İmar ve elektrik tesisat mevzuatını dikkate alarak da bir kitap daha planlamaktadır.

Kitabın seçimi ve hazırlanması için verdikleri destekten dolayı EMO yönetimini temsilen Cengiz Göltaş, kitabın yayınlanması için çeviri ve hazırlık aşamalarında her daim destek veren Orhan Örücü, Emre Metin, Hakkı Ünlü ile Korhan Gerçek’e teşekkür ederiz.

Yayına Hazırlayan Aydın Bodur

xiii

İÇİNDEKİLER

EMO’nun SUNUŞU ......................................................................................................................iYAYINA HAZIRLAYANIN NOTU ................................................................................................iiiÖNSÖZ ........................................................................................................................................vSUNUŞ .......................................................................................................................................ix

1. BAŞLANGIÇ GİDERLERİNİN TAHMİNİ: ÖNKEŞİF ..............................................................11.1 EİT - elektrik iç tesisatı ......................................................................................................11.2 Alt-istasyon (trafo) ve dizel jeneratör seti ...........................................................................21.3 Klima ..................................................................................................................................41.4 Havalandırma ....................................................................................................................51.5 Asansörler ve yürüyen merdivenler ...................................................................................51.6 Yangın alarmı .....................................................................................................................61.7 Yangınla mücadele ............................................................................................................71.8 Bina yönetim sistemi ..........................................................................................................71.9 Sesli çağrı, kablo TV, güvenlik sistemi ...............................................................................8

2. ELEKTRİK VE MEKANİK HİZMETLER İÇİN ALAN GEREKSİNİMİ .....................................92.1 Şebeke borularının şaftı ve elektrik dağıtım panosu..........................................................92.2 Klima ................................................................................................................................102.3 Trafo ve DG setleri ...........................................................................................................122.4 Yangınla mücadele ve su pompalama odası ...................................................................132.5 Bina otomasyon sistemi, telefon ve yangın kontrol odası ile şaftlar ................................152.6 Asansör boşluğunun ölçüleri ............................................................................................152.7 Klimalar ............................................................................................................................18

2.7.1 Konfor standartları ..................................................................................................182.7.2 HVAC sisteminin tasarımı .......................................................................................192.7.3 Matematik formüller ve denklemler ........................................................................202.7.4 Psikometrik formüller ..............................................................................................222.7.5 Kısaltmalar .............................................................................................................232.7.6 Psikometrik çizelge .................................................................................................242.7.7 Cihazın ve havanın çiy noktası ..............................................................................242.7.8 Fark edilebilir ısı oranı ............................................................................................242.7.9 Bobin proses doğrusu ............................................................................................252.7.10 Aşırma faktörü ......................................................................................................262.7.11 Yeniden ısıtma ......................................................................................................26

3. ISI YÜKÜ HESABI ................................................................................................................293.1 Kuramın özeti ...................................................................................................................29

3.1.1 Isı kazancının asimetrik kalıbı ................................................................................293.1.2 Isı transferi bileşenleri ............................................................................................303.1.3 Ortalama sıcaklık farkı ............................................................................................313.1.4 Isının binaya girişi ...................................................................................................32

3.2 Isı yükü hesabına adım adım yaklaşım ...........................................................................333.2.1 Alanın çiziminin hazırlanması .................................................................................333.2.2 Alanlara dair tablonun hazırlanması .......................................................................33

xiv

3.2.3 Isı yükü formu .........................................................................................................333.2.4 Camın solar aktarım kazancı ..................................................................................353.2.5 Solak aktarım kazancı - duvar ve çatı ....................................................................363.2.6 Isı kazancı - duvar ve çatı hariç ..............................................................................373.2.7 İnfiltrasyona bağlı ısı kazancı .................................................................................373.2.8 İç ısı ........................................................................................................................373.2.9 Dışarıdaki havanın donanımdaki yükü ...................................................................383.2.10 Emniyet faktörü ....................................................................................................383.2.11 Potansiyel ısı ........................................................................................................383.2.12 Dışarıdaki havanın odaya yükü ............................................................................383.2.13 Kanal ısı kazancı ..................................................................................................393.2.14 CFM’nin hesabı ....................................................................................................39

3.3 Yağış mevsiminde dış hava ısısı .....................................................................................403.4 Kış mevsiminde ısı yükü ..................................................................................................413.5 AHU’nun ve kapasitelerinin seçimi ...................................................................................413.6 Soğutma bobininin kapasitesi ..........................................................................................423.7 Fan seçimi .......................................................................................................................42

3.7.1 Fan değerlemesi .....................................................................................................473.7.2 Toplam basınç, statik basınç ve hız basıncı ...........................................................503.7.3 Filtrelerin tasnifi ve boyutları ...................................................................................52

3.8 Isıtma banklarının sayısı ..................................................................................................523.9 Sıcak su üreteci ...............................................................................................................53

3.9.1 Basınç ve sıcaklık değerleri ....................................................................................533.9.2 Yapım malzemeleri .................................................................................................533.9.3 Ateş tüpü ve su tüpü ...............................................................................................533.9.4 Kazanda kullanılan yakıtlar ....................................................................................543.9.5 Sıcak su kazanı için gereken aksesuarlar ..............................................................543.9.6 Isıtıcı değeri ve seçimi ............................................................................................55

3.10 Rutubetlendirme sistemi ................................................................................................553.10.1 Sprey ...................................................................................................................563.10.2 Pan ......................................................................................................................56

4. KANAL BOYUTLARININ HESABI .......................................................................................754.1 Kanal tasarımındaki iktisadi unsurlar ...............................................................................754.2 Kanal tasarımı ..................................................................................................................77

4.2.1 Eşit sürtünme yöntemi ............................................................................................784.2.2 Statik yeniden kazanç yöntemi ...............................................................................794.2.3 Sürtünmeye bağlı kayıp veya basınç kaybı. ...........................................................814.2.4 Hava hızı ................................................................................................................824.2.5 Eşdeğer uzunluk kavramı .......................................................................................824.2.6 Isı kazancının veya kaybının kanal dizaynına etkisi ...............................................83

4.3 Önemli noktalar ................................................................................................................844.4 Yalıtım malzemeleri .........................................................................................................854.5 Ekonomik başlıklar ...........................................................................................................854.6 Kanal boyutu hesabının modern araçları .........................................................................85

xv

5. SOĞUK SU SİSTEMİNİN TASARIMI ....................................................................................895.1 Regülasyon aygıtları ........................................................................................................90

5.1.1 Değişken hızlı (frekanslı) sürücüler ........................................................................905.1.2 Kısmalı ve 2 yollu kontrol vanaları ..........................................................................955.1.3 Baypass vana ve 3 yollu vana ................................................................................98

5.2 Soğuk su bağlantıları için çeşitli düzenlemeler ................................................................995.2.1 Soğutma boruları (soğutucu için) ...........................................................................995.2.2 Soğutucu boruları (Yoğunlaştırıcı için) ..................................................................1015.2.3 Su borusu bağlantıları (yük tarafı) ........................................................................1055.2.4 Sistemin su sıcaklığı .............................................................................................109

5.3 Su borusu boyutları ........................................................................................................1105.3.1 Tesisat bağlantılarındaki basınç kaybı ..................................................................1105.3.2 Boru sistemindeki basınç kaybı ............................................................................ 1115.3.3 Su miktarının hesabı ............................................................................................1125.3.4 Sistemin boru boyutları .........................................................................................112

6. SOĞUTMA MAKİNASININ SEÇİMİ ....................................................................................1196.1 Soğutma döngüsü ..........................................................................................................1196.2 Soğutma birimi ve performans katsayısı ........................................................................1196.3 Teorik tek aşamalı buhar kompresyon döngüsü ............................................................122

6.3.1 Emiş (buharlaşma) değişkenliği etkisi ve COP üstünde deşarj (buğulaşma) basıncı .....1236.3.2 Sıvı soğutucuyu kaynama altına çekmenin COP’a ve soğutma kapasitesine etkisi .......1236.3.3 Emiş fazla ısıtmasının etkisi .................................................................................1246.3.4 Emiş-sıvısı ısı değişimi .........................................................................................1246.3.5 Fiilî buhar kompresyonu döngüsü ........................................................................1256.3.6 Çok aşamalı buhar kompresyon döngüsü ............................................................126

6.3.6.1 Çok aşamalandırmanın avantajları ...........................................................1266.3.6.2 Çok aşamalandırma yöntemleri ................................................................1276.3.6.3 Kademeli soğutma sistemi ........................................................................127

6.4 Soğutucular ve çevreye etkileri ......................................................................................1286.5 Kompresör .....................................................................................................................129

6.5.1 Pistonlu kompresörler ...........................................................................................1306.5.2 Dönen kompresörler .............................................................................................1316.5.3 İkiz vidalı kompresörler (Çift vidalı veya Düal vidalı) ............................................1346.5.4 Santrifüjlü kompresörler .......................................................................................1366.5.5 Muhtelif türden kompresörlerin sınırları ................................................................138

6.6 Buhar absorbsiyonlu soğutma .......................................................................................1396.7 Soğutma makinalarının mukayesesi ..............................................................................143

DİĞER HİZMETLER ................................................................................................................145

7. YANGIN UYARI SİSTEMİ ....................................................................................................1477.1 Yangın uyarı sisteminin esasları ....................................................................................147

7.1.1 Yangın uyarı sisteminin bileşenleri .......................................................................1487.1.2 Devre tipleri ..........................................................................................................1497.1.3 FAS tarafından icra edilecek işler .........................................................................151

xvi

7.2 Yangının aşamaları ve tespiti .........................................................................................1527.2.1 Başlangıç aşaması için detektörler .......................................................................153

7.2.1.1 İyonizasyonlu duman detektörleri ............................................................1537.2.2 İçin için yanma detektörleri ...................................................................................154

7.2.2.1 Işık kararması prensibi ............................................................................1547.2.2.2 Işık saçılımı prensibi ................................................................................155

7.2.3 Hava örneklemeli duman detektörleri ...................................................................1557.2.4 Alevlenme aşaması detektörleri ...........................................................................1567.2.5 Isınma aşaması detektörleri .................................................................................157

7.2.5.1 Sabit sıcaklık detektörleri ........................................................................1577.2.5.2 Isı artış hızı detektörleri ...........................................................................1587.2.5.3 Kombine detektörler ................................................................................158

7.3 Isı detektörüyle gözetilecek alanlar................................................................................1607.4 Detektör sayısının hesabı ..............................................................................................160

7.4.1 Tavan yüksekliğinin etkisi .....................................................................................1607.4.2 Temiz hava kanalı .................................................................................................1607.4.3 Kirli hava kanalı ....................................................................................................1617.4.4 Bilgisayar kurulumları ...........................................................................................1617.4.5 Isı detektörü adedinin ve aralarının hesabı ..........................................................1617.4.6 Temel kavram .......................................................................................................1627.4.7 Isı detektörleri .......................................................................................................1627.4.8 Asgari ısı detektörü adedi .....................................................................................1627.4.9 Duman detektörleri ...............................................................................................1627.4.10 Hava seyreltmesinin etkisi ..................................................................................162

7.5 Tavanda ısı ve duman detektörü etkisi ..........................................................................1637.6 Kontrol ve gösterge panellerinin tasarımı ......................................................................1647.7 Ses aygıtları ...................................................................................................................166

7.7.1 Ses alarmlarının adedi .........................................................................................1667.7.1.1 Düşük şiddetli ses aygıtları ......................................................................1667.7.1.2 Yüksek şiddetli ses aygıtları ....................................................................167

7.8 Enerji ekipmanı ..............................................................................................................1677.8.1 FAS için enerji ekipmanı gerekleri ........................................................................1677.8.2 Stand-by batarya ..................................................................................................167

7.9 Bağlantılar .....................................................................................................................1687.9.1 Detektör devreleri .................................................................................................168

8. OTOMATİK FISKİYE SİSTEMİ ...........................................................................................1698.1 Tanımlar ........................................................................................................................1708.2 Sistem Türleri ...............................................................................................................1738.3 Tesislerin sınıflandırılması ............................................................................................174

8.3.1 Düşük tehlikeye maruz tesisler ...........................................................................1748.3.2 Olağan tehlikeye maruz tesisler ..........................................................................1748.3.3 Yüksek tehlikeye maruz tesisler ..........................................................................175

8.4 Fıskiye Türleri ...............................................................................................................1768.4.1 Kullanılacak türün seçimi ....................................................................................1768.4.2 Sıcaklık değeri esasında seçim ...........................................................................180

xvii

8.5 Fıskiyelerin kaplama alanı ............................................................................................1818.5.1 Dik fıskiyeler ........................................................................................................181

8.5.1.1 Kapsama alanı .......................................................................................1818.5.1.2 Fıskiyeler arasındaki mesafe .................................................................1828.5.1.3 Duvarlardan azami uzaklık .....................................................................1838.5.1.4 Fıskiyeler arasındaki asgari mesafe.......................................................1838.5.1.5 Deflektör konumu ...................................................................................185

8.5.2 Duvar (yan duvar) fıskiyeleri ...............................................................................1878.5.2.1 Kapsama alanı .......................................................................................1878.5.2.2 Fıskiyeler arası azami mesafe ...............................................................1878.5.2.3 Duvara azami mesafe ............................................................................1878.5.2.4 Fıskiyeler arası asgari mesafe ...............................................................1878.5.2.5 Deflektör konumu ...................................................................................187

8.6 Su gereksinimi ..............................................................................................................1888.6.1 Boru şedülü yöntemi ...........................................................................................1898.6.2 Hidrolik hesap metodu ........................................................................................189

8.7 Hidrolik hesap ...............................................................................................................1908.8 Hidrolik ihriyacı en yüksek alan ....................................................................................1958.9 Pompa kapasitesi ........................................................................................................1988.10 Borular ........................................................................................................................198

9. ASANSÖR TASARIMI: ÖNEMLİ UNSURLAR VE TRAFİK SINIRLAMASI .......................2019.1 Asansör çeşitleri .............................................................................................................2019.2 Asansörlerin sınıflandırılması .........................................................................................2029.3 Asansörlerin zorunlu unsurları .......................................................................................202

9.3.1 Makinalar ..............................................................................................................2029.3.2 Fren ......................................................................................................................2039.3.3 Halatlar .................................................................................................................2039.3.4 Çıkrık ....................................................................................................................2039.3.5 Kasnak (saptırma kasnağı) ..................................................................................2049.3.6 Tartı ağırlığı...........................................................................................................2049.3.7 Regülatör ..............................................................................................................2049.3.8 Kılavuz ..................................................................................................................2049.3.9 Tamponlar .............................................................................................................2049.3.10 Kapı ve kapı operatörü .......................................................................................2059.3.11 Selektör ..............................................................................................................2059.3.12 Yolculuk kabloları ................................................................................................2059.3.13 Çekme motoru ....................................................................................................2059.3.14 Denetleyici ..........................................................................................................2079.3.15 Kabin ..................................................................................................................208

9.4 Asansör tasarımı: önemli unsurlar ve trafik kısıtlamaları ...............................................2089.4.1 İnsana bağlı kısıtlar ..............................................................................................2089.4.2 Trafik kısıtları ........................................................................................................210

9.5 Trafik analizi ...................................................................................................................2129.5.1 Asansörün konumlandırılması ..............................................................................2129.5.2 Binanın nüfusu .....................................................................................................2139.5.3 Zaman unsurunun hesabı ....................................................................................2139.5.4 Çevirme kapasitesi (HC) ve asansör adedi ..........................................................214

xviii

9.6 Güç kontrolü ..................................................................................................................2239.6.1 AS resistans kontrolü ............................................................................................2239.6.2 Değişken voltaj değişken frekans sürüşü .............................................................223

9.7 İşletim sistemi ................................................................................................................2249.7.1 Tek otomatik işletim ..............................................................................................2249.7.2 Tam selektif kollektif..............................................................................................2249.7.3 Çift yönlü kollektif .................................................................................................2249.7.4 Grup otomatik işleyişi ...........................................................................................224

9.8 Hidrolik asansörler .........................................................................................................2259.9 Boyutsal ve yapısal gerekler ..........................................................................................225

9.9.1 Boyutsal gerekler ..................................................................................................2259.9.2 Yapısal gerek ........................................................................................................225

9.10 İç kısma göre sınıflama ................................................................................................2269.11 Yönetmelikler listesi .....................................................................................................226

10. TRAFO ..............................................................................................................................22710.1 Trafo kapasitesinin yük hesabı, azami ihtiyaç ...........................................................22710.2 Trafonun bileşenleri ...................................................................................................227

10.2.1 Transformatörlerin sayısı ve kapasitesi ..........................................................22810.2.2 AG şalter panelinin transformatör boyutunu sınırlaması .................................22810.2.3 Giriş kaynağı ve arıza düzeyi .........................................................................228

10.3 Tek hat diyagramın geliştirilmesi ...............................................................................22810.4 Arıza düzeyinin hesabı ..............................................................................................22910.5 Arızaya dayanma kapasitesi .....................................................................................23110.6 Koruma sistemi ve arıza ayrımı .................................................................................23110.7 Kapasitörlerin değeri ve seçimi .................................................................................232

10.7.1 Reaktif güç ......................................................................................................23310.7.2 Güç faktörü düzeltme yöntemleri ....................................................................23910.7.3 Kapasitörlerin gruplanması .............................................................................23910.7.4 Harmonikler ve oynamalar/transiyenler ..........................................................24110.7.5 Kapasitör ve endüktör kombinasyonu ............................................................24310.7.6 Harmonik filtre devresi ....................................................................................24410.7.7 Kapasitör kurulumunun bileşenleri .................................................................246

10.8 Tevzi çubuğu, boşluk ve tevzi kanalı .........................................................................25010.8.1 Son eğilimler: Hava izoleli taşıma kanalı ........................................................25210.8.2 Sandviç yalıtımlı taşıma kanalı .......................................................................253

10.9 Enstrüman transformatörleri ......................................................................................25510.9.1 Akım transformatörleri ....................................................................................25510.9.2 Potansiyel transformatörleri ............................................................................256

10.10 Kablolar ...................................................................................................................25710.11 Trip beslemesi için batarya seti ...............................................................................25810.12 Giriş yeri koruması (IP tasnifi) .................................................................................25810.13 Paneller ...................................................................................................................258

10.13.1 Panel sınıflandırma ....................................................................................25910.13.2 Ayrım biçimleri ............................................................................................25910.13.3 Tip testi kriterleri .........................................................................................26010.13.4 Koruma gerekleri ........................................................................................261

xix

11. ELEKTRİK DAĞITIM SİSTEMİ VE KABLOLAMA ...........................................................26311.1 Nokta kablolama ........................................................................................................263

11.1.1 Tanım ..............................................................................................................26311.1.2 İçerik ...............................................................................................................26311.1.3 Nokta referanslı kablolamanın ölçümü............................................................26411.1.4 Soket çıkış noktaları için nokta kablolama ......................................................26411.1.5 Grup kontrol noktaları için kablolama..............................................................26411.1.6 İkiz kontrol ışık noktası....................................................................................26411.1.7 Çoklu kontrollü çağrı zili noktalarının kablolaması ..........................................265

11.2 Devre ve altşebeke kablolaması ...............................................................................26511.3 Dağıtım sistemi ..........................................................................................................266

11.3.1 Besleme girişi noktasında kontrol ...................................................................26611.3.2 Dağıtım ...........................................................................................................26611.3.3 Kablo sistemi ...................................................................................................26711.3.4 Kablolarda eklentiler .......................................................................................267

11.4 Çıkış noktaları için tasarımda benimsenecek değerler ..............................................26811.5 Devre kapasitesi ........................................................................................................26811.6 Standartlara, elektrik tesisat yönetmeliğine uygunluk ...............................................26811.7 Elemanların değerleri ................................................................................................26811.8 Kablolama/kablolar ....................................................................................................26911.9 Aksesuarlar ................................................................................................................26911.10 Anahtar kutusu kapakları .........................................................................................26911.11 Tesisat ......................................................................................................................26911.12 Kumanda paneli ......................................................................................................27011.13 Tamamlanma planı ve sertifikası .............................................................................27011.14 Topraklama ..............................................................................................................271

11.14.1 Yasal gerekler .............................................................................................27111.14.2 Kaynak sisteminin gerekleri ........................................................................27111.14.3 Özel topraklama gerekleri ..........................................................................27111.14.4 Topraklama ekipmanının malzemeleri ........................................................27111.14.5 Topraklama sistemi tipleri ...........................................................................27211.14.6 Toprak hattı .................................................................................................27311.14.7 Toprak elektrodunun yeri ............................................................................27311.14.8 Toprak direnci .............................................................................................27311.14.9 Toprak elektrotlarının sayısı .......................................................................273

11.15 Binanın yıldırıma karşı korunması ...........................................................................27511.15.1 Koruma bölgesi ve koruma ilkesi ................................................................27511.15.2 Koruyucu komponentlerin malzemeleri ......................................................27711.15.3 Toprak sonlama ağı ....................................................................................278

11.16 Bina aydınlatması ....................................................................................................27811.16.1 Tesisatın belirlenmesi ve seçimi .................................................................27811.16.2 Eleman tipinin seçimi ..................................................................................279

xx

12. ELEKTRİK JENERATÖRÜ ...............................................................................................28112.1 Temel tasarım kuramı ................................................................................................281

12.1.1 Genel ..............................................................................................................28112.1.2 Kuram .............................................................................................................281

12.1.2.1 Hız ....................................................................................................28212.1.2.2 Voltaj.................................................................................................28312.1.2.3 Kontrol sistemleri ..............................................................................28312.1.2.4 Kapalı devre elektronik sistem .........................................................28312.1.2.5 Transformatör kontrolü .....................................................................283

12.2 Makina tipleri .............................................................................................................28312.2.1 Dönen alan tipi ................................................................................................28312.2.2 Dönen armatürlü .............................................................................................284

12.3 Çalışma ilkeleri ..........................................................................................................28412.3.1 Giriş ................................................................................................................28412.3.2 Kendinden uyarımlı, dönen alanlı, fırçasız, elektronik voltaj kontrollü AC jeneratörü .......28412.3.3 Ayrı uyarılmış, dönen alanlı, fırçasız, elektronik kontrollü AC jeneratör ..........28612.3.4 Kendinden uyarımlı, dönen alanlı, fırçasız, transformatör kontrollü AC jeneratör ........ 287

12.4 Güç değeri .................................................................................................................28812.4.1 Verim ve sürüş gücü .......................................................................................28812.4.2 Geçiş ..............................................................................................................28912.4.3 Sıcaklık, yükseklik, rutubet .............................................................................290

12.5 Muhtelif yüklere dair genel açıklama .........................................................................29112.5.1 Sabit yükler yahut durağan hal yükleri ............................................................29112.5.2 Geçiş veya motor çalışma yükleri ...................................................................292

12.6 Motor start yöntemleri ...............................................................................................29412.6.1 Yıldız-delta starteri ..........................................................................................29412.6.2 Doğrudan hatta start .......................................................................................295

12.7 Yük hesabı ................................................................................................................29612.7.1 Yük detayları ...................................................................................................29612.7.2 Yük analizi ......................................................................................................29612.7.3 Yüklerin toplamı ..............................................................................................29812.7.4 Azaltma faktörüleri ..........................................................................................29912.7.5 Standart boyutlandırma ..................................................................................30012.7.6 Güç faktörü düzeltmesi ...................................................................................300

12.8 AC üreteçlerin paralel çalışması ................................................................................30212.8.1 Giriş ve kuram ................................................................................................30212.8.2 Yük paylaşımı .................................................................................................30312.8.3 Ayar prosedürü ...............................................................................................305

12.8.3.1 Dörtlü droop ekipmanı ......................................................................30512.8.3.2 Doop devresinin tertibi......................................................................30612.8.3.3 Paralel düşüşlü makinaların tekli çalışması......................................307

12.8.4 Adım adım ayar prosedürü .............................................................................30712.8.5 Çalışma prosedürü .........................................................................................30812.8.6 Güçlükler ........................................................................................................30912.8.7 Nötr ara bağlantılar .........................................................................................310

TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası 1

Yüksek Binalarda Mekanik ve Elektrik Sistem

1. BAŞLANGIÇ GİDERLERİNİN TAHMİNİ: ÖNKEŞİFBir bina tasarımıyla birlikte, işin sahipleri (yatırımcı/mal sahibi/müteahhit vb.), toplam mali portreyi; yani tasarım ve projenin, yapım işlerinin, elektrik ve mekanik işlerinin tüm maliyetini bilmek ister.

Önce düşünülen yapının ilk eskizlerini/modelini hazırlayacak olan mimarla işe başlanır. İnşaat/elektrik/makina mühendisleri ya da danışmanları, bu tasarımları esas alarak bi-nanın inşaat/elektrik/ mekanik işlerinin maliyetini tahmin ederler.

Bu aşamada gereken tek şey, iş sahibini başlangıç giderleri konusunda bilgilendirmektir; böylece iş sahibi, projenin finansman kaynağına ve projeye devam edip etmeyeceğine karar verebilecektir.

Bu yüzden, tasarımcıların piyasadaki çeşitli hizmetlerin kuruşlandırılmasını etraflıca bilmeleri ciddi bir zorunluluktur.

Başlangıç aşamasında, tasarımcının, binanın yeri ve muhtemel kullanılış amacı dışın-da bilgisi yoktur. Dolayısıyla tasarımcı, ön keşiften belli ölçüde haberdar olmalıdır ki: başlangıç giderlerini müşterisine sunabilsin.

Bu bölümde, söz konusu önkeşif, en yalın biçimde anlatılmaktadır ve her tasarımcı bundan kendine pay çıkarabilir.

Bölüm sadece elektrik ve mekanik hizmetlerin kuruşlandırılmasıyla sınırlıdır.

1.1 EİT - elektrik iç tesisatı

Bir elektrik iç tesisatında dağıtım panelleri, besleyici ayaklar, alçak gerilim (LT1/AG) kabloları, taşıma kanalları, iç kablolama, topraklama ve yıldırım korumaları , aydınlatma armatürleri, dağıtım panoları gibi çeşitli alt unsurlar bulunur.

Aşağıda listelendiği gibi ilk üçü, bu alt başlığın esas konularıdır. Kalanlar da maliyet-lendirme açısından topluca düşünülebilir.

1. Dağıtım panelleri/besleyici ayaklar: Metrekareye 280-330 Rs2.2. LT kabloları/taşıma kanalları: Metrekareye 250-310 Rs.3. İç kablolama: Metrekareye 500-550 Rs.4. Topraklama/yıldırım koruması,/aydınlatma armatürleri (dağıtım panoları /dış aydınlatma ve armatürler vb.): Metrekareye 165-220 Rs.

1 Low Tension (LT): Alçak gerilim (AG)2 Hindistan para birimi: Rupi (ya da Hindistan Rupi’si)

2 TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası


Buna göre EİT’nin toplam maliyeti, inşaat alanında metrekare başına 1200 ile 1400 Rs. arasında olacaktır

1.2 Alt-istasyon (trafo) ve dizel jeneratör seti

Bir binanın esas unsurları, genelde binanın kalbi diye anılan trafosu ve DG3 (Dizel Jeneratör) setidir. Trafonun, kurulacağı yere (içerde veya dışarda) bağlı olarak kuru ya da yağlı tip transformatöre sahip olması gerekecektir.

Yüksek gerilim (HT4/YG)kesicileri, YG kabloları (11 kV), ana alçak gerilim panelleri ile kapasitör paneli de tipik bir trafonun bileşenlerindendir. Muhtelif bileşenlerin maliyet rakamları aşağıdaki gibidir:

1. Transformatör (yağlı): Metrekareye 165-200 Rs, voltaj stabilizörlü.2. Transformatör (kuru): Metrekareye 350-s85 Rs, voltaj stabilizörlü.3. Ana A.G. paneli ve kapasitör panelleri: Metrekareye 200-250 Rs.4.Y.G. kesicili Y.G. hücreleri: Metrekareye 55-77 Rs.5. DG, dizel jeneratör (üreteç) seti (%100 güç takviyesi): Metrekareye 1650-1850 Rs.

Bu aşamada, transformatörlerin sayısını ve kVA değerlerini, trafodan beslenmesi muhtemel elektrik yük temelinde DG setlerin adedini belirlemek gereklidir. Bu bilgi detaylarıyla müşteriye verilmelidir ki: müşteri binalara kurulacak ekipmanlar yanında, önerinin anlamlılığı konusunda da emin olmalıdır

En başta gelen gereklilik, yapılacak binanın kW cinsinden yükünün hesabıdır. İnşaatın yapılacağı zemin alanı bilindiği için, gereken yükü rahatça hesaplayabiliriz. Hindistanda Milli İmar Mevzuatına5 göre 1983’te, aşağıdaki yükler verilmektedir:

Aydınlatma (duy ve prizler dâhil): zemin alanı için 12 w/m2.Merkezi AC hariç pompa, asansör aydınlatması: zemin alanı için 30 w/m2

Laboratuar, hastane vb. gibi teknik yapılar için ek kapasite: 11 w/m2.Klima için ek kapasite (sadece yüksek kenar): havalandırılan alan için 100 w/m2.Diğer yükler aşağıdaki gibi tahmin edilebilir:Asansörler: Beheri 15 kW.Yangın pompaları: 85 kW (yakl.)Su pompaları: 25 kW (yakl.)

3 Diesel Generator (DG) set: Dizel Jeneratör seti4 High Tension (HT): Yüksek Gerilim, YG5 National Building Code (NBC): Hindistan Ulusal İmar Mevzuatı



Dış lambalar: 1000 metrekareye 1 kW.Özel donanım: Müşteriye bağlı.Klimanın hesabı aşağıdaki gibi yapılabilir:Toplam yük (yüksek kenar ekipmanı): TR6 başına 1.1 kW.Toplam yük (yüksek ve düşük kenar ekipmanı): TR başına 1.25 kW.

Yukarıdakilerin hepsi aynı anda mevcut olmazlar. Elektrik yüklerinin ortaya çıkışında daima bir çeşitlilik olacaktır. Dolayısıyla trafo da bu çeşitlilik esasında tasarlanacaktır; aksi takdirde gereği aşılmış olur.

Bunlardan başka, olası yeni yükler için de yeterli kapasite olacaktır. Buna göre, konut-dışı yapılar için çeşitlilik faktörünü 0.8 ve konutlar için de 0.5 uygulanabilir.

Trafodan beslenecek toplam yük = bağlı yük × çeşitlilik faktörü.

Böylece transformatörlerin %20 ile %30 arasında bir atıl kapasitede olmalarına hük-medilebilir. Trafonun yükü 2-3 transformatöre dağıtılarak sorunlu bir A.G. sisteminden kaçınılabilir. Bu konuda aşağıdakilerden birine uyulabilir:

(a) Her biri, trafonun yukarıda hesaplanan kapasitesinin %50’si ile 60’ı arasında iki transformatör.(b) Her biri, trafonun yukarıda hesaplanan kapasitesinin %40’ı ile 45’i arasında üç transformatör.

Transformatörlerin bedelleri satıcılarından sağlanabilir. Bununla birlikte aşağıdaki be-deller iyi bir fikir verecektir:

1. yağ korumalı transformatör: 500-600 Rs/kVa.2. Kuru transformatör: 1500-1600 Rs/kVa.

Üst limitleri stabilizör dâhil diye düşünmek doğru olur.

Binanın %100 yedeklenmesinin gerekmediği fakat sadece zaruri hizmetlerin ve kullanı-lan alanlardaki birkaç noktanın beslenmesi gerektiği durumlarda; yük hesabı DG setine konulabilir ve DG setinin değeri de bunun üzerinden hesaplanır.

Burada, zaruri besleme yapılacak bina bölümleri ve cihazların hesabının bilgisi en önemli adımdır. Zaruri yükün hesabı, alttaki gibi yapılabilir:

1. Lamba ve fan: Müşterinin istediği şekilde, genelde %50’si.2. Asansörler: Son normlar gereğince her biri yangında kullanılabilir olması gereke-ceği için tümü, zaruri yüke dâhil olacaktır.

6 Tons of refrigerator (TR): soğutulan ton



3. Hidrofor pompaları: %100.4. Dış ve güvenlik ışıkları: %100.5. Klima santralı (AHU)7 fanları %1006. Bodrum havalandırma fanları: %100.7. Diğer bir özel yük: Yükün fiilî gereğine bağlı.

Yukarıdaki gerekler esasında kurulması önerilecek D-G setlerin adedi piyasada mevcut setlerin kapasitelerine göre belirlenebilir.

DG setinin maliyeti: 7500-8500 kVa/Rs.

Not: Alt değer, 20 kVA ya kadar düşük kapasiteli DG seti içindir ve kVA başına maliyet yükselir. 8500 değeri daha yüksek aralıklar içindir. Bu bedellere susturucu dâhildir.

1.3 Klima

Klima sistemi, iki unsurdan oluşur:1. Yüksek kenar, yani su motorları ve bunların kontrol panelleri, pompaları, soğutma kuleleri, kablolar vb..2. Düşük kenar, yani klima santralleri (AHU), kontrol panelleri, kontrol kabloları, soğutulmuş su, su tesisatı, kanal sistemi, ızgaralar ve yayıcılar.

Bazen, mesela yeni bir binada, her iki bileşenin de hesap edilmesi gerekebilir. Ya da, mesela zaten yüksek kenarlı ekipmanı olan bir bir binaya ek yapılacağı zaman, hesap sadece düşük kenar için yapılabilir.

Karşı karşıya kalınacak toplam klima yükünün, danışman tarafından TR (soğutulan hacim) cinsinden hesap edilmesi gerekir.

Klima yükü, binanın katlarına göre farklılık gösterecektir. Örneğin güneşe açık olan çatı katında yük, çok fazla olacaktır. Gereken çatı yalıtımının, çatı geçirgenliği 0.12 BTU/hr ft2 °F değerini geçmeyecek şekilde olması tavsiye edilir.

Soğutma yükleri şöyle hesaplanır:1. Bodrumu ol(may)an zemin katı: 0.10 TR/m2.2. Ara katlar: 0.07 TR/m2.3. Çatı katı (çatı yalıtımlı): 0.07 TR/m2.4. Binanın tamamının klima yükü: 0.075 TR/m2.

7 Air handling units (AHU): Klima santralleri



Klima ekipmanının maliyeti, işlenmesi gereken toplam hava hacmi üzerinden bulunabilir. Klima yükü için TR başına cari fiyatlar aşağıdadır:

1. Su soğutmalı santrifüj soğutucular: 15500 Rs/TR.2. Soğutulmuş su/kondansatör su pompaları: 750 Rs/TR.3. Klima santralleri: 1450 Rs/TR.4. Soğutma kuleleri: 1450 Rs/TR.5. Soğutulmuş su/kondansatör su boruları: 3750 Rs/TR, yalıtımlı.6. Yalıtımlı kanal: 12750 Rs/TR.8. Izgaralar/yayıcılar/elektrikli iş: 13200 Rs/TR.

Buna göre toplam klima maliyeti, tasarıma ve sistemdeki zorunlu parçalara, alım sırasın-daki dolar kuruna vs. bağlı olarak TR başına 60 bin ile 70 bin rupi arasında olacaktır.

1.4 HavalandırmaBodrum katı olan yapıların, özellikle de araba parkı, trafo, jeneratör ve klima santrali odası olarak kullanılan mekânların havalandırılması gerekir. NBC 2005’teki normlara göre binanın normal işleyişi için asgari hava değişimi saatte 15, yangında ise saatte 30 olacaktır.

Havalandırma sisteminin elemanları arasında yangın hali için dizayn edilen atık hava üfürücüleri ile santral odası/DG odası/mutfak için hava temizleyicileri, bodrum havalan-dırma kanalı, merdiven/asansör holü/asansör boşluğu için basınç kanalı vs.. bulunur. Birim m2 bodrum alanı için maliyetler şöyledir:

1. Atık hava aspiratörleri: 190-200 Rs/m2.2. Santral/jeneratör odası, mutfak için hava temizleyicileri: 30-35 Rs/m2.3. Bodrum havalandırma kanalı: 80-90 Rs/m2.4. Merdiven/asansör holü/boşluğu için basınç kanalı: 30-35 Rs/m2.5. Izgaralar/yayıcılar/tuvalet atıkları vs. için: 55-60 Rs/m2.

1.5 Asansörler ve yürüyen merdivenler

Asansör ve yürüyen merdiven, yapıdaki ziyaretçilerin dolaşımını çekip çevirmekte kullanılır. Bunların sayısının tasarımcı tarafından dikkatle belirlenmesi gerekir. Zira, binanın etkinliği insanların hedefleri doğrultusunda zamanı ziyan etmeden hızlıca hareket etmelerine bağlıdır. Bunun hesabı 9. bölümdedir. Asansörün ve yürüyen merdivenin maliyeti şöyle hesaplanabilir:

1. Asansörler: 330-440 Rs/m2.2. Yürüyen merdiven: 800-900 Rs/m2.



Asansörlerin sayısına ve yükseltisine8 dair hesaplamalar daha sonra, detaylı tahminlerin hazırlanması gerektiğinde yapılabilir.

1.6 Yangın alarmı

Yangın alarmları üç tiptir:1. Konvansiyonel2. IP adreslemeli 3. Melez: IP adresli ve konvansiyonel

Her biri, nihai hedef yangının tespit edilmesi ve her durumda kontrol altına alınması olacak şekilde, binanın kullanılışına, istenilen kontrole ve karmaşıklığa göre farklılık gösterir.

Muhtelif yangın tespit sistemlerinin bedelleri aşağıdadır. 1. konvansiyonel2. IP adreslemeli 3. Melez: IP adresli ve konvansiyonel

1. Geleneksel yangın alarmı: 225-250 Rs/m2.2. Akıllı (adreslemeli): 400-450 Rs/m2.3. Melez yangın alarmı: 275-300 Rs/m2.

Bunların aralarındaki fark aşağıda açıklanmaktadır.(a) Seçenek I (Geleneksel yangın tespit ve alarm sistemi): Klimalı tüm alanlarda genel olarak duman detektörüne, klimasız alanlarda ise ısı detektörüne başvurulur. Tepki göstergeleri mağazanın/odanın/mekânın dışındadır. Holde ve merdivende zil ve siren bulunur. Merkezi kontrol paneli zemin katta, detektörlerin, zillerin ve sirenlerin bağlı olduğu kontrol odasındadır. (b) Seçenek II (Akıllı yangın tespit ve alarm sistemi): Adreslemeli detektörlerle çalışır. Her detektör, iş görsün ya da görmesin; detektörlerin durumu ve ilgili alandaki duman miktarının ölçülmesi bile ayrı ayrı izlenir. Her detektör adreslenebilir olduğu için mekân dışındaki tepki göstergelerine gerek olmaz. Yangın halinde, yangını fark eden detektör panele yangının yerini gösteren bir işaret gönderir ve aynı anda tüm binada yahut ilgili bölgede, yangın alarmı verilir. Modern binaların çoğunda,

8 bank: tümsek, yükselti, yığın, meyil…



maliyeti ne olursa olsun, mevcut son sistem olduğu ve etkili işlediği için akıllı tespit ve alarm sistemi kullanılır.Bir de, çok erken duman detektörleri analizi şeklinde havayı sürekli inceleyerek benzer durumları bildiren daha yeni bir tespit sistemi vardır. Bu sistem Hindistan’da henüz kullanıma girmiş değildir. Halkı acil durumdan haberdar etmek için alarm sistemine eklenmiş hoparlörler kullanılır.(c) Seçenek III (Akıllı ve geleneksel alarm sistemlerinin birleşimi olan melez sistem): Bu sistemde mikroişlemcili (adreslenebilir) bir kontrol paneli, komünikasyon kabloları, geleneksel fotoelektrik duman detektörleri, geleneksel ısı detektörleri, tepki göstergeleri, geleneksel manuel çağrı noktaları, sirenler, yalıtım modülü ve kontrol kablalolamaskı yer alır. Kompleksteki bazı kritik bölgeler adreslemeli detektörlerle donatılırken geri kalan yerlerde, özellikle de bodrum katında geleneksel detektörler/aygıtlar kullanılır. Bölge/akıllı aygıtlar ana kontrol panelinden izlenir. Ayrıca asma tavanda şifreli detektörler yer alır. Sistem 24 voltluk DV pille desteklenir. Bu da hem maliyeti düşürmeyi hem de gereken korumayı kolaylaştırır.

1.7 Yangınla mücadele

Yangınla mücadele sisteminde pompalar, yangın hidrantları, yangın suyu borusu9, serp-me (sprint/fıskiye) düzeneği, yangın tüpleri ve kaçış işaretleri yer alır. Çeşitli kalemlerin bedelleri aşağıdadır:

1. Pompalar: 40-50 Rs/m2.2. Yangın hidrant sistemi: 280-300 Rs/m2.3. Serpme düzeneği: 360-400 Rs/m2.4. Yangın tüpü ve kaçış işaretleri: 16-20 Rs/m2.

Tasarımcının başvurabileceği çeşitli türde gerekler milli bina mevzuatında (Hindistan) derlenmiştir.

1.8 Bina yönetim sistemi

Günümüzde PLC tabanlı bina yönetim sistemi, kamu binalarının vazgeçilmez parçası olmuştur. Klima santralinin pompaların, değişken hızlı AHU sürücülerinin, trafonun, kesici-lerin, yük yönetiminin faâliyetinin kontrolü, tamamen bina yönetim sistemince yürütülür.

İlgili harcamanın 3000-3200 Rs/m2 mertebesinde olduğu kolaylıkla söylenebilir.

9 wet riser: yangın suyu borusu



1.9 Sesli çağrı, kablo TV, güvenlik sistemi

Bu donanımlar, bodrum dâhil binanın bütün bölümlerinde olmak durumundadır. Müzik sistemi de içinde olmak üzere tümünün maliyeti, brüt alan itibarıyla 90-100 Rs/m2 olarak düşünülebilir.

Anlatılan ön keşif kuralları sırf tasarımcılara kolaylık olsun diye verilmiştir. Tüm kurallara dikkatle uygulanmalıdır, zira kuruşlandırma parametreleri, zaman bazında binanın kul-lanılışına, doluluğuna, döviz kuruna ve tabii Hindistan Hükümetince çıkartılan maliyet endeksine göre değişecektir.



2. ELEKTRİK VE MEKANİK HİZMETLER İÇİN ALAN GEREKSİNİMİÖnkeşif tamamlandıktan ve işin sahibi/müşteri, projeye devam konusunda nihai bir noktaya vardıktan sonra binanın tasarımları ve planları hazırlanır. Binada yer alacak elektrik ve mekanik hizmetlerle ilgili yer gerekleri konusunda mimarın bilgilendirilmesi gerekir.

Bu mekânlar dikkatle kararlaştırılmazsa; ekipmanın etkin çalışması da olanaklı değildir. Öte yandan ihtiyaç duyulan mekânın çok da büyük olmaması gerekir; zira arazinin işle-necek her metrekaresi, masraf demek olup projenin başlıca maliyet kalemidir.

Bu bölümde mekân gerekleri tecrübelere ve hükümetin bu kapsamda koyduğu kurallara ve yasalara göre anlatılacaktır.

2.1 Şebeke borularının şaftı ve elektrik dağıtım panosu

Günümüzün çok katlı binalarında elektrik hatları, dikey ana bara kanalların içinden geçi-yor. Aslında bunlar faz ve nötr için korumalı taşıyıcı baralardır. Günümüzde teknolojinin gelişmesiyle bara kanallarının boyutları, geleneksel olanlara göre epeyce küçülmüştür. Bu bara kanalları, zemin katta uygun bir kapasite anahtarlama ünitesine bağlıdır.

Şekil 2.1’de görüldüğü üzere, şebeke boruları bir şaft içinden bütün binayı dikine geçmek zorundadır. Şaft, bu bara kanallarını, elektrik dağıtım panosunu ve alt dağıtım panosunu alabilecek genişlikte olmalıdır. Zemin katının, çoğu kez uç besleme ünitesi de denilen ve epeyce yer kaplayan anahtarlama ünitesinin sığabileceği bir mekân olması gerekir. Bu hem bizatihi ünitenin boyutundan, hem de büyük ölçekli kablo sonlanması nedeniyle kabloların bükülmesinin yer gerektirmesinden dolayı böyledir.

Genel olarak iki şaft vardır. Biri ışık ve fan için ve diğeri de güç ve klima yükleri (mesela AHU veya çatı üstüne kuruluysa yüksek kenar ekipmanı) içindir.

Dolayısıyla dikey elektrik kanalları için aşağıdaki ölçüleri önermek yerinde olacaktır.

Şekil 2.1 (a) Elektrik şaftı, (b) Islak boru şaftı



Tek şaftın genişliği Bir şebeke geçişi: 1.2 m eninde.*İki şebeke geçişi: 2.2 m eninde.*(* ikisi de 80 cm derinlikte)

2.2 Klima

Klima ekipmanları, yüksek kenarlı ve/veya düşük kenarlılardan oluşurlar. Her iki sistemin çeşitli ekipmanlarının tesisatına dair yer gereksinimi aşağıda ele alınmaktadır:

(a) Yüksek kenarlı

Bir klima sistemindeki yüksek kenarlı ekipmanlar arasında soğutma motoru, sirkülasyon (devri daim) pompası (suyla soğutma sistemi) veya fanlar (havayla soğutma sistemi), soğuk su pompası, soğutma kulesi ve elektrik paneli yer alır.

Yer gereksinimini, genel düzenleme ve ekipman sayısı belirler. Örnek bir AC hava şartlandırma (klima) santral odası Şekil 2.2’de boyutlarıyla birlikte sergilenmiştir. Fiilî gereksinim, ekipmanların kapasiteleri ve sayıları üzerinden belirlenebilir. Ama genel olarak şu söylenebilir:

Santral odasının boyutları: soğutulan ton başına 5 m2 + 0.5 m2

(Açık yükseklik, kirişin alt yüzeyinin altında 5 metreden az değildir.)

Hava şartlandırma (klima) santral odasının yüksekliği 5.00 metreden az olamaz. Çünkü kablolara ek olarak soğuk su borularıyla yoğunlaştırıcı su boruları da yer işgal etmektedir.

Soğutma kulelerinin açık alanda yer alması gerekir. Bu yüzden kule, yeterli hava hare-ketinin müsait olduğu çatıda ya da zeminde olmalıdır. (Bkz. Şekil 2.3)

Soğutma kulesinin yer gereksinimi:

Doğal havalandırma : TR başına 0.40 m2.

Yapay10 havalandırma : TR başına 0.15 m2.

(b) Düşük kenar

Düşük kenarlı sistemde hava işleme ünitesi, hava besleme kanalı ve bir de dönen hava kanalı asıl yer kaplayan unsurlardır. Binanın yüksekliği 3.6 ile 3.9 metreden daha aşağı olamaz, zira kanallar için yeterli derinlik sağlandıktan sonra asma tavanın zeminden yüksekliği 2500 mm’den daha aşağı inemez.

10 forced: zorlamalı, yapay



Şekil 2.2 soğutma grubu ve pompalar için gereken yer.

Hava kanallı merkezi klima sistemi olması halinde bu kat yüksekliği mecburidir. Fakat eğer fan bobini ünitesi olacaksa, bu durumda kat yüksekliği için 3.10 m yeterli olabilir. Çünkü bu durumda sadece temiz hava için küçük boyutlu kanal gerekir; dönen hava için kanala yahut açık alana ihtiyaç kalmaz.

Şekil 2.3 Soğutma kulesi için gereken yer.



Hava işleme ünitesinin kapalı bir mekânda, ve tercihen klimanın işleyeceği katın merke-zinde yer alması gerekir. Böylece küçük ebatlı kanallar, klima santralı (AHU) odası koridor tarafında yer aldığında, kanalın boyutuna kıyasla her iki tarafa da devam ederler.

Hava üretme klima santralı odasının ebadı: ton başına 5 m2 + 0.5 m2.

2.3 Trafo ve DG setleriBunlar için yer gereksinimi ekipmanların adedine ve kapasitesine bağlı olacaktır. Tipik bir trafonun genel yerleşim diyagramı Şekil 2.4’te görülmektedir.

Trafo/jenerator (DG) seti odasının yüksekliği 4.5 m olmalıdır. Böylece ısı dağılabilir, ekipmanın indirilip kaldırılması ve kablolar vb. için yeterli yer sağlanabilir.

Eni 2.5 m ve boyu 3 m olan bir kepenk11 ile korunması doğru olur.

Şekil 2.4 Jeneratör setli klima santralli trafo odasının şeması.

Önceden tahmin etmek üzere, Tablo 2.1(a) DG seti ve trafo için aşağıdaki yer tahsis edilebilir.

Tek jeneratör için gereken ilâve alan Tablo 2.1(b)’dedir.

Jeneratör takımının odası için gereken açık yüksekliği, 100 kW kapasite için en az 3.6 m, daha yüksek kapasiteler için en az 4.57 m olmak durumundadır.

11 rolling shutter: kepenk, makaralı örtü



2.4 Yangınla mücadele ve su pompalama odası

Yangınla mücadele için hortum ve pompa takımı ile su pompası takımı aynı odada yer alır. Böylece bitişik olarak yeraltı tankından su alabilirler. (Şekil 2.5)

Pompanın net pozitif emme başlığı (NPSH12) olmalıdır; yani pompanın emişi daima suyun içinde kalmalıdır.

Tablo 1.1 (a) Trafo alanı

(b) DG setinin yeri

Yeterli kapasiteye sahip yangın suyu tankı, pompa odasıyla bitişik olmalıdır. Şebeke suyu tankı da yeterince büyük ve gerektiğinde yangın tankına akacak şekilde yapılmalıdır; aynı zamanda yangın tankı daima tam dolu kalması sağlanmalıdır (Şekil 2.6).

Yangına karşı yükselticili/indiricili su gereksinimi Tablo 2.2 (a,b)’dedir (NBC 2005’ten alındı).

Su yükseltici/yangın hidrantının şaftının eni 1.2 metreden ve derinliği de 0.8 metreden (80 cm’den) az olamaz. Bu şaftlardan her 1000 m2 zemin alanında bir tane olacaktır. Şaftın yeri, en çok 30 metre mesafeden iş görebilecek şekilde belirlenmelidir (Şekil 2.1).

12 Net positive suction head (NPSH): net pozitif emme başlığı; sürekli su altında kalarak su çekişi yapabilecek donanıma sahip olan başlık



Şekil 2.5 Yangınla mücadele ve içme suyu pompası odası

Tablo 2.2 (a) konut binaları

b) işyeri binaları



Şekil 2.6 Yangınla mücadele ve kullanım suyu tankını kombine eden tipik bir düzenleme

2.5 Bina otomasyon sistemi, telefon ve yangın kontrol odası ile şaftlar

Bina otomasyon sistemi ve telefon kontrol odası ve şaft için genel olarak yer ihtiyacı Şekil 2.7’de gösterilmektedir.

Bunların her biri için 12 m2 alan gerekir.

Telefon, yangın alarmı ve bilgisayar kablajında şaft, her biri için 0.6 x 0.3 metredir.

2.6 Asansör boşluğunun ölçüleri

Başarılı bir tasarımcı için asansör şaftı boyutları, çok önemlidir. Zira diğer durumlarda hatalar belli bir ölçüye kadar küçük değişikliklerle halledilebilirken; asansör şaftıyla ilgili olarak yapıda ciddi değişikliklere gitmeden halledilemeyebilir.



Asansör boşluğu uygulamalarıyla ilgili tavsiye edilen boyutlar, Şekil 2.8 ile 2.11 arasında gösterilmiştir. Detaylar için NBC-2005 ve IS 14665 incelenebilir.

Şekil 2.7 Telefon ve yangın kontrol odası.

Şekil 2.8 İnsan taşıma asansörleri için tavsiye edilen ölçüler.



Şekil 2.9 Yük asansörleri için tavsiye edilen ölçüler (1.5 m/s hıza kadar).

Şekil 2.10 Hastane asansörleri için tavsiye edilen ölçüler (1.5 m/s hıza kadar).



Şekil 2.11 Servis asansörleri için tavsiye edilen ölçüler (0.5 m/s hıza kadar).

2.7 Klimalar

Gündelik hayatta klima sözcüğü, sadece “havayı serinletmek” anlamına kullanılıyor olabilir. Fakat bir HVAC tasarımcısı için bu tanım, doğru olmadığı gibi, anlamlı da olmayacaktır.

Teknik olarak klima: “dâhili bir ortamın havasını işleyerek sıcaklığını, nemini, temizliğini ve hareketini sağlayıp, sürdürme süreci”ni tanımlar.

Klima sistemleri ya kendi konforumuz ya da süreç kontrolü için kullanılır. Konforumu-zu artırdığını günlük deneyimlerimizden bildiğimiz klima, bazı süreçler için gereken koşulları sağlamakta da kullanılır. Mesela tarımda, tekstilde, basımda, fotoğraf işleme gereçlerinde, bilgisayar odalarında ve tıbbi tesislerde operasyonun başarısı belli bir sıcaklık ve nem gerektirir.

2.7.1 Konfor standartları

İnsanın konforunu etkileyen durumlara dair Amerikan ısıtma, soğutma ve klima derne-ğinin (ASHRAE) yayınladığı değerlendirmeler, kapalı mekânlarda konfor için tavsiye edilen klima şartlarının gelişmesini sağlamıştır. Bu etütlerden bazılarının sonuçları, Şekil 2.12’de gösteriliyor.

Şekildeki gölgeli kısımlar, konfor aralığı olarak adlandırılır. Bunlar, mekândan yararla-nanların en az %80’inin ortamı konforlu bulacağı hava sıcaklığı ve nispi nem aralığını göstermektedir.



Şekil 2.12 Kapalı mekân için hava sıcaklığı ve nispi nem itibarıyla konfor aralığı

2.7.2 HVAC sisteminin tasarımı

Büyük yapıların proje tasarımı, aşırı ölçüde karmaşık bir iştir; aylar, yıllar alabilir ve çok sayıda insan gerektirir. HVAC sisteminin tasarımı şunları kapsar:

(i) Yapının ısıtma ve soğutma gereklerinin hesabı;(ii) Kanalların ve boruların büyüklüklerinin hesabı;(iii) Düşük kenar ekipman boyutlarının ve tipinin seçimi;(iv) Yüksek kenar ekipman kapasitelerinin ve tipinin seçimi;(v) Soğuk/sıcak su borusu tanzim tipinin seçimi;(vi) Enerji verimliliğine ulaşmayı sağlayacak kontrol ekipmanının seçimi.

Yukarıda sözü edilen unsurların tasarımı ve istenilen konfor koşullarının sağlanması, adım adım bu bölümden sonraki başlıklarda anlatılacaktır.



2.7.3 Matematik formüller ve denklemler

Bir tasarım süreci içinde, tasarımcının kullanması gereken, lisans düzeyinden bildiğimiz birkaç formül bulunur. Bunlar, tekrarlamak açısından aşağıda verilmiştir. Klima sistemi tasarımında genelde Anglosakson ısı birimleri (BTU13) ve ayak-paund-saniye (FPS14) kullanılır. Bununla birlikte günümüz tasarımcıları, MKS15 sistemini de kullanmaktadır.

1- C= (F − 32)/1.8C: C° cinsinden sıcaklık; Selsiyus (ya da Santigrad) cinsinden F: F° cinsinden sıcaklık; Fahrenayt cinsinden

2- 1 galon= 8 lb.3- 1kW= 3410 BTU/hr.4- 1 tonluk soğutma (1 TR)= 12000 BTU/HR= 3000 Kcal/hr.5- Algılanabilir ısı Qs= m × c × TD

Qs: maddenin algılanabilir ısı artış veya azalış hızı, BTU/hr.m: maddenin kütle akış hızı, lb/hr.c: maddenin özgül ısısı, BTU lb F°.TD: maddenin sıcaklık şarjı, F°.Ancak, hava akış hızı çoğu kez ft3/min veya CFM cinsinden ölçülür. Birimler dö-nüştürülürse şunu elde ederiz: Q= 1.08 CFM × TD

6- Entalpi eşitliği:Q= m(h2 − h1)Q: maddenin ısı artış veya azalış hızı, BTU/hr.m: maddenin kütle akış hızı, lb/hr. h2 - h1: maddenin özgül entalpi değişimi, BTU/lb.

7- Latent ısı eşitliği: Q= m (c) (Wo − Wi)Q, m ve c daha önce tanımlanmıştı.Wo - Wi: librede su taneciği cinsinden kuru havanın dış ve iç rutubet farkı. m birim-leri CFM olarak alınırsa, eşitlik şöyle yazılır: Q= 0.68 CFM (Wo - Wi).

8- İdeal gaz kanunu:PV= MRT.P: basınç, lb/ft2, mutlak.

13 British Termal Unit, (BTU): İngiliz (Anglosakson) ısı birimi14 Foot-pound-second, (FPS): Anglosakson ölçü sistemi, Ayak-paund-saniye15 Meter-kilogram-second, (MKS): Metrik ölçü sistemi, Metre-kilogram-saniye



V: hacim, ft3.M: gaz ağırlığı, lb.R: gaz sabiti.T: mutlak sıcaklık, derece R.

9- Isı eşitliği: Ech= Ein − Ein.Ech: depolanmış enerjideki değişme.Ein: ısıtma sisteminin verdiği ısı.Ein: ısıtma sistemince azaltılan ısı.

10- Isı iletimi: Q= (1/R) × A × TD.Q: ısıs transfer hızı, BTU/hr.R: malzemenin termal resistansı, hr-ft2 - F°/BTU.A: ısının aktığı yüzeyin alanı, ft2.TD: ısı akışı boyunca sıcaklık farkı, F°.

11- Isı aktarımı:Q= (L/K) TDC: kondüktans, inç kalınlık başına BTU/hr-ft2-F° olup, malzeme resistansının tersidir. = K/L.K: kondüktivite, inç kalınlık başına BTU/hr-ft2-F°L: malzemenin kalınlığı, inç.

12- Tümel ısı transfer katsayısı: U= 1/Ro.Ro: ısı akımına karşı tümel resistans.= R1 + R2 + R3 + ..., vs.R1, R2: her bileşen için tekil termal resistans.U: tümel ısı transfer katsayısı.Q= U × A × TD.: ısı transfer hızı, BTU/hr.U: tümel ısı transfer katsayısı BTU/hrft2-F.A: ısının aktığı yüzey alanı, ft2.TD: sıcaklık farkı, F°.

13- Rutubet oranı. Birim ağırlıkta kuru havadaki su buharıdır: W= mw / ma.W: rutubet oranı, lb su buharı/lb kuru hava.mw: su buharının ağırlığı, lb.ma: kuru havanın ağırlığı, lb.



14- Göreli rutubet. Birim ağırlıkta doymuş havadaki su buharıdır. Rh= mw / mas.Rh: göreli rutubet, %.mw: su buharının ağırlığı, lb.ma: doymuş havanın ağırlığı, lb.

15- Entalpi. Atmosferik havanın entalpisi, kuru havanın ve su buharının tekil entalpile-rinin toplamıdır:

h= 0.24t + w(1061 + 0.45t).h: nemli havanın entalpisi, BTU/lb d.a.t: havanın kuru termometre sıcaklığı, F°.w: rutubet oranı, lb w/lb d.a.

2.7.4 Psikometrik formüllerRSH= 1.08 × CFMsa × (trm − tsa)RLH= 0.68 × CFMsa × (wrm − wsa)

Toplam fark edilebilir ısı:= 1.08 × CFMda × (Tedb − Tldb)

Toplam potansiyel ısı:= 0.68 × CFMda × (wea − wla)

Eşdeğer oda fark edilebilir ısısı:= 1.08 × CFMda × (trm − tadp)(1 − BF)

Eşdeğer oda potansiyel ısısı:= 0.68 × CFMda × (Wrm − Wadp) (1 − BF)

Eşdeğer oda toplam ısısı:= 4.45 × CFMda × (hrm − hadp) (1 − BF)

Odanın fark edilebilir ısı faktörü:= RSH / (RSH + RLH)= RSH / oda toplam ısısı= RSH / RTH

Genel fark edilebilir ısı faktörü:= TSH / (TSH TLH)= TSH / GTH

GTH: genel toplam ısıAşırma (by-pass) faktörü:

= (tldb− tadp)/(tedb− tadp) = (wla− wadp)/(wea− wadp) = (hla− hadp)/(hea− hadp)

Hava sabitinin hesabı:= 1.08= 0.244 × 60/13.5



Buradaki 0.244 değeri 70 derece F db ve 60= min/hr’lik BTU/F°/lb kuru havadaki %50 RH değerli nemli havanın özgül ısısıdır. 13.5 ise, 70 F derece db ve %50 RH değerli nemli havanın özgül hacmidir.Benzer şekilde

= 0.68= 60/13.5 × 1076/7000Buradaki 1076 değeri, oda havasından 1 pound su buharı yoğunlaştırmak için eksilmesi gereken ortalama ısıyı ve 7000 değeri de pounddaki tanecikleri gösterir.

4.45= 60/13.5Burada 60 değeri min/hr ve 13.5 de 70 F derece db ve %50 RH değerli nemli havanın özgül hacmidir.

2.7.5 KısaltmalarCFMda: dakikadaki(“min” kuru hava) ft3.Tedb: giren havanın kuru termometre sıcaklığı.Tldb: çıkan havanın kuru termometre sıcaklığı.wea: giren hava nem muhteviyatı.wea: çıkan hava nem muhteviyatı.Trm: odanın kuru termometre sıcaklığı.Tsa: verilen havanın kuru termometre sıcaklığı.Tadp: cihazın çiy noktası sıcaklığı.wrm: odanın nem muhteviyatı.wadp: cihaz çiy noktasındaki nem muhteviyatı.hrm: odanın entalpisi.hadp: cihaz çiy noktasındaki entalpi.hla: çıkan havanın entalpisi.hea: giren havanın entalpisi.hla: çıkan havanın entalpisi.RSH: odanın fark edilebilir ısısı.RLH: odanın potansiyel ısısı.RSHF: odanın fark edilebilir ısı faktörü.RTH: odanın toplam ısısı.GTH: genel toplam ısı.GSHF: genel fark edilebilir ısı faktörü.TSH: toplam fark edilebilir ısı.TLH: toplam potansiyel ısı.



2.7.6 Psikometrik çizelge

Atmosferik havanın özellikleri tablo yahut grafik olarak sergilenebilir. Grafik formdaki sunuma psikometrik çizelge adı verilir ve örnek havanın, DB16 (kuru termometre) sıcaklığı, WB17 (ıslak termometre) sıcaklığı, RH18 (nispi rutubet), özgül hacim, entalpi, çiy noktası vb. türden niteliğine dair tüm bilgileri içerdiği için her durumda işe yarar. Çizelge Şekil 2.13’de yer almaktadır. Ayrıntılı inşaat ve interpolasyon yöntemi bu kitabın kapsamı dışındadır, okurun da grafik hakkında temel noktaları bildiği varsayılmaktadır.

2.7.7 Cihazın ve havanın çiy noktası

Çocuklar pencerenin buğusunda resim çizerler, bilirsiniz. Penceredeki nem, camın sı-caklığı odanınkinden düşük olduğu zaman, odanın havasından yoğunlaşır. Çiy noktası, düz ifadesiyle, havanın doymuş DB sıcaklığıdır; çiy, havanın daha düşük sıcaklıktaki bir yüzeye temas etmesiyle oluşur.

Mesela, camın yüzey sıcaklığı 30° F derece olsun. Bu durumda havanın çiy noktası 32° F ise, bu durumda hava, daha düşük sıcaklıktaki camla temas ettiği anda yoğunlaşacaktır. Fakat eğer havanın çiy noktası 28° veya 29° F ise yoğunlaşmayacaktır.

Havanın çiy noktasını psikometrik çizelgede göstermek üzere Şekil 2.14’te görüldüğü gibi havanın koşullanma noktasından bir yatay çizgi çizebiliriz.

2.7.8 Fark edilebilir ısı oranı

Odanın fark edilebilir ısısının, toplam ısısına oranıdır ve RSHF, yani odanın fark edile-bilir ısı faktörü adı da verilir. RSFH olarak tanımlanan eğimle oda koşullarını geçen bu doğrunun, klima tasarımında çok büyük anlamı vardır.

Psikometrik çizelgelerde, doğrunun çizimini kolaylaştırmak amacıyla eğimini tanımlayan bir ölçek gösterilir. Bu doğru, havalandırma ünitesinden veya koşullandırma ekipmanın-dan çıkıp odayı belirlenen konfor durumuna getiren işlemden geçmiş havayı tanımlar. RSHF doğrusu, havanın AHU’dan çıktığı noktayı ve çizelgedeki oda koşulları noktasını anlatır. Bunlardan biri biliniyorsa, diğeri RSHF doğrusunu çizerek bulunabilir.

16 Dry Bulb, (DB): kuru termometre17 Wet Bulb, (WB): Islak termometre18Relative humidity, (RH): Göreli nem, nispi rutubet



Şekil 2.13 Psikometrik çizelge.

2.7.9 Bobin proses doğrusu

Koşullandırma ekipmanına girip çıkan havanın koşullanmasını birleştiren noktaların tanımladığı doğrudur.



2.7.10 Aşırma faktörü

Teorik olarak, koşullandırma ekipmanından geçen hava, bobinin yüzey sıcaklığına kadar soğur. Ancak, değmeksizin aşıp geçen hava nedeniyle, yani havanın yüzde yüzünün bobin yüzeyiyle temas etmemesinden dolayı, havanın çıkış sıcaklığı daima bobinin yüzey sıcaklığından daha yüksektir. Bu durum aşırma19 (by-pass) faktörü ilei ifade edilir.

2.7.11 Yeniden ısıtma

Havanın, soğutma bobiniyle soğutulduktan sonra, havası uyarlanmış mekana sunul-madan önce kısmen yeniden ısıtılmasını ifade eder.

Yüksek potansiyelli sıcaklık yükü koşullarında, hava, yoğunlaştırılmak / nem muhteviyatı alınmak üzere, çok düşük sıcaklıklara kadar soğutulur. Ardından da servis sıcaklığına getirilmek üzere yeniden ısıtılır. Bu durum Şekil 2.15’te görülmektedir.

Şekil 2.14 Havanın çiy noktası.

Şekil 2.15 Yeniden ısıtma işlemi.

19 by-pass factor: Aşırma etkeni



HVAC ile ilgili lisans derslerinde anlatılan muhtelif prensipleri böylece tekrarlamış olarak, artık ısıtma/soğutma yükünü, su boru sistemini, kanal boyutlarının hesabını ve çeşitli ekipmanların seçimini el almaya girişebiliriz. İzleyen bölümde bu noktalar, anlatılacaktır.



3. ISI YÜKÜ HESABIBu bölümden amaç: yaz, kış ve yağış mevsimlerinde bir binadaki odaların konforunu sürdürmek için gereken ısıtma ya da soğutmanın nasıl yapılabileceğini öğrenmektir. Bir klima sisteminin tasarımında ilk koşul, bir bina için gereken soğutma/ısıtma yükü hesabını doğru düzgün öğrenmektir.

Bu bölümde, adım adım binaların ısı yükü hesaplama metodolojisini, yine hesaplama-larda kullanılacak çeşitli parametreleri, formülleri, tabloları ve akıldan çıkarılmaması gereken unsurları anlatacağız

Bölüm bittikten sonra şunları yapabilir olacağız:1. Yaz ve yağış mevsimlerindeki ısı yükünün hesaplanması;2. İstenilen koşulu sağlanmak üzere gereken ön ısıtma ve ısıtma hesabı;3. Klima ekipmanlarının düşük kenar ileri dizaynı için gereken temel çalışmanın hazırlığı.

3.1 Kuramın özeti

Bir binanın ısı yükünü hesaplamak üzere çeşitli malzemelerin ısı karşısındaki davranı-şının yanı sıra, binadaki ısı transferine dair çeşitli yöntemleri de bilmek gerekir. Bunların tümünün teknik okullarda verilmekte olmasına rağmen, istenilen koşulları sağlamak üzere binadan kaldırılması gereken ısı yükü hesabının adımlarına girmeden önce tamamını kısaca da olsa yeniden gözden geçirmekte yarar olacaktır.

3.1.1 Isı kazancının asimetrik kalıbı

Kaldırılması gereken ısı miktarı, herhangi bir anda alınmış olan ısı miktarı ile her zaman eşit olmaz. Bu durum tuğla, beton, cam gibi malzemelerin ısıyı emme ve bir süre sonra salma eğilimlerinden ileri gelir. Şekil 3.1 bu etkiyi sergilemektedir. Termal saklama ve gecikme, soğutma yükünün zamana göre farklılaşmasına neden olmakta ve şekilde görüldüğü gibi anlık ısı kazancından farklı olmaktadır. Bundan dolayı soğutma yükü, belli bir anda kaldırılması gereken ısı haddidir. İşte klima sistemindeki yükün, soğutulan ton yahut BTU/HR cinsinden tanımlanmasının sebebi de budur.

Malzemelerin gecikme kapasitelerindeki farklar yüzünden, bir binanın gündüz saatle-rindeki ısı yükü, gece saatlerindeki kadar yüksek olmayabilir. Tam da bundan dolayı, ofis binalarındaki gibi, geceleri klima gerektirmeyen kurulumlar, sabah saatlerinde çok sıcak olurlar.



Şekil 3.1 Anlık ısı kazancıyla soğutma yükü arasında, saklama etkisinden ileri gelen fark (dikey eksen: ısı kazancı ve soğutma yükü)

3.1.2 Isı transferi bileşenleri

Binalardaki başlıca ısınma sebebinin güneş kazancı olduğunu hepimiz biliyoruz. Bu ısı odalara aşağıdaki şekillerde transfer olur:

(i) RadyasyonRadyasyon ile ısı, mekânın içine veya dışına camın taşıdığı (ilettiği) ısıdan bağımsız olarak da taşınır.

Işık enerjisi, mikron kesirinden kilometrelere varan dalga boylarına sahiptir. Fakat ısı, dalga boyu 0.4’ten 40 mikron arasındaki görülebilir ışık dalgalarının ve kızıl-altı ışınların maddelerce emilme sürecinde oluşur.

Bir cismin yaydığı enerji, Stefan-Boltzman kanunu ile ifade edilir:E= C (T/100)4

E: cismin yaydığı enerji miktarı;T: enerji yayan cismin sıcaklığı;

C: sabit.

(ii) İletimBir cismin ısıyı yüksek sıcaklıktaki ortamdan emip düşük sıcaklıktaki tarafa aktarma özelliğine iletim denilmektedir.

Isı transferinin iletimdeki hızı, maddenin fiziksel özelliğiyle, yani ısı iletkenliği derecesiyle ve maddenin kalınlığıyla değişir.

Q= (T1 − T4) /[X1/(K1A) + X2/(K2A) + X3/(K3A)] (Şekil 3.2’ye göre)Q: ısı transfer hızı;



T1: Isınma yüzeyinin (ısının girdiği yüzün) sıcaklığı;T4: Souk yüzeyin (ısının çıktığı yüzün) sıcaklığı;

X1, X2, X3: İletimde yer alan farklı katmanların kalınlıkları;K1, K2, K3: Farklı katmanların termal iletkenlik dereceleri;

A: İletim yüzeyinin alanı.

Şekil 3.2 Bileşik duvarlardaki iletimde ısının akışı

(iii) KonveksiyonKonveksiyon, akışkan bir ortamdan ısı transferi sürecidir. Söz konusu akışkan, hava, gaz yahut sıvı halinde olabilir. Akışkan türbülant akışı büyüdükçe, ısının transfer hızı da büyür. Şekil 3.3’te görüldüğü üzere yüksek Ti sıcaklığındaki akışkanın ısısı, kon-veksiyon yoluyla önce katı yüzeye transfer edilmekte; ardından katı bariyerden iletim yoluyla transfer edilmekte ve sonra da diğer tarafta akışkandan konveksiyon yoluyla verilmektedir. Isı akışı aşağıdaki gibi tanımlanır:

Şekil 3.3 Konveksiyon yoluyla ısı akışı. (Fluid-sıvı; solid mat.-katı madde)

Q= HiA (Ti − T1)= KA (Ti − T2)/X= HoA (T2 − To)Hi ve Ho: Sırasıyla içe ve dışa transfer katsayıları.

Q= UA (Ti − To)U: Genel ısı transferi katsayısıdır; iletim ve konveksiyon katsayılarının birleşimidir.

3.1.3 Ortalama sıcaklık farkı

Yukarıda söylenenlerin hepsi, her iki yüzeyin de sabit sıcaklıkta olduğu varsayımına dayanır. Fakat bu her zaman böyle olmayabilir. Hem soğuk hem de sıcak yüzeylerde,



sıcaklıklarda değişikler meydana gelir. Bundan dolayı ısı transferini hesaplamak üzere ortalama bir sıcaklık farkı kullanılması gerekir. Şekil 3.4 (a, b)’de, yani paralel ve karşıt akım ısı değişiminde denklem şöyle tanımlanabilir:

Q= UA (Tm)Tm: ortalama sıcaklık farkı= (Qi − Qo)/loge(Qi/Qo)

Qi= Thi − Tci ve Qo= Tho − Tco paralel akım için;Qi= Thi − Tco ve Qo= Tho − Tci karşıt akım için.

Şekil 3.4 (a) Paralel akım; (b) Karşıt akım.

3.1.4. Isının binaya girişi

Şekil 3.5’te görüldüğü üzere, binaya ısı girişinde kaynaklar ve ortamlar farklıdır.

Şekil 3.5 Oda ısı kazancının bileşenleri, Q.

(i) İletim: Dış duvarlar, çatı, camlar, iç bölmeler (iç duvarlar), tavanlar, zeminler yoluyla.(ii) Radyasyon: Camlar yoluyla.(iii) Konveksiyon: İnfiltrasyon ve ventilasyon yoluyla.(iv) elektrik/ışık enerjisiyle: Elektrik ışıkları ve donanımları yoluyla.(v) Metabolik ısı: İnsanların vücut ısılarıyla.

Isı girişi hesaplama prosedürünün sadeleştirilmiş biçimi Tablo 3.1’dedir.



Termal iletkenlik derecesi; cam, tuğla, beton ve diğer bölmeleme malzemeleri üzerinden radyasyon yoluyla ısı kazancı; gölge faktörü, mevsimlik sıcaklık düzeltmesi vb. gibi hesaplamaları kolaylaştıran faktörler bölüm sonunda tablolanmıştır. Fakat bunların uygulama adımları sonraki bölümde anlatılacaktır.

3.2 Isı yükü hesabına adım adım yaklaşım

3.2.1 Alanın çiziminin hazırlanması

İlk olarak, klima sistemi kurulacak bina alanının çizimi hazırlanır ve -binanın tümünde gerekmiyorsa bile- klimalandıralacak mekânlar teker teker işaretlenir. Çizimde genel-likle cam pencerelere, pencere vantilatörlerine, kapılara ilâve olarak inşaat malzemesi, duvar kalınlığı, döşemeler (zemin ve tavan), üst katların ve çatının izolasyon malzemesi gösterilir. Artık AHU’nun yerini, bölmeleme duvarlarını, bitişik alanların durumunu, yani klimalandırılacak veya öylece bırakılacak alanları belirlemeye girişmek olanaklıdır.

3.2.2 Alanlara dair tablonun hazırlanması

Duvar, pencere, çatı ve zemin döşemesi gibi, ısı iletiminin yahut aktarımının meydana geleceği alanları gösteren bir tablo hazırlanmalıdır (Bkz. Tablo 3.2). Bu tablo, hesap-lamalar itibarıyla gerektiğinde dönüp parametreleri gözden geçirmek açısından gayet yararlı bir araçtır. Bundan başka duvar, pencere gibi alanlar, bölümleme türleri ile bunların malzemeleri ile kalınlıkları konusunda da bir özet hazırlanmalıdır (Bkz. Tablo 3.3).

Solar zirve ısı kazancı, mekân malzemesinin iletim açısından emme kapasitesi, iş/dış gölgelenme gibi çeşitli faktörlere bağlı olarak düşerken, klimanın devreye girdiği sa-atlerde konveksiyon yoluyla, camın emme kapasitesiyle serbest kalır. Camın toplam emme kapasitesinin hesabı açısından, zirvedeki bu solar kazanç, yukarıda sayılan çeşitli faktörlere bağlı olarak kat be kat düşecektir.

3.2.3 Isı yükü formu

Tüm alanlar hesaba katıldıktan sonra ısı yükü hesap formunu doldurmaya başlayın (Tablo 3.1).

Dışardaki yahut ventilasyon havasının miktarı, içeride bulunan insanlar için maksimum CFM cinsinden veya hava değişimi sayısını hesaplamak üzere CFM olarak hesaplanır. Kişi sayısı ve kişi başına hava miktarı Tablo 3.6’da yer almaktadır.

Hindistan’daki çeşitli kentler için iç ve dış tasarım koşulları Tablo 3.5’tedir. İç koşullar, haliyle, bir tercih meselesidir.



Tablo 3.1 Yük Kestirme Formu



Tablo 3.2 Cam, duvar, çatı ve zemin hesaplamaları için

Tablo 3.3 Bina parametrelerini özetlemek için

3.2.4 Camın solar aktarım kazancı

Solar aktarımı veya radyasyon ısı transferi açısından bina yönünün, günün saati ve yılın ayı itibarıyla ısı kazancının maksimum olmasına göre belirlenmesi gerekir. Ayrıca bu çalışma, binadaki her oda için yapılmalıdır. Zira bir oda için solar ısı kazancı başka bir oda için aynı olmayabilir.



Bu açıdan, binanın maksimum solar ısı kazancı, tüm odaların birleşik ısısı maksimum olduğunda gerçekleşir.

Bu noktayı daha iyi kavramak için, örneğin Yeni Delhi’deki, yani 30° kuzey enlemindeki bir binayı düşünelim. Bu enlemde solar ısı kazancının zirvesi Mayıs’ın 21’inde 164 BTU/hr/ft2 olur (Tablo 3.7).

Bu değeri, aşağıdaki denklemde daha önce saydığımız çeşitli faktörlerle çarpalım:

Isı kazancı = solar ısı kazancı zirvesi × istenilen vakitteki depolu yük faktörleri ve gereken çalışma saatleri (Tablo 3.8). × Gölgeleme (panjur) var/yok (Tablo 3.9) iken genel faktör. × Alan.

Fakat bu yöntem diğer yönlere ait solar ısı kazancını hesaba katmaz. Kaldı ki bu kazanç, gün boyunca sabit de değildir. Dolayısıyla bu yöntemle yapılacak hesap, sadece solar ısı kazancının zirve değerini verir.

Ayrıca bu hesap, sadece bir yön içindir. Diğer yönlerden giren zirve değerleri de hesa-ba katılınca; gereken toplam soğutma yükü yukarıdaki gibi hesaplanmış zirveye göre çok daha yüksek olacaktır. Bunun sebebi, bu yeni zirvelerin önceki durumda ortaya çıkmayışıdır.

Buradan binanın soğutma yükünün zirveye çıktığı vakti hesaplamamız gerektiği anlaşılır. Bunu, Yeni Delhi’deki binalar için yapalım.

Zirve öğleden sonra saat 5’te gerçekleşmektedir. Dolayısıyla tüm hesaplamalar bu saat üzerinden yürütülecektir.

Muhtelif faktörlerin solar ısı kazancına uyguladıktan sonra, solar ısı kazancı formunun birinci sırasını hesaplayabilecek durumda oluruz.

3.2.5 Solak aktarım kazancı - duvar ve çatı

Duvarlar üzerinden ısı aktarımı iletim şeklinde meydana gelir. Duvarların ısıyı emme ve aktarma kapasitesi 24 saate kadar çıkabilir. Dolayısıyla dış sıcaklığın düştüğü gece



vakti, ısı aktarımı azalabilir; hatta tersine bile dönebilir. Bu nedenle eşdeğer sıcaklık farkı kavramına başvurulur.

Eşdeğer sıcaklık farkı, günün farklı saatleri için duvar/çatı ağırlığı temelinde Tablo 3.10 (a,b,c)’de gösterilmiştir.

Fakat bu tablo 40° kuzey enleminde Temmuz ayında 95° F dış dizayn sıcaklığı ile 80° F oda sıcaklığı için 20° F günlük aralıkta 24 saatlik çalışmayı esas alır. Yani yukarıdaki parametrelerden herhangi biri değiştiğinde Tablo 3.10(c)’dekine göre uygun düzeltme faktörünün uygulanması gerekir.

Günlük aralık, günün maksimum ve minimum sıcaklık farkını ifade eder. Tablonun bu satırındaki değerler aşağıdaki gibi doldurulabilir:

Isı kazancı = Duvar/çatı alanı × düzeltilmiş eşdeğer sıcaklık farkı. × Aktarım katsayısı

Aktarım katsayısı inşaatta kullanılan malzemelere ve bunların kalınlıklarına göre değişiklik gösterir. Söz konusu değerler Tablo 3.11’den, 3.12’den ve 3.13(a, b)’den seçilebilir.

3.2.6 Isı kazancı - duvar ve çatı hariç

Isı yükü hesabı çizelgesinin bu bölümünde, ısının camlardan, duvarlardan, bölümleyi-cilerden, tavandan ve zeminden, bunları iki yüzündeki sıcaklık farkına bağlı iletiminin hesabı yapılır.

Isı kazancı = Cam/bölme/tavan/zemin alanı × (dış sıcaklık - iç sıcaklık) × Tablo 3.11’den, 3.12’den ve 3.13(a,b)’den seçilen aktarım katsayısı.

Akılda tutulması gereken bir önemli faktör şudur: Bölme duvarına bitişik alan klima-landırılmazsa, ΔT’nin 5° F daha düşürülmesi gerekir. Zira işlem görmeyecek alanın sıcaklığının dış sıcaklığın 5° F altında olduğu varsayılır.

3.2.7 İnfiltrasyona bağlı ısı kazancı

Bu kazanç, havanın açık kapılardan, pencerelerdeki çatlaklardan vs. geçişinden ileri gelir ve sabit formülü yoktur Bu yüzden toplam ısının yüzdesi olarak hesaplanır.

3.2.8 İç ısı

Klimalandırılacak mekâna insanların, donanımların ve aydınlatma gereçlerinin ısısı eklenecektir. Kişilerden gelen metabolik ısı, uygulama ve aktivite türleri itibarıyla Tablo 3.14’te gösterilmektedir.



Klimalandırılmış alanda bulunacak insanların tahmini sayısı, Milli Bina Yasasında20 (ülkelerin İmar Yasasında) farklı bina kategorileri için belirtilir (Bkz. Tablo 3.4)

Motorların, ışıkların ve donanımların ısılarının da hesaba katılması gerekir. Motorların iş enerjisini elektrik enerjisine çevirme verimliliklileri önceden belirlenmiştir. Dolayısıyla ekleyecekleri yük, kW değerleriyle verimliliklerinin çarpımıyla hesap edilir.

3.2.9 Dışarıdaki havanın donanımdaki yükü

AHU’nun aldığı temiz havanın bir kısmı doğruda içeri girer ve bu odanın ısısını etkiler. Hesabı şöyle yapılabilir:

Q= CFM × ΔT × BF × 1.08

3.2.10 Emniyet faktörü

İnfiltrasyon, kullanım düzeyinin değişkenliği, dış koşulların farklılaşması gibi muhtelif kazanç hallerinin hesabı için ilâve edilecek emniyet faktörü %7.5 olarak alacaktır.

Yukarıda hesaba katılanların hepsi odanın fark edilen fiili ısısını oluşturur.

3.2.11 Potansiyel ısı

Bu kısım yukarıda anlatılana benzer. Tek fark, insanlardan yayınan fark edilen ısının yerine, potansiyel ısının esas olmasıdır.

Aşırılan hava, odaya bir potansiyel yük ekler. Hesabı şöyle yapılabilir:

Q= CFM × (dışarıdaki tanecikler - içerideki tanecikler) × BF × 0.68

Söz edilen “tanecikler”, 1 pound havadaki nem tanecikleridir. Bu değerin iç ve dış DB ve WB sıcaklık karşılığı psikometrik çizelgeden elde edilebilir.

Yine öncekine benzer şekilde, öngörülemez durumlar için bir emniyet faktörünün ilâve edilmesi gerekir.

3.2.12 Dışarıdaki havanın odaya yükü

Ventilasyon ve oksijen düzeyi için alınan temiz hava, klima sistemine potansiyel ve önemli ölçüde yükler bindirir ama odayı etkilemez. Sistemi aşarak (baypas ederek)

20 Hindistan’da uygulanmakta olan İmar Yasası vurgulanmaktadır.



gelen ısının hesabını az önce yaptık. Böyle olmayan havanın eklediği ısının hesabı ise şöyle yapılır:

Qs= CFM × (ΔT) × (1 - BF) × 1.08QL= CFM × (dış. tanecikler-iç. tanecikler) × (1 - BF) × 0.68

3.2.13 Kanal ısı kazancı

Odanın fark edilebilir toplam ısı yüküne %10 civarında bir ek yapmak mümkündür. %5’lik bir ek de kanal sızıntılarından gelen kayıp için yapılabilir. Fan motoru ile nemlendirme pompası için de %2’lik bir ek söz konusudur. Dolayısıyla yukarıda anlatılan %25’lik bir emniyet faktörü bu türden tüm kayıpları kapsayacaktır.

3.2.14 CFM’nin hesabı

Bir klimalandırma uygulamasında karşılaşılması muhtemel genel toplam ısı hesaplan-dıktan sonra, sıra bu ısı yükünü halletmek üzere sağlanması gereken havanın CFM’sini ve klimalandırılma için gereken ekipmanların tonajını hesaplamaya gelir.

ESHF= odanın fark edilebilir fiilî ısısı / odanın toplam fiilî ısısı

ESHF böylece belirlendikten sonra, bobinin aygıt çiy noktası (ADP21) psikometrik çizelgeye konulur. Bu çizelge, ESHF’den başlayıp oda durumu noktasından geçerek doyum eğri-sine doğru uzanan bir doğrunun çizilmesiyle tamamlanır. 75° F ve %55 RH konfor halini sürdürmek için seçilen ADP, 53-55° F aralığında olmalıdır. Ama ADP, Tablo 3.15’ten de seçilebilir. 53-55° F altındaki ADP soğutma bobininde daha fazla satırla sonuçlanacak ve bu fazlalık da, AHU kapasitesinin ve maliyetin yükselmesi sonucunu verecektir.

Odanın durumunu karşılamak üzere gereken hava miktarı, soğutma bobini aygıtındaki nemden arınmış olanla aynı olacaktır. Bu, Şekil 3.6 da açıkça görülmektedir. Şekil 3.6(a)’daki 1-2 doğrusu, fan motorunun hesaba katılmasıyla eklenen ısıdan ileri gelir. Ama elbette ihmâl edilebilir. Böylesine koşullar altında Şekil 3.6(b)’ye varırız. Bu yüzden, nemden arınmış havanın miktarı ile odaya sağlanan aynı olur.

CFM= ERSH /[1.08 (TRM - Tadp) (1 - BF)]Soğutma tonajı da benzer şekilde şöyle hesaplanır:

TR= Genel toplam ısı (BTU/HR)/12000

Kestirilemeyen durumları hesaba katmak üzere, algılanabilir ısı yükü hesapları için eklenene benzer bir emniyet faktörü ilâve edilecektir.

21 Apparatus dew units, (ADP): çiy noktası aparatı



Şekil 3.6 CFM hesabı için oda proses doğrusu

3.3 Yağış mevsiminde dış hava ısısı

Yağışlarda RH, çok yükselecektir ve dış sıcaklık yaza göre düşüktür. Yani hava ilk olarak ön ısıtıcılardan geçerek sıcaklığı artırıp, RH’yi düşürdükten sonra soğutma bobininden geçer. Burada hava, sıcaklığı sağlayacak şekilde düşürülür ve ardından da psikometrik çizelgedeki oda yükü doğrusunu izler.

Böylece ısıtıcıların (algılanabilir) ısısı da soğutma bobinine yük olur ve sistemin TR gereksinimine eklenir.

Buna göre yağış için, [(odanın algılanan fiilî ısısı)s (odanın algılanan fiilî ısısı)m] şeklindeki farkı, odanın genel toplam ısısına ekleriz.

Nitekim yağış durumunda; bu ilâve ön ısı yükü nedeniyle TR’nin yüksek olacağı görü-lebilir.



Ancak nemden arınmış CFM (ki ERSH’ye bağlıdır), yaz mevsiminde daha fazla ola-caktır.

Dolayısıyla dizayn için yağışlı mevsimlerde TR’yi ve yazın da nemden arınmış CFM’yi esas alırız.

3.4 Kış mevsiminde ısı yükü

Kış yükünün hesabında aşağıdakiler dikkate alınmaz:1. Camlardan gelen zirve solar ısı kazancı;2. Duvarlardan gelen solar kazanç ve aktarım kazancı.

Bunun sebebi, kışın dışarıdaki hava sıcaklığının epey düşük olmasıdır. Böylece içeri ısı akımı olmaz. Dışarıya ısı akımı ise ihmâl edilebilir düzeydedir. Dışarıdan içeriye doğru ısı girişi, iç koşulları sürdürmek için gereken kW gereğini düşürür. Bu nedenle aşağıdakiler, ısı yükü hesabına eksi işaretle dâhil edilirler.

1. Camlar, duvarlar, çatı, zemin ve bölmeler üzerinden aktarım kazancı;2. Kalın giysileri nedeniyle içerideki insanların oda ısısına katkıları çok düşüktür. Fakat bu yükü de eksi işaretle yaza nazaran %50 olarak alabiliriz.3. Donanım ve ışık yükü.

Bunlara göre kış için toplam ısıtma yükü şöyle olur:

Isı yükü= BTU/Hr cinsinden toplam soğutma yükü / 3400

Bir binanın klimalandırılması için TR, CFM ve kW gereklilikleri böylece belirlendikten sonra sıra, AHU’nun, özgül uygulamalar için gereken sistem türünün ve kapasitesinin seçimine gelir.

3.5 AHU’nun ve kapasitelerinin seçimi

Isı yükü hesabı, TR ve CFM gerekliliği bir kez tespit edildikten sonra AHU’nun aşağıda verilen muhtelif bileşenleri konusunda karara varmak kolaydır:

1. Soğutma bobinlerinin boyutları ve adedi;2. Fan boyutu;3. Ön-ısıtma amaçlı ısıtıcıların adedi ve tanzimi;4. Tekrar-ısıtma amaçlı ısıtıcılarının adedi ve tanzimi;5. Filtrelerin alanı (normal/mikro-vi/hepa filtreler);6. Nemlendirme sistemi.

AHU donanımının tüm aksesuarları dâhil edilmiş genel şeması Şekil 3.7’dedir.



Şekil 3.7 Tipik bir AHU’nun kesit görünümü

3.6 Soğutma bobininin kapasitesi

Bu kapasite, soğutulacak hava için elde edilecek sıcaklık farkına, tonaj gereğine ve havanın hızına tabidir.

Üreticilerde genellikle bu kapasitenin hesabına yönelik olarak sıra22 sayısı ve inç başına kanat23 sayısı cinsinden seçim tabloları bulunur [Grafik 31(a,b)].

Genelde 6 sıralı kalın bobinlere kadar tek soğutma bobini kullanılır. Ama iki blok için ter-cihen 8 sıralı kalın soğutma bobini seçilerek bobinin bakım avantajından yararlanılır.

Soğutma bobininden geçen havanın hızının 500 FPM’yi geçmemesi için, soğutma bobininin üretici tarafından belirtilen alanını kontrol etmek şarttır.

3.7 Fan seçimi

Klimalandırılacak mekânlara donanım ve kanallar vasıtasıyla hava dağıtmak için fanlara gerek vardır. Bunlar iki kategoriye ayrılır:

1. Eksenel akımlı fanlar;2. Santrifüjlü fanlar.

22 row: sıra23 fin:kanat



Aralarındaki fark, hava akımının fandan geçiş yönündedir. Santrifüjlü fanda hava şaft boyunca çekilir ve sonra da keskin bir şekilde şafttan öteye doğru üfürülür. Eksenel akımlı fanda ise şaft boyunca çekilen hava yine aynı yönde üfürülür.

Santrifüjlü fanlar, ileri eğimli, radyal, ileri bükük ve geri bükük olarak sınıflandırılabilir. Ayrıca, çift kalınlıklı ve geri bükük kanatlara aerofolyo bıçağı adı verilir.

Eksenel fanlar, pervane, tüp eksenli ve vana eksenli olarak sınıflandırılır. Fanın kanal-lardaki hava akımının direncini kırmak için sağladığı enerji, hava basıncı formundadır. Fanın ürettiği hava hacmi debisi ve basıncı, performans karakteristikleri olarak adlan-dırılır. Diğer önemli karakteristikler de verimlilik ve beygir gücüdür (BHP24). Şekil 3.8’de pervane kanatları itibarıyla çeşitli santrifüj fanlar görülmektedir.

Doğru fanı seçmek için performans hakkında bilgi sahibi olmak yararlıdır. Şekil 3.9 ve 3.10, kanatları ileri ve geri bükük santrifüjlü fanların tipik performans eğrilerini göstermektedir.

Bu iki performans eğrisinde görülen önemli yönler şunlardır:1. Üretilen basınç, her iki fan tipi için de akımın yarı mesafesinde hafif bir zirve yaptıktan sonra, akım büyüdükçe düşer.2. İleri eğik fan için gereken BHP, akımla birlikte keskin bir şekilde artarken; geri eğik kanatlı fanda daha yavaş artar ve maksimuma ulaştıktan sonra yine azalmaya başlar.3. Akımın yarı mesafesinde verimlilik, en yüksek düzeyindedir. 4. Geri bükük kanatlı fanda maksimum verimlilik, genellikle daha yüksek olabilir.

Bir uygulamada kullanılacak en iyi türden fanın seçimi, performans karakteristiklerine ve başka bazı özelliklere bağlıdır.

Pervane fanlar, yüksek basınç üretemediklerinden dolayı kanal işi istemeyen veya daha az isteyen durumlarda kullanılır. Bunların, maliyetleri düşük olduğu için, duvara veya pencereye takılan egzoz fanlarda kullanımı yaygındır.

Santrifüjlü fanlar, kanallı klimalandırmada en yaygın kullanılan tiplerdir. Belli bir per-formans için, ileri bükük fanların başlangıç maliyetleri, geri büküklerden azdır. Ancak düşük verimlilik nedeniyle işletme maliyeti daha fazladır. Yükselen BHP karakteristiği eğrisi, seçilen CFM’nin üstünde çalışmak durumunda kalması halinde, motoru aşırı yükleneceğini anlatır. Bu tür fanlar düşük maliyetleri nedeniyle genelde paket klima ünitelerinde kullanılır.

24 Brake horsepower, BHP: frenleme beygir gücü



Cetvel 3.1(a) Soğuk su soğutma bobinleri



Cetvel 3.1(b) Soğuk su soğutma bobinleri (Soğuk su bobinlerinin hızlı seçimi. 12’’x12’’ ft kare bobin yüzey alanına dayanır. Standart şartlar (a) giren ahava WB= 67° F (b) giren su= 45° F.

Bunlar dışındaki seçimler için kapasite düzeltme faktörü cetvelini kullanın)



Şekil 3.8 Santrifüjlü fanların pervane kanatlarına göre çeşitleri

Şekil 3.9 İleri bükük kanatlı santrifüjlü fanın tipik performans karakteristikleri

Şekil 3.10 Geri bükük kanatlı santrifüjlü fanın tipik performans karakteristikleri

Geri bükük kanatlı fanlar ileri büküklerden daha pahalıdırlar. Ama bunların verimlilikleri yüksek olduğu için işletme maliyetleri azdır. Kısıtlayıcı beygir gücü karakteristiği, fanın di-zayn edilenden fazla hava vermesi halinde motorun aşı yüklenme ihtimalini küçültür.

Aerofolyo bıçaklı fan tümü içinde en verimli tiptir.



3.7.1 Fan değerlemesi

Üreticiler fan karakteristiklerini, ya performans eğrileri ya da tablolar şeklinde verirler. Performans eğrileri, tasarım mühendisinin statik basınç, BHP ve verimlilik değişmelerini kolayca canlandırmasına yardım eder. Tablolar, farklı hızlardaki fan performansını liste-lediği için çok fazla sayıda eğrinin işini görür. Ancak tablolarda maksimum verimlilikteki işleyiş hali görünmez. Bazı verimlilik durumları tablolanabilir değildir. Bazı üreticiler, bu durumu çözmek maksadıyla maksimum verimlilik noktasını tabloda not olarak verirler. Bir fanın maksimum verimlilikle çalışması, çoğu kez en parazitsiz25 çıkışı vermesiyle sonuçlanır.

Fan seçiminde önce kanal sisteminin statik basınç direnci hesaplanır; bunun için Bölüm 4’te tanımlanan prosedüre başvurulur. Ardından sistemin statik basınç resistansına karşı gereken CFM’yi üretecek fanı seçmek üzere üretici verilerine bakılır. Buna yönelik bir cetvel için Ek A’daki Tablo A.36’ya bakınız.

Fan seçimi, statik basınç yerine toplam basınç esasına göre de yapılabilir. Düşük hızlı sistemler için her ikisi de tatmin edicidir.

Her ne kadar statik basınç, kanallardaki sürtünmeden ve klimalandırılacak odada sürdürülecek basınçtan ileri gelmesi muhtemel kayıplar ile filtrelerdeki ve soğutma bo-binlerinde kayıplar esasında hesaplansa da,; kullanılacak filtre tipi için aşağıdaki statik basınç tablosuna başvurmak büyük kolaylık sağlar.

S.no Uygulama yeri Kullanılan filtre Statik basınç

1 normal bina normal filtre 50 mm wg

2 hassas filtreleme gerektiren hastane odası vb. normal + mikro-vi filtre 65 mm wg

3 iyi temizleme gerektiren tiyatro vb. normal + mikro-vi + hepa filtre 125 mm wg

Üreticisi tarafından bilgisayarla hazırlanan fanlarla ilgili bir seçim cetveli örneği Cetvel 3.2’dedir. Özgül fan gücü, enerjiyi optimize edecek ve tasarımcıyı bu aralıkta bir fan seç-meye yöneltecek şekilde, 1-1.15 kW/m3/sn aralığında elverdiğince küçük olacaktır.

Normal olarak, fan hızının ileri bükük kanatlılar için 1300 rpm ve geri bükük kanatlılar için 2000 rpm üstünde olmasına izin verilmez. İleri ve geri bükük kanatlıyla ilgili daha önce anlatılan uygulama Cetvel 3.3.’te özetlenmiştir.

25 Noise:parazit, gürültü



Çoğu durumda, basınç ve CFM gereklerini karşılamak için, farklı ebatlarda veyahut farklı hızlarda çalışan bir dizi fan yeterli olmaktadır. Dolayısıyla fan seçiminde sonraki adım, en iyi seçeneği tercih etmeye esas olacak kriteri belirlemektir. Burada şunlar önemlidir:

1. Maksimum verimliliğe yatkın fanların seçilmesi gerekir. Bu, basınç-CFM eğrilerinin yarı mesafesinde düşecektir. CFM eğrisinde maksimum verim civarından uzak fan seçmekten kaçınılmalıdır. Zira tasarımcı başlangıç maliyeti düşük olan küçük fanların cazibesine kapılabilir ki bu durumda işletme maliyeti yükselecektir.2. Fan eğrisindeki zirve basınç noktasının solundaki bir fan seçilmemelidir. Çünkü bu durumda sistemin çalışması istikrarsız olabilir, basınç dalgalanması ve aşırı parazit meydana gelebilir.3. Kanadı ileri bükük santrifüjlü fanların tasarlanan CFM’den ciddi ölçüde yüksek çalışıp çalışmayacakları kontrol edilmelidir. Durum böyleyse, motor beygir gücünün yükseltilmesi gerekir; daha büyük bir motor da gerekebilir.4. Kanalların giriş ve çıkış bağlantılarına göre sistem etkisi için bir emniyet faktörü tayin edilmelidir.5. Fanların basınç eğrileri farklı diklikte olabilir (Şekil 3.11)

Cetvel 3.2 Tipik bir fan seçim cetveli



Cetvel 3.3 İleri ve geri bükük kanatların mukayesesi

Tip Pervane tasarımı Kutulama tasarımı

Performans verileri

Performans karakteristikleri Uygulamalar

Sant

rifüj

lü fa

nlar

Ger

i bük

ük

Verimlilik aerofolyo kanatlı fanlara

göre biraz daha yüksektir. Geri

eğimli veya geri bükük kanatlar tekil kalınlıktadır. 9 ya

da 16 kanat dönüş yönünden uzağa

bükük veya eğiktir.

Bu fanın çalışma karak-teristikleri aerofolyo

fanınkine benze; zirve verimlilik aerofolyonun-kinden biraz düşüktür.

Zirvenin üstünde istikrar-sızdır.

Aerofolyo ile aynı ısıtma,

ventilasyon ve klimalandırma uygulamaları.

Sınai uygulamaları da vardır ama

aerofolyo bıçak kabul edilmez

zira ortam aşındırıcıdır

İleri

bükü

k

Verimliliği aerfolyonunkinden

ve geri bükük fanlarınkinden

düşüktür. Uçları ve dipleri geri bükük

24 ile 64 dar kanadı vardır. Hızda hava

bırakma dişlisi, dişliden büyüktür. Belli bir iş için dişli tüm santrifüjlülerin

en küçüğüdür ve en düşük hızda çalışır.

Kaydırma diğer

santrifüjlülerdekigibidir. Dişli ile giriş uyumu aerofolyodaki ve geri eğik fanlardaki kadar kritik

değildir. Kutulamada

büyük kesime başvurulur.

Basın eğrisi geri bükük kanatlınınkinden

daha az diktir. Basınç eğrisinde zirve basınç

noktasının solunda çukuru vardır ve azamî verimlilik zirve basıncın

sağında gerçekleşir. %40 ile %50 geniş açık hacimdedir.

Fanın değerlemesi zirve basıncın sağında yapılmalıdır. Güç eğrisi serbest teslime doğru

sürekli yükselir ki motor seçilirken bunun hesaba

katılması gerekir.

Esas olarak düşük basınçlı

ısıtmada ve konut ocakları,

merkezi istasyon üniteleri,

paket klima ekipmanları dı-şında oda ve çatı klima ünitelerin-de

kullanılır

Şekil 3.11 Dik ve düz fan basınç eğrileri.



Eğer CFM, genelde sabit kalacaksa; örneğin klimalandırma yükü sabit ama sistem resistansında ciddi değişim olabiliyorsa, bu durumda dik bir fan eğrisi tercih edilir. Öte yandan CFM’nin ciddi değişim gösterdiği değişken hava hacimli (VAV26) sistemlerde düz tip tercih edilir.

Fan kanunları, tasarımcı için önemlidir; zira meydana gelen değişikliklerde çeşitli karak-teristiklerin hesabında kolaylık ve esneklik sağlarlar. Bu kanunlar şunlardır:

1. CFM2= CFM1 × N2/ N1 2. Ht2= Ht1 (N2/N1)

2

3. Hs2= Hs1 (N2/N1)2

4. BHP2= BHP2 × (N2/N1)3

5. Ht2= Ht1 d1/d2

6. Hs2= Hs1 d1/d2

CFM: debi ft3/mHs: Statik basınç, su göstergesi inç Ht: Toplam basınç, su göstergesi inç BHP: fren beygir gücü girişiN: Hız, dakikadaki devir.d: hava yoğunluğu, lb/ft3

3.7.2 Toplam basınç, statik basınç ve hız basıncı

Kütlenin korunumu ve sürekliliği prensibine göre kütle akış haddi sabit kalır. YaniQ= dA1V1= dA1V1

d: akışkanın yoğunluğuA1,2: Kanalın ya da borunun iki yerleşimdeki kesit alanı.V1,2: A1,2’ye uygun olarak akışkanın iki yerleşimdeki akış hızı.

Enerjinin sabitliği ilkesi gereğince akışın herhangi bir noktasındaki enerji değişmez, fakat biçim değiştirir. Dolayısıyla

E1 + Ea − El= E2

E1: Başlangıç noktasındaki enerji.Ea: Akışta ilâve olan enerji.El: Akışta yitirilen enerji.E2: Bitiş noktasındaki enerji.

26 Variable air volume (VAV): değişken hava hacmi



Sürtünmeden veya kesintiden doğan enerji kaybı, pompa veya fan ile ilâve edilebilir.

Şekil 3.12’de uygulanan Bernoulli’nin meşhur denklemine göre eşitlik şu hale gelir:Hs1 + V1

2/(2g) + He1 + Hp= Hs2 + V22/(2g) + He2 + Hf

Hs1 + Hs2: Akışkanın statik basıncı (durgunluk basıncı).V1 + V2: Hız.V2/(2g): Hız basıncı.He1 + He2: Yükseklikten doğan potansiyel enerji.Hp: Fanın ilâve ettiği basınç.Hf: Sürtünmeden doğan enerji kaybı.

Pompanın yahut fanın girişi ile deşarjı arasında ölçülen basınca statik basınç farkı adı verilir. Örneğin pompalanacak suyun giriş yüksekliği 10 ft iken, deşarj yüksekliği 20 ft ise, statik basınç farkı 10 ft olur.

Hava kanalı sistemleri açık sistemlerdir ve deşarj noktasındaki hava, atmosfer basın-cındadır. Yani statik basınç ihmâl edilebilir.

Şekil 3.12 Akış enerji eşitliği

Statik basınç ve hız basıncını birbirlerine dönüştürmek mümkündür (Şekil 3.13.)

Şekil 3.13 Hız basıncının statik basınca çevrilmesi

Yani bir fanın toplam basınç gereği şöyle tanımlanabilir:Hp= (Ev2 − Ev1) + (Es2 − Es1) +(He2 + He1) + Hf



Havanın içinden geçtiği malzemenin karateristik verileri elde edilebiliyorsa, yukarıdaki terimlerin tümü kolayca hesap edilebilir. Fakat bir ön keşif bedeli kuralı olarak, Hp’nin daha önce farklı filtre tipleri için verilen tablo değeri kullanılabilir.

3.7.3 Filtrelerin tasnifi ve boyutları

Filtrelerden geçen havanın hızı aşağıdakileri aşamaz:Sıradan filtre: 500 FPM.Mikro-vi filtre: 500 FPM (%100 temiz hava AHU için)

: 250 FPM (geri dönen hava AHU’ları).Hepa filtre: 500 FPM (%100 temiz hava AHU için)

Filtrelerin alanları bu hızlar üzerinden şöylecs hesaplanabilir:Filtrelerin alanı= CFM / Hız

Genelde sıradan ve miikro-vi filtreler 2’x2’ çerçeveler şeklindedir. Yani yerleştirilecek filtre sayısı buradan hareketle bulunabilir.

3.8 Isıtma banklarının sayısı

Muson için klimalandırılmada kullanılacak ısıtıcı sayısı banklar şeklinde tanzim edilir. Her bank, ayrı SDFU yahut MCCB ile kontrol edilir. Bank sayısı piyasada mevcut ısıtıcı kapasitesi esasından belirlenir. Bu kapasiteler genelde 1, 2, 3 kW şeklindedir. Hesapla-nan ısı yükü toplamı 40 kW ise, faz sistemindeki bank sayısı aşağıdaki gibi olur:

Buna göre sistemi dengelemek için elektrik yükünü 39 kW olarak yuvarlanır.

5 bank vardır. Bu örnekte her bank, farklı FDSU’nun kontrolündedir. Her bank, kendi termostatı ve güvenlik ayarı sayesinde, yüksek sıcaklık halinde kapatılabilir. Kışlık kli-malandırmada, hava soğutma bobine gitmeden önce ön ısıtma bobinine gönderilebilir. Ön ısıtma bobini genellikle havanın dönüş yolunda, AHU odası içindedir. Şekil 3.6(c)’de görülen ön ısıtma, genelde nemin yüksek olduğu yağış mevsiminde kullanılır.



3.9 Sıcak su üreteci

Genel adlarıyla sıcak su üreteçleri yahut kazanları, sıcak ya da buhar üretip, borular vasıtasıyla ısıtma ekipmanlarına sevk ederler. Sıcak su kazanları, suyu ısıtırlar (fakat sadece ısıtırlar). Buhar üreteçleri ise buhar elde etmek için suyu kaynatırlar.

Bir kaynatma kazanındaki ana parçalar, yanma odası, brülör, ısı eşanjörü, kontrolör ve kutudur. Bu kazanlar, aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir:

1. Özgül uygulamaya göre;2. basınç ve sıcaklık değerlerine göre;3. imâl edildikleri malzemeye göre;4. tüptekinin su ya da yanıcı gaz olmasına göre;5. kullanılan yakıta göre;6. hava ve baca gazı çekişine göre.

3.9.1 Basınç ve sıcaklık değerleri

Hindistan’da buhar kazanlarının tasarımına dair yönetmelik (IBR), kaynatma kazanını 22.75 litre (beş galon) üstünde kapasitesi olan her hangi bir kap olarak tarif eder.

Amerikan Makina Mühendisleri Derneği (ASME), düşük basınçlı ısıtma kazanları için müsaade edilen sıcaklık limitleri, çalışma basıncı ve üretim standartları geliştirmiştir. ASME “Isıtma kazanları yönetmeliği” maksimum çalışma basıncını buhar için 15 psig ve su için de 160 psig olarak sınırlar. Su sıcaklık limiti 250 F° olarak belirlenmiştir. Sıcak su kazanları maksimum 30 psig çalışma basıncına göre üretilirler. Çünkü bu, 250° F su buharı basıncı için yeterli olandan fazladır.

3.9.2 Yapım malzemeleri

Demir döküm kazanlarda oluklu demir dökümden üretilen ısı eşanjörü bulunur. Su içeride, yanan gazlar dışarıda dolaşır. Demir döküm kazanların avantajı, demonte nakledilebilir olmalarıdır. Bu kazanların kapasiteleri, küçükten başlayarak 100 lakh/BTU/saate varan büyüklüklere ulaşabilir..

3.9.3 Ateş tüpü ve su tüpü

Ateş tüplü kazanlarda yanıcı gazlar içeride, su da dışarıda dolaşır. Su tüplü kazanlarda ise su içeride, gazlar dışarıdadır. Ateş tüplüler su tüplüler kadar pahalı ve dayanıklı değildir ve kapasiteleri de küçük olabileceği gibi 200 lakh/BTU/saat mertebesinde büyük olabilir. Su tüplüler ise orta boydan 100 lakh/BTU/saat ölçüsünde büyük kapasitelere çıkabilir. Su tüplüler HVAC uygulamalarında sık kullanılmaz. Bunların esas olarak



buharlı büyük güç santrallerinde yahut sanayide ihtiyaç duyulan proses buharın elde edilmesinde kullanılırlar.

3.9.4 Kazanda kullanılan yakıtlar

Bunlar gaz, petrol ve kömürdür. Yanma sonucunda yüksek sıcaklıkta gazlar çıkar. Bu, kazanın suyu ısıtmak/kaynatmak için kullandığı termal enerjidir. En yaygın kullanılan gaz yakıt, doğal gazdır. Doğal gazın tamamen yanmasıyla ortaya çıkan ısı miktarı (ısıtma değeri), 1000 BTU/ft3 civarındadır.

Doğal gazın olmadığı durumlarda en uygunu sıvı petrol gazıdır (LPG). Biyogaz ise çöplerin çözünmesiyle oluşan gaz yakıttır.

Akaryakıtların çeşitli dereceleri vardır (1, 2, 4, 5 ve 6). Düşük derecelerde yoğunluk ve viskozite düşüktür ve ısıtma değeri de büyük derecelerden küçüktür.

1. derece yakıtın (kerosen) kullanımı, küçük mekân ısıtıcılarıyla sınırlıdır. 2. derece konutlardaki ve küçük ticari yapılardaki kazanlarda kullanılır. Derece 5 ve 6 için kulla-nılmadan önce akışkan olmak üzere yeterince ön ısıtma isterler. Bu da kullanımlarını yardımcı ekipmanlarla birlikte büyük kurulumlarla sınırlar. Avantajları ise maliyetlerinin 2. derece’den düşük olmasıdır.

Doğru yakıtın seçimi elde edilirliğe, maliyete, uygunluğa, kirlilik etkilerine bağlıdır.

Muhtelif yakıtların yanma verileri Tablo 3.16’da yer almaktadır.

3.9.5 Sıcak su kazanı için gereken aksesuarlar

Isıtıcının (boiler) çıkışından su hattına uzanan bir boru parçası olan soğuk su tüpü27, ısıtıcının üstünde sıkışmış havanın su besleme hattına erişmesini engeller.

Isıtılınca hacmi büyüyen su için bir dağıtım tankı bulunur.

Pompalar çalışmazken bir akış kontrolü hacmi kapatır. Bu valf yoksa, su doğal konvek-siyonuyla dolaşacak, odalar boşu boşuna ısınacaktır.

Bir telâfi su bağlantısı sayesinde sistem su kayıplarını karşılamak üzere yeniden dol-durulur.

Basınç azaltma vanası, ısıtıcının fazla basınca maruz kalmasını engeller.

Su dolaşımında hava kontrol aygıtları da gerekebilir. Bunlar sayesinde sistemdeki hava dağıtım tankına yöneltilir.

27 Dip tube



Isıtıcıdaki basınç aşırı olduğu zaman bir emniyet vanası açılır.

Çalışma kontrolörleri, brülörün normal işleyişini düzenler. Küçük ünitelerde bir oda ter-mostatı çalıştırarak oda koşullarına tepki mahiyetinde brülörü durdurur. Büyük ünitelerde ısıtıcının çalışması ısıtıcıdaki durumu algılayan akuastat adlı bir kontolör ile düzenlenir. Buhar üreteçlerinde ise basınç kontrolörleri kullanılır.

Emniyet kontrolörleri güvensiz durumun engellenmesine veya durdurulmasına yöneliktir. Bunlardan bazıları şunlardır:

1. Yüksek buhar basıncı (buhar ısıtıcıları).2. Yüksek su sıcaklığı.3. Yüksek veya düşük akar yakıt veya gaz basıncı.4. Yüksek veya düşük akar yakıt sıcaklığı.5. Düşük su seviyesi.6. Alev kusuru.

3.9.6 Isıtıcı değeri ve seçimi

Üreticiler bu değerleri gösteren tablolar düzenler. Bunlar sayesinde uygulamaya en uygun ısıtıcı seçilebilir. Söz konusu değerler, BTU/saat cinsinden ısı çıkışına karşılık gelir. Ayrıca sıcaklığın ve gerekli buhar veya su debisinin belirtilmesi de istenir. Eskiden ısıtıcı beygir gücü ile eşdeğer dolaysız radyasyon da (EDR) belirtilirdi ama bunlar yanlış fikir verirler ve zararlı olabilirler.

Soğuk su klima sistemlerinde kullanılan ısı transfer bobinlerini, su ısıtmada kullanma-mak gerekir. Bunun için ayrı bobin setleri kullanılmalıdır; zira yüksek sıcaklıkta ölçek formasyonu yüksektir ve periyodik bakım gerektirir.

Bu sistemin dezavantajı: ayrı ayrı izolasyonlu pompalar, sıcak su için ayrı borular, ısıt-ma bobinleri için AHU odasında ekstra yer, ısıtıcıları ve sıcak su dolaşım pompalarını kutulamak için ilâve yer ve tabii bunların hepsinin getirdiği mali yüktür.

3.10 Rutubetlendirme sistemi

Nem muhteviyatı, kuru havada çok düşük düzeylere iner. Yani klimalandırılan mekânda sıcaklık 75° F bile olsa insanlar, rahatsızlık duyabilirler. Bu nedenle AHU’da havaya nem yüklemek zorunludur. Bilgimiz dâhilindeki klimalandırma esaslarına göre havaya nem yüklemenin iki şekli vardır:

1. Adiabatik rutubetlendirme;2. Buharla rutubetlendirme.



Rutubetlendirme prensibinin tanımı, bu kitabın kapsamına girmez. Fakat yukarıdaki iki madde çerçevesinde iki tür sistem mevcuttur.

3.10.1 Sprey

Bu sistemde zeminde pompalı bir tank bulunur. Tankın boyutları 600 x 600 x 450 mm ve pompa da 0.5 ile 1 HP arasındadır. Su, hava patikasındaki soğutma bobininden sonra AHU içindeki memelerden geçerek püskürtülür. Su, havayı doyurur. Fazla su, yerçeki-miyle toplama tepsisinden su tankına geri döner. Bazen oda yüksekliğinin kısıtlaması nedeniyle sorun çıkabilir ve AHU, zemin seviyesinden yukarı fazlaca yükseltilemez. Böylece su tanka dönmez ve taşma sonucunda AHU odasına akar. Böyle durumlarda pan türü rutubetlendirme kullanılmalıdır.

3.10.2 Pan

Bu sistemde ısıtıcılar, su tankının içindedir. Buhar, memeler yoluyla havaya püskürtülür. Yan, yerçekimi yüzünden AHU’nun yükseltilmesi gerekmez. Günümüzde bu sistem daha çok tercih edilir. Zira hem daha verimli hem de temiz ve derli topludur.

Önemli parametre

Sprey yoğunluğu, bobin alanının en az 10 LPM/m2 ‘si olmalıdır.

Tablo 3.4 Doluluk yükü

Sl. no (1)

Doluluk grubu (2)

zemin alanı dolu yükü m2/kişi (3)

iiiiiiiv a bv a bviviiviii

konut (A)eğitim (B)

kurumsal (C)toplantı (D)

sabit ve hareketli koltuklu ve dans pistliyemek mekânları dâhil oturma olanağı olmayan

ticari (F)hizmet sokakta ve bodrumda

hizmet üst kattaişyeri ve sanayi (E ve G)

depo (H)riskli (J)

12.54

15*

0.6*

1.5

36103010

* Yaşlılar, öksüz-yetimler, akıl hastaları için uyuma alanı bulunan mekanlardaki doluluk yükü, kişi başına brüt zemin alanı olarak en az 7.5 m2 olarak hesaplanır.Brüt zemin alanı, esas toplanma mekânına ek olarak, aynı veya alt ya da üst katta işgal edilen bağlantı odası veya alanı ile bu odaya ortak girişi ve sakinlerin kullanımına elverişli alanları içerir. Koridorlar, tuvaletler ve diğer alt bölümler brüt alandan düşülmez; mekân, toplantı doluluğuna hizmet veren tüm alanı içerir.



Tablo 3.5(a) Konfor için tasarım koşulları (dry-bulb ve wet-bulb - kuru ve ıslak termometre )

Tablo 3.5(b) Kış için tavsiye edilen iç tasarım sıcaklığı

Mekân C° Mekân C° Mekân C°sanat galerileritoplantı salonu

barkantinkilise

kat/müstakil evoturma odasıyatak odası

banyogiriş holühastanekoridor

ofis

2018182018

21182216

1620

ameliyathanekoğuş

spor yapılarıambar

laboratuvarmahkeme salonu

kütüphaneofis

genelözel

karakolrestoran

-/-

18-21182116202020

20201818-/-

otelyatak odası (standart)yatak odası (standart)

salonokul - üniversite

sınıfokuma odası

dükkânküçükbüyük

yüzme havuzusoyunma odası

havuz alanı

222421

1818

1818

2226

Tablo 3.5(c) Dış tasarım, tablo Hindistan için hazırlanmıştır. (tabloyu okumak için Place: Şehir; Summer - Yaz; Monsoon - Muson; Winter - Kış; Lat - Enlem ... ... Month -Ay; Jan-Ocak; Dec-Aralık)

(devam)



(tablo 3.5(c) devam)



Tablo 3.6 Ventilasyon standartları

Uygulama Duman Kişi başına Cfm ft2 zemin başına Cfmasgari

tavsiye asgari

daire -ortalamadaire - lüksbanka berbergüzellik salonutoplantı odasıbarkoridorbüyük mağazayönetim odasıeczanefabrikacenaze evigarajhastane-ameliyathanehastane - özel odahastane - koğuşotel odasımutfak - restoranmutfak - evlaboratuvaroturma odasırestoran - genelrestoran - özelrestoran - özelofis - kafeteryaofis - yemek odasıokul odalarıperakende dükkânıtiyatroyiyatrotuvalet

birazbiraz

çok azepeyceçok az

çok yoğunyoğun

-yokaşırı

epeyceyokyok

-yokyokyok

yoğun--

birazçok yoğun

birazyok

epeyceepeyceepeyce

yokyokyok

biraz-

21301015105030-

7.550107.510--

302030--

20501525301215-

107.515-

15257.5107.53025-5307.55

7.5--

25-

25--

15301015251012-

7.5510-

-33-----

.25

.05----

1.02.0.33-

.334.02.0-

1.25.25.25-------

2.0



Tablo 3.7 Sıradan cam üzerinden solar ısı kazancı - Btu/(hr) (ft2) (bu tabloda Hindistan için hazırlanmıştır ve tabloyu okumak için: north-kuzey; east-doğu; south-güney; west-batı;

horizantal-ufki)



Tablo 3.8 Saklama yük faktörleri, İç panjurlu 24 saatlik çalışmada camdan solar ısı kazancı, sabit alan sıcaklığı (Tablo Hindistan için hazırlanmıştır)



Tablo 3.9 Panjur vb olsun olmasın camdan solar ısı kazancı için bütün faktörler. dış rüzgâr hızı 5 mph. geliş açısı 30°, panjurlar pencereyi tamamen örtüyor



Tablo 3.10 (a) 95° F db dış tasarım sıcaklığı, sabit 80° F db oda sıc., 20° F günlük aralık, 24 saat faaliyet, Temmuz’da 40° kuzey enlemi itibarıyla koyu renkli, güneş gören ve gölgeli

duvarlar için eşdeğer sıcaklık farkı (tablo Hindistan için hazırlanmıştır)

Tablo 3.10 (b) 95° F db dış dizayn sıcaklığı, sabit 80° F db oda sıcaklığı, 20° F günlük fark, 24 saat faaliyet, Temmuz’da 40° kuzey enlemi itibarıyla koyu renkli, güneş gören ve gölgeli çatılar

için eşdeğer sıcaklık farkı



Tablo 3.10 (c) Eşdeğer sıcaklıklar için düzeltme (° F)

Tablo 3.11 Aktarım katsayısı U - yaz ve kış için mason duvar (° F sıcaklık farkı). Parantez içindeki sayılar ft karedeki ağırlıktır. ft karedeki toplam ağırlık, duvar ve sonlamaların toplamıdır.



Tablo 3.12 Aktarım katsayısı U - yaz ve kış için mason duvar ve bölme BTU/(saat)(ft kare). Parantez içindeki sayılar ft karedeki ağırlıktır. ft karedeki toplam ağırlık bileşen malzemelerin toplamıdır.



Tablo 3.13(a) Transfer katsayısı U - tavan ve zemin. (Isı akışı yukarı)* Her iki tarafta da durgun hava, Btu/(hr)(ft kare)(° sıcaklık farkı). Parantez içindeki sayılar ft karedeki ağırlıktır. ft karedeki

toplam ağırlık bileşen malzemelerin toplamıdır.



Tablo 3.13(b) Transfer katsayısı U - tavan ve zemin. (Isı akışı aşağı)* Her iki tarafta da durgun hava, Btu/(hr)(ft kare)(° sıcaklık farkı). Parantez içindeki sayılar ft karedeki ağırlıktır. ft karedeki

toplam ağırlık bileşen malzemelerin toplamıdır.



Tablo 3.14 İnsanlardan ısı kazancı



Tablo 3.15 Aygıt çiy noktaları

(devam)



(tablo 3.15 devamı)

(devam)




(devam)



Tablo 3.16 Yakıt yanma verileri



4. KANAL BOYUTLARININ HESABIKanal boyutu, içindeki havanın hızına ve basıncına bağlıdır. Bunlar da klimalandırılacak alanın konfor koşullarına göre belirlenir. Sıcaklık, hız ve basınç üçlüsünün kombinas-yonlarıyla benzer koşulları elde etmek olanaklıdır. Bu da bize, mesela yer sınırlaması nedeniyle kanal boyutunun küçülmesi gerektiğinde avantaj sağlar. Böyle bir durumda hızı artırarak istenilen koşullamayı sağlamak olanaklıdır. Sınırlamalara göre değişken-lik mümkün olduğu için, kanal tasarımını yöneten parametreleri gereğince anlamak önemlidir.

Hız

Klimalandırma tasarımında iki temel sistem vardır:a) Düşük hız - 1200 ile 2500 FPM arası;b) Yüksek hız - 2500 FPM’den büyük.

Dönüş havası sisteminin düşük hızlı olarak tasarlanması gerekir.

BasınçSağlanacak basınç itibarıyla üç kategoriden söz edilebilir:

a) 3.75” Wg’ye kadar düşük basınç için sınıf I fanlar kullanılır.b) 3.75” - 6.75” Wg arası vasat basınç için sınıf II fanlar kullanılır.c) 6.75” - 12.75 Wg arası yüksek basınç için sınıf III fanlar kullanılır.

Basınç aralığı AHU’daki, kanaldak ve hava terminalindeki tüm kayıpları kapsar. (Düşük hızlı sistemler için önerilen hızlar Tablo 4.2-4.5’tedir.)

4.1 Kanal tasarımındaki iktisadi unsurlar

Boyut belirlemesi açısından bu unsurları iyi anlamak gerekir. Kanallar, koridorlardan, asma tavanın boşluğundan geçer. Anormal kalınlıkta bir kanalın asma tavan boşluğun-dan daha fazlasını gerektireceği açıktır. Bu ise daha yüksek tavan ve büyüyen toplam maliyet anlamına gelir.

Bu konuyla ilgili, kanal sisteminin işletim maliyeti karşısında, ilk kurulum maliyetini küçültmeye yardımcı olacak muhtelif ögeler vardır. Bunların hepsi tasarımcıya kılavuz mahiyetinde aşağıda anlatılmaktadır.

a) En-boy oranı büyüdükçe; yüzey alanı büyüyeceğinden kayıp-kazanç oranı büyü-yecektir. Aynı yüzey için daha büyük en/boy oranı daha fazla ağırlık ve daha fazla kanal ve yalıtım malzemesi maliyeti anlamına gelir. Genel olarak bu oran 4’ten büyük olmaz ve ideal oran da 1:1’dir.



En/boy oranı= uzun kenar / kısa kenarYuvarlak kanal en iyisidir, zira en az malzeme ve iktisadi yük bundadır. Ama bu kanal, aynı hava çevirme kapasitesine sahip dörtgen kanala göre fazla yer (tavan altı derinliği) işgal eder.b) Kanal ebadı hesabında, verilen bir sürtünme oranı ve CFM çevirme kapasitesi için eşdeğer yuvarlak kanal ebadının belirlenmesi şarttır.

Şekil 4.1 Kanal tasarımı - sürtünme grafiği.



Belli bir yuvarlak kanala uyan farklı en-boy oranlı pek çok dörtgen kanal vardır. Eşdeğer bir dörtgen kanal kesiti Tablo 4.6’dan seçilebilir. En düşük sürtünmeliler kullanılmazsa işletme maliyeti büyürken hız ve basınç yönünden de etkinlik aza-lacaktır.c) Klimalandırılacak alanda çıkıntılar veya kanalın yoluna çıkan kiriş vb. gibi hava engeli varsa, kanal ebadının değişmesi gerekir. Böyle değişikliklerin (kesit alanı aynı kalıyorsa) 1:7’lik asgari bir eğimle tedrici olması gerekir. d) Kanal üzerinde buğu olmaması için, dönüş havasının sıcaklığına tekabül eden oda çiy noktası sıcaklığı, kanalın yüzey sıcaklığından az olmalıdır. Tablo 4.7’de bu amaca dönük olarak, besleme havası sıcaklığı ile odanın çiy noktası sıcaklığı arasında azami fark görülmektedir.

4.2 Kanal tasarımı

Başarılı bir kanal asgari ısı kaybı, hava akımına karşı asgari sürtünme gerektirir. Yani sistemdeki basınç düşmesi asgari olmalıdır. Alana verilecek havanın doğru sıcaklık ve basınçta olması gerekir. Ayrıca boyutun da iktisadi olması, az yer kaplaması icap eder.

Tasarım için statik basınç ve hız basıncı kavramlarına vakıf olunmalıdır. Bir akışkanın toplam basıncı şöyle tanımlanır:

Ht= Hs + Hv

Ht: toplam basınç; Hs: statik basınç; Hv hız basıncı.

Statik basınç, akışkanın durgunluk basıncıdır. Hız basıncı da kinetik enerji denklemiyle tanımlanır:

Hv= v2/(2g)

Burada FPM cinsinden hız, yani v= v/60 FPS; ev g de yerçekimi sabitidir (= 32.2 ft/sn2).

1 inç su, 69 ft havayı ikame eder, böylece:

Hız basıncı, borularda ve kanallardaki debileri ve hızları ölçmek açısından yararlı bir kavramdır. Yukarıdaki denklem yardımıyla biri bilindiğinde diğeri bulunabilir. Basınç bir Pitot tüpüyle veya Şekil 4.2’deki manometre ile ölçülebilir.

Toplam basınç değişmezken akış yönündeki hızın düşürülmesiyle statik basınç yüksel-tilebilir. Yani hız enerjisi statik enerjiye çevrilmiş olur ki tersi de mümkündür.



Kanalın yapısına (dirseklerine, tesisat özelliklerine) ve imal edildiği malzemeye bağlı olarak hava akımının sürtünmesinden doğan toplam basınç kaybının da hesap edilmesi gerekir. Basınç kaybı hesabına dair iki sistem vardır:

Şekil 4.1

4.2.1 Eşit sürtünme yöntemi

Burada, kanalın birim uzunluğundaki sürtünmeye bağlı kaybın değeri, sisteminin her bölümünde kullanılır. Sürtünmeye bağlı kayıp büyüdükçe kanal küçülürken hız da artar ama fan işletme maliyetleri de çoğalır. Dolayısıyla bunlar arasında bir denge kurulmalı-dır. Besleme havası kanalları yüksek hızlı bile olsalar, dönüş havası kanalları genelde düşük hızlı sistemler olarak tasarlanırlar.

Kanal tasarımında en basit ve yaygın yöntem budur. Başlangıç ve bitiş noktaları arasın-daki mesafe büyük olmadıkça bu sistem gayet etkilidir. Ama durum böyle değilse, fana yakın çıkışlar aşırı basınca maruz kalacağı için debinin ve gürültünün dengelenmesinde güçlükler başlar.

Örnek

Eşit sürtünme yöntemiyle Şekil 4.3(a)’daki sistemde her kanal kesiminin ebadını bulun.

Şekil 4.2 (a)

Dörtgen kanal kullanın. Sistem bir kamu binasında çalışacak.

Çözüm1. CFM’nin son çıkıştan gerilemesini toplayarak her kanal kesimindeki CFM’yi bu-luruz. Sonuçlar Tablo 4.1a’dadır.2. Fan için bir hız tespit edilir (Tablo 4.2). Mesela 1400 FPM uygundur.



Tablo 4.1-a Eşit sürtünme yöntemi

3. Ana bölümleme AB için Şekil 4.1’den sürtünmeye bağlı kayıp 0.13 inç su/100 ft okunur. Eşdeğer yuvarlak kanal çapı da 20.5 okunur.4. Kanalın her bölümü için eşdeğer yuvarlak çap, Şekil 4.1’de sürtünmeye bağlı kayıp oranı (3.teki değer) ile bölümün CFM’sinin kesişiminden okunur.5. Dörtgen kanal ebatlarını Şekil 4.4’ten okuruz. Fiili kurulumda, seçilen kanal payı mekâna bağlı olacaktır.6. Basınç kaybı Tablo 4.1(a)’da gösterildiği gibi hesaplanabilir.

4.2.2 Statik yeniden kazanç yöntemi

Uzun kanalların olduğu yüksek hızlı büyük tesisatlarda kullanılır. Önce fandan çıkan ana kanalın başlangıç hızı (2500-4000 FPM) seçilir. Sonra, kanalın izleyen bölümleri için hız azaltılır. Burada, nihai statik basıncın bir sonraki kesimde sürtünmeden doğan kaybı telâfi etmesine dikkat edilir. Yani ana kanaldaki statik basınç her kavşakta aynı olacaktır. Dalların çıkışlarında ciddi basınç farkları olmamalıdır.

Örnek

Statik yeniden kazanç yöntemiyle Şekil 4.3(b)’deki sistemin kanal ebadını hesaplayın. Yuvarlak kanal kullanılacak.

Şekil 4.3 (b)

Çözüm (Sonuçlar Tablo 4.1(b)’de özetlenmiştir.)1. Kanalın başlangıç kesiminin hızı belirlenir. Hızlı sistem olduğu için 3200 ft/dk seçilebilir. Zira gürültü önemli değildir.



2. Şekil 4.1’den kanal ebadı ve AB kesimindeki sürtünmeye bağlı kayıp belirlenir. 10 ft için bu kayıp 0.56 inç sudur ve dolayısıyla buradaki sürtünmeden doğan kayıp da bunun yarısıdır (0.56 x 50/100= 0.28).3. BC kesiminde hız düşürülmelidir ki statik basınç kazancı buradaki sürtünmeye bağlı kayba eşit olsun. Fakat B geçişi (ve dirsekler vs) nedeniyle meydana gelen di-namik kayıplar yerine konulamayacaktır. Donanımda %75 yeniden kazanç olduğunu varsayıyoruz. Sürtünmeden gelen kayıpları yerine koymak için bir deneme yanılma prosedürüne ihtiyaç vardır. Bu amaçla BC kesiminde2400 FPM hızla başlayalım. Bu durumda sürtünmeye bağlı kayıp:

BC’deki kayıp= 0.32 inç su x 40 ft / 100ft= 0.13 inç su

Tablo 4.1-b Statik kazanç yöntemi

Kayıp yerine koyacak statik basıncın yeniden kazancı aşağıdaki denklemle elde edi-lebilir:

Hv1 - Hv2 = 0.75[(V1/4000)2 - (V2/4000)2]

= 0.75[(3200/4000)2 - (2400/4000)2]

= 0.21 inç su.

Bu fazlaca büyüktür. 2600 FPM hızı denersek:

BC’deki kayıp = 0.40 inç su x 100 ft / 40ft= 0.16 inç su

B’deki kazanç = 0.75[(3200/4000)2 - (2600/4000)2]

= 0.16 inç su.

Hv1 - Hv2 = 0.16 inç su.

Bu kez sonuç uygun. B’deki yeniden kazanç BC’deki kaybı yerine koymak için yeterli. BC’nin kanal boyutu 21 inç.

4. Aynı prosedürü C geçişinde de uygularız. 2200 FPM hızla başlarsak C’de 0.09 inç su olarak kazanç elde ederiz. Kanal ebadı 18 inçtir.5. D için aynı prosedürle DE kesiminin ebadı 15 elde edilir.



Bu yöntemin bir dezavantajı vardır: kanalın bazı kesimlerinin eşit sürtünme yönteminde bulunanlardan büyük olmasıdır.

Kanal dizaynının temelinde üç ilke yer alır:1. Sürtünmeye bağlı kayıp veya basınç kaybı.2. Isı kazancı yahut kaybı.3. Ekonomik sonuçlar.

4.2.3 Sürtünmeye bağlı kayıp veya basınç kaybı.

Sürtünmeye bağlı kayıp, besleme basıncı yanında AHU odasındaki fan sürücüsünün gücünü de etkiler. Bu kayıp şunlara bağlıdır:

a) Havanın hızı.b) Kanal ebadı ve en-boy oranı.c) Yüzeyin pürüzlülüğüne.d) Kanalın uzunluğuna.

Şekil 4.1’deki sürtünme grafiğinde yukarıdaki faktörlerin ilişkileri görülmektedir. Bu grafik yardımıyla verilen parametreler için sürtünmeden doğan kayıp bulunabileceği gibi, belli bir sürtünmeye bağlı kayıp için kanalın eşdeğer çapı ve hız bulunabilir. Şekil 4.4’te ise yuvarlak kanalın eşdeğer dörtgen kanala dönüşümü görülmektedir.

Şekil 4.4 Eşdeğer yuvarlak kanal ebadı



Tablo 4.6’daki dönüşüme göre sistemin tasarımının adımları şöyledir:a) Tasarımda kanalın gereken kısmı için CFM hesaplanır.b) Kanalın eşdeğer alanı hesaplanır: Hacim CFM / Hız FPMc) Sürtünme grafiğiyle yuvarlak kanalın çapı seçilir ve alanı bulunur:

Yuvarlak kanalın alanı= π (çap)2/4d) Eşdeğer alan hesaplanınca Tablo 4.6 yardımıyla kanalın boyutları hesaplanır. Böylece dörtgen kanalın sürtünmesi, asgari ve yuvarlak kanalınkiyle aynı olur. Aynı alanı veren keyfi kanal boyutlarının sürtünmeye bağlı kayıpların daha büyük olmasına yol açabileceği akılda tutulmalıdır.e) CFM Şekil 4.5’teki gibi değiştikçe kanalın tüm kesimleri için bu prosedür izlene-cektir.

4.2.4 Hava hızı

Hız nasıl belirlenir? Bu tamamen uygulamaya, konfor düzeyine ve tecrübeye bağlıdır. Tavsiye edilen besleme ve dönüş havası hızları Tablo 4.2’dedir.

Hız arttıkça kanalın ebadı küçülür. Ama işletme maliyeti büyür. Çünkü motor ve fan büyür, elektrik masrafı da artar. Vibrasyon ve ses düzeyi akustik işlemler gerektirebilir ki bu da ilk maliyetleri artırır. Hız düşük olduğunda ise bunların tam tersi olur. Dolayısıyla etkin bir tasarım için bunların iyi dengelenmesi gerekir.

4.2.5 Eşdeğer uzunluk kavramı

Kanal boyunca sürtünmeden doğan kaybı belirlemenin teorik yöntemi, 10 ft kanal boyu için, inç wg cinsinden kaybı kanalın eşdeğer uzunluğuyla çarpmaktır.

Şekil 4.5 Hava dağıtımı sistemi



Eşdeğer uzunluk= kanalın düz uzunluğu + (dirseklerin + tesisatın + çaptaki küçülmenin) eşdeğer uzunluğu

Dirseğin eşdeğer uzunluğu için:a) Eşdeğer alan= CFM hava hacmi / FPM hava hızıb) Tablo 4.6 yardımıyla dörtgen kanalın ebadı hesaplanır.c) Sürtünme oranı belirlenir (Şekil 4.1). CFM, eşdeğer yuvarlak kanal çapı kulla-nılır.d) Ağdaki tüm kanalların ebadı hesaplanır.e) Dirsekli tesisatlı en uzun kanalın eşdeğer uzunluğu hesaplanır. Burada, AHU’dan gelen tüm dalların aynı sürtünmede olduğu varsayılır. Farklı yarıçaplı, derinlikli, ge-nişlikli dirseklerin farklı eşdeğer uzunlukları olacaktır. Bunlar için dönüşüm tablolarına başvurulur. Ancak işlem bir parça karmaşıktır. Dolayısıyla bunun yerine aşağıdaki türden bir yaklaşım vardır:Dirsek/tesisat için eşdeğer uzunluk= kanalın en uzun döngüsünün boyu + dirseklerin, bükümlerin ve eklentilerin sayısına göre %10 ile %20 ilâve.f) Eşdeğer uzunluk sürtünme oranıyla çarpılır ve kanal ağındaki eşdeğer sürtünmeye bağlı kayıp bulunur.g) Fan statik basınç toplamını hesabı:Fan statik basıncı= Kanaldaki toplam eşdeğer sürtünmeye bağlı kayıp + filtrelerdeki kayıplar + klimalandırılacak oda için gereken terminal besleme basıncı

4.2.6 Isı kazancının veya kaybının kanal dizaynına etkisi

Isı kazancı/kaybı her kanal sisteminde hesaba katılmalıdır. Isı transferinin meydana gelmesi, kanalın şartlanmamış bir ortamdan geçmesidir. Dış sıcaklık, hava kanalının iç sıcaklığından farklıdır. Dolayısıyla ısı yükü hesabında bu kazanç değeri hesaplanmazsa havası ayarlanacak mekânda istenilen sonuç elde edilemez.

Söz konusu tazmin ya besleme havasının sıcaklığı düşürülerek ya da beslenen havanın hacmi artırılarak yapılabilir. İlk durumda, metal yüzey sıcaklığının oda çiy noktası sıcak-lığının altına düşmesi nedeniyle bütün ortamlarda buğu olması muhtemeldir. Besleme havasının sıcaklığı, (yaz uygulamalarında) daima odanın, kuru termometre sıcaklığına karşılık gelen çiy noktası sıcaklığından düşüktür. Ancak bu sıcaklığı belli bir limitin altına inmesine izin verilmez. Çiy noktası sıcaklığı ile besleme havası sıcaklığı arasındaki azami fark, ikincinin düşmesi halinde, metal yüzeyde buğu oluşturabilecek olanın ötesindedir. Muhtelif hızlar için bu limit Tablo 4.7’de gösterilmiştir.



4.3 Önemli noktalar

Ancak, asgari ısı kayıplı sistemler dizayn etmeye yönelik bazı önemli bilgiler de yok değildir.

1. En/boy oranı. Kanalın uzun kenarının kısa kenarına oranıdır. Elverdiğince küçük olmalıdır. Oran ne kadar küçükse yüzey alanı da küçülür. Bu da daha az ısı kaybı/kazancı demektir. İdeal oran 4:1’dir.2. Düşük hız, metal yüzeyle daha geç temas demektir. Bu da ısı transferinin büyü-mesi anlamına gelir. Düşük hızda daha küçük hava hacmi en kötü durumdur: azami buğu meydana gelir.3. Buğunun en muhtemel olduğu yerde izolasyon ile ısı transferi azaltılabilir. Buğu en çok dönüş havasının (kanalsız) girdiği asma tavanın üstünde görülür; odanın nemini de toplar (muson zamanı –Hindistan’da sonbahar yağmurlarında).

Dönüş havası en uzak yerden AHU’ya gittiği için besleme havası kanalıyla temas eder. Burada hacim ve hız da çok düşüktür, yani buğu meydana gelebilir. Hacmin büyümesi ısı transferini düşürür ve buğu ihtimali azalır (Şekil 4.6).

Yani besleme havası kanalına yalıtım gerekir. Buğulanmaya en müsait yer besleme hava kanalının kuyruğu, en müsait olmayan yer de AHU’nun yakınlarıdır. Buna göre, besleme havası kanalının AHU çıkışının ilk 15 metresinde yalıtılması iyi olur. Aşağıdaki formül bu durumun daha iyi anlaşılmasını sağlayacaktır:

Şekil 4.6 Hava hacmi ve buğu oluşma ihtimali arasındaki ilişki

Isı transferi= CFM x Sp. ısı x (ΔT)

Yani aynı miktarda ısı transferi için, ısı transferine katılan hacim daha fazla, ΔT daha az olur ve buğulanan alan küçülür.



4.4 Yalıtım malzemeleri

Isı kaybını sınırlamak amacıyla kanalda yalıtım yapılır. Uygulamaya göre değişen muhtelif yalıtım malzemeleri vardır.

HVAC uygulamalarında yaygın kullanılan yalıtım malzemelerinin karşılaştırması ve bunların termal ve fiziksel özellikleri Tablo 4.8’dedir.

4.5 Ekonomik başlıklar

Kanal tasarımı başlangıç maliyetiyle işletme maliyeti arasındaki denge gözetilerek tasarlanmalıdır. Klima kanalları için mümkün olduğunca az yer kullanılması gerekir. Bu kanallar odaları ve koridorları asma tavandan geçerler. Bu durumda ne kadar kalın olurlarsa o kadar kat yüksekliğinden çalacaklar demektir. Bu kaybı yerine koymak için katı yükseltmek gerekir ki: bu da olanak dışıdır. Yeterli bir klima sistemi için mimar 3.6 metre kat yüksekliği ister. Ancak fan bobini üniteleri kullanılacağı ve tüm hava atmosfere verileceği için 3 metre yeterli olacaktır. Öte yandan bazı durumlarda yükseklik kısıtlaması nedeniyle dönüş veya besleme havası kanalları koridorlardan değil odalardaki asma tavanlardan geçerler.

Yer kısıtı nedeniyle hiçbir şey yolunda gitmezse yapılacak şey hızı artırmaktır. Çünkü kesiti daraltmanın başkam yolu yoktur. Bu durumda limiti vibrasyon-gürültü koyar. Bu noktada bir de fanın HP artışının sınırı devreye girer. Sonuçta enerji sarfiyatı artar.

Besleme havası için en ekonomik hız seçimi 1200-1400 FPM’dir.

Kanal ebadı belirlenirken en-boy oranı değerlendirilir.

En ekonomik dörtgen kanal seçilmelidir. Bunun için yuvarlak kanalın sürtünme eşdeğeri esas alınır. Kanalın genişliğini ve derinliğini keyfi seçmek hem sürtünmeye bağlı kayıp hem de ısı kaybı/kazancı anlamına gelir.

4.6 Kanal boyutu hesabının modern araçları

Günümüzde üreticiler hız, azami sürtünme ve CFM temelinde kanal hesabı yapan ya-zılımlar geliştirmiştir. Ayrıca duktolatör gibi manuel araçlar da vardır. Bunlar sayesinde tasarımcı çevrilecek CFM’yi seçer ve bunu istenilen hıza uydurur. Böylece sistemin sürtünmesini hesap edebilir. Bulunan sürtünme oranı istenilen limitler içindeyse, uygun yuvarlak kanallar ve eşdeğeri dörtgen kanallar belirlenir.

Kanal ebadının belirlenmesinde kullanılan bir diğer araç da Şekil 4.1’deki sürtünme grafiğidir.



Tablo 4.2 Düşük hızlı sistemler (FPM) için önerilen azami kanal hızları

Tablo 4.3 Dolu alanlı oda hava hızları (zeminden 3 ft yüksekte)

Tablo 4.4 HVAC bileşenlerinin tipik hızları

Tablo 4.5 Önerilen çıkış hızları



Tablo 4.6 Besleme havası sıcaklığı ile oda çiy noktası arasında azami fark - kanallarda nem yoğunlaşması olmadan

Tablo 4.7 Termal yalıtım malzemelerinin karşılaştırması



Tablo 4.8 Dörtgen kanalların eşit sürtünme ve kapasite için dairesel eşdeğerleri



5. SOĞUK SU SİSTEMİNİN TASARIMIİlk sistemlerde her bina için farklı soğutucu vardı. Ancak enerji pahalandıkça elektriğin etkin kullanımı öne çıktı. Bir binada en çok elektriği HVAC sistemi tüketir.

Günümüzde 10000 TR büyüklükteki soğutucular, yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Ton başına 1-2 kW olan elektrik sarfiyatı, 0.5 kW’ye inmiştir. Bunların hepsi etkin tasarımlı soğutma kuleleri, fanlar ve pompalar sayesinde ve değişken hızlı sürücülerin gelişimiyle mümkün olmaktadır.

HVAC sistemi, çoğu zaman aşırı koşullarda çalışacak şekilde tasarlanır. Ancak böyle aşırı faaliyette çalışma, birkaç gün veya ay ile sınırlı kalır. Bu durum, yükün her zaman aynı kalmadığı anlamına gelir. Dolayısıyla yükte azalma veya atmosferik koşullarda değişme halinde, eksik kapasiteyle çalışabilecek sistemlerin geliştirilmesi düşüncesi ortaya çıkmıştır.

Örneğin 15 binalı bir kampüste her binanın ayrı ayrı birer veya hepsine ait tek bir soğu-tucu olması durumundaki enerji tasarruf durumu aşağıdaki gibidir:

a) 150 TR’lik bir soğutucu ve TR başına 0.80 kW tam yükle ve 1.2 kW kısmi yükle çalışıyor, her binada 100 TR fiili yük var.

Enerji tüketimi= 15 x 100 x 1.2= 1800 kWH.b) 2000 TR’lik iki soğutucu, her biri tam yükte 0.55 kW/TR ve 0.75 kW/TR kısmi yükle çalışıyor ve her binada 100 TR yük var.

Enerji tüketimi= 15 x 100 x 0.75= 1125 kWH.

Buna göre (b) durumunda 675 kWH tasarruf vardır. Burada söz konusu olan nokta, soğutma kulesi, fan ve pompa için de geçerlidir.

Su soğutma sisteminin temelini anlamak şarttır (Şekil 5.1).

Şekil 5.1 Yük sistemi şematiği

Bu sistemde etkinliği yüksek büyük soğutma makinalarının avantajından yararlanmak için belli kontrol aygıtlarına ihtiyaç vardır. Sistemin etkin faaliyeti bunlarla düzenlenir.



5.1 Regülasyon aygıtları1. Değişken hızlı (frekanslı) sürücüler.2. İki yollu/üç yollu regülatör valfleri.3. Soğuk su sistemi planlarının değişimi.

5.1.1 Değişken hızlı (frekanslı) sürücüler

Günümüzde bu sürücüler değişken yük hallerinde hava ve su akışının kontrolünün en yüksek enerji etkinliğiyle sağlanması için HVAC uygulamalarında kullanılmaktadır. HVAC sistemleri zirve yük koşullarına göre tasarlanmıştır. Bu zirve (ya da tepe) değeri ise yılın sadece belli bir döneminde gerçekleşir. Geri kalan zamanlarda enerji atıl kalır. İşte bu enerjiyi tasarruf etmek için değişken hızlı sürücüler kullanılarak sistemin kapasitesinin binanın gereklerine uyması sağlanabilir.

Enerjinin tasarrufu kavramını sadeleştirmek amacıyla yük değişkenliğinin klima siste-minin bileşenleri üzerindeki etkilerini görelim.

Önce klimalandırılacak alanla başlayalım. Mesela doluluğun azalması veya havaların değişmesi ya da gece sıcaklıklarının düşmesi nedeniyle klima yükündeki değişme, AHU’da yansır. AHU da değişebilir.

1. Klimalandırılan alanın sıcaklığını korumak için beslenen hava hacmi azaltılır.2. Klimalandırılan alanın istenilen koşullardaki hava hacmini korumak için besleme havasının sıcaklığı azaltılır. 3. İkisi birden yapılır.

Besleme havasının sıcaklığı soğuk su vanalarının kapatılmasıyla veya soğuk ilâvesi yandan geçirilerek (baypass edilerek) düşürülebilir. Ama soğuk su makinası, yandan geçen bu suyu üretmeye devam eder. Soğuk su pompaları, aynı miktarda su pompa-larlar. Bu da ciddi bir su israfı demektir.

Enerji tüketimini kısmak için VFD’ye başvurulabilir. Böylece pompalar daha yavaş ça-lışarak daha az su pompalar. Bu da daha biriktirilen suyun miktarını azaltmak yoluyla pompanın enerji tüketimini azaltır. Kuleler için daha az doğal su gerekir ve bu da CT fanın hızını düşürerek enerji tasarrufuna yardımcı olur.

VFD’nin enerji tasarrufunda yardımı nedir?

HVAC sisteminde depo pompası, asli ve tali soğuk su pompaları vardır ve bunlar mer-kezkaç tiptedir. AHU’da, FCU’da ve soğutma kulesinde kullanılan fan tipleri arasında ileri ve geri eğik merkezkaç fanlar, kolay takılabilir28 fanlar, kanatlı veya değişken hatve kanatlı eksenel fanlar bulunur

28 Plug, takılabilir



Tüm bu fanlarda, sistemin etkilerini (örneğin boru/kanal boyunca basınç düşmesini) dikkate almaksızın aşağıdaki denklem esastır:

tutulan güç @ akış x basınç / etkinlik (i)

Affinite kanunları Akış @ hızstatik basınç @ hız2

giriş gücü @ hız3

Denklemlerden de görüldüğü üzere akımın kontrolüyle pompa ve fan tarafında absor-be edilen (tutulan) güç, asgariye indirilebilir. Fakat kontrolün yöntemine göre akıştaki azalma, farklı düzeyde güç azalışına neden olur. Fanlarda hava akışının kontrolü, çıkış damperleriyle, giriş kılavuz kanatlarıyla, değişken hatve fanlarıyla, girdap akımı kupla-jıyla ve VFD ile yapılır. Pompalarda ise hava akışı kontrolü bay-pass (3 yollu) valflerle, kısma29 valfleriyle (2 yollu) ve VFD ile sağlanır.

Absorbe edilen güç mukayesesi

Şekil 5.2’de aynı akış haddi (debi) için farklı akış kontrol yöntemlerinin aşağıdaki absor-be motor güçlerindeki sonuçları görülmektedir. (çalışma noktasındaki absorbe gücün yüzdesi olarak).

Şekil 5.2 Farklı fan/hava akış kontrollerinin güç emiş mukayesesi a damper kontrolü: %93 absorbsiyon.

b giriş kılavuz kanadı: %93 absorpsiyon.c hidrolik/girdap akım kuplajı: %93 absorpsiyon.

d VFD (hız kontrolü): %93 absorpsiyon.

29 Throttle, kısma valfi



Şekil 5.3’te ise tipik bir pompa eğrisi görülüyor (basınç/yükü - akış grafiği). Çoğu projede aşırı boyutlu asli soğuk su veya birikinti su pompası kullanılır. Bunun sebebi dizayndaki güvenlik marjlarıdır. Sonra da iki yollu kısma vanasıyla akışı soğutucuya yöneltecek nokta tasarlanır. Grafikte, pompanın üstündeki S1 (P1 basıncı ve F1 akışı için) bu noktadır. Sonra da kısma vanası akışı azaltacak ve sistem dizaynında akış işleyiş noktası S2’ye getirecektir (P’ basıncında).

Şekil 5.3 İki yollu (kısma) vanalar ve VFD pompası akış kontrolü

Yukarıdaki (i) denklemi, sabit verimlilikte (etkinlikte) pompanın absorbe ettiği gücün, akış (X ekseni) ile basıncın (Y ekseni) çarpımıyla orantılı olduğunu göstermektedir (yani, Şekil 5.3’teki eğrilerin altında kalan dörtgenin alanıyla temsil edilir). Sistem işleyiş noktası S2’ye karşılık gelen dörtgen alanının pompa tasarım noktası S1’e karşılık gelenden az olduğu görülmektedir. Yani kısma vanalı pompanın akış kontrolü için absorbe ettiği güç, pompa tasarım noktasındakinden biraz daha azdır.

Fakat akışı azaltmak için basıncı düşürmek üzere sisteme kısıtlama getirmek (yani vana) yerine bir VFD kullanarak pompanın hızının azaltılması, aynı tasarım akışını sağ-layacak şekilde, pompada P3 basınç yükünün azalmasını sağlar. Bu dörtgenin alanının S2 dörtgenine kıyasla küçük olduğu ortadadır (2 yollu yerine 3 yollu vana kullanılması halinde tüm farklı debiler için aynı güç absorbe edilir; zira vana, sadece akışın yönünü yükten çevirirken toplam akış aynı kalır).

Şekil 5.2 ve 5.3’e bakarak, HVAC’taki su yahut hava akışı kontrolünde enerji verimi en yüksek sistemin VFD olduğunu söyleyebiliriz. Yani işletme maliyetleri en düşük sistem VFD’dir.

VFD’nin bir diğer uygulaması, klimalandırılan alandaki dizayn koşullarını sürdürme yöntemini değiştirmektir.



Degisken hava hacim sistemi

Değişken hava hacim sistemleri (VAVS30), binalardaki ortam şartlarını korumak açısın-dan enerji verimi en yüksek sistemlerdir. VAVS’ta hava sıcaklığı, soğuk su vanalarının soğutma bobini modüle edilerek sabit tutulurken; her bir bölüme giden hava hacmi, bölümün sıcaklığına bağlı kalınarak VAV kutularının modülasyonuyla değiştirilir. VAV kutuları açık-kapalı değişirken; besleme fanının besleme kanalında istenilen statik ba-sıncı devam ettirmesi için bir çeşit akış kontrolü kullanılır (örneğin giriş kılavuz vanası veya VFD, Şekil 5.4).

Şekil 5.4 Değişken hava hacmi sistemleri (VAVS)

Tasarımın karmaşıklığına bağlı olarak besleme havası kanalında, karışık hava alanında ve odalarda sıcaklığı takip ve izleme amacıyla sıcaklık sensörlerine başvurulabilir. Soğuk su, dijital denetleyicilerle kontrol edilerek besleme havası sabit sıcaklıkta tutulur. Nispi rutubet kontrolü ise bir rutubet kanalıyla sağlanır.

VAV uygulamalarında tipik olarak kanalın üçte ikisinde besleme havası statik kanal basıncının ölçümünü yapan basınç sensörü doğrudan VFD’ye bağlıdır. Bunun karşılı-ğında VFD, gerekli ayar noktasındaki statik basıncı korumak için kontrolorü vasıtasıyla kapalı devre çalışır. Sıcaklık sensöründen sinyal alınca VAV kutuları kapanırken; statik basınçtaki artış, sensör tarafından tespit edilir ve VFD de buna karşılık ayar noktasındaki basıncı sürdürmek üzere besleme fanının hızını/akışını düşürür.

Yani geleneksel sabit hava hacimli (CAV31) AHU’larda akış kontrol aracı yoktur. Şartlanan alan, tasarlanmış hava akışını her zaman alır ve soğuk su vanaları da besleme havasının sıcaklığını oda veya dönüş havasının sıcaklığını esas alarak değiştirmek üzere modüle olurlar. Böyle bir durum, enerji optimizasyonu için çok az seçenek bırakır.

30 VAVS, Variable air volume system31 CAV, Constant air volume



Oysa bir CAV AHU’nun tek bir geniş mekânı (hastane, hava meydanı, otel, sinema salonu, AVM vb. gibi) beslediği durumda, VAV sistemini simüle eden bir VFD’nin enerji tasarrufu sağlaması için bir imkân doğar. Söz konusu türden binaların yükü, doluluğa bağlı olarak büyük ve değişkendir. Yani doluluk esasında besleme havasını değiştirmek mümkündür.

Bu amaçla, fanın hız kontrolüne bir VFD uydurulur ve böylece oda veya dönüş havası sıcaklığına bağlı kalınarak tek mekâna hava beslemesi yapılır. Buna ek olarak besleme kanalına takılan bir sıcaklık sensörü, sabit bir besleme havası sıcaklığı sağlamak üzere soğuk su vanalarını modüle etmekte kullanılır. Bu, bir VAV sistemi olarak çalışır. Besle-me havasının sıcaklığı değişmeden tutulurken; klimalandırılan alan, besleme havasının hacmi değiştirilerek kontrol edilir.

Bir VFD’nin tipik olarak yaklaşık %70’lik bir asgari hızla programlanması gerekir ki: hava kalitesi korunsun. Böylece, hız ya sıcaklığa (yukarıdaki gibi) ya da mekânda kurulu bir kalite (mesela CO2) sensörünün dolulukla değişen değerine bağlı olarak azamiye kadar bir aralıkta değişir.

Diger uygulamalar

Benzer analizi diğer VFD durumlarına da uygulamak olanaklıdır. Bunlar:• Ön filtrelerin aşağı akış statik basıncını korumak için VFD’nin kullanıldığı temiz oda uygulamalarında, temiz odaya aynı hacimli debiyi filtrenin (temiz veya tıkalı) durumundan bağımsız olarak sürdürmek için filtre kontrolü.• Depo suyu pompaları, genelde iki yollu kısma vanalıdır. Böylece soğutucunun de-bisi tasarlanmış olana uyar. Bu tıpkı yukarıdaki asli soğuk su pompasındaki gibidir. Vananın açılmasıyla ve onun yerine pompa hızını düşürüp akışı ayarlamak üzere VFD kullanılmasıyla sistemin verimi yükselir.• Kulelerin fanları, normal olarak kontrol edilmez. Bunlar aç/kapa kontrollü veya iki adet hız motorludur. Kulenin su haznesine bir sıcaklık sensörünün konulduğu veya depo suyu dönüş hatlarının doğrudan bağlandığı bir VFD kullanılır. VFD, kulenin fanını, soğutucuya dönüş suyu sıcaklığının tasarım değerinde kalmasını sağlaya-cak hızda/debide çalıştırır. Bu ciddi bir enerji, akustik gürültü ve mekanik aşınma tasarrufu sağlar.• Asli soğuk su pompaları, depo pompalarıyla özdeş gibidirler. Bu nedenle VFD bir “elektronik” vana olarak kullanılabilir.• Tali soğuk su pompaları, sistemdeki en uzak nokta için gereken fark basıncını korumak amacıyla kontrol edilebilir ve böylece soğutma bobini, soğuk su vanaları tamamen açık olmadıklarında enerji tasarrufu mümkün olur.



5.1.2 Kısmalı ve 2 yollu kontrol vanaları

Değişken hacimli hidronik sistemin kritik unsurlarıdır. Kontrol vanası, su bobinindeki akışı binanın yük koşullarındaki değişkenliğe göre ayarlar. Bu nedenle özenle seçilmelidirler ki, gereğince performans gösterebilsinler. Eksiklikleri kapasite yetersizliğine, fazlalıkları kontrol zaafına yol açar. Daha yakından bakarsak:

Kontrol vanasının bilesenleri- Tetik: Harici sinyale tepki olarak vanayı harekete geçirir.- Gövde: Sıvı akışını düzenleyen kısım.- Kırpma: Vananın sıvıyla temas eden bütün aksamı -yuva, disk, kök vs.- Disk: Kapalı haldeki vananın yuvasıyla temas eden parça.- Fiş: Sıvı akışını karakterize eder. Disk genelde fişin entegral parçasıdır.

Eş yüzdeli tip vana, elverişli akış karakteristikleri nedeniyle soğutma ve ısıtma bobinlerine tatbik edilir. Bu vana geniş çaptaki basınç, debi, yük değişmelerinde ve gecikme gibi durumlarda yüksek bir kontrol hassasiyeti sağlar. Eş yüzdeli kontrol vanası kullanılma-sı halinde kök konumundaki değişme, soğutma bobininin ısı transferi karakteristiğiyle kombine olduğunda, ısı transferinde neredeyse doğrusal bir değişim sağlar. Şekil 5.5(a) soğutma bobini için akış ile ısı transferi arasındaki ilişkiyi; Şekil 5.5(b) ise eş yüzdeli kontrol vanası için lift ile akış ilişkisini göstermektedir. İlk iki eğriyi Şekil 5.5.(c)’de birleş-tirerek vananın liftiyle bobinin ısı transfer karakteristiği arasındaki ilişkiyi tasvir edebiliriz. Şeklin (d) kısmında iki yollu vananın tipik bir örneği görülmektedir.

Şekil 5.5 Bobin ilişkisi

Vananın menzili ve kumandası da akış özelliklerine ek olarak yukarıda anlatılan doğ-rusal ilişki üzerinde etkili olabilir. İlki, azami kontrollü akışın asgari kontrollü akışa oranı şeklinde tanımlanır, yani:

Vr= akış(maks.) / akış(min.)



Menzil büyüdükçe; vananın, tasarlanmış akışı koşullarına ek olarak, düşük akış koşulla-rındaki hassas kontrol yeteneği de artar. Mesela bir vananın menzili 30 seçilirse; asgari kontrollü akış, yaklaşık %3.3’tür.

Vr= 30= %100 akış(min.) ve akış (min.)= %3.3

Vana kumandası ya da beta, asgari farksal basıncın azami farksal basınca oranıdır:

Beta= ΔP(vana)/ ΔP(maks.) ... (Bkz.: Şekil 5.6)

Değişken hacimli sistemlerde kontrol vanaları zamanın büyük kısmında düşük yükle ve tasarlanmıştaki büyük farksal basınç altında çalışırlar.

Şekil 5.6 Kontrol vanası boyunca basınç farkı

Şekil 5.7’de eş yüzdeli vananın akış karakteristiğinin vana kumandasının değişimiyle sapması gösterilmektedir.

Şekil 5.7 Eş yüzdeli vananın vana kumandası



Kontrol vanasının boyutlandırılması

Değişken hacimli hidronik sistemlerde boyutlandırma çok önemlidir.- Küçük vanalar, kapasite yetersizliğine yol açar.- Büyük vanalar, kontrol zaafı yaratır.

Vana boyutuna karar verirken beş faktör değerlendirilir:1. Azami akış kapasitesi.2. Azami akışta vanadaki basınç farkı.3. Sıvının spesifik gravitesi ve viskozitesi.4. Giriş basıncı ve azami akış sıcaklığı.5. Herhangi bir akış için vanadaki azami basınç farkı.

Azami akıs

Vanadaki azami akış, hidronik sistemin tasarımında bobin seçimiyle belirlenir. Bobinin tasarlanan debisi, soğutulan mekânın azami ısı yükünün fonksiyonudur. Bobinin azami debisi ise bobin kontrol vanasının seçiminde kullanılan azami debidir ve vana için Cv hesaplamada ilk adımdır.

Vana basıncı azalısı

Vana için Cv hesabından sonraki adım, tam açık vanadaki basınçtır. Cv, vananın kons-trüksiyonuyla belirlenir ve tam açık vanadan 1 psi basınç düşmesiyle geçen gpm olarak akış miktarı şeklinde tanımlanır. Basınç düşmesinin artışı, kontrol olanağını artırabilir ama aynı zamanda tasarlanmış gpm’nin vanadan ve bobin devresinden geçmesi için gereken pompa beygir gücünü ve gürültüyü de artırır. Bunlardan dolayı, “geçilmeyecek” azami basınç düşüşü genelde vana üzerinde belirtilir. Ayrıca çok aşağıda bir basınç düşüşü de, istenmeyen bir durumdur. Eğer vanadaki farksal basınç, yük devresinde basınç düşüşünün (Şekil 5.6’da A’dan B’ye) %10’u veya daha azı ise; seçilen vana o kadar büyük olacaktır ki: tamamıyla kapatılmaya yaklaşmadıkça etkili bir kısma sağla-mayacaktır. Bu da kontrol zaafı, gürültü ve aşırı kırpma aşınmasıdır. Yük devresi için %23-50’lik basınç düşüşü genel olarak iyi bir parmak hesabıdır.

Dizayn akışındaki vana akışının ve izin verilen basınç düşmesinin maksimumu bilindiğine göre, artık Cv hesabını yapabiliriz.

Cv= azami akış /√dizayn ΔP/SpGr

SpGr, sıvının özgül ağırlığıdır (spesifik gravitesidir).

Giris basıncı ve sıcaklıgı

Vana ömrünü uzatmak üzere, çalışma basıncı ve sıcaklığının vana değerini aşmaması gerekir. Her ne kadar donanımlar, belli bir güvenlik marjıyla üretiliyor ise de; en yüksek giriş basıncına ve sıcaklığına sahip bir vana seçmek her zaman daha iyidir.



Herhangi bir akıs için vanadaki azami farksal basınç

Bu parametre, aşağıdaki sebeplerden dolayı vana seçiminde önemli bir kriterdir.1. Uygun tetik (aktüatör) seçimi;2. Vana gürültüsünden ve kavitasyonundan kaçınma.

Değişken volümlü sistemlerde vana tetiği, azami pompa yükü basıncı karşısında va-nayı kapatacak güçte olmalıdır. Değişken hacimli kapalı devre sistemlerde tüm yükler küçültülerek pompanın pompa eğrisi üzerine oturmasına sebep olurlar. Böyle olurken, pompanın ürettiği yük de artar. Bu basınç devam ettikçe, kontrol vanası tetiğinin va-nayı kapalıya doğru çevirmeye yetecek güçte olması şarttır. En kötü durumda bu güç, pompanın ürettiği “durdurma basıncı” olacaktır.

Son olarak, aşırı gürültüye ve kavitasyona, yüksek sıvı hızlarının sebep olduğunu be-lirtmek gerek. Su, vanadan geçerken, basınç buhar basıncının altına düşecek ve köpük oluşacak şekilde, hızlanır. Bunu vananın aşağı kısmındaki hız düşüşü ve basınç artışı izler; öyle ki gürültüye ve vanada ve borularda aşınmaya sebep olacak şekilde köpükler söner. Azami farksal vana basıncı aşağıdaki formülle hesaplanabilir:

Pmax= Kc (giriş basıncı - buhar basıncı)

Örneğin kelebek vanalar, bazen büyük yükler için kontrol vanalarını değiştirmekte kul-lanılır. Vanadaki azami farksal basıncı 100 psig (114.7 psi) giriş basıncı olarak, su için 68° F’ta- okumuş olalım (buhar basıncı= 0.339 psia). Kelebek vana için Kc=35 ise.

Pmax= Kc (giriş basıncı - buhar basıncı)Pmax= 0.35 (114.7 - 0.339)Pmax= 40.0 psid.

2 yollu vana üreticileri, uygun kumandalı ve tetik motorlu vana seçimi için cetveller, değişken kurallar ve PC yazılımları hazırlar.

5.1.3 Baypass vana ve 3 yollu vana

3 yollu vananın resmi Şekil 5.8’dedir. Bununla sistemin yükü azalırken soğuk su bay-pass edilmektedir. Bu durum, su yeniden besleme suyuyla karışıp AHU’ya ve soğutma bobinine geçerek devreyi sürdürecektir.

3 yollu vanalar motorludur. Bunların seçimi 2 yollular gibidir. Sadece tetikleri besleme hattıyla baypass hattı arasında basınç farkına göre seçilir. Bunun sebebi de: tetiğin bu iki hat arasındaki basınç farkına karşı çalışacak olmasıdır.

2 yolluda tetiğin kapasitesi, 3 yollununkinden kesinlikle daha fazladır.



Şekil 5.8 Üç yollu vana

5.2 Soğuk su bağlantıları için çeşitli düzenlemeler

Klimalandırmada sıcak ve soğuk su, hidronik boru sisteminde dolaşır.

5.2.1 Soğutma boruları (soğutucu için)

Soğutucuya çeşitli şekillerde boru takılabilir. Ayrıca soğuk su dağıtım sisteminde çeşitli boru takma şekilleri vardır. Burada dağıtım borularının çeşitliliğini inceleyeceğiz. Buraya kadar sadece soğutma santralinin içindeki borularla ilgilendik. Boru şeması seçerken tasarımcı pek çok faktörü göz önünde bulundurmak durumundadır. Ama pompalar her durumda soğutucuyu beslemek üzere çalışacaktır. (Şekil 5.9)

Şekil 5.9 Soğutucu pompa yeri

Şekil 5.10’da soğutucu pompaları için tercih edilen asli-tali pompalama sistemi görül-mektedir.



Bu yöntemin avantajı: akışı, tamı tamına soğutucunun gereklerine göre dengelemesi-dir. Tasarım açısından kapasiteleri değişken çok sayıda soğutucu seçimi mümkündür. Burada pompa soğutucuya uyar.

Şekil 5.10 Asli döngü için soğutucu pompası

İlâve boru ve vana ile yedekleme yapılabilir (Şekil 5.11). Bu boru düzeneği operatörün bakıma alınacak pompaları veyahut soğutucuları izole etmesini ve suyu başka bir soğutucuya yöneltmesini sağlar. Bu yöntemle vana pozisyonu doğrulanmalı ve uygun vanaların açık/kapalı olması sağlanmalıdır.

Şekil 5.11 Pompa esnekliğini yükseltmeye yönelik vana ve boru

Borularla ilgili diğer yöntemde ortak emiş ve boşaltma başlığı vardır (Şekil 5.12).

Şekil 5.12 Pompa esnekliğini yükseltmeye yönelik vana ve boru



Bu düzeneğin gerekçesi boruların yedeklenmesi içindir. Eğer tüm soğutucular, aynı debide ve basınçta iseler; bu açıdan özdeştirler. Dolayısıyla eğer başlık vanaları gereği gibiyse, tek bir fazla pompa stand- by olabilir. Soğutuculara gereken akışı sağlamak üzere çalışan soğutucuların sayısına eşit herhangi bir pompa kombinasyonu seçilebilir. Tipik oarak kurulu pompaların sayısı, soğutucu sayısının bir fazlasıdır.

Bu konfigürasyonun kötü tarafı, farklı boyutlardaki soğutuculardan ve pompalardan oluşan bir yapıya su akışını kontrol etmenin güçlüğüdür.

Soğutucuları açıp kapatırken dikkatli olunmalıdır. Bu boru yapısında soğutucular, hidronik açıdan bağlıdırlar. Soğutucunun kontrol vanası, pompa çalışmaya başlamadan önce açılırsa; diğer soğutuculara giden akış aniden kesilir ve kontrol istikrarsız hale gelir.

Benzer şekilde, eğer bir pompa, vananın açılmasından önce açılırsa; bu kez diğer soğutucular bir aşırı akışa maruz kalacaklardır. Bu da istikrarsızlık yanında borularda su gürültüsüne sebep olacaktır. Söz konusu aşırı akış ihtimaline karşı akış sınırlayıcı bir vana kullanılabilir. Bazı sistemlerin boru düzeneği, Şekil 5.13’teki asli pompalama sistemindeki gibidir.

Şekil 5.13 Asli pompa sistemi

Bu sistemde pompa, tüm sisteme akış temin eder. Bu, bir sabit hacim sistemi olduğu ve soğutucu üreticisinin tavsiyelerini izlemek arzu edildiği için, akışı kontrol etmek ama-cıyla her soğutucunun girişine bir modülatör vana konulmuştur. Ayrıca, her pompa için, debilerini dengelemek üzere birer üçlü iş (triple duty) vanası bulunmaktadır.

Ancak yeni tasarımlarda bu konfigürasyon tavsiye edilmez. ASHRAE’nin Standard 90.1-1998 kısım 9.5.5’te tüm HVAC sistemlerinde değişken akış için 7-1/2’den büyük beygir güçlü pompadan söz etmektedir. Asli pompalama değişken hacimli değildir.

5.2.2 Soğutucu boruları (Yoğunlaştırıcı için)

Kuleler ve pompa kondensörleri için çeşitli yollar vardır. Buharlaştırıcı (evaporator) için pompanın yeri önemlidir. Kondensör için de NPSH kritiktir; çünkü bunların döngüleri



atmosfere açıktır. Pompanın emişine yönelik pozitif değerler, sadece kulenin yüksekliği ve atmosfer basıncıdır. Basınç kayıpları borularda, vanalarda, süzgeçlerde vb. meydana gelir.

Bu sebepten dolayı pompalar, bu bileşenin büyük basınç düşüşünü sınırlamak üzere kondensörden önce yerleştirilirler. Pompalar elverdiğince aşağıya ve kuleye yakın yer-leştirilmelidir. Ek yüklü emiş borularından kaçınılmalı ve yatay borularda pompa emişine doğru hafif bir eğim olmalıdır.

Kondensör pompaların borularında bir başlık sistemi olabilir ya da her birine doğrudan pompalama yapılabilir. Kuleler için de durum böyledir. Üçüncü bir durum ise tek bir adet, çok hücreli kule için çok sayıda kondensördür. İki yöntemin avantajları ve dezavantaj-ları soğutucunun evaporatör kısmındakine ilk maliyet ve fazlalık haline benzer. Ayrıca birtakım kontrol meselelerini dikkate almak gerekir. Şimdi farklı boru düzeneklerinin avantajlarına ve dezavantajlarına bakalım.

Şekil 5.14’te kendi kulelerine ve kondesörlerine yönelik pompalar görülüyor.

Şekil 5.14 Tek tek pompalı yoğunlaştırıcılar ve kuleler

Bu şemadaki müstesna avantaj, mutlak bağımsızlıktır. Emiş hatları ayrıdır. Yani ku-leler arasında eşitleme hatlarına gerek yoktur. Evaporatör borularında gördüğümüz üzere, kondensör ve kule başına bir pompa dengeyi ve kontrolü kolaylaştırır -özellikle donanımın boyutları eşit olmadığı zaman. Dezavantajlı yan ise, boru düzeneğinin ve ekipmanın ilk maliyetidir.

Şekil 5.15’te birlikte başlıklanmış pompa, münferit kondensör ve bir de çok hücreli kule örnekleri vardır.

Bu tür pompanın avantajı, ilave pompanın düşük maliyetidir. Dezavantajı ise benzer olmayan kulelerin dengelenme zorluğudur. Hepsinin aynı boyutta (pompa akışının ve başlık) ve benzer boru düzeneğinde olması şarttır.



Şekil 5.15 Çok hücreli kule

Şekil 5.16’da her kondensöre takılı bir pompa ile eşitleme hatlı ve başlıklı besleme ve dönüş borulu çok sayıda kule görülüyor.

Şekil 5.16 Yüklenmiş yoğunlaştırıcılı kuleler

Kulenin haznesinde su düzeyi sabit kalmalıdır. Yüksek düzey, taşmaya neden olur. Düşük düzey ise girdaba ve hava yapmasına sebep olur. Birkaç kule birlikte boruya bağlandıklarında; hiza için bir eşitleme (hizalama) hattına ihtiyaç duyarlar. Gereken akışı yaratacak uygun bir kaynak, kuleler arasındaki hazne suyunun hiza farkıdır. Bu genellikle 1 ayaktan (yaklaşık 30 cm) küçük bir değerdir. Hizalama hattının boyutu, basınç düşmesi haznedeki azami düzey değişimini aşmayacak şekilde olmalıdır.

Şekil 5.17’de her kule için bir pompa görülmektedir. Pompanın deşarjı, kondensör emişi ve deşarjındaki gibi birlikte başlıklanmıştır. Pompa deşarjlarına başlık koyarak, akışı tek bir kondensöre yahut bir kondensör kombinasyonuna yöneltmek mümkündür. Her bir kondensörün gereğince dengelenmesine özen gösterilmelidir. Tüm pompalar ve kondensörler, aynı boyut ve kapasitede olmalıdır.



Şekil 5.17 Çok sayıda kule için tahsis edilmiş pompalar.

Şekil 5.18’de tüm bileşenler, pompalar, kondensörler ve kuleler için münferit besleme ve dönüş başlıkları gösterilmektedir.

Şekil 5.18 Her komponenti başlıklı kondesör su sistemi.

Pompaların, kulelerin ve kondensörlerin emiş ve deşarjlarının başlıklı olmasıyla bir ölçüde esneklik sağlanır. Bu bileşenlerden birinin bozulması durumunda; yerine başka bir bileşenin, yapılacak tamir/bakım sırasında takılabilmesi için, devreden çıkartılabilir olması gerekir. Bu da uygun vanalarla mümkündür. Yine tüm bileşenlerin eş boyutta ve kapasitede olması şarttır.

Şekil 5.19’da 3 yollu vanalı boru düzeneğinin şematiği görülmektedir.



Şekil 5.19 3 yollu vanayla kontrol edilen kule.

Not: 3 yollu boru düzeneğinde pompa emişi bay-pass edilmez; çekilen hava nedeniyle potansiyel pompa sorunlarından kaçınmak için hazne bypass edilir.

Şekil 5.20’de 2 yollu vanayla kontrol edilen kule görülüyor. Fakat daha ucuz bir 2 yollu vana kontrolü de mümkündür. Bunun için kondensörlerden birini deşarjına daha küçük ve ucuz vana konulabilir. Bu düzenlemenin dezavantajı şudur: Kışın sadece kondensör kullanılabilir.

Şekil 5.20 Besleme başlığı 2 yollu vanayla kontrol edilen kule

5.2.3 Su borusu bağlantıları (yük tarafı)

Bu başlıkta HVAC uygulamasının alt sistemindeki terminal birimlerin boru düzeneği bi-çimleri anlatılmaktadır. Alt sistemde AHU yahut terminal birimi bulunur. Bunların boruları birlikte düzenlenir. Borular ile AHU arasındaki bağlantı altı yöntemden biriyle yapılır:



(a) Seri döngü; (b) tek borulu; (c) iki borulu, doğrudan dönüş; (d) iki borulu, geri dönüşlü (e) üç borulu sistem ve (f) dört borulu sistem.

Seri döngü sistemi

Sistem Şekil 5.21’de gösterilmektedir. Tüm hava çevirme üniteleri (AHU) seri takılıdır. Tek bir döngü vardır. Bu sistemde devreye giren su, tüm birimlere girer ve jeneratöre geri döner.

Şekil 5.21 Seri döngü boru sistemi şematiği

Dezavantajları:

Bakım onarım için tüm sistemin devre dışı kalması gerekir.

Su akışını değiştirerek tekil birimlerin kapasite kontrolü yapılamaz.

Bir devredeki bağlı birimlerin sayısı, ardışık birimler boyunca sürekli sıcaklık düşüşü ile sınırlanır.

Tek borulu

Sistem Şekil 5.22’dedir. Tek boruya paralel takılan AHU’ların su beslemesi bu borudan yapılır.

Şekil 5.22 Boru sistemi şematiği



Bir adet kontrol vanası ile suyun AHU’lara akışının ve kapasite kontrolünün sağlanması bu sistemin avantajıdır. Ne var ki suyun en düşük dirençli yolu seçmesi nedeniyle düz hatta gitme eğimi AHU’ları susuz bırakır.

İki borulu, dogrudan dönüslü

Tek borulu sistemdeki açıklanan sorundan kurtulmak ve her terminalin besleme suyu sıcaklığının eşit olması için bu sisteme başvurulur. Bu sistemdeki iki ana (şebeke) bo-rusundan biri, besleme; diğeri de dönüş içindir. Her terminalin kendi besleme hattı (dal) vardır. Bir dönüş hattı da çıkış suyunu dönüş şebeke borusuna taşır. (Şekil 5.23.)

Besleme şebekesine yakın birimin -yukarıda anlatılan nedenle- daha fazla su alması bu sistemin dezavantajıdır. Dönüş borusu için de durum böyledir. En uzak ünite en az suyu alır çünkü yüksek sürtünmenin mağduru olurlar. Aslında her üniteye gereğince suyu tedarik edecek dengeleme vanalarıyla bunun altından kalkmak mümkündür. Ancak bu vanalar çok pahalı olduğu için bu kez de maliyet yükselir.

Şekil 5.23 Doğrudan dönüşlü su borusu sistemi

İki borulu, geri dönüslü

Bu yöntemde dengeleme sorunu, büyük ölçüde hallolur. Devrenin uzunluğu her ünite için öyle dengelenir ki: her birine giren suyun karşılaştığı direnç aynıdır. (Şekil 5.24.) İlk ünitenin besleme borusu en kısadır ama dönüş borusu da en uzundur.

Dolayısıyla son birimin besleme borusu en uzunken; dönüş borusu da, en kısadır. Böylece her birim için topla uzunluk/toplam sürtünme eşitlenir ve besleme suyu her biri için aynı miktarda olur.



Şekil 5.24 Geri dönüş boruları

Kombine sistem

Şekil 5.25’te yukarıda anlatılanların birleştirildiği sistem görülmektedir. Bu sistem, kattaki her ünitenin ayrı kontrol gerektirmediği yüksek binalarda kullanılabilir.

Şekil 5.25 Seri döngü ve geri dönüş (yükselticili) kombinasyonu

Üç borulu sistem

Bu sistem sıcak ve soğuk su için ayrı ayrı kullanılabilir. Ama modern binalarda ısıtma ve soğutma birbirini takip eden mevsimlerde gerekli olabilir. Bu nedenle AHU’ya veya terminal birimine sıcak suyun jeneratörden ve soğuğun da soğutucudan doldurulması gerekir.



Şekil 5.26 Üçlü boru sistemi

Sistem Şekil 5.26’dadır. İki besleme borusu vardır: biri soğuk, diğeri sıcak su içindir. Her boru AHU’ya 3 yollu vanayla bağlanır. Bu vana hangisinin verileceğini belirlemek içindir. Dönüş borusu ortaktır ve her üniteden su alır. Ünitelerin bağlantıları, doğrudan veya geri dönüşlü yapılabilir.

Sıcak su sisteminde ölçekleme sorunu vardır. Sıcak su borularında aşınma soğuk su borularına nazaran daha fazladır. Sıcak su bobininin havaya ısı transfer etmesiyle bu durum oluşur. Yani soğuk ve sıcak su tesisatı için farklı borular ve bobinler kullanılması tercih edilmelidir. Mevsime bağlı kalmadan sıcak ve soğuk su gerektiren uygulamalarda, bu iki akışın dönüş borusunda karışması sonucunda sistemin etkinliği azalır.

Dört borulu sistem

İki ayrı çift borulu sistemdir. Bir çift sıcak ve birer çift ise soğuk su içindir. Bu tesisatta karışma olmaz. İdeal olmakla birlikte pahalı ve yer işgal eden bir düzenektir.

5.2.4 Sistemin su sıcaklığı

Hidronik sistemlerin sıcaklık kategorileri şöyledir:

Düşük sıcaklıkta sıcak su (LTW): Sıcaklık 350° F’den az.

Orta sıcaklıkta sıcak su (MTW): Sıcaklık 250-350° F aralığında

Yüksek sıcaklıkta sıcak su (HTW): Sıcaklık 350-550° F aralığında.

Bu tasnifin önemi, farklı uygulamalar için farklı kaynatıcılar gerekmesinden kaynakla-nır.

Yüksek sıcaklıkta su kullanıldığında AHU ebadı küçülür. Ama bu kez de kaynatıcının basıncın yüksek olmak zorundadır. Aksi takdirde su buharlaşır. Bu da kaynatıcının dayanıklılığının yüksek olmasını gerektirir.



Daha az suyla daha yükse ısı transferi için yüksek sıcaklık düşüşü istenir. Pompa ve boru düzeneği küçülür.

Düşük ve yüksek sıcaklıklı uygulamaların avantajlarıyla dezavantajlarını dengelemek için sıcaklığın 180-240° F aralığında ve sistem sıcaklık düşüşünün de 10-40° F olduğu LTW sistemlerin kullanımı yaygındır.

Soğuk sus sisteminde genelde tedarik suyunun sıcaklığı, 4-50° F arasındadır. Sistem sıcaklık artışı ise 5-15° F arasında kalır.

5.3 Su borusu boyutları

İyi bir hidronik sistemin tasarımındaki en önemli noktalardan biri de boru düzeneğinin hesabıdır. Bu hesap, şunlara dayanır:

i) Sistemdeki suyun sürati.ii) Yüzeyin pürüzlülüğü (iç çeperde).iii) Boru uzunluğu.iv) Sürtünmeden doğan kayıp.

Öncelikle boru ebadıyla sürtünme arasındaki bağıntıyı anlamak gerekir. Sürtünme, sıvının viskozitesine bağlı olarak akışın boru/kanal çeperinde karşılaştığı dirençtir.

HVAC uygulamalarında genelde türbülans akışı söz konusudur. Yani sürtünmeye bağlı basınç düşüşü ya da kaybı Darcy-Weisbach denkleminden elde edilir:

Hf= F L V2 /(2 g D)Hf: Düz boruda (kanalda) sürtünmeye bağlı basınç düşüşü (kaybı).F: Bir sürtünme faktörü veya borunun (kanalın) pürüzlülüğü.L: Borunun (kanalın) uzunluğu.D: Borunun (kanalın) çapı.V: Sıvının hızı.

Çeşitli kurumlar farklı boru çapları ve malzemeleri için Hf hesaplamalar yaparlar. Hf, Vi akış, çap gibi çeşitli parametreler, Cetvel 5.1’de ve 5.2’de gösterilmektedir.

Cetvel 5.1, kapalı borular içindir. Su, sürekli olarak kapalı dolaşır. Cetvel 5.2 ise açık boru sistemleri içindir. Burada su, atmosfer basıncına maruz kalır. Yani eğer Hf’yi he-saplayabilirsek; uygulamaya göre hızı belirler ve gerekli tonaja uygun akışı, hesaplarız. Sonra da borunun çapını buluruz.

5.3.1 Tesisat bağlantılarındaki basınç kaybı

Boru uzunluğunca sürtünme nedeniyle çıkan basınç kaybına ek olarak bir de boru dü-zeneğindeki dirseklerden ve bağlantılardan kaynaklanan kayıp vardır. Eşdeğer boydaki



boru için bu basınç kayıpları Tablo 5.2, 5.3 ve 5.4’te gösterilmiştir. Eşdeğer boydaki boru, dönemeçlerde, direseklerde, T’lerde vs kayıplardakiyle aynı basınç kaybına eşdeğer basınç kayıptaki boru uzunluğudur.

5.3.2 Boru sistemindeki basınç kaybı

Pompanın ısı gereği cinsinden kapasitesini belirlemek için boru sistemindeki toplam basınç kaybının hesabını yapabiliriz.

Pompanın deşarjından emişine kadarki tüm dolaşımdaki her bir kalemde (borularda, bağlantılarda, vanalarda, donanımda) meydana gelen basınç kayıplarının toplamı, sistemin basınç kaybıdır. Donanıma dair bilgi üreticisinden elde edilir.

Sistemin basınç kaybında dolaşımdaki kayıp, esastır. Çünkü her dolaşımda aynı kayıp, ortaya çıkacaktır. Bu nedenle her dolaşım sonunda, su dönüş borusuna girer. Aksi takdirde farklı dolaşımlar ortaya çıkardı.

Bu durum Şekil 5.27’de görülmektedir. ABD ve ACD dolaşımlarındaki basınç kaybı aynı olmak zorundadır. Eşdeğer uzunluklar için basınç düşmesi sadece açık vanalar için geçerlidir.

Şekil 5.27 Yolun uzunluğu ne olursa olsun A’dan D’ye basınç düşüşü, daima aynıdır.

Pratikte, akışın düzeni dengeleme vanalarıyla sağlanır. Böylece her dolaşımda ilâve bir basınç düşmesi oluşur. Bu nedenle basınç kaybını ölçmek için sistemdeki en büyük dolaşım seçilir ve buradaki vanaların tamamen açık olduğu varsayılır.

Dolayısıyla çok dolaşımlı (devreli) bir sistemdeki toplam kaybın hesabı şöyledir:i) Sistemin eksiksiz bir uygun ölçekli taslağı hazırlanır.ii) Her devrenin eşdeğer uzunluğu bulunur.iii) En büyük eşdeğer uzunluktaki devre seçilir.iv) Bu devre yoluyla kayıp hesaplanır.



Şekil 5.28

Örnek 5.1

Şekil 5.28’deki çelik boru düzeneği için gereken pompa başlığını hesaplayın.

Çözüm

Enerji denklemine göre, gereken pompa yükü F-A, A-F’deki sürtünmeden doğan basınç kaybına eşittir. Bu amaçla sadece en yüksek basınç kaybı olan devreye bakılır ki: o da ABCC’DEF’dir. Sürtünme grafiğinden bu devredeki her kalem için basınç kayıpları bulunur ve toplanır. (Bkz.: Tablo 5.1.)

Yani toplam pompa yükü yahut sistem basınç kaybı hesaplanarak gerekli akış ve ısıya uygun bir pompa tasarlanır.

5.3.3 Su miktarının hesabı

Binanın toplam ısıtma/soğutma ihtiyacını görecek miktarda sıcak/soğuk su gerekir. Binanın her bölümünde belli bir AHU ile beslenen TR (tonaj) bir kez belli olunca, ondan sonra gerekli suyun hesabı yapılabilir:

Q= M S ΔTQ: TR ve KW cinsinden transfer olunacak ısı.M: Su GPM’sinin debisi.S: Suyun Sp. ısısı (=8.33).ΔT: AHU’nun giriş/çıkışındaki sıcaklık kayıp/kazanç (ΔF).

5.3.4 Sistemin boru boyutları

Sürtünme ve eşdeğer uzunluk kavramı anlaşıldığına göre borunun farklı kesimlerinin çaplarını bulmaya girişebiliriz.



i) Her AHU ve terminal ünitesi dâhil boru düzeneğinin taslağı hazırlanır.ii) Her kesimin debisi hesaplanır.İki borulu sistemde, pompadan sonraki her ana besleme bölümünde akış giderek yavaşlar. Her birimde suyun bir kısmının dallanması nedeniyle, dönüş borusundaki akış her birimde hızlanır. En basit yol, son AHU’dan hesaplama yapmak ve her seferinde su akışını ekleyerek ilerlemektir.iii) Boru düzeneğinde kullanılacak sürtünmeye bağlı kayıp oranı aşağıdaki tavsiyeler esasında seçilir:

a-) Sürtünmeye bağlı kayıp 100 ft eşdeğer boyda boruda 1-5 ft sudan az olma-lıdır. Bu limitler içinde üst değerler büyük sistemlerin boruları için kullanılır. Zira büyük soğuk su boru tesisatlarında boru maliyeti genellikle büyük boyuttan ileri gelir. Yani böyle iri sistemler yüksek kesir oranını tolere edebilirler. Çünkü ebatlı boruların boyu nispeten küçüktür ve dolayısıyla sürtünme oranındaki artış pompa-nın yükünü ciddi ölçüde etkilemez. Ama sistemdeki uzunluğun esas sebebi olan küçük ebatlı borularda düşük sürtünme oranı aranmalıdır ki genel kayıp sınırlar içinde kalabilsin. b-) En geniş kesimdeki hızın küçük sistemlerde 4-6 FPS’yi, büyüklerde de 8-10 FPS’yi geçmemesi gerekir. Yüksek hızlar gürültü ve vibrasyon yapar. Doluluğu yüksek alanlarda buna özel dikkat vermek gerekir.c-) Borunun hiçbir kesiminde hızın 1.5 FPS’nin altına inmemesi gerekir. Aksi takdirde boru kirlenebilir veya hava yapabilir.

iv) Yukarıdakilerin rehberliğinde Cetvel 5.1’i ve 5.2’yi kullanarak, pompanın debisini etkilemeyen bir ana boru ebadı seçilebilir. Sürtünmeye bağlı kayıp oranının cetvelle kıyaslanması listelenen iki standardın arasında bir değer üretir. Böyle durumlarda yakın olandan çapça büyük olanı seçmek gerekir. Ancak, limitleri zorlamamak ve maliyeti büyütmemek için daha büyük çaplı boruların seçilmemesi gerektiği konu-sundaki eski saptamayı da unutmamak gerekir.v) Yeni ebat (sürtünme oranına en yakın) seçildikten sonra bu ebattan çizilen dikey çizgi yeni bir sürtünme oranı gösterir. Bu sürtünme oranının istenilen (1-5 ft/100 ft boru boyu) limitler içinde olmasına dikkat edilmelidir. Ayrıca yeni boru ebadıyla sonuçlanacak yeni hızı da kontrol etmek gerekir.vi) Bu yeni sürtünme oranı, sistemin geri kalanında boru ebadı seçiminin esasını oluşturacaktır. Bu yüzden bu yönteme eş sürtünme yöntemi adı verilir.vii) Sistemdeki tüm boruların ebadı belirlenince, en uzun devre belirlenir. Bu devredeki basınç kaybı, Örnek 5.1’deki gibi hesaplanır.



Sistemin yükünü hesaplananın %15-20 fazlası olarak almak doğru olur. Zira planlanan yoldan sapmalar ilâve dönemeçlere yol açabilir ve bu da sistemde öngörülmeyen ka-yıplar yaratabilir.

Cetvel 5.1 Şedül 40 kapalı boru sistemlerinde (su) sürtünmeye bağlı kayıp



Cetvel 5.2 Şedül 40 açık boru sistemleri (su) için sürtünmeye bağlı kayıp



Tablo 5.1 Örnek 5.1 için basınç düşüşü hesapları

Tablo 5.2 Eşdeğer metreli boruda tesisat kayıpları (vidalı, kaynak flanşlı, fişekli ve kaynaklı bağlantılar



Tablo 5.3 Eşdeğer metreli boruda özel tesisat kayıpları

Tablo 5.4 Eşdeğer metre boruda vana kayıpları



6. SOĞUTMA MAKİNASININ SEÇİMİEn yaygın soğutma sistemi buhar kompresyonlu olanıdır. Ayrıca buhar tutan (absorbe eden) sistemi de vardır; ancak kullanımı son derece kısıtlıdır.

Buhar absorbe sistemi otel, çamaşırhane, termal güç santrali gibi buharın sıcak su formunda yeterli ısı enerjisi sunduğu yerlerde uygundur. Böyle yerlerde sistemin COP’si 0.65 ile 1.00 arasında yüksek değerlere gider.

Ancak böyle kurulumlar gayet sınırlıdır. Kurulumların büyük kısmında buhar kompresyon soğutması kullanılır. Bu soğutma sisteminin ilkelerini kısaca ele almak amacıyla sonraki başlıkta soğutma döngüsü ile Carnot döngüsü anlatılacaktır.

6.1 Soğutma döngüsü

Soğutma32, (bir üründe veya mekânda) ortamınkinden daha düşük sıcaklığı üretme ve devam ettirme bilimidir. Isıyı düşük sıcaklıktaki cisimden alıp, yüksek sıcaklıktaki cisme (genelde suya ya da havaya) çıkarmak demek olan bu işlem doğa kanununa karşı çıkış olması sebebiyle, iş veya ısı olarak bir enerji sarfı gerektirir.

Isının bir cisimden alınıp çevreye verilmesi için faaliyetine ihtiyaç duyulan araca soğutucu diyoruz. Bir mekânın yahut bir şeyin çevresindeki sıcaklığın altında tutulması gerekiyorsa, bunun için çalışan aracın döngüsel birtakım termodinamik süreçlerden geçmesi kaçınıl-mazdır. Zaman içinde soğutma sağlamak amacıyla gelişen yöntemler şunlardır:

i. Buhar33 kompresyonlu soğutma.ii. Buhar absorbsiyonlu soğutma.iii. Havalı soğutma.iv. İstim jet soğutma.v. Geleneksel olmayan soğutma.

İlk iki yöntem pratikte çok yaygın kullanılır. Sonraki başlıkta bunları göreceğiz.

6.2 Soğutma birimi ve performans katsayısı

Soğutma ölçüm birimi tondur ve 32° F’lik bir ton (200 lb) suyu bir günde (24 saat) 32° F’lik bir ton buza çevirmek için bu sudan alınması gereken ısı olarak tanımlanır.

32 refrigeration33 vapour



1 ton soğutma = 200 Btu/min, İngiliz sisteminde (BTU); = 211 kJ/min, SI sisteminde;50.4 Kcal/min, MKS sisteminde.

Performans katsayısı (COP)

COP, soğutma döngüsünün/sisteminin etkinliğinin ölçüsüdür ve şöyle tanımlanır:

COP= soğutma etkisi / harcanan enerji

Eşitlikteki soğutma etkisi, soğutulacak maddeden kaldırılacak/emilecek ısı miktarıdır.

Harcanan enerji buhar absorbsiyon sisteminde ısı formunda veya kompresyon siste-minde iş şeklinde olabilir. Her iki durumda da aynı birimle ifade edilir.

Kompresyon döngüsünün COP’u genelde 4 civarındadır. Absorbsiyon döngüsünde bu değer 0.7 ile 1.6 arasındadır.

Carnot döngüsü

Şekil 6.1 Carnot soğutma döngüsünün şeması

Bu döngü dört adet geri çevrilebilir süreçten oluşan ideal bir döngüdür ve pratik döngüler için kıyaslama standardıdır. Bu döngüde transfer düşük sıcaklıktaki bir mekândan veya maddeden yüksek sıcaklıktakine yapılır. Döngünün şematiği Şekil 6.1’dedir. Şekil 6.2’de, döngü T-S diyagramında gösterilmektedir.

Bu döngüde süreçler, T1 ve T2 sıcaklıkları arasında gerçekleşir. Bunlardan ilki soğutulan mekânda korunması gereken °K cinsinden sıcaklık, diğeri de ısının aktarılacağı çevrenin °K cinsinden sıcaklığıdır.



Şekil 6.2 Carnot döngüsü için sıcaklık-entropi şeması

Carnot döngüsü aşağıdaki dört adet geri çevrilebilir süreçten oluşur.

1-2 Adiyabatik veya izantropik kompresyon.2-3 İzotermal ısı çıkarımı (rejeksiyonu).3-4 Adiyabatik veya izantropik genişleme.4-1 İzotermal ısı absorbsiyonu veya soğutması.

Döngüdeki tüm süreçler geri çevrilebilir olduğu için döngü T1 ve T2 sıcaklıkları arasın-dayken en etkin durumdadır.

COP = soğutma etkisi / iş = alan 4-1-5-6 / alan 1-2-3-4 = T1(s1 - s4) / [(T2 - T1) (s1 - s4)] = T1 / (T2 - T1)

Daha yüksek COP için T1’in olabildiğince yüksek ve T2’nin de olabildiğince düşük olması gerektiği açıktır. Genel olarak denilebilir ki herhangi bir soğutma çevriminde ısı mümkün olan en yüksek sıcaklıkta alınıp mümkün olan en düşük sıcaklıkta çıkarılmalıdır.

Carnot döngüsünün sınırlarıi. Geri çevrilebilir izantropik ve izotermal süreçler pratikte mümkün değildir zira ısının emilimi (absorbsiyon) ve salımı (rejeksiyon) için iki madde arasındaki sıcaklık farkının sürmesi gerekir. Ayrıca herhangi bir süreçte içsel ve dışsal sürtünme mevcuttur.ii. İzotermal süreç yavaş bir operasyon gerektirir ve buna uygun bir düzeneğin tasarımı da aşırı ölçüde zordur.ii. Soğutucu olarak bir buhar kullanılıp ısı emilimi ve salımı süreçleri sırasında faz değişimine izin veriliyor ise, ıslak kompresyon meydana gelir ki erişilmesi zordur.



6.3 Teorik tek aşamalı buhar kompresyon döngüsü

Bu döngü T-S ve P-H şemalarında gösterilmiştir (Şekil 6.3, 6.4 ve 6.5). Bu döngüde buhar, ısı-yı emip buğulaşma34 sırasında ortama (suya veya havaya) bırakan araç olarak iş görür.

İdeal bir buhar kompresyon döngüsünde aşağıdaki süreçler işler:

Şekil 6.3 Buhar kompresyon sisteminin şematiği

Şekil 6.4 T-S şemasında teorik buhar kompresyon döngüsü

Şekil 6.5 P-H şemasında teorik buhar kompresyon döngüsü

34 Condensation



1-2 Geri çevrilebilir adiyabatik (izantropik) kompresyonDurum 1’de p1 basınçlı buharlaştırıcının çıkışından alınan kuru doymuş buhar, durum 2’de kompresör tarafından kondesatörün p2 basıncına sıkıştırılır.

2-3 Sabit basınçta geri çevrilebilir ısı salımı (kondansasyon)Kompresörün çıkışındaki yüksek basınçlı iyice ısınmış buhar, durum 2’deki kondan-satöre girer ve sabit buğulaşma basıncındaki soğutulacak ortama (hava veya su) ısıyı salar. Önce aşırı ısınması giderilen buhar buğulaştırılır ve durum 3’teki doymuş sıvı olarak kondensatörü terk eder.

3-4 Geri çevrilemez genislemeDurum 3’teki doygun sıvı, kısma cihazına girer ve buharlaştırıcının basıncına uygun olarak sabit entalpide durum 4’e ulaşana dek geri dönülmez şekilde genişler. Burada soğutucu sıvının bir kısmı buharlaştırıcıya girmeden önce buhar olur.

4-1 Geri çevrilebilir sabit basınç ısı emilimi (buharlasma)Durum 4’te buharlaştırıcıya giren soğutucu buhar ve sıvı karışımı ısıyı ortamdan veya cisimden emer ve sabit basınç ve sıcaklık altında buharlaştırıcıyı durum 1’deki kuru ve doymuş buhar olarak terk eder. Dolayısıyla

COP = soğutma etkisi / iş = (h1 - h4)/(h2 - h1)

Kısma prosesi ve kompresör çıkışındaki fazla ısıtma etkisinden dolayı buhar kompres-yonunun COP’u Carnot döngüsüne göre daha küçük olacaktır. Sıvı soğutucu kaynama altında tutularak35 ve buharlaştırıcıdaki buhar fazla ısıtılarak COP iyileştirilebilir.

6.3.1 Emiş (buharlaşma) değişkenliği etkisi ve COP üstünde deşarj (buğulaşma) basıncı

Verili bir deşarjda emiş basıncındaki azalma soğutma etkisinde anlamlı bir değişme yaratmaksızın işi artırır ve sonra da COP’u küçültür ve bunun tersi de doğrudur. Verili bir emme basıncı için deşarj basıncındaki artış soğutma etkisini düşürür ve işi artırır bu da COP’u küçültür.

6.3.2 Sıvı soğutucuyu kaynama altına çekmenin COP’a ve soğutma kapasitesine etkisi

Sıvının eksik soğutulması soğutma etkisini artırır, iş sabit kalır ve böylece COP bü-yür.

35 subcooling



6.3.3 Emiş fazla ısıtmasının etkisi

Islak kompresyondan kaçınmak için kompresöre sıvı soğutucu girmemesini sağlamak şarttır. Bu, soğutucu buharın kompresöre girmeden önce fazla ısıtılmasıyla mümkün olur. Yöntemler şunlardır:

i. Emiş buharı ve sıvı soğutucu ısı değiştirici.ii. Termostatik genişleme valfi kullanarak buharlaştırıcıdaki emiş buharının fazla ısıtılması.iii. Ortamla ısı mübadelesi.Genellikle 5 °C civarından fazla ısıtma yapılır. Emiş fazla ısıtmasının etkileri şun-lardır:

a) İlk iki durumda soğutma etkisi büyür.b) Özgül hacim v1’den v2’ye çıkar ve bu da söz konusu kompresördeki debiyi36 düşürecektir.c) Birim soğutucu buhar kütlesinin kompresyonu için enerji, izantropik çizgilerin sapmalı yapısı nedeniyle büyüyecektir.

6.3.4 Emiş-sıvısı ısı değişimi

Emiş sıvısı ısı değiştiricinin şematiği Şekil 6.6’da yer almaktadır. Burada soğutma buharı buharlaştırıcıyı durum 1’de ve düşük t1 sıcaklığında terk eder, ısı değiştiriciye girer, yüksek t3 sıcaklığındaki soğutma sıvısından ısıyı emer, t1

’ sıcaklığına kadar fazla ısıtılır ve durum 1’ ‘de ısı değiştiriciyi terk eder. Bu süreç Şekil 6.7’de P-H diyagramında görül-mektedir. Bu ısı mübadelesi sırasında kondansatör sıvısı t3 sıcaklığından t’

2 sıcaklığına eksik soğutulur ve ısı değiştiriciyi durum 3’ ‘de terk eder.

Şekil 6.6 Emiş sıvısı ısı değiştirici

36 mass flow rate



Şekil 6.7 P-H diyagramında buharın fazla ısıtılması ve sıvının eksik soğutulması

Isı mübadelesi = h’1 - h1

= fazla ısıtmaya bağlı emiş buharı entalpi artışı = h3 - h

’3

= eksik soğutmaya bağlı soğutma sıvısı entalpi düşüşü

6.3.5 Fiilî buhar kompresyonu döngüsü

Fiili döngü, çeşitli süreçlerin geri çevrilemezliği yüzünden teorik döngüden ciddi ölçüde farklıdır.

Bu geri çevrilemezlik ısı transferini sürdürmek için gereken sıcaklık farkından, kon-dansatördeki ve buharlaştırıcıdaki basınç damlalarından ve kompresyon sürecinin geri çevrilemezliğinden ileri gelir. Teorik döngü 1-2-3-4 ile ve fiilî döngü de 1’-2’-3’-4’ ile Şekil 6.8’de görülmektedir. Fiilî döngünün COP’u teorik döngününkünden anlamlı bir şekilde küçüktür.

Şekil 6.8 P-H diyagramında teorik buhar kompresyon döngüsü



6.3.6 Çok aşamalı buhar kompresyon döngüsü

Düşük sıcaklıklı uygulamalarda soğutma buharının büyük bir basınç aralığında sıkıştı-rılması gerekir. Yüksek kompresyon oranına ve deşarj sıcaklığına yol açan bu durum soğutma sisteminin performansını olumsuz etkiler. Bu türden uygulamalarda kg başına soğutma etkisi azalır, kg başına iş artar ve güç/ton büyür.

Çok aşamalandırmaya genellikle, kompresyon oranının (rp) 6-7’nin ötesinde (ekstrem haller) ve buharlaşma sıcaklığının da 40 °C nin altında (-) olduğu durumlarda başvu-rulur. Bu değerler soğutucuya ve santralin ebadına bağlı olarak değişir. Cp/Cv değeri büyük olan soğutucularda daha düşük bir rp kullanılması gerekir -örneğin amonyak için bu oran 1.29’dur ve rp’nin değeri 8’den az olmalıdır; R-22 için de oran 1.15’tir ve rp’nin 9’u aşmaması gerekir.

6.3.6.1 Çok aşamalandırmanın avantajları

Çok aşamalandırma ve ara soğutma ile buharın deşarj sıcaklığı azaltılabilirken, sant-raldeki aşağıd anlatılan olumsuz etkilerden de kaçınılabilir.

1. Düsük desarj sıcaklıgı

Yüksek basınç oranlı tek aşamalı sıkıştırma kompresörün deşarj sıcaklığını artırır ve bu da yağın bozulmasına, valfin kömürlenmesine ve bakım problemlerine yol açabilir. Ayrıca yüksek sıcaklık gerilimlerine zemin hazırlayabileceği gibi uç durumlarda kompresörün ömrünü de kısaltabilir. Elverdiğince, deşarj sıcaklığının 140 °C üstünde olmamasına dikkat edilmelidir.

2. Volumetrik verimlilik

Yüksek kompresyon oranı bu verimliliği düşürür. Bu da kompresörün bir yer değiştirme kapasitesini küçültür. Çok aşamalandırma ile kompresörün yer değiştirmesi azaltılabilir. Böylece kompresör maliyeti de düşer.

3.Kompresyon isi

Çok aşamalandırma kompresyon işini düşürmek yoluyla COP’u büyütür. Bu da santralin çalışma maliyetini azaltır.

4. Fazla ısıtmanın giderilmesi

Kompresör deşarj buharının ara soğutmayla fazla ısıtmadan kurtarılması ikinci aşama kompresörün yer değiştirmesini küçültür.

Ara soğutma ile sermaye maliyeti büyütür. Dolayısıyla çok aşamalandırma kararı ve-rilmeden önce sermaye maliyeti artışı ve işletme maliyeti azalışının gereğince analiz edilmesi şarttır.



6.3.6.2 Çok aşamalandırma yöntemleri

Bileştirme olarak da adlandırılır. Bileşik sistemlerde kompresörler seri bağlantıdadır. Düşük aşamadaki kompresörün yüksek aşamadakinin emiş tarafına deşarj yapmasına müsaade edilir. Kompresörün tek bir (içsel olarak bileştirilmiş) kompresörde 2 veya daha fazla kompresyon aşaması olabilir. Ayrıca bir veya daha fazla silindir diğerinden yalıtılabilir ve böylece her biri bağımsız kompresyon aşaması olarak iş görebilirler.

Ara asama basıncı

Optimum santral performansı için ara aşama basıncı buharlaşmanın ve kondansatör basıncının geometrik ortalamasıdır. Ara aşama basıncı pratikte farklı şekilde kullanı-labilir. Bu tamamen pratik durumun değerlendirilmesiyle ilgilidir. Buna dair araştırma verileri mevcuttur.

Asama sayısı

Bileşik sistemde kaç aşama olacağı esas itibarıyla buharlaşma sıcaklığına bağlıdır. R-12 için (-) 60° C sıcaklığa kadar iki aşamaya başvurulur. R-22’de ise, (-) 73° C’ye kadar üç aşamaya başvurulur. İki aşama için (-) 68° C ve üç aşama için de (-) 80° C üst değerlerdir.

6.3.6.3 Kademeli soğutma sistemi

Düşük sıcaklıkların sağlanıp korunması gereken pek çok sınai ve tıbbi uygulama vardır. Mesela kanı saklarken, çökelme için -80° C gerekir. Yine, belli çelik alaşımlarını sertleş-tirmek için -90° C lâzımdır. Bu tür durumlarda kademeli sistemin kullanılması önerilir.

Bu sistemde iki adet bağımsız buhar kompresyon sistemi öyle kombine edilmiştir ki yüksek sıcaklık sisteminin buharlaştırıcısı, düşük sıcaklık sisteminin kondansatörü olarak iş görür; fakat her birindeki soğutucular farklıdır ve birbirlerine karıştırılmazlar. Aradaki ısı değiştirici kademe kondansatörü olarak bilinir. Şekil 6.9 ve 6.10 tipik bir kademe sisteminin T-S ve şematik taslağını sergilemektedir.

Şekil 6.9 Kademeli sistem



Şekil 6.10 R-13 ve R-22 için kademeli sistemin T-S diyagramı

Soğutucunun buharlaştırıcı basıncı uygun fakat kondansatör basıncı çok yüksek oldu-ğu zaman, kaynama noktaları tedricen düşük soğutucularla çalışan kademeli sisteme başvurulur.

Bu sistemim bir avantajı, bir bölümdeki yağın diğer bölüme geçmemesi ve böylece kademe kompresörleri arasında bulunan karterin yağını dengeleme sorunundan kur-tulunmasıdır.

Sistemin önemli bir dezavantajı, kademeli kondansatörde sıcaklığın üst üste binmesidir. Soğuk sistemin kademe sıcaklığı, sıcak sistemin buharlaşma sıcaklığının yaklaşık 5° C üstündedir. Bu üst üste binme güç sarfiyatının büyümesine yol açar

6.4 Soğutucular ve çevreye etkileri

Soğutucu, klima sistemi ısısının buharlaşma ve buğulaşma ile transfer edildiği aracıdır. İyi soğutucunun özellikleri şunlardır:

1. Zehirli, yanıcı, patlayıcı olmamalıdır.2. Kimyasal olarak kararlı olmalı, yağlarla ve gıdalarla etkileşmemelidir.3. Soğutma tonu başına asgari güç sarfı yahut büyük COP sağlamalıdır.4. Gizil ısısı yüksek, buhar özgül hacmi küçük, kompresyon oranı küçük, sıvının özgül ısısı düşük, buharın özgül ısısı yüksek ve donma noktası düşük olmalıdır.

Çevreye sızan CFC ve HCFC soğutucuların iki olumsuz etkisi vardır:1. Ozonu inceltme;2. Küresel ısınma.

Montreal protokolünün 1987’de Avrupa ekonomik komitesince imzalanmasıyla 24 ülke CFC’nin kullanımını yasakladı. Ardından bu protokol 162 ülke tarafından imzalandı.



CFC-11, CFC-114, R-12, R-22 maddelerinin ozon ve küresel ısınma etkileri anlaşıl-dıktan sonra yeni soğutucularla değiştirilmeleri önerildi. Sistemin etkinliği ve kapasitesi açısından en uygun seçeneğin HFC-134 a (R-134 a) olduğu belirlendi. Soğutucuların ozon ve küresel ısınma üzerindeki etkileri Ek A’de görülebilir.

Amonyak doğal bir soğutucudur; görece ucuzdur, kolayca bulunabilir; sanayide ve tica-rette yaygın kullanılmaktadır - buz fabrikaları, soğuk depolama, gıda dondurma sektörü, süt, içki vb. Tablo 6.1’deki özellikler amonyağın ne kadar iyi bir soğutucu olduğunu göstermektedir. Bununla birlikte kullanılacağı yer itibarıyla dikkate alınması gereken birtakım özellikleri de söz konusudur.

a) Aynı kompresyon oranı için deşarj sıcaklığı çok yüksektir. Bu da kompresör silindi-rinde su soğutması gerektirebilir. Böylece kompresyon oranı da sınırlandırılabilir.b) Demirli metaller üzerinde aşındırıcı etkisi vardır. c) Toksiktir.d)Yağla karışmaz. Bu yüzden yağ separatör kullanarak dikkatli süzülmelidir.e) Suda çözünebildiği için gıda maddelerine etkisi olabilir.

6.5 Kompresör

Tablo 6.1 kW soğutma başına amonyağın göreli performansı



Buhar sıkıştırma sisteminin kalbidir. Buharlaştırıcıda fazla ısıtılmış buharı emer, sıkıştı-rarak sıcaklığını ve basıncını atmosferdekinin üstüne çıkarır ve böylece ısı da atmosfere deşarj olur. Sıkıştırma işlemi sadece sıcaklığı yükseltmek için gereklidir zira ısı sıcaktan soğuğa akar (suya veya havaya). Ama bu işlemde, her sıvının öz niteliği olması sebebiyle basınç da yükselir. Zaten basıncı yükseltmeden sıcaklığı yükseltmenin bir yöntemi olsa, kompresöre de gerek olmaz.

Kompresör tipleri

Tekonolojideki değişim kompresyon sürecinde ciddi bir değişme yarattı. Önceleri sade-ce santrifüjlü kompresörlere imkân veren pistonlu37 kompresörler vardı. Son teknoloji ise zemberekli (yaylı) ve vidalı kompresörler şeklindedir. Cetvel 6.1’de kompresörlerin tasnifi görülmektedir.

6.5.1 Pistonlu kompresörler

Bunlara pozitif yer-değiştirmeli de denilmektedir. Bu isim, emilen gazların (buharın), atılacak hacim hariç, pozitif bir şekilde deşarj prosesine sürülmesinden ileri gelir. En küçüğünde 1 en büyüğünde 16 silindir vardır.

Kapasite (TR) muhtelif unsurlara bağlı ise de en önemlisi süpürülen hacimdir. En küçük kapasite TR’nin bir kesiri kadar olabilirken en büyüğü 300TR civarında, hatta daha fazla olabilir.

Bu kompresörler normalde 8 ile 10 sıkıştırma oranıyla tasarlanırlar. Sıkıştırma oranı rp, mutlak terimlerle deşarj basıncının mutlak terimlerle emiş basıncına oranıdır. Pistonlu ağır iş kompresörlerinin bir kısmı 10 ile 12 oranlı tasarlanır. Ama bu seviyedeki komp-resyon oranlarında volumetrik enerji sorun yaratır.

Bu kompresörlerde pistonun ileri geri hareketi bir krank miliyle dönme hareketine çevrilir.

Cetvel 6.1 Kompresörlerin tasnifi

37 reciprocating



Tek hareketli kompresörler en yaygın kullanılanlardır. Çift hareketlilerin kullanımı eskiden sınırlıydı. Şimdi de ACR uygulamalarında revaçta değildirler.

Asamalandırma

Aşamalandırma kavramı daha önce tanımlandı. Tek aşamalı kompresörler ya su ya da hava soğutmalı olabilirler. Çünkü sıkıştırma oranları sınırlıdır. Tek aşamalılar normalde buharlaşma sıcaklığının (-) 30° C ve buğulaşma sıcaklığının da +40° ile +45° C civarında olduğu R-22 gibi halokarbon soğutucular için uygunken, buharlaşma sıcaklığı 15° ile (-) 20° C civarında ve buğulaşma sıcaklığı da 40° C olan amonyak için sınırlıdır. Bu kompresörlerin standart klimalandırma uygulamalarındaki BHP/TR oranları 0.95 ile 1 arasında değişir.

Düşük aşamalı buharların özgül hacmi büyüktür. Dolayısıyla düşük aşamalı silindir sa-yısı yüksek aşamalı silindirlerin sayısından daima daha fazladır. Tipik kombinasyonlar 21, 31, 42, 51, 63, 72, 93, 102 vs olur. Bunlardaki son hane yüksek aşamalı silindir sayısıdır. Düşük ve yüksek aşamalıların kombinasyonları farklı basınçta ve sıcaklıkta akışlar için dengeli olmalıdır.

6.5.2 Dönen kompresörler

1. Vana tipiSabit vana veya dönen vana (egzantrik) tipleri vardır. Bunlar çoğunlukla 3 ile 50 HP aralığındadır.2. Yalpalı pistonlu38 3HP civarındaki küçük kapasiteler içindir.3. TrokoidalBunlar sarsıntılı dönen tipte pozitif yer değiştirmeli küçük kompresörlerdir. 2 TR kapa-siteye ve 9000 rpm’ye kadar çıkabilirler.4. Yaylı (zemberekli)Bunlar yörüngesel hareket eden pozitif yer değiştirmeli makinelerdir ve iki ara bağlantılı spiral şekilli yaylardır. Motorun statörü kaplamaya sağlam tutturulmuştur. Rotor ise egzantrik şafta alıştırılmıştır.

Yaylı kompresör nasıl çalısır?

Özdeş iki spiral (veya zemberek) etrafında hilâl şekilli cepler oluşturacak şekilde tasar-lanmıştır. Kompresyon döngüsündeyken spirallerden biri durağandır; diğeri yörüngesel

38 rolling piston



hareket eder. Bu hareket sürdükçe gaz spirale çekilerek merkezdeki giderek küçülen ceplere gider. Bu noktada sıkıştırılmış yüksek basınçtaki gaz sabit, spiralin merkezindeki kapıdan (port) deşarj olur. [Bkz. Şekil 6.11(a).]

Her yörüngesel harekette çeşitli gaz cepleri eş anlı olarak sıkışarak pürüzsüz, neredeyse kesintisiz bir sıkıştırma yaratırlar.

Bunlar konutlarda ve ticari mekânlarda klimalandırma, soğutma ve ısı pompası uy-gulamaları yanında oto klimalarında kullanılmaktadır. 100 TR’ye kadar uygulamalar içindir.

Etkinlikleri (COP) daha iyidir. Pistonlulara kıyasla sıvı taşmalarına daha iyi dayanırlarsa da ilk maliyetleri bir parça yüksektir ama güç sarfiyatları da azdır. Bu kompresörler bu-harlaştırıcıda -32° ile 12.8° C ve kondansatörde de 27° ile 68° C arasında çalışırlar.

Bunlara mekanik valf gerekmediği için pistonlulardaki valf kayıpları da söz konusu ol-mazlar. Emiş ve deşarj valflerinin yokluğundan dolayı operasyon son derece kolaylaşır. Şekil 6.11(b)’de yaylı kompresörün kesiti görülmektedir.

5. Vidalı kompresör

Bunlar soğutma uygulamalarında esas olarak dönen komponentlerin bu türü kullanılır. İki tipleri vardır:

i. Mono vidalı;ii. Düal vidalı.

Şekil 6.11 (a) Zemberekli gaz akışı



Bunlar (-) 40° C veya daha düşük sıcaklıklara kullanılabilir. Buğulaşma sıcaklıkları da standart, yahut hava soğutmasında karşılaşılan çok yüksek derecelerde olabilir. Tek aşamalı olarak sıkıştırma oranları 20-25 mertebesinde yüksek olabilir. Buna rağmen, mevcut yükün ara düzeyde olduğu bir dizi uygulamada iki aşamalı versiyonları da kul-lanılır. Bu kompresörler 190TR uygulamalara kadar fonksiyoneldir.

Mono vidalıların her hava geçirmez hem de açık çeşitleri mevcuttur. Hava geçirmez olanlar klimalandırma için, açıklar ise soğutma için kullanılırlar ve soğutucu çoğu du-rumda amonyaktır. Çoklu tek vidalı kompresörler hem hava hem de su soğutmalı ve standart paket serinleticilerde kullanılır. R-22, R-404A, R-407C, R-410A gibi soğutucular HCFClerin aşamalı durma gerekleriyle uyum içinde kullanılır. Tek vidalı tipik bir komp-resörün kesiti Şekil 6.11(c)’dedir.

Güvenilir rulman dizaynı

Ana vida rotor şaftı ile kapı-motoru şaftları tek vidalı kompresörde doğru açılarda ke-siştiğinde, her rulman için yer sağlanır. Tek vidalı kompresörün benzersiz karakteristiği nedeniyle rulmanların ömürleri ikiz vidalılarınkilere kıyasla çok daha uzundur.

Mono vidalı nasıl çalısır?

Altı vidalı oda ve onbir rotor dişlisinin kombinasyonu daha fazla sayıda küçük darbe üreterek düzgün deşarj sağlar. Sinüzoidal tonları39 gidermek için örgü dizisi düzenlenir. Yağ olmaması ve bu benzersiz geometri sayesinde sonucunda parazit önemli ölçüde düşerken boru sistemi boyunca aktarılan titreşim de azalır. İki vidalı kompresörlere kıyasla çok kısa olan sızıntı patikası sayesinde etkinlik ciddi ölçüde yükselir.

Emis

Gaz, emiş kapısından yivler yardımıyla açık uçlara akar. Vida döndükçe kapı rotorunun dişi girer ve olukları art arda kapatarak gazı yiv, kompresör kasası ve kapı rotor dişli yüzeyi üçlüsünün arasında kıstırır.

Kompresyon

Vida döndükçe her diş odasındaki hacim küçülür ve yivin ön ucu deşarj kapısına basana kadar gaz mütemadiyen sıkışır.

Desarj

Gazın deşarj odasına tahliyesiyle birlikte sıkıştırma döngüsü sona erer. Kapı rotoru yiz hacmini sıfırlayana kadar gaz deşarjı devam eder. Vidanın karşı taraflarındaki iki kapı rotoru sayesinde anlatılan işleyiş iki kere meydana gelir ve ünitenin kompresyon kapasitesini ikiye katlar.

39 pure tones



6.5.3 İkiz vidalı kompresörler (Çift vidalı veya Düal vidalı)

Bu sıkıştırıcılar, Şekil 6.12’de görülen giriş ve çıkış gaz kapılı durağan bir kutu içindeki biri erkek (çıkıntılı) diğeri dişi (oluk veya yatak veya girintili), karşılıklı iki helezonik yivli rotordan oluşur.

Soğutma gazı esas olarak bir eksenel yönde akar. En yaygın kullanılan erkek+dişi rotor kombinasyonları 4+6, 5+6 ve 5+7’dir. Normalde erkek rotor asli taşıyıcı ile sürülür ve dişi de onu izler. Fakat bazı dizaynlarda dişi rotorlar zamanlama zamanlama dişlileriyle sürülür.

İkiz helezonik vidalar endüstriyel soğutma uygulamalarında tercih edilirler. Ama klimalan-dırma ve ısı pompası için de kullanılırlar. Piyasada bulunan kompresörler R-22, R-134a, R-404A, r-407C, R-410A, R717 vb. yaygın soğutucular için uygundur.

Şekil 6.11 (b) Zemberekli kompresör fonksiyon tanımı

Kompresyon islemi

Bu işlem dönme hareketiyle doğrudan hacim küçülterek sağlanır. Açıklık getirmek amacıyla aşağıdaki üç temel kompresyon fazı bir erkek rotor lobu ve bir de dişi rotor ara-lobu ile sınırlanmıştır (Şekil 6.13)



Emis

Rotor çekildikçe hem erkek hem de dişi taraflarda (yivlerde) bir boşluk oluşur. Gaz, giriş kapısından içeri çekilir. Rotorun dönüşü devam ettikçe inter-lobun genişliği büyür ve kompresöre gaz girişi devam eder. Bu inter-lob boşluğun giriş portunu terk etmesinin hemen öncesinde, bu boşluk tamamen gazla dolar.

Şekil 6.11 (c) Dönem vidalı seriletici kesinti

Kompresyon

Dönüşün devam etmesi, emiş ucunda diğer erkek lobun bir diğer dişi interlob boşluğuyla karşılaşması demektir ki bu da gazı deşarj kapısı yönünde daha fazla sıkıştırır. Böylece interlob boşluğunda kıstırılan gazın hacmi azalır ve gaz basıncı yükselir.



Şekil 6.12 İkiz vidalı kompresör

Şekil 6.13 Kompresyon süreci

Desarj

Tasarlanan yerleşik volüm oranıyla belirlenen bir noktada deşarj kapısı açılır ve lob ve lob arası boşluğun etkileşimiyle sıkışmış gaz boşalır.

Kompresyonun bu işleyişi yenilemesi ve deşarj sırasında etkileşimin karşı tarafındaki giriş portundan yeni şarj başlar. 3600 rpmile dönen dört erkek lobla dört adet lob arası boşluk dolar ve dakikada 14400 deşarj yapar. Alım ve deşarj döngüleri etkili bir şekilde üst üste geldikleri için düzgün ve sürekli bir gaz akışı sağlanır.

6.5.4 Santrifüjlü kompresörler

Turbo kompresör de denilen bu kompresörler fanlarla, pervanelerle ve türbinlerle aynı sınıftandır. Bunlar hızlı makinelardır; dönme kasaları kinetik enerjiyi basınç enerjisine çevirirler.

Yüksek volümetrik akışı pistonlu makinalardan daha iyi yürütürler.

Klimalandırmadaki soğuk su uygulamalarında en yaygın kullanılan kompresörler bun-lardır. Çok aşamalandırmayla düşük sıcaklıklara ve yüksek buğulaşma sıcaklıklarına adapte edilebilirler. Yüksek başlıklı tek aşamalı pervane ile buz pateni sahaları için gereken yüksek basınç rasyoları elde edilebilir.



Hem hermetik (fiilen yarı-hermetik) hem de açık dizaynların geniş bir kullanımı vardır.

Hindistan gerek klimalandırma gerekse düşük sıcaklık veya tuzlu uygulamaları için 1969’dan önce bu kompresörleri ithal ederdi.

Herhangi bir makinayı seçerken aşağıdakilerin değerlendirilmesi gerekir:1. Makinaların ölü ve çalışma ağırlıkları ve yerleştirilecekleri zeminin dayanıklılığı;2. Makinanın boyutları;3. IkW/ton yani ton başına giriş kW adı verilen güç sarfiyatı. Bu çok önemli bir faktö-rüdür. Çünkü IkW’nun 0.65’ten 0.68’e çıkması, 600 tonluk bir makina için yıllık elektrik sarfiyatı olarak Rs. 4.00 lakh’lık fark yaratabilir: Güç sarfiyatındaki artış= 600 ton x (0.68 - 0.65) x 12 saat x 30 gün/ay x 12 ay x Rs. 5/- ünite başına= Rs. 3,88,800/-.

Günümüzde 0.72 IkW’lik makinalar mevcuttur.

Düal kompresör santrifüj

Santrifüjlü soğutma ünitelerinde son teknoloji bunlardır (Şekil 6.14). Bunların şu avan-tajları vardır:

a) Çok sayıda tek kompresörlü soğutma ünitelerine göre daha az yer ihtiyacı;b) İki soğutma ünitesi kurmaya nazaran kurulumda en az %35 tasarruf;c) İkinci soğutma ünitesine giden boru ve ek pompa gerektirmez.d) Daha az sayıda valf ve kontrol;e) Daha düşük ayar maliyetleri;f) İki adet tekli üniteye kıyasla yüzde yirmi enerji tasarrufu.

Bunlar düal soğutma ünitesinin avantajını açıkça göstermektedir.

Kısmı yük etkin

Soğutma ünitelerinin çoğu çalışma saatinin %99’unu kısmı yük şartlarında harcarlar ki bu zamanın büyük kısmında da dizayn kapasitesinin %60’ı kullanılır.Düal soğutucunun bir kompresörü ünitenin ısı transfer yüzeyinin tamamıyla çalışır. Yani 100 tonluk bir düal soğutucunun bir adet 500 tonluk kompresörü buharlaştırıcının 1000 tonundan ve iletken yüzeyinden faydalanır. Bu da kompresörün kapasitesini artırarak yüksek etkinlik sağlar. Bunlar için tipik etkinlik değerleri, Mc Quay firmasının bilgisayar verilerine göre şöyledir:

A. Tam yük 0.55 kW/TR (6.5 COP).B. %60 yük, bir kompresör 0.364 kW/TR (9.6 COP)

Düsük Kurulum Maliyeti%50 takviyeli 1200 TR’lik iş gereği olan bir örneğe bakalım:



Tek kompresör metodu

Burada kullanılması gereken, 2 x 600 TR +1 x 600 TR’dir, yani 3 x 600 TR makina= 1800 TR toplam kurulu kapasite.

Düal Kompresör metodu

Şekil 6.14 Düal kompresörlü soğutma ünitesi

i) 1 x 750 TR düal kompresörlü soğutucu ful yükte= 750 TR.ii) 1 x 750 TR düal kompresörlü soğutucu %60 yükte= 550 TR. Toplam= 1200 TR.

Yani yük %60 iken 4 kompresörden 3’ü zamanın %99’unda çalışıyor olacak. Ne var ki fazlalık 4. kompresörden gelmektedir.

Düal kompresörlü santrifüjlü soğutucu 160 ile 2500 TR arasındadır.

6.5.5 Muhtelif türden kompresörlerin sınırları

Hermetik

Tam kaynaklı kompresör adı da verilen bu tipler, soğutma hatlarının (emiş ve deşarj) çok uzun olmadığı kompakt sistemlerde kullanılmalıdır. Kompresör yağının gereğince tamamlanması sorun olabilir - yağın uzun hatlar nedeni ile dönmesi uzarsa kompresörün hasar görmesi hatta yanması işten değildir. Sistemin kompakt olmadığı veyahut uzun, birkaç dönüşlü ve aksesuarlı soğutma boruları halinde açık tipler ya da yarı hermetikler düşünülmelidir.

Yarı hermetik

Bunlar tam hermetik değildir. Yani kompresör kasası kesilmeden açılabilir. Bu sayede sorun çıktığında incelenmek üzere açılabilirler. Bu tür kompresörler soğutma gazının



kendisi tarafından soğutulurlar ve böylece çevreye ısı vermezler. Dolayısıyla makina dışında bir özel havalandırma istemezler. Sessiz ve kompakttırlar. Büyük kapasiteli santrifüjlü yahut vidalı paketli soğutma ünitelerine her nedense “hermetik soğutma üni-tesi” denilir. Aslında paketli hermetik soğutucu demek doğrudan yarı hermetik demektir. Yanlış bir isimlendirme olmakla birlikte ne olduğu konusunda yanlış fikir vermediği için mesele etmeye değmez.

Açık

Bu türden kompresörlerin çok küçükten çok iri tonajlı sistemlere kadar kullanım alanı vardır. Sürücü (genellikle elektrik motorudur) kasanın dışındadır. Kompresörün sürücüye bağlanması için bağlantı setine ihtiyaç duyulur. Şaftı soğutucu gaz sızıntısından koru-mak için iyi bir mekanik kaplama şarttır. Kompresörler 50 Hz’te 1450 rpm ile doğrudan sürülebilirler. 60 Hz’te 1750 rpm 4 adet kutup motorla sürülebilirler. Bu hızlar 2 kutup motor için sırasıyla 2900 ve 3500 rpm olur.

Dişli katarlarıyla bu hız yükseltilebilir. Pistonlu açık kompresörler bir dizi V kayışlı kasnak ve volan kullanarak da sürülebilmektedir.

Açık kompresörler genel olarak amonyakla çalıştırılır. Hermetiklerde ise sargılar bakır-dır. Amonyak bakırla etkileşir. Amonyakla çalışmak üzere amuminyum sargılı hermetik motorlar sınırlı sayıda özel üretilirler ve piyasada bulunmazlar.

6.6 Buhar absorbsiyonlu soğutma

Kompresyonlu soğutmanın yüksek güç sarfiyatı kompresörün varlığından ileri gelir. Oysa buhar absorbsiyonunda kompresör yoktur. Suyun soğutucu olarak kullanıldığı bu durumda, makina, lityum bromürün suya yakınlığı esasında çalışır.

Su normal basınçta 100° C’de kaynar. Basınç azaltılarak kaynama noktası düşürülebilir. Buhar absorbsiyon makinasında soğutucu olarak kullanılan su 6 mm cıva vakumlu bir buharlaştırıcıya sokulur. Bu basınç altında su 3.9° C’de kaynar ve buharlaşır. Bu hâl değişimi enerji gerektirir. O da çevre ısısından elde edilerek süreç içinde soğutmaya neden olur.

Soğutma suyu buharlaştırıcıda buharlaşınca yeniden sıvı olmak üzere buğulaştırılmalı-dır. Bu da suyun bir higroskopik madde olan, yani nem çekebilen lityum bromüre (LiBr) emdirilmesiyle sağlanır. Buhar absorbsiyonlu makinanın tek ve çift aşamalısı Şekil 6.15(a,b)’de gösterilmiştir.



Şekil 6.15 (a) Tek aşamalı

Şekil 6.15 (b) Çift aşamalı buhar absorbsiyon makinası

Tek aşamalı absorbsiyon döngüsü Şekil 6.16’da izah edilmektedir. Döngü aşağıdaki gibi işler.

1. Solüsyon pompası

Seyreltilmiş bir LiBr solüsyonu emici kılıfın (shell) dibinde toplanır. Buradan hermetik bir solüsyon pompası solüsyonu kılıf yoluyla ön ısıtma için ön ısıtmalı ısı değiştirici tüpe taşır ([Şekil 6.17(a)].

2. Üreteç

Isı değiştiriciden çıkan seyreltik solüsyon kılıfın üstüne taşınır. Solüsyon istim yahut sıcak su içerikli bir tüp demetiyle kuşatılmıştır. İstim veya sıcak su ile ısı seyreltik LiBr solüsyonuna aktarılır. Solüsyon kaynar, soğutma buharını yukarıya kondansatöre gön-derir. Geride kalan derişik LiBr solüsyonu ısı değiştiriciye taşınır ve burada jeneratöre pompalanan zayıf solüsyonla soğutulur. [Şekil 6.17(b)]



Şekil 6.16 Tek aşamalı absorbsiyon döngüsü

3. Kondansatör

Soğutma buharı buğu gidericiler üzerinden kondansatör tüp demetine gider ve bu tüblerde yoğunlaşır. Isı, tüplerden dolaştırılan soğutma suyuyla giderilir. Yoğunlaşan soğutucu kondansatörün dibinde toplanır. Bkz. Şekil 6.17(c).

4. Buharlaştırıcı

Soğutma sıvısı üst kılıftaki kondansatörden alt kılıftaki buharlaştırıcıya gider ve buhar-laştırıcı tüp demeti üzerine spreylenir. Aşağı kılıftaki aşırı (6mm Hg) vakum nedeniyle soğutma sıvısı yaklaşık 3.9° C’de kaynar ve soğutma etkisi yaratır. Bu vakum higros-kopiyle, yani LiBr’nin su severliğiyle oluşmuştur [Şekil 6.17(d)].



5. Absorbe edici

Soğutma buharı emiciden buharlaştırıcıya giderken, emici tüp demetine üreteçten koyu LiBr solüsyonu püskürtülür. Bu da buharlaştırıcıda aşırı vakum yaratır. Buharın LiBr solüsyonuna emilmesi, ısı da üretir ki bu da soğutma suyuyla giderilir. Böyle de seyrek LiBr solüsyonu kılıfın dibinde toplanır ve buradan solüsyon pompasına akar. Soğutma döngüsü burada tamamlanır ve süreç başa döner. [Şekil 6.17(e)].

Şekil 6.17

Bunlar buhar emilimli soğutmanın defalarca okuduğumuz temel ilkeleriyle ilgilidir. Baş-lıca avantaj SIFIR elektrik enerjisi gerektirmesidir. Freon gazı sızıntısı, ozon incelmesi, küresel ısınma sorunları yaratmaz. Modern elektronik ve mikro işlemci kontrolünde makinaların performansı çok daha büyümekte ve kapasiteleri %10’lardan %100’e çıkmaktadır. Bakım çok kolaydır - çünkü hareketli parça yoktur. Tek aşamalı soğutma ünitelerinin kapasiteleri 120-1377 TR arasındadır.

Temel gereksinimler

Belli bir uygulama için absorbsiyonlu soğutmanın seçiminde rehber istenilen basınçta ilâve istimin elde edilebilirliği olacaktır:



Bu miktarda istimi otellerde, hastanelerde, işleme ve baskı sanayiinde elde etmek mümkündür. Zira aksi takdirde çamaşır için kullanılan istim atık olup atmosfere karışır. Oysa bu istim istenilen basınçtadır ve klimalandırma için kullanılabilir.

Bazen mevsim nedeniyle veya başka bir sebeple istenilen basınçta istimin yetersiz yahut elde edilemez olması halinde, yakıtla elde edilmesi mümkündür. Absorbsiyon soğutma-sına brülör zaten vardır. Bununla birlikte yakıtla istim elde etmek iktisadi değildir. Hatta bu durumdan sağlanacak klimalandırmanın TR başına maliyeti santrifüj makinesiyle sağlanandan daha pahalıya gelir.

Dolayısıyla öncelikle doğru bir fayda-maliyet analizinin yapılması gerekir ki absorbsiyon makinesine karar verilebilsin.

6.7 Soğutma makinalarının mukayesesiBu bölümde anlatılan tüm soğutma cihazlarının avantajları ve dezavantajları vardır. Belli bir mertebeye kadar soğutma cihazlarının elde edilebilirlik derecesi yüksek kapasiteli kurulumlarda kullanımlarını kısıtlar. Kompresörün verimliliği COP, yani performans kat-sayısı ile ölçülür. Sağlanan soğutma etkisine karşılık gelen enerji sarfiyatı makinalara göre farklılaşır. Tablo 6.2’de buna dair parametreler verilmiştir.

Belli tipte bir soğutma cihazı seçecek olan tasarımcının kompresör, enerji sarfiyatı, elde edilecek tonaj, kullanılacak soğutma ajanı yönünden sınırlamaları iyi belirlemesi gerekecektir. Bu parametrelerin hepsi, doğru makinanın seçiminde sadece sermaye maliyeti açısından değil, fakat işletme maliyeti açısından da büyük önem taşırlar.

Tablo 6.2 Muhtelif soğutucuların enerji sarfiyatı mukayesesi



DİĞER HİZMETLERBundan sonrasındaki bölümlerin içeriği şöyledir:

1. Yangın alarmı sistemi - Bölüm 72. Otomatik fiskiye sistemi - Bölüm 83. Asansör tasarımı: Önemli unsurlar ve trafik sınırlaması - Bölüm 94. Trafo - Bölüm 105. İç kablaj ve elektrik dağıtım sistemi - Bölüm 116. Elektrik jeneratörü - Bölüm 12

Bölüm 7

Bu bölümde çeşitli yangınlar ayrıntılarıyla tanımlanmakta. Bunlara uygun detektörler, yerleri ve ne mesafede yerleştirilecekleri anlatılmakta. Yine bu bölümde bir binayı duman, ısı ve kombine detektörler matrisi şeklinde bölme yaklaşımı gösteriliyor.

Bölüm 8

Çeşitli fiskiyeler ve boru şebekesinin tasarımı anlatılıyor. Asgari su miktarı, basınç ge-reksinimleri anlaşılması kolay tablolarda tasvir ediliyor. Tasarımcının tasarım kavramını ve metodolojiyi kolayca anlayabilmesi için tasarım kavramı bütünlüğü içinde durum diyagramlarıyla açıklanıyor.

Bölüm 9

Bu bölüm, bir bina sistemi içinde etkin bir ulaşım sistemi tasarımının belkemiği. Her bina, ne kadar büyük olursa olsun, binadakileri gidecekleri yere ulaştırmak üzere iyi yönetilen bir asansör şebekesine sahip olmak zorundadır. Bina tasarımının en önemli, fakat bir o kadar da ihmal edilen bu unsuru detaylarıyla ele alınıyor; tasarımcıya, asansör sistemini karmaşıklaştıran noktalar ve tasarımına niçin gereken dikkat verilmediği anlatılıyor. Tasarıma giren noktalar yalınlaştırılarak trafik paterninin, taşıma kapasitesinin, kabin boyutunun, kabin sayısının hesabı anlatılıyor. Ayrıca bekleme aralığını küçültmeye yönelik grup kontrollerine dair çeşitli yöntemler ortaya konuluyor.

Bölüm 10

Bu bölümde trafo ve bileşenleri sergileniyor. Abartılı bir trafonun enerji israfı; yetersiz bir trafonun sürekli kesinti halleri, pahalı parçaların arızalanması ve yüklü onarım masrafı çıkartmak anlamına geldiği anlatılıyor. Koruyucu ekipman, belirlenen hata seviyesinde ve zamanında koruma sağlayacak hassasiyette olmalıdır. Akım transformatörü, potan-siyel transformatör, ACB, bara boyutu vb. gibi çeşitli bileşenlerin değerlerini hesaplama yöntemi, gayet basit bir dille bölümde anlatılmaktadır.



Bölüm 11

Dâhili kablolama tasarımı, özünde, bir binanın elektrik tesisatını kurallar seti içine al-mak demektir. Bu set önemlidir; zira kablolamanın yahut dağıtım panelinin gereğince olmaması kabloların ve diğer komponentlerin kıvılcımlanmasına ya da erimesine sebep olabilir. Modern bir yapıda kablajın ömrünün en az 15 yıl olması istenir. Çünkü dâhili sonlanmaların sıva, ahşap ve diğer materyalle örtülü olması, kabloların kıvılcım vb diğer arızalar yüzünden değişmesine imkân tanımaz. Yani böyle bir sorun olduğunda duvarların kazılıp kırılması gerekir ki: bu da onarım masrafına ek olarak bina sakinlerinin rahatsızlığı ve işlerinin engellenmesi demektir. Bu yüzden tesisatın tasarımda doğru planlaması mecburidir. Bu bölümde de buna yönelik prensipler anlatılacaktır.

Bölüm 12

Günümüzde elektriğin sürekliliği, arzıyla talebi arasındaki açık nedeniyle pek güvenilir değildir. Yüksek iş hanlarında, gökdelenlerde, AVMlerde, sitelerde uygun kapasiteli bir DG (dizel jeneratör) seti gerekir. Bu setin performansı sadece kVa ile belirtilmez. Tasarımcı, en uygun seti edinebilmek için en iyi performansa dair uyarım, çıkış gerilim kontrolü vb. yöntemleri gibi konulardan emin olmalı ve performans hesabını bilmelidir. Ayrıca binanın resistif ve endüktif yüklerini hesap edebilmeyi de bilmek zorundadır; çünkü bu da setin seçiminde büyük önem taşır. Bunların hepsi basit sayısal ve şemalı örnekleriyle bu bölümde anlatılacaktır.



7. YANGIN UYARI SİSTEMİBinanın yangından korunmasında kilit unsurlardan biri yangın yoklama ve uyarı (alarm) sistemidir. Gereğince tasarlanıp sınandıktan sonra kurulmuş bir alarm sistemi, yangından kaynaklanacak maddi hasarı sınırlamakta yardımcı olur. Yüksek binalarda başlıca kaygı, yangına bağlı can kaybıdır. Bu nedenle binalarda yangın yoklama ve uyarı sisteminin varlığı yasayla mecbur kılınmıştır.

Uyarı sistemi sadece yangını tespit etmeye değil, aynı zamanda yangın söndürücüleri, bölge izolasyonunu, itfaiye çağrısını devreye sokmak yanında başka son derece değerli engelleme ve koruma özelliklerini yerine getirmeye de hizmet eder. Bu temel noktayı akılda tutarak bir tasarımcının kendine sorması gereken soru şudur: “Korumada amaçlar neler olmalıdır?”

Bina sahibinin de tasarımcının da bu açıdan en temel amacı, her türlü önlemin alındığı varsayımıyla binaya gelen insanların hayatını korumaktır.

Bu amaç, itfaiye sistemi mal ve hizmet üreticileri tarafından tanımlanmalıdır. ISO bel-geli muhtelif uluslararası laboratuvarlar, sistem bileşenlerinin sınanmasına yönelik sıkı normlar belirlemişlerdir. Örneğin Underwriters Laboratories Inc. (UL) ve Factory Mutual Research Corporation (FMRC) buna uygun lavoratuvarlardır. Tasarımı yapılmış kurula-cak ürünler, güvenilirlikleri açısından bu kuruluşlarca test edilmek zorundadır.

Uyarı sistemi komponentlerinin uygun uluslararası laboratuvarların belli koşullarını karşılamak zorunda olması gibi, alarm sisteminin de milli bina kanununa, uygulamaya ait CPWD’ye ve muhtelif BIS gereklerine de uyması gerekmektedir40. Tasarım, üretim, kurulum, bakım, test ve kullanım adımları özenle gerçekleşmiş bir sistem, kullanıcısına yıllarca hizmet verir.

7.1 Yangın uyarı sisteminin esaslarıa) Sistem kontrol ünitesi.b) Asli veya ana güç sistemi.c) Tali veya her an hazır güç sistemi.d) Manuel alarm kutularının, sprink/fiskiye başlatma aygıtının, otomatik yangın de-tektörlerinin ve diğer uyarı cihazlarının bağlı olduğu en az bir adet başlatıcı devre veya sinyalizasyon hat devresi.e) Stroboskopik lamba, düdük, siren, hoparlör gibi görsel ve işitsel uyarı cihazının bağlı olduğu alarm bildirim/duyuru aygıtı.

40 İmar yasası ve yönetmelikleriyle uluslararası standartlara (Hindistan için)



f) Bazı sistemlerde merkezi istasyona veya itfaiye iletişim merkezine otomatik bağ-lantı da bulunabilmektedir.

Yukarıda anlatılan özelliklerin temel felsefesi Şekil 7.1’de tasvir edilmektedir.

Bu özellikler esasında aşağıda sayılan çeşitli komponentlerle eksiksiz bir alarm sistemi oluşturulabilir.

Şekil 7.1 Çeşitli yangın uyarı aygıtlarının bağlantısı

7.1.1 Yangın uyarı sisteminin bileşenleria) Yangın detektörü bu sistemin vazgeçilmez unsurudur; ısı, duman, alev, ışık şiddeti yoluyla yangını tespit eder. Ama şu ya da bu türden bir detektörü belli bir uygulamada kullanmadan önce yangının meydana gelme aşamalarını kavramak büyük önem taşır. Sonraki başlıkta bu aşamaları ele alacağız.b) Manuel yangın alarmı kutusu (MCB): Yuvarlak veya kare bir kutudur. Yaklaşık 50 santimetrekarelik cam kapaklıdır. İçinde basılı durumda bir düğme vardır. Böylece cam kırıldığında düğme serbest bırakılarak (ya da butona basılarak) kontrol panelinde yangın alarmını tetikler. Bu alarm, bir yangın anında her yerden görülebileceği göze çarpan bir yerde durur.



c) Tepki göstergesi (RI) veya yer göstergesi: 10x8 cm boyutlarında ön yüzünde LED bulunan bir plakanın arka yüzüne monte edilmiş bir devredir. Yangın tespit eden bir detektör kısa devreye yol açarak RI’ya yolladığı bir sinyalle LED’i yakar. Rı odanın dışına veya asma tavanın altına takılır (ısı detektörleri ise asma tavanın içine montajlıdır). Bu sayede itfaiye yangının bulunduğu odayı belirler.d) Konuşma ünitesi (TBU): Bir hoparlör ile mikrofonu olan 20x15 cm boyutlarında bir kutudur. Yangını fark eden itfaiyecinin veya her hangi birinin kontrol odasıyla iletişimi içindir. Bu sayede kontrol odası yangın yeri hakkında bilgi alabilir ya da talimat verebilir.e) Kontrol ve gösterge paneli: Siren alarmı ve LED’i yakıp söndürerek yangının yerini işaret eder. Bunlar efendi-köle41 iletişim şemalıdır:

i) Bölge paneli her bölgenin dışında takılır. Sinyal verir ve yangını takip eder. Yangının başladığı yeri gösterir. Yangın sinyali seksiyon paneline bu panelden gönderilir.ii) Seksiyon paneli çok yakınındaki bölgelerin efendisidir. Yangının çıktığı yerin bölgesini belirtir. Yangın sinyali buradan C ve I paneline gider.iii) Ana kontrol (C) ve gösterge (I) paneli binanın ana girişindedir. İtfaiyeyi yangın bölümüne yöneltir. Yukarıda anlatılan panellerin başında bulunur.iv) Tekrarlayıcı panel C ve I paneline benzer. Genelde merkezi kontrol odasında kuruludur. C ve I panelinden gelen tüm göstergeleri verir.

f) Ses cihazları: Bunların koridorlara, merdivenlere ve bina dışına yerleştirilmeleri gerekir. Düşük ve yüksek şiddetli cihazlardan oluşurlar. Yüksek şiddettekiler binanın içindekileri uyarmak amacıyla dışında bulunurlar.g) Mimik diyagram: Bölgeleri ve seksiyonları gösteren aydınlatmalı veya sıradan bir şemadır. Binanın girişinde ana C ve I yahut Tekrarlayıcı panelin yanındadır.h) Duyuru sistemi: Yangın anında anonsların ve talimatların binadakilere duyu-rulmasını sağlayan mikrofon ve amplifikatör sistemidir. C ve I panelinin parçasıdır. (Şekil 7.2)

7.1.2 Devre tipleriYangın uyarı sistemlerinde üç temel devre vardır:a) Başlatma aygıtı devresi (IDC).b) Bildirim cihazı devresi (NAC).c) Sinyal hattı devresi (SLC).

41 master-slave



IDC, konvansiyonel (adreslenemeyen) yangın alarmı ve gözetmen başlatıcı aygıtları ile sistemin kontrol ünitesi arasındaki bağlantıyı sağlar.

NAC, görsel- işitsel bildirim cihazlarını sistem kontrol ünitesine bağlar.

Şekil 7.2 (a) ve (b) Yangın uyarı sisteminin komponentleri

SLC, iki yollu iletişimin yürüdüğü devreleri tanımlamakta kullanılır.

Söz konusu iletişim, adreslenebilir bir aygıtla sistem kontrol ünitesi arasında ve yahut bu üniteyle bir merkez terminali, bir itfaiye iletişim merkezi, başka bir uzak istasyon ya da özel bir izleme merkezi arasında gerçekleşebilir.

Yangın alarmlarında kullanılan tipik olarak hattın sonunda resistör bulunan iki yollu devre kullanılır. Başlatıcı aygıtlar açık temaslı olup paralel bağlıdırlar. Küçük bir akım ile telin sağlamlığı kontrol edilir. Telde bir kopukluk, sistemin kontrol ünitesine bir sorun olduğunu anlatır. Tellerdeki kopukluğun ötesindeki elektriksel her şey, devre tamir edilmedikçe hizmet dışı kalır. Başlatıcı aygıtın çalışması resistörü şöntleyerek akımı yükseltir ve bu da kontrol panelinin tepkisiyle, yani alarm vermesiyle sonuçlanır.

Yangın alarm sistemlerinin (FAS) çoğunda birden çok başlatıcı devre vardır. Böylece yangının yeri tek bir sinyal panelinde gösterilebilir. Bu panel kontrol odasına, lobiye, bakım alanına, telefon santral odasına yahut bina ve yangın personelinin erişebileceği herhangi bir yere konulabilir. Tipik bir FAS devre şeması Şekil 7.3’te verilmiştir.



Şekil 7.3 Tipik bir FAS şeması.

7.1.3 FAS tarafından icra edilecek işler

Bir FAS için esas amaç, mekânın görsel ve işitsel alarmları aktive ederek herkesin binayı tahliye etmesi konusunda uyarmaktır. Sistem, diğer koruma sistemi için arayüz olarak yangın anında binanın daha güvenli olmasına yardım edebilir. Aşağıda listelenen bu özellikler Şekil 7.4’te de gösterilmektedir.

a) Yangın söndürücünün veya örtme sisteminin operasyonu.b) Asansörlerin çağrılması.c) Kapı kilitlerinin açılması (akıllı binalar için).d) Havalandırma kanallarındaki duman bariyerinin kapatılması.e) Isıtma ventilasyon ve klima (HVAC) donanımlarının kontrolü.

Korumalı sistemde alarm ile itfaiye arasında otomatik bağlantı yoktur. Bunun yerine biri bizzat telefon vb. yollarla durum bilgisi verir.

Bir merkezi santralin FAS’ındaki sinyaller, tesiste FAS’ı sağlayan firma tarafından sağ-lanmak üzere, korunan tesisteki bir operatör tarafından alınır.

Bu hizmet sadece yüksek değerli sınai yahut ticari tesisler için vardır. Söz konusu sin-yaller telefon hatları, fiber optik hatlar vb. gibi muhtelif teknolojilerle aktarılabilir. Sinyali alan operatör korunan tesiste yahut evlerinde bulunan tayin edilmiş kişileri uyarmak durumundadır.



Uzak istasyonlu sistemde binanın yangın alarm sinyalleri uzaktaki istasyona iletilir. Bu istasyon, yukarıdakiyle aynı iletişim araçlarını kullanan bir servis, mesela, itfaiyedir.

Şekil 7.4 PC kontrollü modern bir FAS.

7.2 Yangının aşamaları ve tespiti

Yangının ortaya çıkışı genellikle dört aşamalı bir yol izler:i) Başlangıç aşaması. İlk aşama budur. Yanmaya bağlı görünmez partiküller ya-yınır. Yanma partiküllerinin yaklaşık %90’ı görünmezdir. Büyük ölçüde yanmamış karbon, kükürt ve su buharından oluşan kalan %10’u görülebilir ve duman olarak teşhis edilebilir.ii) İçin için yanma. Bu aşamadaki yanmanın ürünleri oldukça büyüktür ve duman yapabilir.iii) Alevlenme. Alevlerin görüldüğü ancak dikkate değer bir ısının olmadığı aşa-madır.iv) Isınma. Yangının son aşamasıdır. Kontrol edilemeyen ısı ve hızlı tutuşma, duman ve aleve ilâve olarak tehlikeli bir birleşim oluşturur.

Detektörlerin seçimi, korumalı alanda saklanacak malzeme türüne bağlı olarak yapılır. Bu çerçevede, yangın detektörleri aşağıdaki gibi tasnif edilmektedir.



7.2.1 Başlangıç aşaması için detektörler

Bunlar duman detektörleridir; iyonizasyon prensibiyle çalışırlar ve çok küçük duman partikülleri çıkaran yüksek enerjili yangınlara biraz daha hızlı tepki verirler. Fotoelektrik esasında çalışan duman detektörleri ise (için için yanan) düşük enerjili yangınlara daha hızlı tepki verirler - bunlarda duman partikülleri daha büyüktür.

Geleneksel duman detektörlerinin hassasiyeti operatörün uyanıklığına bağlıdır. Detektör hassasiyeti, tesisteki en kötü ortama uyacak ve gereksiz paniğe yol açacak bir yanlış alarm da vermeyecek şekilde tasarımcının sezgisiyle sağlanır.

FAS’ta mikro işlemci kullanımıyla birlikte, korunan alanın durumunu ölçmek üzere yeni detektörlerde analog teknoloji kullanılır. Bilgiler PC tabanlı olarak kontrol ünitesine ak-tarılır. Bu detektörlerdeki yeni sensör, gereğince iş göremeyecek kadar kirli veya ortam şartları yüzünden aşırı hassas olduğunu bildirebilmektedir. Analog sensörler yanlış alarmın bertaraf olduğu bir sistem sağlarlar.

7.2.1.1 İyonizasyonlu duman detektörleri

Detektör haznesindeki radyoaktif materyalin elektrik özelliklerindeki değişmeyi algılayarak çalışan iyonizasyon detektörlerine dayanırlar. Radyoaktif madde alfa parçacıkları yayarak iyonizasyon haznesindeki havayı iyonize ederler. Bu da küçük bir akıma sebep olur.

Şekil 7.5 İyonizasyon esaslı duman detektörünün çalışma prensibi. Detektör ve kesit görünümü.

Yanma partiküllerinin hazneye girmesi, haznenin empedansını değiştirerek voltaj kaymasına yol açar. Bu da ünitenin iyonizasyon devresince algılanır ve sonucunda alarm sinyali çıkar.

Bu detektörler küçük aerosollerin olduğu fakat alev çıkmayan durumlarda faydalıdır. Klimalandırılan alanlarda, örneğin ofislerde, komplekslerde, PC merkezlerinde, kontrol



odasında vb., bu detektörden yararlanılır. Hatta, pahalı yahut narin ekipmanların bulun-duğu, uzun süreler fazlaca ısının meydana gelmediği klimalandırılmayan alanlarda da bu detektörler kullanılır. Bunlar belli türden plastiklerin yanmasına da duyarlıdır. Ama, örneğin PVC yandığı zaman çıkan, optik açıdan yoğun dumanı fark etmekte hassas değildirler. Bu durumda optik detektörler hızlı davranır.

İyonizasyon esaslı duman detektörleri, görünmez veya görünür aerosoller ortaya çı-kardıkları sürece yavaş gelişenler kadar hızlı gelişen yangınları fark etmek açısından da uygundur.

Bunlar tozlu ve nemli alanlar için uygun değildir ve yanlış alarm verebilirler. Optik detek-törler ise aşırı ışığa hassastırlar ve yanlış alarm verebilir. Havada esintinin hızı, 5 m/s’nin olduğunda duman detektörlerinin faydası olmaz. Bu durumda optik detektör kullanılır. Başlangıç alarmı için çapraz ayırma gereken yerlerde her iki grup da kullanılabilir.

Çalışma prensibi ve kesit görüntü Şekil 7.5’tedir.

7.2.2 İçin için yanma detektörleri

Yanma ürünleri büyük ve görünür oldukça, fotoelektrik prensiple çalışan detektörler kullanılır.

Bu detektörler, fotoreseptörün aldığı ışığın şiddetindeki değişme prensibine dayanır. Bunun sonucunda akım büyür, elektronik olarak yükseltilir ve alarm sinyali için voltaj üretilir.

Bu etkiden yangını yoklamakta yararlanmanın iki yolu vardır:1. Demet patikası üzerinde ışık şiddetinin kararması.2. Işık demetinin saçılması.

7.2.2.1 Işık kararması prensibi

Bu sistemde bir ışık kaynağı, ışık demeti hizalama sistemi ve bir foto duyarlıklı aygıt vardır. Yoğun duman ışık demetinin bir kısmını kararttığı zaman, foto duyarlıklı aygıta ulaşan ışık azalır ve bu da alarmı çalıştırır. (Şekil 7.6.)

Şekil 7.6 Fotoelektrik detektörün çalışma prensibi.



Bu detektörlerin çoğu demet tiptedir; geniş ve açık alanları gözetmeye yöneliktirler. Gözetilecek alanın bir ucun ışık kaynağı, karşı ucunda da ışık alıcı bulunur.

Fotoelektrik detektörler temelde iyonizasyon esaslı duman detektörleriyle kombine kullanılırlar. Genellikle sinema salonları gibi yükseklik nedeniyle iyonizasyonlu siste-min tepki vermekte epeyce gecikebileceği yerlere kurulurlar. Duvarlarda, görece daha alçak yerlere kurulan foto elektrik detektörler, böylece iri duman partikülleri sayesinde ışık şiddetinin çeşitliliğini algılar ve sinyal gönderirler. Optik demet duman detektörleri için mesafe ve yükseklik sınırlaması Tablo 7.1’de verilmiştir.

7.2.2.2 Işık saçılımı prensibi

Duman partikülleri bir ışık patikasına girdiğinde ışık saçılır. Fotoelektrik detektörlerde de bu olgudan yararlanılır. Bir ışık kaynağı ile bir ışık alıcısı öyle düzenlenir ki ışınlar aygıtın üzerine düşmez. Duman partikülleri ışık patikasına girer, ışık dağılır ve fotosensöre düşer. Bu da alarmı tetikler. (Şekil 7.7.)

Şekil 7.7 Fotoelektrik saçılımlı duman detektörünün tasviri ve çalışma prensibi

Tablo 7.1 Optik demet duman detektörleri için mesafe ve yükseklik limitleri

7.2.3 Hava örneklemeli duman detektörleri

Bir diğer duman detektörü çeşididir. Bunlarda bir hava pompası ile gözetilen alandan detektördeki rutubet haznesine hava örneği alınır. Hava yüksek bir rutubete ulaşınca basınç bir parça düşürülür. Eğer duman partikülü varsa, havadaki nem bunların üzerinde buğulaşarak haznede bir bulut oluşturur. Bulutun yoğunluğu fotoelektrik prensibiyle



ölçülür. Bu yoğunluğun önceden belirlenen düzeyden büyük olması halinde detektörün tepkisi devreye girer.

Bunun bir diğer versiyonunda sürekli örnekleme yapılır. Bulut hazneli duman detektörle-rinden başka duman detektörü tipleri de vardır. Hava örnekleme sisteminde örnek alım borularının tavana yerleşimi birörnektir ve gözlenen ortamdan gelen havadan numune alacak şekilde ayarlıdırlar. Tavan boru damlalarından her biri kapaklıdır ve kapakta küçük bir örnekleme deliği vardır. Boru şebekesi, fan yahut aspiratör ile şebekede hava akımı sağlayan bir detektöre/kontrol ünitesine bağlıdır. Bu hava akımı borudaki basıncın ortamın atmosferik basıncından az olmasını sağlar.

Detektörün içinde numune havayı aydınlatan güçlü bir ışık kaynağı bulunur. Numunede duman partikülü varsa, aşırı düşük yoğunluktaki parçaları algılayabilen cihaz, alarmı te-tikleyecektir. Bu sistemler elektronik veri işleme alanlarında, müzelerde yahut ekipmanın operasyon sürekliliği açısından hayati önemde olduğu durumlarda kullanılır.

7.2.4 Alevlenme aşaması detektörleri

Yakıt yükleme platformları, patlayıcı gaz sahaları vb., alevlenme ihtimalinin yüksek olduğu yerlerde bunlar kullanılır ve radyasyon detektörü adı verilir.

Bu yangın türünde kızılaltı (IR) ve morötesi (UV) ışınlar olur. UV prensibiyle çalışan detektörlerde ışınlar gaz dolu tüpe düşer. Işınları gazı iyonize ederek akım oluşturup alarmı tetikler. Bu detektörler riskli bölgenin görece yakın mesafede olduğu yerlerde kullanılır.

Şekil 7.8 Alev detektörü ve kesit görünümü.

IR prensibine dayalı detektörler IR ışınların fotovoltaj hücresine odaklanmasıyla çalışır. Yine akım değişimiyle alarm başlatılır (Şekil 7.8).



Yanıcılığı yüksek maddelerin depolandığı yerlerde bunlara başvurulur. Tespitte gecikme infilâk anlamına gelir. Bunlar duman detektörleriyle kombine edilebilirler. Hangar, depo vb. alanlarda tavandaki duman detektörleriyle daha geniş alanları izlemek mümkün olur.

7.2.5 Isınma aşaması detektörleri

Bunlar iki gruba ayrılır. Biri, önceden tayin edilen sıcaklığa ulaştığında tepki veren sa-bit sıcaklık detektörleri ve diğeri de ısıdaki artış hızının önceden tayin edilen değeri aştığında tepki veren ısı artış hızı detektörleridir. Normalde bu iki tür kombine edilir ve kombine detektör olarak bilinirler.

7.2.5.1 Sabit sıcaklık detektörleri

Yoklama elemanının belirlenen sıcaklığı aşması halinde alarmı çalıştırır. Alarm anındaki hava sıcaklığı genellikle söz konusu değerin üstündedir. Çünkü elemanın tanımlanan sıcaklığa varması belli bir zaman alır. Buna termal gecikme adı verilir. Bu detektörler 57° C ve daha fazla çalışma sıcaklıklarında elverişlidirler. Çalışma prensiplerine göre tasnif edilmektedirler:

a) Eriyebilir elementliler. Isı detektörünü tetiklemekte otektik metal kullanılır. Metal, bir yayı gergin tutar; eridiği zaman kanatlar kapanır ve alarmı çalıştırır.

Şekil 7.9 Sabit sıcaklıklı eriyen elementli ısı detektörü.

b) Bimetalikler. Her metal şeritin genleşme katsayısı farklıdır. Düşük genleşmeli metal olan genelde invardır (%36 nikel, %64 demir bileşiği).

Bimetalik şerit ısındıkça temas noktasına doğru deforme olur. Alarm kanatlarına değince alarm devreye girer.



7.2.5.2 Isı artış hızı detektörleri

Alevli yangınlar hava sıcaklığı hızla yükseltirler. Sabit sıcaklıklı detektörler bu duruma geç tepki vereceklerdir. Oysa ısı artış hızı detektörü, sıcaklık artış hızı belli bir değeri geçince (dakikada 7° ile 8° C) devreye girer. Pnömatik yangın detektöründe tüpte ısınan hava genişler ve basınç yapar. Bu da alarm kanatlarının yakınındaki diyaframa baskı yapar. Bu detektörlerde sıcaklığın yavaş artması halinde oluşacak yüksek basıncı veya düşmesi halinde barometrik basıncı tahliye eden küçük bir delik vardır.

Bu tahliyelerin olmaması durumunda sıkışık havanın sıcaklığındaki yavaş değişmeler de alarmı çalıştırır. Sıcaklık yükselişi yedi sekiz santigrad dereceyi geçtiği zaman basınç, diyafram yoluyla mekanik hareketi tetikler ve alarm çalışır.

7.2.5.3 Kombine detektörler

Bunlarda yangına tepki veren eleman sayısı birden fazladır. Hem yükseliş hızı hem de sabit sıcaklık esası birlikte yer alır. Yükseliş hızı detektörü hızlı gelişen yangını çabuk algılar. Diğer ise yavaş gelişen yangını çabuk algılar (Şekil 7.10).

Şekil 7.10 Spot tipte, ısı yükseliş hızı ile sabit sıcaklık kombinasyon dedektörü

Isı detektörleri, yangının, ısısı kontrol edilemez duruma ulaşmasına yetecek zamanı olduğu yerlerde kullanılır. Bunlar ısıyı hızlı veren yangınlara uygun oldukları için, duman detektörlerinin yanlış alarm vereceği tozlu alanlarda kullanılırlar.

Tablo 7.2 Nokta tip yangın dedektörleri için tavan yüksekliği limitleri

Not:1. Dedektörlere, sınandıkları standardın tavsiyeleri uygulanır.2. Tavanda verilen azamî yüksekliği aşan bir bölüm varsa, bu bölüm bağımsız bir dedektörle gözetilir: (i) böyle bir bölümün alanı tavan alanının %10’unu aşamaz; (ii) ısı dedektörü kullanılan böyle bir bölümde tavan yükseklği 10.5 metreyi aşamaz.



Sıcak havanın soğuk havayla seyreltilmiş olmasından dolayı, ısı detektörlerinin yüksek tavanlarda 3 metrelik tavan için olanlarla aynı tepki süresine ulaşabilmeleri için daha yakın yerleştirilmeleri gerekir. Bu yakınlığı belirlemek için tavan yüksekliği, ortam sı-caklığı ve yangının gelişimi dikkate alınarak farklı büyüklüklerdeki yangınlar üzerinden çeşitli testler yapılmıştır.

Şekil 7.11 Sabit sıcaklıklı dedektör için dizayn eğrisi - yavaş yangın için, 30 ft (9.1m) aralık.

Isı dedektörü1. Çabuk ısı veren yangına uygundur.2. Tozlu, çalışma sırasında duman çıkan laboratuvar, garaj gibi yerlere uygundur.3. Klimalandırmasız alanlara uygundur.4. Klimalandırılan alanda kullanıldığında duman dedektörüyle kombine edilmelidir. Çünkü serin hava ısıyı durduracak ve dedektör zamanında tepki göstermeyecektir. Bununla birlikte asma tavan durumunda kullanılabilir.5. Hava hareketinin çok olduğu yere uygundur.6. Mutfakta, kazan dairesinde, fırında ve asma tavanlı yahut klimasız alanlarda, sıcaklığın yüksek veya hızla yükselebilir olduğu alanlarda duman dedektörleriyle kombine kullanılır

İyonizasyona dayalı tip1. Aerosollü yerlerde başlangıç aşamasındaki yangına uygundur.2. Tozlu ve rutubetli yerlerde uygun değildir - yanlış alarma sebep olabilir.3. Klimalı alanlara uygundur.4. Duman meydana geldiğinde iş görür. Yani serin havanın etkisi yoktur.5. Hava hareketine veya değişimine (5 m/s’den büyük) uygun değildir. Zira dedektör seyrelen dumanın fark edemeyebilir. 6. PC salonları, arşivler gibi değerli malzemenin saklandığı mekânlarda, dumanla erken tespitin yapılabildiği yerlerde uygundur.

Çeşitli tavan yükseklikleriyle orantılı detektör yerleşim aralıkları, Şekil 7.11’de gösteril-mektedir. Grafikte görüldüğü üzere, yerleşim aralığı aynı tavan yüksekliği için yangının



şiddetine veya ısı çıkış hızına göre değişir. Isı ve iyonizasyon detektörünün mukayesesi aşağıda yapılmaktadır.

7.3 Isı detektörüyle gözetilecek alanlar

Yangın detektörleri binadaki tüm alanları kapsayacak şekilde bir AFAS’ın gerektirdiğince kurulmalıdır. Tüm odalar, holler, depolama alanları, koridorlar, bodrumlar, tavan araları, asma tavan ve asma zemin boşlukları, asansör boşlukları, diğer boşluk ve kanallar, merdivenler ve otomatlar42 detektörlerle kaplanmalıdır. Bu cihazların asansör makine odasına, hava odasına, klima santrali odasına, kazan dairesine, trafo odasına, kablo tünellerine, elektrik dağıtım panelleri yakınına da kurulmaları gerekir.

7.4 Detektör sayısının hesabı

Detektörün tipine karar verildikten sonra çatı tipleri, odalar için bunların adetleri hesap-lanır. Isının ve dumanın yükselmesi nedeniyle ısı ve duman detektörleri tavan alanına monte edilir.

7.4.1 Tavan yüksekliğinin etkisi

Tablo 7.3 BSS ve diğer yabancı standartlara uygun ısı dedekleri ile duman dedektörleri için spot tip dedektörlerin aralıklarında tavan yüksekliğine bağlı indirgeme faktörleri

Tavan yüksekliğinin artması, detektör aralarının azaltılmasıyla karşılanır (Tablo 7.3). Tablo 7.1’de ve 7.2’de verilen limit yüksekliğin ve mesafelerin aşılmaması gerekir.

7.4.2 Temiz hava kanalı

Klima sisteminin temiz hava kanalının çıkıştan 1.5 m mesafe içinde gözetimde tutulması gerekir.

42 lantern lights



7.4.3 Kirli hava kanalı

Detektör, kanal girişinden 25 cm mesafe içinde monte edilmelidir.

7.4.4 Bilgisayar kurulumları

Hem iyonizasyon hem de optik duman tipindeki detektörler 1/2 oranında kullanılır. Uy-gun detektör adedi detektör başına 30 metrekarelik fiili kapsama sağlayacak şekilde belirlenir.

7.4.5 Isı detektörü adedinin ve aralarının hesabı

Adet tavanın tipine, odanın büyüklüğüne, yüksekliğine vs. bağlıdır. Isı ve duman yüksel-diği için, tavan önlem olarak optik detektör kurulmayı gerektirecek büyüklükte olmadıkça, ısı ve duman detektörleri tavana kurulur.

Şekil 7.12 Dedektörün kapsamı



7.4.6 Temel kavram

İzleyen bilgi farklı kaynaklardan derlenmiştir. Bunlar ISS, NBC, BSS ve NFPA’dır. Hepsinin birbiriyle zıtlık gösteren noktaları olabilmekle beraber genel kabul gören ilke aşağıdadır.

Bir detektörün -ısı yahut duman- azamî kapsama yarı çapı 0.7 D olan bir dairenin alanıdır (Şekil 7.12). Burada D, detektör araları için tavsiye edilen azamî mesafedir. Gözetilecek alanın hiçbir kısmı detektörden 0.7D değerinden daha uzakta olamaz. Detektörle duvarlar ve kiriş arasındaki azamî mesafe 0.5D’dir.

7.4.7 Isı detektörleri

BSS’ye uygun sabit sıcaklık ve kombinasyon detektörleri 3 metreye kadar tavanlarda 7.5 metreden uzağa yerleştirilmezler. Asgarî detektör adedi de sonraki başlıktaki gibi hesaplanır.

7.4.8 Asgari ısı detektörü adedi

Asgarî dedektör adedi gözetilecek alanın 50’ye bölümesiyle bulunur.

Dedektör mesafesinin tavan yüksekliği artışına göre Tablo 7.3’te ve 7.4’te gösterildiği şekilde azaltılması gerekir.

Tablo 7.4 Isı detektörleri için aralıklar

7.4.9 Duman detektörleri

Detektörler 3 metreye kadar tavanlar için en çok 9 metre aralıklı olmalıdır. En az detektör sayısı aşağıdaki gibi hesaplanır:

Asgarî detektör adedi= metrekare olarak alan / 100

Koridorlar için mesafe 13 metreye kadar çıkarılabilir.

7.4.10 Hava seyreltmesinin etkisi

Hava değişimi sayısı artışı ve detektör mesafesinin azalması sonucunda duman detek-törünün tepkisi küçülür (Tablo 7.5).



Tablo 7.5 Hava hareketi yüksek alanlar için ısı dedektörü yerleşimi

7.5 Tavanda ısı ve duman detektörü etkisi

Şekil 7.13 (a) İki tarafı eğimli çatıda detektör aralığı; (b) Tek tarafı eğimli çatıda detektör aralığı.

Değerlendirmeler her iki tipe de uygulanabilir.i) Tavan çıkıntılarının etkisi. Kirişler ve nervürler gibi 15 santimetreye kadar ta-van çıkıntıları göz ardı edilebilir. Bu kalınlığın 15 cm’nin üstünde fakat zemin-tavan mesafesinin %10’undan az olduğu yerlerde detektör mesafesinin (D) bu kalınlığın misliyle azaltılması gerekir. Zemin-tavan mesafesinin %10’unu aşan kalınlıklar, detektör yerleşimi açısından duvar olarak görülmelidir.



ii) Izgaraların43 etkisi. 5 cm kalınlığa kadar olanlar göz ardı edilebilir. Daha kalın olanlar, eğer bunların içine detektör konulacaksa, ayrı bölmeler olarak görülmelidir. Detektörlerin ızgara kenarlarına yerleştirilmesi durumunda aralarındaki mesafe 15 cm ile 50 cm kalınlık için 0.7D, kalınlığın daha fazla olması durumunda ise 0.5D olmalıdır. iii) Duvarlardan ve kirişlerden uzaklık. Gaz/duman akışı nedeniyle detektörlerin duvarlara, kirişlere ve benzeri diğer engellere 50 santimetreden daha yakın konul-maması gerekir. iv) Tavan eğimlerinin etkisi.

a) Tavan eğimli olduğunda detektörlerin tepeden en çok 0.6 m yatay mesafede yerleştirilmeleri gerekir. Bu durumda yatay düzlemli çıkıntılar detektör yeri olarak değerlendirilmelidir (Şekil 7.13).b) Eğik tavanlarda düzeltme faktörünün uygulandığı durumlarda tepeye, 30 dere-ceye kadarki eğimlerde tepe noktasına mesafe, 30 dereceden büyük eğimlerde ise ortalama mesafe esas alınır.

v) Bölmelerin, rafların etkisi. Separatör, raf dizisi vb. araçlarla bölünmüş odalarda tavana 45 cm mesafeye ulaşan her bölmede ve geçişte dedektör olmalıdır.vi) Raflara dair kısıt. Çok sıralı raflarda duman ve ısı detektörlerinin her bir kori-dorun üstüne ve raf bloklarının ara seviyelerinde bitişik sıralara dağıtılmış şekilde yerleştirilmesi gerekir. Raflarda duman detektörlerinin 2 m dikey ve 3 m enlemesine, ısı detektörlerinin de 1.5 dikey ve enlemesine mesafeyle yerleştirilmeleri gerekir.vii) Duvar boşlukları. Kapılar, pencereler, vantilatörler vb. türden duvar boşluklarına detektör yerleştirilmelidir. Bunlar açıklığın üstünde 1.5 m içinde yerleştirilmeli ve araları kapı genişliğini kapsayacak şekilde 2 m (ısı detektörleri için) olmalıdır.viii) Şaftlar. Her katta en az bir detektör asansör, merdiven ve baca boşluğu benzeri yerlere 1.5 metreden daha uzak olmayacak şekilde yerleştirilmelidir. Sadece ısı detektörlerinin olduğu yerlerde söz konusu boşlukların her 2 metresinde bir detektör olmalıdır. Baca tarzı boşlukların içinde tepeye bir detektör konulması gerekir.ix) Duvarlardaki detektörler. Duvarla çatının birleşimine 30 santimetren az ve 10 santimetreden uzak olacak şekilde kurulmalıdır.

7.6 Kontrol ve gösterge panellerinin tasarımı

Bunların temel görevi, sistemi sürekli izleyerek bir arıza anındaki, veya bağlı tetik cihaz-dan gelen bir uyarıma cevap vermek ve görsel-işitsel işaretleri sağlamaktır. Söz konusu

43 waffle



işaretlerin alarmın geldiği yer konusunda açık bilgi vermesi şarttır. Böylece, karşılık verecek kişinin, durumu teşhis ederek gereken önlemi alması sağlanır.

Gözlenecek alan bölgelere ayrılır. Bu durum, sinyale karşılık verecek kişinin başka böl-gelerle uğraşmasına gerek bırakmaz. Buna dair tipik bir düzenleme Şekil 7.14’tedir.

Şekil 7.14 FAS dağıtımının şematik gösterimi

İlgili bölgedeki zemin alanı en çok 1000 metrekare olmalıdır. 1. Bir bölgenin kapsamı asma kat da dâhil bir kattan fazla olmamalıdır.2. Bir bölge tek bir yangın kompartımanının ötesine geçmemelidir.3. Bir yangın kompartımanındaki merdiven duvarları, asansör boşlukları ve diğer bacamsı yapılar yarı bir bölge olarak düşünülebilir.4. Arama mesafesi, yani aramayı yapacak kişinin bölgeden yangın yerine kat ede-ceği mesafe 30 metreyi aşmamalıdır. Eğer bir bölge girişinden gözle izlenebiliyorsa alan sınırlaması da esas alınabilir. Fakat eğer bölgede raflar, bölmeler vs. varsa, bu durumda arama mesafesi esastır.5. Bölgenin genişliğine karar verirken, alandaki toplam detektör adedi aşağıdakileri geçemez:

a) Seri devreye bağlı detektör adedi 100;b) Paralel devreye bağlı detektör adedi 20.

6. Bir binanın toplam zemin alanı toplam detektör adedi 20’den az olacak kadar ise, binanın tamamı, kat sayısından bağımsız olarak tek bir bölge olarak düşünülebilir.



7. Bir katta ana kontrol ve gösterge panelinden kontrol edilen birden fazla bölge varsa, bunların hepsi bir seksiyonu oluşturur. Fakat bir katta çok fazla bölge yoksa seksiyon gruplaması şart değildir.8. Ana kontrol ve gösterge paneli zemin katta dikkat çekmeli ve itfaiye ekibince derhal kullanılabilecek şekilde, kapalı olmayan, görülebilir bir yerde olması şarttır.

7.7 Ses aygıtları

Uyarı sesleri ortam gürültüsünden yüksek olmak durumundadır. Ayrıca, gözetilecek yapının her yerinden işitilebilmelidir.

Sistem dizaynı için iki farklı ortam gürültü düzeyine gerek duyulur:a) 24 saatlik ortalama desibele;b) En az 60 saniye devam edecek maksimum ses düzeyinin desibeline.

FAS’ın 60 saniye süreyle ortam gürültüsünün 5 dBA üstünde veya 24 saat ortalama bazında 15 dBA üstünde veya daha fazla ses basınç düzeyi üretmesi zorunludur. Bu değer kamuya açık alanlarda kullanılabilir. Özel mekânlarda bu sayıların 5 dBA ve 10 dBA olarak alınması icap eder.

Öte yandan uyku saatlerinin olduğu hastane vb. mekânlarda asgarî ses düzeyi 70 dBA olmalıdır.

Ses cihazının en yakınındaki en yüksek ses basıncının 120 dBA’dan fazla olmasına izin verilmez. Çünkü duyma acı eşiği 130 dBA civarındadır ve bu düzey işitme kaybına yol açabilir.

Yangın alarmının işitilme gerekleri az sayıda ses aygıtıyla sağlanabileceği gibi düşük desibelli çok sayıda üniteyle de karşılanabilir. Genel olarak ikinci seçenek daha güvenilir olacaktır.

7.7.1 Ses alarmlarının adedi

7.7.1.1 Düşük şiddetli ses aygıtları

Bunların adedi şu esaslara göre tasarlanır:a) Cihazın sesi binanın her yerinde işitilmeli, ortam gürültüsünün üzerinde olmalıdır. Bazı bölgelerde aşırı yüksek sesten kaçınmak için az sayıda yüksek sesli aygıt yerine çok sayıda düşük sesli aygıt tercih edilir. b) Her yangın kompartımanı için bir ses aygıtı tahsis edilmelidir.c) Küçük binalarda bile en az iki adet ses aygıtı olması şarttır.d) Yangın alarmının sergi salonlarında yahut hastanelerde paniğe yol açabilecek olması nedeniyle, sadece ilgili personele yönelik bir görsel uyarı desteği olan uygun



bir alarmın kullanılması daha uygun olabilir. Bu konu itfaiye ekibine ve halkla ilişkiler departmanına danışarak halledilmelidir. Ayrıca böyle mekânlarda ilgili personelin yeterli sayıda ve eğitimde olması, bir alarm durumunda binadakilerin (özellikle hastaların) emniyet içinde yönlendirilmesi için zorunludur.

7.7.1.2 Yüksek şiddetli ses aygıtları

Her FAS için bir adet yüksek şiddetli ses aygıtı olması gerekir.

Duyuru (PA) sistemi.i) PA sisteminin FAS’taki yeri, yangın halinde acil durum duyurusu yapmak içindir.ii) Mikrofon, yükseltici, akım çevirme anahtarı ve hoparlör, C ve I panelinin bir par-çasıdır. FAS ses cihazları, PA sisteminin hoparlörleri olarak kullanılır.iii) Ancak, FAS’ın duyuru (PA) sistemi binadaki diğer duyuru sistemlerinden farklı olmalıdır.

7.8 Enerji ekipmanı

7.8.1 FAS için enerji ekipmanı gereklerii) Burada kastedilen, FAS’ın ana kontrol ve gösterge (C ve I) panelinin giriş gücüdür. Bir stand-bay jeneratörden veya bu imkânın olmadığı durumda şebekeden yahut stand-bay bataryalardan sağlanır.ii) Sistemdeki tüm paneller, detektörler ve ses cihazları için enerji gerekir. Tekrarlayıcı paneller C ve I panelinden çalıştırıldıkları için ayrıca güç gerektirmezler.iii) C ve I panelinin güç girişi arıza ve yangın şartlarında panelin çekip çevirdiği en ağır yükleri kaldırmaya yetmelidir.iv) FAS için gereken toplam güç, en büyük kurulumlar için bile, binanın diğer güç gereksinimlerine göre düşük, fakat beslemenin güvenilirliği çok yüksek olmalıdır.

7.8.2 Stand-by bataryai) Bu batarya FAS’ı beslemek üzere C ve I paneliyle birlikte olmak durumundadır. Zira AC voltajındaki değişkenliğe bağlı olarak her an devreye girmesi gerekir.ii) a) Böyle bir batarya, FAS’ın normal yükünü tüm bölgelerdeki ses cihazlarını en az 48 saat ve tüm kontrol ve gösterge panellerini de 30 dakika süreyle karşılayacak kapasitede olmalıdır. b) (a)’daki şartlar jeneratörün olmadığı durumlarda uygulanır. Diğer yükler yanında FAS için otomatik olarak devreye giren bir jeneratör olduğunda bataryanın kapasi-tesinin 12 saat ve 30 dakika olması mümkündür.



c) Kapasite gerekleri hesaplandıktan sonra çalışma çizelgesine geçirilecektir.d) Şebekede güç kesintilerinin sıklığına bağlı olarak kurulumların uygun aralıklarla yoklanması gerekir.

7.9 Bağlantılar

7.9.1 Detektör devreleri

Şekil 7.15 Yangın alarmı paralel düzenlemesinin tipik kablo şeması

i) FAS’taki detektör devresinin bağlantıları “seri yahut kapalı devre” veya “paralel devre” olabilir.ii) Seri devre dizaynında devre normalde kapalıdır ve sadece sağlıklı koşullarda detektör devresinde akım vardır. Yangın halinde devre açılır. Bu dizaynda kontrol paneli “açık devre arızası”nı “yangın”dan ayırt edemez. Kontrol panelinde kısa devreli bir devre kurulmaz.iii) Paralel devre dizaynında arıza yahut yangın koşullarında detektör devresindeki akım göz ardı edilebilecek kadar küçüktür.iv) Her iki dizaynda da MOEFAS bağlantısı tertip edilebilir.

Yaygın kullanılan tipik bir paralel bağlantı Şekil 7.15’tedir.



8. OTOMATİK FISKİYE SİSTEMİYangına bağlı can ve mal kaybına karşı, otomatik fiskiye44 sistemi kadar etkin ve güvenilir bir koruma olmadığını söylemek kuvvetle muhtemeldir.

İlk fıskiye sisteminin gelişmesinin ardında birbirinden bağımsız dört olgu bulunur. Bun-lardan ilki, 1874’te Henry S. Parmelee’nin icat ettiği otomatik fıskiye sistemiydi. Böylece kullanılabilir nitelikte pratik ilk fıskiye de 1875’te üretilmiştir.

Fıskiye sistemi için önem taşıyan ikinci olgu, boru boyut şedüllerinin ve konfigürasyon-larının gelişimi idi. Bunlar Parmelee’nin ve -sonradan Grinnell şirketi olan- istim ve gaz tedarik boruları firmasının düzenlemelerine dayanır.

Üçüncü olgu, alarm vanalarının ve kuru vanaların gelişimi oldu. Bunlar su akışını kontrol edip alarmı çalıştırmak için gerekiyordu.

Dördüncü olgu ise tekstil ve sonraları bazı sigorta şirketleri gibi kullanıcılar tarafından bu sistemin kurulmasının benimsenmesi oldu. Çünkü kayıpların azaltılmasının yararı fark edilmişti. Sigorta şirketleri daha kapsamlı veya düşük primli sigorta paketleri önermeye başlamışlardı.

Parmelee’nin, Buell’in ve diğerlerinin icatlarından daha önemlisi Grinnell’in fıskiyesi oldu. 1881 patentli ilk hassas fıskiye idi.

Fıskiye standardına dair ilk kılavuz, Kasım 1896’da New York Milli Yangın Koruma Birli-ği’nce hazırlanmıştır. Burada fıskiyenin pozisyonu, deflektörün kirişlerden ve tavanlardan uzaklığı, binanın tümünün fıskiye ile kaplanması gibi konular yer alır. Ayrıca 5 PSI’da (0.34 bar) 12 GPM (45 LPM) üretecek fıskiye deliği ve 25 PSI’lık (1.7 bar) statik basınçlı fıskiye şartı konulmuştur. İki kaynaktan beslendiği varsayılmıştır.

İlk fıskiyeler bir mafsal ve bir kol biçimdeydi. Bu tasarımda fıskiyenin başlığı, suyun basıncına karşı, mafsala lehimli kolun mekaniği sayesinde kontrol edilirdi.

1896’da hidrolik hesapları henüz gelişmediği için, bir kolda 6 fıskiyeyi aşmayan boru düzenekleri tercih ediliyordu.

1926’da UL, suyun otomatik fıskiye sistemiyle dağıtımına yönelik bir tizi test tamamladı. Buradaki amaç, NFPA fıskiye standardının mevcut boru düzeneği ve mesafe çizelge-lerinin yeterliliğini belirlemekti.

Fıskiye ve su besleme sistemlerinin hidrolik hesapları 1940’da Clyde Wood tarafından yayınlandı. Böylece Wood matematiği pratiğe geçirip akış hesaplarında sürtünmeyi

44 Sprink, fiskiye ya da serpici



ortaya çıkarmaya yönelik bir tablolar grubu hazırlamıştı. Bugün bu yöntem, sistem tasarımlarında zorunlu olmuştur.

Hidrolik hesapların ardından da, her tehlike kategorisi için hidrolik tasarım kriterlerine ihtiyaç duyulduğu fark edildi. NFPA tarafından orijinal alan/yoğunluk tasarım eğrileri geliştirildi.

Eğriler, her biri uzun ve kısa kol hatları olan merkez/merkez, yan/merkez ve uç türü boru varyasyonları da dâhil olacak şekilde çeşitli boru konfigürasyonlarının analizlerine dayanır. Bu analizler, mevcut boru sistemi pek çok tehlike durumunda iş görüyor diye düşünüldüğü için, karşılaştırmalı hidrolik tasarımı tayin etmek üzere hesaplandılar.

Devam eden araştırmalarla fıskiye sistem tasarımı, zorlu yangınlar ve depolama alanları açısından daha da hassaslaşmıştır. 1996 yılı itibarıyla bu alandaki üreticiler, ikibin çeşit fıskiye üretiyorlardı. Bu kadar geniş çeşitlilik, artan bir karmaşıklık doğurdu. Böylece 1999’da yeni bir işaretleme sistemine geçildi ve bir veya iki harften sonra dört adede kadar rakamla her varyasyonun şekli, delik (orifice) boyutu, deflektör özelliği ve termal hassasiyeti belirtilmeye başlandı. Bu kodlama sistemi Ocak 2001 yılında zorunlu kılındı.

8.1 Tanımlar

Varsayılan azami operasyon alanı (AMAO), hidrolik açıdan en müsait yeri işaret eder. Yani biçimi belirtilen bir AMAO, fıskiye dizisinde belirlenen bir basınç için su akışının maksimum olduğu yerdir.

Varsayılan azami operasyon alanı, hidrolik açıdan en müsait olmayan yerlere işaret eder. Biçimi belirtilen bir AMAO fıskiye dizisinin belirlenen tasarım yoğunluğunu sağla-ması için ihtiyaç duyulan su besleme basıncının maksimum olduğu yerdir.

Kesme fıskiyesi. Sadece biri fıskiye ile korunan iki alan arasındaki bir kapıyı veya pencereyi koruyan fıskiye.

Tasarım yoğunluğu. Tasarlanan bir fıskiye kurulumu için mm/min olarak suyun asgari deşarj yoğunluğu hesaplanır. Bir grup fıskiyenin litre/min olarak deşarjının, m2 olarak kapsanan alana bölünmesiyle belirlenir.

Dağıtım borusu. Bir aralık içindeki doğrudan erişim borusunu veya 300 mm’den uzun bir uçsuz (non-terminal) erişim borusuna bağlı bir fıskiyeyi besleyen boru.

Dağıtım borusu mahmuzu. Ana dağıtım borusundan dallanan bir uç boru dizisine dağıtım borusu.

İndirici. Aşağıdaki dağıtım veya erişim borusunu besleyen dikey boru.



Uç-kenar dizisi. Bir dağıtım borusunun sadece bir yanında erişim boruları bulunan boru dizisi.

Uç-merkez dizisi. Dağıtım borusunun iki yanında da erişim boruları olan boru.

Yangın direnci. Bir binanın yapısının veya bileşeninin belli bir süre boyunca BS45 476’nın ilgili bölümünde sayılan kriterleri karşılayabilme yeteneği.

Hidrolik olarak tamamen hesaplanmış. Bir tesisattaki borular için kullanılır. Ana kurulum, kontrol valf setinin tüm boru işlerinin hidrolik hesaplar esasında yapıldığını ifade eder.

Fıskiye tesisatı. Ana kontrol valfleri, su boruları ve fıskiyelerden oluşan sistemin bu isimle anılan parçası.

Jokey pompa. Sürekli basınç pompası. Su kayıplarını yenileyerek pompanın gereksiz yere emiş veya takviye yapmaya geçmesini önler.

Ana dağıtım borusu. Dağıtım borusunu besleyen boru.

Düğüm. Boru şebekesindeki akımın ve basıncın hesap edildiği nokta. Her düğüm tesisatın hidrolik hesapları için bir veri noktasıdır.

Erişim borusu. Fıskiyeyi doğrudan veya uzunluğu sınırlı kollarla besleyen boru.

Kaldırıcı (riser).Yukarıdaki dağıtım veya erişim borusunu besleyen dikey boru.

Rozet fıskiye rozeti. Fıskiyenin gövdesiyle içinde geçtiği asma tavan arasındaki boş-luğu örten pul.

Tavan için veya gömme fıskiye. Yukarıdan monte edilen sarkık fıskiye; sıcaklığa duyarlı parçası altta, tavanın aşağı yüzeyindedir.

Örtülü fıskiye. Isıya maruz kaldığında bağlantısı kesilen kaplamalı, gömülü fıskiye.

Konvansiyonel fıskiye. Su boşaltma paterni küreseldir.

Ampul fıskiye. Sıvı dolu ampul patladığında açılır.

Yatay fıskiye. Başlığı suyu yatay yönlendiren fıskiye.

Ara fıskiye. Çatı veya tavana ek olarak aşağıya kurulan fıskiye.

Sarkık fıskiye. Başlığı46 suyu aşağı yönlendiren fıskiye.

45 British Standarts: İngiltere ve kimi Anglosakson ülkelerde geçerliliğini koruyan İngiliz Standartları…46 Başlık, nozül, deflektör



Şekil 8.1 Çeşitli fıskiye tasarımları.

Çatı veya tavan fıskiyesi. Çatıyı veya tavanı koruyan fıskiye.

Kenar-duvar fıskiyesi. Parabolik kalıpta aşağı doğru su veren fıskiye.

Dikik fıskiye. Başlığı suyu yukarı yönlendiren fıskiye.

Standart fıskiye taslağı. Erişim dizisine dik hizalanmış fıskiyeli dörtgen taslak.

Emici pompa. Fıskiye sistemine emme tankından su sağlayan otomatik pompa.

Tedarik borusu. Su kaynağını tesisatın ana kontrol valf setine bağlayan boru; yahut, suyu özel bir rezevuara, emme veya gravite tankına bağlayan boru.

Açık hücre asma tavan. Fıskiyeden çıkan suyun serbestçe geçebildiği muntazam açık hücre yapılı tavan.



8.2 Sistem Türleri

Günümüzde kullanılan fıskiye türleri, şekil 8.1’de gösterilmektedir. Şekil 8.2, 8.3, 8.4 ve 8.5 ise farklı fıskiye şebekelerini sergilemektedir.

Şekil 8.2 Ortadan beslemeli iki uç kenarlı.

Şekil 8.2’deki tasarımda her kolda iki fıskiye bulunuyor. Su, şebekenin ortasından verilip iki kanala ayrılıyor. Fıskiyeler her kanalın sadece bir yanında yer alıyor.

Şekil 8.3 Uçtan beslemeli üç uç kenarlı.

Şekil 8.3’te, her kolda üç fıskiye bulunuyor. Su, şebekeye bir uçtan giriyor ve tek kanal boyunca ilerliyor. Fıskiyeler bu kanalın sadece bir yanında yer alıyor.

Şekil 8.4 Uçtan beslemeli iki uçlu



Şekil 8.5’in tarifi biraz karışık. Suyun şebekeye girişi merkezden. Sonra iki kanala ayrı-lıyor. Bu iki tedarik borusunun her birinin iki tarafındaki kollarda üçer fıskiye yer alıyor.

Şekil 8.5 Ortadan beslemeli üç uç merkezli

8.3 Tesislerin sınıflandırılması

Bir binanın yangınla mücadele tedbirlerini tasarlayan birisi, binadaki uygulamaları, yangının getirebileceği tehlikeyi, hidrolik parametreleri bilerek fıskiye sayılarını ve boru boyutlarını hesaplamak durumundadır.

8.3.1 Düşük tehlikeye maruz tesisler

İçindeki malzemenin miktarı ve yanıcılık düzeyi düşük, yangının ısı değerinin görece küçük olması umulan mekânlardır:

i. Kulüpler.ii. Eğitim kurumları.iii. Hastaneler.iv. Raf hacmi büyük olmayan kütüphaneler.v. Müzeler.vi. Ofisler - veri işleme dâhil.vii. Konutlar.viii. Restoranlar.ix. Tiyatrolar ve toplantı salonları.

Tehlikenin düşük olduğu böyle tesislerde fıskiye sistemlerinin su gereksinimi azdır ve tasarımları da daha esnek olmayı sağlar.

8.3.2 Olağan tehlikeye maruz tesisler

Bunlar iki gruba ayrılır:

Grup IMaddelerin yanıcılığı düşük, miktarı makul, istiflerin 2.4 metreyi aşmadığı; yangının ısı salım değerinin makul olması beklenen tesislerdir:



i. Otoparkları ve oto sergi salonları.ii. Fırınlar.iii. İçki imalâthaneleri.iv. Konserve fabrikaları.v. Süt ürünleri imal ve işleme tesisleri.vi. Cam ve cam ürünleri imal tesisleri.vii. Restoranların hizmet alanı.

Grup II

Madde miktarı ve yanıcılığın makul ile yüksek arasında, istifleri 3.7 metreyi aşmayan, yangının ısı salım değerinin makul ve yüksek arasında olması beklenen tesislerdir:

i. Tahıl değirmenleri.ii. Kimyevi fabrikaları.iii. Alkol imal tesisleri.iv. Kuru temizleme tesisleri.v. Deri imal tesisleri.vi. Büyük raf hacimli alanları olan kütüphaneler.vii. Ahşap işleme tesisleri.viii. Lastik imal tesisleri.

8.3.3 Yüksek tehlikeye maruz tesisler

Bunlar da iki gruba ayrılır:

Grup I

Yanıcı ve alev alabilen hidrolik sıvılı hidrolik makinaları ve sistemlerini kapsar. Tesisattaki veya borulardaki bir sızıntı, söz konusu sıvıların püskürmesine ve şiddetli yangınlara yol açabilir. Bunlardaki maddenin yanıcılığı ve miktarı büyüktür. Toz, tiftik vb. diğer malzemelerin varlığı, yok denecek düzeydeki yanıcı veya alevlenebilir sıvılarla ısı salım değeri büyük, hızlı yangınların çıkmasına sebep olur. Böyle tesisler şunlardır:

i. Hava taşıtı hangarları.ii. Pres döküm tesisleri.iii. Metal işleme tesisleri.iv. Matbaa.v. Kontrplak ve talaşlı üretim tesisleri.vi. Kereste fabrikaları.vii. Plastik köpüklü döşeme.



Grup II

Orta ve ciddi miktarda yanıcı veyahut alevlenebilir sıvıların bulunduğu, ve bunların yüksek sıcaklıklara maruz kaldığı, buharlaşmanın hızlı olabildiği tesislerdir.

i. Asfalt doygunlaştırma.ii. Alevlenebilir sıvı spreyleme.iii. Açık petrol işleme.iv. Plastik işleme.v. Cila ve boya tesisleri.

Kitabın kapsamı ticari binaların fıskiye sistemlerinin dizaynıyla sınırlı olduğu için düşük ve olağan tehlikeye yönelik uygulamalara bakacağız.

8.4 Fıskiye Türleri

Fıskiye türünün tasarımında suyun tedariği, fıskiye türü, binanın yapım özellikleri, olası yangınlar gibi çok çeşitli faktörler rol oynar.

Fıskiye tipi tesise göre değişir. Bir mekânda çeşitli türden fıskiyeler kullanıldığında, bunların tepki karakteristiklerinin benzer olması gerekir. Bazı risk durumlarında hem standart hem de hızlı tepkili fıskiyelerden yararlanan tasarımlar mümkündür. Mesela raf depolama alanında standart tepkililer kullanılırken raf için uygulamalarda hızlı tepkililer kullanılır.

Günümüzde çok çeşitli fıskiyeleri piyasadan elde etmek mümkündür. Daha önce söy-lendiği gibi dünya pazarında yaklaşık 2000 çeşit fıskiye vardır. Dolayısıyla bir tasarımcı, kullanılacak fıskiye için kriterlerini uygulamaya göre belirlemelidir.

8.4.1 Kullanılacak türün seçimi

Burada fıskiyeleri türlerine göre sınıflandırıyoruz: i. Dik ve sarkık sprey.ii. Duvardan serpicili.iii. Geniş kapsamlı.iv. Açık tip.v. Konut tipi.vi. Erken söndürme hızlı tepkili (ESFR).vii. İri damlalı tip.viii. Özel fıskiyeler.



i. Dik ve sarkık fıskiyeler

Bunlar en yaygın olanlardır. Her tesiste ve inşaat tipinde kullanılabilirler (Şekil 8.6). Bu tipin uygulanması K faktörüyle ilişkisine göre belirlenir. Genel depolama, raflı depolama, lastik depolama, balya pamuk depolama 13.9 mm/min sprey yoğunluğu ve 115 K faktörlü standart tepkili fıskiye gerektirir.

13.9 mm/min sprey yoğunluğu için 160 veya daha büyük K faktörü uygundur.

Şekil 8.6 Sarkık geniş kapsamlı fıskiye

8.2 mm/min yahut daha az yoğunluklar için 80 K faktörlü standart tepkili fıskiyeler kullanılır.

Deliği geniş, yani K faktörü 115 veya daha büyük olan fıskiyelerin depo yangınlarında daha etkili olduğu gözlenmiştir. Çünkü hızın düşüklüğü dolayı su damlalarını büyütüp, yangının merkezine daha etkili sızacak şekilde yangının yuvasına (fire seat) daha çok su ulaşmasını sağlar. Bu fıskiyelerin dağıtım modeli Şekil 8.7’dedir.

Şekil 8.7 Standart fıskiyenin su dağıtım modeli

ii. Duvar fıskiyeleri

Bu fıskiyeler, sadece düz tavanlı düşük tehlikeye maruz tesislerde kullanılır. Bunların yukarı açılan kapılı alanları korumakta kullanılması mümkündür. Duvar fıskiyelerinin



deşarj karakteristikleri, dik ve sarkık olanlar kadar etkili değildir. Bu yüzden yüksek tehlikeye maruz tesislerde kullanım olanakları sınırlıdır. Ayrıca bunlar eğimli tavanların altına kurulmazlar.

Bu fıskiyeler çoğunlukla tavana erişme imkânı olmayan hallerde kullanılır.

iii. Genis kapsamlı fıskiyeler

Bunlar, eğimin 1:6’yı aşmadığı düz tavanlı yapılarla sınırlıdır ve özellikle de böyle yapılar için geliştirilmiştirler. Kapsamları diğer bütün tiplerinkinden geniştir. Bu yüzden daha az sayıda fıskiye kullanılır.

Fakat bu fıskiyelerin deşarjı, standart dik tipe veya duvar tipine göre daha uzun ve yatık atımlıdır. Bu model sınırları nedeniyle, diğerlerine göre engellere ve tavan eğimine daha duyarlıdır.

iv. Açık fıskiyeler

Belli başlı tehlikelerden korunmak amacıyla yağmurlama sisteminde kullanılırlar (şekil 8.8). Bunlar işlek elemanı kaldırılmış sprey fıskiyelerdir. Uçak hangarlarında esas koruma aracı olarak köpüklü yağmurlama sistemleri zorunludur.

Şekil 8.8 Açık fıskiye

v. Konut fıskiyeleri

Şekil 8.9 Konut fıskiyesi



Konut yangını senaryosu ile test edilen bu fıskiyeler sadece evlerde ve evlerin koridor-larında kullanılır (Şekil 8.9). Yangının çıktığı odada arkı engellemeye yönelik oldukları için, binadakilerin kaçma şansını yükseltirler.

Bu tip fıskiyeler, bunların kapsama alanları tehlikeye maruz alan kadar veya daha fazla olacak şekilde seçilirler. Örneğin korunacak alan 4.4 m. x 5.6 m. ebadında ise, kulla-nılacak fıskiye, kapsama alanı 4.5 m. x 5.8 m. veya 5.8 m. x 5.8 m. ebadında olacak şekilde belirlenir.

vi. Erken söndürme hızlı tepki fıskiyeleri (ESFR)

Bunlarda kullanılan elemanlar hızlı tepki verirler. Yangında çok hızlı devreye girerler. Isı salım hızı aşırı derecede büyük olan yangınlarda suyla müdahalenin sürati kritik önem taşır. Bu fıskiyeler böyle durumlarda kullanılır (Şekil 8.10)

Şekil 8.10 Sarkık tip ESFR fıskiyeler

Eğik çatılar altlarındaki yangında ısının çarpık dağılımına yol açarlar. Bu yüzden böyle yerlerde ESFR tip kullanılmaz.

vii. Iri damla fıskiyeleri

Şekil 8.11 İri damla fıskiyesi



Yangının üssel bir şekilde büyüdüğü haller içindir. Bunlar ısı salım hızında ve termal süratlerde ciddi bir yükseliş beklendiğinde kullanılırlar. (Şekil 8.11).

viii. Özel tip fıskiyeler

Adından da anlaşılacağı üzere özel durumlara yöneliktirler. Fakat bu fıskiyelerde delik boyutu, sıcaklık değeri, korunacak alan başka standartlara göre tanımlanır.

Günümüzde estetik görünüm amacıyla fıskiyeler asma tavanın üstüne gizlenmektedir. Bu tür fıskiyelerin boyun hariç gövdeleri tümüyle veya kısmen gömülüdürler (Şekil 8.12).

Şekil 8.12 Tavan için gizli fıskiye

8.4.2 Sıcaklık değeri esasında seçim

Fıskiyenin sıcaklığı, kurulum yerinde beklenen en yüksek sıcaklıktan 30° C’den az olmaz.

Not: Sürecin risk nedeniyle yıl boyunca tam gün sürekli klimalandırma gerektirmesi halinde bu kısıtlama gevşetilebilir.

Yüksek tehlikeye maruz yüksek istifleri ara fıskiyeyle korurken çatı veya tavan fıskiye-lerinin sıcaklığı 141° C olmalıdırlar.

Bu değer cam çatılı yahut PVC vb. malzemeyle kaplı çatılarda 79° ile 100° C arasında iken, büyük depolama için 141° C olabilir.Bir fırın yahut sıcak proses havalandırma bacası plan alanında 3 metre içindeki tavan veya çatı fıskiyelerinin sıcaklığı, fırın veya baca fıskiyelerininkiyle aynı yahut daha düşük olan 141° C olmalıdır. Aşağı-daki renk kodları, eitket sıcaklıkları farklı fıskiyeleri ayırt etmeye yöneliktir (Tablo 8.1 ve 8.2).



Tablo 8.1 Eriyebilir link tipi

Tablo 8.2 Ampul tipi

8.5 Fıskiyelerin kaplama alanı

Fıskiyeler buradaki gereklere uygun yerleştirilmelidir. Bütün fıskiyelerin uyması gereken durumlar, fıskiyenin koruma alanı, fıskiye aralığı, deflektör konumu ve deşarj engeli ile depo açıklığıdır.

8.5.1 Dik fıskiyeler

8.5.1.1 Kapsama alanıa) Kollar boyunca. Yukarı veya aşağı akış fıskiyeleri arasındaki (ya da uç fıskiyeler durumunda duvara olan) mesafedir. Fıskiyeler arasındaki mesafe, fıskiyelerin duvara mesafesinin iki katıyla kıyaslanır ve büyük olan S olarak belirlenir.b) Kollar arasında. Bahis konusu fıskiye için kolun her bir tarafındaki bitişik kollar-da yer alan fıskiyelere (veya son kol için duvara olan) dik mesafeyi belirtir. Duvara mesafenin iki katıyla sonraki fıskiyeye mesafeden büyük olan seçilir ve L olarak belirlenir.

Buna göre bir fıskiyenin koruyacağı alan S x L olur. Yani As= A x S.

Bir fıskiyenin azami koruma alanı, fıskiyenin tipine göre değişmekle beraber, hiçbir durumda 36 metrekareden büyük olmamalıdır.

Küçük bir odada bir fıskiyenin koruyacağı alan, oda alanının odadaki fıskiye adedine bölünmesiyle bulunur.

As, yani bir fıskiyeyle korunacak azami alan, Tablo 8.3’teki ve Şekil 8.13’teki değerlerle uygunluk içinde olmalıdır.



Şekil 8.13 Bir fıskiyenin kapsama alanı

8.5.1.2 Fıskiyeler arasındaki mesafe

Fıskiyeler arasındaki azami mesafede, koldaki fıskiyeler veya bitişik kollardaki fıskiyeler arasındaki merkezi hat mesafesi esas alınır. Azami mesafenin ölçümünde tavanın eğimi de hesaba katılır. Her bir değer için azami mesafe Tablo 8.3’tedir.

Boru kullanımını en aza indirmek için bir odadaki mesafeler korunmaya devam edilirken kollar mümkün olduğunca aralıkla yerleştirilir. Eğimli çatı durumunda fıskiyenin mesafesi, azami mesafeyle çatı eğimi ve üzerinden hesaplanacak ve Tablo 8.3’teki alanlar uygu-lanacaktır. Böyle durumlarda mesafe, Şekil 8.14’te görüldüğü gibi iki fıskiye arasındaki eğim boyunca ölçülmelidir.

Tablo 8.3 Fıskiyelerin koruma alanı ve aralarındaki mesafe



Şekil 8.14 Eğimli tavan boyunca yerleştirilmiş fıskiyeler

8.5.1.3 Duvarlardan azami uzaklık

Fıskiyelerin duvara uzaklığının, aralarındaki müsaade edilen azami mesafenin yarısını aşmaması gerekir (Tablo 8.3). Duvardan fıskiyeye uzaklık duvara dik ölçülecektir.

8.5.1.4 Fıskiyeler arasındaki asgari mesafe

Çalışan fıskiyenin bitişik fıskiyeyi ıslatmaması ve fıskiyelerin sıçramaması için asgari mesafeyi korumak gerekir. Saptırıcılar olmadıkça fıskiyeler merkeze 1.8 metreden yakın mesafede olmamalıdır.

Fıskiyelerin duvara uzaklığı en az 0.1 metre olmalıdır.

Şekil 8.15’teki örnekte fıskiye mesafesi hesaplama yöntemi görülmektedir. Son kolun duvara mesafesi 2.1 metre ve kollar arası mesafe de 4 metre ise, bu durumda koldaki fıskiyeler arasındaki uygun mesafe olarak, son kolun duvara mesafesi kullanılır çünkü bu mesafenin iki katı, kollar arası mesafeden büyüktür. Bu olağan tehlikeye maruz durumlar içindir.

Şekil 8.15 Fıskiyeler arası mesafenin hesabı



Şekil 8.16 (a) Kolonlu durumda fıskiye yerleşimi

Şekil 8.16 (b) Kolonlu durumda fıskiye yerleşimi



Açılı veya baş türden düzensiz duvarlar ve 90 dereceden küçük açılı köşeler, geniş bir alan durumunda ilâve fıskiye gerektirirler. Fıskiyenin duvardan veya köşeden azami uzaklığının biraz daha büyük olmasına göz yumularak ilâve fıskiye yerleştirmeye gerek kalmayabilir.

Şekil 8.16a’da sütunlu bir yerdeki fıskiyelerin yerleşim düzeni, 8.16b’de ise sürekli kirişlerin olduğu bir yerdeki fıskiyelerin yerleşim düzeni görülmektedir.

8.5.1.5 Deflektör konumu

Her durumda tavan ile deflektör arasında en az 25 mm açıklık olması gerekir. Bu, dikik fıskiyelerin değiştirilmesine imkân verir. Mesafe tavanla deflektör arasındadır. Engellerin olmadığı bir yapıda bu mesafe en az 25 mm en çok 305 mm olmalıdır.

Engeller olan bir yapıda ise fıskiye deflektörü yatay yüzeylere yapı elemanından 25 ile 152 mm (1 ile 6 inç) mesafede ve çatı/tavan bloğundan en fazla 559 mm (22 inç) aşağıda olacak yerleştirilir. Şekil 8.17 (a, b) bu kuralın katı uygulamasını göstermektedir.

Şekil 8.17 (a) Engellerin olduğu bir yapıda fıskiye yerleşimi. (b) Ahşaap kiriş yapının alt kısmında fiskiye yerleşimi

Tavan fıskiyelerinde (gizli, gömülü, floş tipler) faal elemanın tavanın üstünde ve deflek-törün de tavana yakın yerleşimine izin verilir. Bu yerleşimin sebebi, yangının sıcak gaz-larının buralarda toplanıp fıskiye sisteminin aktivasyonunu geciktirebilecek olmasıdır.



Bu durumun bir istisnası, fıskiyeyi yapı elemanının üstünde veya altında konumlandır-mak olabilir. Ancak bu durumda tavan veya açtı bloğunun deflektöre mesafesinin en fazla 559 mm (22 inç) olması gerekir. Şekil 8.18 böyle bir düzenlemeyi göstermektedir. Burada fıskiyenin tavana 559 mm mesafenin içinde yerleştirilmiş olması nedeniyle aktivasyonu etkilenmeyecektir. Böylece fıskiyenin deşarjı yapı elemanlarını yeterince temizleyecektir. Tablo 8.4’te deflektörün deşarja engel olmayacak şekilde engelin altına konumlandırılışı anlatılmaktadır.

Ne var ki yapı elemanlarının derinliklerinin Tablo 8.4’teki engel kurallarıyla uygunluk göstermediği hallerde, her bölmeye (kiriş arasına) fıskiye yerleştirmek gerekir. Böyle durumlarda fıskiyeler tavanın altına 25-305 mm içinde olacak şekilde yerleştirilir. Zira engellerin olmadığı yapılar içinde olmakla beraber tavanın altında 559 mm mesafeye kadar yerleştirilebilirler (Şekil 8.19).

Tablo 8.4 Fıskiyelerin deşarja engel olmayacak şekilde yerleştirilmesi

Şekil 8.19 Engellerin olduğu bir yapıda engelin altına takılan fıskiye. Deflektör, yapı elemanının dibinden yukarıdadır.



8.5.2 Duvar (yan duvar) fıskiyeleri

8.5.2.1 Kapsama alanı

Her fıskiyenin kapsama alanı aşağıdaki gibi hesaplanır.a) Duvar boyunca. Duvar boyunca fıskiyeler arası (yahut her kolun uç fıskiyesinin son duvarla veya engelle arasındaki) mesafe belirlenir. Duvara uzaklığın iki katı veya diğer fıskiyeye uzaklıktan büyük olan seçilir. Bu mesafe S olarak belirlenir.b) Oda boyunca. Fıskiyenin, fıskiyelerin karşısındaki duvara mesafesi belirlenir. Eğer fıskiyeler karşı duvarda ise, bu kez odanın ortasına uzaklık belirlenir. Bu me-safe L olarak gösterilir.

Fıskiyenin kapsama alanı As= S x L ile hesaplanır. Bir fıskiye için maksimum koruma alanı Tablo 8.5’tedir.

Tablo 8.5 Yan duvar fıskiyelerinin koruma alanları ve aralıkları.

8.5.2.2 Fıskiyeler arası azami mesafe

Fıskiyeler arası azami mesafe, kolun merkez hattı üzerinden hesaplanır. Tavan eğikken bu mesafe eğim boyunca hesaplanır. Yan duvar fıskiyeleri odanın veya bölmelerin tek duvarına yerleştirilirken Tablo 8.5 esastır.

8.5.2.3 Duvara azami mesafe

Fıskiyenin son duvara uzaklığı, fıskiyeler arası izin verilen mesafenin yarısını geçemez - uç duvardan en az 102 mm uzakta. Duvardan fıskiyeye uzaklık duvara dik ölçülür.

8.5.2.4 Fıskiyeler arası asgari mesafe

Ortadaki fıskiyeler arasındaki uzaklık 1.8 metreden az olamaz.

8.5.2.5 Deflektör konumu

Yan duvar fıskiyeleri tavana mesafesi 152 mm’den (6 inç) uzak ve 102 mm’den (4 inç) ya-kın olmayacak şekilde yerleştirilir. Bu aralığın dışında fıskiyenin aktivasyonu gecikir.

Bu fıskiyeler duvarlardan 152 mm’den (6 inç) uzak ve 102 mm’den (4 inç) yakın olma-yacak şekilde yerleştirilir.

Fıskiyeler deşarj engelini en aza indirecek şekilde yerleştirilir. Aksi takdirde ilâve fıskiye kullanılır. Bu fıskiyeler ışık tesisatına veya başka bir engele 1.2 metreden daha yakın



olamazlar. Fakat eğer bunlar arasındaki mesafe 1.2 metreden büyükse, fıskiye yeri Tablo 8.6 ve Şekil 8.20’ye göre kararlaştırılır.

Şekil 8.20 Engelleri olan bir yapıda her bir bölmeye fıskiye yerleşimi

8.6 Su gereksinimi

Burada yangını söndürmek için gereken su miktarının hesabı anlatılıyor. Bunun için boru şedülü yöntemi veya hidrolik hesap yöntemi kullanılır.

İlki eskidir, geçerlidir ama çok yaygın kullanılmaz. İkincisi daha verimli ve ekonomik tasarımlar sağlar.

Tablo 8.7’de asgari akış basıncı ihtiyacı listelenmektedir. Bu, borular şedül yöntemince boyutlandırıldığı zaman düşük ve olağan tehlike kategorileri için asgari tedarik suyu gereklerini belirlemeye yardım eder. Bu yöntem normalde sadece 465 metrekarelik47 veya daha küçük kurulumlarda ya da mevcut şedül sisteminde değişiklik yahut ilâve durumlarında kullanılır.

Tablo 8.6 Fıskiyelerin engellerden kaçınacak şekilde yerleştirilmesi

47 5000 ft2



Şekil 8.21 Engelden kaçınmaya yönelik (yan duvar) fıskiye yerleşimi

8.6.1 Boru şedülü yöntemi

Şedül yöntemi kurulumun 465 metrekareden büyük olduğu hallerde de kullanılabilir. Bunun için akış ihtiyacının Tablo 8.7’deki gibi, en yüksek yerdeki fıskiyede asgari 3.50 kg/cm2 rezidüel basınçta olması gerekir. Tabloya göre rezidüel basınç sistemin en yukarısındaki fıskiyededir.

Tablo 8.7 Boru şedülü fıskiye sistemleri için tedarik suyu gereksinimi

Pompanın üstündeki fıskiye seviyesiyle ilgili statik basınç için ilâve basınç ile valflerdeki, dirseklerdeki, tesisattaki ve borulardaki sürtünme kayıpları da en yukarıdaki fıskiye için gerekli rezidüel basınca eklenir.

Tedarik suyunun (pompanın) üstündeki irtifada 0.0979 bar/m (0.1kg/cm2/m) değerli statik basıncı da eklemek gerekir.

Akış gerekleriyle ilgili Tablo 8.7’deki en küçük değer, muhtemel yangın alanlarının binayla sınırlı olduğu yerde dikkate alınmalıdır.

8.6.2 Hidrolik hesap metodu

Burada su gereğinin hesabına yönelik iki yaklaşım vardır:1. Alan/yoğunluk yöntemi;2. Oda tasarımı yöntemi.



Fıskiyelerin tedarik suyu ihtiyacı Şekil 8.21’de görülen alan/yoğunluk eğrilerinden be-lirlenebilir. Bu eğriler her iki yöntemde de kullanılabilir.

Fakat hangi yöntem kullanılırsa kullanılsın, 139 metrekareden (1500 ft2) küçük düşük ve olağan tehlikeye maruz operasyon alanlarında 139 m2 için yoğunluk kullanılır.

Oda tasarımı yönteminde su miktarı için en fazla ihtiyaç duyan oda esas alınır. Yoğunluk da odanın büyüklüğüne göre Şekil 8.21’den seçilebilir.

Öte yanda, tercih bu yöntemden yana olduğunda, tasarımcı tedarik suyu ve basınç itibarıyla hidrolik olarak en ihtiyaç duyan odayı esas alır.

8.7 Hidrolik hesap

Su akışı, fıskiye sayısı ve boru ebadı konusunda en güvenilir yöntemdir. Sisteme ilâve gerekmedikçe yeni tesisat tasarımında boru şedülü yöntemi kullanılmaz.

Hidrolik hesaplar için özet formu, detaylı iş formu ve grafik formu kullanılır.

Bu formlar sistemin su akışını ve hızlı değerlendirmesini izlemeye yardımcıdır. Sistem-deki su akışı fiilî akışın ters yönünde izlenir. Değerlendirme -genellikle sistemin kaldı-rıcısından en uzakta bulunan- hidrolik ihtiyacı en yüksek fıskiyeyle başlar ve sistemin tedarik suyuna bağlantı noktasında sona erer. Çünkü eğer sistemde yoğunluk ve basınç en uzaktaki fıskiye için uygunsa; diğer tüm noktalarda da uygun olacaktır. Yangının binanın her yerinde aynı anda çıkması beklenmez. Dolayısıyla, binanın tüm alanlarını koruyacak bir sistem tasarlamak anlamsız olduğu gibi, aşırı su depolama gereği ve bu suyu pompalanmak gibi ağır bir yükle sonuçlanacaktır.

Şekil 8.22 Alan/yoğunluk eğrileri (light-düşük; ordinary-olağan; hazard-tehlike)

Söz konusu formlar tasarımcının veya başka kişilerin tek tek boru uzunluklarının hesap planlarını gözden geçirerek, sürtünme kayıplarından ve irtifa değişimlerinden ileri gelen basınç ve akış değişikliklerini izlemesine olanak tanır



Tablo 8.8’deki hidrolik hesap formu Şekil 8.22’de görülen korunacak tipik kat içindir.

Şimdi bu formun sütunlarını doldurmaya başlayalım.

Zemin alanı 39m. x 60m.’dir. Şekil 8.21’den olağan tehlikeye maruz operasyon alanı 139 m2 ve tasarım yoğunluğu 6.1 mm/min seçilmiştir. Fakat bu tehlike düzeyli mekânda alanın 279 m2 ve yoğunluğun 4.5 mm/min olarak seçilmesi de normaldir. (Binanın tipine göre koruma kapsamı sunulacak 372 m2 azami operasyon alanı da varsayılabilir.)

Fıskiye sayısı = operasyon alanı / fıskiye başına kapsama alanı = 139/112 = 11.54 (yuvarlak 12).

Kesirli sayıda fıskiye olamayacağı için sonucu üste tamamladık.

Her koldaki fıskiye sayısı

L, bir koldaki fıskiyeler arasındaki mesafe ve A da operasyon alanıdır.

Tablo 8.8 Hidrolik hesap formu



1.2 ile çarpmak, uzun kenarı kol yönüne paralel olacak şekilde operasyon alanının dörtgen olmasını sağlar.Not: Belirli koşullarda, mesela bir koldaki fıskiyeler 3.96 m. aralıklı, kollar 3.05 m. aralıklı ve 12 de fıskiye gerekiyor iken, bazı tasarımcılar her kolda 3 fıskiye (3x3.96=11.88m.) olan 4 kol (4x3.05=12.20 m.) hesap-layacaktır.

Şekil 8.23 Tipik bir hidrolik hesap örneği

Bu yaklaşımda tasarım alanı hemen hemen kare olur. Her kolda dört fıskiye varken şeklin kare olması yetersiz kalır. Dolayısıyla uzun kenarın 1.2√A boyutunda olduğu dörtgen operasyon alanı kullanılır.

L= 3.9 (fıskiyeler arasını Tablo 8.3’te şart koşulan mesafeyle sınırlanacak şekilde odanın toplam uzunluğu 10 fıskiyeye bölerek)

Bir koldaki fıskiye sayısı



Her ne kadar kollardaki fıskiyeler 5 adet ise de, varsayılan azami operasyon alanının bu koldaki parçasında sadece 4 fıskiye olacaktır.

Kesir 0.5’ten az iken de değerler sonraki tam sayıya yuvarlanır

Böylece operasyon alanındaki 3 kolun her birinde 4 fıskiye olur ki gereken toplam olan 12’yi karşılar.

Kollar arası mesafe= bir fıskiyenin kapsama alanı / fıskiyeler arası mesafe= 12/3.9= 3.0 m.

Hidrolik formuna dönelim. Fıskiye 1 ve kol (hat) 1 (BL 1) formda gösterilmektedir. İlk fıskiye için akışın formülü şudur:

Q= D x A= 6.1 mm/min x 12 m2= 73.2 LPM.

D, seçilen tasarım yoğunluğu ve A da fıskiye başına kapsama alanıdır.

Nihai boru boyutu deneme yanılmayla aranırr; ideal boyut sonradan hidrolik analizle belirlenir. Burada 25 mm boru seçilmiştir.

Fıskiyeye bağlanacak tesisat hesaplamalara girmez. Çünkü fıskiyenin K faktörü içinde hesap edilmiştir. Sonuçta, boru tesisatı ve aygıt sütunu altında değer görünmez.

Eşdeğer boru boyu fıskiyeler arası merkezden merkeze mesafe toplamıdır. Burada 3.9 metredir. Sürtünme kaybı, Hazen-Williams formülüyle hesaplanır:

P, her 1 metre boru için bar cinsinden sürtünme direnci; Q, dakikada litre cinsinden akış; C, sürtünme kaybı katsayısı; d, mevcut borunun mm olarak iç çapıdır.

Akış, sürtünme kaybı ve mevcut basınç arasındaki ilişkiyi tayin etmekte kullanılan ampirik formüllerin en yaygını budur.

Fakat bu da boru tipi (C faktörü) arasındaki ilişkiye bağlıdır.

Muhtelif boru tipleri için C faktörleri Tablo 8.9’dadır.

Tablo 8.9 Hazen Williams C değerleri



Buna göre,

Boru uzunluğunu fıskiyelerin arasıyla (3.9 m.) çarparakp= 0.0282 x 3.9= 0.11.

Birinci fıskiyedeki toplam basınç şu formülle belirlenir: Pt= (Q2/K2).

Pt, bar olarak basınç; Q, LPM olarak akış; K, fıskiyenin K faktörü.

K faktörü de fıskiyenin nominal delik ebadına bağlıdır. Fıskiyenin delik ebadı 10 mm., 15 mm. veya 20 mm.’dir. Tablo 8.10’da nominal delik ebatları için K faktörleri görül-mektedir.

Tablo 8.10 Fıskiyeler için K faktörü değerleri

Buna göre, P1= (73.2)2/(80)2= 0.837 bar.

İkinci fıskiyedeki basınç, benzer şekilde, birincideki basınçla sürtünme kaybının yol açtığı basınç düşmesini toplayarak bulunur.

P2= 0.837 + 0.11= 0.947 bar.

İkinci fıskiyeden akış ise Q2= K√P= 80 √0.947= 77.85 LPM.

Bu akış ilk fıskiyeye eklenir. Sürtünme kaybı ve akış ile ilgili olarak 2. ile 3. ve 3. ile 4. fıskiyeler için de aynı süreç tekrarlanır.

Fıskiye 4 ile sebeke arasındaki basınç kaybının belirlenmesi:

Borunun toplam boyu= fıskiye 4 ile 5 arası mesafe + 2.0 m fıskiye 5 ile kavşak arası için + 0.3 m kaldırıcı ucu için= 4 + 2 + 0.3= 6.3 m.

Böylece hat için K faktörü belirlenebilir:K= Q / √P= 322.48 / √1.8= 240.

Bu değer, BL1 ile özdeş olan ardışık hatlardaki akışı öngörmekte kullanılır. Yani BL1 için K faktörü, hat için şebekedeki boru açıklığının fiziki karakteristiğini gösterir. Ayrıca bu nokta itibarıyla akış ile basınç arasındaki sabit ilişkiyi gösterir.

Adım 8’de fıskiyenin irtifasından kaynaklanan statik basınç ilâve edilir.Pe= 4.5 m x 0.0979 (bina yüksekliği 4.5 m)= 0.44 bar.



Buna göre bu adımın sonuçları tasarımcının 3.03 bar basınçta 982 (yuvarlak 1000) LPM’lik deşarj kapasiteli bir pompa seçmesini sağlar.

Buna ayrıca dağıtım borusuna kadarki sürtünme kaybının eklenmesi gerekir. Tertibat ve tesisat eşdeğer uzunlukları toplanır, sürtünme kaybı hesap edilir.

Böylece hidrolik hesap bitmiş olur.

Bir sisteme ilâve fıskiye borusu girdiği zaman, mevcut boruların ilâve fıskiyeleri kar-şılayacak şekilde uzamaması gerekir. Tabii burada yeni iş hesaplanır ve hesaplar da mevcut sistemin yeni işe su taşımak için gereken o bölümünü içerir.

Valflerin ve tesisatın eşdeğer bozu uzunlukları Tablo 8.11 ve 8.12’dedir.

Tablo 8.11 Tesisat ve valfler için eşdeğer uzunluk

Tablo 8.12 Tesisat ve valfler için eşdeğer uzunluk

8.8 Hidrolik ihriyacı en yüksek alan

Başlık 8.6’da her fıskiyenin deşarj etmesi gereken su miktarının, bu akışı sürdürecek basıncın, fıskiye adedinin vs. belirlenmesine yönelik kavramlar açıklanmıştır. Başlık 8.7’de ise hidrolik hesaplar anlatılmıştı.

Burada, su akışı iki yöne ayrıldığında ne olacağını, tek noktada hesaplanan basıncın ve akışın iki kanalı beslemeye yetmeyeceğini göreceğiz. Böyle durumlarda az basınç isteyen hattaki akışı çok basınç isteyene göre ayarlamamız gerekir. Bu da hattaki akışın büyümesi demektir. Çünkü basınç büyümüştür. Böylece, diğer tüm değişkenler aynı kalırken, akış fazlalaşır. Şekil 8.24’te A noktasına bakalım. Burada su iki yöne ayrılır. Bir hat iki fıskiyeyi, diğeri de bir fıskiyeyi besler.



Şekil 8.24 Hatlarda su akış ayarı

Hidrolik hesaplara göre A noktasında ilk hat için 1.033 barda 140 LPM’ye ihtiyaç olsun. Fıskiye 3’ün olduğu hat ise 0.8 barda 68 LPM’ye ihtiyaç duymaktadır. Oysa A nokta-sında sadece bir basınç değeri mümkün olabilir. Bu değer ilk hattı gereğince beslerken diğerinde taşmaya yol açar. A noktasındaki K faktörünü hesaplayalım.

Q= K √P, 68= K √0.8, K= 76.

Bunu 1.033 bar basınç için ikinci hattın akışının tayininde kullanacağız.Q= K √P, 68= 76 √1.033= 77.24 LPM.

A’daki toplam akış ihtiyacı:QA= 140 + 77.24= 217.24 LPM.

Şekil 8.24 en ihtiyaç duyan alanın (AMAO) hesabını gösteriyor. Fıskiye kapsama alanı 10.8 m2 olan 135 m2 ‘likbir dizayn sahası olsun. Fıskiye adedi= 135/10.8= 12.5 ve yuvarlak olarak 13.Her hattaki fıskiye adedi= 1.2 √A /S.Burada A dizayn sahası ve S de her hattaki fıskiyeler arası mesafe.Hat üzerindeki fıskiye adedi= 1.2 √135 / 3.6= 3.87, yani 4.Şekil 8.25’te görüldüğü üzere, üç hattın her birindeki 4 fıskiyeyi ayarladıktan sonra, tasarımcının opsiyonu olarak B’den E’ye 4. hattaki ilâve fıskiye ayarlanır.

Şekil 8.25 AMAO’nun belirlenmesi



Bu ilâve fıskiye, döngülü sistemlerde şebekeye en yakın yere konur çünkü bura kaynağa en yakın yerdir ve hattaki hidrolik ihtiyacı en yüksek noktadır.

Tasarımın alan/yoğunluk yöntemiyle yapıldığı durumda tasarım alanı dörtgen olacak ve bu alanın hatlara paralel olan kenarı da operasyon alanının karekökünün en az 1.2 katı olacaktır. Bu da şebekenin her iki yanına fıskiye dâhil etmeye olanak tanıyacaktır. Kesirler büyük tamsayıya yuvarlanır.

Şekil 8.26’da tasarım alanının dörtgen olmayabileceği istisna durum vardır (Şekildeki A). B ve C sistemleri ilâve fıskiyenin 4. hattaki yerini gösterir.

Şekil 8.26 Örnek bir AMAO (dörtgen olmayan).

Hatlarında fıskiye sayısı yetersiz olup 1.2√A şartına tabi sistemlerde tasarım alanının, aynı şebekeden beslenen bitişik hattaki fıskiyeleri kapsayacak şekilde uzatılması gerekir.

Tablo 8.13 (a) Pompa kapasitesi ve depo gereği.



Tablo 8.13 (b) AMAO ve akış haddi

8.9 Pompa kapasitesi

Bir fıskiye sisteminde uygun basınçta yeterli miktarda su olması gerekir. Rezervuarın fiili kapasitesi (alt valf seviyesinin üstünde veya pompanın üstü seviyesinde) Tablo 8.13 (a,b)’de gösterilmektedir.

Denge su sürati hiçbir valfte veya izleme cihazında 6 m/sec’i ve sistemin başka bir noktasında da 10 m/sec’i aşmamalıdır. Bu AMAO ihtiyaç noktasındaki istikrarlı akış için şarttır.

8.10 Borular

Su boruları normalde yer altında veya yanmaz maddeden yapılmış kapaklı menfezlerde yer almalı ve şu tiplerden biri olmalıdır.

a) IS-718, IS-1537, IS-1536 uyumlu duble flaşlı döküm demir.b) IS-1536 uyumlu merkezkaçlı demir döküm.c) İşlenmiş veya yumuşak çelik boru (yüksek derece gazlvanizli veya galvaniz ol-mayan IS 1239 ve IS 1978 uyumlu yahut IS 3589 uyumlu elektrik direnç kaynaklı çelik boru).d) ASTM-A 53’e uygun kaynaklı veya eksiz borular.e) Elektrik direnç kaynaklı çelik, ASTM-A 135’a uygun.f) ASTM-B 36.10 uyumlu işlenmiş çelik boru.

Boru seçimi ve döşenmesiyle ilgili önemli noktalara) Tesisat boruları (pompadan valfe ve fıskiyelerle bağlantıya kadar) azami çalışma basıncının %150’si kadar basınca 2 saat dayanabilecek kapasitede olmalıdır. b) Yer üstündeki yatay borular, 1:500’den daha az olmayan bir eğimle kurulmalı-dır.c) Fıskiye boruları, su dolu borları destekleyecek kapasitede olan yapıyla destek-lenirler.d) Boru desteklerinin tüm parçalarının kalınlığı 3 mm’den az olamaz.



e) Bağlı boru hattı boyunca boru destekleri arasındaki mesafe şunlardan daha az olamaz:

i) 65 mm çapa kadar 4 m.ii) 65 ile 100 mm çap aralığında 6.0 m.iii) 100 ile 250 mm çap aralığında 6.5 m.

f) Dağıtım boruları.i) Yatay dağıtım borusundaki ilk destek ana dağıtım borusuna 2 metreden daha uzakta olamaz. ii) Yatay dağıtım borusundaki son destek uca 450 mm’den daha uzak olmaya-cak.iii) İndirme ya da kaldırma boruları, indiricinin ya da kaldırıcının 300 mm mesa-fesi içindeki borunun yatay kısmına doğrudan ya da dolaylı olarak bitişik şekilde binaya sabitlenecek.

g) Erişim borularıi) En az bir destekleri olacak:

a) Bitişik fıskiyeye bağlanan boru hattı içinb) Dağıtım borusuna ve erişim borusundaki ilk fıskiyeye bağlanan boru hat-tında.

ii) Boru destekleri hiçbir fıskiyenin eksenel merkez çizgisine 150 mm’den daha yakın olmayacak.iii) Erişim borusundaki ilk destek, dağıtım borusuna 2 m’den daha uzak olma-yacak.iv) Erişim borusundaki son destek aşağıdakilere 1.5 m’den daha uzak olmaya-cak:

(a) Erişim borusunun ucu(b) En az 450 mm yatay boru kolu olan bir yerde kolun ucu(c) 600 mm’yi aşan bir indirici ve kaldırıcı varken bunların ucu

h) Tesisat valfinden sisteme çıkan şebekeler hattın her 3.5 m.’sinde bir destekle-necek.i) Boru desteklerindeki hiçbir komponentin kalınlığı, hiçbir yerde 3 mm’den az olmayacak.

Açıklama: Düşük tehlikeye açık 10000 m2 alanlı binada pompa kapasitesi, hidrolik açıdan en elverişli yer AMAO için akış gereği hesapları esasında, yani sadece 84 m2 planlanacaktır [Tablo 8.13/b)] Zira aynı anda binanın her yerinde yangın olması beklenmez.



9. ASANSÖR TASARIMI: ÖNEMLİ UNSURLAR VE TRAFİK SINIRLAMASIAsansörler, binada yaşayanları, dikey taşımak için vardır ve insanların rahatlığı veya yasal zorunluluklar nedeniyle yapılırlar. İşhanlarında ya da diğer ticari binalardaki asansörlerin varlık nedeni, binadakilerin zamandan ve dolayısıyla paradan tasarruf etmelerine; yani verimliliğe katkıdır.

Ancak bu finansal nokta, konutlar için geçerli değildir; konutlarda tersine asansörün yokluğu, tasarruf sağlar. Uygun asansörlerin kurulması, kanunlarla düzenlenmiştir. Kat sayısı 4 veya daha çok olan konutlarda asansör tavsiye edilmektedir. Kat sayısı 6’yı aşınca 2 asansör düşünmekte yarar vardır.

Yüksek ve orta binalarda İkinci Dünya Savaşı’ndan sonraki artış, asansör endüstrisi için, ciddi bir sınav olmuştur. Son otuz yılda otomatik kabinler ve daha etkili kontrol sistemleri devreye girdi. Ayrıca asansör sistemlerinin mühendisliğinde de önemli gelişmeler ya-şandı. Ne var ki: trafikle ilgili analiz ve planlama yöntemlerinde değişiklik olmamıştır.

9.1 Asansör çeşitleria) Yaya asansörü, b) yük asansörü, c) hasta asansörü, d) servis asansörü olmak üzere 4 çeşittir.

a) Yaya asansörlerinin tasarımında konfor ve uygunluk öncelikli konudur. Kişi kapasi-teleri 4, 6, 8, 10, 13, 16 ve 20 şeklinde değişkenlik gösterir. Bir yolcunun ağırlığı 68 kg kabul edilir. Standart hızlar ise, (Hindistan için) 0.70, 1.00, 1.50, 1.75, 2.50, 3.00 m/s şeklindedir

b) Yük asansörleri, esasen malzeme taşımak içindir; ama yaya da taşımaktadırlar. Bunlar 0.25 ‘ten 1.00 m’s’ye hızlarda; 500, 1000, 1500, 2000, 3000, 4000 ve 5000 kg yük taşıyabilirler.

c) Hasta asansörleri hastane, dispanser ve kliniklerde bir yatak/sedye ile üç rekafatçi alacak derinlikte tasarlanıp, yapılırlar. Standart yüklemesi 15, 20, 26 kişi ve hızı da saniyede 0.5 ile 1.0 metre arasındadır. Yatak, sedye, röntgen ve diğer ekipman için emniyetli hareket sağlaması sebebiyle mikro ölçekte kendini hizalama tercih edilir.

d) Servis asansörü48, sadece malzeme taşır; kabin alanı 1 m2 ‘yi geçmez; yükseklik 1.25 m’yi aşmaz; kapasite en çok 250 kg; hızları 0.25 -0.5 m/s’dir; esas olarak oteller, restoranlar, kütüphaneler içindir.

48 Monşarj, servis asansörü



9.2 Asansörlerin sınıflandırılması

İki gruba ayrılırlar: a) Halatlı; b) Hidrolik.

a) Halatlı: bunlar esas olarak daha ekonomiktirler; üreticileri yaygındır. Üstelik, halatlı asansörlerin teknolojileri sınanmıştır; yüksek hızlı olabilirler, araştırma-geliştirmeye açık, bakımları da kolaydır.

b) Hidrolik asansörler: doğruluk/hassasiyet önemli olduğunda hidrolik asansörlere başvu-rulur. Bu asansörler makina dairesinin estetik sebeplerle çatıya değil de asansör boşlu-ğuna kurulduğu durumlarda avantajlıdır. Hidrolik asansörlerin hareketi, daha düzgündür ve sarsıntısızdır. Ancak yüksek binalarda hidrolik sıvısını pompalamak için sarf edilen beygir gücü yüksek olacaktır ve dolayısıyla etkinlik, düşük olur; hidrolik asansör, böyle bir sakıncaya sahiptir. Ayrıca hidrolik boruların ve silindirin patlama ihtimali de vardır.

Konuya halatlı asansör tasarımı ve bileşenlerinin seçimi ile başlıyoruz.

9.3 Asansörlerin zorunlu unsurları

1) Makina; 2) Fren; 3) Çekme halatı; 4) Çıkrık49; 5) Saptırma kasnağı50; 6) Tartı ağırlığı; 7) Regülatör51; 8) Kılavuz; 9) Tampon; 10) Kapı ve kapı operatörü; 11) Selektör; 12) Gezer kablo; 13) Çekme motoru52; 14) Denetleyici; 15) Kabin; 16) Emniyet özellikleri.

9.3.1 Makinalar

İki çeşittir: vitesli ve vitessiz.

Vitesli makinada vidalı-dişli küçültme ünitesi bulunur. Çekme motorunun şaftı, bir kas-nak üzerinden küçültücü dişlinin şaftıyla eşlenmiştir. Sistemde küçük ve hızlı bir motor bulunur. Vitesli makinalar, gürültü, titreşim ve dişlinin aşınması gibi problemler yüzünden 0.5 m/s hızın ötesinde nadiren kullanılırlar. Yüksek binalarda yolculuk (bekleme) süresini azaltmak için vitessiz makina gereklidir.

Vitessiz makinada yivli bir sürme çıkrığı ve bir fren kasnağı, sürücü motorun şaftına doğrudan yerleştirilir.

49 Sheaf, çıkrık50 Divertor pulley, saptırma kasnağı51 Governör, regülatör-düzenleyici52 Hoisting motor, çekme motoru



9.3.2 Fren

Genelde manyetolu frenler kullanılır. Frenlerde DC kaynaklar işletilir. Balatalı fren pabuçları, otomobillerde kullanılan türden bakır dokuludur. Vitessiz makinalarda fren sadece yavaşlatıcı değil durdurucu olarak da iş görür.

Bazı üreticiler, freni açıp kapatan faz motorlara başvururlar.

9.3.3 Halatlar

Kabin, makinanın sürüş çıkrığından geçen halatlarla indirilip kaldırılır. Çekiş (yani taşıma) ise çıkrığın yivleri ile halat arasındaki sürtünmeyle sağlanır. Asansörlerde taşıma/çekme, kendinden emniyetlidir: kabin veya tartı ağırlığından biri dipte iken çekme halatı gevşer ve sürücü çıkrık da taşıma kaybından dolayı asansörü hareket ettirmeden dönebilir.

Çekiş için en az üç paralel çelik halat kullanılır. Bunların çapları genellikle yarım inçle ile bir inç arasında değişir. Halatlar liflidir ve her lif birkaç çelik ipten oluşur. Halatın merkezinde uygun bir yağla doyurulmuş kenevir vardır. Böylece liflerin sürtünme ne-deniyle aşınması azaltılır.

Halatlar, taşıma yanında hız kontrolü, selektör ve terminal limit sviç amaçlı kullanılırlar. Kullanılan halatın çapı, en az 1 cm ile 2.5 cm arasında değişebilir.

Halatlara yönelik emniyet faktörü aşağıdadır (IS:4666’ya göre):

9.3.4 Çıkrık

Çıkrık, üzerinden çekme halatı geçen bir çekicidir. Vitesli makinada vites şaftının çıkı-şına bağlıdır. Vitessiz makinada ise çekme motorunun şaftına bağlıdır. Çıkrığın yivleri V şeklindedir. Çıkrık çapının halat çapına oranı, aşağıdaki gibi olmalıdır:

D: halat çapı (cm) ; S: Halat hızı (m/sn)

Servis asansöründe çıkrık çapı, halatın en az 30 katı olmalıdır.



9.3.5 Kasnak (saptırma kasnağı)

Halatların yönünü çeviren avara dişlidir, halatları saptırır.

9.3.6 Tartı ağırlığı

Çekişi sağlamak ve motoru küçültmek amacıyla kabinin ağırlığına ek olarak genelde azami kabin ağırlığının yüzde 40’ı-50’si kadarlık ağırlığı dengelemek için zorunludur. Tartı ağırlıklar tel halatlarla sürücü çıkrığından geçirilerek asılırlar. Öbür tarafta da kabin yer alır. Bu ağırlıklar demir döküm levhalardır ve çerçevelidirler. Çerçevenin dört kılavuz pabucu vardır. Böylece ağırlıkların raylar içinde hareket edebilir.

9.3.7 Regülatör

Makina dairesindeki bu cihaz, hızı önceden belirlenmiş değeri aşan asansörü durdurur. Merkezkaç kuvveti ilkesiyle çalışır. Regülatör halatı adı verilen halatla idare edilir. Bu halat, kabin iskeletinin altındaki emniyet dişlisine bağlıdır. Regülatörün bir de elektrik anahtarı vardır. Kabinin hızı, önceden etiketlenmiş hızı aşınca; regülatöre takılı bir kol bu anahtarı açar ve bu da denetleyicinin elektriğini keser. Bu hız regülatörleri, emniyet dişlisinin etiket hızının %115’inden az olmayan bir hızla devreye girmesini sağlar.

9.3.8 Kılavuz

Asansör sisteminde dört tane kılavuz bulunur. İkisi kabin, ikisi de tartı ağırlığı içindir. Eskiden yuvarlak kılavuz rayları kullanılırdı. Günümüzde ├ şeklinde kılavuz rayları kul-lanılmaktadır.

9.3.9 Tamponlar

Kabinin ve tartının altındaki oyuklarda yer alırlar. Yaylı tamponlar, 1.5 m/sn gibi düşük hızlar içindir. Yağ tamponları ise yüksek hızlar içindir. Tamponlar, kabin iskeletinin (çerçevesinin) düşey merkezine göre 50 mm toleransla simetrik yerleştirilirler. Tampon oyuğunun su sızıntısından korunması için deliksiz olması gerekir. Tamponlar, kılavuz rayların dibine takılı kanaldadırlar.

Tamponlar, uç değerlerin ötesinde hareket eden asansörü durdurmak üzere kullanılırlar. Kabinin aşırı hızda hareketini engellemek üzere terminal limit anahtarı ile son terminal limit anahtarına başvurulur.

Bunlara rağmen kabin, bazen aşırı hızlı hareket edebilir. Böyle durumlarda tamponlar, acil durum önlemi olarak iş görürler.



9.3.10 Kapı ve kapı operatörü

Yaya asansörlerinde yatay sürgülü kapılar vardır. Bunlar ya tek yöne doğru ya da ortadan açılırlar. Ortadan açılanlar, açılış zamanı daha az olduğu için tercih edilir. Bu da daha hızlı hareket ve az bekleme zamanı anlamına gelir. Kapıların üstünde, destek ve kılavuz olarak iş gören çelik bir yuvaya oturan merdaneler bulunur. Kapılar alt taraflarındaki yuvalı bir metal kanalda kayan pabuçlarla hareket ederler. Operatör kabine montajlıdır, elektrik motoruyla çalıştırılır ve kapılara kemerle, kolla veya zincirle tutturulmuştur. Çek-me yolu kapıları, asansör durduğunda ve çalıştığında senkronize davranacak şekilde kabin kapılarına otomatik olarak eşlenmiştir.

Enerjiyle çalışan kapılarda emniyet pabuçları vardır. Bunlar bir yayayla temas halinde, kapının hareketini otomatik olarak tersine çevirirler. Kapının mekanik hareketindeki kuvvet, 123 N’yi aşmamalıdır. Kapıların kenarlarındaki malzeme, yumuşak ve yangına dayanıklıdır.

9.3.11 Selektör

Selektörün görevi, kabinin konumunu denetleyiciye ve işletim sistemine bildirerek seçilen katta otomatik duruş yapılabilmesini sağlamaktır. Selektörler kabine tel halat ve perfore çelik bantla eşlenmiştir.

Yavaş asansörlerde kabinin konumlanmasını çekiş yolundaki anahtarlar yürütür.

Selektör cam tırnakların yardımıyla çalışan çok sayıda anahtardan oluşur; bunlar ya-vaşlama, durma, kabin yönü, kabin konumu, düzey vb. anahtarlardır.

9.3.12 Yolculuk kabloları

Kabinin bütün elektrik bağlantıları çok çekirdekli, asılı esnek kablolar aracılığıyla yapılır. Bunların bir ucu kabinin zeminin altında veya kabinin üstünde yer alan terminal kutusuna bağlıyken; diğeri de yaklaşık orta konumdaki bir oyuktaki terminal kutusuna bağlıdır. 10 ile 22 çekirdekli kablo, yüksek hızlar içindir -zira ağır kabloların çalışma performansı hafiflerden daha iyidir.

9.3.13 Çekme motoru

Motorlar çeşitlidir. Motor seçiminde dikkat edilecek başlıklar şunlardır:

a) Besleme özelliği; b) Kabin hızı; c) Sunulacak hizmetin kalitesi.

Genelde 600-900 rpm, aranır. 1000 rpm’de, istenilen derecede sessizlik elde etmek zordur -motor odasının ve mekanik ekipmanın tasarımında yeterince önlem alınmış



olsa bile böyledir. Ayrıca hız arttıkça, kinetik enerji de büyüyecek ve daha fazla fren performansı gerekecektir. Ama öbür yandan da maliyet düşecektir.

Asansör motorunda temel gerek, toplam yük torkunun en az iki katına eşit başlangıç torku, sessizlik ve düşük kinetik enerjidir. Son bir gereklilik de, çabuk hızlanma ve ya-vaşlama ile asgari miktarda fren aşınmasıdır.

Asansörü çalıştıracak bir motorun teorik gücü şöyle hesaplanır:

HP53= denge hariç yük x hız (m/sn olarak) / 75

Mesela azami kabin yükü 10 kişi (680 kg) ve azami hız 1 m/sn olsun.

Tartı ağırlığı, kabin ve etiket yükün yarısı olduğu için, denge dışı yük etiket yükün yarısı olacaktır.

HP= (680/2) x 1/75= 340/75= 4.53,

Pratikte HP, teorik HP’den epeyce büyüktür. Asansör sisteminin toplam kütlesini iste-nilen düzeyde hızlandırmak için motor için gerekli torku sağlayacak kapasitede olması şarttır.

Asansörlerde kullanılan motor tipleri şunlardır:

a) AC motorlar; b) DC motorlar

AC motorlar

Bunlar neredeyse münhasıran sincap kafes endüksiyon motorlarıdır -tek veya çift hızlı. Bunların rotorları, yüksek resistanslıdır; zira iş çevriminin asıl büyük kısmı başlangıçta olduğu için başlangıç torku yüksek ve başlangıç akımı sınırlı olmak durumundadır. Bu motorlarda tam yükteki kayma değeri54 %20 civarındadır. Yani 900 rpm senkronlu hızı olan bir motor, asansör yukarıya tam dolu çıkarken 720 rpm’de çalışır.

Çifte sincap kafes motorlar da kullanıma girmektedir. Bunlar yüksek başlangıç torku sağlarlar. Ama tam yükle tam hızdaki kayma (slip), %9’a kadar küçülebilir ki: bu da daha iyi kontrol ve etkinlik demektir.

Daha iyi hız regülasyonu, daha düşük başlangıç akımı ve sarsıntısız hızlanma için sargı rotorlu motorla sağlanabilir. Çünkü bu motor, rotor resistansı bir veya daha fazla adımda kesilerek hızlanabilir. Hız gereğine uygun olarak şu tasnifi yapmak mümkündür:

(a1) Tek hız (0.5 - 0.75 m/sn) için sincap kafes endüksiyon motor, resistans startı.

(a2) 0.75 - 1 m/sn için motor.

53 HP, horse power (beygir gücü)54 Slip, kayma



i) Sincap kafes endüksiyon motoru. Kutup sayısı değiştirilerek 2:1 oranlı iki hız elde edilir. Bunun bir yöntemi de: aynı yuvada iki ayrı başlangıç sargısı olmasıdır. Duble sargılı motorla 6:1’e kadar hız oranı mümkündür. Yüksek ve düşük hız sarımlarının devreye girip çıkması kontaktörlerle olur. Bu motorlar aynı zamanda resistans startlıdır.ii) Slip ring endüksiyon motoru. Hız değişmeleri sincap kafes endüksiyon mo-torundaki gibidir; iki ayrı rotor sargısı gerektirir. Ancak rotor akımının hızlardan biri sırasında iç kısa devreden geçmesiyle iki rotor sargısından kaçınılabilir.iii) Tandem motor. (a3) 1m/sn’den yüksek kabin hızı içi motor.

AC servo sürüşlü. AC değişken frekanslı vitesli makinalı. AC değişken frekanslı değiş-ken voltajlı.

DC motorlar

(b1) 0.5 - 0.75 m/sn’lik hızlar için motor. Tek hızlı şönt veya bileşik motor kullanılır.

(b2) 0.75 - 1 m/sn’lik hızlar için motor. 2:1, 3:1, 4:1 oranlı iki hızlı motorlar kullanılır. Motor, şönt regülelidir.

(b3) 1 - 1.75 m/sn’lik hızlar için motor. Hız kontrol yöntemi değişken voltaj veya Ward-leonard ilkesi olan bileşik motorlar, vitesli makinalarla kullanılır.

(b4) 2.5 m/sn ve daha büyük hızlar için motor. Hız kontrolünde şönt vitessiz motorlar kullanılır.

Vitessiz motorlar. Bu tür motorun şaftı sürücü, şanjman olmaksızın doğrudan çıkrıkla kupledir. Bu yüzden motorun hızı da düşüktür. Motor, fren ve çıkrık, tek bir ünite halinde yatak plakasında ortaktır. Günümüzde hız kontrolünde değişken voltaj yahut Wardleo-nard ilkesi kullanılır. Hız değişkenliğinin büyük kısmı, motora giden voltajla sağlanırken; küçük kısmı da alan kontrolünün etkisindedir.

9.3.14 Denetleyici

Makina dairesinde yer alır. Olması gereken yer, bakım elemanlarını asansörün hareketli parçalarıyla temastan korumak üzere duvarlarla ve diğer teçhizatla arasında uygun boşluklar kalacak şekilde belirlenir.

Denetleyicilerin eski tasarımındaki röleler, kontaktörler vs. yerlerini tüm devre yapısının muhtelif PCB’lere yerleştiği mikro işlemcili denetime bırakmıştır. Asansör hızı, aşırı yol alma, limit anahtarlarının konumu, grup kontrol lojikleri gibi muhtelif parametreleri denet-leyen ve asansörün işleyiş kumandalarını yürüten program lojiği mikro işlemcidedir.

Makina dairesindeki denetleyici temel olarak üç kontrolü yürütür: a) Hareket kontrolü; b) Operasyon kontrolü; c) Kapı kontrolü.



9.3.15 Kabin

Kabin, taşıma ünitesidir. Platformu, mahfazası, kabin iskeleti ve kapısı vardır. Çekme halatları, bunların çıkrıkları, kabin kılavuzları, kabin emniyeti, platform ve çoğu kez kapı mekanizması iskelete bağlıdır. Ortalama bir insan için konforlu alan, 2 fitkaredir (60 cm2). Kabin boyutu, bu esasa göre tayin edilir. Asansör tiplerinin standart boyutları IS-3534’te sayılır; ayrıca Bölüm 2’de de, Şekil 2.8 ve 2.11’le boyutlar gösterilmiştir.

9.4 Asansör tasarımı: önemli unsurlar ve trafik kısıtlamaları

Asansör tasarımcısı, asansörün boyutunu, hızını, yerini, adedini planlar. Mimar ise bina planlarındaki tüm gerekliliklerin sorumlusudur.

Yayaların yatay ve dikey ulaşımı, her binanın hayat çizgisidir ve bu nedenle mimarın kavramsal düzeyde uzman tavsiyesine ihtiyacı vardır. Çeşitli estetik ve kavramsal yönler, takım yaklaşımıyla bir araya getirilip tercihli çözümlere ulaşılabilir.

Net sonucun, içindeki insanların etkin taşındığı ve rahat erişim sağladığı gereğince tasarlanmış bir bina olması şarttır. Aksi durum, kaosa yol açar ve kötü şöhreti de bir kişinin değil takımın üstüne kalır.

Trafik planlaması için binanın başlıca boyutlarını bilmek gerekir. Ancak binanın bütünü genelde mimarın bilgisindedir ve asansör sistemi, hatta bina boşluklarının sayısı, ebadı ve iç gezinti alanı, bu nedenle en baştan bilinmeyebilir. Bu da asansör trafiğini planla-yacak tasarımcının serbestliğini ciddi ölçüde sınırlar.

Haliyle alt piyasa düzeyinde mesela tek asansör için yasal düzenlemelere uymak, ilgili aksamı hazırlamak kolaydır. Ancak üst piyasa için asansör sisteminin tasarımında ilk kararlar önem taşır.

Mevcut bir binada modernizasyon amaçlı yeniden tasarımda temel kısıtlamalar (pek fazlaca) değiştirilemeyebilir.

9.4.1 İnsana bağlı kısıtlar

Bir asansör sisteminin yayalar için kabul edilebilir olması şarttır. İnsanlar bulundukları, geçtikleri yerlerde güvende olduklarını bilmek isterler -fizyolojik ve psikolojik etkilerin göz önüne alınması icap eder.

Fizyolojik kısıt

Bunlar yayanın dikey hareketini sınırlar. İç organların hareketi rahatsızlık verir. Bu, beden hızlanmaya ve yavaşlamaya, yani g etkisine tabii olduğunda ortaya çıkar. Etkinin büyüklüğü kişinin yaşına, fiziksel ve mental durumuna, hareketin beklenirliğine bağlıdır.



Hızlanma düzeyinin (ivme) bedende yaratacağı olumsuz sonuç açıkça tespit edilmiş değilse de, tecrübeyle bilinmektedir. Bunlar Şekil 9.1’de gösterilmektedir. Kapalı bir kabindekilerin gidebileceği hıza dair bir sınırlama yoktur. Ancak hızlanma/yavaşlama (hız değişimi, ivme) 1-1.5 m/sn2 ile ve jerk55 de, 2 m/sn3 ile sınırlanmıştır. Burada asıl rahatsızlığı veren jerktir. Jerkin 2 m/sn3’ü aşmasına izin verilmez ve sabit kalması sağ-lanırsa, rahatsızlık asgariye indirilebilir.

Şekil 9.1 Tek kat asansör sisteminde ideal ivme, hız ve kat edilen mesafe eğrileri ii) Psikolojik kısıt

Bekleneceği üzere bu kısıtlar, daha hassastır. İnsanlar, asansör sisteminden belli bir hizmet beklerler. Bu beklentinin düzeyi yere ve zamana göre değişir. Örneğin bir ofis çalışanı, iş saatlerinde binada pek fazla müşkülpesent değilken; akşam işten çıkarken daha kolay huzursuz olabilir. Aynı kişi, mesela evinin asansöründe aynı kalitede hizmet beklentisi içinde olmayacaktır. Bütün bu beklentileri, zaman kısıtı olarak kategorize ede-biliriz. Örneğin bir işhanında azami bekleme süresi 30 saniye iken; bu süre bir konutta 60 saniyedir. Bekleme süresi birinci psikolojik kısıttır; toleransı da, kat başına birkaç kişiye hizmet verilmesi halinde, 120 saniyedir. Ortamın hareketliliğiyle, tekdüzelik biraz daha azaltılabiliyorsa; tolerans en fazla 150 saniyeye çıkar.

İkinci sıradaki psikolojik kısıt, başkalarının binmesinden sonra kabinde geçen süredir. Her kişi kabindeki diğer kişilere ve iniş-biniş yapanlara tabidir. Yukarı çıkan bir yolcunun 90. saniyeden itibaren durmalara karşı toleransı kalmıyor. Bu toleransın düzeyi, haliyle, kişinin ne için asansörde olduğuna ve asansöre iniş-biniş davranışına da bağlıdır. Mesela asansörün bir kişi için veya birkaç kişi için durması farklı etkiye sahiptir.

Estetik görüntü ve ‘zarif’ kapılar gibi başka psikolojik etkiler de vardır. Bunlar, kişilerin asansör sistemine güven duymasına ve bazı kişilerin korkularıyla baş etmesine yar-dımcı olur.

55 Jerk, ivme değişimi



9.4.2 Trafik kısıtları

Şekil 9.2’de bir ofis binasındaki aşağı ve yukarı toplam münferit çağrıların toplam sayısı itibarıyla yayaların talebi görülmektedir. Bu binada katı bir açılış, mola ve kapanış saati uygulaması vardır. Şekli, trafiğin sabah ve akşam zirvelerini, gün içi dört yönlü trafiği ve katlar arası tesadüfi (dengeli) trafiği tasvir etmektedir.

I) Yukarı zirve trafigi

Bütün yahut baskın trafiğin, yani yolcuların hepsinin veya büyük kısmının asansör kullanımının yukarı doğru olduğu trafiktir.

Bu duruma en çok sabahları rastlanır. Biraz daha düşük dozda olanı öğle tatilinin biti-minde meydana gelir. Sabah trafiğini halleden asansör sisteminin aşağı-zirve ve katlar arası tesadüfi gibi diğer durumları da halledeceği düşünülür. Şekil 9.3’te sabah zirvesi için varış oranı profili görülüyor.

Şekil 9.2 Bir iş hanı için yaya taleplerinin hızı. Asansör sistemine yönelik toplam talep aşağı ve yukarı yönlü taleplerin toplamıdır.

Yukarı zirve trafiği çalışanların belli bir açılış saatinde gelmelerinden kaynaklanır. İn-sanların bu saate uymak için erken gelmeleri bu tabloyu ağırlaştırır. Bunun sonucunda Şekil 9.3’teki görüntü oluşur. Zarf eğrisi, anlık yaya varış haddi olarak varış profilini tasvir etmektedir. Binanın açılış saatinden önceki artışa ve hemen sonraki inişe dikkat ediniz.



Şekil 9.3 Sabah zirvesinde varış haddi profili

Modern esnek zamanlı çalışma, bu zirve durumunun çözülmesine yardımcı olacaktır. Fakat bu uygulama, tüm çalışma grupları için mümkün olmayacaktır.

Bazı tasarımcılar bina nüfusunun yüzdesi şeklinde alınan 5 dakikalık zirve hızına dair Şekil 9.3’teki profili öne çıkarırlar. Bir diğer yaklaşım da 30 dakikalık zirve, faaliyetin yüzdesini profil olarak koymaktır.

II) Asagı zirve trafigi

Bütün yahut baskın trafiğin, yani yolcuların hepsinin veya büyük kısmının asansör kullanımının aşağı doğru olduğu trafiktir.

Akşam zirvesi, bir ölçüde sabah zirvesinin tersidir. Biraz daha düşük dozda olanı öğle tatilinin başında meydana gelir. Akşamın aşağı zirvesi, sabahın yukarı zirvesine göre %50 civarında daha yoğunudur ve 10 dakikalıktır. Şekil 9.4 bu etkileri göstermektedir..

Şekil 9.4 Akşam zirvesi için çıkış haddi profili

III) Diger trafik kısıtları

Baskın trafik durumlarının olmadığı ofis binaları bulmak da mümkündür. Çalışma saatle-rinin esnek olduğu binalar böyledir. Bazen, Şekil 9.5’teki gibi, iki zirve durumu meydana gelebilir. Ayrıca kurumsal binalarda ve konutlarda durum farklıdır.



Şekil 9.5 Sabah zirveleri için bir diğer varış haddi profili

IV) Trafik planlamasının ve kontrolünün gerekleri

Standart spesifikasyon yöntemlerinin veya ortak planlama prosedürlerinin kullanılmadığı hallerde rakip teklifleri kıyaslamak aşırı zordur. Her üretici veya asansör danışmanı, farklı yöntemlerle çalışır ve yaklaşımını açıklamakta da pek o kadar usta değildir. Yöntemlere ilişkin yayınlanmış yöntemler kabadır ve bazıları da doğru değildir. Öte yandan günü-müzün kontrol sistemleri, tasarımla ilgili birtakım varsayımları değiştirmiştir.

9.5 Trafik analizi

Binaların kat sayısının ve alanlarının artışı, trafik analizinin de önemini artırmıştır. Tek asansörün yettiği binalara kıyasla böyle binaların ihtiyacı olan asansör sistemi karmaşıktır. Örneğin ABD’deki kötü kaderli Dünya Ticaret Merkezi 110 katlıydı ve 58 asansörü vardı. Asansör sisteminin karmaşıklığı da, mesela 108. veya 110. kattaki bir ofise gitmek zorunda olan birinin fizyolojik ve psikolojik güven duygusunu sağlamak zorunda olmaktan kaynaklanıyordu.

Trafik analizi, asansör boyutunun, sayısının ve hızını belirlemek amacıyla tüm faktörleri hesaba katan bir araçtır.

Planlamacı, mimar ve müteahhit arasındaki yakın işbirliği sistemin ve dolayısıyla binanın tasarımı açısından çok önemlidir.

9.5.1 Asansörün konumlandırılması

Asansörün ve asansör boşluğunun işgal edeceği konum ilk noktadır. Esas mesele, kişilerin bina girişinden asansörlere hızlıca geçmesi, katlara çıkış veren asansörlerin kat nüfusunun yoğunluk merkezlerine yakın olmasıdır.

Bodrum kat park alanı, kantin ve konferans salonlarından kaynaklanan trafiğe ayrıca özel bir dikkat verilmesi gerekir. Eğer binanın tek bir ana cadde girişi varsa, yaya asan-sörlerinin bitişik ve girişe uygun bir yerde olması gerekir.



Hizmet esasında, asansör grubunun iki bölümde düzenlenmemesi, yani ana merdivenin iki yanında ayrı ayrı olmaması gerekir. Tek grup olduğunda ortak bir makina dairesi sayesinde bakım da kolaylaşır. Asansörler arası bağlantı imkânları, kontrol ve nihai hizmet gibi gerekler, asansörlerin ayrı ayrı olmasına göre daha kolay olacaktır.

Binanın iki girişi varsa, bu durumda iki asansör grubu şarttır. Her gruptaki asansör sayısı, o girişten beklenen kişi sayısına göre belirlenir. Her ne kadar asansör girişler merdivene yakın ise de, asansörleri kullanmaya niyetli olanların merdivene yönelenlerle iç içe girmemeleri, planlama sırasında gözetilmesi gereken bir noktadır.

Asansörün kurulumunun belirlenmesinde esas nokta, binanın göreceği hizmetin ne olduğudur.

9.5.2 Binanın nüfusu

Asansör gereğini bilmek için binadaki nüfusu kestirmek gerekir. Milli bina (Hindistan imar) yasasında muhtelif binalar için bu rakamlar şöyledir:

Tablo 9.1

Belli zaman içinde kaç kişinin asansör servisine gerek duyacağını biliyorsak, bu servisi sunmak bir zaman ve hareket incelemesi olur. Pek çok değişken söz konusudur. En önemli değişkenler kişilerin asansörler karşısındaki tepkileridir.

9.5.3 Zaman unsurunun hesabı

Bir asansör gezisinin toplam zamanını hesaplarken, gezi süresi bileşenlerine ayrılır. Asansörün bir kat boyunca kat edeceği yükseklik 3.05 metredir. Binaya giren biri asan-



sörü çağırmak üzere düğmeye basmasının ardından, o kişinin asansörü terk etmesine kadarki zaman unsurları devreye girer:

A) Bir kişi yukarı çıkıyorKapının açılış süresi : 2-3 sn.Kişinin biniş süresi : 2 sn.Kapının kapanış süresi : 2-3 sn.Kabinin katı geçiş süresi : 7.5 sn.Kapının açılış süresi : 2-3 sn.

(Asansör tam durmadan kapı açılmayacağı için açılış süresi 2 sn.)Kişinin çıkış süresi : 2 sn.TOPLAM SÜRE (A) : 19.5 sn.

B) Asansör inerken ikinci yolcuyu almaya iniyor:Kapının kapanış süresi : 3 sn.Kabinin katı geçiş süresi : 7.5 sn.TOPLAM SÜRE (B) : 10.5 sn.

Genel çevrim süresi = A + B= 19.5 + 10.5= 30 sn.

Asansörü kaçıran yolcunun beklemesi gereken yaklaşık süre 30 sn’dir.

Ama sürekli akış halinde bir yolcu için bu süre 15 sn. olur, zira yukarıdaki süre kalkış anında asansörün kaçması halinde öyledir.

Bu örnekte iki önemli unsur vardır: bir kişiye verilecek hizmetin toplam süresi ile asan-sörün işi çevirme kapasitesi.

9.5.4 Çevirme kapasitesi (HC) ve asansör adedi

Asansör sisteminin çevirme kapasitesi, 5 dakikalık yukarı zirve trafiğinde belirlenmiş bir ortalama kabin yüküyle sistemin taşıyacağı kişi sayısıdır.

Ortalama varış haddi düşük ise (Şekil 9.3), daha geniş bir zaman aralığında (mesela 1 saatte) dağılma mümkün olur ve küçük boyutlu veyahut az sayıda asansörler yükü kaldı-rabilir. Ana varış oranının 1 saatlik kapasiteye fazla gelmesi halinde kuyruklar oluşur.

Dolayısıyla 1 saatlik ortalama varış haddi üzerinden planlama yapmak iyi değildir çünkü 5 dakika içinde aniden zirve giriş olup 10 dakika içinde zirve çıkış meydana gelmesi mümkündür. Yani sistemin taşıma kapasitesi için bu 5 dakikalık zirve varış haddi üze-rinden belirlenmiş bir talep esas alınırsa, daha uygun bir konfigürasyona ulaşılabilir.



Gidis dönüs süresi (RTT)

Saniye ile ölçülür. Kabinin ana terminalde kapı açmasıyla, binadaki tam turunu bitirdi-ğinde yeniden kapı açmasına kadar geçen süredir.

Bu süre -çok yksek binalar hariç- genelde 2-3 dakikayı aşmaz. Bu süre binanın en üst katındaki kişiler için geçen süreyi yansıtır.

O halde, 5 dakikalık zirvede bir kabinin kaç gidiş-dönüş yaptığı bilinirse, çevirme kapa-sitesi de tanımlanabilecektir.

Tek kabin için gidiş dönüşlerin adedi: = 5 dk / RTT= 300 sn / RTT (saniyede RTT)

Buna göre 5 dakikalık zirve çevirme oranı: HC5= gezi başına yolcu adedi x 300 / RTT.

Asansör üreticileri ve tasarımcıları, belirli bir zaman içinde kabinin %80 dolulukla çalış-masının kullanıcılar için en uygun durum olduğunu tespit etmişler. Bu hem rahat nefes almaya, hem de kabin durduğunda en arkadakinin rahatça inmesine imkân veren yeri sağlayacaktır.

Buna göre 5 dakikalık çevirme kapasitesi - tek kabin için:

HC5= 80 x CC x 300 /(100 x RTT).

CC, kabinin etiketli kapasitesidir.

Ya da HC5= 300 x Q/ RTT

Q, etiketli kapasitenin %80’idir.

Sistemde L adet kabin varsa, buna göre çevirme kapasitesi:

Or HC= 300 x Q x L /RTT.

Çevirme kapasitesi hizmet miktarını temsil eder. Oysa kişiler hizmetin kalitesine bakarlar, yani bekleme süresini (fasıla’yı) esas alırlar.

FASILA= RTT / L

Fasıla, kabinlerin ana terminale ardışık varışları arasında geçen ortalama süredir. Yani:

HC= 300 x Q / FASILA

Zirve sabah zamanında hizmet verilen nüfus biliniyorsa (Tablo 9.1’den veya başka bir şekilde), bu durumda nüfusun yüzdesi olarak HC:

= 300 x Q x 100 /(FASILA x P)

Burada P, sözü edilen nüfustur.

Milli bina kanunu, çevirme kapasitesini şöyle tanımlamaktadır:



Tablo 9.2

Hizmet kalitesi, daha önce tanımlandığı üzere, kişinin bekleme süresiyle ölçülür. Bu süre cinsinden hizmet kalitesi şöyle değerlendirilebilir:

Tablo 9.3

Konutlarda bekleme süresi 90 saniyeye kadar makul olabilmektedir.

Örnek 111 katlı (G+11) bir ofis binasında katlar 3 metredir. Asansör sistemini planlayın. Her katın alanı 750 metrekaredir.Analiz: Bina kurumsal kategoride olsun. Toplam nüfus (Tablo 9.1’den):

Nüfus= 750 / 15= 50 kişi/kat.Tablo 9.2’den muhtelif ofisler için çevirme kapasitesi %10-15’tir. HC’yi %15 alalım.Tablo 9.3’ten de bekleme süresi: 30 sn Tablo 9.4’te asansör hızı 10-11 kat için 1.0 m/sn olacaktır.Buna göre asansör adedi, kabin kapasitesi ve gidiş dönüş süresini hesaplayalım. 5 dakika için kabin adedi:

= 300 x L/RTT= 300 / FASILA= 300 /30= 10 gezi.5 dakika için çevrilecek kişi sayısı:

HC= Nüfus x %15= 50 x 10 x 0.15= 75.Kabin doluluğu:

= 5 dakika için taşınacak kişi adedi / kabin gezileri= 75 / 10= 7.5.

Kabin kapasitesi= 7.5 / 0.8= 9.4 (%80 doluluk varsayımıyla).Yani kabin kapasitesi= 10 kişi.



Örnekte hesaplanmadan kalan tek parametre asansör sayısı ve gruplara dağılımıdır. Ayrıca, yüzde çevirme kapasitesi ve fasıla tablodan alınmıştır. Buna rağmen sonucun yüksek doğrulukta olduğunu söyleyebiliriz. Fakat trafik kalıbı itibarıyla hesaplamaların gözden geçirilmesi gerekebilir. Dolayısıyla, hesaplanan değerlerin geçerliliğini yokla-yacak sağlıklı bir matematik modele sahip olmamız şarttır.

Tablo 9.4 Farklı bina türleri için asansör hızları

Matematik Model

Belli bir anda her kattaki kişi adedi (nüfus) aynı olmayacağı için, giren ve çıkan kişi adet-leri de aynı olmayacaktır. Ayrıca asansör, tüm katlarda durabileceği gibi bazı katlarda dururken bazılarında hiç durmayabilir.

Dolayısıyla bir planlamacının gidiş dönüş zamanındaki (RTT) duruş adedinin beklenen değerini bilmesi icap eder. Burada olasılık kuramından yararlanılır. Ana girişin üstünde N kat olsun. Her kat da eşit olsun. Buna göre bir katta asansöre en az bir yolcunun binme olasılığı 1/N olur.

Ya da, bir yolcunun kabinden inmeme olasılığı:μ= 1 -1/N= (N-1)/N

Her kişi diğerinden bağımsız olduğundan, olasılıklar çarpımı kanununca, içinde P kişi olan bir kabinden belli bir katta hiçbir yolcunun inmeme olasılığı:

μ= [(N-1)/N]. [(N-1)/N]...[(N-1)/N] ...



Yani terimin P adet çarpımı için:μ= [(N-1)/N]P

Buna göre belli bir kattaki durma olasılığı:p= 1 - [(N-1)/N]P

N kat için beklenen durma adedi:S= N.(1 - [(N-1)/N]P)

Planlamacı ayrıca, gidiş dönüş süresini hesaplamak için muhtemel üst dönüş katını bilmek zorundadır.

Şimdi de kabinin i. kattan daha yukarı çıkmama olasılığını hesaplayalım. Bu, i. kattan daha üstte hiçbir yolcunun inmeyeceği anlamına gelir:

= (1/N)p

Yani, i. katın en yüksek kat olma ihtimali= kabinin i. kattan yukarı çıkmama ihtimali - kabinin (i-1). kattan yukarı çıkmama ihtimalidir.

= (1/N)p - ([i-1]/N)p

Ortalama en yüksek geri dönüş katı:

Açıp sadeleştirirsek:

Fakat, kat sayısı arttıkça hesaplamalar da karmaşıklaşacaktır.

Genelde en yüksek geri dönüş katı, parmak hesabı kuralına göre 20 kata kadar bi-nalarda kat sayısına eşit ve 20’den çok katlı binalar için kat sayısının bir eksiğine eşit kabul edilir.

H ve S Tablo 9.5’te listelenmiştir. Artık RTT’yi hesaplayabiliriz.

RTT asagıdakilerden olusur:

1. Durma süresia) Kişilerin binme süresi;b) Kapının açılıp kapanma süresi;c) S durma katında açılıp kapanma süresi;d) P yolcunun S katından inme süresi.



Tablo 9.5 En yüksek geri dönüş katı (H) ve beklenen durma sayısı (S) [Ana girişin üstünde 5-24 kat için. Kabinlerin etiketli kapasitesi %80 alındı]



2. Hareket süresi.a) Harekete geçme, hızlanma, etiketli hızda gitme, yavaşlama ve (S+1) durma katında hizalanma süresi;b) Etiketli hızda üst kata kadar geçilecek katlarda geçen süre;c) En üst geri dönüş katından ana girişe hızlı iniş süresi.t1: kabine biniş süresi= 12 (1 - e-0.11p) .... ampirik eşitlik.tμ: kabinden iniş süresi= 0.5(S + P) + 0.67.P1.5 .... ampirik eşitlik. P: asansördekilerin sayısı.

Fakat pratikte elde edilen bilgiler şöyledir: t1= tμ= 1.2 kişi başına saniye to= kapının açılış süresi tc= kapının kapanış süresi tf= tek kat geçiş süresi (hızlanma, yavaşlama ve etiketli hızda gidiş dâhil) Te: ana girişe ekspres gidiş süresi. tv: bazı katlarda durmaksızın v hızıyla gidiş = d/v d: katlar arası mesafe v: Tablo 9.4’ten seçilecek etiketli hız.

tf teriminin hesabı motorun hızlanma ve yavaşlanma karakteristiğini bilmeyi gerektirir ki oldukça zor bir iştir. Bu yüzden tf= 3.5 tv alınır.

RTT hesaplandıktan sonra, kurulacak asansörlerin sayısı şuradan türetilir:L= asansör adedi= RTT / FASILA

Trafik analizinin özetia) 5 dakika için yaya geliş (varış) oranı belirlenir:

= nüfus x HC / 100b) Tablo 9.3’ten uygun bir FASILA (bekleme süresi) kestirilir.c) En yüksek geri dönüş katı bulunur:



Bunun yerine parmak hesabı kuralına da başvurulabilir.

Beklenen durma adedi bulunur:S= N.(1 - [(N-1)/N]P)

d) Ortalama kabin kapasitesi bulunur; 5 dakikada kabin gezi adedi= 300/FASILA

Kabin doluluğu = (a)’dan 5 dk’da çevrilen kişi adedi/5 dk’da kabin gezi adedi

Kabin kapasitesi= kabin doluluğu / %80 yükleme

Sonuç üste yuvarlanır.

e) RTT bulunur

f) (b)’deki yakın bir aralık elde etmek üzere asansör sayısı seçilir: FASILA= RTT/L

Burada L belirlenen asansör sayısıdır ve (b)’de varsayılan bekleme süresine yakın bir değer alana kadar değiştirilir.g) Yükleme kapasitesinin ve çevirme kapasitesinin yüzdeleri bulunur.

HC= 300 x 80 kabin kapasitesi x asansör sayısı/(100 x RTT)

HC hesabı (a)’da varsayılana yakın olmalıdır.

Örnek 2

11 katlı (10+G) binada kat başına nüfus 50’dir. Binanın açılış zamanı sabittir. Katlar arası 3.0 metredir. Uygun bir asansör sitemi planlayın. Etiketli hız 1.5 m/sn.

69. Asansör kapasitesinin tayini

Başlangıçta kabin kapasitesini varsayabiliriz. İyi bir hizmet süresi olarak 30 saniye bekleme düşünelim.

5 dakikadaki gezi sayısı (FASILA= RTT / L) = 5 x asansör sayısı / RTT= 300 x L / RTT = 300 / FASILA= 300 / 30= 10.

5 dakikada çevrilecek kişi sayısı, HC= %15 varsayımıyla: = nüfus x 15 %100= 10 x 50 x 15 / 100= 75.



Kabin doluluğu = 5 dakikadaki kişi sayısı /kabin gezisi= 75 / 10= 7.5

Kabin kapasitesi (%80 doluluk varsayımıyla) = 7.5 / 0.8= 9.4 ≈ 10.

En yüksek geri dönüş katı (H):

Muhtemel durmaların belirlenmesi:

Kapının açılış süresi:

RTT’yi azaltmak üzere erken açılan kapı lar tavsiye edilir. Kapanış süresi: 2 saniyeAçılış süresi: 0.5 saniye.

RTT’nin hesabı:

a) Durma süreleri:a1= ana girişte (MT) yayaların binme süresia2= MT’de kapı açılış kapanış süresi= 2 + 0.5= 2.5 saniye.a3= S’de kapı açılış kapanış süresi= 2.5 x 5.7= 14.25 saniye.a4= S’de yayaların iniş süresi= 1.5 x 5.7= 8.55 saniye.

Durma süreleri toplamı:= a1 + a2 + a3 + a4= 8 + 2.5 + 14.25 + 8.55= 33.30 sn.

b) Çalışma süresib1= (s + 1) durmasında kalkma süresi= 2x(5.7 + 1)= 13.4 snb2= (s + 1)’de yavaşlama-hızlanma süresi= 2x2x6.7= 26.8 snb3= etiketli hızda çalışma süresi= [2H - 2d (s + 1)] / 1.5= 2 x 9.3 - 2 x 1.2 x (5.7 + 1) / 1.5= 26.5

(burada d terimi, yavaşlama ve hızlanma anlarında katedilen mesafe olup yaklaşık 1.2 metredir)



Hareket halindeki sürelerin toplamı:= b1 + b2 + b3= 13.4 + 26.8 + 26.5= 66.7 sn.

Tek kabin için RTT 10 sn. 4 adet asansör olursa 100/4 fasıla sağlar ki varsayılan 30 sn’den daha iyi bir değerdir.

HC= 300 x Q x 100 / (FASILA x nüfus)= 300 x 10 x 0.8 x 100 / 25 x 50 x 10)= %19.2

Bu değer NBC tavsiyesiyle aynıdır. Yukarıdaki değer şu ideal şartlar esasında hesap-lanmıştır.

1. Her katın nüfusu aynıdır2. Etiketli hız geçerli diye varsayılmıştır.3. Yaya rahatsızlıkları, bekleme süresinin dağılması ihmal edilmiştir.

Yaya rahatsızlıklarının hesabında RTT için %10 süre eklenebilir, yani RTT= 110 sn.

Dört asansör olması halinde fasıla= 110/4= 28 sn.HC= 300 x 10 x 0.8 x 100 / 28 x 50 x 10)= %17.14

Yani varsayılan %15’e oldukça yakın bir değerdir. Buna göre her biri 1.5 m/sn hızlı, 28 sn fasılalı %17.14 çevirme kapasiteli 4 asansör kurulabilir.

9.6 Güç kontrolüBurada, asansörü besleyecek yöntem ele alınacak. Yöntemler şunlardır:

9.6.1 AS resistans kontrolü

Endüksiyon motorunu doğrudan AC hattı üzerinde veya resistans adımları yoluyla kullanarak yükseltme makinasını başlatır.

Kat hizalamasındaki doğruluğun fren sisteminin etkiliğine bağımlı olması dezavantajıdır. Yük büyüdükçe 50 ile 75 mm arasında değişir. Dolayısıyla konutlarda kabul edilebilir ama ofis ve hastane binaları için uygun değildir.

Bu sistem 0.5 m/s’den büyük hızlarda nadiren kullanılır.

9.6.2 Değişken voltaj değişken frekans sürüşü

DC yükseltme motoruna değişken voltaj sağlayan bir sistemdir. DC sürüş motorunun karakteristikleri: asansörü sarsıntısız bir şekilde hızına ulaştıracak torka sahiptir ve aynı şekilde durdurmak üzere, hareket eden yükün ataletini rejenerasyonla emebilir.



Durdurma frene bağlı değildir, emilen bütün güç yine elektrik sistemine geri döner. Bu sistem 9 m/s hızlara kadar asansörler için uygundur.

9.7 İşletim sistemi

Hizmet talebine göre asansörün harekete geçirilmesi yöntemi işletim sistemi olarak anılır. Binanın kat sayısı arttıkça sistemin etkinliğine olan ihtiyaç da büyür. Dolayısıyla sistemi iç ve dış taleolerle birliktelik içinde çalıştırmak bir zarurettir. Muhtelif işletim sistemleri vardır:

9.7.1 Tek otomatik işletim

Kabin işlem panelinde her kat için bir düğme ve her biniş noktasında da tek düğme vardır. Her kattaki he asansör için bir çağrı butonu bulunur. Trafiği az binalarda kullanılır.

9.7.2 Tam selektif kollektif

Kollektif işleyiş bir yöndeki tüm çağrıları toplar ve yanıtlayarak asansörü yönlendirir; ardından ters yöndeki çağrıları toplar ve yanıtlar.

“Aşağı kollektif” bunun bir varyantıdır: Üst katlarda sadece aşağı butonu vardır. Bu yaklaşım insanların çoğunun girişten kata (yukarı çağrı) ve kattan girişe (aşağı çağrı) kullanmak istedikleri binalarda uygundur.

9.7.3 Çift yönlü kollektif

İki kabinli selektif kollektif işleyiş iki yönlülükle sağlanır.

Kabinlerden biri yuva katı kabinidir. Ama bu durum her gezide değişebilir. Diğer kabin serbesttir ve son çağrıldığı yerde kalabilir. Yuva katı kabini lobideki veya bodrum katın-daki çağrılara yanıt verir. Serbest kabin ise lobinin üstündeki veya tayin edilen alandaki çağrılara gider.

9.7.4 Grup otomatik işleyişi

İkiden fazla asansörün otomatik çalışmasını anlatır.

Kabinlerin çalışması bir süpervizör sistemle denetlenir. Seçilen dağıtım noktalarındaki kabinler kapılarını otomatik kapatır ve düzenli gezilerine devam ederler. Yayalar her katta bir dizi asansör için iniş-çıkış düğmeleriyle çağrıda bulunurlar. Kat düğmelerinin anlık tetiklenmesiyle ayarlanan duraklara varış, gruptaki herhangi bir asansör tarafından yerine getirilir ve bu, çağrının gidiş yönündeki kata en yakın kabin ile yapılır.

Süpervizör denetim sistemi, çizelgeli çalışmanın da dâhil olduğu yoğunluk saatlerine göre kabin koordinasyonu yapar.



9.8 Hidrolik asansörler

Kabine bir askı sistemiyle bağlı tek hareketli değişme tipi hidrolik silindir yoluyla faaliyete geçen asansörlerdir. Kayış seti bir çift kılavuz sray üzerinde kayar. Hareket kontrolü ve kat hizalaması, spiral tasarımlı güç ünitesiyle sıvının silindire kontrollü verilmesiyle son derece hassas sağlanır. Aşağı iniş yer çekimiyle yürütülür.

Bu sistemde hidrolik sıvısını tanktan alıp kabini yükseltecek silindire vermek için elektrikli pompa kullanılır. Hizalama hassasiyeti veya silindirin inişini sağlamak için bir kontrol valfi kullanılır. Bu valf sıvının yine silindire akmasını mümkün kılarak hızı yavaşlatır ve hiza hassasiyetini sağlar.

Bu asansörler yüksek bakım malyetleri nedeniyle pek rağbet görmemişlerdir. Üreticileri de çok fazla değildir. Ayrıca VVVF güç ve mikro işlemci sayesinde konvansiyonel asan-sörler de yüksek hassasiyete sahiptirler. Dolayısıyla motorize halatlı asansörü ikame etmek için ciddi bir ihtiyaç yoktur.

9.9 Boyutsal ve yapısal gerekler

9.9.1 Boyutsal gerekler

İnşa açısından veya üretim ve kurulumda standarda sahip olmak için milli bina kanunu, asansör boşluğu tam tamına kabine ve yaya kapasitesine uygun olmalı şeklinde salık ver-mektedir. Boyutla ilgili kategoriler Bölüm 2’deki Şekil 2-8 ile 2-11 arasında verilmiştir.

9.9.2 Yapısal gerek

Asansör boşlukları tüm kenarlardan tesis edilmelidir.30 metreye kadar boşluklarda dikey < 25 mm.60 metreye kadar boşluklarda dikey < 35 mm.90 metreye kadar boşluklarda dikey < 55 mm.

Mimarın sormayacağı ama planlamacının ona vermesi gereken birkaç önemli nokta şunlardır:

1. Makina dairesi. Zemin dizaynı en az 500 kg/m2 yük taşıyacak şekilde olmalı-dır. 2. Kiriş yükü. Genel kirişlerdeki toplam yük, kirişe asılı asgari yükün iki katına ek olarak kirişlere dayanan tüm ekipmana eşit varsayılmalıdır.3. Kirişin sapması. Genel kirişin asgari statik yük altında genişliğin 1500’de 1’ini aşmaması gerekir.4. Büyük boyutlu asansör kurulumunda makina dairesinin çatısının da, asansör aksamını kaldırmada kullanılan kasnağı bakım-onarım amacıyla kaldıracak şekilde tasarlanması gerekir.



9.10 İç kısma göre sınıflama

Asansörler günümüzde sadece taşıma amaçlı düşünülmüyor. Binanın ve yapısal özel-liklerinin önemi, şıklığı, dışarıdan verdiği izlenim, içeri girildiğinde önce asansörün iç görünümünde yansıyor.

İç tasarıma yönelik kavramlar ve malzemeler şöyle sıralanabilir:a) Kapı hariç her tarafın ayna olması. Kabin buton paneli kapı tarafına monte edilir; bakım onarım için açılması gerekir. Görünümün gerektirdiği güzelce boyanmış alü-minyum panel veya ahşap olması uygundur. Altın kaplamalı cila da aynıyla gayet iyi gider.b) Temalı binalardaki asansörler, duvarlardaki renklerle ve ahşapla uyumlu olmalıdır. Yapılara uygun tematik görsellerde seçmek mümkündür. c) Ticari binalarda paslanmaz çelik vb. malzeme yeterlidir. Bunların aytaşı sonlamalı ve sunmikalı olanlarıu en tercih edilenleridir.

9.11 Yönetmelikler listesi1. IS 4666-1980, elektrikli yaya ve yük asansör spesifikasyonu (birinci revizyon)2. IS 6383-1971, elektrikli servis asansörleri spesifikasyonu.3. IS 2332-1963, zemin ve kat ıstılahı.4. IS 4289-1967, asansör kabloları spesifikasyonu5. IS 3043-1966, topraklama uygulaması yönetmeliği.6. IS 1860-1980, elektrikli yaya ve yük asansörlerinin kurulum, işletim, bakım uygu-lama yönetmeliği (ikinci revizyon).7. IS 6620-1972, elektrikli servis asansörlerinin kurulum, işletim, bakım uygulama yönetmeliği.8. IS 2309-1969, binanın ve bağlı yapıların yıldırıma karşı korunma yönetmeliği (birinci revizyon).9. IS 4591-1968, yürüyen merdiven kurulum ve bakım uygulama yönetmeliği.

Ayrıca milli bina kanunu kısım VII’nin provizyonu. Asansör ve yürüyen merdivenlerin kurulumun dikkatle gözlenmelidir. Benzer şekilde, NBC’nin IV. kısmında belirtilen de-ğerlendirmelerin de dikkate alınması gerekir.



10. TRAFOBir konut ya da ofis binasında verilen elektrik ve elektromekanik hizmetlerin kalbi trafodur. Elektrikli aletlerin kullanımındaki artışla birlikte güç kaynağının güvenilirliği, esnekliği, yatırım maliyetinden yapılacak tasarruf ile sürdürülebilirlik son derece önemlidir. Tra-fo tasarımına koyulmadan önce, transformatörün kapasitesine, sistemin dağıtımına ve tertibine karar verebilmek için azami güç ihtiyacı dâhil yükün gerçekçi tahminini yapmak şarttır. Bunları arıza düzeyinin hesabı, teçhizatın seçimi ve spesifikasyonun tamamlanması vb. izler.

10.1 Trafo kapasitesinin yük hesabı, azami ihtiyaç

Her elektriksel tasarım, bağlı yüklerin ve azami ihtiyaçların hesaplanmasıyla başlar. Her yük türünün yere, tesisat tipine ve kullanım faktörüne bağlı olarak kendi karakteristikleri vardır. Çeşitli türden yüklerin azami ihtiyaçları aynı zamanda ortaya çıkmaz. Ayrıca, trafodan azami istek de farklı yük tiplerinin azami istekleri toplamının bir kesiri olacaktır. Bu kesire çeşitlilik faktörü diyoruz.

Trafonun kapasitesi yukarıda sözü edilen yüklerin toplam azami talebine %20-30’luk bir marj eklenerek belirlenebilir. Bu azamiye de ulaşılan her servisin azami taleplerinin toplamı üzerinden %80’lik bir çeşitlilik faktörü alarak varılabilir. Fakat konut bölgelerinde %50 çeşitlilik faktörü yeterlidir.

10.2 Trafonun bileşenleri

Trafonun çeşitli bileşenleri vardır. Biri, YG56 (HT) panelleridir. Diğeri, yüksek voltajı düşüğe döndüren transformatörlerdir. Bir diğeri, tüketicinin kullanımı için düşük voltajı işleyen AG57 (LT) panelidir. Bütün bunlar, sistemin güvenli ve verimli kullanımı için aşağıdaki aksesuarlarla birliktedirler.

a) YG panelinde akım transformatörü, potansiyel transformatörü, YG devre kesicisi, koruyucu röleler, toprak arızası röleleri yer alır.b) YG kaynağı AG’ye çeviren transformatör ve koruyucu aygıtlar (Buchholze rölesi gibi).c) AG panelinde devre kesiciler, akım transformatörleri, çıkış anahtarları veya MCCB’ler ve aşırı akım ve toprak arızası gibi koruma röleleri.

Yukarıda sayılan türden aygıtların kapasitesini hesaplama yöntemi izleyen başlıkta anlatılmaktadır.

56 HT, High tension, Yüksek Gerilim,YG57 LT, Low tension, Alçak Gerilim, AG



10.2.1 Transformatörlerin sayısı ve kapasitesi

Bu iki büyüklük, trafo sisteminin güvenilirliğini tayin eder. Trafonun tasarımının sadece muhtemel yükler dikkate alınarak yedek kapasiteyle değil; bir kesinti anında güç kay-nağı hasar görmeyecek şekilde yapılması şarttır. Tek transformatörlü kurulumlardan kaçınılmalı, en az iki transformatöre yer verilmelidir. Adet ve kapasite belirlerken şunlara bakılır:

a) Her biri, trafonun %50-60 kapasitesinde 2 transformatör (Hesabı Bölüm 1’de).b) Her biri, trafonun %40-45 kapasitesinde 3 transformatör (Hesabı Bölüm 1’de).

Trafodaki transformatör sayısının 2-3 ile sınırlanması doğru olur. Aksi takdirde standarda en yakın boyutta seçilmesi gereken AG sistemi karmaşıklaşabilir.

10.2.2 AG şalter panelinin transformatör boyutunu sınırlaması

Arızadan veya kısa-devreden hemen sonra beslemenin yeniden sağlanması gereği, transformatörün AG tarafında devre kesici kontrol uygulamasını zorunlu kılar. Mamul AG devre kesicileri 31MVA/35MVA’lık kısa devre mukavemetine sahiptirler. Bundan dolayı LT tevzi barasındaki (bus bar) arıza düzeyinin 43/50 kA’dan az olacak şekilde sınırlanması şarttır. Bir transformatörün yüzde empedansı ön tahminle %5 (1/20) olarak düşünülebilir. Bu yüzden LT tarafındaki simetrik bir kısa devre, transformatörün değerinin 20 katına eşdeğer bir maksimum arıza düzeyiyle sonuçlanabilir.

Dolayısıyla 1600 kVa’lık bir transformatörde arıza düzeyi 32 MVA (=1600x20) olur ki 2000 ve 2500 kVa’lık transformatörler için bu değer 40 ve 50 MVA’dır. Yani böyle trans-formatörler olduğunda AG kesicisi ve tevzi sistemi arızaya karşı gereğince belirlenip tasarlanmalıdır.

10.2.3 Giriş kaynağı ve arıza düzeyi

Pratikte 100 kVa’yı aşan güç ihtiyacında YG kaynakta ısrar edilir. YG kaynak durumunda, kullanılacak YG kesicilerinin spesifikasyonuna karar vermek için sistemin arıza düzeyini dikkate almak gerekir.11 kV düzeyli HT sisteminin arıza düzeyleri genelde 150/250/350 MVA’dır. HT şebekesinde arıza düzeyi 350 MVA olarak alınır.

10.3 Tek hat diyagramın geliştirilmesi

Giriş kaynağının adedi binanın önemine göre belirlenebilir. Yedek kaynak (stand-by kaynak) güç sağlayıcıdan elde edilebilir. İki ayrı giriş kaynağı olan önemli kurulumlarda bir bus kuplörü de bulunabilir ve tevzi çubuğunun bir tarafının arızalanması halinde diğer tarafının iş görmeye devam etmesi için transformatörlere çıkış besleyicileri her iki tarafa da dağıtılabilir. Aşağıdaki tipik bir YG tertibatı tek hat şemasıdır.



Şekil 10.1 Tipik bir trafo tek hat diyagramı HT-YG ve LT-AG

Transformatörlerin sayısı ve kapasitesi AG panel bordundaki giriş besleyicilerinin sayısını ve değerini belirler. İki veya daha çok giriş gerektiğinde bus kuplörü de bulunmalıdır. Dış besleyicilerin sayısına AG tevzi sisteminin tasarımı temelinde karar verilir. Dış besleyi-cilerin adedi ve kapasiteleri belirlenirken, acil güç kaynağını jeneratör setine bağlayan besleyicinin kapasitesine özel bir önem verilmelidir.

Farklı türden mevcut yüklere yönelik dış besleyicilerden başka, AG panel bordunun güç faktörü kontrol paneline bağlanacak her kesimi için de karara varılmalıdır. Ayrıca muhtemel yükler için de yedek dış besleyiciler hazır olmalıdır.

10.4 Arıza düzeyinin hesabı

Elektrik tasarımı, olası arızaya dayanacak ekipmanı seçmek için yapılır. Ayrıca, arızanın da hasara yol açmadan önce giderilmesi gerekir. Arıza düzeyinin hesabı bu yüzden vaz geçilmezdir. YG sistemi durumunda; arıza düzeyi, sistemi oluşturanın arıza düzeyine uymak zorundadır. BIS, muhtelif sistem voltajlarına göre, sistemin kısa devre görme gücünü IS 2026 (Par I) 1977’de belirtmektedir. Buna göre, en yüksek sistem voltajları 7.2, 12, 17.5 ve 24 kV olduğunda; kısa devre görme gücü, 500 MVA olacaktır.

Standartlar, bu gücü AG ağları için tanımlamamıştır. Ancak Hindistan elektrik mevzuatına göre AG donanımları 35 MVA’lık kısa devre arıza düzeyine dayanmak zorundadır.

Muhtelif güçteki transformatörler için yüzde empedanslar Tablo 10.1’dedir.



Tablo 10.1 Muhtelif güçteki transformatörler için yüzde olarak empedanslar

Örnek

1600 kVa’lık bir transformatör. Primer ve sekonder sargılarındaki voltajlar, 11 kV ve 415 V. AG sargısının uçlarındaki kısa devre simetrik akımı bulun.

Yüzde olarak empedans, tam yük akımı çekilirken ortaya çıkan voltaj düşüşünü gös-terir.

YG tarafına veya AG tarafında referans olarak ohm cinsinden empedans hesaplanabilir.

Arıza akımı, kısa devre olduğu zaman uçlardan geçen akımın değeridir. Yani empedans ile tam voltaj tüketildiğinde geçen akımdır.

Tam yük akımı = 1600/(√3 x 415)= 2225 A (AG tarafında) = 1600 x 1000/(√3 x 11000)= 84A (YG’de)

1600 kVa değerli trasformatörlerde yüzde empedansı 6.25 seçmek için Tablo 10.1’e başvurun.

%6.25 empedans, tam yükte voltaj düşüşünün (YG’ye referansla) 11000 V’nin veya (AG’ye referansla) 415 V’nin %6.25’i olacağını anlatır.

Empedansın değeri

Vtam yükte düşüş = (6.25 x 11000)/(100 x √3)= 397V (HT’de) veya = (6.25 x 415)/(100 x √3)= 15V (LT’de)Z = 397/84= 4.726 ohm (HT’de)veya = 15/2225= 0.006742 ohm (LT’de)Iarıza = 11000/(√3 x 4.726)= 1343A= 1.34 kA (HT’de)veya = 215/(√3 x 0.006742)= 35539A= 35.53 kA (LT’de)Varıza(HT)= (√3 x 11000 x 1343)/106= 25.58MVAVarıza(HT)= (√3 x 415 x 35539)/106= 25.54MVA

Yani, sargıdalardaki arıza akımı farklı olmakla birlikte, dayanıklılık cinsinden arıza, aynı olacaktır.



10.5 Arızaya dayanma kapasitesi

Burada iki parametre vardır: Ekipmanın dayanabileceği arıza düzeyi ve süresi.

Örnek

1 saniye boyunca 50 kA dayanma kapasiteli bir ACB, 1 saniye süreyle 50 kA’lık elektrik veya mekanik şoka dayanır. Arızanın süresi 1 saniyeyi geçerse; örneğin T saniye için arızaya dayanma kapasitesi

= 1 saniye dayanma kapasitesi / T1/2

Yani 50 kA’ya 1 saniye dayanan bir ekipman, örneğin 3 saniye boyunca 50/31/2= 28.9 kA’ya dayanır.

Üreticiler, bu arızaya dayanma kapasitesini 1 veya 3 saniye için verirler. YG panelinin, ACB’nin, sigorta anahtar/anahtar sigorta’nın, transformatörlerin arızaya dayanma ka-pasiteleri, üreticilerce belirtilir.

Bu kapasite AG panellerinin tevzi kanalları58 ve yükseltme şebekeleri itibarıyla özel olarak değerlendirilmelidir. Dağıtım barası59 ve dağıtım kanalları, şebeke girişi kesicilerininken daha az kapasiteli olmamalıdır. Pratikte 35MVA’ya karşılık gelmek üzere 50kA arıza düzeyi esas alınır.

Bu 50 kA’lık kapasite, çoğu durumda gerekli olmamakla birlikte, yükseltme boşluğu60 için de verilmektedir. Bu durum, maliyeti aşırı yükseltir. Bunların kapasitesini belirlemek için, yakınlarındaki arıza düzeyinin transformatör empedansını ve daha önce anlatılan kablo empedansını dâhil ederek hesaplanması gerekir.

10.6 Koruma sistemi ve arıza ayrımı

Ekipmanın olası arıza düzeyine dayanacak şekilde seçilmesiyle, koruma sistemi yük-leri de hasardan korumak için en kısa zamanda arızadan arındırmak üzere tasarlanır. Genelde aşağıdaki korumalara başvurulur:

YG Panel. Tersine belirlenmiş asgari zaman (IDMT61) rölesi, iki aşırı yüklü (%50-200, +25’lik adım); bir toprak arıza rölesi (%50-200, +25’lik adım)

Transformatör. Transformatör arızaya karşı YG ve AG panelleriyle sağlanan harici düzeneklerle korunur. Transformatördeki sargılar arası arızaya karşı koruma en az 800 kVaWlık Buchholz rölesiyle sağlanır.

58 Bus-duct59 Bus-bar, dağıtım barası, tevzi çubuğu60 Rising main, yükseltme boşluğu, eksenel şaft61 IDMT, inverse definite min.time



AG ACB. Aşırı yük ve anlık tahliyede kurulu.

SW sigorta/sigorta anahtarı. HRC sigortalar.

AG ACB. Günümüzün havalı devre kesicileri, mikro işlemci tabanlı üretilmektedir. Bu kesiciler, aşırı akım, düşük voltaj ve termal aşırı yük manyetik trip cihazlarında kuruludur. Bu da panelin boyutunda küçülme ve daha az kablo avantajı sağlar. Azami kesme ka-pasitesi ile kısa devre süresi ise mikro işlemci sayesinde çok iyi düzeylere ulaşmıştır.

Tipik kurma/kesme kapasitesi, kısa devre süresi ve toplam kesme süresi aşağıdaki tablodadır.

Tablo 10.2 Mikro işlemci kontrollü ACB’nin parametreleri

Aşağı ağda arıza olması halinde yukarı kesicilerin trip yapmamasını garantilemek için arıza ayrımı yapılması gerekir. Aşağı kesicilerin aşırı yükü ve kısa devre ayarı daha düşük olduğu için aşağı rölesi de daha hızlı çalışır. Hatta kesicinin trip pozisyonuna gelmemesinin diğer besleyicileri etkilemesi mümkündür.

Arızanın olduğu andan itibaren kesicinin trip pozisyonuna geçmesi için geçen Tt toplam süre:

Tt = Tröle + Tc + Tb

Tt: toplam trip süresi

Tröle: rölenin harekete geçiş süresi

Tc: trip bobininin tetikleme süresi

Tb: kesicinin açılma süresi

Aşağı ağdaki herhangi bir arıza için toplam trip süresi, bir sonraki yukarı rölenin harekete geçme süresinden az olmalıdır. Bu da her rölenin süre ayarını düzenleyerek sağlanır.

10.7 Kapasitörlerin değeri ve seçimi

Elektriğin ilk zamanlarında yükler, doğrusaldı. Yükler de endüksiyon motorlarından, ısıtıcılardan ve ampullerden ibaretti. Akım, voltajı izlerdi ve birkaç sorun vardı sadece.



Ama bilimsel gelişmeyle doğrusal olmayan yükler üretildi - bilgisayarlar, motor kontrolleri, kumandalar, elektronik balastlar. Doğrusal olmayan bu yükler şunlara yol açar:

1. reaktif güç yaratarak güç faktörü düşüşü;2. harmonik;3. süreksizlik;4. voltaj değişkenliği.

10.7.1 Reaktif güçTransformatörle kaynak makinesinin de içinde olduğu ekipmanlarca yaratılan manyetik alanlarla işleyen her elektrik yükü, voltajla akım arasında belli bir gecikme üretir ki buna endüktans adı verilir. Bu gecikme, belli bir süre için akımı pozitif sürdürürken negatife geçen voltaj bunu tersindirici etki gösterir. Bu süre içinde negatif güç ortaya çıkar ve gerisin geri ağı besler. Akımla voltaj aynı yönlü olduklarında, endüktif yüklerdeki manyetik alanı oluşturmak için yine aynı miktarda enerjiye ihtiyaç duyulur. İşte bu manyetik ters enerjiye reaktif güç adı verilir (Şekil 10.2). Alternatif voltaj ağlarında 50/60Hz) bu süreç saniyede 50-60 kez tekrarla-nır. Bunun çözümü manyetik ters enerjiyi kapasitörde depolayarak ağı bu reaktif enerjiden kurtarmaktır. Bu sebeple otomatik reaktif güç sarfı sistemi (ayarsız/konvasiyonel) kurulur.

Bu sistemler, bir dizi kapasitör ünitesinden oluşur ve akım transformatöründen alınan değerle belirlenen bir güç faktörü denetleyicisiyle çalıştırılırlar.

Yani her elektrik enerji biçiminin iki bileşeni vardır: aktif ve reaktif güç. İlki fiilen yapılan işe katılır; sayaçlar aktif enerjiyi kaydeder ve tüketiciye bu bileşen faturalanır. Reaktif bileşen, yüksek yük akımı, voltaj düşüşü ve sistem kaybıyla sonuçlanır.

Şekil 10.3’te görünür gücün reaktiften büyük olmasından dolayı reaktif bileşene bağlı kayıplar sergileniyor.

Aktif gücün görünür güce oranı güç faktörüdür:PF= aktif güç / görünür güç= cos Φ

Şekil 10.3’e göre PF’nin teorik olarak, kapasitörler olduğu için, 1’e yakın olması icap eder. Ama pratikte bu pek mümkün olmaz. Zira yük değişimleri yüzünden aşırı telâfi ve yüksek voltaj sorunlarına bağlı ekipma yanması vs. sonuçlar ortaya çıkabilir.

Matematiksel olarak aktif ve reaktif bileşenler şöyle tanımlanır:Pa= √3 V I cos Φ

Pa , aktif güce çevrilecek girişi gücü (görünür güç) miktarıdırPr= √3 V I cos Φ

Pr , reaktif güce dönüşecek giriş gücüdür.

Dolayısıyla giriş gücü de ikisinin toplamıdır:P= √3 V I= √(Pa

2 + Pr2)



Kapasitörde saklı telâfi olmaksızın ağdan beslenen reaktif güç bileşeni budur ve sonraki manyetizme değişiminde kullanılır. Kapasitörün Qc reaktif gücünün volt-amper-reaktif (VAR) hesabı şöyle yapılır:

Qc= Pa (tanΦ1 - tanΦ2)

Parantez içindeki ifadenin değeri Tablo 10.3’tedir.Qc= Pa x (tanΦ1 - tanΦ2)

ÖrnekFiili motor gücü: P= 100 kW.

Qc(kvar)= Pa x F= aktif güç (kW) x faktör f

Fiili cosΦ= 0.61Kapasitörün reaktif gücü:

Qc= 100 x 1.01= 101.0 kvarPa= S x cosΦ= görünür güç x cosΦ

Şekil 10.2 Aktif ve reaktif güç ilişkisi



Hedef cosΦ= 0.96 tanΦ1 + Φ2, cosΦ’ye göre değerler Tablo 10.3’te.

Tablodaki f faktörü= 10.3

Kapasitörün kvar değerinin ifadesi için:Qc= Vc Ic

Qc= Vc x Vc/Xc= Vc2/Xc

Xc= 1/(ω.c)= 1/(2fc)Qc= Vc

2 x 2πfc

Bu ifade, kapasitör faz ve nötr üzerinde bağlı ve faz nötr voltaja tabi iken tek fazlı PFC uygulaması içindir.

Ama kapasitör üç fazlı uygulamaya bağlıyken aşağıdaki söz konusudur:

i) Kapasitör stara bağlı:

Kapasitöre gelen voltaj VL/√3. Yani toplam kvar telafisi hesabı:QTot= 3Vc

2/(√3)2 x ω x cCstar

= QTot/(VL2 x 2πf)

Şekil 10.3 Görünür gücün aktif güçten büyük olması nedeniyle reaktif güçten kaynaklanan kayıpların tasviri

ii) Delta bağlantısı:

Kapasitöre fazdan faza VL voltajı gelir, yani toplam kvar telâfisi: QTot= 3VL

2 ω c Cdelta

= QTot/(VL2 ω)= QTot/(3VL

2 x 2πf)

Sonuç olarak şunu diyebiliriz: Cdelta

= Cstar/3

Dolayısıyla star bağlantısı bunun 3 katı kapasitans gerektirdiği için PFC konfigürasyonları genelde delta bağlantılıdır.



Örnek

Aşağıdakiler için kapasitör değerlerini hesaplayın:i) Star bağlantı, bkz.: Şekil 10.4(a)ii) Delta bağlantı, Şekil 10.4(b)

Parametreler aşağıdaki gibidir:

Endüksiyon motoru 220 kW; ağ 440 Vac, 3 fazlı; frekans 50 Hz. Güç faktörü ise, cosΦ1= 0.7, cosΦ1= 0.9, cosΦ1= 0.7 ve tan 1= 1.02 ve cosΦ2= 0.9 ve tan Φ2= 0.48.

Qc = Pa (tan Φ1 - tan Φ2)= 220 (1.02 - 0.48)= 118.8 kvar.

Vc = Vc/√3= 440/√3= 254 V.

i) Star bağlantı:Cstar = QTot/(VL

2 x 2πf)= 118.8 x 1000/(4402 x 2π x 50)= 1954 μF (faz)

CTot = 6862 μF

Şekil 10.4 (a)

ii) Delta bağlantı:Vc= VL= 440 V.Cdelta = QTot/(3VL

2 x 2πf)= 118.8 x 1000/(3 x 4402 x 2π50)= 1954 μF (faz)

CTot = 1953 μF

Şekil 10.4 (b)



Tablo 10.3 Qc kapasitör reaktif gücünün belirlenmesi için tablo

Yani 25 kvar x 4= 100 kvar telâfi seçebiliriz. Her biri 137 μF’lik üç kapasitör, yani CTot= 4 x 3 x 137= 1644 μF/faz veya 18.8 kvar x 6= 112.8 kvar seçebiliriz.



Tablo 10.4 (a) Üç fazlı kapasitörlerin voltajları 230 Vac, 50/60 Hz, Delta bağlantı

Tablo 10.4 (b) Üç fazlı kapasitörlerin voltajları 440 Vac, 50/60 Hz, Delta bağlantı

Seçim tablosundan her biri 103 mikro faradlık 3 kapasitör seçilir.Dolayısıyla CTot= 6 x 3 x 103= 1854 F/faz.PF düzeltmesi nedeniyle görünür güçteki azalma

S1 - S2 = P1/cosΦ1 - P2/cosΦ2= 220/0.7 - 220/0.9 = 314 - 244= 70 kVa

veya 70 x 0.9= 63 kW’lık ek güç sağlanabilir ve ağ yoluyla aktarılabilir.Güç kayıpları akımın karesidir; bu yüzden güç kaybındaki küçülme:

= I12 - I2

2= yaklaşık S12 - S2

2= 3142 - 2442

Kayıplardaki yüzde azalma: = ((3142 - 2442)/3142)x100= %39.6

Motorun kablodan çektiği akım (telâfisiz yük) I1 = (220x1000)/(0.7x440x√3)= 412 A.

Motorun çektiği hat akımı (telâfiden sonra) = (220x1000)/(0.9x440x√3)= 320 A.

Yani kablo ek 92A daha taşıyabilir veya tasarımcı kablonun kesitini küçültebilir.



10.7.2 Güç faktörü düzeltme yöntemleri

Buraya kadar reaktif güç, kapasitans vb. hesapları inceledik. Şimdi güç faktörüne ba-kacağız. Bu yöntemler:

1. Reaktif gücün kapasitörlerle telâfisi.2. Yarı iletkenlerle aktif telâfi.3. Aşırı uyarılmış senkron motorlar (makinalar, üreteçler).

İlki en yaygın yöntemdir. Bu yüzden kapasitörlü telâfiye ilişkin muhtelif kontrol tipleriyle ilgileneceğiz. Bunlar şöyledir:

1. Münferit yahut sabit telâfi. Bu yöntemde her reaktif güç üreticisi kendi başına telâfi edilir. Yani mesela he motor, balast olan noktaya bir kapasitör konulur.2. Grup telâfi. Reaktif güç kaynaklarının tümü grup halinde bağlanır ve bütün olarak telâfi edilir. Yani mesela, on motorluk bir yük noktası için bir adet kapasitör seti ve beş kaynak makinalık bir başka yük noktası için ayrı bir kapasitör takımı kullanılır.3. Merkezi veya otomatik telâfi. Münferit yükler geniş mesafelerle dağıtılır ve merkezi güç faktörü istenir.4. Karma telâfi. İlk üç yöntemin karmasıdır.

Kapasitör, güç faktörünü nasıl artırır?Şekil 10.2’de, düğümlerde akımın voltaja göre gecikmesi reaktif güç üretir. Güç faktörü düzelmesinde amaç, düğümlerdeki gecikmeli reaktif gücün erken (öncü) reaktif güçle telâfi edilmesidir.

Bu şekilde istenmeyen voltaj düşüşleri ve ilâve ohmik kayıplardan da kaçınılır. Gereken erken güç, besleme ağına paralel kapasitörlerce, endüktif tüketiciye mümkün olduğunca yakında üretilir. Statik telâfi cihacı gecikme bileşenini küçültür. Ancak ağdaki şartlar de-ğişirse, tekli güç faktörü kapasitörleri eklenerek veya çıkartılarak erken reaktif güç adım adım ayarlanabilir. Tipik bir kapasitör kontrol devresi Şekil 10.5’tedir. Burada delta bağlantılı filtreli kapasitör seti bağlantıları gösterilmiştir (filtreler sonraki kısımda anlatılacak).

10.7.3 Kapasitörlerin gruplanması

1. Sıcaklık grubu. Kapasitörlerde bir sayıyı bir harf takip eder. Mesela 40/D. Sayı, kapasitörün çalışacağı en düşük ortam sıcaklığıdır. Üst sıcaklık ise Tablo 10.5’teki ilgili harfle gösterilir.

Kapasitörün ömrü en çok sıcaklığa bağlıdır. Yani azami kasa sıcaklığını aşmayacak şekilde soğutma şarttır; gerekirse zorunlu soğutmaya62 başvurulabilir.

62 Forcing cooling



Şekil 10.5

Tablo 10.5 Sıcaklık limitine dayalı kapasitör değeri

2. Kapasitörün kasası (kılıfı). Modele göre değişiklik gösterir. Kılıf tipi iki harf IP ve izleyen iki rakamdan oluşur. Tablo 10.6’da ilgili rakamların anlamları verilmiştir.

Tablo 10.6 Kapasitör kılıfı tipi



3. Geçerli azami aşırı akım. Nominal akım, oynamalar hariç nominal voltajdan (VN) ve frekanstan (Hz) ileri gelen akımdır. Tüm kapasitörlerce sürdürülebilecek geçerli azami aşırı akım (Imax)ise nominal akımın 1.5 katıdır.

4. Geçerli azami aşırı voltaj. Tablo 10.7’de belirtilen kapasitörler aşırı voltaj için uygundur.

Tablo 10.7 Azami geçerli aşırı voltaj

10.7.4 Harmonikler ve oynamalar/transiyenler

Modern endüktif, doğrusal olmayan ekipmanların üretilen bu unsurlar hat akımında kirliliğe yol açar. Güç faktörü düzeltmesi yahut güç faktörünün kapasitansı besleyici transformatörle müştereken bir rezonant devre oluşturur. Bu devrenin kendi rezonant frekansının tipik aralığı 250-500 Hz’tir ve 5. ve 10. harmonikler arasındadır (5x50, 10x50). Rezonans, aşağıdaki istenmeyen sonuçlara yol açabilir:

1. Kapasitörlerin aşırı yüklenmesi;2. Transformatörlerin ve aktarım cihazlarının aşırı yüklenmesi;3. Ölçüm ve kontrol sistemlerinde, bilgisayarlarda enterferans;4. Harmoniklerin büyümesi;5. Voltaj distorsiyonu;6. Nötr iletkende aşırı akım. Dengeli yük şartlarında faz akımı nötrdekini yok eder. Dört telli bir sistemde tek fazlı doğrusal olmayan yüklerde üçüncü harmoniğin tek sayılı katları yok olmaz, tersine nötr iletkene birlikte eklenirler. Doğrusal olmayan tek fazlı çok fazla yükün olduğu sistemlerde nötrdeki bu akım tehlikeli düzeylere ulaşabilir. Bu olgular Şekil 10.6’da izah edilmiştir.

Voltaj dalgalanması

Bunun başlıca sebebi büyük yüklerin güç tüketimi veya ciddi yük dalgalanmasıdır. Bu tesadüfi dalgalanmalar, aydınlatma cihazlarında fark edilen değişkenliklerine atfen göz kırpma/kırpışma63 adı da verilir. Muhtemel çözümü, dinamik voltaj telâfisidir.

63 Flickers, kırpışma



Harmoniklerin sınırlandırılması

Harmoniklerin toplam harmonik voltaj distorsiyonu (VTHD) formunda yüzde olarak sınırlandırılması Tablo 10.8’dedir.

Şekil 10.6 Güç kalitesi - hat voltajı dağılımındaki tipik durumlar

Tablo 10.8 Toplam harmonik voltaj distorsiyonu

Kapasitör baklı bir rezonans örneğinin çalışması meseleyi açıklar. Tipik durumda, yük ağına paralel bağlı doğrusal olmayan yükler ve kapasitörler VTHD’yi Şekil 10.7’de gö-rülen düzeye yükseltirken güç faktörünü de büyütür.



10.7.5 Kapasitör ve endüktör kombinasyonu

Devre kapasitörleri endüktif yüke seri veya paralel bağlanabilirler. Her durumda rezo-nans oluşur.

Seri devre. Şekil 10.8’de kapasitör, endüktöre seri bağlıdır. Rezonant frekansında empedans son derece düşük ve resistif yapıdaki asgari değere düşer ve bu da akımı birkaç kez katlar. Sonuç şudur:

1. Harmonikler transformatörün birincil tarafındadır (HT).2. Transformatör, LV tarafındaki PFC kapasitörle birlikte seri rezonant devre olarak davranır.3. Rezonant devre harmonik frekansla birleşirse rezonans oluşur.4. PFC kapasitör HT tarafındaki bazı harmonikleri absorbe ederse de; bunun düzeyi, rezonant frekansın harmonik frekansa göre konumuna bağlı olacaktır.5. Bu harmonik akım PFC kapasitöre ilâve yük dayatır. Rezonans sonucunda düşük voltaj tarafındaki voltaj bozulur.

Paralel devre. Şekil 10.9’da kapasitörle endüktans bağlantısı paraleldir. Rezonant frekansta endüktif reaktans kapasitif reaktansa eşittir. Nihai empedans, rezonant fre-kansta çol yüksek bir değere çıkar. Paralel rezonant devresinin uyarımı empedanslar üzerinde yüksek voltajla ve döngüde çok yüksek cereyanla sonuçlanır. Kapasitörler ve transformatörler ilaveten yüklenirler.

Durum böyleyse ne yapmak gerekir? Bir tasarımcı, güç devresindeki harmonikleri emecek filtre devrelerini bilmek zorundadır.

Filtre devreleri seri rezonans devresi oluşturacak şekilde seri bağlanmış kapasitörler ve reaktörlerdir. Bileşen tasarımı ve boyutları şöyle yapılır:

Şekil 10.7



Şekil 10.8 Seri rezonans

Şekil 10.9 Paralel rezonans

10.7.6 Harmonik filtre devresi1. Ayarlı filtre devresi. Her harmonik frekans için ayar yapılmalıdır ki: bu da her biri için bir filtre devresi demektir. Harmonik akım %90 düzeyinde azalacaktır (Şekil 10.10 ve 10.11)

Şekil 10.10 Ayarlı harmonik filtre

2. Ayarsız filtre devresi. Ayarsız filtrede amaç kapasitörün transformatör endük-tansıyla rezonans halinden kaçınmaktır.



Ayar bozma frekansına bağlı olarak şebeke daha çok veya az harmonik akım emecektir. Devre Şekil 10.10’dakiyle aynıdır fakat ayarsız kapasitörler kullanılmıştır. Bu tür filtre yaygındır ve şu sıralar çok etkilidir.

Reaktörle kapasitör seri rezonant devresi oluşturdukları için reaktans aşağıdaki gibi hesaplanabilir:

Reaktör XL= 2πFLKapasitör XC= 1/(2πfc)

Şekil 10.11

Reaktör kapasitör ağı Z= XL - XC

Reaktörlerin kapasitörlerle seri bağlanması kapasitörde voltaj artışıyla sonuçlanır. Dolayısıyla ayarsız filtreler için kullanılan kapasitörlerin voltajlarının hat voltajından yüksek olması şarttır.

VC = VN [100/(100 - P)]VC: Gereken kapasitör voltajıVN: Normal hat voltajıP: Gereken ayarsızlık= (f/fres)

2 x 100= 100 x XL/XC

QC = (1 - P/100) (VC/VN)2 NC

Ancak, QC = VC2/XC olduğu daha önce gösterilmişti.

VC2/XC = (1 - P/100) (VC/VN)2 x NC

VC2/(2πfc)= (1 - P/100) (VC/VN)2 x NC

veya c = NC(1 - P/100)/( VN2 2πf)



ve P = XL/XC x 100= (2πfL/1) x 2πfc x 100Yani L = P/(100 x 4 x π2 f2 c)

Resonant frekansı: ωr = 1/√(LN x c)

Ama LN’nin değerini bulmak zordur, zira ağa bağlanmış yüke göre değişir. Rezonant frekansının yaklaşık değeri aşağıdaki formülle bulunabilir.

Rezonans koşulundan kaçınmak için kapasitör güç çıkışının kritik kapasitör çıkışından az olması gerekir.

fr= 50√[(ST x 100)/(Qc x μk)]

(ST terimi kVa olarak yük; μk terimi yükün yüzde empedansı; QC terimi kvar kapasitör çıkışı.)

Örnek

Aşağıdaki konfigürasyonun rezonans riski olup olmadığını bulun.

Transformatör ST= 630 kVa, μk= %5.

Kapasitör çıkışı QC ? 250 kVa.

Formüle göre: fr = 50√[(ST x 100)/(Qc x μk)]

= 50√[(630 x 100)/(250 x 5)]= 355 Hz.

Yani rezonans frekansının 7. harmonik için kritik olduğu ve 250 kvar’dan düşük değerli kapa-sitör düşünülmesi ya da, daha iyisi, ayarsız kapasitör kullanılması gerektiği görülmektedir.

Bundan sonra ayarsız kapasitörlerin veya raktörlerin veya seçilmesi gerekir. Kapasitörle-rin P değerleri muhtaliftir - üretici tablolarında yer alır. Bu tablolar Tablo 10.9’da, 10.10’da ve 10.11’de V=400’lük şebeke ile %5.67’lik, %7’lik ve %14’lük 440 V kapasitörler için verilmiştir. Farklı şebeke ve kapasitör voltajları için tablolar üreticilerden bulunabilir.

10.7.7 Kapasitör kurulumunun bileşenleri

1. PFC denetleyici. Modern denetleyiciler mikro işlemci tabanlıdır. Bu işlemci akım trans-formatöründen gelen sinyali çözer ve anahtar komutları üreterek, kapasitör aşamaları ekleyen veya kaldıran kontaktörleri kontrol eder. Akıllı kontrol ile kapasitör adımlarının iyi kullanımı, en az sayıda anahtarlama işlemi ve optimum ömür sağlanır. Burada V, I, f, Q, Pa, S, cos Φ ve ayrıca tek harmonikler, kapasitör akımı vb. görüntülenir.

2. Sigorta. MCCB’nin HRC sigortası, kısa devreye karşı gübenlik cihazı olarak çalışır. Sigorta kapasitörü aşırı yüklenmeden korumaz. Dolayısıyla sigortanın değeri uygun



şekilde belirlenmelidir. HRC sigortanın değeri, nominal kapasitör akımının 1.6 ile 1.8 katı olmalıdır. Tablo 10.12, sigorta seçimi için karşılık gelen kapasitör, kvar gereklerini göstermektedir.

3. Kapasitör kontaktörü. Bunlar elektromekanik anahtarlama elemanlarıdır. Standart ve ayarsız PFC sistemlerindeki kapasitörleri veya reaktörleri anahtarlamakta kullanılırlar. Anahtarlama, yarı iletken denilen elektronik anahtarla icra edilir. Bu ikinci durum, mesela hassas yükler için hızlı anahtarlama gerektiğinde iyidir. Kapasitör olarak planlanan ay-gıtların anahtarlama kontaktörü olarak kullanılması gerekir. (Şekil 10.12) Bu kontaktörler kontak sekmesini ve sonucundaki yüksek oynaklığı engellemek içindir. Giriş akımının kontaktörün ve kapasitörün nominal akımından az olacak şekilde sınırlanması gerekir.

Giriş akımı sıçramaları kontaktörlerin ana kontaklara kaynamasına sebep olabilir. Bu kapasitörlerde silici fonksiyonlu ön (leading) kontaklar kullanılır, yani her ön kontak, kalıcı bir mıknatısla kontaktör yuvasına bağlıdır. Ön kontak ana kontaktan önce kapanır ve ana kontaklar kapalıyken açılır. Kapasitör kontaktörleri düşük endüktanslı ve düşük kayıplı kapasitör setlerinin doğrudan anahtarlanmasına uygundurlar.

Şekil 10.12 Tipik bir kapasitör kontaktörü



4. Reaktör filtreleri. Seri rezonant frekansının ayarını bozmak için kapasitörlerle seri kullanılırlar ve kapasitörü hasardan korumaya yardım ederler. Kritik frekanslar 5. ve 7. har-moniklerdir (250 ve 350 Hz). Bunların seçimi ayarsız kapasitörler bahsinde anlatılmıştı.

5. Kapasitör. Kapasitörlerin geniş uygulama alanı farklı dielektrik teknolojisine ihtiyaç duyuruyor. Düşük voltajlı güç faktörü düzeltmesi söz konusu olduğunda, metalli plastik film veya polipropilen en uygun ve iktisadi teknolojidir. Propilenin üstün nitelikleri nede-niyle dielektrik aracı olarak kağıt kullanımı çok tercih edilmiyor artık.

Tablo 10.9 V= 400 V, f= 50 Hz, p= %5.67 (fr= 210 Hz)

Tablo 10.10 V= 400 V, f= 50 Hz, p= %7 (fr= 189 Hz)

Tablo 10.11 V= 400 V, f= 50 Hz, p= %14 (fr= 135 Hz)



Tablo 10.12 Önerilen sigorta seçimi (çapraz referans)

Propilen kapasitörler nadiren bariz kısa devreye sebep oldukları için, sigortalar güvenilir koruma sağlamaz. Bu sigortalar kısa devre koruması için devreye monte edilir, aşırı yükten koruma için değildirler. Kapasitörlerde kısa devre olmaması nedeniyle, aşırı basınca tepki veren diskonektöre uyarlar. Eğer çok sayıda elektrik kesintisi olursa, gaz oluşumu kapasitör kasasındaki basıncı hızla artırır (Şekil 10.13) Silindirik kasadaki genişlemenin bir ölçüyü aşması dahili telleri ayırır ve hattan ayırır.

Kapasitör, gecikmeli reaktif gücü telâfi etmek üzere öncü reaktif güç üretir. Kapasitörler, anahtarlamadan (IN’nin 100 katı) kaynaklanan giriş akımlarına dayanabilecek kapasitede olmalıdır. Kapasitans değerinin hesabı ve seçimi önceki kısımlarda anlatılmıştı.

Örnek

2 No. 1000 kVa transformatörlü bir trafonun beslediği ve azami ihtiyacı 1200 kW olan bir kurulum için gereken kapasitör setini hesaplayın. Güç faktörünün 0.8 olduğu var-sayılmaktadır.

Şekil 10.13



Bir binadaki yük faktörü genellikle zirve yükün %60’ıdır.

Yani azami ihtiyacın %60’ı= 1200 x 0.6= 720 kW.

Güç faktörünü 0.8’den 0.9’a çıkaracak çoğaltan faktörü 0.2680’dir (Tablo 10.3).

Yük gücü faktörünü artırmak için gerekli kapasitör seti: 720 x 0.268= 192 kvar.

Ofis binasının yüklerini besleyen trafoların çoğu haftada sadece 40 saat ve balans süresince yüklendikleri için, yük azami ihtiyacın %20’sinden azdır ve transformatörün manyetizma kvar’ını ayrıca düşünmek zorunlu değildir. Örnek için iki transformatörle beslenen LT panelin iki kısmına 2 No. 100 kvar’lık (4x25) kapasitör seti bağlanabilir. 1000 kVa transformatörün manyetizma akımı 50 kvar civarında olduğu için, transformatörün ON olduğu her durumda 50 kvar’lık kapasitörlerin bağlı kalmasını sağlama almak için kapasitör seti kontrol devresi planlanabilir. Bu da her banktaki 2 No 25 kvar kapasitörlerin anahtarını LT giriş kesicisinin NO yardımcı kontağına kilitleyerek yapılabilir.

Mali yararlar

Güç faktörü düzeltimi ve harmonik kontrolü, güç masrafında tasarruf sağlayarak 12-24 aylık bir dönemde sonuç veren mali avantajla sonuçlanır.

10.8 Tevzi çubuğu, boşluk ve tevzi kanalı

İlk zamanlarda trafodan bir binanın katlarına veya bir sınai tesisin çeşitli bölümlerine enerji nakli sadece kablolarla yapılırdı.

Tablo 10.13 Standart kısımlarda Alüminyum tevzi çubuğunun akım taşıma kapasitesi

Yakın zamanlarda bunun yerini aktarım kolonu aldı. Tevzi çubuğuyla aradaki boşluk R-Y-B fazlarını saklar. Ancak bu durum çok fazla yer işgali gerektirir. Bu taşıma kanalı odadaki hava boşluklarıyla kaplı olarak taşıyıcının değerini azaltarak seçilen tevzi çu-buğunun boyutunu artırır.

50 Hz AC 4 alüminyum tevzi çubuğunun kapasitesi Tablo 10.13’tedir.

Yukarıdaki taşıma kapasiteleri, ortam sıcaklığı durgun açık hava 35° C iken 50° C içindir. Ama eğer tevzi çubukları kapatılacaksa veya sıcaklık artışı 50° C’yi aşmayacak şekilde



sınırlanacaksa, bu durumda ya akım taşıma kapasitesi düşer ya da tevzi çubuğu büyür. Yani sıcaklık yükselişi aşağıdaki gibi sınırlandığında değer yitimi faktörü şöyle olur:

1. Ortam 35° C için yükseliş 40° C= 0.882. Ortam 35° C için yükseliş 35° C= 0.75.

Benzer şekilde, tevzi çubuklarının kapalı ortamda sınırlandığı durum için değerler Tablo 10.14’tedir.

Tablo 10.14 Tevzi çubuğu için yeniden değerleme faktörü

Örnek

35° C ortam sıcaklığının 30° C üstünde yükseliş için 1000 amp tevzi çubuğunu boyutu belirleyin. Çubuğun odası 300x200 mm boyutlarında, iyi havalandırılmaktadır.

Çubuğun oda alanındaki payını %5’ten az varsayalım. Değer yitimi faktörü 0.75 olur (Tablo 10.14)

Daha aşağı sıcaklık artışı için değer yitimi faktörü= 0.75.

Tabloya göre değer şu olmalı: 1000/(0.75x0.75)=1777 AMP.

Tabloya göre tevzi çubuğunun 50.8x6.35 mm2 kesitli 1940 amp olarak seçilmesi gerekir. Çubuklar ve şebeke bağlantıları için işaretleme sistemini BIS tanımlar (Tablo 10.15).

Tablo 10.15 Tevzi çubuklarının renk kodları



Akışın yatayken kırmızının tepede, cepheden bakıldığında solda veya en uzakta olması gerekir. Akış dikeyse, kırmızı cepheden bakışla solda solda veya en uzakta olmalıdır.

Nötr kolayca ayırt edilebilir olmadıkça; sıralama RYB ve siyah olmalıdır. Üç telli DC sisteminde, nötr, pozitifle negatifin arasında olmalıdır.

10.8.1 Son eğilimler: Hava izoleli taşıma kanalı

Zaman içinde gelişen tasarımlar kompakta tevzi çubuğu kanal sisteminin gelişmesiyle sonuçlandı. Bu sistemde tüm yapı, modüllerden oluştuğu için esnektir. Bu yapıyla sınai tesislere ve yüksek binalara düşük voltajlı elektrik gücü verilir. 160-1250 amp alüminyum iletken ve 125-2000 amp da bakır iletken için mevcutturlar.

Bu yapıyşa 400 amp’a kadar yükleri fişli kutularla beslemek mümkündür. Uygulaması basittir. Vidaya gerek yoktur. Detaylar Şekil 10.14’tedir.

Şekil 10.14 Fişli kutu tespit düzeneği

Fişli kutular için yerler kanal yüksekliğince uygun aralıklarla sağlanır. Böylece güç için çıkış esnekliği sağlanır. Bu yapının başlıca avantajı elektriksel izolasyonlu iki ayrı kesim saye-sinde bakım ve sınama yapma imkânı verir; yani bir şeyleri sökmek takmak gerekmez.



Çubukların birbirinden izolasyonu etraflarına sarılan kağıtla yapılır. Son gelişmelerle yüksek etkili, aleve dayanıklı, higroskopik olmayan F sınıfı yalıtkan malzemeler çıkmıştır. Tevzi çubukları yeterli açıklıkla yalıtılırlar.

40° C ortam sıcaklığının üstündeki sıcaklık yükselişi, bakır taşıyıcı için 50° C ve alümin-yum için de 40° C’dir. Taşıma kanalının boyutları, kolon şebekesi64ne kıyasla oldukça küçüktür. Ama bu iletken kesiti büyür (Tablo 10.16 ve 10.17).

Tablo 10.16 Alüminyum taşıma kanalı boyutları

Tablo 10.17 Bakır taşıma kanalı boyutları

Taşıma kanalı sınai uygulamalardaki gibi yatay yahut yüksek binalardaki gibi dikey ola-bilir. Kanal için alanın önceden iyi planlanması gerekir. Binanın şaftı konusunda mimar net bilgiye sahip olmalıdır. Şaftın boyutları Bölüm 2’de anlatılmıştı.

Paralel akışlı iki taşıma kanalına kurulacak iki adet fişli kutu arasına 50 mm boşluk ve-rilmesi gerekir. Ayrıca kapı açıklığının da hesabı gerekir. Kanalla demet/sütun arasında da 50 mm açıklık gerekir.

10.8.2 Sandviç yalıtımlı taşıma kanalı

Bu, en modern elektrik dağıtım sistemidir. Kablolar için yegâne alternatif değildir ama çok daha avantajlıdır. Her ekipman veya tesis bir koruyucu ile korunur ve diğer dağıtım ağlarını etkilemeyecek şekilde kendi başına sürdürülür. Yükler doğrudan fişli kutulardan beslenir.

Sandviç taşıma kanalında tevzi çubukları birbirlerine yakındırlar. Bu durum düşük re-aktans, empedans, voltaj düşmesi ve güç kaybı sağlayan fazlar arasında endüktansa imkân vermez. Açıklığa izin verilmediği için, baca etkisi yoktur ve yangın bariyerine de gerek kalmaz. Fakat taşıyıcılar uygun yerlerdeki fişli kutuların olduğu yerde ayrıdır.

64 Rising main, eksenel şaft, ana kolon



Münferit tevzi çubukları çok katlı F sınıfı izolasyonludur. Taşıma kanalları IP 54 koruma ile imal edilirler. Bakır çubuklar 800-5000 amp, aluminyumlar 500-3600 amp için üretilirler.

Taşıma kanalının ve iletkenin boyutu, hava yalıtımlıya göre ciddi ölçüde küçülür (Tab-lo 10.18 ve 10.19). Bakır çubuklu sistemin boyutu alüminyumlununkinden çok daha küçüktür. Sandviç taşıma kanalının kesiti Şekil 10.15’te; dikey kanalın montaj düzeni Şekil 10.16’dadır.

Şekil 10.15 Yatay sandviç tevzi kanalının kesiti

Şekil 10.16 Dikey taşıma kanalının montaj planı



10.9 Enstrüman transformatörleri

Koruma röleleri ve ölçerler akım ve voltaj transformatörleriyle beslenir. Bu aygıtlar güç devrelerinin yüksek voltajına karşı koruma sağlarlar. Ayrıca güç devresininkine orantılı mik-tarda ölçer ve röle sunarlar. Ama bunlar görece ucuz olacak şekilde küçültülmüşlerdir.

CT’lerin ve PT’lerin doğruluk gerekleri uygulama tipine bağlıdır. Teknik olarak kesinlikle güvenli bir kural doğruluğu en yüksek ekipmanı kullanmaktır. Fakat bu durum iktisaden en iyi seçenek olmayabilir.

Tablo 10.18 Aluminyum sandviç taşıma kanalı boyutları

Tablo 10.19 Bakır sandviç taşıma kanalı boyutları

10.9.1 Akım transformatörleri

Doğruluk sınıfı. Bir CT için hata belirlemesi, tanımlanan kullanım koşullarında verilen limitler içindedir.Yük. Genelde belli bir güç faktöründe absorbe edilen volt-amp cinsinden görünür güç olarak ifade edilir.Etiketli yük. Doğruluk gereğinin dayandığı yük değeri.Etiketli kısa süreli akım. İkincil devresi kısa devre yapmış bir akım transformatörünün ciddi bir zarar görmeden etiketli süre içinde dayanacağı birincil akımın değeridir.Doğruluk limit faktörü. Etiketli doğruluk limiti birincil akımın etiketli birincil akıma oranıdır.Etiketli ikincil akımın standart değeri. 5A ve 1A.Etiketli çıkış. 2, 5, 7.5, 10, 15 ve 30 VASıcaklık limiti. CT’ler yağlı veya bitümlü bileşiğe batırılmaz.



Tablo 10.20 İzolasyon tipi (sol sütun) ve sıcaklık (sağ sütun)

a) Ölçme CT’leri

Doğruluk sınıfı 0.1, 0.2, 0.5, 1, 3 ve 5.

İlk dört standart doğruluk sınıfı için ilgili frekansta akım arızası (hatası) ve faz değişimi, ikincil yük etiket yükün %25-100 arasındayken, Tablo 10.21’de verilen değeri aşmamalıdır.

Son iki doğruluk değeri (3 ve 5) için akım arızası Tablo 10.22’dedir.

İşaretleme. Ölçüm CT’leri, doğruluk sınıfını izleyen belirtilen etiket çıkışıyla işaretlenir ve 15 VA sınıf 0.5 veya 15/0.5 olarak yazılır.

b) Koruma CT’leri

Doğruluk sınıfı, P’nin izlediği ilgili doğruluk sınıfı için belirlenen birincil akımın etiketli doğruluk limitinde göz yumulan en yüksek yüzde bileşik hata ile tayin edilecektir. Standart doğruluk sınıfı 5P, 10P, 15P.

Koruma CT’leri doğruluk şimit faktörünün izlediği doğruluk sınıfıyla tayin edilir. Standart doğruluk limit faktörü 5, 10, 15, 20, 30. 5 P 10 olarak tayin edilen bir CT 5 P doğruluk sınıfı ve 10 doğruluk limit faktörü anlamına gelir.

Arıza limitleri Tablo 10.23’tedir.

İşaretleme. Etiketki doğruluk limit faktörü, karşılık gelen çıkışa ve doğruluk sınıfı ile gösterilir. Mesela 30 VA sınıfı 5P/10 veya 30/5 P 10.

10.9.2 Potansiyel transformatörleri

Üç tiptir: i) Ölçüm; ii) Koruma; iii) İkili.

Doğruluk sınıfı. Bir potansiyel transformatör için hata belirlemesi, tanımlanan kullanım koşullarında verilen limitler içindedir.

Etiketli yük. Etiketli doğruluk sınıfına karşılık gelen yük.

Etiketli çıkış. 10, 15, 25, 30, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 500 VA. (Kalın yazılanlar tercih edilir.)

Ölçüm voltajı transformatörünün yüzde voltaj oranı arızası ve faz değişimi Tablo 10.23’tedir.



10.10 Kablolar

HT kablolar HT paneli transformatöre bağlamak için, LT kablolar transformatörden bağlamak için gereklidir. HT kablolarda tasarım esası kablonun akım geçirmesinden ziyade arızaya dayanma kapasitesidir. Seçilen kablonun bu kapasitesi HT sistemin arıza düzeyine uymalıdır. Üreticinin verilerine bakmak gerekir.

Örnek

11 kV’lik paneli, sistem arıza düzeyi 350 MVA olan 1600 kVa’lık transformatöre bağlayan HT kablonun boyutunu belirleyin.

Ish(kA)= sistem arıza düzeyi (MVA)/(1.73x11kV)= 350/(1.73x11)= 18.39kA

Kısa devre akımı esasında kablonun boyutuna aşağıdaki formülle karar verilir:A= Ish(kA) x f 1/2/KA= kablonun kesit alanı mm2

t= arızanın süresi (genel 1 saniye alınır)K= sabit (Alüminyum için 0.094, bakır için 0.143)A= 18.39 x 1/0.094= 195 mm2

Al.A= 18.39 x 1/0.143= 128 mm2

Cu.

Tablo 10.21 Akım arızaları ve faz değişimi

Tablo 10.22 Akım arızaları ve faz değişimi

Tablo 10.23 PT için voltaj oranı hatası ve faz değişimi



Sonra en yakın boyut belirlenir.

Farklı besleyiciler için LT kablo boyutunun tayininde besleyicilerin bağlandığı yük ve kabloların uzunluğu belirlenir sonra da üreticinin tablo verilerine göre, gönderici uçla alıcı uç arasındaki voltajın 8V’yi aşmayacağı da göz önüne alınarak, kabloya karar verilir. Kablo boyutları Ek C’de Tablo C.7’dedir

10.11 Trip beslemesi için batarya seti

Şönt tribi tahliyesi65 verildiğinde, trip besleme66 voltajını belirlemek zorunludur. YG panelleri için, giriş panelindeki 11 kV/110V’lik potansiyel transformatöründen 110 V AC trip beslemesi alınabilir. Fakat HY tevzi çubuğundaki ciddi arızalar, voltajda ciddi düşüşlere neden olabilir ve mevcut trip (şönt açtırma) beslemesi çok düşük olduğunda sorunlara yol açabilir. Ayrıca aynı şey, devre kesiciyi triplemekte başarısız kalarak şönt tribi (açtırma salıcısı) tahliyesiyle sonuçlanabilir. Bunlar için şarjlı batarya setleriyle 24/30 V DC trip beslemesi şarttır. DC trip beslemesi olan her durumda HT paneldeki tüm gösterge ışıklarını DC kaynağa bağlamakta fayda vardır.

10.12 Giriş yeri koruması (IP tasnifi)

Paneller, aydınlatıcılar vb. diğer ekipmanı korumanın derecesi 2 haneli numarayla ifade edilir. Bunlardan ilki toza, diğeri de neme karşı korumayı gösterir (IS 10322, part I, 1982).

Örnek

Ekipman korumasının IP 42 olarak tanımlanması, 1 mm’den büyük katı cisimlerin girişine ve en fazla 15° su düşüşüne karşı koruma olduğunu söyler.

HT ve LT paneller IP 42 koruma sınıfındandır. Yukarı taşıyıcılar IP 42, IP 54, IP 55, IP 56 korumayla üretilirler. IP grubu büyüdükçe ekipman maliyeti de büyür. Çoğu durumda yukarı taşıyıcılar için IP 42 yeterlidir.

10.13 Paneller

ACB’nin teknik özellikleri, röleler, koruma aygıtları belirlendikten sonra sıra panel özel-liklerine gelir. En zekice tasarlanmış bir panel zavallı görünebilir yahut üreticiye gerekli bilgiler verilmemişse hiç çalışmayabilir. Bu bilgiler şunlardır:

65 Şönt salıcılar66 Şönt açtırma



1. Panelin kullanıma bağlı kategorileri;2. Paneldeki kısımların ayrım biçimi;3. Tip testi kriterleri;4. Koruma gerekleri;

10.13.1 Panel sınıflandırma

Paneller niçin kullanıldıklarına göre gruplanırlar. Bu gruplama sayesinde üretici bir türden yükü bir kısma, diğerini öbür kısma ayırır veya uygulamalar için ayrı paneller tasarlar. Tasnif şöyledir:

1. Güç kontrol merkezi (PCC). Gücü farklı uygulamalara dağıtmak için bir paneldir. Mesela bir besleme kontrol motorlarına veya alt bir panel kanalıyla binanın başka bir yerine yönelik olabilir.2. Motor kontrol merkezi (MCC). Mesela pompa odası gibi, motor yüklerine yakın bir paneldir. Özellikle kapasitörlü tasarlanır.3. Sviç dağıtım bordu (SDB). Binanın güç kaynağı girişindeki ana dağıtım bordudur. Binanın diğer alt bordlarına dağıtım buradan yapılır.4. Hafif dağıtım bordu (LDB). Besleme bordları arasında en düşük rütbeli olandır. Buradan binanın odalarına dağıtım yapılır.5. Motor kontrol merkezi gücü (PMCC). Çeşitli yükler ve motor yükleri için ortak bord. Küçük binalarda ve ışık, güç ve motor yüklerinin aynı yerden beslendiği du-rumlarda başvurulur.6. Otomatik güç kontrol paneli (APFC). Güç faktörünü iyileştirmek için kapasitör setleri gerekir. Kapasitörleri, koaktörleri, raktörleri barındıran, bu paneldir. PCC’nin veya MCC’nin parçası olabilir, tek de kullanılabilir.7. Dizel jeneratör senkronlamalı panel. Dizel jeneratör odasındadır. Mikro işlemci tabanlı kontrolleri barındırır. DG setlerin işleyişini denetler, iki DG seti paralel senk-ronlar ve güç çıkışını denetler.8. Programlanabilir lojik kontrol (PLC). Akıllı paneldir. Mikro işlemci tabanlı prog-ramlanabilir lojik denetleyiciyi barındırır. Güç üretimim, beslemesi, kesintisi ile ilgili parametrelerin denetler ve kaydını tutar, işlemlerin akışını ayarlar.9. İki tevzi çubuklu paneller. Hem acil hem de normal çalışma güç kaynakları iki tevzi çubuklu bu aynı panelde çalışırlar.

10.13.2 Ayrım biçimleri

Panel tasarımı, kompartımanların belirlenip ayrılması ve yalıtılması halledilmeden bitmez. Bir bölmedeki biri başka bir bölmedeki elektrik, yangın vb. tehlikesinden etkilenmemelidir. Çeşitli türleri Tablo 10.24’te listelenmiş ve Şekil 10.17’de grafik olarak verilmiştir.



10.13.3 Tip testi kriterleri

IS 8623 (part 2) 1993’te bu kriterler kısmı tip testi (PTT) olarak tanımlanır. Burada üretilecek toplam içinden bir örnek panel, yetkili merkezi laboratuarda (Hindistan’da CPRI’dır) test edilir. Ama bu sistemde seçilen bir tanenin arızalar karşısında her yönüyle mükemmel olması garanti değildir.

Son gelişme, komple tip testtir (FTTA). Burada üretici muhtemel kullanıcı gereklerinden yüzlerce tasarlar, komponentleri standartlaştırır ve seçtiği birini tasarlar. Bir kullanıcıdan bir şey geldiğinde, ona uygun bir seçim yapılarak ilgili panel sadece o komponentler için üretilir. Dolayısıyla kullanıcı aldığı panelin güvenilirliği konusunda rahattır. Ancak bu kez de kullanıcının tercihi sınırlanmıştır. Zira tasarımın standardına uygun elemanlar üreticinin gereklerine tabidir.

Tablo 10.24 Panel kompartımanlarının ayrım biçimleri



10.13.4 Koruma gerekleri

Paneller, kullanılışlarına göre koruma sınıfına alınırlar. Bunlar üreticiye IP sınıfı olarak belirtilir. İlgili gerekler Tablo 10.25’tedir. IP harflerini iki rakam ve bir de harf izler. Bunların anlamları da aynı tablodadır.

Tablo 10.25 IP sınıfı koruma kriterlerinin seçimi



Şekil 10.17 Muhtelif ayrım formları



11. ELEKTRİK DAĞITIM SİSTEMİ VE KABLOLAMABinadaki elektrik kabloları genellikle en basit iş olarak görülür ve kablolama, deneyimli bir tesisatçının takdirine bırakılır.

Oysa ulusal/uluslararası standartlara uygun olarak belirlenen ve kablolamaya, iletkenlere ve çeşitli aksesuarların değerleri dikkate alınarak, doğru düzgün tasarlanan bir tesisatın güvenli olacağı unutulmamalıdır.

Aşırı yüklenmeye ve kısa devreye bağlı yangının asıl sebebi, tasarımcının eksik plan-laması ve sistemin beceriksiz ellere kalması ya da savsaklamalardır.

Bu bölümde elektrik kablo sistemi tasarımının ilkelerini ve binanın dağıtım panelini gö-receğiz. Ayrıca bazı durumlarda mimarın, inşaatçının veya mühendisin bilgi zaafından dolayı, düşük kalitede işlere aşırı ödeme yapılması nedeniyle kablo sisteminin ödeme ve ölçüm yöntemi de anlatılacak.

11.1 Nokta kablolama67

11.1.1 Tanım

Bir referans noktası (priz noktaları dışında) MCB68 denetimi gerektiren tüm işleri içerir veya aşağıdakilere dönük anahtarlar yerleştirilir:

i) Tavan fanı, ışık tesisatı ve çağrı zili için tavan gülü (kartonpiyer).ii) Lamba tutucu.

11.1.2 İçerik

Nokta kablolama aşağıdaki kalemleri kapsar:i) Buvat. Çelik veya PVCden olabilir. Dirsek, te ayırıcılar vb. malzemeler gerekir.ii) Kablo.iii) Anahtar kutuları (çelik/PVC) ve ilgili aksesuarlar, regülatörler, soketler, fenollü lamine yaprak vs.iv) Kontrol anahtarı veya belirtilmiş ise MCB.v) 3 veya 6 pinli soket (fiş/priz), 5 amp referans noktası için tavan gülü/konnektörü.vi) anahtar kutusunda veya aynı devre noktaları arasında bağlantı/ara bağlantı ya da en yakın müsait noktadan bir döngü, nötr döngüsü vs.

67 Point wiring68 Miniature circuit breaker, minyatür devre kesiciler



vii) Metal anahtar kutusundan bir diğerine ve prizlere/soketlere topraklama ucuviii) Modüler anahtar soketi, modüler kutu, anahtar, priz/soket ve regülatör.

11.1.3 Nokta referanslı kablolamanın ölçümü

Noktasal kablolamada ölçüm, aspiratör (pencere ya da duvar tipi fanlar), tavan fanı, çağrı zilleri ve tesisat vb. gibi noktaların sayısına bakarak yapılır.

Ara bağlantılar, en yakın noktadan döngü yahut metal anahtar kutuları arasındaki top-raklama iletkeni döngüsü için ayrıca pay bırakılmaz. Noktaların sayımı muğlaktır, zira kablolama uzunluğu 1-2 ufak odaya ve/veya büyük bir konferans salonuna akılarak farklılık gösterecektir. Dolayısıyla noktaların sayısal değerleri, teklifi vermeden önce doğru tespit edilmelidir.

i) Tip I, II ve III konutlar için A grubu kablolama, kamu sektöründe tanımlandığı gibi veya 100 metrekareye kadar alanlar içindir.ii) Tip IV ve üstü konutlar için B grubu kablolama, 100-200 metrekare arasındaki bina alanları içindir.iii) Ofis, hastane, mağaza, okul, kütüphaneler gibi konut dışı binalardaki alanlar için C grubu geçerlidir.

11.1.4 Soket çıkış noktaları için nokta kablolamai) Duy (5A/6A) ve güç (15A/16A) noktası kablolaması, ilgili çıkış noktasından soket çıkış noktasına kadar doğrusal olarak ölçülür.ii) Anahtarlı/MCB’li Metal/PVC anahtar kutusu, soket çıkışı ölçülür ve ayrı bir kalem olarak gösterilir.

11.1.5 Grup kontrol noktaları için kablolamai) Eğer bir dizi nokta, tek anahtarla kontrol ediliyorsa; anahtardan en yakın çıkışa kadarki ilk nokta sayılacaktır. İlk çıkıştan sonraki çıkışa mesafe ve sonrakilerin her biri ayrı nokta olarak işlem görür. Bina tipine göre sınıflandırma, A, B, C şeklinde aynı kalır.

11.1.6 İkiz kontrol ışık noktasıi) İki adet çift yönlü anahtarla kontrol edilen bir ışık noktası, tesisattan her iki yandaki anahtarlara kadar iki nokta olarak sayılır.ii) Burada da, iki bağımsız nokta için gereken normal aksesuarların temin edilme-mesinden dolayı hiçbir telâfi yapılmayacaktır.



11.1.7 Çoklu kontrollü çağrı zili noktalarının kablolamasıi) Birden fazla yerden kontrol edilen tek çağrı zilinde, noktanın ölçümü çağrı zilinden konnektöre yapılır. Benzer şekilde bu konnektörden sonrakine ve böylece devam eder ve her biri ayrı nokta kabul edilir.ii) Burada da, iki bağımsız nokta için gereken normal aksesuarların temin edilme-mesinden dolayı hiçbir telâfi yapılmayacaktır.

11.2 Devre ve altşebeke kablolamasıi) Bir katın dağıtım panelinden muhtelif noktaları kontrol eden sigorta şalterine veya şalter kutusu 5A/15A soket çıkışlarına giden kablolar devre kablolamasıdır.ii) Alt şebeke kablolaması, bir ana dağıtım paneliyle diğeri arasında yer alır.

Ölçümi) Devre ve alt şebeke kablolaması, tellerin sayısı ve fiili uzunluğuyla kullanılan buvat üzerinden doğrusal ölçülür.Devre veya alt şebekedeki kalemlerin çoğu için hem tel hem de buvat olarak önceden belirlenmiş değer üzerinden tek kalemde hesaplama yapılır.

Şekil 11.1 Bina elektrik sistemi

ii) Devrenin uzunluğu dağıtım panelinden en yakındaki anahtar paneline kadar ölçülür ve burada nötrün kutuya girip girmediğine bakılmaz.Nötr, genelde çatıda noktadan noktaya esasında döngüye alınmıştır ve panelde 5A spiral (rocket) çıkışı olmadıkça; doğrudan dağıtım paneline alınmıştır aksi durumda nötr, anahtar paneline gelir.



iii) Buvatlar, muhtelif sayıda kablo taşıyacak boyutlarda olabilirler (Tablo 11.1). Bunlar duvarlarda ve çatılarda yer aldığı için devreler ve nokta kablolaması, aynı buvat içinde aynı yönde olurlar. Böylece çatıda lüzumsuz buvattan tasaruf edilmiş olunur. Çatının dayanıklılığı için buvatlar asgari sayıda olmalıdır.Devre kabloları doğrusal ölçülür. Noktasal kablolama gruplanmışsa; devre doğrusal olarak ölçülür ve normal şekilde noktalanır. Ancak burada devrenin değeri, buvatsız olur -zira buvat için referans alına noktayla birlikte pay ayrılmıştır; yani bu değer, çıkış buvatında gerekli sayıdaki kabloyu çekmek içindir; aksi takdirde buvata iki kere pay ayrılmış olur.iv) Koruyucu iletken (döngü için topraklama ucu) devre ve alt şebeke kablolamasıyla gider ve doğrusal olarak ölçülür, ayrıca pay hesaplanır.

11.3 Dağıtım sistemi11.3.1 Besleme girişi noktasında kontrol

Giriş noktasındaki şebekenin aktif her iletkeninde devre kesicili veya sigortalı bir anahtar olacaktır.

11.3.2 Dağıtımi) Dağıtım sistemindeki kablolama, ana veya yan dağıtım panelleri üzerinden yapılır.ii) Ana dağıtım paneli, devre kesiciyle kontrol edilir. Her çıkış devresi fazdaki veya aktif iletkendeki bir devre kesiciyle veya sigortayla kontrol edilir (TPDB’de olduğu gibi).

Tablo 11.1 IS 694-1990’a uygun PVC izolasyonlu 650/1100 V derece alüminyum/bakır iletken kablo azami sayısı

Not:1. Bu tabloda kablolar itibarıyla buvatların azami kapasitesi gösterilmektedir.2. S başlıklı sütunlar 15 dereceden fazla eğilmeyen ve kutularda 4.25 metreyi aşmayan mesafeleri olan buvatlara yöneliktir. 3. Buvat boyutları nominal harici çaplardır.



iii) Yan dağıtım paneli, devre kesiciyle denetlenir. Her çıkış devresinin fazında değeri belirtilen minyatür devre kesicisi (MCB) bulunur.iv) Üç kutuplu dağıtım panelleri nihai devre dağılımında kullanılmaz ama kullanılması halinde de bu paneller HRC tipte sigortalı veya MCB tipli olurlar.v) Devrelerin yükleri dağıtım panlellerinin yolları arasında mümkün olduğunca eşit dağıtılır ve olası durumlar için bir yedek devre bırakılır.vi) Nötr iletkenler (giriş ve çıkış) dağıtım panelinde ortak bir hatta (çok yönlü kon-nektör) bağlanır ve bağlantıları sınama için tek tek kesilebilir.vii) Güç kabloları, devre seviyesinde aydınlatma kablolarından ayrı tutulmalıdır -yani yan dağıtım panelinin dışında.viii) Zaruri (yani stand-by kaynakla beslenecek) ve zaruri olmayan yüklere ait kab-loların ayrı olması gerekir.ix) 3 telli DC sistemin karşıt kutuplarındaki devre, topraklı metal kasa içinde olma-dıkça; ayrı ve içindeki iletkenler arasındaki voltaja bağlı şok riskini belirtecek şekilde işaretlenmiş olmalıdır.

11.3.3 Kablo sistemii) Kablolar döngüsel olarak yapılmalıdır. Faz yahut aktif iletkenler, anahtar kutularında ve nötr iletkenler de, nokta çıkışlarında döngülenmelidir.ii) Hat boyunca kablolamada eklemeler olmamalıdır. Ama eğer gerekirse, metal kutu içine alınmalı ve mekanik konnektörlerle tespit edilmelidir.iii) Işıklar, fanlar ve çağrı zilleri aydınlatma devrelerinde kablolanmalıdır. 15A/16A soket çıkışları ve diğer güç çıkışları güç devrelerinde kablolanmalıdır. 5A/6A soket çıkışı da güç devresinde olmalıdır -konutlarda da diğer binalarda da.iv) Tesisat boyunca kablolama öyle olmalıdır ki: nötr hatta linkli anahtar tertibatı formu dışında kesintilere izin verilmemelidir.

11.3.4 Kablolarda eklentileri) Faz ya da nötr yahut sarımlı eklerin –yani fazda, nötrde ya da koruyucu iletken-lerde- kablolamasında çıplak tel olmamalıdır.ii) Kablolarda boylu boyunca hiçbir ekleme olmamalıdır. Nihai devre veya alt şebeke standart bobinden uzunsa ve bu yüzden ek gerektirirse, böyle eklemeler uygun eşemanlarla, klemenslerle yapılmalıdır.iii) Çok katmalı iletkenlerin sonlandırılması uygun sıkıştırma tipli yüksüklerle yapıl-malıdır.



11.4 Çıkış noktaları için tasarımda benimsenecek değerleri) Akkor ampuller konutlarda 60W ve diğer yapılarda 100W olarak seçilmelidir.ii) Tavan fanlarının 60W olması gerekir. Eksoz fanı, floresan tüpleri, kompakt flore-sanlar, HPMV lambalar, HPSV lamba vs. kapasitelerine uygun değerlerde olmalıdır. Kontrol tesisi kayıpları uygulanabilir olarak düşünülür.iii) 5A/6A ve 15A/16A soket çıkış noktaları (prizler vb.) sırasıyla 100W ve 1000W olmak durumundadır; ancak yüklerin fiili değerlerine göre değişebilir.

11.5 Devre kapasitesii) Aydınlatma devrelerinde ampül sayısı, fan ve soket çıkışı sayısı toplam 10’dan yahut toplam bağlı yük 800W’dan fazla olmamalıdır. Hangisi küçükse o seçilir.ii) Güç devresi, konut dışı binalarda devre başına tek çıkışlı ve yüke göre tasarlanır. Belirtilmiyorsa çıkış başına yük, 1kW kabul edilir. (Konut dışı binalarda tüm güç çıkışlarının her zaman yüklü olduğu varsayılır. Yani çıkışların döngüye tabii olması, güç devresi üzerindeki yükü artırabilir.iii) Konutlardaki güç devresi, devre başına iki çıkışlı (15A/16A ve 5A/6A) düşünülür. Yük hesabına yönelik değerler, çıkış tipine göre belirlenir.vi) 1 kW’yi aşan yükler, izolatör veya küçük devre kesici ile kontrol edilir.

11.6 Standartlara, elektrik tesisat yönetmeliğine uygunluki) Tüm elektrik işleri, Hindistandaki 1910 elektrik yasası ile 1956’daki ek elektrik mevzuatına69 uygun ve günün gereklerine göre yapılması esas alınmalıdır70.ii) Bu işler türlerine göre (Bkz.: Ek A) ilgili Hint uygulama stadanrt kodlarına da uymalıdır.iii) Tüm elemanlar ilgili her türlü standart belirlemelerine uyulmalıdır. ISI sertifikalı mal-zemeler tercih edilir. Fakat buvatlar, kablolar modüler anahtarlar ve prizler gibi soket çıkışları için bulunmaları halinde yalnızca IS işaretli malzemelere izin verilir71.

11.7 Elemanların değerlerii) Kullanılan tüm elemanların voltaj, akım, frekans değerlerinin tesisattaki görevlerine uygun olması şarttır.ii) Tüm iletkenler, anahtar ve aksesuarlar, üzerlerinden geçecek azami akımı taşı-yacak kapasitede olmalıdır

69 Kitap, Hindistan mevzuatı gözetilerek yazılmıştır. Hindistan mevzuatı, ancak Uluslararası BS (Anglosakson standartlara) uygundur.

70 Türkiyedeki Elektrik İşleri Yönetmeliğine, odamız sitesinden ulaşmak mümkündür (www.emo.org.tr) . 71 Türkiye için TSE yada AB



11.8 Kablolama/kablolari) Kablolamadaki iletkenler (esnek kablolar dışındakiler) ya alüminyum ya da bakır olmalıdır. Fakat her türlü binada priz ve/veya soket çıkışlarının kablolaması sadece bakır iletken kablolarla yapılmalıdır.ii) Aydınlatma devrelerindeki iletken, kesit alanı en az 1.5 mm2 olacak boyutta olma-lıdır. Güç kablolamasında bu boyut, 4 mm2 şeklindedir. 5A/6A soket çıkışı da 4 mm2

iletkenle kablolanmalıdır. Zira insanlar cihazları kullanırken ya herhangi bir değerdeki fişi değiştirerek yahut çok başlı seyyar prizlerle(çok pinli soketlerle) iş görürler. Bu da sisteme ilâve yük ve yanma riski vs. ekler.iii) Sıkıştırılmış alüminyum iletkenler, kablolamada kullanılmaz.

11.9 Aksesuarlari) Güç çıkışları (15A/16A) yerine göre tek kutuplu modüler sviçlerle veya MCB’lerle kontrol edilir. 1kW’den fazla güç çıkışlarından ve sınai soket çıkışlarında sadece MCB kullanılır.ii) Kontrol anahtarı devrenin sadece aktif iletkenine konulur. Koruyucu (toprak) veya topraklı nötr iletkeninine tek kutuplu sviç veya sigorta takılmaz.iii) Kaynağın, priz ve diğer soket çıkışları ile fişlerin topraklanmasında 3 pinli sistem kullanılır ve 3. pin, koruyucu iletken (döngü toprağı) üzerinden toprağa bağlanır. 2 veya 5 pin soketlere izin verilmez.iv) Tercihen mekik (ara kilitli) tip soketler kullanılır.v) 5A/6A ve 15A/16A soket çıkışları, aksi belirtilmedikçe izleyen konumlara kurulur:

a) Konut dışı binalarda yerden 23 cm yukarıya;b) Mutfakta çalışma zemininde 23 cm yukarıya ve fırından ve eviyeden uzağa;c) Traş/saç kurutma makinası için banyo soketleri duşun en az 1 m uzağına;d) Konutlardaki odalarda zeminden 23 cm yukarıya.

vi) Aksi belirtilmedikçe 5A/6A ve 15A/16A soket çıkışlarının kontrol sviçleri, bu çıkışlarla birlikte bulunmalıdır.

11.10 Anahtar kutusu kapakları

Fenollü lame siperli kapaklar kullanılır. Bunların esas malzemesi 3 mm kalınlıkta sentetik fenollü reçine bağlı lamine yapraklardır ve IS 2036-1974 P-I derecesine uyarlar.

11.11 Tesisati) Önceden kablolalanmış tesisatta PVC yalıtımlı 14/0.193 mm (asgari) bakır iletken esnek teller/kablolar kullanılır. Uçlar gereğine göre kurulu terminal bloğunda, tavan gülünde sonlandırılır.



ii) Deşarj lambalı tesisatın güç faktörü düzeltmeli kapasitörlerle içsel veya dışsal olarak tamamlanması gerekir. Böyle bir tesisat için gereğince işaretli bir toprak terminalinin temin edilmesi şarttır.iii) Tesisatın kuruluşunda lambanın zeminden 2.5 m yukarıda veya başka uygula-malara göre uygun olması şarttır.

11.12 Kumanda panelii) Kumanda ve dağıtım panellerindeki (DB) tüm kalemler, kübik sviç panellerin bir bölümünü oluşturanlar hariç, metal zırhlı olacaktır. Böyle bir durumda panelin tasa-rımında direk temas olmayacaktır.ii) Panelin ve sigorta kutusunun tipi, değerleri ve grupları belirtilecektir.iii) RCD’ler (ELCB’ler) akım ve arıza değerlerine, tek fazlı yahut üç fazlı konfigürasyon ve hassasiyet gereklerine uyacaktır.iv) Bağımsız toprak terminali bloğu. Her DB’nin (üç fazlıların ve tek fazlıların da) koruyucu (döngüsel topraklama) iletkenlerin (hem girişlerin hem de çıkışların) son-lanmasını sağlayacak şekilde bükümsüz ve tek tek vidalı bağlantıyla, nötr terminal bloğundan bağımsız, özdeş bir toprak terminali olacaktır.v) Anahtar ya da sviçlerin metal zırhında ve gövde toprağı için DB’lerde tek fazlı için 1, üç fazlı için 2 toprak terminali temin edilecektir.vi) Her DB için devre detaylarını, akım değerini ve sigortanın boyutu gösteren bir liste olacaktır.

11.13 Tamamlanma planı ve sertifikasıi) Tüm işlerin bitiş sertifikası, iş bitmesinden sonra proje müdürü ya da baş mühendise teslim edilir. Tüm kurulumun yalıtım izolasyon test sonuçları da bu kapsamdadır. Ayrıca topraklama direncinin sonuçları, elektrotlar ve tarifleri ve diğer tüm detaylar Ek B’deki proformaya göre verilir.ii) Uygun ölçekte çizilen bitirme planı, aşağıdakileri belirtecek şekilde çizilir ve bir de ozalit baskısı hazırlanır ve teslim edilir.

a) Binanın genel planı.b) Ana anahtar/sviç panelinin ve dağıtım panelinin yeri ve kontrol ettikleri devre adedi.c) Tüm noktaların yerleri ve kontroller, bağlantı kutuları ve te yerleri, duvarda/çatıda sıva altındaki saklı yerler. (Bu özellikle sonraki onarım durumlarında sıvanın kırılması açısından gereklidir.)d) Tesisat tipleri, floresanlar, pendant, braketler, fanlar, ekzos fanları ve bunların yerleri.



11.14 Topraklama

Temel şartlar IS 3042-1987’de belirtilir.

Binadaki elektrik sisteminde topraklı nötr (yani transformatör/jeneratör ucundaki nötr toprak), metal ekipmanın ve trafodaki akım taşımayan metal komponentlerin toprağı, aydınlatma koruması, bilgisayarlar ve hastane ameliyathaneleri yer alır.

Topraklama gerekleri 1956 Hindistan elektrik mevzuatında sayılmıştır72.

11.14.1 Yasal gerekler

Tüm orta voltajlı ekipmanlar, iki ayrı bağlantıyla topraklanmalıdır. Yüksek ve aşırı yüksek voltajlarda; nötr noktaları en az iki ayrı elektrotla topraklanır. Toprak elektrotlarından her biri jeneratör odasında veya trafoda bulunur veya topraklamanın enterferansa ne-den olmama şartıyla başka bir yerde de topraklanabilir. Gerek olduğunda nötre uygun empedansta topraklanabilir.

ii) Toprak kaçağına karşı gerekli koruyucu aygıtlar hazır olmalıdır.

11.14.2 Kaynak sisteminin gerekleri

Sistem topraklaması kaynak sisteminin güvenliği içindir. Bu, aktif iletkenlerin potansiye-lini toprağa referansla sınırlandırarak ve izolasyon düzeyiyle tutarlı değerler üzerinden yapılır. Tranformatörün nötr noktasını topraklamak, toprağa makul ölçüde potansiyel sağlar ve buna YG girişinin transformatör üzerindeki etkisi de dâhildir. Topraklama, toprak arızalarındaki koruma panelinin verimli çalışmasını da sağlama alır.

11.14.3 Özel topraklama gereklerii) Statik topraklama. Binayı statik yüklerden korumak içindir. Örneğin ameliyathaneler-deki toprak bağlantıları bu gruptandır. (Detaylar için IS 7689-1974’e başvurunuz.)ii) Temiz toprak. Veri işleme ekipmanını korumaya yöneliktir. Bu, binadaki her toprak hattından bağımsızdır. (detaylar için IS 10422-1982’ye ve IS 3043-1987’ye bakınız.)iii) Topraklama binaların yıldırıma karşı korunması için zorunludur. (İlerideki baş-lıklarda açıklanmıştır.)

11.14.4 Topraklama ekipmanının malzemelerii) Bakırii) GI.

72 Hindistan için ISI; Türkiye için Tesisat yönetmeliğine www.emo.org.tr adresinden ulaşmak mümkündür.



11.14.5 Topraklama sistemi tiplerii) Boru toprak elektrodu: GI borusu.ii) Plaka toprak elektrodu: GI/bakır plaka.iii) Şerit veya iletken: GI/bakır şerit toprak elektrodu.

Doğru kurulum için doğru elektrot seçimi bir zarurettir zira aksi takdirde tüm süreç bertaraf olur. Seçimler Tablo 11.2’dedir.

Tablo 11.2 Farklı türden kurulumlarda elektrot tipinin seçimi

Topraklama yöntemi Şekil 11.2’de ve 11.3’te gösterilmiştir.

Toprak elektrodunun asgari boyutu Tablo 11.3’e göre olacaktır.

Tablo 11.3 Topraklama iletkeni boyutunun seçimi

Topraklamadan beklenen sonuçları almak için boyutlara ve bağlantı yöntemine dair aşağıda gösterilen değerler hayatidir.



Yukarıda (iii) numarada belirtilen şeridin boyu 15 metreden az olamaz. Bu uzunluk, toprak direncine dair bilgi esas alınmak üzere gerektiğinde artırılabilir.

11.14.6 Toprak hattıi) Her biri 50x5 mm’lik iki bakır şerit 11 kV trafo veya DG seti odasında toprak hattı olarak yer alır ve bu durum transformatörün yahut DG setinin kapasitesinden bağım-sızdır. Şeritlerin her biri bağımsız bir toprak elektroduna bağlıdır. Her transforma-törden veya panelden veya üreteçten iki toprak ucu bu hattın iki şeridine bağlanır. Hattın iki şeridi birbirine bağlanır.ii) Tranformatörün nötr toprak uçları bu hatta bağlanmaz. Bunlar doğrudan bağımsız toprak elektrotlarına bağlanır.

11.14.7 Toprak elektrodunun yerii) Normalde bu elektrot, binaya 1.5 metreden daha yakın olmaz. Elektrot çukuru-nun kazısı, binanın temelini etkilemez; böyle bir durumda elektrot binadan uzağa yerleştirilir.ii) Bu yer öyle seçilir ki toprağın makul bir nemli kalma ihtimali olsun.iii) İki veya daha fazla elektrot (plaka/boru) arası 2 metreden az olmaz.iv) Şerit veya iletken elektrodunun hendeği 0.5 metreden daha sığ olmaz.v) Toprağın suni işlemesi odun kömürü/kok ve tuz kullanılarak yapılır.vi) Elektrottan binaya toprak iletkeni mekanik hasardan 15 mm çaplı GI boruyla, tel olması durumunda 40 mm çaplı boruyla korunur ve şerit olması durumunda 30 cm derinliğe gömülür.

11.14.8 Toprak direncii) Her elektrot için toprak direnci ölçülür. Hiçbir elektrodun onaylı bir test cihazıyla ölçülen direnci, 5 ohmdan büyük olmayacaktır. Kayalık zeminde bu değer 8 ohma kadar çıkabilir.ii) Bahsi geçen resistansa ulaşılamıyorsa; mesela elektrot veya toprağın kimyasal işlenmesi gibi gerekli ilâvelerle takviye yapılır.

11.14.9 Toprak elektrotlarının sayısı

1956 Hin elektrik kuralları 33, 61, 67 bu meseleyi netleştirir. Bunlara uyulur. 250 voltu aşan güç kaynağında kullanılan cihazın akım geçirmeyen parçaları iki ayrı ve farklı bağlantıyla toprak hattına veya iki iki yarı ve farklı topraklama setine bağlanır.

Trafolar ve üreteçler için toprak elektrotlarının sayısı şu şekildedir:



i) Her transformatörün nötr toprağı için 2 set.ii) Tüm transformatörlerin gövde topraklaması, YG/AG panelleri ve diğer elektrikli ekipman için trafoda/güç merkezinde 2 set.iii) Her üretecin nötr topraklaması için 2 set.iv) Tüm üreteçlerin gövde topraklaması, AG panel ve diğer elektrikli ekipman için üreteç odasında 2 set.

Not: Üreteç ve trafo ekipmanı aynı binada olduklarında, binadaki tüm elektrikli ekipmanın topraklaması ortak olabilir.

v) Yıldırım iletkeni/paratoner için ayrı bir toprak elektrodu hazırlanır.

Şekil 11.2 Boru topraklama



Şekil 11.3 Plaka topraklama

11.15 Binanın yıldırıma karşı korunması

Konuyla ilgili detaylar IS 2309-1989’dadır. Bu başlık, patlayıcı yapıda olmayan, yani kamusal binalar ile ilgilidir.

11.15.1 Koruma bölgesi ve koruma ilkesi

A) Koruma ilkesii) Yıldırıma karşı koruma ilkesi, binanın üstündeki atmosferle altındaki toprak ara-sında bir iletken kanal oluşturarak deşarj halinde binanın tahrip olmamasıdır. Eğer gerekli oranda topraklı metal parça temin edildiyse ve binada gereğince dağıtıldı ise; tahribat, ciddi ölçüde engellenmiştir.



ii) Korumanın gerekli şartları hava terminalleri konularak karşılanır ki bunlar yatay iletkenler üzerindeki dikey hotozlar, binaların en üst kısımları veya buradaki çık-malar şeklinde olabilirler; yıldırım iletkenleri hava terminallerini birbirine ve toprağa bağlar.

B) Koruma bölgesii) GenelKoruma bölgesi, içinde yıldırımın doğrudan çarpmasına karşı yıldırımın yönlendiği iletkenin bulunduğu hacimdir. Zeminden yükselen bir dikey iletken için bu bölge bir koni olarak tanımlanır ve tepesi iletkenin ucu, kaidesi de yerdedir. Yatay iletken için bu bölge, yatay iletkenin üzerindeki uçtan uca koninin hacmidir.ii) Koruma açısı1. Bu kesin bir şekilde belirlenemez. Zira yıldırımın şiddetine ve koruma alanındaki iletken nesnelerin toprağa bağımsız patikalarının varlığına bağlıdır. Söylenebilecek tek şey, varsayılan koruma açısı küçüldükçe yıldırım iletkeninin sağladığı korumanın artacağıdır. 2.a. Ancak, sıradan bir yapıda makul ölçüde bir koruma sağlamanın pratik amacı açısından, bir hava sonlandırma ağının herhangi bir tekil bileşeninin, yani dikey yahut yatay iletkenin koruma açısı 45 derece olarak düşünülür.2.b. İki ya da daha çok dikey iletken arasında bunların boylarının iki katını aşmaya-cak mesafeye konulmuş eşdeğer koruma açısı, bir istisna olarak, dikeyle 60 derece oluşturabilir. 3. Bazı hava sonlanmaları için koruma bölgelerinin koruma açıları IS 2309-1989’da tasvir edilmiştir.

C) Komponentleri) Hava sonlanmaları1. Bu ağlar, dikey veya yatay iletkenlerden veya kombinasyonlarından oluşurlar.2. Yıldırımdan koruma amacı açısından yatay ve dikey iletkenler eşdeğer görülürler ve belirtilen hava sonlanmalarının kullanımı veya dikey hotoz bir zorunluluk değildir.ii) İnen iletkenler1. Genel. Bu iletkenin işlevi hava sonlanmasından toprak elektroduna düşük em-pedans yolu oluşturarak akımın güvenli bir şekilde toprağa ulaşmasını sağlamaktır. Pratikte, binanın biçimine bağlı olarak, çok sayıda paralel iletken olması zorunludur ve bunların bir kısmı veya hepsi binanın yapısal parçası olabilirler.2. Tavsiye edilen sayı. İnen iletkenlerin yeri ve aralıkları, büyük yapılarda, mimari yerindelikle denetlenir. Yine de şunlara bakılmalıdır:



2.i Kaidesinin alanı 100 metrekareyi geçmeyen yapılarda 1 inen iletkene ihtiyaç vardır. Ama çıplak kayaya inşa edilmiş olması veya test yapmanın güçlüğü istisna oluşturur.2.ii. Kaidesinin alanı 100 metrekareyi geçen yapılarda iletken sayısı en az aşağıda-kilerden küçük olan olmalıdır:a) 1 adete ek olarak her 300 metrekare için yahut ilk 100 metrekareyi geçme du-rumunda 1 daha.b) Korunan yapının çevresinin her 30 metresi için 1 adet.2.iii. Uzun yapılar teftiş zorluğu taşırlar.

D) Tasvirler

IS 2309-1989’da çeşitli düzenlemeler vardır. Bunlar hava sonlanmaları, inen iletkenler, toprak yüzeyi boyunca direklere ve kulelere, sütunlara, tekli inen iletkenlere yakın voltaj gradyanı, girinti döngüleri, tipik eklemler, toprak sonlanması, bina hizmetlerinin bağlanması, yıldırım iletkenlerinin tutturulması, test noktaları, tipik dikey hava sonlanmaları vb. ile ilgilidir.

11.15.2 Koruyucu komponentlerin malzemeleri

Hava sonlanması, inen iletken, toprak sonlanması gibi parçaların malzemesi aşınmaya dayanıklı olmalıdır.

i) Bakır.ii) Bakır zırhlı çelik.iii) Galvanize çelik.iv) Alüminyum.

İletkenlerin ebadı ve şekli Tablo 11.4 ve 11.5’tedir.

Tablo 11.4 Zemin üstünde kullanılacak iletkenlerin biçimleri ve asgari boyutları



Tablo 11.5 Zemin altında kullanılacak iletkenlerin biçimleri ve asgari boyutları

11.15.3 Toprak sonlama ağıi) Topraklama istasyonu, en az bir elektrottan oluşur ve her biri toprağa inen bir iletkene bağlıdır. Bu iletkenlerin sayısı 11.15.1(c)’de hesaplanmıştır.ii) Toprak istasyonlarının direnci, hazır elektrotların sayısıyla çarpımdan oluşmak üzere 10 ohmu aşmamalıdır. Yıldırımdan korunma sisteminin bütünündeki birleşik direnç, toprak yüzüğü de dâhil, herhangi bir irtibatı hesaba katmaksızın, 10 ohmu geçmemelidir. iii) Eğer bu değer, 10 ohmu geçerse; elektrotlara ek veya uzatma ile veya inen ilet-kenlerin münferit toprak uçlarını bir iletkenle toprak altında bağlayarak bir küçültme yapılabilir. Buna yüzük iletken denilmektedir. Gömülü yüzük iletkenler toprak son-lanma ağının bütünleyici parçası olarak kabul edilirler ve kurulumun toprağa direnç değerinin tümünü dikkate alırken hesaba katılmaları gerekir.iv) Toprağa direncin 10 ohmun altına düşürülmesinin yararı, yıldırım akımı deşarj olduğunda; toprak elektrodu çevresindeki potansiyel gradyanı küçültmesidir. Bu aynı zamanda ark73 riskini de azaltır.v) Toprak elektrotlarının yalıtılabilmesi ve test için referans toprak noktası bulunması gerekir.

11.16 Bina aydınlatması

11.16.1 Tesisatın belirlenmesi ve seçimi

İyi aydınlatılmış bir binada insanlar hem daha verimli çalışırlar hem de biyolojik geri-limden uzaklaşırlar. Masalarda, koridorlarda, vs., gereken lüks düzeyinin seçimi gayet önemli bir tasarım meselesidir. Tablo 11.6’da binalardaki faaliyetler, esasında gereken lüks düzeyleri verilmiştir (NBC 2005’ten sadeleştirildi).

73 sideflash



Tablo 11.6 Çeşitli uygulamalara yönelik gereken lüks düzeyi

Odalardaki koridorlardaki tesisat elemanlarının adedi aşağıdaki şekilde kolayca he-saplanabilir:

tesisat elemanı adedi= lüks gereği x alanın metrekaresi / (ampulün lümen çıkışı x aktarım verimi)

Aktarım verimi kullanılan reflektörün türüne, elemanın önceden belirli lüks düzeyinin gerektiği yüzeye mesafesine, elemanın ömrüne, kullanılan ampule, tecrübeye, üretici verilerine göre değişir - örneğin 40 vat tüp ışıklı ikiz ayna optik elemanında lümen çıkışı 2400 lümendir. Ayna optik elemanında aktarım verimi 0.7 ile 0.8 olarak düşünülür.

Buna göre 100 metrekarelik bir alan için

gereken eleman sayısı= 300 x 100 /(2 x 2400 x 0.7)

Simetri gereğince bu sayı 8 veya 10 olacak şekilde değiştirilebilir

11.16.2 Eleman tipinin seçimi

Günümüz ampullerinin ürettiği ısı, klimalandırma üzerinde ciddi etkilere sahiptir. Artık akkor ampuller yerine metal halojen, sodyum buharlı vb. lambalar kullanılıyor.

Uygun elemanın ve ampulün seçimi üretilecek lümen değerine, ısıya, kaç ampulün faal olacağına, ampuldeki gazın yahut filamentin yanma sıcaklığının üretilen ışığın rengi üzerindeki ciddi etkisine bağlıdır. En ideal renk çıkışı 4200° K’da ortaya çıkar. Tablo 11.7’de günümüzde kullanılan muhtelif ampullere ilişkin veriler görülmektedir.



Tablo 11.7 Çeşitli aydınlatıcılara dair veriler



12. ELEKTRİK JENERATÖRÜBu bölümde amaç, AC jeneratör seçimine okuru hazırlamaktır. Bu kapsamdaki ilkeler ve tasarım sınırlamaları aşağıdadır. Bu bölüm okurun şunları ayırt etmesini sağlayacaktır.

1. Rotor uyarımında çeşitli yöntemler.2. Yük hesabı.3.Jeneratörlerin paralel çalışması.

12.1 Temel tasarım kuramı

12.1.1 Genel

Her AC jeneratörün nasıl çalıştığını anlamanın en iyi yolu: bir mıknatıs ve bir parça tel düşünmektir. Yeterince yakınken birbirlerine göre hareket etmeleri telin uçlarında gerilime yol açar (Şekil 12.1).

Şekil 12.1 Basit AC jeneratör (daimi mıknatıslı)

Çıkış voltajının üretimi için, bir AC jeneratöründe şunlar gerekir:1. Mıknatıs - manyetik alan eksitasyonu doğurmak için.2. Tel - genellikle bakır tel sarımlarıdır.3. Mıknatısla telin birbirine göre hareketi - genellikle sabit dönme hızlı.

12.1.2 Kuram

Şekil 12.1’deki en sade AC jeneratör için yukarıdaki üç koşul yerine gelince; voltaj çıkışı doğurulur. Buradaki durumda üretilen manyetik alan, daimi bir mıknatısa göre sabit bir düzeydedir. Böyle bir düzeneğin, bilhassa sabit yük için; mesela pedallı bisiklet dinamosu gibi, pratik uygulamaları vardır.

Bu aşamada iki durum vardır: yüksüz durum ve yüklü durum. Yüksüz voltaj çıkışı, daimi mıknatısla üretilip korunan sabit manyetik alanla elde edilir. Yüklü durumda düzenekten



çekilen akım, çıkış voltajının düşmesine yol açar; çünkü sürekli mıknatıs manyetik alan kuvveti içinde değişim yaratamaz. Çıkış voltajıyla yük akımının tipik ilişkisi, Şekil 12.1’de görülüyor. Bu ilişki, sıfır akımdaki yüksüz voltajla (V) sıfır voltajdaki kısa devre akımı Isc

arasında hemen hemen doğrusaldır. Besleme akımda çıkış voltajını korumak için, yük tatbik edildikçe manyetik alan kuvveti artırılmalıdır. İşte elektrikle manyetik alan esaslı AC jeneratörü aşamasına geçmemizin sebebi de budur (Şekil 12.2.).

Eğri 1: Yüksüz V voltajını sürdürmek için asgari sabit alanlı makina karakteristiği.Eğri 2: Değişken DC kaynaktan azami sabit alanlı makina karakteristiği.Eğri 3: Değişken alan sağlamak için değişken DC kaynaklı istenen makina karak-teristiği.

Değişken harici DC kaynakla elektriksel oluşturulan mıknatıslanma dışında tüm koşullar yine karşılanır. Dönen bobini beslemek için, bobin uçları, kontak bileziğine getirilmeli; statik kaynak da fırça dişlisine bağlanmalıdır. Besleme akımı artışıyla manyetik alan gücü de artırılabilir. Bu makina yüklü çalışırken, çıkış voltajı düzeyini korumak için manyetik alan kuvvetini artırabiliriz - Şekil 12.2’de eğri 3’e bakınız.

Şekil 12.2 AC jeneratör (elektrik mıknatıslı)

Bu noktada aynı şafta ikinci bir AC jeneratör, konulabilir ve böylece fırçasız temel makina yapılır. Bu düzenekte kontak bileziği ve fırça dişlisi yoktur; ama manyetik alan kuvveti üzerindeki kontrol devam eder. Ayrıca alan bobininin değişken DC kaynağı üzerinde manuel kontrol yerine otomatik kontrol olması daha iyidir. Bunlara sonra bakacağız; şimdi dönme hızını ve çıkış voltajını yöneten unsurlara bakalım.

12.1.2.1 Hız

Makinayı esas alan uyarım sistemini oluşturan manyetik kutupların sayısı, çıkış frekansı ve hız arasında basit bir ilişki vardır.

Çıkış frekansı (Hz)= sürülüş hızı (tur/dk) x kutup sayısı /120

Kutup sayısı, makina üreticisi tarafından belirlenir. Bu durumda frekans doğrudan hızla orantılı olmaktadır. Yani frekansı değiştirmenin yegâne yolu hızı değiştirmektir.



12.1.2.2 Voltaj

Çıkış voltajı şunlara tabidir:

1) Sürülüş hızı (tur/dk); 2) çıkış sargısındaki bakır tel sarımlarının sayısı; 3) esas alan uyarımı manyetik kutuplarınca üretilen manyetik alan kuvveti.

Tel sarım sayısını üretici belirler. Voltaj da hızdan etkilenir. Aslında sabit bir manyetik alan halinde, frekans kadar voltaj da doğrudan hızla orantılıdır.

Doğru frekansı elde etmek için hız sabitleneceğinden dolayı; makinanın voltaj düzeyini değiştirmekte kullanılabilecek tek değişken olarak, manyetik alan kuvveti kalır. Yani makinanın kontrol sistemince voltaj düzeyini ayarlayan tek parametre budur ve hem hızın hem de yük akımının değişmelerini telâfi eder.

12.1.2.3 Kontrol sistemleri

AC jeneratörler için iki voltaj kontrol yöntemi vardır: 1) Kapalı devre elektronik sistem; 2) açık devre transformatör sistemi.

12.1.2.4 Kapalı devre elektronik sistem

Burada çıkış voltajı sürekli denetlenir ve kullanıcının tayin ettiği referans voltajıyla kıyaslanır. Referans voltajı belirlenince, fiili voltajın bununla mukayesesini AVR (oto-matik voltaj regülatörü) yapar ve eğer ikisi farklı iseler çıkış voltajını referans voltajına uyduracak şekilde manyetik alan kuvvetini ayarlar. Yani bu sistem, kontrollü reaktörler ve transformatörler kombinasyonu olan statik manyetik yükselticilerle çalışan hassas bir kapalı devre kontrolüdür ve yavaş çalışmasına, bugün yaygın olan elektronik sistemlere kıyasla hantal olmasına rağmen gayet güvenilirdir.

12.1.2.5 Transformatör kontrolü

Bu sistemin iki parçası vardır. Biri, yüksüz voltaj düzeyi için ayarlama ve diğeri de yük akımı için telâfidir. Bir kez ayarlanan sistem, normal durumda ayarlanmaz. Açık devre, kontrol sistemidir; yani çıkış voltajı sürekli denetlenmez. Temin edilmek üzere ayarlanan miktarda manyetik alan kuvveti sağlar.

12.2 Makina tipleri

12.2.1 Dönen alan tipi

Dönme hızının çıkış sargısıyla (tel), alan sargısı (mıknatıs) arasında korunması gerekir. Varsayım gereğince: alan sargısı dönerken; çıkış sargısı sabit kalır. Böyle bir makine, dönen alanlı AC jeneratör olarak bilinir. Fırçasız tüm makinalar, dönen alanlı tiptir. Ama Şekil 12.2’de görüldüğü üzere, dönen alanlı makinaların hepsi fırçasız değildir.



12.2.2 Dönen armatürlü

Alternatif olarak alan sargısı sabit tutulurken; çıkış sargısı döndürülebilir. Bu durumda da voltaj üretiminin tüm temel gerekleri yerine gelir. Böyle bir makina dönen armatürlü (kollu) AC jeneratörü olarak adlandırılmaktadır.

12.3 Çalışma ilkeleri12.3.1 Giriş

Yukarıda anlatılanlara dair çeşitli makinaları ve bunların kontrol sistemlerini burada inceleyeceğiz. Temel gerekler, her durumda aynıdır:

1. Bir iletkenle bitişik olan bir mıknatıs, birbirilerine göre sürekli hareket halindeyken; iletkenin (genelde bakır tel) uçlarında voltaj açığa çıkar.2. Çıkan voltaj, manyetik alan kuvveti değişkenliğiyle kontrol edilmek suretiyle, yük ve hız değişimleri altındaki çıkış voltajı korunur.

12.3.2 Kendinden uyarımlı, dönen alanlı, fırçasız, elektronik voltaj kontrollü AC jeneratörü

Uyarılma kuvveti, makinanın ana çıkış sargısından (Şekil 12.3) türetildiği için; bu makine, kendinden uyarımlıdır. Dönen alan ifadesi de asli taşıyıcının, ana makinenin manyetik alanını döndürdüğünü gösterir. Fırçasız terimi de, bu makinada kontak bileziği ya da fırça dişlisi gerekmediğini anlatır.

Şimdi mekanik dönüş giriş gücüne bakalım. Tüm yüklü durumlarda doğru hızı koruyan bü güçtür; böylece elektrik güç çıkışı, alan uyarımı gücü ve tüm makina kayıpları, bu güçten türetilir.

Uyarım gücü, manyetik malzemeye sarılı bir bakır telden bobini besler. Manyetik alanın kolayca kurulup kontrol edilmesi manyetik malzemenin özelliğidir. Bu malzemelerde elektriksel uyarım verilmeden önce de bir parça mıknatıslık vardır ve manyetizma kalıntısı olarak bilinir.

Şekil 12.3’te, ana statör çıkış sargısındaki bakır tel, bobine bitişik, doğru hızda dönen bir makina rotoru vardır. Manyetizma kalıntısından dolayı küçük bir manyetik alan söz konusudur. Dolayısıyla küçük bir voltaj meydana gelir. İşte bu, kalıntı voltajdır. AVR74, bu küçük voltajı algılar ve referans ile kıyaslar. Belirlenmiş referans voltaj düzeyi haricen ayarlanabilir bir düzeydir ve AVR’nin, makinanın nominal hızda ve çıkış voltajında çalışır-

74 AVT, Automatic voltage regülatör: Otomatik voltaj düzenleyicisi



ken algıladığına karşılık gelenden türetilir. AVR, ilk önce, algıladığı voltajın referanstan epeyce küçük olduğunu fark eder ve uyarım alanını tesis etmek üzere gereken gücü de ana statör sargısında mevcut olandan sağlar.

Şekil 12.3 Kendinden uyarımlı, dönen alanlı, fırçasız, elektronik voltaj kontrollü AC jeneratörü

Uyarıcı, ana makinadakinin benzeri manyetik malzemeden yapılmıştır. Dolayısıyla uyarıcı alanında da bir miktar kalıntı mıknatıs özelliği olur. Ana çıkış sargısından gelip AVR’de doğrultulan güç, bu kalıntının üzerine eklenerek; uyarıcı alanında, daha büyük bir manyetik alan kuvveti doğurur. Doğru polaritenin gözlenmesi şarttır; zira doğru değilse, sıfır manyetik alan kuvvetine ulaşılana kadar ilâve uyarım gücü kalıntı manyetizmadan eksilecektir. Bu da, harici bir DC kaynak uyarıcı alanını yeniden tesis etmek üzere dev-reye girene kadar çıkış voltajının oluşmayacağı ve sıfırda kalacağı anlamına gelir.

Uyarı manyetik alan kuvveti, büyüdükçe; uyarıcı rotorunun AC çıkış voltajı da büyüyecek-tir. Bu voltaj, ana makinanın alanına ilâve DC uyarımı sağlamak üzere; dönen diyotlarla doğrultulur. Bu uyarım da ana alandaki kalıntının üstüne eklenir ve ana statörden gelen çıkış voltajında artış doğurur.

AVR, bu artışı algılar; referansla kıyaslar ve ana statörün güç artışı, uyarıcı alanını büyütmekte kullanılır. Yani ana statör voltajı, algılanan voltaj referansa eşit olana kadar ekleye ekleye büyür. Bu evrede uyarıcı alan uyarımı, kararlı ve değeri de, nominal yahut



etiket voltajı düzeyini sürdürecek kadar olur. Asli taşıyıcı istikrarlı olunca; AC jeneratör, çıkış voltajı da normal olarak kararlı ve doğru ön-değerinde olur.

Bunun elektronik bir kapalı devre voltaj kontrol sistemi olması sebebiyle; yük akımın-daki veya hızdaki değişmelerden kaynaklanan bir çıkış voltajı değişimi, AVR tarafından otomatik olarak telâfi edilir. Bu da algılanan ile belirlenmiş referans voltajlar arasında asgari hatayı sağlayacak şekilde, her hal ve şartta uyarımı ayarlayacaktır. Fakat kararlı uyarım voltajının alt ve üst limitleri vardır ve bu AVR tarafından sağlanır. Bu limitler, alan sistemlerinin tasarımı sırasında akılda olmalıdır.

Şekil 12.4 Ayrı uyarılmış, dönen alanlı, fırçasız, elektronik kontrollü AC jeneratör

12.3.3 Ayrı uyarılmış, dönen alanlı, fırçasız, elektronik kontrollü AC jeneratör

Şekil 12.3 ve 12.4 birbirleriyle kıyaslanırsa; iki makinanın da çok benzer oldukları görülür. Fark, uyarıcı alanın uyarım gücünün kaynağındadır. Burada, ana makineyle aynı şafttaki daimi mıknatıslı alan AC jeneratöründen ayrı bir uyarıcı alan gücü kaynağı vardır. Bu nedenle makine, ayrı uyarılmış olarak adlandırılır.

Uyarım gücü doğru hızda çalışırken; yük durumundan bağımsız olarak daima müsaittir. Daimi mıknatıs sabit manyetik alan uyarımı doğurur ve daimi mıknatıs makinesinin çıkış sargısına yakın döner. Böylece sabit çıkış voltajı, uyarıcı alan sargısını AVR üzerinden besler. AVR, ana çıkış algılanan voltajını belirlenmiş referans voltajıyla mukayese ederek, doğrultacağı ve uyarıcı alanını besleyeceği daimi mıknatıs makinası çıkışının payını belirler.

Bu sistemde başlangıçtaki voltaj oluşumu, çok pozitiftir. Kalıntı manyetizma, artık AVR’nin algılanan çıkış voltajını referansla kıyaslamasına bağlı değildir ve doğrultulmuş daimi mıknatıs çıkış gücünün tümü gerektiğinde uyarıcı alanına uygulanabilir. Böylece uyarıcı



rotor çıkışı, büyür ve güçlü bir esas alan tesis ederek; esas çıkış voltajında dikkate değer bir artış olur. AVR mukayeseyi yapıp uyarıcı alan uyarımını önceki makinadaki gibi hem voltaj, hem de alan, kararlı olana kadar ayarlar.

Bu sistemin bir diğer avantajı: ana çıkış sargısı, kısa devre olduğunda ana alan uyarımı-nın sürdürülebilmesidir. Yani AVR’nin algıladığı voltaj, uygulanan kısa devre ile zorla sıfır civarında tutulur. Algılananla referans arasındaki fark, büyük olduğu için daimi mıknatıs çıktısı tümüyle doğrultulur ve uyarıcı alanına uygulanır ve devre akımını koruyan ana alan uyarımı sürdürülür. Bu olanak, pozitif voltaj oluşumu, aşırı yüklü kapasitede veya kısa devre akımı, arıza ayrımı gerektiğinde avantajlıdır.

12.3.4 Kendinden uyarımlı, dönen alanlı, fırçasız, transformatör kontrollü AC jeneratör

Bu, fırçasız makinayla açık döngü transformatör kontrol sisteminin birleşimidir. (Şekil 12.3’e ve 4’e bakınız.) Dönüş sırasında, kalıntı manyetizma, bir çıkış voltajına sebep olur. Bunun sabit bir payı doğrultulur ve uyarıcı alanına verilir (Şekil 12.5). Çıkış voltajının oluşumu, daha önce anlatıldığı gibidir: çıkış voltajının uyarıcı alanı besleyen payının söz konusu voltajı sürdürmeye yetene kadar sürer. Makinanın ve kontrol dişlisinin tasarımı öyledir ki: bu durum makinanın nominal çıkış voltajında olur. Yük akımının telâfisi, yük akımıyla orantılı bir voltaj elde etmek için transformatör kullanılarak sağlanır. Bu voltaj doğrultulur ve sonra uyarıcı alan kuvvetini artırmakta kullanılır. Böylece yük halindeki voltaj sürdürülür.

Şekil 12.5 Kendinden uyarımlı, dönen alanlı, fırçasız, transformatör kontrollü AC jeneratör



12.4 Güç değeri

AC jeneratörün gerçek boyutunu belirleyen temel unsur güç değeridir. Jeneratöre uygulanacak elektrik yükü düşünülerek güç değerini hesaplamak mümkündür. Bu da genelde münferit unsurların kW değerleri toplanarak yapılır.Önce olası bütün yüklerin içerilmesi gerekir. Buna gelecekteki büyümeye dayanarak %15-20 gibi bir ek yapılır. Böylece bulunan toplam kW, yayınlanan standart çıkış lis-telerinden kontrol edilerek uygun AC jeneratör seçilir. Standby ve acil durum servisleri için sadece elzem nitelikteki yükler hesaba katılır.Yayınlanmış çıkış listeleri genelde kW yanında kVa değerini de verirler. Ayrıca bir de 0.8 gecikme faktörü varsayılır (kW= 0.8 x kVA). Bir makina için farklı değerler verilebilmektedir; tipik üç tanesi şöyledir:

a) Sürekli azami sınai değer. Diğer tüm değerlerin referansıdır. Tüm performans kriterleri ve teknik veriler -aksi belirtilmedikçe- buna dayanır. Bu değerle çalışırken bahsedilen tüm performanslar karşılanır.b) Stand by iş değeri. (a)’dan büyüktür. Daha büyük bir sürekli makina çıkışını mümkün kılar. Ama daha kötü performans kriterleri, yüksek sıcaklık ve ömür kısalması söz konusudur.c) Sürekli deniz değeri. (a)’dan düşüktür. Standart bütün performans kriterleri karşı-lanır ve daha iyi olur. Ancak sınai uygulamalarda ortam sıcaklığı 40° C değil 50° C olarak düşünülür. Sargıların izolasyonlu fiili sıcaklığı değişmeden kalır.

12.4.1 Verim ve sürüş gücüAC jeneratörde asıl taşıyıcı için uygun boyutun seçimi, yüke sağlanan elektrik güç çıkışıyla ve jeneratörün verimiyle belirlenir. İlişki şöyledir:

kWsürüş girişi= kWçıkış / μa

Eşitliğin solundaki terim asıl taşıyıcının kW cinsinden güç değeridir; paydaki terim yüke verilen güçtür (genelde AC jeneratörün sürekli azami sınai güç değeridir); paydadaki terim de üretecin verimidir.kW girişi beygir gücüne (hp) çevirmek için aşağıdaki sabitler kullanılır:

hp= kWgiriş / 0.746Özel durumlarda, kısmı aşırı yüklenmeyle veya geçiş koşullarıyla baş etmek için, yuka-rıda belirtilenden daha büyük bir asıl taşıyıcıya ihtiyaç olabilir. Motor yükünün başlama torkunun değerlendirilmesi de özellikle asıl taşıyıcı ebadının belirlenmesiyle ilgilidir.AC üreteçler izin verilen azami sıcaklığa kadar maksimum yükle çalışacak şekilde dizayn ve izole edilmişlerdir. İzolasyon sistemi, makinanın ömrü boyunca bu özellikleri koruyacak şekilde olmalıdırTablo 12.1’de (BS 4999 Part 32’den sadeleştirildi) standart izolasyon grupları ve tekabül eden azami sıcaklık yükselişleri (yani fiili sıcaklık eksi ortam sıcaklığı) verilmiştir.



Tablo 12.1 Muhtelif sınıftan yalıtkanlar için izin verilen sıcaklık yükselişi

12.4.2 Geçiş

Bir AC jeneratöre ani bir yük bindiğinde voltaj uygulanan yükün miktarına bağlı bir düzeye düşer. AVR bu voltaj düşüşünü izler ve saniyenin bir kesrinde uyarımı artırarak voltaj düzeyini ilk haline getirir. Tersi durumda, yani yük eksildiğinde ortaya çıkan voltaj fazlası olduğunda uyarımı azaltır (Şekil 12.6).

Belli uygulamalarda yukarıda verilenden daha iyi -tam yük için %10 gibi- voltaj düşüşü gerekebilir. En etkili yol daha büyük AC jeneratör temin etmektir. Daha iyi performanslı makinaların seçiminin doğru yapılabilmesi için üreticiler voltaj düşüşü-yük grafikleri ha-zırlamaktadır. Sadece küçük voltaj düşüşün gerektiği bazı durumlarda, büyük makinaya geçmeden doğru performans için özel sargılara başvurulabilir.

Notlar:1. Voltaj dalgaformu zarfı kalın çizgiyle gösteriliyor.2. Bu şema ölçekli olmayıp sadece metinde söz edilen noktaları sergilemeye yöneliktir.

a) Geçiş voltaj düşüşü. Belli bir yükün ani devreye girmesinden ileri gelen voltaj düşüşü miktarı (başlangıçtaki voltaj düzeyinin yüzdesi olarak belirtilir).b) Toparlanma süresi. Voltajın, ilk düzeyinin %3 uzağına gelmesine kadar geçen süre.c) Geçiş voltaj fazlası. Belli bir yükün ani devre dışı kalmasından ileri gelen voltaj düşüşü miktarı (başlan-gıçtaki voltaj düzeyinin yüzdesi olarak belirtilir).d) Durağan hal regülasyonu. Makinanın geniş değişkenlik şartlarında (sıcaktan soğuğa, yüksüzden yüklüye, 1.0’dan 0.8 gecikmeli güç faktörüne), izin verilen azami voltaj değişiminin ölçümü.

Şekil 12.6 Yük-voltaj dalgalanması



12.4.3 Sıcaklık, yükseklik, rutubet

Ortam sıcaklığı

Belli bir yerdeki havanın sıcaklığıdır. Uluslararası standardı 40° C’dir. Tüm tasarımlar ve çoğu AC jeneratör değerleri bunu esas alır.

Ölçülen oda sıcaklığı soğutulacak ortama aittir. Hava soğutma cihazı olması halinde bu sıcaklık çevreleyen havanın ortam sıcaklığından fazla olabilir zira motorun olduğu sınırlı bölme içindeki asıl taşıyıcı ısı üretir.

Toplam fiili sıcaklığın kullanılan izolasyon grubunun limitlerini aşmaması şarttır. Dola-yısıyla toplam sıcaklığın azami sınırı aşmamasını sağlama almak için 40 dereceden sıcak ortam çalışan bir makinanın küçültülmesi gerekir.

Bunun tersi de doğrudur: sıcaklık azaltılarak, aynı fiili sıcaklık için AC jeneratörden daha büyük bir çıkış elde edilebilir. Çoğu standartta yer alan bu durum için 30° C’ye kadar inilebilir.

Çıkış değerleri normal olarak 40° C’dir. Bu çıkışlara, daha yüksek sıcaklıklar için aşa-ğıdaki çarpan değerleri uygulanır:

Ortam sıcaklığına aykırı olarak, bunun tersine izin verilmez. 1000 m. yükseklikte çalışana göre deniz düzeyinde çalışan bir makinada daha büyük bir çıkışa izin verilmez.

1000 m’den yüksekte, çıkışlar için aşağıdaki çarpan değerleri kullanılır:

Öte yandan rutubet için, buğu giderme ısıtıcıları çıkış gücünü kontrol etmek için ye-terlidir.



12.5 Muhtelif yüklere dair genel açıklamaPC’ler, aktarım istasyonları gibi belli başlı yükler için özel performans parametreleri gerekebilir.

Makinaların boyutlandmasına yönelik iki temel durum vardır. Durağan halde makinanın sıcaklık sınırlarındaki normal çalımasına bakılırken, geçiş halinde ani yüksek akımlı yük (mesela motorun çalışması) devreye girdiğinde voltaj değişkenliğine bakılır.

12.5.1 Sabit yükler yahut durağan hal yükleri

Münferit tüm durağan hal yüklerinin toplanmasıyla türetilir.

Yük değerleri akım (A-amper), beygir gücü (hp), kVa veya kW olarak belirtilebilir. Dö-nüşümleri şöyledir:

kWjenr= kWyük= kVa x pf= 0.746 x hp= (√3 x akım x volt/1000) x pf

kW jenr : AC üretecin güç çıkışıkWyük : yükün kW cinsinden giriş gücükVa := (√3 x akım x volt/1000)pf : veriden türetilen yahut 0.8 gecikmeli varsayılan güç faktörühp : yükün beygir gücü olarak güç girişi volt : etiketli hattan hata voltajakım : etiketli hat akımı

Bu formüller AC jeneratörün çıkış gücünü yükün gereksindiği giriş gücü esasında verir. Bu, motorlar hariç her yük için doğrudur. Dolayısıyla bir de motor verimi terimine ihtiyaç vardır. Yani:

kWjenr = 0.746 x hp(çıkış)/ μm= kW(çıkış)/μm

hp(çıkış) : hp olarak motor şaftı çıkış gücü.kW(çıkış) : kW olarak motor şaftı çıkış gücü.μm : birim başına verimlilik.

Yükü beslemek için gereken AC jeneratördeki toplam kW yük eldeyken sıra asıl taşıyıcı çıkışının tahminine gelir:

kW(asıl taşıyıcı çıkışı) = kWjenr/μgenr

Denklemdeki μgenr jeneratörün verimidir.

Böylece jeneratörün asgari kW değeri de belirlenmiş olur. Artık güç faktörünün kontrol edilmesi gerekir. Tüm yükler 0.8 gecikmeli ile 1.0 pf arasındayken, seçilen çerçeve için ayar gerekmez. Tek yük bile bu limitleri aşıyorsa, nihai durağan durum güç faktörü tüm



yüklerin vektör toplamıyla hesap edilmelidir. Bu nihai değer 0.8-1.0 pf arasındaysa ayar gerekmez. Ama bu aralığın dışındaysa, hesaplanan asgari kW rakamına bir küçültme faktörü uygulanmalıdır. Sonra yeni çerçeve seçilir ki bu da yeni kW değeri esasında yapılır.

12.5.2 Geçiş veya motor çalışma yükleri

Yukarıda durağan durumla ve sıcaklık artışıyla ilgilendik. Burada geçiş performansına, özellikle de motorun çalışma anına bakacağız. AC jeneratörün doğru boyutuna dair en yaygın sorun, endüksiyon motorlarının çalışmasıyla ilgilidir.

Bir motorun dönmeye başlaması için motorun manyetik alanı yeterli tork üretecek şekilde olmalıdır. Çalışmaya geçişte güç kaynağından epeyce büyük akım istenir. Bu, start veya kilitli rotor akımı olarak bilinir ve düzeyi büyük ölçüde motorun dizaynına bağlıdır. Üç fazlı motorlarda başlama akımı tam yüklü halin altı katı olarak düşünülür.

AC jeneratörde bu düzeyde yük olunca çıkış voltajındaki çalkantı ciddi ölçüye varabilir. Anlık geçiş voltajı düşüşlerinin %40’a varması olasıdır. Bu durumun bağlı diğer yükler üzerinde sonuçları olabilir. Mesela, aydınlatma azalabilir, kontrol kontaktör bobinlerinde yetersiz voltaj nedeniyle veya eksik voltaj koruma rölelerinin serbest kalmasıyla başka motorlar durabilir.

Bu yüzden uygulamaların çoğunda azami voltaj düşüşün belirtilmesi gerekir. Genel olarak, azami voltaj düşüşü %30’u aşmamalıdır ve bir limit verilmemişse eğer, bu yüzde esas alınmalıdır.

Bir AC jeneratör voltajdaki değişmelere direnecek karakteristiktedir. Yükteki ya da çıkış voltajındaki değişmeleri telâfi etmek için makinanın manyetik alan sistem voltajının yük-selişi veya düşüşü zaman gerektirir. Böyle uzun süreli gecikmeler (saniye mertebesinde), günümüzün hızlı voltaj kontrol sistemleri için makbul değildir.

Gecikmeyi makul (saniyenin onda biri mertebesinde) limitlere çekmek ve voltajı hızla değiştirmek için alan çok fazla akım vermek gerekir. Bu zorlayıcı akım normal tam yük alan akımının 3 katı civarındadır.

Voltaj kontrol sistemlerinin çoğunluğu bu şekilde çalışır ve efekte de ‘alan zorlaması’ denir. Fırçasız makinalarda bunun anlamı, uyarıcının, ana alanın ve kontrol sisteminin normal yük koşulları için serbestçe değerlenmesidir. Ciddi aşırı yük koşullarında, baş-langıç voltaj düşüşünün ardından yüksek alan zorlaması, diğer bağlı yüklerin yüksek geçiş voltajını tolere etmesi şartıyla, çıkış voltajının hızla normal değerine dönmesine neden olur ve bu karakteristik ideal durumda esas olarak doğrudan hatta çalışmaya başlayan endüksiyon motorlarından oluşan yükler için uygundur.



Bu ilk çalışma tork artışı, motoru döndürmeye başlatmaya yeterli olur. Bu yüzden bu özgül durumda normalde en çok ilgi noktası olan şey voltaj düşüşü karakteristiği değil, voltajla yük arasındaki durağan durum ilişkisidir. Yeterli başlatma torkunun mevcudiyetini görmek için yoklanması gereken de budur. Bu aşırı yük eğrileri üreticilerce sağlanır.

Şekil 12.7’de nominal sabit voltaj düzeyinde, yani motorun startında şebeke hiçbir vol-taj düşüşü vermiyorken, çalışmakta olan bir endüksiyon motorunun tipik performans karakteristiği görülmektedir.

Şekil 12.7 Endüksiyon motorunun performans karakteristikleri

Grafikte motor güç faktörünün startta çok düşük olduğu görülüyor. Verilen AC jeneratör aşırı yük kapasiteleri 0-1 arasındaki herhangi bir gecikmeli güç faktörü için geçerlidir. Makinanın yüksek güç faktörlü (mesela 0.9 gecikmeli) bir baz yükü varsa ve motor da (mesela 0.2 gecikmeyle) çalışmaya başladıysa, bu durumda iki yükün güç faktörünün vektör toplamıyla hesaba katılması gerekir ki ilk çalışmadaki aşırı yük doğru tahmin edilsin.

Grafikteki diğer dikkat edilecek nokta, asıl taşıyıcının ihtiyacı olan zirve güçtür. Bu da, hızının %80’nine geçen motorun tam başlangıç gücünün (kW) 3 katına kadar çıkabilir. Bunun kaynağının asıl taşıyıcı olması şarttır. Asıl taşıyıcı bu amaçla yeterli gücü geliş-



tirmeyecekse, başlatılan asıl motor, asıl taşıyıcının ürettiği güçle motorun gereksindiği güç arasındaki dengeyle belirlenen hızda yavaş gidecektir.

Normalde, bir dizel motorun volanında depolu enerji, asıl taşıyıcının boyutuna kıyasla küçük motorların ilk çalışmasında bu sorunu halletmeye yeterlidir. Ancak, mukayeseli olarak büyük motorların startındaki güçlükler oldukça karmaşıktır ve motorların startında bu koşullardaki asıl taşıyıcının çakılmaların sebebi olabileceği her zaman kavranamaz. Çeşitli motor start yöntemleri sonraki başlıkta ele alınıyor.

12.6 Motor start yöntemleri

Starta geçen motorların düşüş düzeyini azaltmanın çeşitli yolları vardır. Çok sayıda motor grubu veya motor varken en iyi start dizisinin bulunması hayatidir. Sadece diziyi düzenleyerek daha küçük bir AC üreteç kullanmak mümkündür. Motor startı yapan ma-kinalar dizayn etmek mümkündür. Bunlar temelde düşük geçişli reaktans makinalarıdır ve boyutu belli bir AC üreteci için, değerleri normal durağan durum için olan daha azdır. Ama bu, yükün başlatılmış motorla tamamıyla doğrudan hatta olduğu yerde de ekonomik olabilir. Bununla birlikte voltaj düşüşünü küçültmek için daha büyük bir makina kullanmak, düşürülmüş voltajla başlatılma halinin maliyetine kıyasla ekonomik değildir.

12.6.1 Yıldız-delta starteri

İki kontaktör veya değiştirme anahtarı yoluyla sargılar başlangıçta yıldız bağlantılıdır. Sonra bir ön ayar zamanının ardından yahut motor istikrarlı bir hıza vardığında, sargılar delta olarak bağlanırlar. Bu, tam hat voltajındaki normal çalışma halidir (Şekil 12.8).

Bunun anlamı şudur:1. Start voltajı VL’nin 1/√3’e düşürülür; zira hattan nötre VL=√3.2. 1∞TM olduğundan start akımı da DOL’un 1/√3’üne iner.3. kVa∞V2

M olduğundan start kVa DOL’un 1/3’üne iner.4. TM∞V2

L olduğundan start torku DOL’un 1/3’üne iner.

Şekil 12.8 Yıldız (star)-delta start bağlantıları



Star-delta sistemi kontaktörlü olduğu ve sabit, küçültülmüş voltajlı motor startı için 6 uçlu motor sargısı gerektirdiği için, bu yöntem herhangi bir motor tipinde kullanılabilir ve sargısı boyunca sabit voltajlı tapaları olan bir oto transformatörü vardır (Şekil 12.9). Temeldeki fikir düşük hat voltajının oto transformatöre bağlanması ve start sırasında motora veril-mesidir. Motor hızlandıkça bağlantı pozisyonu farklı adım sayılarıyla değiştirilir ve tam hat voltajı doğrudan motor terminallerine uygulanana kadar hat voltajını yükseltir.

Şekil 12.9 Oto transformatörlü yıldız-delta bağlantıları

12.6.2 Doğrudan hatta start

Burada tam hat voltajı doğrudan motor terminallerine anahtarlanır. Motor sargısı nor-malde deltaya bağlıdır. Bu yöntemde azami start torku sağlanırsa da çok yüksek start akımı gerekir (Şekil 12.10).

Şekil 12.10 DOL bağlantıları

Üç fazlı DOL motorun startındaki voltaj düşüşüne dikkat edilmesi gerekir. Start akımı biliniyorsa, start kVa ‘ya çevrilebilir (yıldız bağlı motor için voltaj x √3 ile çarpılarak). Bundan sonra, geçiş düşmesini okumak üzere jeneratörün kılavuzundaki voltaj düşüş eğrisine bakılır. Eğer düşüş belirtilen limitin ötesindeyse daha büyük bir jeneratör seçilir. Eğer start akımı verilmemişse, start kVa değeri olarak motor hp değerinin 7.1 (veya kW değerinin 9.5) katı varsayılır.



12.7 Yük hesabıBu örnek çeşitli yük durumlarını eşanlı ele almak üzere hazırlandı. Gereken kaynak 415 V, üç fazlı ve 50 Hz olarak varsayılıyor.

12.7.1 Yük detaylarıTek faz 240V

a) 72 floresan ışık tesisatı, her biri 100W ve düzeltilmiş güç faktörü 0.95 pf gecik-meli.b) 7 ısıtıcı, her biri 20 A istiyor.c) 4x5 hp motor, eşanlı doğrudan hattan (DOL) start alıyor.

Tek faz 415V5 kaynak seti, her biri 11A birincil akım değerli, 0.4 pf gecikmeli.

Üç fazlı 415Va) 3x3 hp makina alet motoru DOL’de sırayla start alıyor.b) 1x80 hp motor oto transformatörle %80 çekerek ama tam yükte zayıf 0.6 pf ge-cikmeli güç faktörüyle start alıyor.c) 1x80 kW motor, kilitli rotor akımı 750 A ile yıldız-delta başlattır.

12.7.2 Yük analiziŞimdi her yüke sırayla bakalım. Tek fazlılar itibarıyla her kalem için en kötü tek faz yüklemeye bakacağız ve sonra da 3 ile çarparak eşdeğer ü fazlı yüklemeyi bulacağız. Burada üç fazlılardan birinin, daima her kalemin en yüksek tek fazlı yükünü taşıdığı kabul edilmektedir. Bu pratikte pek muhtemel değildir. Zira toplam yükün üç fazlılar üzerinden mümkün mertebe dengeli olarak bağlı olması gerekir. Ama, AC jeneratör ebadı açısından geçerli bir kabuldür.

Yük (a)Üç faz için 72 parça beher faza 24 olacak şekilde dengelenebilir.Durağan durumYani azami tek fazlı yük= 24 x 100= 2.4 kW ve kVa= 2.4/0.95= 2.5.GeçişBelirtilmiş bir geçiş durumu yoktur.

Yük (b)3 fazlıda 7 ısıtıcı, her fazın 3 ısıtıcıy beslemesini gerektirir.Durağan durumYani azami tek fazlı yük= 3 x 240 x 20/1000= 14.4 kVaIsıtıcıların 1 güç faktöründe çalıştığı kabulüyle, yük= 14.4 kW.GeçişBelirtilmiş bir geçiş durumu yoktur.



Yük (c)Üç fazda 4 motor için bir faz 2 motoru beslemelidir.Durağan durumAzami durağan durum faz yükü, üretici verilerinden; 5 hp tek fazlı motorun tipik performans figürleri: Verim= %78; Güç faktörü= 0.8 pg gecikmeli;Durağan durum yükü= 2 x 5 x 0.746= 9.6 kW= 9.6/0.8= 12.0 kVa.Geçiş2 motor eşanlı start halinde tek fazlı için, üreticinin kılavuzundan; 5 hp tek fazlı DOL starterin çarpanı= 7.1.Yani start kVa’sı= DOL start faktörü x hp değeri= 7.1 x 5 x 2= 71.

Yük (d)5 kaynak seti 425 V’lik bir hat çifti üzerinde. Hat çifti en kötü durumda 2 kaynak setini beslemek zorunda.Durağan durumBu durumda yük= 2 x 415 x 11/1000= 9.1 kVa= 9.1 x 0.4= 3.6 kW.GeçişDeğerlendirilmeye yönelik bir geçiş hali belirtilmiyor.

Yük (e)3x3 hp üç fazlı motor.Durağan durumÜreticinin verdiği tam yük çalışma performansına dair tipik bilgiler: Verimlilik= %78; güç faktörü= 0.8 gecikmeli;Durağan hal yükü= 3 x 3 x 0746/0.78= 8.6 kW= 8.6/0.8= 10.8 kVa.GeçişGeçiş yahut start koşulu, belli bir anda motorlardan sadece birinin çalışması şeklinde, zira dizide yer alıyorlar. Fiili start performans verisi olmadığı için, start alan motor başına azami DOL start kVa değeri= 3 x 0.746 x 7.1= 15.9 kVA.

Yük (f)1x80 hp motor.Durağan halÜretici verileri:Verimlilik= %91; Fiili (veri) güç faktörü= 0.6 gecikmeli; Durağan hal yükü= 80 x 0.76/0.91= 65.6 kW= 65.6/0.6= 109.3 kVaGeçişDOL start için geçiş yahut start değeri= 80 x 0.746 x 7.1= 424 kVa.%80 tapa startında oto transformatör startı= 424 x 0.82= 271 start kVa.



Yük (g)1x0 kW motor.Durağan durumVerimlilik= %91; güç faktörü= 0.91 gecikmeli;Durağan hal yükü= 80/0.91= 87.9 kW= 87.9/0.91= 96.6 kVa.GeçişGereken DOL start kVa değeri, verilen kilitli rotor akımından bulunur. Yani DOL start kVa= √3 x 415 x 750/1000= 539.Yıldız/delta startı için starttaki kVa DOL’un 0.33’üne küçültülür. Böylece start= 539/3= 180 kVa olur.

12.7.3 Yüklerin toplamı

Sonuçları değerlendirip uygun bir AC jeneratör için uygun bir değer bulacağız. Ancak ek kabullerde bulunmak gerekiyor. Böyle bir hesaplama girişildiğinde tüm kabullerin detaylarıyla konulması gerekir.

1. Hiçbir durumda iki yük eşanlı anahtarlanmaz.2. Genel olarak yükler dizildikleri sıradadırlar.3. Boyutlandırmada, geçiş yahut start yükleri sırasında güç faktörünün eforu ihmal edilir.

Zira yüklerin aritmetik toplamı vektör toplamına göre daima daha büyük kVa verir.

Tablo 12.2’deki bu tek fazlı yüklemenin toplamı en kötü durumu temsil eder. Kabul ge-reği belli bir faz, ele alınan her bir faz yükü için daima en yüksek dengesiz yük akımını taşır.

Tablo 12.2 Tek fazlı yüklerin toplamı

Pratikte münferit yüklerin üç faza dağılımı daha adilanedir. Yine de bu, boyutlandırma amacıyla ve fiili yük bağlama verileri yokken, geçerli bir kabuldür. Böylece durağan durum tek fazlı değerler 3 ile çarpılarak üç fazlı eşdeğer bulunabilir.



(c)’nin start kVa değerini ele alırsak, bu, tek fazlı en kötü durum sıçrama (surge) kVa değeridir. Yük (c)’nin starttaki durumunda dengesiz sıçrama kVa’sı bulunur. Dolayısıyla yük (c) startında toplam üç faz sıçrama kVa’sı en kötü durum 71 kVa’dan 3 kat daha az olacaktır. Haliyle bu çarpım (213 kVa), en yüksek üç faz dengeli start kVa’sından -ki aşağıdaki tabloya göre 271’dir- daha düşüktür. Dolayısıyla bu durumda, Tablo 12.3’teki üç faz özetine bakınca, tek faz start kVa değeri ihmal edilebilir olmaktadır.

Önceki tabloda, yukarıda ele alındığı gibi, tek fazlı tüm yüklerin geçiş koşuluyla birlikte uygulanmasını ihmal eettiğimizi varsaymıştık.

Sürdürülmesi gereken en yüksek yük altıncı sütundadır (437.8 kVa, yük (f)). Seçilen makinanın aşırı yük kapasitesi daima sütun 6’da verilen en büyük kVa’dan daha büyük olmalıdır. Aslında yüklerin sıralaması hayati olabilir. Aşırı yük performansı temelinde asgari boyutlu AC üreteci elde edebilmek için yüklerin sütun 5’teki start kVa’larının azalış sırasına göre uygulanması şarttır. Yani en yüksek start kVa’lı yük en önce, en düşük olan da en son anahtarlanmalıdır. Yük anahtarlama diziliminde ideal olan bu ise de pratikte nadiren gerçekleşir.

Tablo 12.3 Üç fazlı yüklerin toplamı

Bu örnekte aşırı yük değerleri (sütun 6) durağan hal toplam kVa değerinden anlamlı ölçüde büyük değildir. Dolayısıyla anahtarlama sırasının önem taşıması pek muhtemel değildir. Bu nedenle en büyük start kVa’lı yük (f)’nin son anahtarlandığı aşırı yüklenmesi şeklindeki en kötü duruma bakacağız. Burada start kVa’da toplam yük şöyle olurdu:

En kötü durum yükü= 114 + 10.8 + 96.6 + 271= 492.4 kVa

12.7.4 Azaltma faktörüleri

Hesaplamanın bu noktasında durağan halin azaltma faktörlerinin uygulanması gerekir. Buradaki örnekte nihai güç faktörü 0.8 pf gecikmeliden düşük olduğu için azaltma gerekir. Mevcut verilerden 0.76 pf gecikmeli ara değeri için azaltma faktörü= 0.98’dir.

Yüksek ortam sıcaklıkları, kısıtlı sıcaklık artışı veya yüksek rakım için de azaltmaların uygulanması gerekir. Bu örnekte orta sıcaklığı 45° kabul edilecek. Buna göre makinalar H sınıfı malzemeyle izole edilir. Üst sıcaklık 125° ve rakım da 100 metreden az varsa-yılacak. Veri tablosundan azaltma faktörü 0.97 alınır.



Seçilen AC üretecinin durağan halde sağlaması gereken kVa, bu azaltma faktörlerine göre= 330.7/(0.98x9.97) 347.9 kVa.

Geçiş performansı için gereken azaltma, makinanın kVa’sından daha büyüğünü istiyorsa, durağan hal azaltma faktörlerin uygulanmasının gerekmeyeceğini belirtmek gerekir. Yani, durağan hal yahut geçiş evresi azaltma faktörlerinden hangisinin kVa gereği daha büyükse o uygulanır. Her iki grubun azaltma faktörlerinin uygulanması gereği hemen hemen muhtemel değildir.

12.7.5 Standart boyutlandırma

a) Duragan halToplam tablolarından toplam bölge yükü gereğinin 330.7 kVa, 252.1 kW ve 0.76 pf gecikmeli olduğu çıkıyor.Durağan hal azaltma faktörü uygulayarak kVa gereği 347.9’a değiştirilir. İşte, üreti-cilerin verdiği standart çıkış listelerinde bakılan da bu değerdir.

b) GeçisYine, toplam tablolarından, azami start kVa geçiş gereği 271 kVa bulunur. Bu değer-deki geçiş yükünün seçilen jeneratör için voltaj düşüş eğrisine göre kontrol edilmesi şarttır. Böylece voltaj düşüşünün geçiş yüzdesi belirlenir.En iri yükün startında bu düzeydeki voltaj düşüşü makul ise, seçilen çerçeve ebadı, geçiş performansı itibarıyla makul olacaktır.

c) Giriş gücüAC üretecinin şaft giriş gücü asıl taşıyıcının şaft çıkış gücüyle aynıdır ve hesabı yapılabilir. AC üreteç verim değerleri üreticilerce hazırlanır.Asıl taşıyıcının şaft çıkış gücü

= AC üreteç KW çıkış değeri / uygun AC üreteç verimi

12.7.6 Güç faktörü düzeltmesi

Genelde, öncü güç faktörlü herhangi bir yükü besleyecek makinaya uygun çerçeve boyutunun seçiminde özel bir dikkat gerekir. Güç faktörü düzeltme kapasitörleri hemen hemen sıfır öncü güç faktöründe çalışırlar ve kurulumun bütünün genel düşük gecikmeli güç faktörünü, yine gecikmeli olan birim güç faktörüne çevirmekte kullanılırlar. Buna genelde sınai elektrik tüketiminin tarifelerini küçültmek için başvurulur.

Şimdi de örnekteki yük kurulumuna 35 kvar kapasitör güç faktörü düzeltme bankı ek-leyince ne olduğuna bakalım. Toplam tablolarından nihai durğan hal yükü rakamları şöyledir: 330.7 kVa, 252.1 kW, 0.76 pf gecikmeli.



Buna göre kvar bileşeni= 252.1 x tan-1 0.76= 215.6 kvar.

Sıfır pf öncü için 35 kvar kapasitör ile, kvar 215.6 - 35= 180.6. olur.

Yani yeni durağan hal değerleri şöyle olur:i) 252.1 kW aynı kalır, zira gerçek güç gereği değişmez.ii) Güç faktörü= cos[tan-1(180.6/252.1)]= 0.813 pf gecikmeli.iii) kVa değeri= 252.1/0.813= 310.1 kVa.

Güç faktörü düzeltme bankı varken sistemin güç faktörü 0.8-1.0 aralığında kaldığı için, güç faktörüne azaltma gerekmediğine dikkat edilmeli. Dolayısıyla gereken değerin 0.8 pf gecikmeli olarak düşünülür. Zira bu, tüm AC üreteçlerin değerlemesinde standart durumdur. Buna göre plaka değeri ve bölge değeri de 252/0.8= 315 kVa; 252,1 kW ve 0.8 pf gecikmeli olur.

Ortam sıcaklığı, sıcaklık yükselişi ve rakım yukarıdakiyle aynı sayılarak makinanın değeri 315.1/(0.97 x 1.0 x 1.0)= 324.8 kVa bulunur.

Güç faktörü düzeltme bankı eklemekle, yükleri durağan hal şartlarında besleyecek AC jeneratör boyutunun küçüldüğüne dikkat edilmelidir. Güç faktörüyle ilgili esas problem, diğer yüklerin hepsi kapalıyken, güç faktörü düzeltme banklarının normal olarak bağlı kalmasıdır. Bu da AC jeneratöre tamamen sıfır öncü güç faktörlü bir yükü temsil eder. Jeneratöre nispeten büyük bir bankın bağlı olmasının bir sonucu, jeneratörün terminal voltajının ciddi derecede yükselmesidir. Mesela nominal 415 V makinalarda 500 V’lik aşırı voltajlar kayda geçmiştir.

Ne var ki, genelde izlenen yol olarak, AC jeneratörün değerinin %10’undan daha büyük olmayan bir kapasitör bank değeri, bu türden ciddi sorunlarla karşılaşılmamasını sağlar. Bu durumda 35 kvar kapasitör bank x 100/325 kVa= %10.8

Örnek

Kaynak 230 V, üç fazlı, 50 Hz. Yük ise motorlar ve toplamları 80 kW. Ancak çeşitli zamanlarda fiili yükler şunlardan biri olabiliyor:

(a) 4 x 10 kW motor start alıyor - DOL dizisinde.(b) 2 x 40 kW motor start alıyor - DOL dizisinde.(c) 1 x 80 kW motor start alıyor - DOL.Voltaj düşüşü %30’u aşmıyor.

(a) şıkkıFiili start verileri yokken azami DOL start= 9.5 x kW= 190 kVa, her biri için. Tipik güç faktörü= 0.89 pf gecikmeli. Tipik verim= %88.



3 motor çalışıyor iken kVa= 3 x 20 kW/(0.89 x 0.88)= 76.7 kVa. Dördüncü motorun start vermesi= 190 kVa. Toplam kVa (güç faktörünün eforu ihmal ediliyor)= 266.7Voltaj düşüşü %30’dan azla sınırlı olduğu için, üretici tarifnamelerindeki voltaj dü-şüşlerine bakılır. Seçilen üretecin yeterince büyük olmasını sağlama bağlamk için durağan hal yükü kontrol edilir. Bu yük= 4 x 20 kW/0.88= 91 kW.Aşırı yük kapasitesi kontrol edilir. Yükün azami ihtiyacı= 250.7 kVa. Jeneratör aşırı yük kapasitesine karşı kontrol edilir.

(b) şıkkıYukarıdakine benzer şekilde 40 kW motor DOL startı= 380 kVa. Tipik güç faktörü= 0.91 pf gecikmeli. Tipik verimlilik= 0.91.Bir motor çalışırken kVa=48.3. İkinci motorun startı kVa=380. Toplan (güç faktörünün etkisi göz ardı edilir)= 428.3.

(c) şıkkı80 kW motor startı DOL= 656 kVa. Tipik güç faktörü= 0.92 pg gecikmeli. Tipik verim= %92.Yine, üretici tarifnamelerindeki voltaj düşüşlerine bakılır.

Not: Buradan, tek bir AC üreteçle beslenen tek bir motor düşünülenden daha büyük bir AC üretece ihtiyaç duyabilir zira bu, motorun startıyla gereken büyük kVa’yı verecek kapasitede olmalıdır.

12.8 AC üreteçlerin paralel çalışması

12.8.1 Giriş ve kuram

AC üreteçlerin çalışmasıyla ilgili başka hiçbir özellik iki ya da daha fazla üretecin paralel çalışmasından daha fazla yanlış anlaşılmaya neden olmaz.

Burada paralel çalışmaya başvurulmasının sebeplerine bakacağız. Ayrıca uygulanan yöntemi ve doğacak sorunları göreceğiz

i) Mevut sistemin kapasitesini artırmak için.ii) Boyut ve ağırlık, tek bir büyük ünitenin kullanımını imkânsız kılabilir.iii) Servis gerektiğinde kaynağın kesilmemesi gerekebilir.

AC üreteçlere tatminkâr paralel çekmek için şu belli koşulların yerine gelmesi gerekir:i) Tüm sitemlerin voltajı aynı olmalıdır.ii) Tüm sitemlerin faz rotasyonu aynı olmalıdır.iii) Tüm sitemlerin frekansı aynı olmalıdır. iv) Tüm sitemlerin açısal faz ilişkisi aynı olmalıdır.v) Sistemler, yükü değerlerine göre paylaşmalıdır.



Yukarıdaki enformasyonun yeterince takibini sağlama almak için ampermetre, vatmetre ve ters güç rölesi şeklinde asgari bir cihaz setine ihtiyaç vardır. Her bir sistem için bir voltmetre belirtilmez. Çünkü, dağılımda bir voltmetre ya da her bir sistem için seçim anahtarlı senkronizasyon paneli kullanmak tercih edilir.

Ters güç rölesi, her ne kadar cihaz maliyetinin en yüksek kısmını oluştursa da, herhangi bir motorun kapanması açısından kaçınılmazdır. Bu kapanma düşük yağ basıncından, aşırı sıcaktan vs. kaynaklanabilir.

Giriş sisteminin tevzi çubuğuna anahtarlanmış sadece bir adet frekans ölçer gerekli-dir.

Bir senkroskop da açısal faz değişimini tespit etmek için gerekir. Bunun yerine fener kullanılırsa üç ayrı bağlantı mümkündür. Zayıf ışıkla paralellik için hatlar (tek faz) gibi veya fazlar gibi çapraz bağlanmalıdırlar; yani, U-U, V-V veya L1-L1. Parlak ışıkla para-lellik için fazlardan farklı bağlanmalıdır; yani U-V. vs.

Şekil 12.11 AC üretecin paralel çalışmasında açısal faz değişimi için lamba bağlantıları

U-W, V-V, W-U çapraz bağlı lambalarla üç lambalı bir sistem kullanılırsa, lambalar döner ve makinanın hızlı çalıştığını gösterir. İki lamba parlak ve biri de karanlık olduğunda senkron sağlanır ve bazı açılardan bu bağlantı senkronizasyon noktasının daha yakın bir görsel belirtisini sunar. Lambaların makina voltajından en az iki kat daha değerli olması gerekir ve ikisinin ya da üçünün de seri bağlanması şarttır. Tercih edilen bir yöntem de resistör/lamba kombinasyonudur. Şekil 12.11 bağlantıları göstermektedir.

12.8.2 Yük paylaşımı

Paralel işleyişin en önemli yönü yük paylaşımıdır. Bir kW yahut aktif komponent yahut kvar veya reaktif komponent şeklindeki bir toplam yük, sistemlerce normal değerleriyle orantılı paylaşılmak durumundadır.



kW komponent sırf mekanik araçlarla ayarlanır ve asıl taşıyıcının hıznın nispeten ince kontrolünü gerektirir. Hız kontrolünün kötüye kullanımından sakınmak için sınırlı bir aralık kumandasına uyulması tavsiye edilir.

kvar komponent AC üreteç uyarımının işlevidir. Makinalar paralel iken, alan uyarımının büyüklüğü çıkış voltajını doğrudan etkilemez. Ancak, belli bir makinanın işlediği içsel güç faktörünü ayarlar. Mesela aşırı uyarılmış bir AC üreteç gecikmeli akım çekerken az uyarılmış üreteç öncü akım çekecektir. Uyarımda fark varsa, bu durumda dolaşan akımlar sadece içsel makina reaktansıyla sınırlı geçecektir.

Bu akım sıfır pf öncü veya gecikmeli akım olarak görünür ki makinanın uyarımına bağlıdır ve her makinanın sağladığı toplam akıma eklenir veya akımdan düşülür.

Öncü yahut gecikmeli raktif akım 90° faz değişimi özelliklidir. Yaygın olarak dörtleme (kareleme) olarak tanımlanır. Dolayısıyla aletler bu reaktif akımı algılayacak ve makul bir düzeyde sınırlayacak şekilde olmalıdır. Yani AVR yük resistörüne bağlı bir akım transformatörü (CT) içeren bir droop kit gerekir. İzleyen şekill ve vektör şemaları bunun çalışmasını tasvir etmektedir (Şekil 12.12 ve 13).

Şekil 12.12 Droop kit kablo şeması

Şekil 12.13 Vektör şemaları

İki fazlı jeneratörde referans voltajı veya algılanan voltaj iki fazlı U ve V’den elde edilir. CT, W fazına bağlıdır ve çıkışı da AVR’nin içindeki yük resistörü boyunca düşer. Yük re-sistörü öyle bağlıdır ki üzerinde üretilen voltaj algılanan voltaja vektörel olarak eklenir.



Vektör şemasının incelenmesi 1.0 pf’de yük resistörü boyunca üretilen küçük voltajın algılanan voltaja dik açılarda eklendiği görülecektir. Bu durum algılanan voltajda az bir değişime yol açar ve dolayısıyla terminal voltajındaki değişme de az olur.

0.8 pf halinde etki daha büyüktür ama 0 pf’de ancak marjinal bir etki olur. Bununla birlikte ilâve voltaj algılanan voltajıyla aynı fazdadır, daha büyük bir değişim doğrurur.

Sensör devresinin algıladığı suni voltaj makinanın uyarımının küçülmesine yol açar. Terminal voltajının %5 düşmesini sağlama almak için yeterli voltaj, sıfır pf’de tam yük akımı geçerken üretilir.

Bu, geçen akımın, hiçbir durumda normal azami akımın %5’ini aşmayacağı tatminkâr bir düzeyde tutulması için yeterlidir.

Özetle, reaktif akımından payından daha fazlasını veren makina, uyarımını küçültür. Eksik uyarılan AC jeneratör az akım çekeceği için uyarım dengesi ve dolayısıyla güç faktörü dengesi kurulur.

12.8.3 Ayar prosedürü

Prosedürün adımları sadeleştirilmiş olarak ileriki sayfalarda verilecektir.

Tam yükle yüksüz durum arasında istikrarlı paralel işleyiş ve sıhhatlı yük paylaşımı, droop kitler ve başlangıç voltajı ayarları doğru kurulduğunda sağlanabilir. Kumanda karakteristiklerinin benzer olması da çok önemlidir, aksi takdirde yanlış kW yük paylaşımı yükün küçülmesi veya büyümesi ile sonuçlanabilir.

Yüksüzlük voltajı ayarlarını kontrol etmek üzere her makina tek başına normal yüksüz frekansta, yani 50 Hz operasyon için 51.5 Hz’te çalıştırılır. Etiket voltajlarının bu durumda birbirlerinin %1’i içinde olmaları gerekir.

12.8.3.1 Dörtlü droop ekipmanı

İlk ayar prosedürünün en önemli kısmı droop kit ile ilgilidir. Kötü paralel işleyişteki sıkıntıların çoğu droop kitlerden kaynaklanır. Böyle durumlarda ya voltaj düzeyine yanlış ayarlanmışlardır ya da yükselen bir voltaj karakteristiği verecek şekilde yanlış bağlanmışlardır. Eğer bir paralel operasyon için istek anında bir makina belirlenmişse, bu durumda besleyen droop kit sınamadadır. Terminal işaretlerine ve bağlantılarına uyulduğu sürece, sorun çıkmaması gerekir.Not: Transformatörün veya tali bağlantıların transformatöre geri dönmesi, işleyiş boyunca istikrarsız bir yükselen voltaj karakteristiğiyle sonuçlanacaktır.

Makinalar daha sonra droop kit içerecek şekilde modifiye edilmek durumunda oldukla-rında en büyük güçlük düşen voltaj karakteristiğini sağlama almaktır. Doop kiti, terminal voltajı sıfır pf ile %5 düştüğünde veya reaktif akım verilen tam yük akımına eşit iken doğru ayarlanır.



12.8.3.2 Doop devresinin tertibi

Hatırlatma: Üreteç droop kiti sadece kvar paylaşımını ve geçen akımı kontrol edebilir. kW yükün paylaşımını motor kumandaları belirler.

Üç fazlı makinalarda droop DT, S1-S2 droop giriş terminallerine bağlıdır, AVR devre kartına monte droop potansiyometresiyle ayarlanır. Düşüş (droop), potansiyometreyi saat yönünde çevirerek yükseltilir.

Tek fazlı makinalarda droop CT, yük bobinine bağlıdır. Düşüş, yük bobinindeki anahtarı çevirerek değiştirilir.

Hem iki fazlı hem de üç fazlı sensörlü makinalardaki işleyiş de aynıdır. Yani, makinalar arasında dolaşan akım yük resistörü veya bobin üzerinde voltaj doğurur ve bu da AVR’yi besleyen algılanan voltaja artı veya eksi olarak katılır. Bu durum uyarım sistemini dola-şım akımlara hassas hale getirir ve kvar yükün doğru paylaşımını sağlar. Daha büyük düşüş voltajı oluştukça uyarım sistemi daha esnekleşir ve dolaşan akımları küçülterek kvar yük paylaşmını sağlama alır. Sıfır pf gecikmeli tam yükte çıkış voltajında %5 dü-şüş çoğu durumda tatminkârdır. Bu düşüş sadece makina yalnız çalışıyorken (paralel değilken) ölçülebilir.

Bu tertibat voltaj regülasyonunu 1 pf tam yükte %1 civarında ve 0.8 pf tam yükte %3 civarında geriletir. Birim güç faktörü yükü (kW) uygulanırsa, yük resistörü/bobini üzerinde doğurulan voltaj, algılanan voltaja dik açıyla vektörel ilâve olur ve etkisi asgaridir. Makina-lar tek tek çalıştığında droop devresi S1-S2 yardımcı terminallerin kısa devrelenmesiyle değiştirilir ve böylece makinanın normal kapanış düzenleyici karakteristiği elde edilir.

Genelde sıfır güç faktörlü yük olmaz. Sıfır pf’de %5 düşüş S1-S2 yardımcı terminal bloğundaki voltajı ölçerek doğru bir şekilde set edilebilir.

AVR’deki düşüş ayar potansiyometrenin ideal pozisyonu şöyle bulunur:1. 1.0 da dâhil güç faktörüyle tam yük amperi makinaya verilir.2. S1-S2 AVR terminallerinde voltaj ölçülüri bu CT’den çıkıştır.3. Aşağıdaki formülü kullanarak düşüş potansiyometresinin pozisyonu hesap edilir - tamamen saat yönünün tersinde dönüşün yüzdesi olarak.4. Potansiyometrenin (%0-100 arası) konumu

= C x 100 / S1 ve S2 üzerindeki voltaj.

Burada C, çeşitli AVR’ler için 0.7 ile 2.0 arasında değeri olan bir sabittir.Not: Formülün %100’den büyük değer vermesi halinde yük akımının boyutu için doğru CT olup olmadığına bakın.



12.8.3.3 Paralel düşüşlü makinaların tekli çalışması

Paralel olarak tatmin edici yük paylaşımı için voltajın en az %2.5 düşmesi gerekir. Tek makina işleyişinde daha iyi regülasyon isteniyorsa, paralel düşüş akım transformatörü üzerine kısaltıcı anahtar takılmalıdır.

Açık devre pozisyonunda anahtarın montajı, paralel çalışma açıkça işaretliyken, ens-trüman paneline yapılmalıdır.

12.8.4 Adım adım ayar prosedürü

Aşağıdakiler sadece bir rehber niteliğindedir. Başka testler için kuşku olması halinde daha önceki notlara göz atın. Haliyle, bütün makinaların kablajının bağlantı şemaları gereğince yapılmış olmalıdır.

a) 1. AC üreteci etiketli hızında yüksüz çalıştır. Voltajı kontrol et ve gereken ayarı yap.b) 1. AC üretecin faz dönüşünü kontrol et.c) 2. AC üreteci çalıştır ve (a) ile (b) adımlarını uygula.d) 1. ve 2. üreteçler yüksüz çalışırken senkroskobu veya feneri aç.e) Fener yavaşa parlayıp solana veya senkroskop yavaşça dönene kadar hızı ayarla.f) Voltajların eşit veya %1 farklı olduğunu gör. Gerekirse ayar yap.g) Senkronizasyonda kesiciyi kapa; dolaşan akımlar içim ampermetreye bak. %5’lik faz-lalık varsa yüksüz voltaj ayarlarına ve polarite (ters) için doop kitlere bir daha bak.h) Üreteçler paralelken her birinde tam yük görünene kadar yükü artır. Dengeli kW ölçer değerlerini sağlamak için motor kumandalarına biraz ayar gerekebilir.i) kW ölçerler eşitken ampermetre değerlerini kontrol et. Biri diğerinin %5’İ içinde olmalıdır.j) Bu değerler %5’in dışındaysa, yüksek akımlı makina aşırı uyarılmıştır ve dolayısıyla telâfi için daha fazla düşüş gerektirir. Düşüş direncini yükselt.k) İki üreteç de tam yük akımındayken harici yükü %20’lik basamaklarla azalt. Her bir yüklemede kW ölçere, ampermetreye bak ve %20 tam yük azalmasına uygun değerleri gör. Herhangi bir enstrümanda %5’ten fazla değişkenlik varsa düzeltme gerekir.l) Eşit olmayan kW paylaşımı asıl motorda arızaya delalettir, ne çok da kumandada.m) Aralığın tam yük ucunda eşit olmayan ampermetre değerleri düşüş düzeylerinin doğru olmadığına delalettir.n) Yüksüz duruma yaklaşan ampermetre değerleri voltaj ayarlarının doğru olmadı-ğına delalettir.



12.8.5 Çalışma prosedürü

Pratikte en muhtemel prosedür, kurulu yüklere ek makinaların paralel eklenmesinde ortaya çıkar. Mesela, bir kurulum çıkışın %75’ine eşit bir yükü besliyorsa ve yeni yük bekleniyorsa, mühendis bu yükü iki ayrı gruba ayırmaya karar verebilir. Bunun için aşağıdaki prosedür gerekir:

Girş seti start alır ve yüksüz frekansta çalıştırılır. Senkrsokop anahtar kapatılır - giriş makinasına ve tevzi çubuğu üzerinden senksroskoba bağlıdır. Giriş makinası hızlı ol-duğu için senkrsokop “hızlı” yönünde döner (veya fener frekans farkına göre parlar ve solar). Girişi makinasının hızı motorlu kumandayı yavaş yönünde harekete geçirmek üzere azaltılır.

Frekanslar eşitlenmeye yakın olduğunda senksroskobun dönüş hızı ya da fenerin par-laklığındaki değişme, voltajlar senkronize iken set kontaktörünün kapanacağı şekilde azalır. Bu, senkroskopta saat 12 konumunda veya kullanılan bağlantıya bağlı olarak fenerin parlaması yahut solmasıyla olacaktır.

Giriş makinası bu durumda yükten payını alabilir; kumanda kontrolü de, yük kW ölçer veya ampermetre istenilen yükü gösterene kadar hız artırma konumunda tutulmalıdır. Buna karşılık gereğinden fazla yük varsa, kumanda kontrolü hız küçültme konumunda tutulurarak azaltılabilirler. Toplam yükün normal değerlerine göre paylaştırılması en önemli noktadır - bu amaçla ölçerdeki değerler tarifnamelerle kıyaslanmalıdır.

Herhangi bir durumda eşit olmayan yük paylaşımı, dizel motorların fazlaca düşük dü-zeyde çalışmasından doğan mekanik sorunlardan kaçınmak için, düzeltme gerektirir.

Operatörün yükü eşit iki parçaya bölememesinden doğan dengesiz yükleri, dolaşan akımların ampermetreyi dengesizleştirmesinden ayırt edebilmek çok önemlidir.

Örnek: İki adet 100 kVa AC üreteç paralel ve akım geçmiyorken 150 kVa 0.8 pf sağ-lıyor.

Yükler eşit dağılmışken ölçerdeki okunmalar aşağıdaki gibidir:

Yük eşit dağılmasaydı, akım dolaşmadığında şu değerler görülebilirdi:



Eğer bu durumda eşit olmayan aynı yük varsa, fakat akım geçişi de olursa, hatların ölçerdeki değerleri şöyle olurdu:

Birinci makina normal değerinin epeyce üstünde 0.6 pf’de 133 kVa veriyor. Faaliyetin bu yüklemeyle devam etmesi, koruma devresinin aşırı yüklenerek tökezlemesine yahut ana statörün ve rotorun çakılmasına yol açacaktır. İkinci makina öyle uyarım-altıdır ki gecikmeli güç faktöründe ve çok küçülmüş bir kVa’da çalışmaktadır.

Bu durum ikinci üretece zarar vermemekle birlikte birinci jenearatörün ciddi ölçüde aşırı yükte olduğunu anlatmaktadır.

Tek tek güç faktörü ölçerleri kullanılmadığı sürece gecikmeli güç faktörü durumunu tespit etmek son derece zordur. Ampermetre, voltametre ve kW metre şeklindeki normal enstrümantasyon böyle bir yük durumunu göstermeyebilir.

12.8.6 Güçlükler

Paralel çalışmayla ilgili sorunlar ve muhtemel sebepleri aşağıda detaylarıyla anlatıl-maktadır.

a) kW ölçerin, ampermetrenin ve voltametrenin osilasyonuSebep: Motor kumandası; servisi olan bilinen bir üniteyle değiştirilir.b) Dengesiz ampermetre okumaları. kW ölçer dengeli ve istikrarlı.Sebep: Yanlış voltaj tertibinde dolaşan akım, droop kip bağlantılarının ters olması ya da yetersiz düşüş.c) Yüksüz durumda dengesiz ampermetre değerleri veya kesicini kapanmasıyla birlikte hızla yükselen akımlar.Sebep: Yanlış voltaj tertibinde dolaşan akım, droop kip bağlantılarının ters olması.d) Yük artar veya eksilirken dengesiz kW ve ampermetre değerleri.Sebep: Benzer olmayan kumanda hız regülasyonu.e) Yük artarken dengesiz ampermetre değerleri - kW ölçer dengeli.Sebep: Droop devre tertibatı özdeş değil veya droop kit bağlantıları ters.

Bu sorunlardan başka, setlerin çalışmasına zararı olmayan birtakım durumlar meydana gelebilir ve operatörün bir sorun olduğu fikrine kapılmasına neden olabilir. En yaygın durumlar paralel prosedürün başlangıcındaki voltaj osilasyonundan doğar. Tevzi çu-buğuna açık senkroskop anahtarlı yeni bir set bağlanıyorken, giriş makinası voltajının



dalgalanmaya başladığı bir noktaya ulaşılabilir. Bu sadece frekans farkının en büyük olduğu durumda ortaya çıkar. Frekanslar birbirine yaklaştıkça ilâve istikrarsızlık ortaya çıkmaz. Gerçi bu, AVR’deki istikrar devresinin bir fonksiyonu değildir ama anahtar paneli kablajından kaynaklanan sorunlarla ilgilidir.

12.8.7 Nötr ara bağlantılar

Tüm sistem nötrlerinin paralel işleyiş nedeniyle belli şartlar altında aşırı ısınmaya yahut statörün bozulmasına yol açması mümkündür.

Bu özellikle de bezer olmayan makinaların paralel kurulmasında ortaya çıkar. Üretilen dalga formundaki farklar, ara bağlantıdaki nötrlerden büyük harmonik akım geçişine sebep olabilir.

Bu yüzden benzer olmayan makinaların nötrleri asla bağlanmamalıdır; ama benzer olanlar bağlanabilir.

yüksek yapılarda elektrik ve mekanik servis kılavuzu, · 2016-10-20 · iii yayina hazirlayanin...

Documents