Kollektör mekanik tesisat projelerinde herhangi bir kaynaktan gelen akışkanın dağıtımı ve toplanması işlemini yapar. Bu yazımızda mobil kollektör montajı ve ekipmanları tanıtımı ile kazan dairesindeki gidiş ve dönüş kollektörlerinin nasıl hesaplandığını inceleyeceğiz.
Mobil Kollektör ve Ekipmanları
Isı kaynağından gelen suyun döşeme zeminine dağıtımı ve toplanması işlemini yapan ekipmanlara kollektör denir. Yerden ısıtma tesisatı uygulaması yapılmış bir binada gözle görülen ve üzerinde işlem yapılabilen tek parça kollektördür. Isıtılacak mahal sayısına göre uygun kolektör grubu seçimi yapılır. Üzerinde bulunan mini küresel vanalar ile ısıtılacak mahallerin ayrı ayrı kontrolü yapılır. Kırmızı renk volanlı mini küresel vanaların takılı olduğu kolektör gidiş, mavi renk volanlı mini küresel vanaların takılı olduğu kolektör ise dönüş kollektörüdür. Aşağıdaki şekilde altı ayrı mahallin kontrolü yapılan gidiş ve dönüş kolektörü gösterilmiştir.
Yerden ısıtma tesisatında ise kollektöre bazı eklemeler yapılmalıdır. Pratikte yerden ısıtma bölgeleri mahalin büyüklüğüne göre mümkün mertebe eşit metrajlara bölünmeldir. Ancak bunun her zaman mümkün olamadığı durumlar da mevcuttur.
Birbirinden farklı uzunluklarda olan ısıtma bölgelerinde debi dengesi sağlanmazsa ısıtma zonları birbirinden farklı ısı dağılımlarına sebep olabilir. Bu da ısıtılması gereken toplam alanın dengesiz ısıtılmasına ve konforsuzluğa yol açablir. İşte bu gibi durumlarda her bir ısıtma bölgesinin debisini görebileceğimiz ve dengeleme yaparak debileri eşitleyebileceğimiz debi göstergeli yerden ısıtma kollektörleri kullanılır.
Yatırımcı açısından bakıldığında toplam yatırım miktarına oranla debi ayarlı ve düz kollektör arasındaki fiyat farkı, faydasının yanında gözardı edilebilmelidir.
Kollektör Dolapları
Kollektörün içerisine monte edildiği, kollektörü dış darbelere karşı koruyan ve görüntü kirliliğini önleyen malzemelere kollektör dolabı denir. Sıva altı ve sıva üstü kolektör dolabı olmak üzere iki çeşidi vardır. Genellikle sıva altı kollektör dolabı tercih edilmektedir. Kollektörün grup sayısına göre farklı boyutlarda imal edilirler.
Mini Küresel Vanalar
Küresel vanalar; bir milin ucuna yerleştirilmiş ortasında bir veya birden fazla delik olan, çoğunlukla elastomer (İhtiyaca göre metal de olabilir.) iki conta arasında dengelenmiş bir kürenin, akışkan geçiş delik ekseni üzerinde 90º döndürülmesi ve deliğin (deliklerin) geçişe açık veya kapalı konuma getirilmesi ile akışkan geçişini kesip açarak görevlerini yerine getirirler.Tam açık veya tam kapalı olarak çalışmaları tercih edilir.
Üstün Özellikleri
– Akışkanın serbest, rahat geçişini sağlarlar.
– Armatür akış direncinin en düşük olduğu vana tiplerindendir.
– Kullanımları rahattır.
– Vananın her iki yönünden de akış mümkündür.
Zayıf Özellikleri
– Küre ve gövde iç boşluğu arasında ölü hacim söz konusudur.
– Ani açma kapama koç darbeleri yaratabilir.
– Hassas akış kontrolü için uygun değildir.
Mobil kollektör sistemi ile ilgili küresel vanaların ve mobil sistem pex boruların montajı ile ilgili Mobil Sistem Kalorifer Tesisatı konusuna bakabilirsiniz.
Isıtma Gidiş Dönüş Kollektörü Hesabı
Isıtma sisteminde gidiş dönüş kollektörü ve tek kollektör sistemi kullanılmaktadır. Kollektör hesabı için 3 farklı yöntem bulunmakta olup mühendislik ve doğru hesaplama için 3. yöntem kullanılmalıdır.
1- Bu yöntemden ziyade tecrübelere dayalı olan fakat kullanmanızı asla tavsiye etmeyeceğim, imalat veya proje kontrolü esnasında hızlı kontrol için belki bakabileceğiniz bir bilgidir. Kendisine bağlanan en büyük çaplı borudan en az 2 çap daha büyük kollektör çapı alınır. Örneğin, DN 50 boru için en az DN 80 kollektör alınmalıdır. Piyasada bazı zamanlar en büyük çaplı borunun 1 üst çapını alanlarda olabiliyor. Bu tamamen mühendislikten uzak bir yaklaşımdır.
2- Makine Mühendisleri odası yayınlarında ise kollektöre bağlanan hatların karelerini toplamının karekökü alınarak kollektörün çapı hesaplanıyor. Bu yöntemin doğruluğu da tartışılabilir.
d=√(d1²+d2²+…+dn²) Örneğin, DN50, DN40 ve DN 32 hatları kollektöre bağlanıyor. Bu durumda kollektör çapınız;
d=√(50²+40²+32²) = 71,58 mm bu durumda DN 80, 3″ kollektör seçimi yapılabilir.
Kollektör boyu ise kendisine bağlanacak boru sayısı ve büyüklüğüne göre değişebilir. Kollektör konstrüksiyon detayı, aşağıdaki şekilde doğru ve yanlış boru bağlantıları gösterilmiştir. Kollektöre büyük çaplı bir girişi ve küçük çaplı çok sayıda çekiş yapılacaksa, giriş borusu kollektör olarak kullanılabilir ve büyük çaplı kollektör maliyeti ortadan kalkar. Kollektörlere boşaltma vanası konulması unutulmamalıdır. Özellikle gidiş kollektöründe boşaltma vanası bulunması, alttaki çekvalfler nedeniyle, sistemin boşaltılabilmesi için işletme açısından gereklidir. Kollektörlere monte edilen vanaların volanlarının eksenleri aynı seviyede (aynı eksende) olmalıdır. Bunun sağlanması için büyük vananın kollektörden çıkan borusu kısa, küçük vananın ise kollektör ağzı boyu uzun olmalıdır. Vana volanları arasında 10 cm mesafe bırakılmalıdır.
3- Özellikle tek kollektör hesabında kullanabileceğiniz bir yöntem olup, gidiş dönüş kollektörü içinde kullanabilirsiniz. Ben bu yöntemi kullanıyorum. Kollektör, dağıtım esnasında suyun her branşman için hesaplanan çap oranında düzgün dağılımını sağlayacak yapıda olmalıdır. Bu da içinden geçen akışkan hızının oldukça düşük olmasıyla mümkün olur. Bu hız ise 0,1 ile 0,2 m/sn arasında olmalıdır. Ayrıca sistemdeki yükler ve devredilen su miktarı doğrultusunda doğru kolllektör çapı hesaplanmaktadır.
Örneğin; 100 kW, 3 adet duvar tipi yoğuşmalı tip kazan ve kazanların çalışma sıcaklık aralığı 80/60 ve kollektördeki su hızı da 0,2 m/s olarak seçelim. Bu doğrultuda;
| Kazan Kapasitesi | 100 | kW |
| Kazan Sayısı | 3 | adet |
| Isıtıcı Akışkan Gidiş Sıcaklığı: | 80 | ̊C |
| Isıtıcı Akışkan Dönüş Sıcaklığı: | 60 | ̊C |
| Devredilen Su Miktarı | 30 | % |
| Kollektördeki Hız (0.1 – 0.2) | 0,20 | m/s |
| ΔT | 20 | ̊C |
| Kazan Birim Kapasitesi | 86000 | kcal/h |
| Bir Pompa Debisi | 16,77 | m3/h |
| Kollektördeki Debi | 16,77 | m3/h |
| Gerekli Kesit Alanı | 0,02329167 | m2 |
| Gerekli Çap Ø | 172 | mm |
| Ø, Sonuç | 200 | 8″ |
| Kollektör Boyu | 4 | mt |
| Kollektördeki Su Miktarı | 125,66 | lt |
| Birim Kapasiteye Düşen Su Miktarı | 1,26 | kw/lt |
Bu kapasite için tek kollektör 8″ seçilmelidir. Eğer hızı 0,2 m/s yerine 0,1 m/s seçerseniz kollektörün çapı 10″ çıkacaktır, bu tarz ısıtma sistemlerinde 0,2 m/sn hız alabilirsiniz. Ayrıca kollektör boyunu kollektöre bağlanan hatlar ve birim kapasiteye düşen su miktarına göre sizin belirlemeniz gerekiyor.
Isıtma sisteminin yanısıra bu hesabı soğutma içinde kullabilirsiniz. Soğutma kollektördeki hız 0,1 m/s ile 0,5 m/s arasında olabilir, bu durumda 0,5 m/s kollektör hızını seçebilirsiniz. Örneğin 300 kw chiller için 12/7 çalışma sıcaklık aralığında kollektör çapınız;
| Soğutma Cihaz Kapasitesi | 300 | kW |
| Soğutma Cihazı Sayısı | 1 | adet |
| Soğutucu Akışkan Gidiş Sıcaklığı: | 12 | ̊C |
| Soğutucu Akışkan Dönüş Sıcaklığı: | 7 | ̊C |
| Devredilen Su Miktarı | 30 | % |
| Kollektördeki Hız (0.1 – 0.5) | 0,50 | m/s |
| ΔT | 5 | ̊C |
| Soğutma Cihazı Birim Kapasitesi | 258000 | kcal/h |
| Bir Pompa Debisi | 67,08 | m3/h |
| Kollektördeki Debi | 67,08 | m3/h |
| Gerekli Kesit Alanı | 0,03726667 | m2 |
| Gerekli Çap | 0,21782882 | mt |
| Ø, Sonuç | 250 | 10″ |
| Seçilen Çap Değeri | 250 | 10″ |
Bu yöntemde en önemli kriter hızdır. Bu doğrultuda siz kazan değeri yerine sistemdeki toplam debiyi ele alarak da kollektörün çapını bulabilirsiniz.
Örneğin, kollektöre bağlanan 4 pompa var ve pompa debileri toplam 20 m³/h,
Q= V×A yani Debi= Hız × Alan= v × π.D²/4
Debi 20 m³/h, Hız 0,2 m/sn, geriye D kollektör çapını hesaplamak kalıyor.
20/3600=0,2 × 3,14×D²/4
D²=20*4/(3600*0,2*3,14)=0,035368..
D = √(0,035368..) = 0,188 m = 188 mm bu durumda DN200 8″ seçilebilir, devredilen su miktarı söz konusu ise örneğin %30 bu durumda 188×1,30=244,4 mm olup DN 250 10″ seçilebilir.