Kazan DHW Boyutlandırma - Kapsamlı Rehber

Evsel sıcak su (DHW) kazanlarının doğru boyutlandırılması, talebi karşılama, verimliliği sağlama ve işletme maliyetlerini minimize etme açısından kritik öneme sahiptir. Bu rehber, kazan türleri, kapasite hesaplamaları, depolama gereksinimleri ve yakıt seçimini kapsar.

Giriş

Evsel sıcak su (DHW) sistemleri, konut, ticari ve endüstriyel uygulamalar için sıcak su sağlar. Doğru kazan boyutlandırması şunları garanti eder:

• Yeterli sıcak su arzı pik talep sırasında
• Enerji verimliliği ve maliyet optimizasyonu
• Mekanizma güvenilirliği ve uzun ömür
• Bina kodları ve standartlara uyum

Yaygın Uygulamalar

• Konut: Tek aile evleri, apartmanlar, kondominyumlar
• Ticari: Oteller, restoranlar, ofisler, perakende alanları
• Endüstriyel: Üretim tesisleri, depolar, proses tesisleri

Mühendislik Standartları

Türk Standartları (TS)

• TS 2164: Bina Tesisatı - Su Temin Sistemleri
• TS 12514: Su Temin Sistemleri - Tasarım ve Montaj

Avrupa Standartları (EN/DIN)

• DIN 1988: Su Temin Sistemleri
• EN 806: İnsan tüketimi için su taşıyan binalar içindeki tesisatlar için özellikler

Uluslararası Standartlar

• ASHRAE Handbook: HVAC Uygulamaları (Bölüm 50)
• IAPMO: Uluslararası Tesisat Kodu

Kazan Türleri

1. Anlık Kazanlar (Depolamasız)

Anlık kazanlar, depolama olmadan suyu talep üzerine ısıtır.

Avantajları:

• Kompakt boyut
• Bekleme kayıpları yok
• Sınırsız sıcak su arzı
• Düşük ilk maliyet

Dezavantajları:

• Yüksek güç gereksinimleri
• Sınırlı debi
• Yeterli gaz/elektrik arzı gerektirir

Tipik Uygulamalar:

• Küçük konut birimleri
• Kullanım noktası sistemleri
• Düşük talep uygulamaları

Boyutlandırma Formülü:

Burada:

• $P$ = Kazan gücü (kW)
• $Q$ = Debi (L/min)
• $c$ = Suyun özgül ısısı (4,186 kJ/(kg·K))
• $\Delta T$ = Sıcaklık değeri artışı (K)
• $\eta$ = Kazan verimi

2. Depolamalı Kazanlar (Tanklı)

Depolamalı kazanlar, yalıtılmış tankta sıcak suyu muhafaza eder.

Avantajları:

• Düşük güç gereksinimleri
• Pik talebi karşılar
• Yüksek tüketim için daha verimli
• Çoklu armatür için daha iyi

Dezavantajları:

• Büyük ayak izi
• Bekleme ısı kayıpları
• Yüksek ilk maliyet
• Bakım gerektirir

Tipik Uygulamalar:

• Orta-büyük konut
• Ticari binalar
• Yüksek talep uygulamaları

Depolama Kapasitesi Formülü:

Burada:

• $V$ = Depolama kapasitesi (L)
• $Q_{\text{peak}}$ = Pik debi (L/min)
• $t_{\text{peak}}$ = Pik süresi (min)
• $R$ = Depolama oranı (genellikle 1,5-2,0)

3. Hibrit Kazanlar (Kombine)

Hibrit sistemler, anlık ısıtmayı küçük depolama ile birleştirir.

Avantajları:

• Dengeli yaklaşım
• Orta piki karşılar
• Verimli işletim
• Esnek boyutlandırma

Dezavantajları:

• Daha karmaşık kontrol
• Yüksek ilk maliyet
• Anlık sistemden daha fazla alan gerektirir

Tipik Uygulamalar:

• Orta konut
• Küçük ticari
• Değişken talep uygulamaları

Yakıt Türleri

Doğal Gaz

Enerji İçeriği: 10,4 kWh/m³

Avantajları:

• Düşük işletme maliyeti
• Temiz yanma
• Güvenilir arz
• Yüksek etkinlik

Dezavantajları:

• Gaz bağlantısı gerektirir
• Yanma ürünleri
• Güvenlik gereksinimleri

Tipik Verimlilik: %85-95

LPG (Sıvılaştırılmış Petrol Gazı)

Enerji İçeriği: 13,8 kWh/kg

Avantajları:

• Taşınabilir
• Yüksek enerji yoğunluğu
• Temiz yanma
• Bağlantı gerektirmez

Dezavantajları:

• Doğal gazdan daha yüksek maliyet
• Depolama gereksinimleri
• Güvenlik hususları

Tipik Başarım: %85-92

Dizel

Enerji İçeriği: 10,0 kWh/L

Avantajları:

• Yüksek enerji yoğunluğu
• Taşınabilir
• Geniş kullanılabilirlik
• Uzun raf ömrü

Dezavantajları:

• Çevresel etki
• Yüksek emisyonlar
• Depolama gereksinimleri
• Bakım ihtiyaçları

Tipik Randıman: %80-88

Elektrik

Enerji İçeriği: 1,0 kWh/kWh

Avantajları:

• Temiz işletim
• Yanma yok
• Basit kurulum
• Yüksek performans

Dezavantajları:

• Yüksek işletme maliyeti
• Büyük elektrik arzı gerektirir
• Şebeke bağımlılığı

Tipik Etkinlik: %95-99

Kapasite Hesaplamaları

Isı Çıkışı Hesaplaması

Gerekli ısı çıkışı, debi ve ısıl değer artışına bağlıdır:

Burada:

• $Q$ = Isı çıkışı (kW)
• $m$ = Kütle debisi (kg/s)
• $c$ = Özgül ısı (4,186 kJ/(kg·K))
• $\Delta T$ = Isı artışı (K)

Örnek:

• Debi: 15 L/min = 0,25 kg/s
• Derece artışı: 40 K (15°C'den 55°C'ye)
• Isı çıkışı: $0{,}25 \times 4{,}186 \times 40 = 41{,}86$ kW

Pik Güç Talebi

Pik güç talebi, verimlilik ve dağıtım kayıplarını içerir:

Burada:

• $P_{\text{peak}}$ = Pik güç talebi (kW)
• $Q$ = Isı çıkışı (kW)
• $L$ = Dağıtım kayıpları (kesir)
• $\eta$ = Kazan verimi (kesir)

Örnek:

• Isı çıkışı: 41,86 kW
• Dağıtım kayıpları: %10
• Kazan verimi: %85
• Pik güç: $41{,}86 \times 1{,}10 / 0{,}85 = 54{,}16$ kW

Depolama Kapasitesi

Depolamalı sistemler için, kapasiteyi pik talebe göre hesaplayın:

Burada:

• $V$ = Depolama kapasitesi (L)
• $Q_{\text{peak}}$ = Pik debi (L/min)
• $t_{\text{peak}}$ = Pik süresi (min)
• $R$ = Depolama oranı (1,5-2,0)
• $M$ = Güvenlik marjı (1,2)

Örnek:

• Pik debi: 30 L/min
• Pik süresi: 60 min
• Depolama oranı: 1,5
• Güvenlik marjı: 1,2
• Depolama kapasitesi: $30 \times 60 \times 1{,}5 \times 1{,}2 = 3{.}240$ L

Enerji Tüketimi

Günlük Enerji Tüketimi

Ortalama talebe göre günlük enerji tüketimini tahmin edin:

Burada:

• $E_{\text{daily}}$ = Günlük enerji tüketimi (kWh/gün)
• $Q_{\text{avg}}$ = Ortalama ısı çıkışı (kW)
• $t_{\text{daily}}$ = Günlük işletme süresi (saat)
• $\eta$ = Kazan verimi

Tipik İşletme Süreleri:

• Konut: 4-6 saat/gün
• Ticari: 8-12 saat/gün
• Endüstriyel: 12-24 saat/gün

Yıllık Enerji Tüketimi

Yıllık tüketimi hesaplayın:

Çalışma Örneği 1: Konut Sistemi

Problem

Aşağıdaki özelliklere sahip konut binası için kazan boyutlandırın:

• Pik debi: 15 L/min
• Ortalama debi: 8 L/min
• Günlük tüketim: 300 L/gün
• Soğuk su sıcaklığı: 15°C
• Sıcak su sıcaklığı: 55°C
• Pik süresi: 30 dakika
• Yakıt: Doğal gaz
• Kazan verimi: %85

Çözüm

Adım 1: Isı Çıkışını Belirleyin

Debi: 15 L/min = 0,25 kg/s Termal değer artışı: 55 - 15 = 40 K Isı çıkışı: $0{,}25 \times 4{,}186 \times 40 = 41{,}86$ kW

Adım 2: Pik Güç Talebini Bulun

Dağıtım kayıpları: %10 Pik güç: $41{,}86 \times 1{,}10 / 0{,}85 = 54{,}16$ kW

Adım 3: Kazan Türünü Seçin

Orta talep ile konut için anlık kazan seçin (depolama gerekmez).

Adım 4: Günlük Enerji Tüketimini Tespit edin

Ortalama ısı çıkışı: $8/15 \times 41{,}86 = 22{,}33$ kW Günlük işletme süresi: 4 saat Günlük enerji: $22{,}33 \times 4 / 0{,}85 = 105{,}1$ kWh/gün

Adım 5: Yıllık Enerji Tüketimi

Yıllık tüketim: $105{,}1 \times 365 = 38{.}362$ kWh/yıl

Sonuç

• Önerilen Kazan Kapasitesi: 54 kW (anlık)
• Yıllık Enerji Tüketimi: 38.362 kWh/yıl
• Depolama gerekmez

Çalışma Örneği 2: Ticari Sistem

Problem

Aşağıdaki özelliklere sahip ticari bina için kazan boyutlandırın:

• Pik debi: 40 L/min
• Ortalama debi: 20 L/min
• Günlük tüketim: 800 L/gün
• Soğuk su sıcaklığı: 10°C
• Sıcak su sıcaklığı: 60°C
• Pik süresi: 60 dakika
• Geri kazanım süresi: 180 dakika
• Yakıt: Doğal gaz
• Kazan verimi: %90

Çözüm

Adım 1: Isı Çıkışını Değerlendirin

Debi: 40 L/min = 0,67 kg/s Isı derecesi artışı: 60 - 10 = 50 K Isı çıkışı: $0{,}67 \times 4{,}186 \times 50 = 140{,}2$ kW

Adım 2: Pik Güç Talebini Ölçün

Dağıtım kayıpları: %5 Pik güç: $140{,}2 \times 1{,}05 / 0{,}90 = 163{,}6$ kW

Adım 3: Depolama Kapasitesini Belirleyin

Pik talep: $40 \times 60 = 2{.}400$ L Depolama oranı: 1,5 Güvenlik marjı: 1,2 Depolama kapasitesi: $2{.}400 \times 1{,}5 \times 1{,}2 = 4{.}320$ L

4.500 L tanklı depolamalı kazan seçin.

Adım 4: Günlük Enerji Tüketimini Bulun

Ortalama ısı çıkışı: $20/40 \times 140{,}2 = 70{,}1$ kW Günlük işletme süresi: 8 saat Günlük enerji: $70{,}1 \times 8 / 0{,}90 = 623{,}1$ kWh/gün

Adım 5: Yıllık Enerji Tüketimi

Yıllık tüketim: $623{,}1 \times 365 = 227{.}432$ kWh/yıl

Sonuç

• Önerilen Kazan Kapasitesi: 164 kW (depolamalı)
• Depolama Kapasitesi: 4.500 L
• Yıllık Enerji Tüketimi: 227.500 kWh/yıl

Tasarım Kılavuzları

Debi Kılavuzları

Sıcaklık Kılavuzları

Verim Kılavuzları

Dağıtım Kayıp Kılavuzları

Yaygın Hatalar

1. Kazanı Küçük Boyutlandırma

Problem: Pik talep sırasında yetersiz kapasite Çözüm: Ortalama değil, pik debiye göre tespit edin

2. Depolamayı Büyük Boyutlandırma

Problem: Aşırı bekleme kayıpları ve maliyet Çözüm: Uygun depolama oranı kullanın (1,5-2,0)

3. Dağıtım Kayıplarını Göz Ardı Etme

Problem: Hesaplanandan daha yüksek enerji tüketimi Çözüm: %5-15 dağıtım kaybı ekleyin

4. Yanlış Yakıt Seçimi

Problem: Yüksek işletme maliyetleri Çözüm: kWh başına yakıt maliyetlerini karşılaştırın

5. Yetersiz Geri Kazanım Oranı

Problem: Pik sonrası talebi karşılayamama Çözüm: Geri kazanım için yeterli kazan kapasitesi sağlayın

İleri Konular

Legionella Önleme

Sıcak su sistemleri Legionella bakteri büyümesini önlemelidir:

Gereksinimler:

• Sıcak su sıcaklığı $\geq 60$°C
• Depolama sıcaklığı $\geq 60$°C
• Düzenli termal dezenfeksiyon
• Uygun tesisat tasarımı

Termal Dezenfeksiyon:

• 30 dakika 70°C'ye ısıtın
• Tüm çıkışları yıkayın
• Prosedürü belgeleyin

Isı Geri Kazanımı

Çeşitli kaynaklardan ısı geri kazanın:

Kaynaklar:

• Atık su
• Egzoz havası
• Proses soğutma
• Güneş termal

Isı Geri Kazanım Formülü:

Güneş Ön Isıtma

Su ön ısıtma için güneş termal kolektörleri kullanın:

Avantajları:

• Azaltılmış enerji tüketimi
• Düşük işletme maliyetleri
• Çevresel faydalar

Tipik Güneş Katkısı:

• Yıllık talebin %40-60'ı
• Yazın %60-80
• Kışın %20-40

Isı Pompası Entegrasyonu

Isı pompaları DHW'yi verimli şekilde sağlayabilir:

Avantajları:

• Yüksek randıman (COP 2-4)
• Düşük işletme maliyeti
• Çevresel faydalar

Tipik Uygulamalar:

• Konut
• Küçük ticari
• Orta sıcaklık değeri gereksinimleri

Sorun Giderme

Yetersiz Sıcak Su

Nedenleri:

• Küçük boyutlu kazan
• Yetersiz depolama
• Düşük geri kazanım oranı
• Dağıtım kayıpları

Çözümler:

• Kazan kapasitesini artırın
• Depolama tankı ekleyin
• Geri kazanım oranını iyileştirin
• Dağıtımı yalıtın

Yüksek Enerji Maliyetleri

Nedenleri:

• Düşük performans
• Kötü yalıtım
• Aşırı kayıplar
• Yanlış yakıt türü

Çözümler:

• Kazanı yükseltin
• Izolasyonı iyileştirin
• Kayıpları azaltın
• Yakıt değişikliği düşünün

Sıcaklık Dalgalanmaları

Nedenleri:

• Küçük boyutlu kazan
• Kötü kontrol
• Yetersiz depolama
• Debi değişimleri

Çözümler:

• Kapasiteyi artırın
• Kontrolü iyileştirin
• Depolama ekleyin
• Debiyi stabilize edin

Sonuç

Evsel sıcak su (DHW) kazanlarının doğru boyutlandırılması, talebi karşılama, verimliliği sağlama ve işletme maliyetlerini minimize etme açısından kritik öneme sahiptir. Kazan türü, kapasite hesaplamaları, depolama gereksinimleri ve yakıt seçimi dikkatli bir şekilde değerlendirilmelidir.

Temel çıkarımlar: Pik talep sırasında yeterli sıcak su arzını sağlayın, kazan türünü uygulamaya göre seçin, depolama kapasitesini doğru boyutlandırın, yakıt türünü verimlilik ve maliyet açısından değerlendirin, enerji verimliliği için ısı geri kazanımı düşünün ve düzenli bakım yapın.

Temel Çıkarımlar

• Pik talep sırasında yeterli sıcak su arzını sağlayın—kişi başına günlük sıcak su tüketimini hesaplayın, pik saat talep faktörlerini hesaba katın, anlık kazanlar için yeterli ısı çıkışı, depolamalı kazanlar için yeterli depolama kapasitesi
• Kazan türünü uygulamaya göre seçin—anlık kazanlar küçük uygulamalar için, depolamalı kazanlar büyük uygulamalar için, hibrit sistemler esneklik sağlar
• Depolama kapasitesini doğru boyutlandırın—günlük tüketimin %30-50'si, pik saat talebi karşılamak için yeterli kapasite, Legionella önleme için 60°C minimum sıcaklık
• Yakıt türünü verimlilik ve maliyet açısından değerlendirin—doğal gaz %85-95 verimlilik, LPG %85-92 verimlilik, elektrik %95-99 verimlilik, yakıt maliyeti ve mevcut altyapıyı hesaba katın
• Enerji verimliliği için ısı geri kazanımı düşünün—atık su ısı geri kazanımı, güneş ön ısıtma sistemleri, ısı pompası entegrasyonu
• Düzenli bakım yapın—kazan temizliği, depolama tankı temizliği, sıcaklık kontrolü, basınç kontrolü, Legionella önleme

İleri Öğrenme

• Su Basınç Kaybı Rehberi - Su dağıtım sistemi tasarımı
• Su Tankı Rehberi - Depolama tankı boyutlandırması
• Pompa Boyutlandırma Rehberi - Su pompaları seçimi
• Kazan DHW Hesaplayıcısı - Kazan DHW boyutlandırması için interaktif hesaplayıcı

Referanslar ve Standartlar

Birincil Standartlar

TS 2164 Bina Tesisatı - Su Temin Sistemleri. Evsel sıcak su sistemleri için tasarım ve kurulum gereksinimlerini belirtir.

DIN 1988 Su Temin Sistemleri. Su temin sistemleri için tasarım ve kurulum gereksinimlerini belirtir.

EN 806 İnsan tüketimi için su taşıyan binalar içindeki tesisatlar için özellikler. Su tesisatı sistemleri için gereksinimleri belirtir.

Destekleyici Standartlar ve Kılavuzlar

ASHRAE Handbook - HVAC Uygulamaları Bölüm 50: Evsel Sıcak Su Sistemleri. DHW sistem tasarımı, kapasite hesaplamaları ve enerji verimliliği konusunda kapsamlı rehberlik sağlar.

IAPMO Uluslararası Tesisat Kodu. Tesisat sistemleri için kod gereksinimlerini belirtir.

İleri Okuma

• ASHRAE Tesisat Kaynakları - ASHRAE tesisat ve hidronik kurulum standartları ve kılavuzları
• ISO Tesisat Standartları - Uluslararası tesisat sistemi standartları

Not: Standartlar ve kodlar düzenli olarak güncellenir. Her zaman projenizin konumuna uygun mevcut kabul edilmiş sürümü kullandığınızı doğrulayın. Özel gereksinimler için yargı yetkisine sahip yerel makamlara danışın.

Sorumluluk Reddi: Bu rehber, uluslararası tesisat standartlarına dayalı genel teknik bilgiler sağlar. Hesaplamaları her zaman geçerli yerel kodlarla doğrulayın ve gerçek kurulumlar için lisanslı profesyonellere danışın. Tesisat sistemi tasarımı yalnızca kalifiye profesyoneller tarafından yapılmalıdır. Bileşen derecelendirmeleri ve özellikleri üreticiye göre değişebilir.