Hava Kanalı Tasarım Esasları..

Merhaba arkadaşlar,

AutoCAD üzerinde mekanik tesisat uygulamaları ağırlıklı hazırladığım yazılarımda bu hafta sırayı hava kanalı tasarım usulleri alıyor.

Hava kanalı tasarımı mekanik tesisat da özellikle uzmanlık gerektiren bir konu. Bu uzmanlığı durduk yerde nasıl kazanacağız dediğinizi duyar gibi oluyorum, uzmanlık tanımının en büyük çarpanı tabi ki zamandır ama uzun yıllar bu sektörde çalışıp da hiç hava kanalı tasarımı ile uğraşmayan veya psikrometrik den öcü gibi korkanlar için uzman diyemeyeceğiz. Hava kanalı tasarımı mekanik tesisatın konforu en çok ön plana çıkaran dallarından birisidir. Konfor şartları dediğimiz iç hava kalitesinin gerekli değerler arasında tutulması için hava kanalı hesapları ve tasarımı büyük önem taşıyor.

Bildiğiniz gibi şartlanmış havanın mahallere taşınması, santrale/aspiratöre geri dönmesi, wc, mutfak gibi hacimlerden egzost edilmesi, vb. işlemler için hava kanallarına ihtiyaç duyuyoruz. Hava kanalı malzemesi olarak genellikle gazveniz çelik saç, spiral galvaniz saç, kendinden izolasyonlu kanallar, flexible kanallar, vb. kullanıyoruz. Kullanma yerlerine, genel tesisat şartlarına göre seçilmesi gereken bu malzemelerin özellikleri tabi ki hesabını/tasarımını yapacağımız hatlar için hayati önem taşıyor. Özellikle malzemenin pürüzlülük katsayısı (emstivite) basınç düşümü hesaplarında akışın laminar veya türbülanslı olmasını direk etkilediği için önemlidir.

[Duct material and emstivity] (mm/m)

Bundan sonraki yazılarımızda giderek detaylandıracağımız kanal tasarımında dikkat edilecek bir iki önemli başlık şöyledir.

Hava kanalı tasarımında dikkat edilecek kriterler :

Hava kanallarındaki hızlar
Hava kanallarında oluşan gürültüler
Hava kanalı tasarımının mimari ile uygunluğu
Düşük maliyet

Olarak sınıflandırılabilir.

Hava kanalındaki hızlar:
Hava kanallarında izin verilebilir hız sınırları uygulamanın cinsine göre farklılıklar gösterir. Örneğin konfor uygulamalarında havanın mahallere yüksek hızlarda verilmesi insanlar üzerinde olumsuz etki yapacak, bunun yanında gürültü problemleri açığa çıkacaktır. Özellikle konferans salonu ve tiyatro gibi ses izolasyonunun istenildiği yerler, kanal tasarımının düşük hızlara göre yapılmasını gerektirmektedir. Konfor klimasında, ortamlarda ses izolasyonu önemli olmadığı durumlarda söz konusu olsa da, ortamlara üflenen hava hızlarının yüksek olması insanlar üzerinde üşüme hissi yaratacaktır. İklimlendirmede üşüme hissinin teorik ifadesi;

Dt = ( to – 24.5 ) – (0.0035 * (Vo – 0.15) °C

bağıntısı ile ifade edilmiştir.

Bağıntıdaki ;

Dt = Hissedilen üşüme ölçüsü
to = Mahalin ortasında ölçülen kuru termometre sıcaklığı °C
Vo = Mahalin ortasında ölçülen hava hızı (m/sn)
dir.

Yukarıdaki formülden de anlaşılacağı gibi 1°C sıcaklık düşmesi, hava hızının 0.135 m/sn. Artması ile aynı etkiyi yapmaktadır. Konfor şartları açısından yazın Dt negatif, kışın ise pozitif olması istenilen bir durumdur.

Hava hızları endüstri klimasında da oldukça önemli bir konudur. Seramik, tekstil gibi üretim safhalarında hava şartlandırılmasının gerektiği uygulamalarda, ürünlerin üzerine üflenilen hava hızlarının kontrolü önem taşır.

Hızlarına göre kanal sistemleri;

a- Alçak hızlı sistemler
b- Orta ve yüksek hızlı sistemler olarak iki şekilde incelenebilir.

Alçak hızlı sistemler yukarıda bahsedilen sebeplerden dolayı konfor uygulamalarında kullanılırlar. Orta ve yüksek hızlı sistemler ise yüksek hava hızının ve kanallarda oluşan seslerin sorun yaratmayacağı endüstri projelerinde tercih sebebidirler. Yüksek hızlı sistemlerde, eşdeğer kanal çapları alçak hızlı sistemlere göre daha ufak çıkacağından kanal malzemesi açısından daha ekonomik bir tasarıya imkan tanırlar. Fakat bu tür sistemler, yüksek fan basıncı oluşturacakları için projelerde yüksek fan maliyetine sebep olurlar. Yüksek hızlı sistemler için tavsiye edilen en yüksek hava hızları aşağıdaki tabloda verilmiştir.

Hava kanallarında oluşan gürültüler :

Özellikle ofis, makam odası, tiyatro gibi mahallerde kanallarda havanın akışından dolayı meydana gelen gürültülerin belli değerleri aşmaması beklenir. Bunun için bu tip özel mahallerde ses seviyesi kriteri alınarak kanal ölçülendirilmesi metoduna gidilir. Ortamlardaki ses kontrolü, insanların içinde bulundukları aktivitelere göre rahatsız olmayacakları bir ses seviyesinin sağlanması amacını güder. Örneğin bürolarda NR40 ses basıncı seviyesi sağlanmalıdır. Bu tanımlarda anlaşılması gereken duyulur duyulur frekans aralığında ses seviyesinin aşmaması gereken değerlerin oktav bandı esasına göre belirlenmiş olduğudur. Çeşitli uygulamalar için kabul edilebilir ses basıncı seviyeleri aşağıda belirtilmiştir.

Kanallardaki ses problemlerini gidermenin bir yolu da sese karşı izolasyondur. Hava kanallarında ses izolasyonu hava kanalının iç yüzeyine sesi yutucu özellikte bir malzeme kaplanarak yapılabileceği gibi klima santrali ile kanal tesisatı arasına susturucu koymak sureti ile de yapılabilir. Hava kanallarının iç yüzeylerine ses izolasyonu yapılması, ısı geçişinin azalması yönünden de faydalıdır. Başka bir değişle kanallara yapılan ses izolasyonu ısı izolasyonunda yapılmasını sağlar. Kanallardaki ısı izolasyonu ilk yatırım maliyetini arttırsa da ısı kaybının ve kazancının alzaltılması havanın çiğ nokta sıcaklığının altına düşerek yüzeylerde yoğuşma olmasını engellemesi gibi yararları da vardır.

3. Kanal tasarımının mimari ile uygunluğu;

Hava kanalı projelerinde mimari çok iyi incelenmeden proje çizimine gidilecek olursa, tasarımın hayata geçirilmesi sırasında büyük sorunlar ortaya çıkacaktır. Örneğin mimari projede hava kanalları için ayrılan şaft ölçülere öğrenilmez veya gözardı edilecek olursa şaft ölçülerine göre büyük kesilen kanallar problem yaratacaktır. Bu kanalların tekrar ölçülendirilip kesilmesi gerekecektir. Aynı durum alçı tavanların oda tavanlarından uzaklığına dikkat etmediğimiz durumlarda da karşımıza çıkacaktır. Bu tür uygulamalarda alçıpan’în üstünden geçen kanalların bir ölçüsünün yukarıda bahsedilen uzaklığa uygun olarak sebitlenmesi gerekecektir. Kanalların tekrar ölçülendirilip kesilmesi masraflı bir iş olup, uygulamanın maliyetinin arttıracağı gibi zaman kaybınada sebeb olur. Mimari projeler ile mekanik projeler arasındaki uyumluluk, uygulamanın ekonomik olmasını sağlayacaktır. Haba kanallarının projelendirilmesinde aşağıda belirtilen sıralamaların takip edilmesi uygulama sırasında çıkan sorunların daha az seviyeye indirilmesine yardımcı olacaktır.

a- Binanın mimari ve statik projesini gözden geçirip, şartları, hava çıkış ağızlarının yerlerini, havayı en iyi dağıtacak sekilde tespit edin. Bu veriler ışığında en uygun kanal tesisatını tasarlayın. Tasarı sırasında kirişlere, kolonlara, elektrik tesisatı gibi elemanlara dikkat edin.

b- En uygun tasarlanan hava kanalı tesisatını dağıtıcı ve toplayıcı kanal ağızlarının hava şartlandırıcısına bağlayacak şekilde şemalandırın.

c- Ana kanal ve branşmanlarının boyutlarını hesaplayın.

d- Dağıtıcı ve toplayıcı kanallar için tesisattaki en yüksek toplam basınç kaybını hesaplayın. (Kritik devreyi bulun)

e- Sistemi olabildiğince kendi kendine balans olabilir şekilde tasarlayın. Ayar elemanlarını mümkün olabildiğince az kullanmaya çalışın. Bu tür bir projelendirme anlayışı uzun zaman sürecinde size imalat, işletme ve ayar yönlerinden büyük avantajlar sağlayacaktır.

Sevgili arkadaşlar, bu yazımda mekanik tesisat işlerinde gerçek uzmanlık isteyen konulardan bir tanesi olan hava kanalı tasarım esaslarına bir giriş yaptık, bir dahaki yazıda görüşmek üzere..