Yapılarda Isı Kaybı Hesabı Örneği

Daha önceki yazılarımızda ısı kaybı hesabının nasıl yapılacağını teknik olarak bahsetmiştik. Şimdi de bunu bir örnekle gösterelim.

Aşağıda, resmi, ölçüleri ve bulunduğu şartları verilen odanın toplam ısı kaybı ne olur?

Verilenler :

Yeri            : Ankara

Özelliği      : Isıtma işletim şekli II., serbest ve ayrık nizam.

Pencereler : Ahşap, çift camlı, sıkı yapılı

İç kapılar : Ahşap ve eşiksiz, sıkı yapılı

Ölçüler      : Şekil üzerinde verilmiştir.

Sıcaklıklar : Şekil üzerinde verilmiştir.

Bu verilere göre önce yapı bileşenlerinin k-değerleri belirlenmelidir.

Dış duvardan ısı kaybı:

Yüzey film direnç katsayıları :

İç ve dış film katsayıları Çizelge 3.22‘den iç yüzey için 8.1
W/ m² K ve dış yüzey için 23.2 W/ m² K olarak okunur. Buna göre yüzey
film dirençleri;

olarak hesaplanır.

olarak bulunur.

Dış duvarda bulunan pencereler çıkarıldıktan sonra hesaba katılır.

Buna göre, ısı taşınımına maruz kalan dış duvar yüzey alanı ;

A = [(9 . 2,75) – ((2 + 2) . 1,5)] = 18,75 m²

Sıcaklık farkı:

Δt = 22 – (-12) = 34 °C

Dış duvar toplam ısı kaybı:

Bulunan bu değerler kısmi konveksiyon formülünde yerine konursa, dış duvar ısı kaybı ;

q = A . k . Δt = 18,75 . 1,84 . 34 = 1173 W

olarak bulunur.

İç duvardan (güney) ısı kaybı:

İç yüzeylerde her iki değer içinde a = 8.1 W/m²K’dir. Formülde yerine konup işlem yapılırsa ; her iki taraf için de aynı değer bulunur.

R_i = 0,123  m²K/W,      R_d = 0,123 m²K/W

Sıvalar dış duvarla aynı olduğu için, aynı değerler yazılabilir.

R_a1 = 0,030 m²K/W,     R_a3 = 0,030 m²K/W

Tuğla kısmı 10 cm kalınlığında delikli tuğla:

Isı taşınımına maruz kalan iç duvar yüzey alanı:

Bu duvarda kapı bulunmaktadır. Kapı ayrı hesaplanacağı için, toplam yüzey alandan çıkarılır.

A = [(5 . 2,75) – (1 . 2)] = 11,75 m²

Sıcaklık farkı:

Δt = 22 – 15 = 7 °C

Bulunan değerler kısmi konveksiyon formülünden yerine konursa iç (güney) duvardan ısı kaybı;

q = 11,75 . 1,91 . 7 = 157 W

alarak bulunur.

İç duvardan (batı) ısı kaybı:

Bu duvarın her iki tarafı da 22 °C olduğu için, ısı alış verişi olmadığından işleme girmez. Ya da başka bir ifadeyle; duvarın iki tarafı sıcaklık farkı 0 °C olduğundan sonuç 0 çıkar ve bu da neticeyi değiştirmez.

İç kapıdan ısı kaybı:

k_k = 2,3 W/m²K (Çizelge 3.19’den)

Kapı yüzey alanı: A = 2 .1 = 2 m²

Sıcaklık farkı:  Δt = 22 – 15 = 7 °C

Kapıdan ısı kaybı:

q = 2 . 2,3 . 7 = 32,2 W

Pencerelerden ısı kaybı:

k_p = 3,2 W/m²K (Çizelge 3.19’den)

İki pencerenin toplamı: A = 2 ( 2 . 1,5) = 6 m²

Sıcaklık farkı: Δt = 22 – (-12) = 34 °C

Pencereden ısı kaybı: q = 6 . 3,2 . 34 = 652,8 W

Tavandan ısı kaybı:

Tavanda ısı alttan yukarı geçtiğine göre a katsayıları; a_i = 8,1 W/m²K, a_d = 8,1 W/m²K‟dir.

Tavanın k-Değeri:

Tavanın alanı: A = 5 . 4 = 20 m²

Sıcaklık farkı: Δt = 22 – (-9) = 31 °C

Tavandan münferit ısı kaybı: q = 20 . 0,62 . 31 = 384,4 W

olarak bulunur.

Döşemeden ısı kaybı:

Altı bodrum olan döşemede ısı yukardan aşağıya geçmektedir.

Döşemenin k-değeri:

Döşemenin alanı: A = 5 . 4 = 20 m²

Sıcaklık farkı: Δt = 22 – 6 = 16 °C

Döşemenin münferit ısı kaybı: q = 20 . 1,53 . 16 = 489,6 W

Bütün kısmi ısı kayıpları bulunduktan sonra odanın toplam konveksiyon ısı kaybı bulunur.

Odanın zamsız toplam ısı kaybı:

Q_o = ∑ q = 1173 + 157 + 32,2 + 652,8 + 384,4 + 489,6 = 2889 W

Zamlar:

Zamlar, başta da söylendiği gibi yön ve işletmeden gelen ilavelerdir. Zamlardan gelen ısıyı bulmak için aşağıda verilen eşitlik kullanılmaktadır.

Z_D birleştirilmiş işletme zammı bulabilmek için önce D-değerini bulmak gerekmektedir.

Toplam ısı kaybeden yüzey alanı:

A_top = 19,15 + 5,6 + 2 + 11,75 + 20 + 20 = 78,5 m²

Δt = 22 – (-12) = 34 °C

Bulunan bu değerle Z_D değeri Çizelge 3.23‘den İşletim şekli II. için; 15 alınır. Sonuç : = 1,082 W/m²K bulunur.

Z_Y, odanın dışarıya kuzey ve doğuya iki duvarı olduğu için; Çizelge 3.24 den kuzeydoğu yönü için Z_Y = +5 alınır.

Bu değerler formülde yerine konursa Z=1,2 olarak bulunur.

Odanın transmisyon ısı ihtiyacı için bulunan bütün değerler yerleştirilirse;

Q_T = Q_o . Z = 2889 . 1,2 = 3466,8 W

olarak toplam transmisyon ısı ihtiyacı bulunmuş olur.

Havalandırma ısı ihtiyacı (Q_H)

Q_H = ∑ (a .l) . H . R . Δt . Z_K

Yarık geçirgenlik katsayısı (a)

Pencereler çift cam, ahşap çerçeve olarak verilmiştir. Buna göre yarık geçirgenlik katsayısı Çizelge 3.1‘den;

a = 2,5 m³/mh olarak alınır.

Yarık uzunluğu (l)

Pencere tanzim Ģekli bilinmediği için w usulü ile Çizelge 3.25’den 1.5 m yükseklik için w = 3,7 okunur ve iki pencerenin alanı A = (1,5 . 2,0) . 2 = 6 m² ve buradan;

l = w . A = 3,7 . 6 = 22,2 m

olarak hesaplanır.

Bina tanım katsayısı (H)

Ankara rüzgarlı bölge olduğu için yapı serbest yapı ve ayrık nizam olarak belirlenmiştir, buna göre Çizelge 3.26’den;

H= 0,97 Wh/m³K olarak bulunur.

Mahal tanım katsayısı (R)

Bu değer, kapı ve pencerelerin malzemesi ve yapı şekline bağlı olarak bulunduğundan, verilen bilgilerde kapılar eşiksiz olarak verildiğine göre, Çizelge 3.27’dan bulmak gerekir.

Buna göre:

Pencereler:

A_d = (1,5 . 2) . 2 = 6 m²

İç kapı:

A_i = 1 . 2 = 2 m²

A_d/A_i = 6/2 = 3

Bu değerlere bakıldığında; R = 0,7 olarak alınır.

İç ve dış sıcaklık farkı (Δt)

Dış sıcaklık Ankara için “ -12 °C ” olarak alınır.

İç sıcaklık da 22 °C olduğuna göre ;

Δt = 22 – (-12) = 34 °C      olarak bulunur.

Köşe penceresi zammı Z_K

Mahalde köşe penceresi bulunmadığından Z_K değeri 1 olarak alınır. Tespit edilen bütün değerler Q_H formülünde yerine konursa, havalandırma ısı kaybı bulunur.

Q_H = ∑ (a . l) . H . R . Δt . Z_K

= ∑ (2,5 . 22,2) . 0,97 . 0,7 . 34 . 1 = 1281,27 W

Toplam ısı kaybı:

Q_h = Q_T + Q_H = 3466,8 + 1281,27 = 4748,07 W

olarak, resmi ve şartları verilen mahallin toplam ısı kaybı bulunmuş olur.

Isı Kaybı Hesap Çizelgesinin Kullanımı

Isı kaybı hesabı, pratikte daha çabuk ve sistemli yapılabilmesi için standart ısı yükü çizelgesi hazırlanmıştır. Bu sütunların ne ifade ettikleri maddeler halinde aşağıda belirtilmiştir :

Sütun 1 : Yapının bütün bölümleri, aşağıda verildiği gibi, kısaltılmış işaretler yer almaktadır.

Sütun 2 : Dış duvar, pencere ve kapıların yönü yer alır. İç kısımlar
için bir şey yazılmaz.
Sütun 3 : Hesaplanan kısmın kalınlığı (cm).
Sütun 4 : Hesaplanan yapı bölümünün uzunluğu
Sütun 5 : Hesaplanan yapı bölümünün yüksekliği (m)
Sütun 6 : Hesaplanan kısmın alanı ( m² )
Sütun 7 : Aynı değerlere sahip, yapılan kısım adedi.
Sütun 8 : Hesabı yapılan bölümden çıkartılacak kısımlar ( m² )
Sütun 9 : Hesabı yapılan yapı bölümünün toplam alanı ( m² )
Sütun 10 : Hesaplanan kısmın k-değeri (W/m²K)
Sütun 11 : Mahal iç ve dış sıcaklık farkı ( °C)
Sütun 12 : Hesaplanan bölümün transmiyon ısı kaybı (W)
Sütun 13 : Hesaplanan mahallin birleştirilmiş zammı (%)
Sütun 14 : Yön zammı (%)
Sütun 15 : Toplam zamlar + 1/100 (%)
Sütun 16 : Mahallin toplam ısı kaybı (W)

Çizelgenin son hali aşağıdaki gibi doldurulur.