Yazı İçeriği
Radyant ısıtıcılar, yüksek katlı depo ve hangar gibi binalarda ısı kaybının çok fazla olduğu ve sürekli ısıtılması gereken mahallerde kullanılır. Ayrıca tavan yüksekliği çok fazla olan spor solanları ya da açık kısımları olan kafelerde ise duvar tipi sıcak hava apareylerini görebilirsiniz. Bu cihazlar hızlı ısıtma ve anlık yüksek sıcaklık verebilmesi sayesinde bu tip yerler için uygun bir ısıtıcılardır.
Bu tip ısıtıcılar sıcak sulu radyant paneller ve doğal gazlı radyant borular olarak iki gruba ayrılırlar. Radyant paneller düzenlenerek büyük hacimlerin tavandan sıcak su ile ısıtılması mümkündür. Radyal fanlı cihazlar kızgın su ve buhar ile çalısabilecek şekilde imal edilebilir. Biz bu yazı kapsamında doğal gazlı radyant ısıtıcılar üzerinde duracağız. Bu ısıtıcılar aşağıdaki ısıtma uygulamalarında tercih edilirler:
- Tavan yüksekliği 4-6 m ve daha yukarı olan kapalı alanlarda,
- Kısmen kapalı alanlarda
- Büyük bir hacimde, belirli bir bölgenin ısıtılmasında (Örneğin büyük bir imalat salonundaki belirli bir makine ve çevresi)
- Kısa süre için ısıtılmak istenen alanlarda.
Bu ısıtıcılarda gaz yanması sonucu ısınan radyant panellerden ısı, yöneltildiği yüzeye ışınımla (radyasyonla) taşınır. Isıtıcının kullanılacağı yerlerde radyasyonu kesici cihazlar (yüksek tezgahlar, otobüs, kamyon vb.) bulunmamalıdır.
Çalışma esnasında radyasyon geçtiği hava ortamını ısıtmadan, doğrudan ısıtılacak cismi ısıttığından verimli bir ısıtma sağlanır. Isı daha sonra ısınan yüzeylerden taşınımla ortam havasına geçer. Sonuç olarak bütün yükseklik boyunca eşite yakın bir sıcaklık profili elde edilir ve lokal ısıtma yapılabilir. Klasik konvektif ısınmada ise sıcak hava yukarıda toplanır ve lokal ısıtma yapılamaz. Bu nedenle yüksek tavanlı büyük hacim ısıtmalarında: radyant panellerle ısıtmada, konvektif ısıtmaya göre %25–%50 oranında enerji tasarrufu söz konusudur. Endüstride kullanılan radyant ısıtıcılar, açık alevli radyant plakalı ve boru radyant ısıtıcılar olarak ikiye ayrılır.
Açık Yanma Odalı Radyant Isıtıcılar
Bu tip gaz yakıtlı radyant ısıtıcı sistemlerinin en çok kullanılanı ve en eski olanıdır. Uzun yıllardan beri bunlar enerji tasarrufu için başarılı bir şekilde kullanılmaktadır. Açık yanma odalı radyant ısıtıcılar tam ön karışımlı gaz yakıtlı bir enjektör brülörü tarafından direkt ısıtılmaktadır. Gaz/hava karışımı bir seramik plakanın yüzeyinde yanmaktadır. Yanma seramik plakanın deliklerinin üzerinde ve içinde kısa alev uzunluğu ile gerçekleşmektedir. Yüzey sıcaklığı yaklaşık 850-900°C olmaktadır. Seramik 0,8 ile 3 mm arasındaki dalga boyu bölgesinde infrared ışınım yaymaktadır.
Seramik yüzeyi bu dalga boyu bölgesinde görünür şekilde kızararak ışınım saçtığı için bu ısıtıcıya parlak radyant ısıtıcı da denilmektedir. Seramiğin önüne yerleştirilen bir ışınım ızgarası verim artışı sağlamaktadır. Çok farklı geometrilere sahip yansıtıcılar söz konusu uygulama alanına mahsus bir uyum sağlamaktadır. Işınımı insanların bulunduğu alana veya ısıtılmak istenen malzeme üzerine büyük yüzeyli veya konsantre (yoğunlaştırarak) olarak transfer eden dik, parabolik ve eğik yansıtıcılar kullanılmaktadır. Yapısal şartlar bir radyant ısıtıcının eğik monte edilmesini gerektiğinde, özel asimetrik yansıtıcılar çatıya doğru yönelen kayıp ışınımı önlemektedir.
Bu tür radyant ısıtıcılar hareketli parçalara sahip olmadıklarından uzun yıllar hemen hemen arızasız bir şekilde çalışabilirler. Açık yanma odalı radyant ısıtıcılarda cihazlara uygulanan detay iyileştirme çalışmaları ile, esas itibariyle ışınım miktarını yükseltmeyi hedefleyen verim artışları sağlanmaktadır. Yeni bir tür açık yanma odalı radyant ısıtıcılarda, ısı yalıtımlı kapalı bir yansıtıcıya sahiptir.
Baca gazı ısı akımı yansıtıcının iç tarafları boyunca akmakta ve bu şekilde enerjisini ısı olarak yansıtıcıya transfer etmektedir. Böylece yansıtıcının iç tarafı yaklaşık 300°C’lik bir sıcaklığa ısınmakta ve insanların bulunduğu bölgeye uzun dalga boylu ışınım (sekonder ışınım) saçılmaktadır. Yansıtıcının içindeki atık gaz yastığı H2O ve CO2 miktarı nedeniyle alt tarafa ilaveten gaz ışınımı yaymaktadır. Yansıtıcı gövdesinin ve yanma odasının geometrik olarak özel şekildeki yerleşimi ile sağlanan gaz/hava karışımı ön ısıtması da enerjinin daha iyi kullanılmasını mümkün kılmaktadır.
Açık yanma odalı radyant ısıtıcılarda duman gazları bir atık gaz sistemi ya da mekanik mahal havalandırma sistemi ile tahliye edilebilmektedir. Mekanik havalandırma sistemi kullanılması durumunda radyant ısıtıcı gücü başına 30 m3/h’lik bir taze hava debisinin sağlanması gerekmektedir. Bu, söz konusu hava miktarını mahal hacminden alan çatı vantilatörleri tarafından gerçekleştirilmektedir. Çatı vantilatörleri açık yanma odalı radyant ısıtıcılarla birlikte çalıştırılmakta veya durdurulmaktadır.
Saatte alınan hava miktarı yaklaşık bina hava değişiminin %10-%40 oranına karşılık gelmektedir. Ticari binaların normal doğal hava değişimi saatte 0,7-2 kez (binanın sızdırmazlığına bağlı olarak) olmaktadır.
Boru Radyant Isıtıcılar
Borulu ısıtıcılar 65-104 mm çaplı çelik borulardan üretilirler. Bir uçtan yakılan gaz diğer uçtaki fan yardımı ile çekilmekte ve yanma ürünleri dışarı atılmaktadır. Boru boylar 7m’ye kadar olabilmekte ve bu boyda ortalama 18 kW güç elde edilebilmektedir.
Açık alevli radyant ısıtıcılarda ise her kW ısıtıcı gücü başına 14-24 m3/h havalandırma sağlanmalı ve salon hacmi kW başına 10 m3 değerinden küçük olmamalıdır. Genellikle seramik olan ısıtıcı yüzeylerde sıcaklık 800-900°C değerlerine ulaşabilir. Ortalama ısıtıcı yüzey ısı yayma yoğunluğu 50-130 kW/m2 değerlerindedir. Radyant ısıtıcılarda yanma emniyeti, alevin iyonizasyonu yöntemi ile sağlanır.
Ateşleme bazı uygulamalarda pilot alevle olmakla birlikte, en iyisi otomatik ateşleme düzeni ile gerçekleştirilenidir. Boru radyant ısıtıcılarda hava akış şalteri ile hava akışı kontrol edilmelidir. Büyük ısıtıcılarda ısıtma kontrolü, oda termostatı yardımı ile tam otomatik olarak gerçekleştirilir.
Radyant Isıtıcıların Ana Elemanları ve Çalışma Prensibleri
Radyant ısıtıcıların ana elemanları; 1. Brülör, 2. Radyant Tüp, 3. Reflektör, 4.Egzos Tüpü, 5. Vakum Pompası, 6. Sıcaklık Kontrol Ünitesi olarak sıralanabilir.
1. Brülör : Bağlantı flanşı, filitre, seramik alev başlığı, ateşleme elektrodu, alev kontrol sensörü, kontrol ünitesi, regülatör, magnet ventil, transformatör, türbülatör, basınç ayarlayıcı, ateşleme otomatiği gibi elemanlardan oluşur. Doğal gazın yakılması brülörde gerçekleştirilir.
2. Radyant Tüp : Titanyum alaşımlı çelikten, yüksek sıcaklık va korozyona dayanıklı olacak şekilde imal edilir. Yaklaşık 1200 C gibi yüksek sıcaklığa dayanıklı, siyah boya ile boyanır. Çalışma sıcaklığı 200 – 400 C arasında bulunur.
3. Reflektör : Parlatılmış alüminyumdan (veya paslanmaz çelikten) imal edilirler ve radyant tüplerin üzerine, Şekil 1′ de gösterildiği gibi monte edilirler. Radyant tüpün yaydığı kızıl ötesi ışınlar, reflektörler vasıtası ile, ısıtılacak bölgelere yönlendirilerek (direkt olarak) yansıtılırlar.
4. Egzos Tüpü : Yanma sonu oluşan atık gazlar, egzos tüpü yardımı ile dışarı atılır. Bu tüpe, fan ve egzos pompası monte edilir.
5. Vakum Pompası: Vakum fanlı entegre radyant tüp sisteminin borularının sonuna monte edilir. Atık gazların çıkış borusu aracılığı ile, dış ortama verilmesini sağlar.
6. Sıcaklık Kontrol Ünitesi : Sıcaklık kontrolu, çoğunlukla termostatlar aracılığı ile sağlanır. Açık – Kapalı (süreksiz otomatik kontrol) veya iki kademeli (sürekli otomatik kontrol) şekilde kontrol mümkündür. Termostatlar, radyant tüplerin altına paralel olarak, zeminden 2 m (bazen 3 m) yukarı, uygun şekilde monte edilirler. Ayrıca, güvenlik açısından, emniyet termostatı bulunur.