TEKNİK REHBER

Mekanik Tesisat ve HVAC Sistemlerinde
Pratik Hesaplama Rehberi

İklimlendirme ve bina otomasyon sistemlerinin (BMS) verimli çalışabilmesi, doğru tasarlanmış ve hesaplanmış mekanik tesisat bileşenlerine bağlıdır. Yanlış kapasite seçimleri hem yüksek enerji tüketimine hem de kontrol döngülerinde (PID) kararsızlıklara yol açar.

Bu yazımızda, saha uygulamalarında ve otomasyon tasarımında sıkça ihtiyaç duyulan temel mekanik tesisat pratik hesaplama formüllerini derledik.

İÇİNDEKİLER
Çatıda konumlandırılmış dış üniteler

1. Elektrikli Isıtıcı Hesabı

Kanal tipi veya klima santrali içi elektrikli ısıtıcıların gücünü belirlemek için aşağıdaki basit formül kullanılır:

P = 0,36 × Q × ΔT
P
Güç (kW)
0,36
Isı iletim katsayısı (ısıtıcı–hava)
Q
Kanal veya santraldeki hava debisi (m³/h)
ΔT
Sıcaklık farkı (°C). Kanal tipi ısıtıcıda klima santrali çıkışı ile mahalde istenen sıcaklığın farkı; klima santrali ısıtıcısında dış hava ile santral çıkışı arasındaki fark.
ÖRNEK 1 — KANAL TİPİ ISITICI
P = 0,36 × 5.000 m³/h × 5 °C
≈ 9 kW
ÖRNEK 2 — KLİMA SANTRALİ ISITICISI
P = 0,36 × 15.000 m³/h × 25 °C
≈ 135 kW
Bina içi hava kanalı tesisatı
Kanal tesisatındaki hava debisi, ısıtıcı ve serpantin kapasitesinin çıkış noktasıdır

2. Klima Santrali Serpantin Hesabı

Aşağıdaki hesaplamaların tamamı tek bir örnek projenin verileri üzerinden ilerliyor:

Toplam debi
15.000 m³/h
Taze hava debisi
5.000 m³/h
Karışım debisi
10.000 m³/h
Dış hava (maks / min)
45 / −11 °C
Dönüş sıcaklığı
24 °C
İstenen ısıtma / soğutma
26 / 22 °C
P = 0,34 × Q × ΔT
Serpantin hesaplarının tamamında ortak formül. 0,34 su–hava ısı iletim katsayısıdır; değişen tek girdi ΔT'dir.

Örnekteki 26 °C, klima santralinin mahallere göndermesi gereken üfleme sıcaklığıdır ve ısı yükü hesabından bulunur.

2.1 Karışım Havalı Klima Santrali

A) ISITMA SERPANTİNİ

Karışım damperi kazanç sıcaklığı = (Dönüş sıcaklığı × Karışım debisi + Min. dış hava sıcaklığı × Taze hava debisi) / Klima santrali toplam debisi

Örnek: (24 × 10.000 + (−11) × 5.000) / 15.000 = 12,3 °C
P = 0,34 × Q × ΔT
P: Güç (kW)
0,34: Isı iletim katsayısı (su–hava)
Q: Kanal veya santraldeki hava debisi (m³/h)
ΔT: Sıcaklık farkı (°C) — Üfleme havası sıcaklığı − karışım havası sıcaklığı = 26 − 12,3 = 13,7 °C
P = 0,34 × 15.000 × 13,7 ≈ 69.870 W
≈ 70 kW ısıtma kapasitesi
B) SOĞUTMA SERPANTİNİ

Karışım damperi kazanç sıcaklığı = (Dönüş sıcaklığı × Karışım hava debisi + Maks. dış hava sıcaklığı × Taze hava debisi) / Klima santrali toplam debisi

Örnek: (24 × 10.000 + 45 × 5.000) / 15.000 = 31 °C
P = 0,34 × Q × ΔT
P: Güç (kW)
0,34: Isı iletim katsayısı (su–hava)
Q: Kanal veya santraldeki hava debisi (m³/h)
ΔT: Sıcaklık farkı (°C) — Üfleme havası sıcaklığı − karışım havası sıcaklığı = 45 − 31 = 14 °C
P = 0,34 × 15.000 × 14 = 71.400 W
≈ 71 kW soğutma kapasitesi

Not: 26 derece, klima santralinin mahallere göndermesi gereken sıcaklıktır ve ısı yükü hesabından bulunuyor.

2.2 Taze Havalı Klima Santrali

Taze havalı santralde karışım damperi bulunmadığından serpantin, dış hava ile üfleme havası arasındaki sıcaklık farkının tamamını karşılar.

A) ISITMA SERPANTİNİ
P = 0,34 × Q × ΔT
P: Güç (kW)
0,34: Isı iletim katsayısı (su–hava)
Q: Kanal veya santraldeki hava debisi (m³/h)
ΔT: Sıcaklık farkı (°C) — Min. dış hava sıcaklığı − üfleme havası sıcaklığı = |(−11) − 26| = 37 °C
P = 0,34 × 15.000 × 37 = 188.700 W
≈ 189 kW
B) SOĞUTMA SERPANTİNİ
P = 0,34 × Q × ΔT
P: Güç (kW)
0,34: Isı iletim katsayısı (su–hava)
Q: Kanal veya santraldeki hava debisi (m³/h)
ΔT: Sıcaklık farkı (°C) — Üfleme sıcaklığı − dış hava sıcaklığı = 45 − 22 = 23 °C
P = 0,34 × 15.000 × 23 = 117.300 W
≈ 117 kW

Not: 26 derece, klima santralinin mahallere göndermesi gereken sıcaklıktır ve ısı yükü hesabından bulunuyor.

Klima santrali besleme kanalları
Taze havalı ve karışım havalı santral tercihi, serpantin kapasitesini doğrudan belirler

3. Yangın Basınçlandırma Fanı Hesabı

Konut dışı yapılarda 30,5 metreden, konutlarda ise 51,5 metreden yüksek tüm kapalı merdivenlerde basınçlandırma sistemi yapılması gerekir. Aynı şekilde 4'ten fazla bodrum katı olan binalarda ve otoparklarda da yangın merdivenlerinde basınçlandırma sistemi zorunludur.

Not: Yönetmelik güncellemelerine tabi olduğundan, projelendirme öncesi yürürlükteki mevzuatın kontrol edilmesini öneririz.

Q = 0,83 × Ae × √ΔP
Q
Hava debisi (m³/sn)
0,83
Sabit katsayı
Ae
Toplam efektif sızıntı alanı (m²). Merdiven ile kaçış koridoru arasında tek kanatlı kapı varsa 0,01–0,03 m² arasında alınabilir; merdivendeki tüm kapılar ve varsa diğer sızıntı alanları toplama dahil edilir.
ΔP
Ortamlar arasında istenen basınç farkı (Pa). Kapılar kapalıyken minimum 50 Pa; iki kat kapısı ile dış tahliye kapısının aynı anda açık olduğu durumda minimum 15 Pa alınır.
ÖRNEK: 10 KANATLI KAPISI OLAN BİR BİNADA, HER KAPI İÇİN 0,03 M² SIZINTI ALANI KABUL EDİLİRSE:
Ae = 10 × 0,03 = 0,3 m²
Q = 0,83 × 0,3 × √50 ≈ 1,76 m³/sn
≈ 6.338 m³/h
Büyük ölçekli eksenel fan üniteleri
Basınçlandırma fanı debisi, sızıntı alanı ve hedeflenen basınç farkı ile doğrudan ilişkilidir

4. Buharlı Nemlendirici Hesabı

H = (Q × 1,2 / 1000) × (X₂ − X₁)
H
Nemlendirici kapasitesi (kg/h)
Q
Klima santralinin debisi (m³/h)
1,2
1 m³ havanın özgül ağırlığı (kg/m³)
X₂
Mahalde istenen mutlak nem miktarı (g/kg)
X₁
Minimum üfleme havasının mutlak nem miktarı (g/kg)
Örnek
Q = 7.500 m³/h  ·  X₂ = 7,3 g/kg  ·  X₁ = 3,4 g/kg
H = (7.500 × 1,2 / 1000) × (7,3 − 3,4) = 9 × 3,9
= 35,1 kg/h

Not: Mahaldeki ve üfleme havasındaki mutlak nem farkı, basit bir yaklaşımla taze havalı santraller için 4 g/kg, karışım havalı santraller için 0,5 g/kg olarak alınabilir.

Tavan üzerindeki hava kanalı, menfez ve tesisat hatları
Nem kontrolü, sıcaklık kadar konforu belirleyen ama sıklıkla ihmal edilen bir parametredir

5. Vana Seçimi

Vana seçimi; vana tarafından kontrol edilen sistemin içinden geçecek akışkan miktarını, geçirebilecek doğru vana çapının seçilmesidir.

Vana seçimi, sistemin çalışmasına ve konfor şartlarına direk olarak etki eden bir faktördür. Olması gerekenden küçük bir vana seçilmesi, sistemin ihtiyaç duyduğundan daha az akışkanın sistemden geçmesine sebep olacaktır. Ayrıca sistemdeki basınç düşümü artacak ve pompa sistemi zorlanacaktır. Diğer bir etki ise akışkan hızının yüksek olmasından dolayı vanada kavitasyon, gürültü ve erozyon oluşması, bir süre sonra da vananın arızalanması şeklinde olacaktır.

Vana seçiminin ihtiyaçtan büyük yapılması ise, vananın kontrol ettiği strok mesafesinin düşmesine dolayısı ile kontrol hassasiyetinin bozulmasına sebep olacaktır. Diğer bir deyişle; sistemde oluşması gereken basınç düşümünün büyük kısmı vana yerine batarya üzerinde oluşacaktır. Dolayısı ile vananın kapatma yönündeki hareketi, bir süre akışta bir değişikliğe yol açmaz ve strok'un bir kısmı etkisiz kalır. Strok'un etkili kısmı azaldığı için iyi bir oransal kontrol sağlanamaz. Böyle bir kontrol daha çok on/off'a yakın olur.

Küçük vana
Riskli
Yetersiz akış
Yüksek basınç kaybı
Kavitasyon / gürültü riski
Doğru vana
Hedeflenen
Dengeli basınç düşümü
İyi oransal kontrol
Kvs = hesaplanan değer
Büyük vana
Riskli
Düşük strok hassasiyeti
On/off’a yakın davranış
Kontrol kalitesinde düşüş
Vana otoritesi ve eşit yüzdeli vana karakteristiği grafiği
Vana otoritesi (β) düştükçe vana üzerindeki Δp değişimi büyür ve vana karakteristiği bozulur — 0,25'in altı kararsız kontrol anlamına gelir

Vana seçimine geçmeden önce bazı terimleri bilmemiz gerekmektedir

Kv
Vananın kendi strok mesafesinde, 1 barlık basınç düşümünde vananın içinden 5–30 °C sıcaklıkta m³/h cinsinden geçen su miktarını ifade eder. Yani vana açık olduğunda ve 1 bar basınç altında olduğunda içinden geçen su miktarı diyebiliriz.
Kvs
Üretici firmanın kataloğunda belirttiği, vana tam açık konumdayken geçerli olan Kv değerinin ifadesidir.

Vana seçimi yapabilmek için ihtiyacımız olan değerler

Isı kapasitesi
Vana tarafından kontrol edilecek bataryanın ısı kapasitesi. Birimi W veya kcal olarak belirtilebilir. (1 kW = 859,8 kcal)
Giriş–çıkış su sıcaklığı
Batarya üzerinde harcanması hedeflenen sıcaklık farkı. Isıtma için genel olarak 90/70 veya 80/60 olabilir. Soğutma için ise 7/12 veya 9/15 olabilir. Klima santrali kataloğunda belirtilir.
Basınç kaybı
Giriş–çıkış borularında oluşan toplam basınç düşümü. Bizim referans alabileceğimiz tek değer ise batarya üzerinde oluşan basınç düşümü değeridir. Genellikle klima santrali üreticileri tarafından kataloglarda verilir. Eğer katalogda belirtilmemişse ısıtma için 11 kPa, soğutma için 15 kPa alınır. Basınç kaybı birimi, klima santrali üretici firmanın tercihine göre kPa, mss (milimetre su sütunu) veya bar olarak belirtilebilir. (1 bar = 100 kPa, 1.000 mss = 9,80 kPa)

Vana seçimi hesabı

Vana seçimine esas olacak ilk değer serpantindeki (dolayısıyla vanadaki) akış miktarıdır. Bu bazen klima santrali üreticisi tarafından doğrudan verilir. O durumda hesap yapmadan, doğrudan imalatçının verdiği akış değerini alıp vana seçiminde kullanabiliriz. Ama çoğunlukla bu verilmediği için kendimiz hesaplamamız gerekiyor. Bunun için kullanılan ve akışı m³/h cinsinden veren formül şöyle:

Q = Watts / (S × ΔT)
Q
m³/h cinsinden akış (flow)
Watts
Serpantin kapasitesi
ΔT
Giriş–çıkış sıcaklık farkı
S
Suyun belli derecelerdeki yoğunluğu. Bu değer termodinamik tablolardan bulunuyor. Kabaca soğutma için 9 °C su yoğunluğu 1163, ısıtma için ise 75 °C su yoğunluğu 1134 gibi alınabilir.

2. aşama da vana açıkken üzerinde oluşmasını istediğimiz maksimum basınç düşümüne yol açacak Kv değerinin bulunmasıdır. Formül şöyle:

Kv = Q × √(1000 / (10 × ΔP))
Q
m³/h cinsinden akış (flow)
ΔP
Hedeflenen basınç farkı (kPa), vana %100 açık iken
1000
0 °C derecedeki suyun yoğunluk değeri

Kv değeri belirlemede en önemli unsurlardan birisi de vana %100 açık pozisyonda iken üzerinde oluşan basınç düşümü ile batarya geliş-gidiş boruları arasındaki toplam basınç düşümünün birbirine eşit olmasıdır. Kısacası; batarya + diğer ekipmanlar (dirsekler, kesme vanaları, filtre, balans vanası vb.) toplam basınç düşümü = vana üzerindeki toplam basınç düşümü olmalıdır. Fakat elinizdeki tek veri serpantin basınç düşümü olduğu için, hesaplamış olduğunuz Kv değerine bir güvenlik kat sayısı eklemek makul olur. Formül şöyle;

Kvs = Gk × Kv
Kvs
Vana %100 açık iken üzerinde oluşan basınç düşümü
Gk
Güvenlik kat sayısı. Motorlu vanalar için 1,1 alınabilir.
Kv
Hesaplanan Kv değeri

Örnek

Serpantin gücü
73 kW
Giriş suyu
9 °C
Çıkış suyu
15 °C
Batarya Δp
15 kPa
1. Aşama
Q = 73.000 / (1163 × (15 − 9)) ≈ 10,4 m³/h
Bu değer vana %100 açık iken üzerinden geçecek debi miktarıdır.
2. Aşama
Kv = 10,4 × √(1000 / (10 × 15)) ≈ 26,8 m³/h
3. AŞAMA — GÜVENLİK KAT SAYISI
Kvs = 1,1 × 26,8
= 29,4 m³/h

Kvs = 29,4 m³/h değeri bulunduktan sonra bu değere en yakın veya üstündeki Kvs değerine sahip vana, üretici kataloğundan seçilir.

Bu hesabı kendi proje değerlerinizle yapmak ister misiniz?
Vana seçim aracını açın →

Sonuç

Mekanik tesisat tasarımlarında pratik hesaplamalar ilk yatırım maliyetini ve işletme verimliliğini doğrudan etkiler. Bina otomasyon sistemlerinin başarısı, doğru boyutlandırılmış mekanik ekipmanlar ve vanalar ile mümkündür.

Tesisatınızın otomasyon entegrasyonu, vana ve sensör seçimleri ile ilgili teknik destek almak için uzman ekibimizle iletişime geçebilirsiniz.

← Tüm blog yazıları