Termodinamiğin Birinci Yasası

MAKĐNA
MÜHENDĐSLĐĞĐNE
GĐRĐŞ II
Termodinamik ve Isı Tekniği Anabilim
Dalı
TERMODĐNAMĐK
Enerjinin bilimidir.
Enerji nedir
Enerji
“Değişikliklere yol açan
etken”
olarak tanımlanabilir.
GENEL TEKRAR
Termodinamik
ve Uygulama Alanları
• Tüm mühendislik uygulamaları madde ile
enerji arasında bir etkileşim içerir.
• Dolayısıyla Termodinamiği ilgilendirmeyen
bir çalışma alanı düşünmek zordur.
Termodinamiğin Uygulama
Alanları
•
•
•
•
•
•
Đnsan vücudu
Güç Santralleri
Đklimlendirme Sistemleri
Soğutma Sistemleri
Otomobil Motorları
Uçaklar
Termodinamiğin Sıfırıncı
Yasası
Đki ayrı cismin bir üçüncü cisimle ısıl dengede
olması durumunda, kendi aralarında da ısıl
dengede olacaklarını belirtir.
Masada bırakılan bir çayın zamanla soğuduğu,
bir şişe soğuk gazozun ise zamanla ısınması
gibi…..
Termodinamiğin Birinci
Yasası
• Enerjinin Korunumu Yasasıdır.
• Enerjinin değişik biçimleri arasındaki ilişkileri ve
genel olarak enerji etkileşimlerini incelemek için
sağlam bir temel oluşturur.
Q − W = ∆E
Q, sistem sınırlarından net ısı geçişini;
W, değişik biçimleri kapsayan net işi;
∆E,sistemdeki toplam enerji değişimini ifade
eder.
Termodinamiğin Đkinci Yasası
Đkinci yasa enerjinin niceliği (miktarı) yanında
niteliğini de ön plana çıkarır.
• Masada bırakılan bir fincan sıcak kahvenin kısa
sürede soğuduğu bilinir. Fincan içindeki
kahvenin hal değişimi Termodinamiğin Birinci
Yasasına uymaktadır, çünkü kahvenin kaybettiği
enerji çevre havanın kazandığı enerjiye eşittir.
Tersi durumda, soğuyan kahve ortam
havasından alacağı enerji ile ısınabilir mi?
Bu mümkün değil……..
TERMODĐNAMĐK
Isıl enerjinin işe dönüşmesi ısı makineleri aracılığıyla
gerçekleşir:
1. Yüksek sıcaklıktaki bir ısıl enerji deposundan ısıl enerji
alırlar. Güneş enerjisi, kazan, nükleer reaktör örnek
olarak verilebilir.
2. Alınan ısıl enerjinin bir bölümünü genellikle döner mil
işine dönüştürürler.
3. Alınan ısıl enerjinin geri kalan bölümünü akarsu, çevre
hava gibi düşük sıcaklıktaki bir ısıl enerji deposuna
verirler.
4. Isı makinelerinde gerçekleşen hal değişimleri bir çevrim
oluşturur.
TERMODĐNAMĐK
Yüksek sıcaklıkta ısıl enerji
deposu
Qgiren
ISI MAKĐNESĐ
Wnet
Qçıkan
Düşük sıcaklıktaki ısıl
enerji deposu
Isı makinesi ile ısının işe dönüştürülmesi
TERMODĐNAMĐK
Isıl verim:
η th =
Wnet , çikan
Q giren
η th = 1 −
şeklinde ifade edilir.
Q çikan
Q giren
SOĞUTMA MAKĐNESĐ
ÇEVRE
ORTAM
YOĞUŞTURUCU
QH
800
kPa
60 °C
800 kPa
30 °C
KISILMA
VANASI
120
kPa
-25 °C
KOMPRESÖR
120 kPa
-20 °C
BUHARLAŞTIRICI
QL
SOĞUTULAN
ORTAM
Bir soğutma sisteminin ana bileşenleri
Wnet,giren
Bir soğutma makinesinin verimi “Etkinlik Katsayısı” ile ifade
edilir ve COPSM ile gösterilir.
QL
elde edilmek istenen değer
COPSM=
=
harcanması gereken değer Wnet, giren
Wnet,giren = QH - QL
ISI TRANSFERĐ
Sıcaklık ve ısı birbirlerine karıştırılmamalıdır. Đkisi
farklı şeylerdir.
• Isı, belirli sıcaklıktaki bir sistemin sınırlarından, daha
düşük sıcaklıktaki bir sisteme, sıcaklık farkı nedeniyle
transfer edilen enerjidir. En çok kullanılan ısı ölçü
birimi Joule (Nm) dur.
• Sıcaklık, bir cismin sıcaklığının ya da soğukluğunun
bir ölçüsüdür. Sıcaklık termometre ile ölçülür .
ISI TRANSFERĐ
ISI GEÇĐŞĐ ÜÇ YOLLA GERÇEKLEŞĐR:
• ĐLETĐM (CONDUCTION)
• TAŞINIM (CONVECTION)
• IŞINIM (RADIATION
ISI TRANSFERĐ
ĐLETĐM, bir maddenin enerjisi daha fazla olan moleküllerinden
yakındaki diğer moleküllere, moleküller arasındaki etkileşim
sonucundaki enerji geçişidir. Đletim katı, sıvı veya gaz ortamlarda
gerçekleşebilir. Isı sıcak ortamdan soğuk ortama doğru olur.
Sıcaklık gradyanı
ısı iletim katsayısı
∆T
Qiletim = − kA
∆x
FOURĐER ISI ĐLETĐM YASASI
ısı geçişine dik alan
ISI TRANSFERĐ
TAŞINIM, katı bir yüzeyle onun temas ettiği akışkan
bir ortam arasında gerçekleşen ısı geçişidir. Đletimin ve
akışkan hareketinin ortak sonucu olarak gerçekleşir.
NEWTON’un SOĞUTMA YASASI
Qtaşınım=hA(Ts-Tf)
Akışkanın
yüzeyden uzak
sıcaklığı
Isı taşınım katsayısı
Yüzey sıcaklığı
Isı geçişinin olduğu yüzey alan
ISI TRANSFERĐ
IŞINIM, maddenin atom veya moleküllerinin elektron
düzeninde olan değişmeler sonucunda yayılan
elektromanyetik dalgalar aracılığıyla gerçekleşen enerji
aktarımıdır. Đletim ve taşınımdan farklı olarak, ışınımla ısı
geçişi cisimler arasında boşluk olması durumunda da
vardır.
4
4
Qışınım=
s
çevre
εσA(T − T
)
Çevre sıcaklığı
Yüzeyin yayma oranı
Yüzey sıcaklığı
Sabit
Yüzey alanı
ĐNSAN VÜCUDU
• Isı, hücrelerdeki enerji kazanımı sırasında yan ürün
olarak açığa çıkar.
• Bu ısı bedene kan dolaşımı yoluyla eşit olarak dağıtılır.
• Etrafa temas ile vücuttan ısı kaybedilmesine
kondüksiyon, ısınan havanın vücut yüzeyinden
uzaklaştırılmasına da konveksiyon denir. Örneğin yazın
serinlemek için kullandığımız vantilatör konveksiyon ile
ısı kaybını sağlar.
• Çevre sıcaklığı düşük olduğu zaman, vücut sıcaklığı
radyasyon (ışıma) ile kaybedilir. Ancak çevre daha
sıcaksa aynı mekanizma sıcaklığı kazandırır.
• Terleme ise, deri ve solunum yollarından doğrudan
buharlaşma ile ısı kaybıdır.
ĐNSAN VÜCUDU
• Soğukta damarlarımız daralarak deriye
ısının taşınması ile ısı kaybı engellenir.
• Tüylerin hareketiyle deri yüzeyinde ısı
izolasyonu meydana gelir.
• Titreme vücut sıcaklığı düştüğünde bir
refleks olarak başlayan bir mekanizmadır.
Titreme ve yerimizde koşma gibi bilinçli
kas hareketleri sonucunda üretilen ısı
vücut sıcaklığını arttırır.
ĐNSAN VÜCUDU / Otomatik Kontrol
• Vücut sıcaklığımızın sabitliği, son derece hassas bir
mekanizma ile kontrol edilir. Đçinde bulunduğunuz
ortamda ısı kaç derece olursa olsun vücut ısınızın hep
36.5- 37.5 ºC arasında sabit tutulması gereklidir.
Vücut ısısının ani bir şekilde düşmesi veya yükselmesi
ölümle sonuçlanır. Sağlıklı bir insanın vücut ısısı,
vücudundaki sistemler sayesinde bir gün içinde en fazla
0.5 º fark eder.
• Vücut sıcaklığını ayarlayan merkez, beynimizde bulunan
hipotalamus bezidir. Hipotalamustaki bu merkez adeta
bir termostat gibi çalışır ve normal koşullar altında
36.7ºC 'ye ayarlanmıştır.
ENERJĐ
Türkiye, enerjiyi:
OECD ülkeleri ortalamasına göre 2 kat,
Japonya'ya göre de 4 kat daha verimsiz
tüketiyor.
Oysa Türkiye, 2020 yılındaki birincil enerji
talebini en az yüzde 15 azaltabilecek
potansiyele sahip ve bu potansiyel, 2005 yılı
fiyatlarıyla yılda yaklaşık 16,5 milyar YTL
tasarruf anlamına geliyor.
Enerjinin fazla kullanılması
sonucunda;
• DOĞAL KAYNAKLAR HIZLA
TÜKENĐYOR
• ÇEVRE KĐRLENĐYOR
• ENERJĐ ĐÇĐN YÜKSEK MĐKTARDA
PARA ÖDÜYORUZ
Kızılderili Şef Seattle demiş ki:
ENERJĐ TASARRUFU NEDĐR ?
• Enerji tasarrufu, üretimde, konforumuzda ve
iş gücümüzde herhangi bir azalma olmadan
enerjiyi verimli kullanmak, israf etmemektir.
• Aynı işi daha az enerji kullanarak yapmaktır.
NEDEN ENERJĐ TASARRUFU ?
Türkiye’nin enerji tüketimi hızla
artmaktadır.
Bu
da
doğal
kaynakların
bilinçsizce ve büyük bir hızla
tüketilmeye başlamasına neden
olmuştur.
35
30
MTEP
25
20
15
10
5
0
1974
1984
Taşkömür
Linyit
1994
Petrol
D.Gaz
2004
Bu bilinçsizce tüketim,
enerji kaynaklarının
verimli kullanımını
gündeme getirdiği gibi,
tüketim sonucunda
oluşan her türlü katı sıvı
ve gaz atıkların da
arıtılmadan doğaya
atılmasının meydana
getirdiği önemli çevre
kirliliğinin önlenmesi
arayışını da
beraberinde getirmiştir.
NEDEN ENERJĐ
TASARRUFU ?
• Üretilen enerjinin yaklaşık üçte biri
sanayide tüketilmektedir.
• Bu enerjinin önemli bir miktarı, ileri
teknoloji ürünlerinin kullanıldığı enerji
tasarruf önlemleriyle geri kazanılabilir.
• Enerji tasarrufu sayesinde hem ülkemiz
enerji darboğazından kurtulacak, hem de
sanayici aynı ürünü daha düşük bir
maliyetle elde ederek rekabet gücünü
arttırmış olacaktır.
Enerji tasarrufu, enerji arzının azaltılması veya
kısıtlanması şeklinde düşünülmemelidir.
Enerji tasarrufu, kullanılan enerji miktarının
değil,
ürün
başına
tüketilen
enerjinin
azaltılmasıdır.
Enerji maliyetlerini düşüren üretici, aynı
miktardaki mal veya hizmetleri daha az enerji
veya aynı miktar enerji ile daha çok mal ve
hizmet üreterek, ulusal ve uluslararası alanda
rekabet gücünü arttıracaktır.
Hızla artan nüfusun ve gelişen sanayinin enerji
gereksinimleri kısıtlı kaynaklarla karşılanamamakta,
enerji üretimi ve tüketimi arasındaki açık giderek
artmaktadır.
Küresel enerji tüketiminin, 2035 yılına gelindiğinde
1998 yılında tüketilen enerji miktarının iki katı, 2055
yılında ise üç katı olacağı tahmin edilmektedir. Öte
yandan,
petrol,
doğalgaz,
kömür
gibi
"yenilenemeyen", geleneksel enerji kaynakları
çevreyi ve insan sağlığını giderek daha fazla tehdit
eder hale gelmiştir.
BĐRĐNCĐL ENERJĐ ÜRETĐMĐNĐN KAYNAKLARA
GÖRE DAĞILIMI (2008)
Birincil enerji üretimimiz 2008 yılında 27.4MTEP
olarak gerçekleşmiştir
Odun, Bitki ve
Hayvan Artıkları
18%
Petrol
8%
Linyit
49%
Diğer
6%
Taşkömürü
4%
Hidrolik
12%
Doğal Gaz
3%
BĐRĐNCĐL ENERJĐ TÜKETĐMĐNĐN KAYNAKLARA
GÖRE DAĞILIMI (2008)
Birincil enerji tüketimimiz 2008 yılında 107.6 MTEP
olarak gerçekleşmiştir
Linyit
12%
Doğal Gaz
31%
Odun, Bitki ve
Hayvan Artıkları
5%
Hidrolik ve
Yenilenebilir
4%
Petrol
31%
Diğer
2%
Taşkömürü
15%
ARZ TALEP GELĐŞĐMĐ
120000
100000
80000
Enerji Talebi
60000
Yerli Üretim
40000
20000
0
1990
1995
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
ĐTHAL ENERJĐNĐN
KAYNAKLARA GÖRE DAĞILIMI (2008)
Doğal Gaz
38%
Petrol
44%
Kömür
18%
Üretim Maliyetleri Đçinde
Enerji Payları
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Sektör
Soğutma
Çimento
Aluminyum
Demir&Çelik
Cam
Kağıt
Seramik
Metalurji
Tekstil
Gıda
Petrol Rafinaj
%Pay
%70
%55
%30
%30
%30
%25
%20
%15
%13
%10
%7,5
Sektörel Tasarruf
Potansiyelleri
•
•
•
•
•
•
•
Ana Sektörler
Metal Sanayii
Kimya
Petrol
Çimento & Seramik
Gıda & Ambalaj
Cam
Tekstil
% Tasarruf
% 20-45
% 25-40
% 30-45
% 10-50
% 25-45
% 30-40
% 25-35
ÇEVRESEL ETKĐLER
Kömür veya petrol gibi fosil yakıtların
yanması sonucu, daima CO2 oluşur.
Yapılan ölçümler milyonlarca yıldır 180280 ppm arasında değişen CO2
seviyesinin günümüzde 360 ppm
seviyesine çıktığını göstermektedir.
Karbondioksit diğer sera gazlarına göre
%55'lik bir oranla, doğal sıcaklık
dengelerinin bozulmasında en büyük
etkiyi yaparak Küresel Isınmaya neden
olmaktadır.
KÜRESEL ISINMA
Küresel Isınmanın oluşumunda
Sera Etkisi'nin rolü büyüktür.
"Sera Etkisi"ni, güneşten gelen
kısa-dalga ışınlarının geçmesine
izin veren gaz tabakasının,
dünya üzerinden yansıyan uzundalga ışınlarının büyük bir
kısmını tutması sonucu meydana
gelen atmosferik dengesizlik
olarak açıklayabiliriz.
Atmosfere atılan diğer sera
gazları ise CO, SO2, NOx gibi
zehirli gazlar ve radyoaktif
maddelerdir. Termik santrallerde,
sanayide ve binalarda yakıt
olarak kömür kullanıldığında, bu
kirlilik etmenlerinin yanı sıra kül
de açığa çıkar. Kül civa, kurşun,
arsenik ve kadmiyum içermesi
nedeniyle yüksek oranda kirletici
etkiye sahiptir.
Fosil yakıtların bu şekilde kullanılmaya devam
edilmesi durumunda,
• aşırı kuraklık,
• deniz seviyesinde yükselme sonucu su
baskınları,
• fırtınalar
• ultraviyolenin artması
gibi küresel değişmeler sonucu, doğanın ekolojik
dengesinin bozulması kaçınılmazdır.
“Enerji Üretimi Ve
Tüketimi, Đnsanoğlunun
Diğer Faaliyetlerine Göre
Çevreye Çok Daha Fazla
Zararlıdır”
(Çevre Kalite Konseyi, 1992)
Ekonomik üretim ana unsuru olan
ve hayat kalitemizi iyileştiren
enerjinin kullanımından
vazgeçemeyeceğimize göre
ENERJĐYĐ VERĐMLĐ
KULLANALIM
Neden, Enerjiyi Verimli
Kullanmalıyız?
• Verimli Kullanılan Enerji, En Ucuz
ve En Temiz Enerji Kaynağıdır.
• Enerji Yoğunluğunu Düşürür.
• Şirketlerin Rekabet Gücünü Arttırır.
• Sosyal Bir Sorumluluktur.
• Küresel Isınmayı ve Etkilerini
Azaltır.
TÜRKĐYE’DE
TASARRUF POTANSĐYELĐ
• Türkiye’nin enerji yoğunluğu, OECD ülkeleri
ortalamasının iki katıdır. Yani bir dolarlık mal
veya hizmet üretmek için Türkiye’de OECD
ülkelerinde kullanılan enerji miktarının iki katı
enerji kullanılmaktadır.
• Türkiye’nin enerji tasarruf potansiyelinin %30
olduğu ifade edilmektedir.
• En büyük enerji kaynağı tasarruftur. Üstelik
Bu kaynak yerli, daimi ve çevre dostudur.
• Türkiye'de binalarda birim alanı veya hacmi
ısıtmak için harcanan enerjinin Avrupa ülkelerine
göre 2-3 kat daha fazla olması, Türkiye’nin enerji
tasarrufu açısından bir fırsatlar ülkesi olduğunu
göstermektedir.
• Türkiye’de binaların yetersiz yalıtımının enerji
maliyetinin yılda 5 milyar YTL civarında olduğu
ifade edilmektedir.
Yani
binalarımız
yeterince yalıtılsa, 5
milyar YTL her yıl
havaya uçacağına,
bina
sahiplerinin
cebinde kalacaktır.
YAPILARDA
ENERJĐNĐN
VERĐMLĐ
KULLANIMI
Konutlarda tüketilen enerjinin tüketimdeki payı
%40 oranındadır. Bu tüketimin başlıca etkenleri:
•
•
•
•
•
•
Đklimlendirme (Isıtma-Soğutma)
Havalandırma
Aydınlatma
Yangın Söndürme Sistemleri
Güvenlik Sistemleri
Bina Đçi Sirkülasyon Tertibatı (asansör, yürüyen
merdiven)
Örnek bir konutta ölçülen yıllık enerji tasarrufu
azlar
h
r
i
a
l
C
z
i
a
l
h
i
m
i
c
r
l
e
e
s
V
Gelenek
Diğer
660 kWh/yıl
Çamaşır
Makinası
285 kWh/yıl
Buzdolabı+
D
Dondurucu
1056
kWh/yıl
TV
555 kWh/yıl
Çamaşır
Makinası
Buzdolabı+
195 kWh/yıl
Dondurucu
333 kWh/yıl
Isıtma(k.po
mpa)
100 kWh/yıl
Bulaşık
Makinası
295 kWh/yıl
1789
Kurutucu
380 kWh/yıl
Kurutucu
324kWh/yıl
Aydınlatma
467 kWh/yıl
Bulaşık
Makinası
295 kWh/yıl
Isıtma
(k.pompa)
300 kWh/yıl
Toplam=3978 kWh/yıl
Aydınlatma
127 kWh/yıl
Diğer
584kWh/yıl
TV
231kWh/yıl
Toplam=2189 kWh/yıl
Tasarruf 1789 kWh/yıl
Kaynak: Twinning Project/Ademe-Enertec
%45
ISI KAYIPLARI
ISI YALITIMI
• Isı yalıtımı yakıt tasarrufunun birinci ve en
önemli unsurudur.
Bina Tanımı
Yalıtımsız bina
1981 yönetmeliğine
uygun bina
1998 yönetmeliğine
uygun bina
Isıtma
Đhtiyacı
Fark
100
-
67
%33
42
%58
IR - I0000100.002
11.5 °C
10
8
6
5.1
KLASIK ISITMALI BINA
IR - I0000300.006
13.8 °C
13
12
11
10
9.3
THERMAL BRIDGES
IR - I0000500.001
25.0 °C
24
22
20
18
17.1
YOGUSMA
IR - I0000200.037
12.3 °C
12
11
Yalıtımsız Duvar
10
9
8
7
7.0
YALITIMSIZ DUVAR
IR - I0000200.036
12.3 °C
12
11
10
Yalıtımlı Duvar
9
8
7
7.0
YALITIMLI DUVAR
YALITIMLI VE YALITIMSIZ DIŞ DUVAR
6,2°C
6
4
2
0
-2
-3,0°C
BRÜLÖR ÇALIŞIYOR
BRÜLÖR ÇALIŞMIYOR
(KAZAN BEKLEMEDE)
KAZAN DAĐRESĐNDE YALITIM
KALORĐFER dağıtım kollektörü
SICAK SU SĐRKÜLASYON POMPALARI
SICAK SU SĐRKÜLASYON POMPALARI VE
DEPOLAMA TANKI (boyler)
YAKIT : DOĞALGAZ
Isıl Değeri
: 8250 kcal/m3
Birim Fiyatı
: 0.62 TL/m3( kası
kasım 2009)
Ortalama Verim : % 90
Standarda Uygun
Yalıtımsız Hal
Yalıtımlı Hal
279.056
104.079
Isıtma Enerji Đhtiyacı (kWh/yıl)
Yakıt Miktarı (m3)
32.316
12.053
Enerji Maliyeti (TL)
20.036
7.743
Tasarruf
Tasarruf Oranı (%)
12.293
63
YAKIT : FUEL OĐL
Isıl Değeri
: 9750 kcal/kg
Birim Fiyatı
: 1.50 TL/kg ( kası
kasım 2009)
Ortalama Verim : % 80
Standarda Uygun
Yalıtımsız Hal
Yalıtımlı Hal
279.056
104.079
Isıtma Enerji Đhtiyacı (kWh/yıl)
Yakıt Miktarı (kg)
30.920
11.532
Enerji Maliyeti (TL)
46.380
17.298
Tasarruf
Tasarruf Oranı (%)
29.082
63
Isıtma sistemlerinde çeşitli önlemlerle yakıt
tüketimini önemli oranda aşağı çekmek mümkündür.
Isı Yalıtımı
Yüksek Verimli Yoğuşmalı Kazan Kullanımı
Hassas ve Gelişmiş Kontrol Sistemleri Kullanımı
Đç Sıcaklıkların Düşük Tutulması
Zon Kontrolu
Kompakt ve Su Hacmi Küçük Kazanlar Kullanımı
Kullanma Sıcak Suyu Tüketiminde Gerekli Önlemlerin Alınması
Bütün bu önlemlerle yıllık yakıt tüketimini, bu önlemlerin
alınmadığı bir binada 100 birimden 40 birime indirmek
olasıdır.
Yeni Nesil Yoğuşmalı Kazanlar
Yanma havası/Bacagazı
Gaz girişi
Hava girişi
Yoğuşma gideri
Oda sıcaklık kontrolü hassasiyeti yakıt tüketimini azaltır.
ayar sıcaklığı
sıcaklık değişimi
ortalama oda
sıcaklığı .
Klasik tip oda hissedicilerle kontrolde
23°C
22°C - 24°C
23°C
Sıcaklık diferansı düşük hissedicilerde
22°C
22°C
22°C
(0,1°C nin altında hassasiyet)
Đstanbul
Sonuç : Yakıt tüketimindeki azalma
∼%10
Ankara
∼%8
ATIK ISININ DEĞERLENDĐRĐLMESĐ
EKONOMĐZÖRLER:
Baca gazları bir ısı değiştirgecinde
soğutularak, ısıları kazana giden besi
suyuna aktarılır.
Böylece dışarı atılan ısı geri
kazanılmış olur.
%5-10 oranında enerji tasarrufu
sağlanır.
Örnek
• Bir tesiste işçilerin sıcak su ihtiyacı ısıtma amaçlı
kullanılan kazandan sağlanmakta ve yakıt olarak
doğalgaz kullanılmaktadır.
• Baca gazından yararlanarak bir ısı değiştirici ile kullanım
sıcak suyu sağlanması planlanmaktadır.
• Şebeke suyu sıcaklığı : 25°C
• Đstenen kullanım suyu sıcaklığı : 60 °C
• Kullanım suyu debisi
: 2500 kg/gün
• Suyun öz ısısı
: 1 kcal/kg °C
• Q = m x C x ∆T
• Q = 2500 kg/gün x 1 kcal/kg °C x (60-15) °C x 313 gün/yıl
• Q = 27.387.500 kcal/yıl
• Doğalgazın ısıl değeri : 8250 kcal / m3
• Kazan verimi
: 0.85
• Doğalgaz fiyatı : 0.62 TL/m3
• Bu ısıyı bize sağlayacak olan doğalgaz miktarı (Bh):
• Bh = 27.387.500 /(8250 x 0.85) = 3905,5 m3/yıl
• Doğalgaz maliyeti = 3905,5 m3/yıl * 0.62 TL/m3
= 2421 TL/yıl
Yatırımın Ekonomik Analizi
•
•
•
•
•
•
Isı değiştirici yatırım bedeli
Yıllık tasarruf
Yıllık bakım
Hurda değeri
Faiz oranı
Ekonomik ömür
: 7750 TL
: 2421 TL/yıl
: 200 TL/yıl
: 500 TL
: % 12
: 10 yıl
GÖS = 7750 / (2421-200) = 3,49 yıl
MEKANĐK TESĐSAT
SĐSTEMLERĐNDE
ENERJĐNĐN VERĐMLĐ
KULLANIMI
AKITAN
DAMLATAN
MUSLUK
Görünüyor!
AKAN
DAMLAYAN
ENERJĐ
Görünmüyor!
%10, %5, %2, %1, %0,5, %0,1
Kayıpların hangisi önemli?
Đsrafın nedeni yanlış detaylardır.
Tasarrufun sihri de detaylardadır.
MEKANĐK TESĐSAT
SIHHĐ TESĐSATTA ENERJĐ EKONOMĐSĐ
Kullanma sıcak ve soğuk su tüketimini konforu
düşürmeden azaltmak, su maliyetlerinde ciddi
tasarruflar sağlayacaktır.
SU’da yapılacak tasarruf, hem su maliyetlerinde
hem de ısıtma ve basınçlandırma enerjisi
maliyetlerinde tasarruf anlamına gelir ki: birim su
tasarrufu, maliyetlerde iki misli veya daha fazla
azalmaya neden olur.
TEMĐZ SU TESĐSATINDA
SU TÜKETĐMĐNĐN AZALTILMASI
•
Mimari Tasarım Önlemleri:
– Mimaride banyo, wc gibi ıslak hacimler mümkün olduğunca
düşey doğrultuda üst üste, yatay doğrultuda ise yan yana
yerleştirilmeli ve mekanik tesisat merkezine yakın olmalıdır.
– Tesisat boşlukları ulaşılabilir, boru montaj ve bakımlarında
kolaylık sağlayacak şekilde yapılmalıdır.
– Donma riskini azaltmak için, kullanma suyu boruları soğuk
bölgelerde dış duvar içinden geçirilmemelidir. Kullanma sıcak
su ve sirkülasyon boruları da ısı kaybını azaltmak için dış duvar
içinden geçirilmemelidir.
– Su depoları mutlaka toprak altında olmalıdır. Toprak üstünde
bakteri oluşumu çok hızlıdır. Depoların iç yüzeyi olabildiğince
pürüzsüz olmalıdır.
Duvara 3 cm gömülü 1 m borudaki
ısı kaybı (W/m)
Boru
Çapı
∅
15 (½”)
20 (¾”)
25 (1”)
32 (1 ¼”)
Su Sıcaklığı
45°C
Ortam
Ortam
Sıcaklığı
Sıcaklığı
20°C
15°C
43
77
61
95
75
109
89
123
Su Sıcaklığı
60°C
Ortam Sıcaklığı
15°C
136
160
178
197
40 (1 ½”)
101
134
212
50 (2”)
111
145
226
TEMĐZ SU TESĐSATINDA SU
TÜKETĐMĐNĐN AZALTILMASI
• Daha Az Su ile Daha Đyi El Yıkama:
– Genel tuvaletlerde sensör kumandalı
kullanımı ile su tüketimi azaltılabilir.
musluk
Ölçümler
Normal Musluk
Sensörlü Musluk
Tasarruf
Su miktarı
(lt)
4,6
0,6
4,0
TEMĐZ SU TESĐSATINDA SU
TÜKETĐMĐNĐN AZALTILMASI
•
Mekanik Tasarımda Önlemler:
Lavabo Muslukları ve Duş Bataryaları:
– Genel hacimlerin lavabo musluklarında su kullanımı,
10 l/dak’nın altında olmalı veya otomatik musluklarda
su kullanımı 0,95 l/kullanımdan az olmalıdır.
– Musluk uçlarında mutlaka perlatör olmalıdır. Lavabo
musluklarının miks tipte olması kullanımı kolaylaştırır.
Ancak yanlış kullanılmaları durumunda sıcak su
tüketimini arttırırlar.
– Suyun basıncı, musluk ağzında yüksek ve değişken
olmamalıdır.
– Aynı su sisteminde basınçlı duş başlığı ile farklı
basınçta çalışabilen armatür kullanılmamalıdır.
TEMĐZ SU TESĐSATINDA SU
TÜKETĐMĐNĐN AZALTILMASI
Klozet seçimi:
Yüzey yıkama yeteneği, rezervuar su hacmi ve
rezervuar iç takım kalitesi önemlidir.
Çift akışlı klozetlerde, farklı debide su tüketimi söz
konusudur.
Binalarda atık su arıtımı mevcut ise, rezervuarlarda
bu su kullanılabilir. Bu arıtılmış su, binaya ayrı bir
besleme hattıyla getirilmelidir.
Pisuarlar:
Pisuarlarda yüzey yıkama yeteneğinin iyi olması koku
sorununu ortadan kaldırır. Otomatik pisuarlar bir
kullanımda 4 lt’den fazla su tüketmemelidir.
SU DAĞITIM ve HĐDROFOR SĐSTEMLERĐNDE EKONOMĐ
Su Dağıtım Sistemleri:
• Suyu, uygun bir hacimsel debi, minimum basınç kaybı ve
maksimum akış koşulları ile en uzaktaki apareye
ulaştırmalıdır.
• Maksimum ve minimum basınç koşullarında, en uzaktaki
ve en yakındaki apareyde gereksinimleri karşılamaya
yeterli basınç aralığında su sağlanmalıdır.
• Sistem aşırı basınçlardan korunmalıdır.
• Basınç kayıpları en az olacak şekilde tesisat
projelendirilmeli ve uygulanmalıdır.
Hidrofor basıncının 1 bar artırılmasının
yıllık enerji tüketimine etkisi
Örnek 1
Örnek 2
Örnek 3
Nominal
Hidrofor
Yükseltilmiş
Basınç Hali
Nominal
Hidrofor
Yükseltilmiş
Basınç Hali
Nominal
Hidrofor
Yükseltilmiş
Basınç Hali
(m3/h)
60
70
50
60
40
50
(%)
12,6
10,0
23,0
16,0
5,60
3,00
Güç
(kW)
3,72
3,55
5,50
4,90
1,10
0,90
Tüketim
(kWh)
6,405
7,718
9,485
12,105
1,903
2,885
Elektrik
Tüketimindeki
Fark
(kWh)
1,313
2,620
982
Elektrik
Tüketimindeki
Artış
(%)
20
28
52
Debi
Verim
Kullanma Sıcak Suyu
Tesisatında Ekonomi
• Kullanma sıcak su tüketiminin azaltılması aynı zamanda
ısıtma enerjisinden tasarruf sağlayacaktır.
• Konutlarda sıcak su ısıtması için gerekli ısı, yıllık ısıtma
ihtiyacının %10 ile %20’si arasında bir oran oluşturur.
• Büyük ticari binalarda kullanma sıcak suyunu ısıtmak için
gerekli ısı, yıllık enerji tüketiminin %4’ünü oluşturabilir.
• Otellerde ise bu değer, yıllık ısıtma ihtiyacının %20-%35’i
oranındadır. Birçok otelde, otel %80 kapasite ile dolu
iken kullanma sıcak suyu hazırlamak için harcanan enerji
kadar ısı, sıcak su ve sirkülasyon borularında
kaybedilmektedir.
Boru çapına göre izolasyon
kalınlıkları ve ısı kaybı
Eski
Önerilen
Ortalama Isı
Kaybı
(kJ/mh)
Eski
20’ye kadar
20
30
22,32
25 - 50
30
40
20,27 - 29,89
10 - 100
40
50
30 - 42,64
Boru Çapı
(mm)
Đzolasyon Kalınlığı
(mm)
Boyler Su Sıcaklığının
Önemi
• Boyler su sıcaklığı 45 °C olmalıdır (çamaşırhane vb
hariç). Kullanma yerlerinde ise (musluk çıkışında) 42 °C
altında olmamalıdır.
• Bu sıcaklık değeri yüksek seçilirse, enerji kaybı yüksek
olur. Su tüketiminin artmasının yanında, su dağıtım
hatlarında ve boyler yüzeyinde olan ısı kayıpları da artar.
• Kazan daha yüksek sıcaklıkta çalışmak zorunda kalır,
dolayısıyla yakıt tüketimi artar.