Binalarda Isıtma Sistemleri Hedeflenen Isı Derecesi EN 12831

Tesisat Mühendisliği Dergisi
Sayı 87, s 67-76,2005
Binalarda Isıtma Sistemleri
Hedeflenen Isı Derecesi EN 12831
H. Georg Puttmann (*)
Av rupa Standardı
1 Nisan 2004 tarihinden itibaren 16 CEN uyesı ül­
kede binaların ısıtma sistemlerinin kurulmasında
Yeni Avrupa Standardı olan EN 12831 'e uyulması
zoıunlu hale geldi
Bu yeni standardın uygulanmaya başlamasının ne­
deni nedu ? Butun sanayileşmiş ülkelerde COT gazı­
nın metanını azaltmak, Kyoto Antlaşması sırasında
yapılan taıtışmalaıın ana temasıydı Bu tartışmaya
dayanarak Avrupa Birliği kullanılan enerjiyi azalt­
manın çozumu olarak birkaç standart belirledi ve bu
standardın olası niceliksel sonuçlan uzeııne araştır­
malar yaptı
Binalara ısıtma sistemi kurulmasında EN 12831 in
kullanılması, Avrupa Birliği içerisinde anlaşma ze­
mini sağlanmasında önemli bıı adım oldu ikinci
adım, 2003 Aralık ayında kaıar verilen Avrupa Bina
Yapım Ruhsatı olacak ve bu butun CEN ülkelerinde
1 Ocak 2006'dan itibaren uygulanmaya başlanacak
Bu ruhsatlandırma ile Isı Enerjisi, Soğutma Tesisatı,
Nem Oranının Düzenlenmesi, Sıcak Su Üretimi için
Eneıjı, Aydınlatma ve diğer butun enerjiler tescille
necek
(CEN üyeleri Belçika, Danimarka Almanya, Fın-
Tablo 1. Potansiyel termal valıtım
landıya, Avusturya Yunanistan, Fransa, italya Hol­
landa Norveç, Portekiz isviçre, isveç ispanya Çe­
koslovakya, Ingılteıe)
*MMO istanbul Şubemizde 02 03 2005 talihinde geıçekleştırdığımız Binalarda Isıtma Sıstemleıı söyleşisinin makalesıdıı
** SOLAR COMPUTER Vert GmbH
67
EN 12831'in içeriği
Normal bina yapım koşullarında hedeflenen normal
bina içi sıcaklık derecesine ulaşmak için gerekli
olan ısı ünitelerinin ne kadar ısı ürettiğini hesaplama
yöntemi.
Hesaplamayı tarif eden standart
• Tek tek odalara ya da ısıtılan alana dayanarak, ısı
yayıcılarının verdiği ısıyı artırmak amacıyla.
• Bütün bir binaya dayanarak: —» Elde edilen ısının
miktarını artırmak amacıyla.
İki Normal hesaplama yöntemi + özel durumlar
• Basit yol:
Havanın n50 = 3 h-l'den daha az sıkıştırılması ile
yapmak
• Ayrıntılı yol:
Bütün normal binalar için (Sınırlama: bir odanın
yüksekliği 5 m'den daha az)
• Özel durumlar (EN 12831 ): Yüksek odalar (5 m"den
daha yüksek)
Hesaplamanın Dayanağı Meteorolojik Değerler
• Dış çevreden kaynaklanan normal ısı kaybını he­
saplamak için, dışarıdaki hava sıcaklığının derece­
si
Zeminden kaynaklanan ısı kaybını hesapla­
mak için yıllık dış ısı
Hedeflenen oda içi ısı derecesi
İstenilen normal bina içi ısı derecesi konusunda
müşteri ile bir anlaşmaya varmak önemlidir. Isının
derecesi bu temelde hesaplanır.
Yapı Bölümlerinin Ölçülmesi
• Ayrıntılı yol: "iç-, dış ve diğer tür ölçümler. Basit
yolda sadece dış ölçümler yapılır.
• Bina bölümlerinin ölçümü için, binanın iç duvarla-.
Yeı
PLZ
DIN 4710
normlarına gore
ıklım kuşaklan
Dış ısı noımu
Aach, Hegau
Aachen
78267
52062
11
5
-14
-12
Aalen. Wuitt
Ahlen, Westf
73430
59227
38707
13
5
3
-16
-12
-12
52477
58762
06429
5
6
4
-12
-12
-14
Ahrensberg
Alsdorf, Rheni
Altena. West!
Altenburg b. Beinburg
ee (°o
Dış ısının yıllık
ortalaması
8 m e (°C)
3.0
9,7
8.0
9.7
8,7
9.7
7.2
8,7
Tablo 3 Bina içi Isı Tasarımı
Sıra
Oda biçimi
1
2
Oturma ve yatak odası
3
4
5
6
7
Normal bina ıçı ısı
derecesi Emi (°C)
+20
+20
+20
Ofis. konferans odası, sunum odası, ana merdivenler
Otel odası
1 Satış odaları ve dergiler
Okullar
+20
+20
+20
+24
Tiyatrolar
8
Banyo, yüzme havuzu, elbise odası, muayenehane
(genel olarak tuvaletin olmadığı butun odalaı)
Tuvaletler
9
10
Isıtma sisteminin olduğu daha kuçuk odalar (kuçuk merdivenler, koııdoılaı)
(Bodıum, kullanılmayan odalar)
68
+20
+ 15
+ 10
TESISAT MÜHENDISLIĞI DERGISI. Sayı 87.2005
Yüksek odalar (5m den daha yüksek)
Tablo 4
Özel durum
Özel durum: Yüksek tavanlı oda
Standart olarak 5 metıe veya daha duşak >ukseklıkte olması duıu
muna goıe hesaplanmış olup bu durumda ısıtılan odanın heı kat
manı eşit olarak ısınacak seklide hesap edilmiştir Bu duıum odanın
tavanının yüksekliği 5 metıeyı geçmesi halinde geçerlıdeğıldır
0
Standart kullanılan alandaki ısı ka)bı faktörü 60 W/m den az olan
binalar için ısı ka>bı noımu oda vukseklık faktörü gozonune
alınarak düzeltilebilir
Oda ukseklık faktoruyle düzeltme
Isıtma pıoseduru ve vontem veya ısıtılan yüzeyin düzenlenmesi
Genel ıhınım
Sıcak ortu (ısı seviyesi < 40 (°C)
Oda yükseklik düzeltme faktörü
rının kalınlığına ek olarak, dış duvarlarındaki tuğ­
laların uzunluk ve genişliğim de ölçmeniz gerekir
• Binanın bölümlerinin yüksekliğini ölçmek için bıı
katta bulunan bölümlerin duvarlarının yüksekliği
m ölçmeniz gerekir
• Bir binada ne kadar bolum bulunduğunu hesapla­
mak için kaç tane pencere ve kapı bulunduğunu
hesaplamanız gerekir
• Bir odanın hacmi, iç ölçülerine dayanarak hesapla
mr
Özel durumlar 5 m'den daha yüksek odalaı
1 15
Adım 3 Bunu toplam sıcaklık derecesi larkı ile çarpın
Eğer alanın dışarıya sının yoksa, bu hesaplama yön­
temine ayrıca sıcaklık derecesini azaltma faktörünü
(düzeltme faktörü) eklemeniz geıekır
EN 12831, 4 laikli ısı kaybı kat sayısı durumu var
dır Bıı odanın içindeki normal ısı kaybının aşağıda­
ki gibi hesaplanması gereklidir
TEMEL DURUMLAR
Isıtılan bir yeıde hedeflenen ısı kaybı
= ısınm yayılmasından kaynaklanan ısı kaybı
= havalandırmadan kaynaklanan ısı kaybı
= ısıtma kapasitesi
Hesaplama prosedürü
Adım 1 Binadaki her yerin yeni ısı kaybı katsayısı
HT'yı hesaplayın
Adım 2 Isı kaybı katsayısını ekleyin
TESİSAT MÜHENDİSLİĞİ DERGİSİ Savı 87 2005
• Binanın dış yüzeyinden geçerek ısının ısıtılan
alandan (ı), dışarıya (e) gitmesinden dolayı yayıl­
madan kaynaklı ısı kaybı katsayısı (H T ıe )
• Isıtılmayan alan (u) yoluyla ısıtılan alandan (ı) dı­
şarıya (e) doğru yayılmadan kaynaklanan ısı kay• bı katsayısı (H T m t )
• Isıtılan alandan (ı) zemine (g) doğru olan yayılma
dan kaynaklanan sabit ısı kaybı katsayısı (H T l g )
• Isıtılan alandan (ı), farklı deıecede ısıtılan yakın
çevredeki diğer binalara, yanı bitişikteki binalara
(j) doğru yayılmadan kaynaklanan ısı kaybı katsa­
yısı (H T )
69
• Sehıus ı C) derecesiyle ısıtılan iç alanın (ı) sıcak­
lık deı ecesi
•Selsıus( C) deıecesıyle ısıtılan alanın dış sıcaklık
Isıtılan alandan ısıtılmayan alana doğru olan ısı
yayılımından kaynaklanan ısı kaybı katsayısı
deı ecesi
Doğrudan dışarıya ısı kaybı
Bu = ısıtılmayan alan
ile hedeflenen dış
sıcaklık arasındaki fark
hesaba katılarak elde edilen
sıcaklık derecesi azaltma faktörü
Eğer ısıtılmayan odanın sıcaklık derecesi biliniyor­
Ak binanın bulunduğu alan. ek ve el, farklı yalıtım,
binanın vapımında kullanılan maddeleıın nemi em­
me özelliklen. ıuzgarın hızı, sıcaklık deı ecesi gibi
iklimden kaynaklı etkilerin hesaba katıldığı düzelt­
me laktoılerını gösterir Uk = ısıl yayılım unsuru,
ı|)= çızgısel ısı yayılımı unsuru, 1| = ısıl köprünün
uzunluğu, düzeltme taktoıu fc
e, ile yer değiştirebilir
sa, bu'yu aşağıdaki formül ile hesaplayabıhı siniz
Yüzeye doğru olan ısı kaybı,
Yüzeye doğru olan ısı kaybı
EN ISO 13370'e gore hesaplanır
Isı kaybı aşağıdaki parametrelere bağlıdır
• Zeminin genişlik ve çevre ölçüsüne,
• Zeminin yerin altında bulunan bölümünün derinli­
ğine,
• Zeminin nemi emme kapasitesine
Ikı yol Ayrıntılı ya da basit hesaplama
Basit hesaplama
Değiştirilemez koşullar
70
TESİSAT MÜHENDİSLİĞİ DERGİSİ Sayı S 7 2()0s
P sadece incelenmekte olan ısıtılan >erı dış çevıeden
aynan dış duvarlaıın uzunluğunu gösterir
Kuiu zeminin çevresindeki nem önemli değıldıı F ,
düzeltme taktoıu, dışarıdaki yıllık sıcaklık derecesi
değişiminden kaynaklanan etkilen hesaba katar Bu
faktör, ulusal temelde belirlenir i , = 1,45 = Sabit
Ayrıntılı jol
zemin değışkendıı
Zeminin yatay ve dikey nem sının hesaba katılır
F t 2 = dışaııdakı ortalama yıllık sıcaklık deıecesı ile
amaçlanan iç sıcaklık derecesi arasındaki larkın he­
saba katılmasıyla hesaplanan sıcaklık derecesinin
azaltılması laktoru.
Gw, yer altı suldiının etkisini gosteıen düzeltmenin,
Almanya'dakı yer altı tabakalaıma gore hesaplanan
azaltma faktörüdür
- eğer yer altı suyunun zemine olan mesafesi
3m G W = 1,00
- eğer yer altı suyunun zemine olan mesafesi
< 3 m G W = 1,15
- Uequiv = bina elemanının (k) her metre kareye
her Kelvıne (W / m2-K) Watt olaıak eşit ısıl yayılımı, zeminin tıpolojısıne gore belıılenır
(bkz Şekil 3 - 6 ve Tablo 4 - 7 DİN EN 12831 )
D
Kuruluş
Zeminin (z) ust kısmının altındaki katın derinliği
değiştirilebilir
Zemin hakkında.
Yerleştirme Parametresi B'
(d, + 1/2 z)>B' durumunda (bodrum katlarındaki çok
nemli zeminler)
A = Zeminin genişliği
P = Soz konusu zeminin metre cinsinden çevıesı
TESİSAT MÜHENDİSLİĞİ DERGİSİ Sayı 87 2005
71
yer için:
Ayrıntılı:
Nem materyallerinin genişlik ve -kalınlık, geçirgen­
lik direnci ve toprak altındaki zeminin ısı ve derin­
lik parametrelerini belirtmek gereklidir.
Farklı ısı dereceleri ile ısıtılan yerlerden ya da yer­
Isıtılan yerlerde yayılma yoluyla ısı kaybı
Havalandırma yoluyla hedeflenen ısı kaybı;
lere doğru olan ısı kaybı;
Isının, ısıtılmış bir yerden (i) ısısı farklı olan bitişik­
teki ısıtılmamış bir odaya (]) yayılma yoluyla geç­
mesi ısı derecesinin azalma faktörüdür, ve:
Varsayılan sabit p ve cp denklemi, Cp * p = 0,34'e
indirgenmiştir.
EN 12831 ısı kaybını, doğrudan havalandırmaya ba­
karak hesaplamaz, fakat süzme yoluyla ve/veya me­
kanik havalandırma yoluyla ısının akma derecesine
bakar.
EN 12831 şunu ayırt edeı:
• Doğal havalandırma
• Mekanik havalandırma
Eğer ısıtma sistemi olan bitişik odaların ısı derece­
lerinin geçmiş değerleri biliniyorsa, Tablo 5'e gore
ısı azaltım faktörlerini kullanabilirsiniz ya da bu de­
receleri bu yolla hesaplamanız gerekir.
Tablo 5. Isıtılan bitişik yerlerin sıcaklık derecesi
Odalar
Aynı bina içindeki
diğer bitişik odalar
Ayrı bir binadaki bitişik oda
Yeniden başlamak:
Bir odadan yayılma yoluyla ısının kaybolması:
72
Doğal havalandırma durumunda, akan
havanın
süzme hacmi ile minimal hacmini karşılaştırmanız
gerekir. Daha sonra, maksimum hacimden bahset­
meniz gerekir.
Eğer içeri giren havanın sıcaklık derecesi ile dışarı­
nın sıcaklık derecesi aynı değilse -mekanik hava­
landırma durumunda- akan havanın gerçek hacmini
belirli bir faktör ile düzeltmeniz gerekir (koridor yo­
luyla tuvalete giden hava).
Ayrıca mekanik havalandırma durumunda.
Daha fazla ya da eşit miktarda hava sağlayan tesi­
satları,
TESİSAT MÜHENDİSLİĞİ DERGİSİ. Sayı 87. 2005
Daha az miktarda hava sağlayan (daha fazla havanın
dışarı kaçmasına neden olan) tesisatları da ayırt ede­
riz.
100 m yüksekliğindeki binalara kadar sabit oranlar
tablosu vardır.
Bu şekilde hesaplanan akan hava hacmi, minimum
akan hava hacmi ile karşılaştırılacak ve aşağıdaki
hesaplamanızda maksimum hacimden bahsetmeniz
gerekiyor.
Asgari hava akışı hacmi
Oda türü örnekleri:
Ofis I.0n m ı n
Oturma odası 0,5 n m ı n
2
Mutfak < 20 m 1.0n m ı n
Pencereli tuvalet 1,5 n m ı n
2
Mutfak 20 m > 0,5 n m ı n
Toplantı odası 2.0 n m ı n
Daha fazla hava ile çalışan mekanik havalandır­
manın kurulması;
Binanın dış yüzeyi yoluyla ısının dışarıya suzülmesi
VR = ısıtılan yerin metreküp olarak hacmi
n s o = bir saatte değişen hava oranı, binanın içi ve dı­
şı arasındaki 50 Pa basınç farkından kaynaklanan,
tek odalı ev = 3 / 6 /9 n m ı n
oturma odası olamayan evler = 2 / 4 / 8 n m ı n
VİU'nun kuruluşuna gore akan havanın sabit hacmi,
doğal yoldan ya da havalandırma sisteminin kurul­
ması ile elde edilen havanın sıcaklık derecesinin dü­
şürülme faktörü ile düzeltilir.
Daha az hava ile çalışan mekanik havalandırmanın
kurulması;
Kaybolan havadan kalan miktar elde edilen hava ve
kaybolan hava arasındaki farktan elde edilir.
E = yükseklik düzeltme faktörü
Zemin katın üzerindeki
ısıtılan alanın yüksekliği
Düzeltme faktörü
0 - 10 m
0
10-20 m
1,2
20 - 30
1.5
Havalandırma ile hedeflenen ısı kaybı
Havalandırma ile hedeflenen ısı kaybına dört farklı
olasılık ile karar verilir (mekanik havalandırmanın
olması durumunda);
Minimum akan hava hacmi
e = koruma katsayısı
Süzme ile (doğal havalandırma)
Koruma olmayan
yok
0
Orta derecede korumalı
0
Tam korumalı
0
TESİSAT MÜHENDİSLİĞİ DERGİSİ. Sayı 87. 2005
Bir odalı
Ikı odalı
Uç odalı
0.05
0,03
0.03
0,02
0.10
0.5
0.05
0.03
0.02
0.15
0,01
0,01
0.08
0.03
0.02
73
• Eşit ya da daha fazla hava sağlayan mekanik hava­
landırma
• Daha az hava sağlayan mekanik havalandırma
Havalandırma ile hedeflenen ısı kaybı, kaybolan ha­
vanın hacminden daha fazla ya da ona eşit olmak
zorunda.
Binanın gerçek kütlesine bağlı olarak hem ek sis­
temler ile havalandırma hem de havalandırma yo­
luyla sağlanan ısı çıktısı, bina kütlesinin bir fonksi­
yonudur, (sayfa 1)
Kütlesi küçük olan binalar (asma tavan, yüksek
zemin, az bölümlü)
c-wırk=15Wh/m-K
Varsayım:
Havalandırmadan dolayı bir odadaki ısı kaybı
Orta kütleli binalar (tavanı ve zemini betonun dı­
şında ve bölümleri olan"
c- w l l k = 35Wh/m~K
Ayrıntılı olarak;
Büyük kütleli binalar (tavan ve zemin betonun dı­
şında, duvarlar)
C- W l l k = 50 Wh / m?K
Bir odadaki sıcaklık derecesindeki sorunun nedeni
ortadan kaldırılmak istenebilir. Bir odadaki sıcaklık
derecesindeki azalma, belirli bir zamanda gerçekle­
şen doğal soğuma hesaplanarak bulunabilir.
Havalandırmadan dolayı ısı kaybı Vth
Aralıklı olarak ısıtılan yerler
Aralıklı olarak ısıtılan yerlerde, verili bir zaman içe­
risinde meydana gelen aksaklıklardan sonra hedefle­
nen iç sıcaklık derecesini elde etmek için, bu yerlerin
en üst derecede ısıtma kapasitesinin olması gerekir.
Isının düşme süresinden sonra elde edilen ısının sa­
bit sonucu, en soğuk günlerde kapatılabilecek ya da
düşük kapasite ile çalıştırılabilecek teknik ısıtma
sistemi kurulması durumunda gereklidir.
Bir odanın ısıtılmasının varsayılan standardı
Eğer ısıtma sisteminin kurulma tekniği, en soğuk
günlerde sıcaklık derecesinin düşmemesini garanti
edebiliyorsa, normalde ek ısı üretimi gerekmez.
= ısıtılan yerlerde havanın yayılmasından
Müşteri ile bu ek ısı üretimi konusunda anlaşma
sağlanmalıdır.
kaynaklanan ısı kaybı
= havalandırmadan kaynaklanan ısı kaybı
= aralıklı olarak ısıtılan yerler
Aksi takdirde herhangi bir tazminat talep edilemez.
A = Isıtma sisteminin kurulduğu odadaki zeminin
masrafı
fRH = yeniden ısıtma süresine bağlı olarak düzeltme
faktörü ve aksama sırasında iç sıcaklık dere­
cesinde varsayılan düşüş
74
• Bı ısıtma sistemi kurma standardı, ısıtma üniteleri­
nin planlanmasının temelini oluşturur (ısı emitörleri, zeminin ısıtılması, elektrik ile ısıtma, vs)
• Bu. bir binaya ısıtma sistemi kurma standardı. ısıt­
ma kazanının ya da ısıtmayı sağlayan istasyonun
boyutlarının belirlenmesinin temelini oluşturur.
TESİSAT MÜHENDİSLİĞİ DERGİSİ. Sayı 87, 2005
• Havanın yakılmasından dolayı butun odalarda
meydana gelen ısı kaybı =
(sadece havanın
dışarıya ısıtılmayan bitişik odalara zemine gitme­
sinden)
= teknik havalandırma olmadan
1 DİN EN 12831 Beuth Verlag Deutschland
2 Beiblatt 1 DIN EN 12831 Beuth Verlag Deutsch
land
3 SOLAR-COMPUTER GmbH Seminar papers
H72 Normheızlast
4 SOLAR COMPUTER GmbH H -Georg Putt­
mann DKV-Meeting 2004 Ditterence DIN 4701
/DIN EN 12831
5 BS EN 12831 Beuth Verlag Deutschland
6 SOLAR COMPUTER GMBH Computer prog
ıam for design heat load buildings
• = teknik havalandırmalı
= ısının yeniden yükselmesiyle olan ılıma derecesi
• = aralıklı olaıak ısıtılan yeıler
Kısaca:
Geçtiğimiz aylarda SOLAR COMPUTER takımı
her ıkı standarda goı e birçok proje hesaplaması yap­
tı ve bu çalınmanın ardından küresel bir beyanat ha­
zırladılar
• IDN EN 12811 'm uygulanması, DIN 4701'den da
ha karmaşık değıldıı üstelik daha basıttıı
• Havanın yayılmasından dolayı meydana gelen ısı
kaybında DİN EN 12811 hem sıcaklığı sağlayan
ısıl köprüler konusunda hem de toprağa doğru
olan ısı kaybında daha ıyı sonuç verir
• Havalandırma yoluyla ısı kaybı 10 metreye kadar
olan normal binalar için yapılan hesaplamalarda
birçok durumda DİN 470l'e gore elde edilen so­
nuçlar (genellikle burada mınumum hava değişimi
hakimdir) dığeı butun binalar DİN 4701 kullanıla­
rak karşılaştırılamaz çunku pencereler ve kapılar
her oda ıçm goz onunde bulundurulmaz Şimdi bı
nanın yoğunluğunu sabıtlemek zorundasınız üste­
lik yükselmeyi tamamen unutabilirsiniz (şimdiye
kadar)
• Ek ısı üretimi konusunda bir anlaşma varsa her
durumda DİN 4701 'e gore daha fazla ısı elde eder­
siniz
REFERANSLAR
TESİS M MÜHENDİSLİĞİ DERGİSİ S a \ ı 8 7 200^
75