- Kondüksiyon (iletim)
- Konveksiyon (taşınım)
- Radyasyon (ışınım)
Kondüksiyon , ısı enerjisinin bir madde üzerinde iletilmesidir. Örneğin bir telin ucunu ısıttığımız zaman telin diğer ucunun da ısındığını görürüz. Konveksiyonel ısıtma , iki farklı ortamın biribiriyle teması sonucu ısı enerjisinin taşınımıdır. Günümüzde ısıtma sistemlerinin çoğu (kalorifer sistemi , yerden ısıtma sistemi , klima vb.) konveksiyonel sistemdir. Üçüncü sistem ise ısının belirli dalga boyları arasında ışıma ile transferidir. Buna verilebilecek en genel ve en güzel örnek Güneş’tir..Radyant ışıma şu özelliklere sahiptir :
- Işıma ışık hızıyla hareket eder.
- Işıma hareketi doğrusaldır , yansıtılabilir.
- Radyant ışıma ile ortam ısıtılmaz.
- Duvar : 3280 m² , K = 1,5 W/m²°C , Δt = 20°C
- Kapı : 200 m² , K = 5,8 W/m²°C , Δt = 20°C
- Bitişik Mahal Duvarı : 480 m² , K = 1,5 W/m²°C , Δt = 12°C
- Çatı : 5000 m² , K = 2,5 W/m²°C , Δt = 20°C
- Zemin : 5000 m² , K = 2 W/m²°C , Δt = 9°C
- Hacim : 70000 m³
- Hava Değişimi : Saatte yarım defa 12m
Verilen değerlere göre konveksiyonel sistemde vermemiz gereken enerji yaklaşık 800.000 W , yani 800 kW ‘tır
Radyant ısıtma sisteminde , ısıtıcıların 6m’ ye asılması durumunda ise 580.000W’lık yani 580 kW’lık enerji yeterli olacaktır. Bu da yaklaşık %27 ‘lik bir enerji tasarrufu anlamına gelmektedir.
Konveksiyonel sistemde görüldüğü gibi verilen sıcak hava veya ısınan hava yükselerek binanın hiç kullanılmayan veya insanların çalışmadığı yerlere kaçarlar. Bu yüzden insanların bulunduğu ortam ile binanın üst taraflarındaki sıcaklık farkı birkaç °C ‘yi bulmaktadır. Bu da gerekenden çok daha fazla enerjinin gereksiz yere kullanılması demektir. Radyant ısıtma sisteminde ise ısıtıcılar , minimum 3,5 – 4 m’ye asılarak istenen alan ısıtılır. Isıtıcıların üzerinde kalan alan ise ısıtılmaz. Böylece önemli ölçüde enerji tasarrufu sağlanmaktadır. Örnekte ısı kayıplarından gidilerek bir karşılaştırma yapılmıştır. İşletme esnasında harcanan yakıt miktarları karşılaştırıldığında bu oranın çok daha fazla olduğu görülebilir. Radyant ısıtma sistemi ile , konveksiyonel sisteme göre %25 – %50 arasında enerji tasarrufu sağlanır. Bu oran binanın izolasyon durumuna , hava değişimine , ısıtıcıların asma yüksekliğine vb. etkenlere bağlı olarak değişir.
Radyant ısıtmanın amacı direk cisimleri ısıtmaktır. Verilen enerjinin bir kısmı konveksiyon enerjisine dönüşür. Bir miktar enerji de ışıma alan cisimlerin etrafa yayması ile konveksiyon enerjisine dönüşür. Bu şekilde ortamda bir ısınma olur. Örneğin 18°C olması istenen bir mahalde ortam sıcaklığı konveksiyonel olarak 13°C ‘ye ulaşsın. Işımadan ise 5°C geleceği için insanlar 18°C sıcaklığı hissederler. Bu da 13°C termometre sıcaklığında konfor şartlarının sağlanması demektir. Başka bir deyişle istenen konfor sıcaklığına T dersek ;
T = a + R diyebiliriz. Burada a ortam sıcaklığı , R ise ışımadan gelen sıcaklıktır. Bu R sıcaklığı yükseklik arttıkça azalır.Radyant ısıtma sisteminin avantajları , bununla da kalmamaktadır. Bu sistem ile başka hiçbir ısıtma sistemi ile yapılması mümkün olmayan lokal ısıtma yapılabilir. Bir binada tüm alanda çalışılmıyorsa veya makinalar varsa , bu durumda tüm binayı ısıtmanız gerekmez. Bu esnada radyant ısıtmanın ekonomikliği ön plana çıkar. Sadece ısıtılması istenen alanlara yerleştirilecek radyant ısıtıcılar sayesinde binanın tümünü ısıtma masrafından kurtulmuş olursunuz.
Işıma , sıcaklığın dördüncü kuvveti ile ilgili bir değerdir. Işıma tüpleri yüzeyindeki sıcaklık ne kadar fazla ise ışımadan alınacak sıcaklık ( R ) o kadar fazla olur. Bir radyant ısıtıcıda sıcaklık düşük olduğu zaman ısı enerjisi ışıma ile iletim yerine konveksiyonel iletime dönüşür. Bu da sistemin radyant ısıtma sisteminden uzaklaşması anlamına gelir. Işıma verimi, ısıtıcı yüzeyinin büyüklüğüne de bağlıdır. Sıcak yüzeyin artması hem verimi arttırır hem de daha homojen bir sıcaklık dağılımı sağlar. Örneğin belirli bir güçteki bir ısıtıcının yerine imkan dahilinde yarısı güçte iki adet ısıtıcı yerleştirmek hem sistemin daha verimli çalışmasını sağlar , hem de sıcaklık daha homojen bir biçimde dağılır.
Radyant ısıtıcı pano, veya ısıtıcının ( ışıma tüplerinin) yüzey sıcaklığı ne kadar yüksek ise ışıyan ısı miktarı/ toplam ısı miktarına oranı, yani ışımanın randımanı o kadar yüksek olur. Verilen bir tesisat gücü için, aşağı doğru ışıyan ısı miktarı qr , yani ışıma sayesinde elde edilen sıcaklık farkı R , sıcaklık yükseldikçe artar. Ancak Işıma ile ısıtma sistemlerinde , aşağıdaki sınırlamalar göz önüne alınarak mümkün olan en yüksek sıcaklıklar aranır ;
- İNSANLARIN VE TESİSATLARIN GÜVENLİĞİNİ KORUMAK
- YATAY VE DÜŞEYDE UYGUN HOMOJEN SICAKLIKLIĞI ELDE ETMEK
- TESİSATLARIN TERMİK VERİMİNİN İYİ OLMASINI SAĞLAMAK
Işıma tübleri üzerindeki sıcaklık brülörden bir metre sonrasında 550°C’ ye ulaşır. Boru sonunda fan kısmında ise 180°C civarlarındadır . U-tüplü radyant ısıtıcılarda cihaz boyunca ortalama sıcaklık 300 – 350°C ‘dir. Işıma tüplerinin yüzey sıcaklığı yakıcılarının kapasitelerine göre değişir. Ancak 40 kW sonra ki kapasitelerde ışıma tüplerinin sıcaklığı aşırı genleşme riskinden dolayı 400- 500 °C arasında kalmaktadır. Işımadan alınan sıcaklık etkisi diğer kapasitelerdeki yakıcılardan farklı olmayıp konveksiyona giden enerji miktarı daha fazla olmaktadır. İşletme maliyetleri daha yüksek olan bu sistemler izolasyonu daha iyi olan 8m ‘nin üstündeki yüksekliklerde kullanılma imkanı bulurlar.
Kullanım Sahaları :
Radyant ısıtma sistemi , fabrikalarda , atölyelerde , spor salonlarında , sergi salonlarında , alış-veriş merkezlerinde , hangarlarda ,seralarda , camilerde , depolarda vb. büyük hacimli her yerde kullanılabilir. Eğer ortamda yanıcı , parlayıcı gazlar mevcutsa veya havada uçuşan tutuşucu maddeler varsa bu durumlarda radyant ısıtma sistemi kullanılmamalıdır.
