(HOW TO CALCULATE THE HYDROPHORE)
20. yüzyılın son çeyreğiyle özellikle ülkemizde, şehirleşme oranın artması farklı ve birebiriyle paralel soruların oluşmasına sebep olmuştur. Şehirleşmenin getirdiği yüksek yapı ve su depolama alanın ihtiyacından dolayı yapılarda,hidrofor daireleri tasarlaması zorunlu hale gelmiştir. Hidrofor nasıl hesaplanır konusu öncesi, hidrofor nedir sorusunu cevaplamakla başlanmasında fayda var.
Hidrofor şöyle ifade edebiliriz: Basıncı düşük halde olan suyu belirli bir depodan ve/veya direk olarak şehir şebekesinden alarak gereken debi ve basınçta kullanıma sunan, işletimini kullanım amaçlarına göre kendisi tamamen otomatik olarak gerçekleştiren basınçlandırma sistemlerine hidrofor denilmektedir.
Hidrofor Setinin Tesisat Montajı:
Kullanım amaçlarına göre hidroforlar genelde aşağıdaki şekilde sınıflandırabiliriz:
1. Kullanım suyu hidroforları
2. Bahçe sulama hidroforları
3. Proses suyu hidroforları
DIN, VdS gibi ilgili norm ve standartlara uygunlukları itibariyle sınıflandırılmakta.
Tek Pompa Hidrofor Çok Pompalı Hidrofor
Kullanılan pompa sayısına göre de:
• Tek pompalı hidroforlar
• Çok pompalı hidroforlar olarak isimlendirilmektedir.
Ayrıca kullanılan pompaların konstrüktif veya fonksiyonel özellikleri itibariyle hidroforlar;
• Dikey tip pompalı olanlar
• Yatay tip pompalı olanlar
• Normal emişli olanlar
• Kendinden emişli olanlar gibi yapısal ve işletim tarzını belirleyici bir gruplandırmaya tabi tutulmaktadır.
Hidrofor Sistemi Seçimi Hangi Standarda Göre Yapılmalıdır?
Bugüne kadar Avrupa da genel kabul görmüş basınçlandırma sistemlerini en kapsamlı anlatan standart DIN 1988 dir. Kullanım suyu hidroforları DIN1988-5 te tanımlanmış olup, nasıl ve hangi şartlarda seçilip kullanılacağı tarif edilmiştir. Avrupa Birliği EN 806 standardı Avrupa Birliği üyeleri ülkesinde geçerlilik kazanmıştır. Fakat bazı durumlarda yine DIN 1988 normuna atıflarda bulunulmaktadır. O yüzden seçim ve hesaplarımızda DIN 1988 standardını esas almamızda bir sakınca yoktur.
Hidrofor üreticilerinin kataloglarında, seçim ve hesap yöntemleri DIN1988-5, EN806 ve TS1258 standartlarından alınmaktadır.
A-) Hidrofor Kapasitesinin Belirlenmesi 1. Metot:
Gerekli kapasitesinin belirlenmesi için 2 ana bilgiye ihtiyacımız bulunmaktadır:
Debi ( Q ), Basma Yüksekliği ( H )
Hidrofor Debisinin Hesaplanması: Debinin hesaplanabilmesi için Tablo-1 ve Tablo-2 de belirtilen bazı kriterlerikullanmamız gerekir.
Debiyi hesaplamak için kullandığımız formül şu şekildedir:
Q = DS x KS x T x Z………………………………………………………………..litre / saat
Bu formülde;
DS : Binada bulunan daire sayısı
KS : Dairede yaşayan Kişi Sayısı (Konutlar için ortalama 4 alınır)
T : Kişisel Günlük Tüketim (Litre/Gün/Kişi)
Tablo-2 den seçilir (Konutlar için ortalama 150 litre/gün/kişi seçilebilir)
Z : Eş Kullanım Faktörü (Tablo-1 den seçilir)
Hidrofor Basma yüksekliğinin hesaplanması:
Basma Yüksekliğini Bulmak için kullandığımız formül şu şekildedir.
H = ( Kat sayısı x Kat Yüksekliği ) x 1,15 + 15……………………...mSS (metre Su Sütunu)
Bu formülde: ( Kat Yüksekliği: Ortalama olarak 3 metre alınabilir. )
Tesisattan dolayı ( borularda oluşan kireç, kullanılan dirsek ve armatür vs.) meydana gelen basınç kaybının dahiledilebilmesi için 1,15 kat sayısı ile çarpılır.
En üst noktada olması istenen basınç için 15 metre eklenir. (Bu değer daire içerisinde kullanılması muhtemel çamaşır, bulaşık makinesi, duş gibi ekstra cihazlardan dolayı eklenir.)
Hidrofor Seçim Örneği :
10 Katlı 40 Daireden oluşan bir konut için hidrofor seçimi.
Debi için,
Q = 40 daire x 4 kişi x 150 litre/gün/kişi x 0,35 = 8.400 lt / saat = 8,4 m3/saat
( Dairede yaşayan kişi sayısı 4 olarak kabul edildi. )
Kişisel günlük tüketim Tablo-2 den 150 litre/gün/kişi olarak belirlendi.
Eş Kullanım Faktörü: 40 daire için Tablo-1 den 0,35 olarak belirlendi.
BasmaYüksekliği için;
H = ( 10 Kat x 3 metre) x 1,15 + 15 = 49,50 mSS = 4,95 Bar
( Kat Yüksekliği 3 metre alındı. En üst noktada istenen basınç için 15 metre eklendi. )
H = 49,5 mSS ve Q = 8,4 m3/saat değerleri için hidrofor tip model seçimine gidilir.
B-) Hidrofor Kapasitesinin Belirlenmesi 2. Metot:
Hidroforun çalışma basıncı tayin edilirken;
• Binanın statik yüksekliği,
• En üst katlardaki minimum akış basıncı,
• Borularda oluşan sürtünme kayıpları,
• Su sayacında oluşan kayıplar,
• Filtreler ve diğer ekipmanlardaki kayıplarının toplamı hesaplanmalıdır.
Hidroforun oluşturacağı minimum basınç, kullanıcı tarafından belirtilmiş özel bir durum yoksa yerleşim alanındaki en yüksek veya tesisat olarak en kritik kullanıcıda yaklaşık 10-15 mSS kadar bir minimum akma basıncı gerçekleştirebilecek kadar olmalıdır.
Buna göre EN806 standardında belirtilen formül;
Halt = DPe + Pmin fl + S ( l x R + DpF) + DPwm + DPap - SPLN (Formül 1)
Halt : Hidrofor alt basıncı
DPe : Bina yüksekliği (mSS)
Pmin fl : Minimum akış basıncı (10-15 mSS)
S ( l x R + DpF) : Borulardaki sürtünme kayıpları (mSS)
DPwm : Su sayacında oluşan kayıplar (mSS)
DPap : Filtreler ve diğer ekipmanlardaki kayıplar biliniyorsa hesaba katın (mSS)
SPLN : Hidrofor girişindeki minimum basınç (mSS)
Hidroforun bir depodan beslendiği uygulamalarda SPLN genellikle ihmal edilir. Fakat bazı durumlarda (özellikle petrol dolum tesislerinde) su deposu olarak kulelerden yararlanılmaktadır. Bu durum da 15-20 mSS giriş basıncı oluşmaktadır.
Diğer bir bağlantı şekli de suyun basınçlı şebekeden direk alınıp, şebeke basıncının yeterli olmadığı bölgelere basınçlandırılarak iletilmesidir. Böyle bir durum varsa giriş basıncı hesaba mutlaka katılmalıdır.
Tesisattaki toplam kayıpların S (l x R + DpF) hesaplanması her zaman kolay olmayabilir. Bunun için tesisatı oluşturan her türlü armatür, vana, boru ve bağlantı malzemelerinin tip, miktar ve ölçülerini bilmek ve bunların içinden geçecek olan su debisinde oluşan kayıpları hesaplamak gereklidir.
Örnek alt basınç hesabı:
Bina yüksekliği = 40m
Minimum akış basıncı = 15m
Tesisattaki toplam kayıp = 7,5m
Su sayacı kaybı = 7,5m
Filtre ve diğer kayıplar = 0 m
Giriş basıncı = 0 m şeklinde eski bir apartman için seçilecek hidroforun alt basınç değerini hesaplayalım.
Halt = DPe + Pmin fl + S ( l x R + DpF) + DPwm + DPap - SPLN Halt = 40 + 15 + 7,5 + 7,5 + 0 - 0
Halt = 70 mSS çıkar.
Hidroforun çalışma basınç aralığı diye isimlendirilen ( H üst –Halt ) basınç farkı esas itibariyle mümkün olduğunca küçük olmalı ve hidroforun sabit bir basınç vermesi amaçlanmalıdır. Bu değer büyüdükçe tesisattaki basınç dalgalanması artmakta ve kullanım konforu azalmaktadır.
Bu nedenle ( H üst –Halt ) çalışma aralığı olarak 1,5 -2 barlıkbir fark genelde yeterli bir fark olarak değerlendirilmekte ve uygulanmaya çalışmaktadır. Bu fark 2,5 barı geçmemelidir.
Hüst = Halt + 15 mSS
Hüst= 85 mSS olarak bulunur.
Buna göre çalışma basıncımız 70-85 mSS dir.
Hidroforun sağlaması gereken basınç hesaplanırken dikkat edilmesi gereken diğer bir noktada, statik su basıncının tesisatın hiçbir noktasında 5 barı (50 mSS) geçmemesinin temin edilmesidir.
DIN1988 normunda konforlu bir su kullanımının sağlanabilmesi ve armatürlerin sağlıklı çalışabilmesi için giriş basıncının 5 barı geçmesi durumunda basınç düşürücü kullanılması veya tesisatta zonlamaya gidilmesi (bölgesel basınçlandırma) şart koşulmaktadır ( Şekil 2 ).
Hidrofor Sisteminin Debisinin Belirlenmesi:
Debi hesabında iki ana kriter vardır. Bunlardan birincisi birim zamanda tüketilmesi öngörülen su hacmi, diğeri de çok kullanıcılı sistemlerdeki eş zaman faktörüdür. Kullanım suyu hidroforlarında debi hesabı yaparken biz bu iki faktörüdekullanacağız.
Örnek debi hesabı: 100 ailenin yaşadığı bir sitenin kullanım suyu hidroforunun debisini belirleyelim; TS1258 standardında belirtilen formüle göre;
Q=AxBxTxf 1000 (Formül 2)
Q=Hidrofor Debisi (m³/h)
A=Daire Sayısı
B= Ailedeki Birey Sayısı
T= Bireyin Günlük Ortalama Su Tüketimi. (litre /gün)
f= Eş Zaman Kullanım Faktörü
Birey sayısı Türkiye’de ortalama aile başına 4 - 5 kişi olarak alabiliriz.
Eş zaman kullanım faktörü için aşağıdaki Tablo1 den, Günlük Ortalama Su Tüketimi için ise Tablo2 den yararlanacağız.
Q=100x4x150x0,30 1000=18 m³/h
Bu sonuca göre 18 m³/h debiyi sağlayan tek pompalı hidrofor verebiliriz. Ancak yukarıdaki örnekteki gibi kalabalık bir sitede ya da hastane gibi su ihtiyacının yoğun yerlerde çoklu pompa seçmek daha doğrudur.
DIN normuna göre pompaların yedekli seçilmesi zorunludur.
Seçilen yedek pompa çalışmazken diğer çalışan pompaların toplam debisinin hesapladığımız hidrofor debisi kadar yani 18 m³/h olmalıdır.
Buna göre;
a) 2x 18 m3/h ya da
b) 3x 9 m3/h ya da
c) 4x 6 m3/h lik bir hidrofor seçebiliriz.
Membranlı Basınçlı Tankların Seçim ve Hesaplama Yöntemler:
Paket hidroforların bünyesinde yer alan küçük hacimli membranlı basınçlı tanklar, üreticilerin tercihine bağlı olarak, birkaç litreden 5000 litre kapasiteye kadar çeşitli hacimlerde kullanılmaktadır. Membranlı basınçlı tanklar dikey, yatay, ayaklı ve ayaksız gibi çeşitli tip ve kapasitelerde üretilmektedir. Günümüzde su ve gaz bölümleri birbirinden butyl, EPDM veya tabi kauçuktan yapılmış bir membranlaayrılmış olan basınçlı tankların kullanımı yaygınlaşmıştır. Bu tanklar kullanılmadığında veya örneğin membranlarıpatladığında, hidroforun çalışma/durma fonksiyonlarında düzensizlikler oluşur ve bunun neticesinde işletme zorlukları yaşanır.
Paket hidroforların basma hattına bağlanan membranlıtankların kullanım amacı, hidrofor pompalarının şalt sayısını sınırlamaktır.
Elektrik motoru üreticilerinin şalt sayısı tavsiyesi S= 20-30/saat civarındadır. Yani motorlara bir saat içinde 20-30 defadan daha fazla çalışma/durma yaptırılmaması tavsiye edilmektedir. Sürekli çalışma/durma fonksiyonu elektrik motorunun, pompa aksamının ve elektrik panosu ekipmanınınkullanım ömrünü kısalttığı gibi, yüksek demeraj akımından dolayı elektrik sarfiyatının da artmasına sebep olmaktadır.
Bu nedenle özellikle 3 kW tan daha büyük motorlarda şalt sayısı sınırlamasına özen gösterilmesi tavsiye edilmektedir.
Sistemde oluşabilecek şokları absorbe etmek, kısa süreli elektrik kesintilerinde belli miktarda basınçlı suyu rezerv olarak tutabilmek bu tankların kullanılmasının diğer tali amaçlarıdır.
DIN1988 normunun 5.bölümünde membranlı basınçlı tanklar için öngörülen hacim hesabı aşağıdaki Formül 3’ e göre hesaplanmaktadır.
VE = 0,33xVmax [ Hüst +1 ] / [(Hüst -Halt) x S ] (Formül 3)
VE : Seçilen tankın nominal hacmi (litre)
Vmax : Hidrofordaki bir pompanın Halt basınçtaki debisi (m3/saat)
Hüst : Hidroforun ayarlanmış üst basıncı (bar)
(Hüst - Halt) : Hidroforun ayarlanmış çalışma basıncı farkı (bar)
S : Amaçlanan şalt sayısı (1/ saat)
Örnek membran nominal hacim hesabı;
Halt basınçtaki toplam debisi 44 m³/saat olan ve işletimi rotasyon yaptırarak pompalarına eşit olarak dağıtabilen 4 pompalı bir hidroforun Halt = 45 mSS, Hüst = 65 mSS basınç aralığında çalışması durumunda ve şalt sayısı S= 30 / saat alınarak yapılan bir seçimde,
Vmax = 44 / 4 = 11 m³/saat (Bir pompanın azami debisi)
Hüst = 6,5 bar
Halt = 4,5 bar
S = 30 / saat
Kullanılması gereken membranlı basınçlı tankın nominalhacmi ( VE )
VE = 0,33x11 [6,5 +1] / [(6,5 - 4,5) x 30] = 0,453 m³ = 453 ltolarak hesaplanır.
Nominal hacmi 500 litre olarak seçilen bu tankın örnekteki çalışma şartlarında, depolayabileceği faydalı su hacmi de ( VF),
VF = VE [Hüst – Halt] / [Hüst +1] (Formül 4)
VF = 500 [6,5 - 4,5] / [6,5 +1] = 133 lt olarak hesaplanır.
Membranlı basınçlı tank seçimindeki bir diğer kriter de tankın sahip olması gereken basınç sınıfıdır. Hidroforlarda kullanılan pompaların sıfır debideki basınçları tankın basınç sınıfının belirlenmesinde baz alınır. Tankın nominal işletme basıncı, pompaların sıfır debide basabileceği basınçtan daha yüksek olmalıdır.
Tankın ön hava basıncı ise işletme şartlarına bağımlı olup hidroforun Halt çalışma basıncından %10 daha düşük bir değere ayarlanmalıdır. Halt = 45 mSS olarak verilen yukarıdaki örnek hidrofor uygulamasında, kullanılacak membranlı tankın ön gaz basıncı yaklaşık 40 mSS = 4 bar olarak ayarlanmalıdır.
Membranlı tankların hidroforun basınç hattına irtibatlandırılmasının çeşitli yöntemleri vardır. Basınç kollektörünün bir tarafının tanka diğer tarafının tesisata bağlanması genelde uygulanan yöntem olmakla birlikte, tankın binanın tesisat hattı üzerinde herhangi bir yere bağlanması da mümkündür. Bağlantıların yapılırken dikkat edilmesi gereken nokta, membran değişikliği veya benzeri bir durum için bağlantıların çabuk sökülebilir ve araya konulacak bir vanayla tesisattan izole edilebilecek nitelikte olmasıdır.
Pano Seçenekleri:
Hidroforlarda iki çeşit pano standart olarak kullanılmaktadır.
i. Basınç şalterleri ile kumandalı elektrik panolarıdır.
Bu panolar her pompa için ayrı bir basınç şalterinden aldıkları basınç bilgisine göre pompaları çalıştırıp durdururlar. Bu tip panolu hidroforlarda şalt sayısını minimuma düşürmek için yeterli hacimde genleşme tankı kullanılır.
ii. İkincisi frekans kontrollü elektrik panolarıdır.
Kullanıldıkları tesislerde konfor ön plandadır. Transmitter üzerinden aldığı basınç bilgisini frekans konvertörü üzerindeki PFC makroda yada PLC üzerinde işler ve sistemde kullanılan debiye göre pompa devrini düşürerek sürekli hat basıncını sabit tutar. Bu tip panolu hidroforlarda birinci tipe nazaran daha düşük hacimli bir genleşme tankı kullanılır.
Sonuç olarak; Yukarda hidrofor nasıl hesaplanır, seçim kriterleri hakkında bilgileri bir araya getirmeye çalıştım.Hesap kriterinde kritik noktaya 1,5 bar hesaplanması şeklinde verilmesi asgari değerdir.
“Evsel kullanımda en ideal basıncın 3 bar olduğunu belirtmek isterim.”
( Magic Mechanic Meetings© yazı dizisi devam edecek… )
Not: Yazıdaki resimler bilgi amaçlı konulmuştur. Yayınlamasında telif ihlali anlamında sıkıntı yaşanması adına, gerekli prosedürleri yapılması yayıncı kuruluşa aittir. Teknik yazı ve/veya makale de, alıntı yapılan kaynaklar “kaynakça” kısmında belirtilmektedir. Lütfen bu konuda gerekli hassasiyeti gösteriniz.
Kaynakça;
1- Hidroforlar: Çeşitler, Seçimi, Gürültü Önleme Çareleri ( mmoyayınları )
https://www.mmo.org.tr/sites/default/files/c3b1830513cc3b8_ek.pdf
2- Paket Hidroforların Kullanma, Montaj, Bakım ve Onarımı
3- Hidroforlar Hakkında Genel Bilgiler,
https://docplayer.biz.tr/136255847-Hidroforlar-hakkinda-genel-bilgiler.html
4- Paket Hidroforların Kullanma, Montaj, Bakım ve Onarımı ( mmo yayınları )
5- Standart Pompa yayınları
https://www.standartpompa.com/en/images/pdf/hidroforlar_katalog_tur.pdf
6- Hidrofor Hesabı ve Hidrofor Seçimi
https://www.tesisat.org/hidrofor-hesabi-ve-hidrofor-secimi.html
7- Doğru Hidrofor Seçimi http://www.ozgunmuhendislik.com/images/uploads/9cbcd9dbc53c473c888a408529c5b205_hidroforhesabi.pdf
8- Hidrofor Nedir? Hidrofor Hesabı Ve Seçimi Nasıl Yapılır?https://www.mekanikmuhendislik.com/?p=1039
9- Hidrofor Seçimi Nasıl Yapılır?
https://www.baypas.com.tr/sayfa/hidrofor-secimi-nasil-yapilir
10- Hidrofor Kapasitesi Hesabı
Semih ÇALAPKULU
Makina Mühendisi
Semih ÇALAPKULU hakkında;
2002 yılında, Fırat Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği bölümü mezun olup, Makina Mühendisi lisans programını tamamlamıştır.
Evli, Dilara ve Furkan isimli iki çocuğu var.
Meslek hayatına sırasıyla; Aydın Grup, Ciner Grup ve 2006 yılından itibaren Kuzu Grup’ta Mekanik Grup Şefi olarak, çalışma hayatına devam etmektedir.
Kuzu Grup, 1943’ten bu yana 500’ün üzerinde projeye imza atarak, 100.000’den fazla konut, hastane, okul, avm, arıtma tesisleri vs. teslim etmiştir.
17 yıllık Kuzu Grubundaki çalışma hayatında; İnşaat sektöründe, toplamda 12.000 adet konutta, okul, otel, avm ve hastane işlerinin bulunduğu 15 adet ayrı projenin farklı zaman dilimlerinde yer alma şansı almıştır.
Güncel olarak, SeaPearl Ataköy Hastane Projesinde görev almaktadır.
2019 yılından itibaren; teknik yazıları, teknik makaleleri ve serbest yazıları 60’ı aşkın yerden yayınlanmıştır.
Bunların bir kısmı: MMO, TTMD, TESYÖN, MTMD, MÜKAD, İnşaat Yatırım Dergisi, Sanayi Gazetesi, Sektörüm Dergisi, Mechanic Dergisi, Termoklima Dergisi, İnşaat Tedariği Dergisi, Enerji ve Tesisat, Medya Siirt, Baret Dergisi, Akıllı Binam, DTK, Ankaranın Sesi, ST EndüstriDergileri, Mühendistan, Termodinamik Dergisi, Birleşim Dergisi, İlksesGazetesi, Siirt Gazetesi, ESSİAD, TMMOB Dergileri, Mühendis Beyinler, ZeroBuild Journal, Sektörel Yayıncılık, İnşaat Dünyası, İnşaport, Doğa Yayın, Hvac360, Emlak Kulisi, B2B Dergileri’dir.
2020 yılından itibaren, ZeroBuild’te yönetim sekretaryası içinde olup, ZeroBuild Summit’te Makina Mühendisleri Ağı Lideri olarak faaliyetlerini yürütmektedir.
2021 yılından itibaren, Fırat Üniversitesi Makina Mühendisliği Danışman Kurulu üyesidir.
2022 yılında kurulan, Uluslararası Tesis Yöneticileri Derneği’dekurucu üyelerinden biridir.
2022 yılından itibaren, TESYÖN Yönetim Kurulu üyesidir.
Yirmi seneyi aşkın sürede; inşaat sektörü başta olmak üzere, maden sektörü, prosesler, petrokimya tesisleri, üretim başta olmak üzere birçok alanda çalışarak, ilgili sektörlerde tecrübe sahibi olmuştur.
