(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:

DIN, VdS gibi ilgili norm ve standartlara uygunlukları itibariyle sınıflandırılmakta.

Kullanılan pompa sayısına göre de:

Ayrıca kullanılan pompaların konstrüktif veya fonksiyonel özellikleri itibariyle hidroforlar;

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 kriterleri kullanmamız 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 dahil edilebilmesi 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 barlık bir 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 faktörüde kullanacağız.

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;

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 membranla ayrılmış olan basınçlı tankların kullanımı yaygınlaşmıştır. Bu tanklar kullanılmadığında veya örneğin membranları patladığında, hidroforun çalışma/durma fonksiyonlarında düzensizlikler oluşur ve bunun neticesinde işletme zorlukları yaşanır.

Paket hidroforların basma hattına bağlanan membranlı tankların 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 ekipmanının kullanım 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 nominal hacmi ( VE )

VE = 0,33x11 [6,5 +1] / [(6,5 - 4,5) x 30] = 0,453 m³ = 453 lt olarak 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.

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.

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… )

Kaynakça;

1-                Hidroforlar: Çeşitler, Seçimi, Gürültü Önleme Çareleri (mmo yayınları)

https://www.mmo.org.tr/sites/default/files/c3b1830513cc3b8_ek.pdf

2-                Paket Hidroforların Kullanma, Montaj, Bakım ve Onarımı

https://www.mmo.org.tr/sites/default/files/statik_sayfa_ekleri/BİNA20VE20YÖNETİCİLERİ20BİLGİLENDİRME20PANELİ20-HİDROFOR20VE20SU20DEPOLARI.pdf

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)

https://www.mmo.org.tr/sites/default/files/statik_sayfa_ekleri/BC4B0NA20VE20YC396NETC4B0CC4B0LERC4B020BC4B0LGC4B0LENDC4B0RME20PANELC4B020-HC4B0DROFOR20VE20SU20DEPOLARI.pdf

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

http://www.karel.com.tr/tbgoster.aspx?id=HC4B0DROFOR20KAPASC4B0TE20HESABI20ve20GENLEC59EME20TANKI2020KAPASC4B0TE20TESBC4B0TC4B0

Semih ÇALAPKULU

                                                                                                        Makina Mühendisi

semih.calapkulu@kuzugrup.com