Radyant ısı güneş sistemimiz kadar eskidir. Kışın sonlarına doğru güneşli bir günde, bulutların arasından süzülen güneş ışığı size çarptığında sıcaklık hissedersiniz. Hissedilen bu ısı güneşten gelen kızılötesi ışınlar sayesinde olur ve radyant ısıtmanın en eski ve en temel şeklidir.
Radyant ısı, sizi ısıtmak için görünmez elektromanyetik kızılötesi dalgalar kullanır. Radyant ısıtma sistemleri, doğrudan bir evin zeminine veya duvar veya tavanındaki panellere ısı sağlar. Sistemler büyük ölçüde radyan ısı transferine bağlıdır. Isının doğrudan sıcak yüzeyden odadaki insanlara ve nesnelere kızılötesi radyasyon yoluyla iletilmesi. Tavanı veya içinden geçtiği havayı ısıtmadan nesneleri veya insanları ısıtır. Havanın ısıtılması, daha sonra kızılötesi ışınlarla ısıtılan nesnelerden konveksiyonla ısı aktarımının bir sonucu olarak meydana gelir. Gaz yakıtlı, kızılötesi radyant ısıtma sistemleri günümüzde kullanılan en konforlu ve ekonomik ısıtma sistemlerinden biridir. Radyan ısıtma, odanın diğer ucundan sıcak bir set üstü ocak elemanının sıcaklığını hissedebildiğiniz zaman hissettiğiniz etkidir.
Radyant Isıtma Sistemleri Nasıl Çalışır?
Radyant ısıtma sistemlerindeki prensip, geleneksel ısıtma sistemlerinden farklıdır. Konvansiyonel ısıtıcılarda ısı transferi “konveksiyon” ile yapılarak ortam havası belirli bir sıcaklığa getirilerek ısıl konfor arttırılır. Radyant ısıtıcılarda ise ısı transferinin bir diğer türü olan “ “ışınım”” yayarak cisimleri ısıtırlar. Işınımla ısı transferi; Sonlu bir sıcaklığa sahip (0ºK’nin üzerinde) her nesne, atomlarının veya moleküllerinin elektron yapısındaki değişim hareketinden dolayı elektromanyetik dalgalar yayar. Cismin sıcaklığı arttıkça atomların ve moleküllerin hareketi arttırdığından elektromanyetik dalga yoğunluğu yani ısı ışınımı da artar. Bu temel ilke, özellikle yüksek mekanlarda ve dış mekan ısıtmasında birçok avantaj sağlar. Sıcak hava üflenerek ısıtılan yerlerde, sıcak hava, soğuk havaya göre daha az yoğunluğa sahip olduğu için yükselir ve ortamın tavanında birikir. Bu durumda, irtifa arttıkça tabandaki hava sıcaklığını artırmak giderek daha zor hale gelir.
Radyant ısıtıcıların çalışma prensibi oldukça basittir. Yakıcı içerisinde yanan gaz, vakum fanı yardımıyla özel kuvars kaplı borulardan geçerek ısısını boruya bırakır. Borudan yayılan ısı, üzerindeki reflektör yardımı ile yansıtılarak zemine iletilir.
Radyant Isıtma Sistemlerinin Seçimi
Radyant ısıtma sistemlerinin seçiminde belirleyici bazı parametreler yer almaktadır. Radyant seçiminde kararsız kalıyorsanız o zaman yapmanız gereken işlem uzmanlarımızdan ücretsiz destek almaktır. Sistemi belirleme yapan parametreler üzerinden bilgi verelim.
- Isıtılacak mekanlardaki yalıtımın kötüleşmesi ya da tavan yüksekliğin artması/azalması hangi sistemi daha avantajlı kılacaktır. Tavan yüksekliği ile ilgili daha iyi bir şekilde analizler gerekmektedir.
- Hava değişim oranların sistemi nasıl etkileme yapacağı konusunda çok iyi bir şekilde analizlerin yapılması gerekmektedir.
- Radyant ısıtma sistemleri hangi şartlar altında daha ekonomik bir ısıtma sağlar? Kullanılacak olan alan, malzeme iyi bir şekilde tespit edilmesi gerekmektedir.
- Hangi radyant ısıtıcı tercih edilmeli? Doğalgazlı radyant ısıtıcı sistemleri, elektrikli sistemler gibi karar verilmesi gerekmektedir.
- Kullanılacak Radyant Isıtma Sistemlerinin alanın ne kadar pencerelerin/kapıların çok sık açılıp kapandığını analiz ederek sistemlerin doğru bir şekilde seçilmesi ve kurulması
- Isıtma sistemlerinin ne kadar çalışacağı konusunda analizlerin doğru yapılması
Radyant Isıtıcı Tipleri
Radyant ısıtıcılar pratikte iki ana grup altında incelenebilmektedirler.
Düşük Yoğunluklu Radyant Isıtıcılar
Radyant yüzey sıcaklığı 200 ile 815 ºC arasında olan ısıtıcılara düşük yoğunluklu Radyant ısıtıcılar denir [RG]. Bu ısıtıcıların yüzeyinden yayılan ışınımların dalga boyları 2 ile 10 mikron arasında değişebilmektedir. Çeşitli tiplerdeki borulu ısıtıcılar (gaz yakıtlı) ve evsel tip elektrikli ısıtıcılar bu kategoride yer almaktadır.
Borulu tip Radyant ısıtıcılar iki ana baslık altında incelenir:
1. Tek yakıcılı borulu
2. Çok Yakıcılı borulu
Tek Yakıcılı Borulu Radyant Isıtıcılar.
Türk Standartları Enstitüsünün TS EN 416-1 1 no’lu standardı tek yakıcılı radyant ısıtıcı sistemlerden bahseder. Tek yakıcılı ısıtıcılar, Düz tip ve U tip olarak iki ana baslık altında toplanır.
Bu cihazların çalışma prensibi aşağıdaki gibidir.
1. Cihaz çalıştırıldığında ilk olarak vakum fanı çalışır ve radyant boru içerisindeki havayı emerek dışarı atmak suretiyle içeride vakum oluşturur.
2. Vakum seviyesi belirli bir değere ulaştığında brülörün ateşleme modülüne bağlı vakum şalteri bunu hisseder ve ateşleme devresini açar.
3. Ateşleme devresi açılınca, brülörün elektronik selenoid vanası gaz girişine müsaade eder ve aynı anda cihazın ateşleme elektrotu da çakmaya başlar.
4. Gaz hava karışım oranı uygun seviyeye geldiğinde brülörün içerisinde alev oluşur. Bu alev sistemin sonundaki vakum fanı vasıtasıyla emilir.
5. Sistem dışına çıkmak için tüm radyant boruları kat etmek zorunda olan yanmış gaz, boruları ısıtmak suretiyle soğurlar.
6. Isınan borular ışınım yaymaya başlarlar. Boruların üst yüzeyinden çıkan ışınlar ise reflektörler vasıtasıyla aşağıya yansıtılırlar.
7. Böylelikle gaz yakılarak ortaya çıkan ısı radyant boruların yaymış olduğu ısınıma dönüştürülür ve cihazın alt kısmında bulunan cisimler, insanlar, makineler, taban vs. bu sayede ısınır.
Düz tip ısıtıcılar, mekânın tümü ısıtıldığında ve cihazlar uygun şekilde yerleştirildiği takdirde homojen bir ısı dağılımına sahip olabilirler. Aslında bu durumda homojen ısı dağılımı spot ısıtma kadar önem arz etmemektedir.
Toplam kurulu güç, mekan soğukken 30 dakika içerisinde konfor sıcaklığına ulaştıracak şekilde seçilmelidir. Bu dizayndaki bir sistemde ısı dağılımındaki değişiklikler rahatsız edici olmamaktadır. Bunlara ilaveten, cihazların brülör yönleri ısıyı eşit olarak dağıtacak ve ya ısı kaybının çok olduğu kapı veya pencere taraflarına denk getirildiği takdirde, ısı dağılım daha eşit gerçekleştirilmiş olur.
Düz tip radyant ısıtıcıların ısı dağılımındaki farklılıklar bu dezavantajı gideren U-tip borulu radyant ısıtıcıların geliştirilmesine sebebiyet vermiştir. U-tip ısıtıcıların temel farkı, düz tip ısıtıcılarda tek sıra olan radyant boruların bir U boru ile çift sıra haline getirilmesidir.
U-tip bir vakumlu borulu radyant ısıtıcıda, fan yine en son boruya bağlıdır ancak, cihaz ortadan ikiye katlı bir düz tip ısıtıcı olduğundan, en soğuk boru yüzeyi ile en sıcak boru yüzeyi yan yana gelir. Bu durum tüm ısıtıcı yüzeyi boyunca devam eder. Örneğin en sıcak boru yüzeyi 650ºC olan bir ısıtıcıda, en soğuk yüzeyi 120ºC civarındadır ve bu iki yüzey yan yanadır. Aynı ısıtıcıda 350ºC yüzey sıcaklığı olan borunun yanındaki boru ise yine 350ºC civarındadır. Bu özellik U-tip borulu radyant ısıtıcıların düz tip ısıtıcılara nazaran daha homojen bir ısı dağılımına sahip olmalarını sağlar. Dolayısıyla da U tip ısıtıcılar direkt ve lokal ısı ihtiyaçlarına daha iyi cevap verebilmektedirler.
Çok Yakıcılı Borulu Radyant Isıtıcılar
Türk Standartları Enstitüsünün TS EN 777-1, TS-EN 777-2, TS-EN 777-3 ve TS-EN 777-4 no’lu standartları Çok Yakıcılı Borulu Tip Radyant Isıtıcıları içerir. Bu standartlartda 4 tip çok yakıcılı radyant ısıtıcıdan bahsedilir:
D Tipi Çok yakıcılı ısıtıcı: Brülörlerde fan bulunmazken bağlı bulundukları ortak hattın sonunda bir fan bulunan ve her bir tali hatta sadece bir brülör bağlı bulunan cihazlar.
E Tipi Çok yakıcılı ısıtıcı: Her bir brülörünün kendi fanı bulunan fakat bağlı bulunduğu ortak hat üzerinde başka fan bulunmayan ve her bir tali hatta sadece bir brülör bağlı bulunan sistemler.
F tipi Çok yakıcılı ısıtıcı: Her bir brülörünün kendi fanı bulunan ve bağlı bulunduğu ortak hat üzerinde de müşterek bir fan bulunan ve her bir tali hatta sadece bir brülör bağlı bulunan sistemler.
H tipi Çok yakıcılı ısıtıcı: Aynı hat üzerinde birden fazla brülörün ortak fana sahip bir hatta bağlı bulunduğu ve her bir tali hat için iki veya daha fazla brülör kullanılan sistemler.
Çok yakıcılı sistemlerde yukarda bahsi geçen tiplere bağlı olarak, tek yakıcılı cihazlara göre bir dizi avantajı söz konusudur. Ancak verimlilik ve düşük yakıt tüketimi konusunda H tipi cihazlar ön plana çıkmaktadırlar. H tipi cihazlarda boru hattı boyunca birden fazla brülör kullanıldığı için egzoz gazı sıcaklığı sistemin verimini maksimize edecek şekilde düşürülebilmektedir. Ayrıca sık aralıklarla nispeten küçük kapasitelerdeki yakıcılar kullanılabildiğinden, ısı dağılımı da daha eşit olmaktadır.
Yüksek Yoğunluklu Radyant Isıtıcılar
Radyant yüzey sıcaklığı 815 ºC ve üzerinde olan ısıtıcılara Yüksek Yoğunluklu Radyant ısıtıcılar denir. Yüksek yoğunluklu ısıtıcıların yüzeyinden yayılan ısınların dalga boyları 1 ile 6 mikron arasındadır. Seramik plakalı ısıtıcılar (doğalgazlı), seramik plakalı bahçe, veranda ve teras ısıtıcıları ve yüksek yüzey sıcaklığına sahip, özellikle de endüstriyel tip elektrikli Radyant ısıtıcılar bu kategoride yer alırlar.
Seramik plakalı Radyant ısıtıcılar, literatürde açık alevli olarak da adlandırılabilmektedirler. Açık alev ifadesi bu cihazların ısınım yayma şeklinden ileri gelmektedir. Cihazların aşağıda tarif edildiği şekilde çalışırlar:
1. Gaz jeti bir orifis yardımıyla venturi içerisine gönderilir ve Venturide basınç düşüşüne neden olur. Bu düşüş sayesinde vakum etkisi ortaya çıkar ve cihaz içerisine atmosferden hava emilir.
2. Venturi yapısı gaz jetini yakacak uygun oranda hava emer şekilde dizayn edilmiştir. Bu sayede yakıt karışım odasında, ideal yanma şartlarında hava gaz karsımı elde edilir.
3. Bu karışım seramik plakalara ulaşır ve plakalar üzerindeki deliklerden geçerek dışarı çıkmaya çalışır. Tam dışarı çıktığı noktada da yanarak seramik yüzeyinde kısa bir alev oluşturur. Yani her bir delik aslında bir brülör gibi çalışır.
4. Seramik yüzeyindeki kısa alev seramiğin sıcaklığını yükseltir ve dolayısıyla da kızarmasına neden olur. Kızaran seramikler Isınım yaymaya başlar ve cihazın reflektörleri sayesinde de alt seviyelere yönlendirilirler.
5. Cihaz verimini arttırmak amacıyla kimi ısıtıcılarda izolasyon ve ısıl ataleti rezerve eden çelik tel kafesler de kullanılabilmektedir.
Düşük Ve Yüksek Yoğunluklu Isıtıcıların Kıyaslaması
Isınım ile yapılan ısı transferi ısınım yapılan yüzeyin sıcaklığının dördüncü kuvveti ve yüzey alanı ile doğru orantılıdır. Yani bir cismin yüzey alanı sabit tutulup yüzey sıcaklığı 2 katına çıkarıldığında o yüzeyden ısınım ile yayılan enerji tam 16 misli artmaktadır. Sıcaklığı sabit tutulup, yüzey alanı 2 misline çıkarıldığında ise ısınım şiddeti de 2 misline çıkmaktadır. Aynı kapasiteye sahip hem düşük yoğunluklu hem de yüksek yoğunluklu ısıtıcılar incelendiğinde, düşük yoğunluklu Radyant ısıtıcılar yüksek yoğunluklu cihazlara göre daha düşük yüzey sıcaklığına sahiptiler. Bu durum, birim yüzeyden yayılan ısınım enerjisinin daha düşük olması manasına gelir. Ancak düşük yoğunluklu cihazların da yüzey alanları yüksek yoğunluklu cihazlara göre çok daha fazladır. Eğer aynı kapasitedeki Düşük ve Yüksek yoğunluklu iki farklı cihaz, aynı yüksekliğe asılırsa, düşük yoğunluklu ısıtıcı enerjisini daha fazla alana yayarken, yüksek yoğunluklu ısıtıcı ise daha küçük bir alanı daha yüksek sıcaklıklara çıkarabilmektedir. Bu iki farklı özellik, farklı uygulama alanlarında ön plana çıkmaktadır. Bir mekânın tamamı ısıtılmak isteniyorsa, yani genel ısıtma yapılacak ise bu durumda, daha fazla alanı kapsayabilecek borulu Radyant ısıtıcıları seçmek daha verimli olabilmektedir. Yüksek yoğunluklu cihazlar ise “spot” ısıtma denilen, bölgesel, lokal ihtiyaçlara ve izolasyonun kötü olduğu mekanlardaki direkt ısı ihtiyaçlarına daha iyi cevap verebilmektedirler. Buna mukabil, cihaz kullanımları uygulamadan uygulamaya ve kullanıcının tercihine bağlı olarak değişiklik arz edebilir. Düşük yoğunluklu cihazların spot ısıtma amaçlı ve benzer şekilde yüksek yoğunluklu cihazların da genel ısıtma amaçlı kullanılması mümkündür.
Radyant Isıtıcıların Uygulama Alanları
Gaz yakıtlı radyant ısıtıcılar ilk etapta endüstriyel uygulamalar için geliştirilmiş olsalar da günümüzde değişik ihtiyaçlar için de kullanılabilmektedirler. Pratikte borulu tip ısıtıcıların 4 m’nin, açık alevli ısıtıcıların ise 5 m’nin altındaki bir yüksekliğe monte edilmeleri aşırı ısınma hissine neden olduğundan tercih edilmemektedirler.
Radyant ısıtıcılar, özellikle geleneksel metotlarla ısıtılması zor veya imkansız olan büyük ve yüksek mekânlarda, izolasyonun kötü olduğu mekânlarda, yarı açık veya dış ortam ısıtma uygulamalarında oldukça başarılı bir şekilde ısıtma yapabilmektedirler. Fabrikalar, atölyeler, servis istasyonları, ibadethaneler, stadyumlar, spor salonları, depolar, hangarlar, fuar sergi salonları, seralar, hayvan çiftlikleri bunlara örnek olarak gösterilebilir.
Radyant Isıtıcılar;
• Kazan dairesi ve ekipmanları gerektirmez.
• Tavan ile zemin arasında minimum sıcaklık farkı sağlar.
• Kolay montaj düşük yatırım maliyeti kısa sürede kendini amorti eder.
• Farklı alanların farklı sıcaklıklarla ısıtılması mümkündür.
• Doğalgaz Lpg, Lng ve dizel yakıt seçenekleri ile kullanmak mümkündür.
Radyant Isıtmanın Avantajları
Hava sirkülasyonu olamadığından toz ve parçacık taşımaz.
- Sıcak hava üflemesi prensibiyle çalışan ısıtma sistemleri, çalışma alanında hava akımı yaratarak ısıtmayı sağlar. Hijyenin önemli olduğu üretim tesislerinde, bu tip ısıtma sistemleri yerdeki yada sistem içindeki tozu ve kiri kaldırarak; istenmeyen bir kirlilik yaratır. Üstelik hızlı hava hareketleri, vücutta ısı kaybına yol açar.
Enerji tasarrufu sağlar ve ekonomiktir.
Konvansiyonel üflemeli sistemlere göre birçok avantaj getiren bu sistemler özellikle önce yatırım ve daha sonra da işletme maliyetlerinde önemli tasarruf sağlarlar.
- Konvansiyonel ısıtıcılar tüm ortam havasını ısıtır, dolayısıyla oluşan bu ısıdan ortamda bulunan insanlar, objeler de faydalanmış olur. Kapının sürekli açık olduğu binalarda, yüksek ısı kayıplarına sebebiyet veren hava değişimleri meydana gelir. Radyant ısı, hava tarafından absorbe edilmez, dolayısıyla sıcaklığın sıklıkla değiştiği mekanlar için idealdir. Radyant ısıtıcılar, konvansiyonel ortam ısıtıcılarına kıyasla önemli ölçüde enerji tasarrufu sağlar
- Radyant ısı, tüm binayı ısıtmadan, yalnızca insan vücudunu doğrudan ısıtır. Üstelik radyant ısıtıcı çalışma alanının ısınma ihtiyaçlarına diğer ısıtma yöntemlerinden çok daha çabuk cevap verir. Isınma için gereken süre kısaldığı için önemli ölçüde enerji tasarrufu sağlandığı gibi modern ve esnek çalışma koşullarına uygun bir ısıtma sistemi kurulmuş olur.
Konforlu ısıtma ile sağlıklı ortamlar sunar.
- Isınan hava yükselir. Konvansiyonel ısıtıcılar kullanarak çalışma alanlarını doğrudan ısıtmak çok güçtür. Örneğin yüksek tavanlı bir binada, çalışma alanında ısının göreceli olarak daha düşük olduğu soğuk noktalar mevcut iken, çatıya yakın yerlerde ısı gereksiz derecede fazladır. Radyant ısı, kızıl ötesi ışınları ile iletilir ve yönlendirilmiştir. Radyant ısıtıcının ihtiyaç olan noktalarda doğru şekilde monte edilmesiyle çalışma alanlarındaki soğuk nokta sorunu önlenmiş olur
- Radyant ısıtıcılarla bölgesel ısı kontrolü, çalışma alanlarının ihtiyaç doğrultusunda farklı sıcaklıklarda olmasını sağlar.
