Teknik

Hidrofor Nedir ve Hidrofor Pompa Hesabı Nasıl Yapılır?

Mekanik tesisat sektörünün sıhhi tesisat kısmında sıklıkla karşımıza çıkan hidrofor grubu çeşitlerine ve hidrofor hesaplarına mutlaka denk gelmişsinizdir.

Bir binanın su ihtiyacında şebeke basıncı ve su miktarı yeterli olmadığında belli bir rezervuardan veya direkt şehir şebekesi kullanılarak, gerekli basıncı ve debiyi oluşturan pompa grubu sistemlerine tesisat mühendisliği terminolojisinde hidrofor denilmektedir. 

Benzer özellik gösterse de hidrofor ve pompa arasındaki fark temel olarak;

  • Su pompasının otomatik devreye girme ve devreden çıkmasını kontrol eden ekipmanlarla
  • Su pompasının uzun süreli çalışabilmesi için koruma ekipmanları ile donatılmasıdır.

Hidrofor Çeşitleri ve Sınıflandırılması

Türkiye’de hidroforların kullanım amaçlarına göre konstrüktif yapı ve fonksiyonel özelliklerini belirleyen bir norm ve standart henüz yoktur. Orta Avrupa memleketlerinde ise DIN 1988 normu belirleyici olarak en çok uygulanan standarttır. 

Kullanılan pompa yapısına göre;

  • Tek kademeli tip
  • Çok kademeli tip

Tüm pompa çarkları santrifüj yapıdadır. Küçük kapasiteler ve ev tipi hidroforlarında tek kademeli endüstriyel ve ticari yapılarda ise çok kademeli pompalar kullanılır.

Hidrofor kullanım amaçlarına göre;

  • Kullanma suyu hidroforları
  • Yangın söndürme suyu hidroforları
  • Sulama suyu hidroforları
  • Proses suyu hidroforları

Kullanılan pompa sayısına göre;

  • Tek pompalı hidroforlar
  • İki pompalı hidroforlar (1 asıl+1 yedek)
  • Çok pompalı hidroforlar

Olarak isimlendirilmektedir.

Pompaların yapı özellikleri göre;

  • Dikey tip pompalı olanlar
  • Yatay tip pompalı olanlar
  • Normal emişli olanlar
  • Kendinden emişli olanlar
  • Kendinden tanklı olanlar

Üretim Malzemelerine göre;

  • Döküm gövdeli
  • Paslanmaz gövdeli (AISI 304 (EN 1.4301) veya AISI 316 (EN 1.4404))

Ayrıca içerdikleri teknik özellikler dikkate alınarak DIN, Vds, NFPA gibi ilgili norm ve standartlara uygunlukları itibariyle sınıflandırılmaktadır.

İçme ve kullanma suyunun basınçlandırılmasın da kullanılan hidroforları DIN 1988 normuna göre tam otomatik çalışan, paket tip, çok pompalı hidroforlar olarak öngörülmekte ve hidrofor kapasitesi belirlenirken asgari bir pompanın yedek pompa olarak planlanması şart koşulmaktadır.

grundfos hidrofor

Hidrofor Hesabı Nasıl Yapılır?

İhtiyacınız olan hidrofor seçimi yaparken pompa hesabını sizin için hazırlamış olduğumuz ücretsiz online hesap aracını kullanarak yapabilirsiniz. Diğer bir yöntem de aşağıdaki hesap adımlarını takip edebilirsiniz.

Hidrofor Seçim Öncesi Bilinmesi Gereken Parametreler

Hidrofor seçimleri temel olarak normal pompa seçimleri gibi olsada birtakım farklılklar mevcuttur. Hidrofor kullanımının verimli ve uygun olabilmesinin ilk şartı işletim ve çevre şartlarına göre hidrofor tipinin seçilebilmesi ve pompa kapasitelerinin doğru olarak belirlenebilmesidir. Hidrofor seçiminde dikkat edilmesi gerekenler;

  • Gereken debi Q (m3 /h)
  • Gereken basma yüksekliği H (mSS) (Çalışmaya başlama basıncı Halt (mSS) ve Çalışmayı durdurma basıncı Hüst (mSS))
  • Pompa sayısı
  • Ana su kaynağının hidroforlara göre konumu (emiş yapılması mı, yoksa su tabii olarak pompaya geliyor mu?)
  • Hidroforun yerleştirileceği ortamın özellikleri (yeterli ve ulaşılabilir alan ve hava sirkülasyonu var mı?)
  • Aynı anda kullanıcı sayısı veya eşzaman kullanımı belirlenmesi
  • Transferi yapılacak akışkanın fiziksel ve kimyasal özellikleri (sertliği, agresivitesi, kirlilik derecesi, sıcaklığı, viskozitesi, vb.)
  • Elektrik şebekesi bağlantısı (gerilim tolerans değerleri uygun mu, fazlar arasında gerilim farklılıkları var mı, kesinti oluşuyor mu?)

gibi hususlar doğru analiz edilerek malzeme ve fonksiyonel özellikleri, bunlara uygun olan pompa ve ekipmanları seçildiği takdirde, uzun yıllar sorunsuz çalışabilecek doğru hidrofor tipi belirlenmiş olur.

Hidrofor Debi Hesabı: Q (m3 /h)

Debi hesabında iki önemli kriter vardır. Bunlardan ilki birim zamanda tüketilmesi öngörülen su hacmi, diğeri de çok kullanıcılı sistemlerdeki eş zaman faktörüdür.

Bu iki kriterin birleşimi, kullanımın en fazla olduğu bir anda gerekli olan su debisini ifade eder ki, hidroforun debi kapasitesi bunu karşılayabilecek şekilde seçilmelidir. Bir hastaneye, otele veya bir iş merkezi ile bir apartmana su basacak olan hidroforların debi hesabı farklıdır.

Yangın hidroforlarında (hidrantlı kuru sistem veya springlerli ıslak sistem) debi belirlemesi için bölgesel itfaiye yönetmeliği kuralları belirleyicidir. Ancak sistemdeki hidrant veya springler sayısı, bunlardan kaç tanesinin aynı anda çalışacağının öngörülmüş olması, hidrant veya springlerlerin çıkış çapları, çıkış ağızlarından olması gereken asgari akma basınçları yangın hidroforlarının debisinin belirlenmesinde rol oynayan kriterlerdir.

Bir yerleşim biriminin kullanma suyu hidroforunun debisinin belirlenmesinde;

Q = A x B x T x q (m3 / h)

  • A = Aile sayısı (Daire veya bağımsız ev sayısı)
  • B = Birey sayısı (Ortalama 4-5)
  • T = Bireyin günlük ortalama su tüketimi ( Ortalam 100-150 Litre/gün)
  • q = Eş zaman kullanım faktörü

Eş zaman kullanım faktörünün seçiminde hidroforu kullanan konut (aile) sayısı baz alınır.

Daire SayısıEş zamanlı Su kullanım faktörü ( f )
4 daireye kadar0,66
10 daireye kadar0,45
20 daireye kadar0,4
50 daireye kadar0,35
100 daireye kadar0,3
100 daireden fazla0,25
Tablo 1 Eş zaman kullanım faktörü

Hidrofor debisi kullanan insanların yaşam standartlarına ve alışkanlıklarına bağlıdır.

Kullanım AlanıGünlük tük. (lt/gün)
Toplu Konutlar150
Lüks Konutlar200
Lüks Villalar225
Misafirhaneler100
Oteller150
Hastahaneler200
Bürolar80
Okullar20
Yatılı Okullar100
Alış veriş Merkezleri50
Tablo 2 Günlük Ortalama Su Tüketimi

DIN normuna göre pompaların yedekli seçilmesi zorunludur. Seçilen yedek pompa çalışmazken diğer çalışan pompaların toplam debisinin hesapladığımız hidrofor debisi kadar olmalıdır.

Hidroforların kullanılacağı yerin özellikleri hakkında daha detaylı bilgilerin olmadığı durumlarda,

  • Yaklaşık olarak daire sayısını 0,4 ile çarpımı sonucu m3/h cinsinden debi değerine ulaşabilirsiniz.

Ayrıca deneysel verilere dayanan diyagramlardan seçim yapmak, debi belirlenmesinde sıkça kullanılan bir yöntemdir.

Hidrofor debisi grafiği

Hidrofor Çalışma Basıncının H (mSS) Hesaplanması

hidrofor sistemi

Hidroforun çıkışında bulunan basınç, hidroforun emiş kollektörüne gelen suyun ön basıncı ile hidroforun kendi oluşturduğu basıncın toplamıdır. Ancak Türkiye şartlarında hidroforlar genelde aynı seviyedeki atmosfere açık bir su deposundan beslendikleri için suyun ön basıncı ihmal edilecek kadar azdır.

Hidroforun oluşturduğu minimum basınç, kullanıcı tarafından belirtilmiş özel bir durum yoksa, yerleşim alanındaki en yüksek veya en uzak veya tesisat olarak en kritik noktada yaklaşık 10-15 mSS kadar bir akma basıncı gerçekleşebilecek kadar olmalıdır. İki yöntemle hidrofor basıncı hesabı yapabiliriz.

Birinci duruma göre:

Halt = h + Σ∆p + 10 (mSS)

  • h= En yüksek kullanıcının kot farkı (mSS)
  • Σ∆p = Tesisattaki toplam basınç kayıpları (mSS)

olarak bulunabilir.

Tesisattaki toplam dirençlerin Σ∆p 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 dirençleri hesaplayabilmek gereklidir.

Bu tür hesaplama genelde Σ∆p olarak normal şartlarda statik bina yüksekliğinin %20 – %25 arası bir değer, tesisattaki toplam basınç kayıpları olarak kabul edilmeli ve sistemdeki bilinen direnç kayıpları varsa, buna ayrıca eklenmelidir.

İkinci hesap yöntemi olarak EN806 standardında belirtilen formül kullanılır:

Halt = DPe + Pmin fl + S ( l x R + DpF) + DPwm + DPap – SPLN

  • 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 (mSS)
  • SPLN  : Hidrofor girişindeki minimum basınç (mSS)

Hidroforun bir depodan beslendiği uygulamalarda SPLN genellikle ihmal edilir. Fakat bazı durumlarda 15-20 mSS giriş basıncı oluşmaktadır.

Hidroforun çalışmayı durduracağı nokta olan Hüst değeri ise,

  • 2 pompalı sistemlerde Halt + 1,5 bar
  • 3 pompalı sistemlerde Halt + 2 bar
  • Analog basınç algılayıcı elektronik panolarda pompa sayısıdan bağımsız olarak Halt + 1 bar olarak alınabilir.

Hidroforun basınç çalışma aralığı diye isimlendirilen (Hüst-Halt) basınç farkı mümkün olduğunca küçük olmalı ve hidroforun sabit bir basınç vermesi amaçlanmalıdır. Bu değer büyüdükçe tesisattaki basınç dalgalanması artmakta ve kullanım konforu azalmaktadır. Bu nedenle çalışma aralığı olarak 1,5 barlık bir fark genelde yeterlidir ve 2,5 barı geçmemelidir.

Örnek hidrofro basınç şekli

Hidroforun sağlaması gereken basınç hesaplanırken ve genel tesisattaki basınç dağılımı incelenirken dikkat edilmesi gereken diğer bir nokta da, statik su basıncının tesisatın hiçbir noktasında 5 bar (50 mSS) değerini geçmemesinin temin edilmesidir. DIN 1988 normunda konforlu bir su kullanımının sağlanabilmesi ve armatürlerin sağlıklı çalışabilmesi için 4 bar giriş basıncı tavsiye edilmekte ve giriş basıncının 5 bar’ı geçmesi durumunda basınç düşürücü kullanılması veya tesisatta zonlamaya gidilmesi şart koşulmaktadır. Evsel kullanımlarda ise en ideal basınç 3 bardır.

Hidroforların çıkışına basınç sabit tutucu monte edilmelidir. Bu durumda hidroforun, alt ve üst çalışma basıncı arasındaki değişen basıncını, kullanıcı hissetmeyecektir. Hidrofor çıkışındaki basıncın değişimi kullanım yerindeki debinin artması veya azalması demektir. Bu da fazla su tüketimi ve eksik konfor meydana getirir.

Hidroforun emiş yapması durumunda kapasitesi düşecektir. Bu düşüş miktarı pompa tipine bağlı olarak değişmektedir. Ayrıca emme ve basma hattı galvaniz boru ile yapılıyorsa minimum pompa emiş ağzı çapında, plastik boru ile yapılıyorsa minimum pompa emiş çapından bir çap büyük boru ve armatür kullanılmalıdır. Pompa çıkışına yakın yerlere (yaklaşık 1 metre) dirsek konulmamalıdır.

Hidroforlarda Pano Tipleri

Hidroforlarda iki çeşit pano standart olarak kullanılmaktadır.

Birincisi basınç şalterleri ile kumandalı elektrik panolarıdır:

Bu panolar her pompa için ayrı bir basınç sensöründen aldıkları bilgiye göre pompaları çalıştırıp durdururlar. Bu tip panolu hidroforlarda şalt sayısını minimuma düşürmek için yeterli hacimde genleşme tankı kullanılır.

İkincisi frekans kontrollü elektrik panolarıdır:

Kullanıldıkları tesislerde konfor ön plandadır. Transmitter üzerinden aldığı basınç bilgisini frekans konvertörü üzerindeki işlemciler üzerinde işler ve sistemde kullanılan debiye göre pompa devrini ayarlayarak sürekli hat basıncını sabit tutar. Bu tip panolu hidroforlarda birinci tipe nazaran çok daha düşük hacimli bir genleşme tankı kullanılır.

Hidrofor Genleşme Tankı Hesabı

Paket hidroforların basma hattına bağlanan membranlı tankların kullanım amacı, hidrofor pompalarının devreye girme sayısını sınırlamaktır. Ayrıca Sistemde oluşabilecek şokları absorbe etmek, kısa süreli elektrik kesintilerinde belli miktarda basınçlı suyu rezerv olarak tutabilmek bu tankların kullanılmasının diğer amaçlarıdır.

genleşme tankı

Paket hidroforların bünyesinde yer alan küçük hacimli membranlı basınçlı tanklar, üreticilerin tercihine bağlı olarak çeşitli hacimlerde kullanılmaktadır. Membranlı basınçlı tankların dikey, yatay, ayaklı ve ayaksız gibi çeşitli tipleri mevcuttur.

Günümüzde su ve gaz bölümleri birbirinden kauçuktan yapılmış bir membranla ayrılmış olan basınçlı tankların kullanımı yaygınlaşmıştır. Bu tanklar kullanılmadığında, membranları patladığında veya genleşme tankı hesabı yanlış yapılmışsa, hidroforun çalışma/durma fonksiyonlarında düzensizlikler oluşur ve bunun neticesinde işletme zorlukları yaşanır. Bunu basitçe hidrofor sık sık devreye girip çıkıyorsa anlayabiliriz.

Elektrik motoru üreticilerinin şalt sayısı 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.

Membranlı basınçlı tanklar için öngörülen hacim hesabı aşağıdaki formüle göre hesaplanmaktadır.

TH= (0,33xVmaksx (Hüst +1 )) / ((Hüst -Halt) x S )

  • TH  : 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)

Elektrik Motorları için Tavsiye Edilen Azami Şalt Sayıları: (S)

Motor Gücü (kW)Şalt Sayısı (1/h)
1,580
460
7,530
1520
1815

Dalgıç pompaların hidrofor olarak kullanıldığı durumlarda, genleşme tankının hacmi mümkün olduğunca büyük seçilmeli ve 20 (1/h) değerinin üstüne çıkmaması sağlanmalıdır.

Hidroforun çalışma özelliklerine bağlı olarak, paket hidroforların basınç çıkışına ek olarak daha büyük hacimli bir membranlı basınçlı tank bağlanması gerekebilir.

Denge Tankı Ön Gazı Basıncı Hesabı

Tankta olması gereken ön gaz basıncı P0, birlikte çalışacağı hidroforun devreye girme basıncından yaklaşık %10 daha düşük seviyede ayarlanmalıdır.

Tanklar, yeterli basınç kapasitesine sahip bir kompresörle mümkün olduğunca kuru hava veya azot gazı basılarak basınçlandırılmalıdır. Ön gaz basıncı kontrol edilirken ve genleşme deposuna hava basılırken deponun içindeki su tamamen boşaltılmış olmalıdır. 

Membranlı tankın içindeki havanın basıncı periyodik olarak kontrol edilmelidir. Hava, membranlı tank içindeki lastik membrandan difüzyonla sürekli suya geçerek veya flanş ve sibop bağlantılarında sızarak azalır. Tank içinde hava basıncı düşerse hidroforun şalt sayısı artar. Dolayısıyla ses ve sudaki dalgalanma artar.

Seçilecek tankın basınç sınıfı birlikte çalışacağı hidroforun özelliklerine bağlıdır. Hidrofor denge tankları 6-10-16 25 bar işletme basınçlarında üretilmekte ve işletme basıncının % 50 üzerinde test edilmektedir. Bu durumda seçilecek tankın işletme basıncı, hidrofor pompasının maksimum basıncından büyük olmalıdır.

Dosya Kilitli

Yazıyı .pdf olarak indirmek için Lütfen Giriş Yapın!

Kaynak
Sıhhi Tesisatı Proje Hazırlama Teknik Esasları, TMMOB Makine Mühendisleri OdasıBuderus, Handbuch für Heizung und Klimatechnik, 1975ASHRAE Handbook, Fundamentals, 1993Handbook of HVAC Design, N. R. Grimm, R. Rosaler, Mc. Graw Hill, 1990ISISAN SIHHİ TESİSAT SY: 53-59Standart PompaWilo PompaMechanic web sitesiHidrofor Hesabı ve Hidrofor Seçimi
Daha Fazla Göster

İlgili Makaleler

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

enerji sistemleri
Başa dön tuşu

Reklam Engelleyici Algılandı

Lütfen reklam engelleyiciyi devre dışı bırakarak bizi desteklemeyi düşünün