HERMETİK VE YOĞUŞMALI KOMBİ CİHAZLARININ KARŞILAŞTIRILMASI

 

Özet: 

Bu çalışmada, hermetik ve yoğuşmalı kombi cihazlarının özellikleri ve performansları incelenmiştir. Kombiler bina ısıtma suyu ve kullanım suyunu ısıtma görevlerini yerine getiren önemli cihazlardır. C tipi (bacasız) kombi sınıfına giren hermetik ve yoğuşmalı kombiler dünyada en fazla kullanılan kombi çeşididir. B tipi (bacalı) kombiler bulunduğu ortamdaki oksijeni yakmasından dolayı çok fazla  tercih edilmemektedir. Ancak C tipi (bacasız kombiler) özel bacaları yardımıyla yanmanın sağlanabilmesi için  gerekli oksijeni dışardan almakta ve yakılmış olan atık gazı yine aynı bacanın iç kanalından dışarı atmaktadır. Bu nedenle bacasız kombiler güvenlik açısından çok değerlidirler. Hermetik kombiler ve yoğuşmalı kombilerin baca yapıları aynıdır. Ancak yoğuşmalı kombilerin yapıları gereği verimleri daha yüksektir. Yoğuşmalı kombilerin en önemli farkı baca gazında bulunan gizli ısıdan faydalanarak ısı transferinin artırılmasıdır. Bunun neticesinde bacadan dışarı atılan atık gazın sıcaklığı da düşmüş olacaktır. Son yıllarda yoğuşmalı kombilerde önemli gelişmeler kaydedilmiştir. Gelecekte hermetik kombilerin yerini yeni tip yoğuşmalı kombilerin alacağı öngörülmektedir.

 

Yapılan bu çalışmada kombilerin önemli farkları irdelenmiştir. Yoğuşmalı kombiler ile hermetik kombiler kıyaslanmış ve kullanılacağı yerlere göre hangi kombinin tercih edilebileceği teknik verilerle ifade edilmiştir. Tüketiciler için hangi kombinin tercih edileceği önemli bir süreçtir. Yapılan bu çalışmada amaçlardan biride  tüketicilerin kombi seçimine yardımcı olmaktır.

 

Anahtar Kelimeler: Yoğuşmalı kombi, hermetik kombi, verim 

 

1. Giriş

Sanayi alanındaki büyük gelişmelere bağlı olarak enerjiye olan ihtiyaç dünyada gün geçtikçe artmaktadır. Ayrıca nüfus artışı da enerji ihtiyacını artırmaktadır Enerji kaynaklarının günümüz itibariyle oldukça büyük bir kısmını fosil tabanlı kaynaklar oluşturmaktadır. Fosil tabanlı kaynaklar özellikle çevre açısından önemli bir sorundur. Bilim dünyası bu nedenlerden dolayı enerjiyi verimli ve tasarruflu kullanma yöntemlerini bulmaya yönelmiştir. Yapılan istatistiksel çalışmalara göre, 2040 yılına kadar olan dönemde fosil yakıtların paylarının nispeten azalacağı öngörülmekte olmasına rağmen fosil yakıtlar yine önemli enerji kaynağı olmaya devam edecektir. Nükleer enerjinin birincil enerji kaynakları içindeki payının artacağı öngörülmekte, yenilenebilir enerji kaynaklarının 2040 yılındaki payının %16,1 olacağı beklenmektedir. Mevcut politikalara göre küresel elektrik talebinin 2040 yılına kadar yıllık ortalama %2,3 olmak üzere %80 oranında artacağı beklenmektedir. Yenilenebilir enerji kaynakları yıllık ortalama %9,8 büyüme payları ile en hızlı büyüme oranına sahip enerji kaynaklarıdır. Nükleer enerji yıllık ortalama %2,3 ve hidroelektrik yıllık ortalama %1,8 büyüme oranına sahip olacaktır. Bu üç kaynağın büyüme oranı, toplam birincil enerjinin büyüme oranından daha fazladır. Fosil yakıtlar arasında en fazla büyüme oranına sahip olan kaynak, yıllık ortalama %1,5 büyüme oranı ile doğal gazdır. Günümüzde doğal gaz temiz, güvenli, kolay kullanımlı ve ekonomik olması nedeniyle endüstriyel ve bireysel ısıtma sistemlerinde en çok tercih edilen enerji kaynağı olmuştur. Doğal gazı sırasıyla yıllık ortalama %0,4 ve %0,2 büyüme oranları ile petrol ve kömür izlemektedir. 

 

Doğal gaz; metan(CH4), etan(C2H6), propan(C3H8) gibi hafif moleküler ağırlıklı hidrokarbonlardan oluşan bir karışımdır. Doğal gaz genellikle petrol katmanlarının bulunduğu yerlerde oluşur. Yeraltında yalnız başına veya petrol ile birlikte bulunabilir. Petrol gibi doğal gaz da kayaçların mikroskobik gözeneklerinde bulunur ve kayaç içerisinde akarak üretim kuyularına ulaşır. Doğal gaz, yüzeyde ayrıştırılarak içerisinde bulunan ağır hidrokarbonlar (bütan, pentan. vb) uzaklaştırılır. Doğal gaz, evlerimizde kullandığımız en temiz fosil yakıttır. Doğal gazın yanması durumunda karbondioksit, su buharı ve azot oksitler oluşur. Doğal gaz renksiz ve kokusuzdur. Gaz kaçaklarının fark edilmesi için içerisine tetra hidro teofen katılarak özel olarak kokulandırılması sağlanır. Doğal gaz havadan daha az yoğunluğa sahiptir. Ortalama yoğunluğu 0,58-0,79 kg/cm3 civarındadır. Doğal gaz kuru bir gazdır. Doğal gaz zehirli bir gaz değildir. Kaçak olması durumunda yani yüksek konsantrasyonlarda havadaki oksijeni azaltacağından boğucu bir etkiye sahiptir.

 

Kombi kelimesi ingilizce Combi Boiler (birleşik ısıtıcı) anlamına gelmektedir. Kombilerin asıl görevi ortamı ısıtmaktır. Üzerinde bulunan ana eşanjör yardımıyla binayı ısıtmak için gerekli olan suyu ısıtır. Ancak kombilere plaka eşanjör eklenerek kullanım suyunu ısıtması da sağlanmıştır. Yani bir kombinin görevi hem ortamı ısıtmak hem de kullanım suyunu ısıtmaktır. Kombiler konutların, ısınma ve sıcak su ihtiyacını karşılayabilmek için yakıt olarak LPG veya doğalgaz kullanabilir. Kombiler bireysel ısıtmada daha yoğun olarak kullanılırlar. Kombiler tek başına yeterli olmadıkları durumda birbirlerine seri bağlanarak çoklu kombi olarak kullanılabilirler. Bu tip uygulamalara kaskad sistemi adı verilir. Özellikle merkezi sistemlerde birden fazla kombi kullanılabilir. 

 

2. Kombilerin Sınıflandırılması

Gaz tüketim cihazları yanma ürünlerinin dışarıya tahliye yöntemine göre sınıflandırılırlar. Genel anlamda kombiler bacalı kombi ve bacasız kombi olarak sınıflandırılabilir. Bacası olmayan cihazlar (A tipi cihazlar), Bacalı cihazlar (B tipi cihazlar),  Denge bacalı –Hermetik cihazlar (C tipi cihazlar-Bacasız) olarak isimlendirilirler.

A tipi cihazlar sistemleri gereği yanmanın sağlanabilmesi için gerekli olan oksijeni bulunduğu ortamdan temin eder. Bu nedenle ortamdaki oksijende sürekli bir azalma olur.  Bu kombilerin bulunduğu ortamların havalandırılması şarttır. Yanma odaları açık tip yanma odasıdır. Yanma sonucu ortaya çıkan atık gaz iç ortama bırakılır.  A tipi cihazların kullanılması tehlikeli olup önerilmemektedir. Doğalgaz kaynaklı ölümlerin büyük bir kısmı bu tip kombilerin olduğu yerlerde yaşanmıştır. Ocaklar, katalitik sobalar bu tip cihazlardır.

 

B tipi Cihazlar (Bacalı Kombiler) yanma için gerekli oksijeni bulundukları ortamdan alıp, atık gazları bir baca vasıtasıyla dış ortama atarlar. Bacalı kombilerin bacaları tek kanallı olup sadece atık gazın dışarı atılmasını sağlar. Bu tip kombilerin bir kısmında fan tertibatı yoktur ve bundan dolayı baca tertibatı, atık gaz çekiş gücü, atık gaz erozyonu dikkate alınarak standartlara uygun yapılmalıdır. Bu tip kombilerde baca temizliği çok önemlidir, periyodik olarak yıllık baca temizliği mutlaka yapılmalıdır. Baca gazının dışar atılması için B tipi cihazların bazılarında baca fanı mevcuttur  Baca gazının dışarı atılmasını  bir fan yardımı ile cebri olarak yapan cihazlara ise fanlı ,baca fanlı, yarı hermetik cihaz denir B tipi cihazların en büyük dezavantajı yanmanın olabilmesi için gerekli oksijeni bulunduğu ortamdan sağlamasıdır. Dolayısıyla ortamda oksijen azalmasına neden olur. İleri boyutlarda insan sağlığının olumsuz etkilenmesine neden olur. Bu nedenle devamlı ortamda hava sirkülasyonu sağlanmalıdır. 

 

C tipi cihazlar ( bacasız kombi)  hermetik kombiler ve yoğuşmalı kombilerden oluşur. Yanma için gerekli havayı bir baca seti vasıtasıyla dış ortamdan alıp, yanma sonucunda ortaya çıkan atık gazları yine aynı veya farklı bir baca seti ile dış ortama atan cihazlardır. Bu kombilerin bacaları çift kanallıdır.  Bu kombiler yanmanın sağlanabilmesi için gerekli olan oksijeni bacadaki dış kanal sayesinde dışardan temin eder. A ve B tipi cihazlar gibi ortamın oksijenini yanmada kullanmaz. Cihazların bulunduğu ortamda oksjen miktarında azlma meydana gelmez. Kişilerin sağlığı açısından bu kombiler tartışmasız en iyi kombilerdir. Bu kombilerin bacaları çift kanallı olup iç kanaldan atık gaz dışarı atılır, bacadaki dış kanaldan ise içeri oksijen alınır. Bu tip cihazlarda bacalarda faklı modeller mevcuttur. Çalışma sistemleri ise aynıdır.

 

3. Malzeme ve Metot

Bu çalışmada hermetik kombiler ve yoğuşmalı kombiler hakkında bilgiler verilerek farklı açılardan birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Çalışmadaki önemli amaçlarda biri tüketicilere kombi tercihinde  yardımcı olmak ve ayrıca kombi tercihlerinde dikkat etmeleri  gereken hususları belirtmektir..Hermetik kombiler C tipi cihazlardır. Bu tip kombilerin bacaları kendileri ait bir settir. Bu nedenle bacasız kombi olarak ta adlandırılabilmektedirler.  Hermetik kombilerin yanma odası açık değildir. Yanma odaları kapalı hücre biçiminde olup, gerekli olan yanma havasını bir fan yardımı ile dışarıdan alırken, yanma sonucu oluşan atık gazları aynı şekilde dış ortama vermektedir.

 

Yoğuşmalı kombiler; Bu tip kombilerin çalışma prensibi, isminden de anlaşılacağı üzere baca gazı gizli ısısından faydalanarak baca gazı içindeki suyun yoğunlaşmasıdır.  Baca gazını yoğuşturarak baca gazından kaybedilen atık ısıyı ( gizli ısı) geri kazanma sistemine göre çalışan cihazlara yoğuşmalı cihaz, bunların aynı cihaz içinde hem ısıtma yapan, hem de sıcak kullanım suyu sağlayanlarına yoğuşmalı kombi denilir. .Yani kombilerdeki ısı değiştiricisi yardımıyla atık gaz sıcaklığını yoğuşma sıcaklığına düşürülmesi ile baca gazı içindeki su buharının buharlaşma gizli ısısının kullanılması esasına dayanmaktadır. Baca gazında meydana gelen yoğuşma sonucu ortaya çıkan yoğuşma suyu aşağıya doğru yoğuşma haznesinde toplandığı için, bu tip cihazlarda yakıcılar yukarıda, yanma odası ise aşağıda olur. Yoğuşma sırasında oluşan yoğuşma suyundaki sülfürikasidin (H2SO4) cihaza zarar vermemesi için, eşanjörler paslanmaz çelik veya özel alaşımlı döküm malzemeden yapılmalıdır. Yoğuşmalı kombilerde ayrıca yoğunlaşan suyun dışarı atılması için yoğuşma gideri mevcuttur. Yoğuşmalı kombilerde baca gazı sıcaklığı 50-60 C’ ye düşmektedir. Oysaki hermetik kombilerde baca gazı sıcaklığı 100 C ‘yi bulmaktadır.

 

Hermetik (Konvansiyonel) kombilerde; yanma için gerekli taze havayı sağlayan fan debisi maksimum güce göre seçilir. Yoğuşma istenmeyen bir durum olduğundan, baca gazı sıcaklığı 120°C ila 160°C altına düşürülmez. Minimum güçlerde, kısmi yüklerde fazla hava ve yüksek baca gazı sıcaklığı sebebiyle verim kaybı oluşur. Yanma sonucu oluşan su buharı gizli ısısından faydalanılmadan bacadan atılır. Gidiş suyu sıcaklığı 40°C altına düşürülmez. Yoğuşmalı kombilerde ise; kombinin tipine bağlı olarak yoğuşmalı sistemler (klasik) veya ön karışımlı brülörlü sistemle çalışan yoğuşmalı kombi kullanılır.  Hava ve gaz birebir karıştırılır. Kullanılan özel eşanjör/eşanjörler ile baca gazı gizli ısısı sisteme dönüş suyu üzerinden geri kazandırılır. Kısmi yüklerde ve düşük dönüş suyu sıcaklıklarında verim %109 gibi maksimum değerlere ulaşabilir.

Şekil 2’den görüldüğü gibi hermetik kombilerde baca 2 kanallı olup hem atık gazlar dışarı atılmakta hem de yanma olayı için içeri taze hava alınmaktadır. Bu kombilerde bina bacasına montajı yoktur. Montajı, atık gaz boru donanım ile yapılır. Atık gaz borusu iç içe geçmiş 2 borudan ibarettir. Dıştaki borudan taze hava, içteki borudan ise atık gaz atılmaktadır. Atık gaz boru donanım sistemi, şekilde görüldüğü gibi doğrudan dış ortama montajı yapılmaktadır. Bina bacasına bağlanmadığı için geri tepme, baca çekmiyor veya baca tıkalı gibi olumsuz şartlar oluşmamaktadır. Yoğuşmalı, yoğuşmasız tüm kombiler hermetik mantığı ile çalışmaktadır.

 

Kombiler atık gaz ısısı geri kazanımı açısından yoğuşmalı ve konvansiyonel olmak üzere ikiye ayrılır. Konvansiyonel tip kombi cihazlarında yoğuşma istenmeyen bir durumdur ve zaman içinde bu yoğuşma oluşumu, cihazların ana ısı değiştirgecinde korozyona sebep olarak cihazın veriminin düşmesine ve cihazın ömrünün azalmasına sebep olur. Kombilerin kullanım yılı testleri yapılarak zaman içerisinde korozyon oluşumu olup olmadığı kontrol edilmesine rağmen bu testler uzun zaman almakta ve yüksek maliyet gerektirmektedir.

 

3. Sonuçlar

Hermetik  cihazlarda, yanmadan sonra oluşan su buharı baca gazı ile birlikte dış atmosfere atılır. Böylece gizli su buharındaki enerji kullanılmaz. Yoğuşma cihazlarındaki amaç baca gazındaki su buharının kullanılmasıdır. Yoğuşmalı kombilerde ana ısı eşanjörü baca gazı içindeki su buharı sayesinde giriş suyunun sıcaklığını artırılması yoğunlaşma sırasında üretilen ısı sayesinde olur. Bu nedenle yoğuşmalı cihazlar hermetik cihazlardan  ortalama% 15-18 daha verimli çalışır. Yoğuşmalı kombilerde oluşan yoğuşma suyu asittir ve cihazın içindeki özel yoğuşma kabına boşaltılır ve kaptan dışarıya tahliye edilir.

 

Yoğuşmalı kombilerde yoğuşmanın gerçekleşebilmesi için baca gazı sıcaklığı ortalama 56°C ‘nin altında olmalıdır.  Kazan suyu sıcaklığı da 50°C ‘yi geçmemelidir.  Isıtma sistemi bu durumda giriş sıcaklığı –çıkış sıcaklığı 50 - 30 °C veya 40 - 30 °C şeklinde gerçekleşir. Diğer kombiler için tasarlanmış 90 - 70 °C ya da 80 – 60 °C sistemine göre seçilmiş ve yerleştirilmiş radyatörler varsa ortamı ısıtma istenilen seviyede olmayabilir.  Tekrar gerekli hesaplar yapılarak radyatör miktarının artırılması gerekir. Aksi takdirde kombi ortamı ısıtabilmek için mecburen kazan suyunu yükseltecek ve dolayısıyla yoğuşma yapılamayacaktır. Yoğuşmalı cihazlardan yüksek verim alabilmek için yapılacak şeylerden biride, dış hava sensörünün sisteme ilave edilmesidir. Bu işlemler yapıldığı takdirde yoğuşmalı kombilerden daha avantajlı şekilde faydalanabilecektir. Kombi üreticileri kendi ürettikleri yoğuşmalı kombilerin normal kombilere göre ortalama %18-20 civarında daha az yakıt tükettiklerini iddaa etmektedirler. Ancak bu iddaa aynı ortamda kullanılan iki kombi için sağlanabilir.  

 

Tüketiciler tarafından kombi tercihinde en önemli husus doğru seçim olacaktır. Amaç ortamın ideal şekilde ısıtılması ve kullanım suyunun kullanılabilmesidir. Öncelikle tüketici, konutunun ısı ihtiyacını düzgün ve doğru hesaplatmalıdır. Eğer ısı ihtiyacı çok değilse hermetik kombi daha ekonomik olabilir. Bulunduğu ortamı ısıtmada en önemi unsur ısı ihtiyacının miktarıdır.  Yoğuşmalı kombi yapısı gereği ısı ihtiyacı yüksek olan yerlerde kullanılırsa baca gazının sıcaklığı yükselecek ve yoğuşma tam verim ile aktif olacaktır. Böylelikle baca gazının ısısını tam olarak kullanabilir. Ancak ısı ihtiyacı düşük olan yerlerde yoğuşmalı kombi kullanılırsa baca gazının sıcaklığı istenilen seviyeye ulaşamayacaktır. Dolayısıyla baca gazı gizli ısısından faydalanamayacaktır. Yani kombi fazla enerji tüketecek ayrıca ortam istenildiği kadar ısıtılamayacaktır. Yoğuşmalı kombiler ile ilgili son yıllarda oldukça önemli gelişmeler yaşanmaktadır. Yeni tasarımlarla düşük ısı ihtiyacı olan konutlarda da kullanılması düşünülmektedir. Özellikle düşük baca gazı ısısından faydalanılabilen eşanjörler yardımıyla yoğuşmalı kombiler bütün kombilerin yerini alabilir. Özellikle eşanjör sistemlerindeki gelişmeler yoğuşmalı kombilerin her şartta kullanımını sağlayabilecektir. Ayrıca yoğuşmalı kombilerde bacadan atılan atık gaz emisyon oranları normal kombilere göre daha düşük değerlere sahiptir. Yoğuşmalı kombilerin ilk maliyetleri hermetik kombilere göre yüksektir. Ancak yılda hermetik kombilere göre %40’lara yaklaşan ekonomikliği önemli bir tercih sebebidir. Kombilerde yıllık bakım, ürünün verimli ve sorunsuz bir şekilde çalışabilmesi için önemlidir. Atık gaz boru donanım ve fan, güvenlik donanım elemanları, gaz ve su tesisat basınçları, min. ve maks. gaz basınç ayarları, eşanşörler, yanma odası, ateşleme grubu, brülör ve enjektörler  için yıllık bakım yapılmalıdır.

 

4. Kaynakça

Anonim, World Energy Outlook 2010, International Energy Agency, Paris.

baymak.com.tr, E.Tar: 05.11.2017

Bıyıkoğlu, A., Türkiye İklimlendirme Meclisi Sektör Raporu 2011, TOBB, Ankara.

Ertürk, F. U., (2010).Yoğuşmalı Kombi Teknolojilerinin Çevresel, Ekonomik Kazanımları Ve Yeni Hedefler, Yüksek Lisans Tezi, Trakya Üniversitesi, Edirne.

Genceli, O. F., Parmaksızoğlu, İ. C., Kalorifer Tesisatı (7. Baskı), Makine Mühendisleri Odası, İstanbul, 2012 

Kara Mehmet.,(2018), “Experımental Investıgatıon Of A Combı Boıler Heat Exchanger”, Yüksek Lisans Tezi, İzmir Institute of Technology, İzmir.

Koç Ali., Yağlı Hüseyin.,  Koç Yıldız., Uğurlu İrem., (2018) “Dünyada ve Türkiye’de Enerji Görünümünün Genel Değerlendirilmesi”  Mühendis ve Makine., 59, 692,  86-114.

Küçükçalı, R., Isıtma Tesisatı, Isısan Çalışmaları No: 265, İstanbul.

Muhammed Arslan Omar.,(2014). Yoğuşmalı kombiler için çok geçişli kompakt ısı değiştiricisi ve yarı küresel metal matrix yakıcının geliştirilmesi, Doktora tezi , Selçuk Üniversitesi,  Konya.

Omar, M.A., Altınışık, K., Reşitoğlu, İ.A.,(2015). "Development of Semi-Spherical Porous Metal Matrix Burner for Combies", J. of Thermal Science and Technology, 35, 2, 137-143.