Pompa basma yüksekliği nedir ve nasıl hesaplanır?
Pompa basma yüksekliği hesabı, bir pompanın devredeki bütün dirençleri yenebilmesi için suya kazandırması gereken enerjiyi metre su sütunu (mSS) cinsinden bulur. Pompa seçiminde debi ile birlikte en önemli ikinci değerdir. Dirençler dört gruba ayrılır: açık sistemlerde suyun kaldırılacağı statik yükseklik, boruların sürtünme kaybı, bağlantı parçalarındaki yerel kayıplar ve cihazların kendi basınç düşümleri. Dördü de aynı birimde toplanır.
Basma yüksekliği basınçla doğrudan ilişkilidir ama aynı şey değildir. Su için 1 mSS yaklaşık 9,81 kPa eder; yani 1 bar yaklaşık 10,2 mSS karşılık gelir. Basma yüksekliğinin üstünlüğü, akışkan yoğunluğundan bağımsız olmasıdır: pompa aynı çark ve devirle su da glikol da aynı yüksekliğe basar, yalnızca ürettiği basınç yoğunlukla orantılı değişir. Bu yüzden pompa eğrileri basınç değil yükseklik cinsinden verilir.
Bir pompanın manometrik basma yüksekliği, basma ve emme tarafındaki manometre okumalarından da bulunabilir: iki nokta arasındaki basınç farkı, hız yüksekliği farkı ve kot farkı toplanır. Tasarım aşamasında ise ölçüm yapılamayacağı için kayıplar hesapla toplanır; bu araç tasarım hesabını yapar.
Statik ve dinamik yükseklik: kapalı ve açık devrede fark
Kapalı bir ısıtma ya da soğutma devresinde suyun kaldırılması gerekmez, çünkü yükselen kol ile alçalan kol birbirini dengeler. Bu yüzden statik yükseklik yalnızca açık sistemlerde, örneğin depodan çatı tankına basan hatlarda hesaba girer. Kapalı devre pompası yalnızca sürtünme ve cihaz kayıplarını yenmek için çalışır; sistem statik basıncını ise genleşme tankı ve doldurma basıncı sağlar.
Açık sistemde durum farklıdır. Örneğin su seviyesinin pompa ekseninden 20 m yukarıdaki bir tanka basıldığını ve boru, yerel ve cihaz kayıplarının toplamının 6 mSS olduğunu düşünün: pompanın karşılaması gereken yükseklik 26 mSS eder ve bunun 20 metresi kaldırma işidir. Debi azaldıkça sürtünme kaybı küçülür ama kot farkı aynı kalır; bu yüzden açık sistemlerde pompa eğrisinin sol tarafı da kontrol edilmelidir.
En uzak devre, yerel kayıplar ve cihaz kayıpları
Dağıtım ağında pompa, en elverişsiz devreye göre seçilir. Bu devre çoğunlukla en uzak ya da en yüksek dirençli tüketicidir. Toplam boru uzunluğu hesaplanırken gidiş ve dönüş hatları birlikte düşünülür; ardından birim boy kayıp ile çarpılarak boru kaybı bulunur. Birim boy kayıp için tasarım hedefi 100-250 Pa/m aralığında seçilir ve seçilen çapta ayrıca doğrulanır.
Yerel kayıplar basit hatlarda boru kaybının yüzde 20-30 kadarı, çok armatürlü hatlarda yüzde 50 ve üzeri olarak alınır. Cihaz kayıpları katalogdan okunur: bir fancoil serpantini ya da plakalı eşanjör için tipik değer 20-40 kPa aralığındadır. Kontrol vanası için vananın otoritesini koruyacak kadar bir kayıp ayrılır; hidronik dengeleme vanaları ve süzgeçler de bu toplama girer. Süzgeçler kirlendiğinde kaybı artıracağı için temiz değerin yaklaşık iki katını hesaba katmak sağlıklıdır.
Hızlı bir dönüşüm hatırlatması: 20 kPa yaklaşık 2,04 mSS, 35 kPa yaklaşık 3,57 mSS, 50 kPa yaklaşık 5,10 mSS eder. Katalogda bar ya da kPa ile verilen cihaz kayıpları bu yüzden önce mSS cinsine çevrilip toplanmalıdır.
Emniyet payı, sistem eğrisi ve çalışma noktası
Hesaplanan değere yüzde 5 ila 15 emniyet payı eklemek yaygındır. Bunun nedeni, kirlenme ve kireçlenme ile zamanla artan kayıplardır. Ancak pay abartılırsa pompa büyür, çalışma noktası eğrinin sağına kayar ve verim düşer. Değişken devirli pompalarda hata payı devirle telafi edilebildiği için daha az pay yeterlidir.
Sistem direnci debiyle yaklaşık karesel artar; kapalı devrede sistem eğrisi orijinden geçen bir paraboldür. Pompa eğrisi ile sistem eğrisinin kesiştiği nokta gerçek çalışma noktasıdır. Basma yüksekliği gereğinden yüksek seçilirse pompa eğri boyunca sağa kayar, debi tasarımın üzerine çıkar, motor yüklenir ve gürültü artar. Gereğinden düşük seçilirse debi yetersiz kalır. Seçtiğiniz pompanın eğrisini kontrol edin: debi ve basma yüksekliği değerlerinin kesiştiği nokta, eğrinin en verimli bölgesine yakın olmalıdır. Hesaplayıcının önerdiği ürünler, debi ve basma yüksekliği aralıklarını sağlayan pompalardır; son seçimi eğri üzerinde yapın.
12 m³/h debili kapalı ısıtma devresi için pompa basma yüksekliği
- Veriler: kapalı devre (Hs = 0 m), toplam boru boyu 150 m, R = 200 Pa/m, yerel kayıp %30, cihaz kaybı 35 kPa, emniyet %10.
- Boru kaybı: 150 × 200 = 30.000 Pa, yani 3,06 mSS.
- Yerel kayıplar: %30 × 3,06 = 0,92 mSS.
- Cihaz kaybı: 35 kPa / 9,81 = 3,57 mSS.
- Toplam: 7,54 mSS; %10 pay ile seçim değeri 8,30 mSS (81,4 kPa).
- Dağılım: toplam kaybın %41 kadarı boru sürtünmesi, %12 kadarı yerel kayıplar, %47 kadarı cihaz kayıplarıdır; iyileştirme için önce en büyük kaleme bakılır.
- Pompa seçimi: 12 m³/h debide 8,3 mSS değerini sağlayan, çalışma noktası eğrinin en verimli bölgesine yakın pompa seçilir.