Havalandırma Kanalı Hesabı

Hava Kanalı Hesabı Beş Adımda

1. Debiyi belirleyin. Mahal debisi kişi sayısından, hava değişiminden ya da ısı yükünden gelir. Fabrika, ofis, spor salonu gibi mahallerde bu adım ayrı bir havalandırma hesabıyla yapılır; kanal hesabı o debiyi girdi olarak alır.
2. Hız ya da sürtünme hedefi seçin. Konfor tesisatında kanal kısmına ve gürültü hedefine göre hız seçilir. Eşit sürtünme yönteminde bunun yerine metre başına basınç kaybı (Pa/m) sabit tutulur.
3. Kesiti bulun ve piyasa ölçüsüne yuvarlayın. Spiral kanalda katalog çapına, dikdörtgen kanalda 50 mm adıma yukarı yuvarlanır. Gerçek hız seçilen ölçüyle yeniden hesaplanır.
4. Her kısmın kaybını hesaplayın. Düz kanal sürtünmesi, dirsek, T ve redüksiyon kayıpları ve menfez, filtre, damper gibi cihazların katalog kayıpları toplanır.
5. En dirençli yolu toplayın. Fandan en dirençli uca giden yol (kritik devre) fan basıncını belirler. Emniyet payı gizli çarpan olarak değil, ayrı satır olarak eklenir.

Kanal Kesit Hesabı

Gerekli kesit, debinin hedef hıza bölünmesiyle bulunur. Debi m³/h girildiği için saniyeye çevirmek üzere 3600'e bölünür:

A = Q / (3600 × V)  ·  yuvarlak kanalda D = √(4 × A / π)

• Q: hava debisi (m³/h)
• V: hedef ortalama hız (m/s)
• A: net iç kesit alanı (m²), D: iç çap (m)

Örnek: 3600 m³/h debi 6 m/s hedef hızla 0,1667 m² kesit ister. Bu alanın yuvarlak karşılığı Ø460,7 mm'dir. Spiral çap listesinde bir üst ölçü olan Ø500 seçildiğinde gerçek hız 5,09 m/s'ye, birim sürtünme kaybı 0,54 Pa/m'ye iner. Tavan yüksekliği yuvarlak kanala izin vermiyorsa aynı kesit 500×350 mm (0,175 m², 5,71 m/s) gibi bir dikdörtgen ölçüyle karşılanır.

Dikdörtgen Kanalda Hız Gerçek Kesitten Hesaplanır

Dikdörtgen kanalda iki ayrı çap tanımı kullanılır. Hidrolik çap Dh = 2·W·H / (W + H), sürtünme denkleminde yer alır. Eşdeğer çap De = 1,30 · (W·H)^0,625 / (W + H)^0,25 ise aynı debide aynı birim kaybı veren yuvarlak kanalın çapıdır (ASHRAE kanal tasarımı bağıntısı). 500×300 mm kanalda Dh = 375 mm, De = 420 mm çıkar.

De çapındaki dairenin alanı (0,139 m²) gerçek kesitten (0,150 m²) küçüktür. Hız De üzerinden hesaplanırsa 3600 m³/h için 7,22 m/s görünür, oysa kanaldaki gerçek ortalama hız 6,67 m/s'dir. Araç hızı her zaman W×H kesitinden, sürtünmeyi hidrolik çap ve gerçek hızla hesaplar. Eşdeğer çap yolunu yalnız kontrol olarak gösterir: bu örnekte iki yol 1,269 ve 1,283 Pa/m verir, fark %1'dir.

Kanal Hız Hesabı ve Önerilen Hızlar

Ölçüsü belli bir kanaldaki hız V = Q / (3600 × A) ile bulunur. Hızın üst sınırını çoğunlukla gürültü, alt sınırını kanalın sac ve yer maliyeti belirler. Binaların Yangından Korunması Hakkında Yönetmelik genel bir kanal hızı sınırı koymaz. Kamu işlerinde sözleşme eki olan Bakanlık Makina Tesisatı Genel Teknik Şartnamesi (madde 3.11.8), projede aksi belirtilmedikçe ana dağıtım kanallarında en çok 8 m/s, ana emiş kanallarında en çok 6,5 m/s hız öngörür. Tasarım hızı için en çok başvurulan tablolar aşağıdadır.

Alçak hızlı sistemlerde önerilen hızlar (m/s), ASHRAE El Kitabı 1972 tablosundan:

Gürültü hedefine göre azami hızlar (m/s), Avustralya iklimlendirme mühendisleri derneği AIRAH'ın 2019 tarihli kanal gürültüsü çalışmasından. Bu değerler debisi 1000 L/s (3600 m³/h) üzerindeki sistemler için verilmiş mutlak üst sınırlardır, tasarım hızı değildir:

Aynı çalışmanın kullanım eşleştirmesine göre konut, kütüphane ve tiyatro NC 30; özel ofis, okul, otel ve hastane odası NC 35; genel ofis, laboratuvar ve yemek salonu NC 40; mağaza, kafeterya ve lobi NC 45 hedefler. Millî Eğitim Bakanlığı'nın tesisat modülü alçak hızlı kanallar için konfor tesisatında 10 m/s, endüstride 12–15 m/s sınırını verir; basınca göre 100 mmSS'ye kadar alçak, 175 mmSS'ye kadar orta, 300 mmSS'ye kadar yüksek basınç sınıfı tanımlar.

Mutfak egzozu, duman tahliyesi, basınçlandırma, otopark ve toz toplama hatlarında bu konfor tabloları kullanılmaz. Bu hatların debisi ve hızı kendi kurallarıyla belirlenir; araç bu amaçlar seçildiğinde hız önerisi vermez ve ilgili araca yönlendirir.

Kanal Debi Hesabı

Ölçüsü ve hızı bilinen kanalın debisi Q = 3600 × V × A ile bulunur. Mevcut bir hattın yetip yetmediğini anlamak için ölçülen hız kullanılır. Kanal kesitinde hız düzgün dağılmaz, duvara yaklaştıkça düşer. Bu yüzden tek noktadan okunan anemometre değeri değil, kesit boyunca birçok noktada alınan ölçümlerin ortalaması esas alınır. Örnek: 600×400 mm kanalda ortalama 5,2 m/s ölçülmüşse debi 3600 × 5,2 × 0,24 = 4493 m³/h'dir.

Hava Kanalı Basınç Kaybı Hesabı

Düz Kanalda Sürtünme Kaybı: Darcy–Weisbach

pv = ρ · V² / 2  ·  R = (f / Dh) · pv  ·  Δp = R · L

• pv: dinamik (hız) basıncı, Pa. 20 °C ve deniz seviyesinde hava yoğunluğu ρ = 1,204 kg/m³ alınır.
• f: Darcy sürtünme faktörü (boyutsuz)
• R: birim sürtünme kaybı (Pa/m), L: kısım uzunluğu (m)

Hava yoğunluğu sıcaklık ve rakımla değişir; araç bunu ρ = p / (287,055 · T) ile hesaplar. 20 °C'den 40 °C'ye çıkıldığında yoğunluk %6,4 düşer. İstanbul ve Kocaeli'deki yapıların çoğunda rakım etkisi küçüktür (100 m'de %1,2). Sıcak egzoz ve proses hatlarında ise sıcaklık girdisi sonucu belirgin biçimde değiştirir.

Sürtünme Faktörü: Colebrook Denklemi

1/√f = −2 · log₁₀( ε / (3,7 · Dh) + 2,51 / (Re · √f) )  ·  Re = V · Dh / ν

f denklemin iki yanında bulunduğu için iterasyonla çözülür. Araç başlangıç değerini açık bir yaklaşık formülden (Swamee–Jain) alır ve sonuç değişmeyene kadar tekrarlar. Excel dosyasında aynı işlem üç sütunda yapılır; üçüncü turda fark milyonda birin altına iner, döngüsel başvuru ayarı gerekmez. Reynolds sayısı 2300'ün altındaysa akış laminerdir ve f = 64/Re kullanılır; 2300–4000 arası geçiş bölgesidir, araç bu aralıkta uyarı verir. Konfor kanallarında Re çoğunlukla 50.000 ile 500.000 arasındadır.

Yöntemin sağlaması: Ø254 mm, 472 L/s debili, 30 m galvaniz kanal için bu hesap 114,4 Pa verir. ASHRAE'nin kanal ek parçası veri tabanında yayımlanan aynı örneğin sonucu da 114,4 Pa'dır.

Pürüzlülük Değerleri

ASHRAE Fundamentals 2021 kanal pürüzlülüğü tablosundan, mm cinsinden:

Pürüzlülük, hızın yanında ikinci derecede kalır. Ø610 mm kanalda ε on katına çıkarıldığında kayıp 5 m/s'de yaklaşık 1,35, 20 m/s'de yaklaşık 1,5 katına çıkar. Flex kanalda asıl etken sıkışmadır: kısmen sıkışmış bir flex bağlantının kaybı tam gergin hâlinin birkaç katına çıkabilir. Bu yüzden flex bağlantılar kısa ve gergin döşenir, uzun hatlar sert kanalla taşınır.

Yerel Kayıplar: Dirsek, T, Redüksiyon ve Cihazlar

Δp = C · ρ · V² / 2. Her ek parça katsayısı belirli bir hıza göre tanımlanmıştır: dirsekte kendi hızı, T parçasında çoğunlukla ana koldaki (ortak) hız, ani genişlemede küçük kesitteki hız. Katsayı başka bir hıza göre verilmişse satır hızına C₂ = C₁ · (V₁ / V₂)² ile çevrilir. Bu dönüşüm atlanırsa branşman kayıpları olduğundan büyük ya da küçük çıkar.

Boru tesisatı için geliştirilmiş T ve dirsek bağıntıları HVAC parçalarında temkinli, yani yüksek sonuç verir; preslenmiş bir HVAC dirseğinde ASHRAE verisinin yaklaşık iki katı çıkabilir. Araç bu değerleri "temkinli üst değer" etiketiyle gösterir, üretici katalog değeri girildiğinde onu kullanır. Menfezin basınç kaybı ve atış mesafesi menfez seçimiyle birlikte belirlenir; susturucunun basınç kaybı da üretici kataloğundan alınıp cihaz kaybı olarak hatta eklenir. Susturucu ve ses yalıtımının bir ofis kanal hattında birlikte uygulandığı iş modern ofis havalandırma kanalı kurulumu referansında.

Kritik Devre, Emniyet Payı ve Fan Noktası

Her kısmın kaybı Δp_kısım = R · L + ΣC · pv + ΣΔp_cihaz ile bulunur. Besleme hattında fan çıkışından her uç menfeze, emiş ve egzoz hattında her emiş ağzından fana giden yol toplanır. Toplamı en büyük olan yol kritik devredir ve fan bu basınca göre seçilir. Kısa kollarda artan basınç damperle ya da kesit daraltılarak dengelenir. Basınç kaybı debinin karesiyle değiştiği için dengeleme sonrası debi Q₂ = Q₁ · √(Δp_yüksek / Δp_düşük) ile tahmin edilir. Tasarımda 1200 m³/h için 80 Pa kayıp hesaplanan bir kol, 116 Pa'lık kritik devreyle aynı noktaya bağlanıp kısılmazsa kol debisi yaklaşık 1446 m³/h'e çıkar ve uzak kolların havasını azaltır.

Millî Eğitim Bakanlığı'nın tesisat modülü imalat hataları için %10–15 emniyet payı önerir; araçta varsayılan %10'dur. Sonuç "debi @ basınç" biçiminde verilir ve fan seçiminin girdisi olur. Fan tiplerinin birim fiyatlarının nasıl oluştuğu hücreli aspiratör fiyatları sayfasında anlatılıyor.

Boyutlandırma Yöntemi Seçimi

Eşit sürtünmede çap D = (8 · f · ρ · Q² / (π² · R))^1/5 ile bulunur; f çapa bağlı olduğu için iki üç turda yakınsar. 3600 m³/h ve 0,8 Pa/m hedefiyle teorik çap 462 mm, hız 5,96 m/s çıkar ve piyasa ölçüsü olarak Ø500 seçilir. 0,8 Pa/m aracın varsayılan değeridir, bir standart değeri değildir; kullanıcı 0,5–2,0 Pa/m arasında değiştirir ve sonuç hız tablolarıyla birlikte kontrol edilir. Toz taşıyan hatlarda sabit hız yöntemi uygulanır; taşıma hızı ve filtre alanı toz toplama sistemleri tasarımında tozun cinsine göre seçilir.

Çözümlü Örnek: Ofis Katı Besleme Hattı

Galvaniz spiral kanal (ε = 0,09 mm), 20 °C, deniz seviyesi. Fan debisi 3600 m³/h. Ana hattan T1'de bir kola 1200 m³/h ayrılıyor, T2'de son kola 1200 m³/h gidiyor. Kritik devre üç kısımdan oluşuyor.

1. kısım (fan → T1): Ø450, 12 m, 3600 m³/h

• Kesit A = π × 0,450² / 4 = 0,1590 m², hız V = 1,000 / 0,1590 = 6,29 m/s
• Re = 6,29 × 0,450 / 1,506×10⁻⁵ = 187.900, ε/D = 0,0002, Colebrook ile f = 0,01724
• pv = 1,204 × 6,29² / 2 = 23,80 Pa, R = 0,01724 / 0,450 × 23,80 = 0,912 Pa/m
• Sürtünme 0,912 × 12 = 10,95 Pa; preslenmiş dirsek (C = 0,11) 2,62 Pa → kısım toplamı 13,56 Pa

2. kısım (T1 → T2): Ø400, 10 m, 2400 m³/h

• V = 5,31 m/s, f = 0,01812, pv = 16,94 Pa, R = 0,768 Pa/m → sürtünme 7,68 Pa
• T1 düz geçiş kaybı (1. kısım hızına göre C ≈ 0,044) 1,06 Pa → 8,73 Pa

3. kısım (T2 → son menfez): 1200 m³/h, 8 m

• Önce Ø250 denendi: hız 6,79 m/s, birim kayıp 2,15 Pa/m. Bu hız, ofis ve kamu binaları sütunundaki branşman aralığının (3,0–4,6 m/s) üstünde kalıyor.
• Bir üst çap Ø315 seçildi: V = 4,28 m/s, f = 0,01975, pv = 11,01 Pa, R = 0,691 Pa/m → sürtünme 5,52 Pa
• T2 branşman ağzı: boru T'si bağıntısından temkinli üst değer C = 1,195 (2. kısım hızına göre) → 20,25 Pa
• Preslenmiş dirsek (C = 0,11) 1,21 Pa; menfezin katalog kaybı (örnek değer) 20 Pa → 46,99 Pa

Fan noktası, santralin iç kayıpları hariç 3600 m³/h @ yaklaşık 76 Pa harici statik basınçtır; filtre ve batarya kayıpları santral kataloğundan eklenir. Son kolu Ø250 yerine Ø315 yapmak o kolun birim sürtünme kaybını 2,15 Pa/m'den 0,69 Pa/m'ye, yani üçte birine indirdi ve hızı önerilen aralığa çekti.

Kanalın Amacına Göre Yönetmelik Kuralları

Binaların Yangından Korunması Hakkında Yönetmelik kanal hızı vermez, ama kanalın amacına göre malzeme ve damper kuralları koyar:

• Mekanik duman kontrol kanalları çelik, alüminyum ve benzeri malzemeden yapılır (madde 87/2). Bu hatların debisi duman tahliye hesabından gelir; uygulaması duman tahliye sistemi kapsamındadır.
• Basınçlandırma sisteminin kanallarında yangın damperi kullanılmaz (madde 87/9). Debi ve basınç farkı merdiven basınçlandırma hesabıyla bulunur; sistem merdiven basınçlandırma sistemi sayfasında anlatılıyor.
• Mutfak egzoz kanalı diğer sistemlerden bağımsızdır, korunmamış yanıcı malzemeden en az 50 cm uzakta geçer, hava giriş açıklıklarından en az 5 m uzağa atılır ve bu kanala yangın damperi konulamaz (madde 88/2). Davlumbaz debisi pişirme cihazlarına göre ayrı hesaplanır.
• Toplam alanı 2000 m²'yi aşan kapalı otoparkta bağımsız mekanik duman tahliyesi ve saatte en az 10 hava değişimi istenir (madde 88/3).
• Bir santral birden çok yangın kompartımanına hizmet ediyorsa kompartıman geçişlerinde üfleme ve emiş kanallarına yangın damperi konur (madde 87/6).

Kamu işlerinde Bakanlık şartnamesi ayrıca izolasyondan önce sızdırmazlık denemesi ister ve kanallarda en çok %3 kaçağa izin verir (madde 3.13.3).

Sık Yapılan Hatalar

• Dikdörtgen kanalda hızı eşdeğer çaptan hesaplamak. 500×300 mm örneğinde hız 6,67 yerine 7,22 m/s görünür ve kanal gereksiz yere büyütülür.
• 1 mmSS'yi 10 Pa almak. Konvansiyonel değer 9,80665 Pa'dır, yuvarlama %2 hata getirir. Fan kataloğu Pa, eski proje mmSS veriyorsa dönüşüm açık yazılmalıdır.
• Ek parça katsayısını yanlış hıza uygulamak. T katsayısı ana kol hızına göre verilmişse branşman hızıyla çarpmak kaybı çarpıtır.
• Fanı ortalama hatta göre seçmek. Fan en dirençli yolun basıncını karşılamalıdır; aksi hâlde kritik uçta debi eksik kalır.
• Debi iki katına çıkınca kaybın da iki katına çıkacağını sanmak. Dinamik basınç hızın karesiyle büyür. Ø450 kanalda debiyi 3600'den 7200 m³/h'e çıkarmak birim kaybı yaklaşık 3,7 katına çıkarır.
• Flex kanalı uzun ve sıkışık döşemek. Kayıp tablo değerinin birkaç katına çıkar, uç menfez debisi düşer.
• Mutfak, duman ve toz hatlarını konfor hız tablosuyla boyutlandırmak. Bu hatların kendi kuralları ve hesap araçları vardır.

Excel ve PDF Çıktısı

"Excel'e aktar" düğmesi hesabı .xlsx dosyası olarak indirir. Parametreler (sıcaklık, rakım, pürüzlülük, emniyet payı) ayrı bir sayfadadır. Hat tablosunda kesit, hız, Reynolds sayısı, sürtünme faktörü, dinamik basınç ve kayıp sütunları değer olarak değil formül olarak yazılır; bir ölçüyü değiştirdiğinizde Excel satırı yeniden hesaplar. Formüller İngilizce fonksiyon adlarıyla kaydedilir, Türkçe Excel bunları kendi adlarıyla gösterir. PDF çıktısı aynı tabloyu, adım adım çözümü ve kaynak listesini A4 sayfaya yerleştirir. Her iki çıktıda da ön boyutlandırma uyarısı yer alır.

Kanal İmalatı, Metraj ve Keşif

Hesapta çıkan ölçülerle kanalın sac yüzeyi ve ağırlığı çıkarılır; birim fiyatın metrekare üzerinden nasıl kurulduğunu havalandırma kanalı fiyatları sayfasında görebilirsiniz. Galvaniz dikdörtgen ve spiral kanalın imalatı ile montajı hava kanalı imalatı hizmetinin, kanalın bağlandığı sistemin bütünü havalandırma sistemleri hizmetinin konusudur. Spiral, dikdörtgen, yassı oval ve esnek kanalın hangi mahalde tercih edildiği hava kanalı imalatı sayfasındaki kanal tipleri tablosunda; büyük kesitli bir hatta askı, takviye ve sızdırmazlığın birlikte çözüldüğü uygulama endüstriyel kanal montajı referansında. İstanbul ve Kocaeli'deki projeler için hesap çıktınızı iletişim sayfasındaki formla göndererek keşif isteyebilirsiniz.

Bu hesabın öncesi ve sonrası için kardeş araçlar: mahal debisi için havalandırma hesabı, sac yüzeyi ve ağırlık için kanal metraj hesabı, uç elemanlar için menfez hesabı, fan noktasından motor gücüne geçmek için salyangoz fan hesabı. Konfor tablolarının kullanılmadığı hatlar için davlumbaz emiş hesabı, duman tahliye hesabı, merdiven basınçlandırma hesabı, otopark havalandırma hesabı ve jet pulse filtre hesabı.

Dayanılan Kaynaklar

• Binaların Yangından Korunması Hakkında Yönetmelik, madde 87 ve 88 (mevzuat.gov.tr güncel metni)
• Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı, Makina Tesisatı Genel Teknik Şartnamesi, Bölüm 3, maddeler 3.11.8 ve 3.13.3
• ASHRAE Handbook — Fundamentals, kanal tasarımı bölümü (Darcy–Weisbach, Colebrook, pürüzlülük tablosu) ve ASHRAE kanal ek parçası veri tabanının yayımlanmış örnekleri
• ASHRAE Handbook 1972, alçak hızlı sistemler için önerilen hızlar
• AIRAH, HVAC&R Nation, Temmuz–Ağustos 2019, kanal sistemlerinde gürültü kontrolü (NR'ye göre azami hızlar, NC kullanım tablosu)
• MEB MEGEP, Havalandırma Tesisat Elemanları modülü, 2015