Trafo Radyatörü Kaç Dilim Olmalı? Dilim Sayısı Hesabı
Sipariş formlarında en sık gördüğümüz eksik satır budur: radyatör istenir, ölçü verilir, ama dilim sayısının nereden geldiği yazmaz. Oysa bu sayı bir tercih değil, bir hesabın son satırıdır. Transformatörün attığı ısıdan başlayıp kazan cidarının payını düşünce radyatöre kalan yük çıkar; bu yükü tek dilimin kapasitesine bölünce dilim sayısı kendiliğinden belirlenir. Sırayı tersine çevirip önce dilim sayısını sabitlemek, sonra sıcaklık artışının tutmasını ummak, imalatçı açısından en pahalı yoldur.
Konu iki nedenle karışıyor. Birincisi, dilim başına kapasite tek bir sayı değil; dilim boyuna, panel hatvesine, yağ-hava sıcaklık farkına ve bataryanın derinliğine bağlı olarak değişiyor. İkincisi, arama motorunda bu soruyu sorduğunuzda karşınıza büyük ihtimalle ev tipi panel radyatör hesapları çıkıyor; oda ısıtması için yazılmış o formüllerin trafo soğutmasıyla hiçbir ilgisi yok.
Bu yazıda hesap zincirini baştan sona kuruyoruz: kayıp, cidarın attığı pay, dilim başına kapasite, dilim boyu ile dilim sayısı arasındaki takas, doğal konveksiyonun bittiği ve fana geçilen sınır. İki tablo veriyoruz ve tablolardaki her sayının nasıl türetildiğini gösteriyoruz ki kendi kayıp ve ölçü değerlerinizle aynı hesabı tekrarlayabilesiniz.
Dilim Sayısı Seçilmez, Geriye Çözülür
Trafo radyatörü dilim sayısı sorusunun dürüst cevabı bir katalog satırı değil, bir hesap zinciridir. Zincir şu sırayla kurulur: transformatörün toplam kaybı belirlenir, bu kaybın bir bölümünü kazan cidarı ve kapak yüzeyi atar, geriye kalan ısı yükü radyatöre düşer. Radyatöre düşen yük, tek dilimin verebileceği kapasiteye bölününce dilim sayısı ortaya çıkar. Yani dilim sayısı bir girdi değil, çıktıdır.
Zincirin her halkasında ölçülebilir bir büyüklük vardır. Toplam kayıp watt cinsindendir ve IEC 60076-1 kapsamında ölçülür. Sınır koşulunu ise sıcaklık artışı belirler: IEC 60076-2, mineral yağlı ve doğal soğutmalı transformatörler için üst yağ sıcaklık artışını 60 K, sargı ortalama sıcaklık artışını 65 K, en sıcak nokta artışını 78 K ile sınırlar. Ortam referansı da standarttan gelir; azami 40 °C, aylık ortalama 30 °C, yıllık ortalama 20 °C. Radyatör hesabı, bu sınırların içinde kalmayı sağlayan yüzeyi bulma işidir. Sıcaklık artışı sınırı yoksa dilim sayısının doğru ya da yanlışı da yoktur.
Bir noktayı baştan açalım: bu soruyu aratınca çıkan sonuçların çoğu ev tipi panel radyatör hesabıdır (22 m2 salon için 33 dilim gibi) ve oda ısıtması için yazılmıştır; trafo soğutmasıyla ilgisi yoktur.
Aşağıdaki bölümlerde zinciri sırayla açıyoruz: kayıp, cidar payı, dilim başına kapasite, dilim boyu takası ve doğal konveksiyonun yetmediği nokta.
Atılacak Isıyı Watt Olarak Sabitleyin
Hesabın ilk halkası, soğutulacak ısının kVA değil watt olmasıdır. Transformatörün gücü değil, kaybı ısınır. Toplam ısı yükü iki bileşenden oluşur: yüksüz kayıp, yani nüve kaybı, ve yük kaybı, yani sargı ve ek kayıplar. Yüksüz kayıp yük durumundan bağımsız olarak sürekli devrededir; yük kaybı ise akımın karesiyle değişir. Isıl tasarım, sürekli çalışılacak yük seviyesindeki toplam kayba göre yapılır; bu genellikle anma yüküdür ancak sözleşmede aşırı yük profili varsa hesap ona göre kurulur.
Kayıp değerini nereden alırsınız
Kayıp bir tahmin değildir. Aynı anma gücündeki iki transformatörün kayıpları tasarıma göre farklı çıkar; bu yüzden radyatör hesabına başlamadan önce üreticinin kayıp beyanını ya da şartname sınırını elde etmek gerekir. TEDAŞ şartnameleri belirli anma güçleri için azami yüksüz ve yük kaybı değerleri tanımlar; alıcı tarafındaysanız hesabın girdisini bu tablodan almak, tahmin yürütmekten güvenlidir. IEC 60076-1 ise bu kayıpların hangi koşullarda ölçüleceğini belirler, dolayısıyla karşılaştırdığınız iki değerin aynı referans sıcaklığa indirgenmiş olduğundan emin olun.
Bu bölümün sonunda elinizde tek bir sayı olmalıdır: kW cinsinden atılacak toplam ısı. Bu sayı yoksa dilim sayısı da yoktur. Ayrıntılı yüzey hesabı için soğutma yüzeyi hesabı yazımızdaki adımlar bu girdinin üzerine kurulur.
Kazan Cidarının Attığı Payı Düşün
Radyatöre kalan yük, toplam kayıptan kazan cidarının attığı ısının çıkarılmasıyla bulunur. Cidar iki mekanizmayla ısı atar: ışınım ve doğal taşınım. İkisi de hesaplanabilir. Örnek bir hesap kuralım; siz kendi sıcaklık ve ölçü değerlerinizle tekrarlayın.
- Kabul: cidar yüzey sıcaklığı 80 °C (353 K), ortam 40 °C (313 K), sıcaklık farkı 40 K, cidar yüksekliği 1,5 m, boyalı çelik için yayınım katsayısı yaklaşık 0,9.
- Işınım: q = 0,9 × 5,67×10⁻⁸ × (353⁴ − 313⁴). Parantez içi 1,553×10¹⁰ − 0,960×10¹⁰ = 5,93×10⁹. Sonuç yaklaşık 303 W/m².
- Doğal taşınım: düşey levha için basitleştirilmiş bağıntı h = 1,42 × (ΔT/L)^0,25 kullanılırsa h = 1,42 × (40/1,5)^0,25 = 3,2 W/m²K, buradan q = 3,2 × 40 = 129 W/m².
- Toplam: yaklaşık 432 W/m². Serbest cidar alanı 8 m² ise cidarın attığı ısı 8 × 432 = 3,5 kW mertebesindedir.
Bu örnekte toplam kayıp 33,5 kW olsaydı radyatöre 30 kW kalırdı. Cidar payını büyütmenin bir yolu da yüzeyi dalgalandırmaktır; dalga duvar mı radyatör mü sorusu tam burada devreye girer ve kazan boyutu, taşıma gabarisi ve montaj yükleriyle birlikte değerlendirilir.
Bir Dilim Ne Kadar Isı Atar
Dilim başına kapasite tek bir sabit değildir; birkaç değişkenin çarpımıdır. Birincisi geometridir. Bir dilim, iki preslenmiş sacın birleştirilmesiyle oluşan kanallı bir paneldir; dış yüzey alanı yaklaşık olarak 2 × panel genişliği × dilim boyudur. Panel genişliği 520 mm olan bir dilimde metre başına yüzey 2 × 0,52 = 1,04 m² eder. Dolayısıyla 2.000 mm boyundaki bir dilimin dış yüzeyi 2,08 m²dir. Bu, katalogdan alınacak değil, ölçüden çıkacak bir sayıdır.
İkincisi ısı akısıdır, yani m² başına atılan watt. Bu değer yağ-hava sıcaklık farkına, panel hatvesine ve bataryadaki dilim sayısına bağlıdır. Kritik nokta şudur: 45-50 mm hatveyle yan yana dizilen panellerin büyük bölümü birbirini görür, bu yüzden ışınım bileşeni komşu paneller arasında büyük ölçüde birbirini götürür. Serbest cidarda 300 W/m² mertebesinde olan ışınım katkısı, batarya içindeki panellerde belirgin şekilde düşer. Sonuç: dilim sayısını iki katına çıkarmak kapasiteyi iki katına çıkarmaz.
Üçüncüsü yağın kendisidir. Termosifon debisi yağın yoğunluk ve viskozitesine bağlıdır; IEC 60296, genel amaçlı yalıtım yağı için 40 °C’de en çok 12 mm²/s viskozite ve 20 °C’de en çok 0,895 g/cm³ yoğunluk tanımlar. Soğuk iklimde viskozite arttıkça sirkülasyon zayıflar ve aynı yüzey daha az ısı atar.
Boya kalınlığı kapasiteyi düşürür mü
Pratikte hayır. 120 mikron toplam kuru film ve yaklaşık 0,25 W/mK iletkenlik için ısıl direnç 120×10⁻⁶ / 0,25 = 4,8×10⁻⁴ m²K/W olur; 400 W/m² akıda bu yalnızca 0,19 K’lik bir fark yaratır. Kalınlığın asıl konusu korozyondur, ısı değil. Panelin nasıl imal edildiği ise ayrı bir konu; trafo radyatörünün üretimi başka bir yazının kapsamıdır.
Dilim Boyu, Dilim Sayısı ve Toplam Kapasite Tablosu
Aşağıdaki tablo bir şartname değil, bir örnek hesaptır. Kabuller açıktır: panel genişliği 520 mm, dış yüzey 2 × 0,52 × dilim boyu, örnek ısı akısı 400 W/m², radyatöre kalan yük 30 kW ve panel hatvesi 50 mm. Kendi projenizde ısı akısını üreticinin tip test verisiyle, yükü kendi kayıp değerinizle değiştirin; tablo doğrusal olarak ölçeklenir.
| Dilim boyu (mm) | Dış yüzey (m²) | Örnek kapasite, q=400 W/m² (W) | 30 kW için gereken dilim (adet) | 50 mm hatveyle batarya genişliği (mm) |
|---|---|---|---|---|
| 1.000 | 1,04 | 416 | 73 | 3.650 |
| 1.500 | 1,56 | 624 | 49 | 2.450 |
| 2.000 | 2,08 | 832 | 37 | 1.850 |
| 2.500 | 2,60 | 1.040 | 29 | 1.450 |
| 3.000 | 3,12 | 1.248 | 25 | 1.250 |
Tablodaki hiçbir sayı ezberlenecek bir değer değildir; hepsi dört işlemle üretilmiştir. Örneğin 2.500 mm satırı için 2 × 0,52 × 2,5 = 2,60 m², 2,60 × 400 = 1.040 W, 30.000 / 1.040 = 28,8 ve yukarı yuvarlanarak 29 dilim, 29 × 50 = 1.450 mm batarya genişliği.
Tablonun asıl söylediği şudur: aynı 30 kW, 25 dilimle de 73 dilimle de atılabilir. Fark kapasitede değil, kapladığı yerde ve maliyettedir. 1.000 mm dilimle 3,65 m genişliğinde bir batarya gerekir ki bu çoğu kazanın tek bir yüzüne sığmaz; yük iki veya dört bataryaya bölünmek zorunda kalır.
Uzun Az Dilim mi, Kısa Çok Dilim mi
Takas net: dilim boyu arttıkça dilim başına kapasite artar, gereken dilim sayısı ve batarya genişliği düşer. Ama dilim boyunu serbestçe uzatamazsınız, çünkü üst ve alt kollektörlerin bağlanacağı flanşlar kazan yüksekliğinin içinde kalmak zorundadır. Dilim boyu pratikte kazan yüksekliğinden flanş, vana ve montaj payları düşüldükten sonra kalan ölçüyle sınırlıdır.
Uzun dilimin ikinci avantajı hidroliktir. Termosifon sirkülasyonunu yaratan basınç farkı Δp = g × Δh × Δρ bağıntısıyla bulunur. Sıcak ve soğuk kol arasında 25 K fark, yaklaşık 880 kg/m³ yoğunluk ve mineral yağ için tipik 0,0007 1/K genleşme katsayısı alınırsa Δρ = 880 × 0,0007 × 25 = 15,4 kg/m³ olur. Δh, radyatörün ve sargının ısıl merkezleri arasındaki düşey farktır; basitleştirilmiş bir kabulle Δh = 0,5 × dilim boyu alınırsa aşağıdaki mertebeler çıkar.
| Dilim boyu (mm) | Boş çelik ağırlığı, 1,2 mm kabulüyle (kg) | Örnek termosifon basıncı, Δh=0,5·L (mbar) |
|---|---|---|
| 1.000 | 9,8 | 0,76 |
| 1.500 | 14,7 | 1,13 |
| 2.000 | 19,6 | 1,51 |
| 2.500 | 24,5 | 1,89 |
| 3.000 | 29,4 | 2,27 |
Ağırlık sütunu geometriden gelir: 2 × 0,52 × L × 0,0012 m × 7,85 kg/dm³ çarpımı metre başına 9,8 kg verir; yağ dolusu ağırlık bunun üzerine eklenir ve kazan cidarındaki takviye hesabını doğrudan etkiler. Basınç sütunu ise sirkülasyonu sağlayan kuvvetin yalnızca birkaç mbar mertebesinde olduğunu gösterir. Bu kadar küçük bir itici güçle çalışan bir devrede kollektör kesiti, dirsek sayısı ve vana kaybı doğrudan kapasiteye yansır.
Doğal Konveksiyon Nerede Biter, Fan Nerede Başlar
Doğal soğutmanın sınırı bir dilim sayısı eşiği değil, geometrik ve hidrolik bir tıkanmadır. Üç işaret aynı anda görünmeye başladığında fana geçiş masaya gelir. Birincisi yer: gereken batarya genişliği kazanın kullanılabilir cephe uzunluğunu aşıyorsa dilim eklemek artık çözüm değildir; tablodaki 3.650 mm satırı bu duruma tipik bir örnektir. İkincisi kollektör hidroliğidir; birkaç mbarlık itici basınçla beslenen bir kollektöre çok sayıda dilim asıldığında uçtaki dilimlerde debi düşer ve o diliım hesapta yazdığı kadar ısı atmaz. Üçüncüsü ışınım kaybıdır; derinleşen bataryada paneller birbirini gördüğü için dilim başına verim düşmeye devam eder.
Fan eklendiğinde soğutma sınıfı değişir. IEC 60076-2, soğutma düzenlerini dört harfli kodlarla tanımlar; doğal yağ ve doğal hava için ONAN, doğal yağ ve cebri hava için ONAF, pompalı ve fanlı düzen için OFAF kullanılır. Aynı radyatör bataryası, fanla birlikte daha yüksek bir anma gücünde çalışabilir; bu yüzden çift anma değerli sipariş verildiğinde dilim sayısı ONAN kademesine göre hesaplanır, fan ise üst kademe için eklenir.
Fanın bedeli de sayılabilir: yardımcı besleme gücü, kontrol devresi ve gürültü. Ses seviyesinin nasıl ölçüleceği IEC 60076-10 kapsamındadır ve yerleşim yerine yakın sahalarda bu ölçüm çoğu zaman şartnamede yer alır. Alternatiflerin karşılaştırması için soğutma sistemleri yazımızdaki sınıflandırma tablosuna bakılabilir.
Dilim Sayısı Montajı ve Bakım Erişimini Belirler
Hesap 29 dilim dediğinde iş bitmez. O 29 dilimin kazana bağlanması, yağ dolduktan sonra taşınması ve yıllar boyunca bakımının yapılabilmesi gerekir. Dilim sayısı kararı bu üç başlığı birden değiştirdiği için, sayı kesinleşmeden bağlantı tarafının da çizilmesi gerekir.
Kolektör ve flanş tarafı
Dilimler üst ve alt kolektöre asılır, kolektörler de trafo kazanı cidarındaki flanşlara bağlanır. Bu flanşlar yalnız yağ geçiş noktası değil, yük taşıma noktasıdır: yağ dolu bataryanın ağırlığı ve devrilme momenti oradan cidara biner, dolayısıyla flanş bölgesi takviye ister. Kolektör kesitinin dilim sayısıyla birlikte kararlaştırılması gerektiğini görmek için debiye bakmak yeterlidir. Örnek hesap: radyatöre kalan 30 kW, sıcak ve soğuk kol arasında 25 K fark ve mineral yağ için tipik 1,9 kJ/(kg·K) özgül ısı ile kütlesel debi 30.000 / (1.900 x 25) = 0,63 kg/s eder. 880 kg/m³ yoğunluk kabulüyle hacimsel debi 0,63 / 880 = 0,00072 m³/s, yani yaklaşık 2,6 m³/saat olur; 29 dilime bölündüğünde dilim başına 0,09 m³/saat kalır. Kolektör kesiti sabit tutulup dilim sayısı artırıldığında bu küçük debinin batarya boyunca dağılımı bozulur.
Vana ve tapa yerleşimi
Bağlantı tarafında dört kalem sipariş metnine yazılır: üst ve alt kolektördeki kesme vanaları, en üst noktadaki hava alma tapası, en alçak noktadaki tahliye tapası ve isteniyorsa kolektör üzerindeki termometre yuvası. Kesme vanaları tek bir işe yarar: bir dilim veya batarya, trafonun bütün yağı boşaltılmadan sökülebilsin. Vanası olmayan bir bataryada tek dilimin değişimi bütün yağın alınması demektir. Devreye alma kontrol listesinde vanaların tam açık olduğunun teyidi de bulunmalıdır; kapalı unutulan bir kesme vanası, hesabı ne kadar doğru yaparsanız yapın o bataryayı devre dışı bırakır ve sıcaklık artışı hiçbir zaman tutmaz.
Montaj toleransı ve bakım payı
Hatve ölçüsü tek tek değil, toplamda tutturulur. Örnek hesap: 50 mm hatveyle 29 dilimlik bir batarya 29 x 50 = 1.450 mm genişliğindedir; her aralıkta yalnızca 1 mm sapma birikirse son dilimde 29 mm kayma oluşur ve dilim flanşı kolektördeki delik merkezine oturmaz. Bu yüzden kolektör delikleri şablonla açılır, dilim uçları fikstürde konumlandırılır ve batarya tek parça olarak kontrol edilir. Kaynaklı bağlantıların sızdırmazlığı EN ISO 3834-2 kapsamında yönetilir, kusur kabul seviyesi ise EN ISO 5817’ye göre sözleşmede yazılır.
Bakım erişimi, dilim boyu tercihinin görünmeyen bedelidir. Kısa ve çok sayıda dilim seçildiğinde batarya genişler, kazanın birden fazla cephesi kapanır ve buşing, kademe değiştirici, termometre gibi ekipmana erişim daralır. 50 mm hatvede dilimler arasındaki boşluk gözle muayeneye ve saha boya bakımına zar zor izin verir; korozyon kategorisi C4 veya C5 olan bir sahada bu boşluk, ISO 12944’e göre beyan edilen sistemin sahada korunabilir olup olmadığını doğrudan belirler. Uzun ve az sayıda dilim aynı kapasiteyi daha dar cephede ve bakımı yapılabilir bir düzende verir; bu yüzden dilim sayısı kapanmadan önce kolektör çapı, flanş merkez mesafesi, vana tipi ve bataryanın hangi cephelere dağıtılacağı birlikte kararlaştırılır.
Sipariş Öncesi Netleşmesi Gereken Veriler
Radyatör siparişini hesap yapılabilir hale getiren bir veri listesi vardır. Bu liste tamamlanmadan verilen dilim sayısı, karşı tarafın varsayımıdır. Netleştirilmesi gerekenler şunlardır:
- Yüksüz ve yük kaybı, kW cinsinden, IEC 60076-1 referansıyla.
- Sıcaklık artışı sınırları ve ortam koşulu; standart sınırlar için IEC 60076-2 (60 K üst yağ, 65 K sargı ortalaması), farklı ortam sıcaklığı isteniyorsa değeri açıkça.
- Kazan dış ölçüleri, kullanılabilir cephe uzunlukları ve flanş merkez mesafeleri.
- Panel genişliği, hatve, kollektör çapı ve vana tipi.
- Soğutma sınıfı; tek kademe (ONAN) mi, fanlı üst kademe (ONAF) de var mı.
- Korozyon kategorisi ve boya sistemi; ISO 12944 C4 mü C5 mi, yüzey hazırlığı ISO 8501-1’e göre Sa 2 1/2, toplam kuru film 120 mikron mertebesinde.
- Malzeme sertifikası talebi; EN 10204 3.1 isteniyorsa sipariş metnine yazılmalı.
- Varsa bağlı olunan TEDAŞ şartnamesi numarası ve revizyonu.
Bu liste tamamlandığında dilim sayısı tartışma konusu olmaktan çıkar; hesabın çıktısı olur. Ankara Akyurt’taki 2.450 m² kapalı alanda kurulu radyatör hattımızda üretimi bu veri seti üzerinden planlıyoruz; ölçü, hatve ve kollektör detayları için radyatör ürünlerimiz sayfasındaki tabloları inceleyebilirsiniz. Eksik veriyle gelen taleplerde ilk yaptığımız iş, dilim sayısını doğrulamak değil, yukarıdaki sekiz satırı tamamlatmaktır.
Sıkça sorulan sorular
Trafo radyatörü dilim sayısı nasıl hesaplanır?
Önce transformatörün toplam kaybı watt olarak belirlenir. Bu kayıptan kazan cidarının ışınım ve taşınımla attığı pay çıkarılır; kalan yük radyatöre düşer. Sonra tek dilimin dış yüzeyi hesaplanır (yaklaşık 2 × panel genişliği × dilim boyu) ve ısı akısıyla çarpılarak dilim başına kapasite bulunur. Radyatöre kalan yük bu kapasiteye bölünüp yukarı yuvarlanınca dilim sayısı çıkar.
Dilim boyu uzayınca neden daha az dilim gerekiyor?
Dilimin ısı atma yüzeyi boyla doğru orantılıdır. Panel genişliği 520 mm olan bir dilimde metre başına yaklaşık 1,04 m² yüzey vardır; 1.000 mm boyunda 1,04 m², 3.000 mm boyunda 3,12 m² eder. Aynı ısı akısında üç kat yüzey, üç kat kapasite demektir. Bu yüzden 30 kW’lık örnek yük 1.000 mm dilimle 73 adet, 3.000 mm dilimle 25 adet gerektirir.
Kaç dilimden sonra fan gerekir?
Sabit bir dilim eşiği yoktur; sınır geometrik ve hidroliktir. Gereken batarya genişliği kazanın kullanılabilir cephe uzunluğunu aşıyorsa, kollektörün uç bölgesindeki dilimlerde debi düşüyorsa ya da derinleşen bataryada paneller birbirini görüp ışınım katkısı azalıyorsa dilim eklemek verimsizleşir. Bu noktada soğutma sınıfı ONAN’dan ONAF’a taşınır ve fan devreye alınır.
Ev radyatörü dilim hesabıyla trafo radyatörü hesabı aynı mı?
Hayır, iki hesabın ortak yanı yoktur. Ev tipi panel radyatörde amaç bir hacmi belirli sıcaklığa ısıtmaktır ve hesap oda alanı üzerinden yürür. Trafo radyatöründe amaç kayıp ısıyı dışarı atmak ve yağ ile sargı sıcaklık artışını IEC 60076-2 sınırlarının altında tutmaktır. Girdi oda metrekaresi değil, kilowatt cinsinden kayıptır.
Panel hatvesi kapasiteyi etkiler mi?
Evet, doğrudan etkiler. 45-50 mm gibi dar hatvelerde yan yana duran paneller birbirini gördüğü için ışınım bileşeni büyük ölçüde komşu panelde soğurulur ve dilim başına verim düşer. Hatve açıldıkça dilim başına kapasite artar ama batarya genişler. Bu yüzden hatve, kapasite ile kazan cephesindeki yer arasında yapılan bir denge kararıdır.
Boya kalınlığı soğutmayı zayıflatır mı?
Pratikte ölçülebilir bir kayıp yaratmaz. Yaklaşık 0,25 W/mK iletkenlikte 120 mikron kuru film için ısıl direnç 4,8×10⁻⁴ m²K/W çıkar; 400 W/m² ısı akısında bu yalnızca 0,19 K sıcaklık farkı demektir. Boya kalınlığının belirleyicisi ısı değil korozyon kategorisidir; ISO 12944 C4 veya C5 sınıfı sistem kalınlığı belirler.