Fan Seçimi Nasıl yapılır? | Fan Debisi Nasıl Seçilir?

Fan Seçimi Nasıl yapılır? | Fan Kanunları Nedir?

Fan seçimi ve hesaplamaları oldukça kapsamlı bir konudur. İhtiyaçlarınıza uygun bir fan seçebilmeniz için bu konuları detaylı bir şekilde ele alalım.

Fan Debi Hesabı

Fan debisi (Q), fanın belirli bir zaman diliminde hareket ettirdiği hava veya gaz hacmidir. Genellikle metreküp/saat (m³/h) veya fitküp/dakika (CFM) birimleriyle ifade edilir. Debi hesabı, fanın kullanılacağı ortama ve yapılacak işe göre değişiklik gösterir. Temel olarak şu faktörler göz önünde bulundurulur:

·         Havalandırılacak veya Soğutulacak Alanın Hacmi (V): Alanın uzunluğu, genişliği ve yüksekliği çarpılarak bulunur.

·         Hava Değişim Sayısı (N): Bir saat içinde ortamdaki havanın kaç kez tamamen yenilenmesi gerektiğidir. Bu değer, ortamın kullanım amacına, kirlilik düzeyine, insan sayısına vb. faktörlere bağlı olarak değişir. Örneğin, bir ofis için 6-10 hava değişimi/saat yeterli olabilirken, bir mutfak veya endüstriyel alan için bu sayı çok daha yüksek olabilir.

·         Kullanım Süresi (T): Fanın ne kadar süreyle çalışacağı da debi hesabında dolaylı olarak etkili olabilir.

Temel Debi Hesaplama Formülü:

Q = V x N

Örnek:

Boyutları 10m x 8m x 3m olan bir ofis için saatte 8 hava değişimi isteniyorsa, gerekli debi:

V = 10m x 8m x 3m = 240 m³
N = 8 hava değişimi/saat
Q = 240 m³ x 8 hava değişimi/saat = 1920 m³/h

Bu örnekte, bu ofis için yaklaşık 1920 m³/h debiye sahip bir fan gereklidir. Ancak bu sadece temel bir hesaptır ve ortamdaki ısı kaynakları, nem, kirlilik gibi ek faktörler de dikkate alınmalıdır.

Fan Seçimi Nasıl Yapılır?

Doğru fan seçimi, sistemin verimli çalışması, enerji tasarrufu ve istenen performansı elde etmek için kritik öneme sahiptir. Fan seçimi aşağıdaki adımları içerir:

1.    İhtiyaçların Belirlenmesi:

o    Gerekli Debi (Q): Yukarıda anlatıldığı gibi hesaplanır.

o    Gerekli Basınç (P): Sistemin hava akışına karşı gösterdiği direnci yenmek için gereken basınçtır. Kanal sistemi uzunluğu, dirsekler, filtreler, menfezler gibi faktörler basınç kaybına neden olur. Basınç hesaplaması daha karmaşıktır ve genellikle sistemin detaylı projelendirilmesini gerektirir. Birim olarak genellikle Pascal (Pa) veya milimetre su sütunu (mmSS) kullanılır.

o    Çalışma Ortamı: Sıcaklık, nem, toz, patlayıcı veya korozif maddelerin bulunup bulunmadığı gibi faktörler fan malzemesi ve motor tipi seçimini etkiler.

o    Montaj Şekli: Duvar tipi, tavan tipi, kanal tipi vb.

o    Ses Seviyesi: Özellikle yaşam alanları veya ofisler için önemlidir.

o    Enerji Verimliliği: İşletme maliyetlerini düşürmek için önemlidir.

2.    Fan Tipinin Belirlenmesi: İhtiyaçlara göre farklı fan tipleri arasından seçim yapılır:

o    Aksiyal Fanlar (Eksenel Fanlar): Hava akışını pervaneye paralel olarak sağlarlar. Yüksek debi ve düşük basınç uygulamaları için uygundurlar. Duvar tipi, pencere tipi, çatı tipi fanlar örnekleridir.

o    Radyal Fanlar (Santrifüj Fanlar): Hava akışını emme yönüne dik olarak sağlarlar. Yüksek basınç gerektiren uygulamalar (kanal sistemleri, klima santralleri vb.) için idealdirler.

o    Karma Akışlı Fanlar (Mixed Flow Fanlar): Aksiyal ve radyal fanların özelliklerini birleştirirler. Orta debi ve orta basınç aralıklarında iyi performans gösterirler.

o    Teğetsel Fanlar (Tanjansiyel Fanlar): Dar ve uzun yapılıdırlar. Genellikle ısıtma ve soğutma cihazlarında kullanılırlar.

3.    Üretici ve Model Seçimi: Belirlenen fan tipine göre, farklı üreticilerin kataloglarından uygun debi ve basınç değerlerine sahip modeller incelenir. Fan performans eğrileri (debi-basınç eğrileri) bu aşamada önemlidir. İstenen debi ve basınç değerlerinin bu eğri üzerinde uygun bir noktada kesişmesi gerekir.

4.    Malzeme Seçimi: Çalışma ortamına uygun malzeme seçimi fanın ömrünü ve güvenliğini etkiler. Örneğin, korozif ortamlar için paslanmaz çelik veya özel kaplamalı fanlar tercih edilmelidir.

5.    Motor Seçimi: Fanın güç ihtiyacına ve çalışma koşullarına uygun motor seçilmelidir. Motorun verimliliği de enerji tüketimi açısından önemlidir.

6.    Kontrol Sistemi Seçimi: Fanın hızının ayarlanması, açılıp kapanması gibi kontroller için uygun bir sistem seçilmelidir (örneğin, hız kontrol cihazları, termostatlar vb.).

Fan Kanunları Nelerdir?

Fan kanunları, bir fanın dönüş hızı, debisi, basıncı ve güç tüketimi arasındaki matematiksel ilişkileri ifade eder. Bu kanunlar, bir fanın belirli bir çalışma noktasından farklı bir çalışma noktasına geçtiğinde performansının nasıl değişeceğini tahmin etmek için kullanılır. Temel fan kanunları şunlardır (sabit hava yoğunluğu varsayılır):

·         Debi Kanunu: Debi (Q), dönüş hızı (N) ile doğru orantılıdır.

Q₂ / Q₁ = N₂ / N₁

·         Basınç Kanunu: Basınç (P), dönüş hızının karesi (N²) ile doğru orantılıdır.

P₂ / P₁ = (N₂ / N₁)²

·         Güç Kanunu: Güç (W), dönüş hızının küpü (N³) ile doğru orantılıdır.

W₂ / W₁ = (N₂ / N₁)³

Burada:

·         Q₁: Başlangıç debisi

·         Q₂: Yeni debi

·         N₁: Başlangıç dönüş hızı

·         N₂: Yeni dönüş hızı

·         P₁: Başlangıç basıncı

·         P₂: Yeni basınç

·         W₁: Başlangıç gücü

·         W₂: Yeni güç

Önemli Not: Fan kanunları ideal koşullar altında geçerlidir ve büyük değişikliklerde veya sistemin aerodinamiğinde önemli değişiklikler olduğunda sapmalar gösterebilir.

Fan Seçerken Nelere Dikkat Edilmeli?

·         Doğru Debi ve Basınç Seçimi: İhtiyaç duyulan debi ve basıncın doğru bir şekilde hesaplanması veya belirlenmesi en önemli adımdır.

·         Çalışma Ortamı Koşulları: Sıcaklık, nem, toz, kimyasallar gibi faktörlere uygun fan ve motor malzemesi seçilmelidir.

·         Ses Seviyesi: Özellikle insan bulunan ortamlarda düşük ses seviyeli fanlar tercih edilmelidir.

·         Enerji Verimliliği: Düşük enerji tüketimli fanlar uzun vadede işletme maliyetlerini düşürür.

·         Montaj Kolaylığı ve Bakım: Fanın kolay monte edilebilir ve bakımı yapılabilir olması önemlidir.

·         Güvenilirlik ve Dayanıklılık: Kaliteli ve güvenilir bir marka tercih etmek fanın ömrünü uzatır.

·         Sertifikalar ve Standartlar: Fanın ilgili güvenlik ve performans standartlarına uygun olduğundan emin olunmalıdır.

·         Maliyet: İlk yatırım maliyeti kadar işletme maliyeti (enerji tüketimi, bakım) de göz önünde bulundurulmalıdır.

·         Fan Performans Eğrileri: Üreticilerin sağladığı debi-basınç eğrileri incelenerek fanın istenen çalışma noktasında uygun performansı sağlayıp sağlamadığı kontrol edilmelidir.

·         Sistem Direnci (Basınç Kaybı): Fanın çalışacağı sistemin (kanal, filtre vb.) oluşturduğu basınç kaybı doğru hesaplanmalı ve fan bu direnci yenebilecek kapasitede olmalıdır.

Fan Neye Göre Seçilir?

Fan seçimi temel olarak aşağıdaki faktörlere göre yapılır:

·         İstenen Hava Akışı (Debi): Ne kadar havaya ihtiyaç duyulduğu.

·         Sistem Direnci (Basınç): Havanın hareket etmesine karşı oluşan direnç.

·         Çalışma Ortamı: Ortamın fiziksel ve kimyasal özellikleri.

·         Montaj Gereksinimleri: Fanın nereye ve nasıl monte edileceği.

·         Gürültü Sınırları: Kabul edilebilir ses seviyesi.

·         Enerji Verimliliği Hedefleri: İşletme maliyetlerini minimize etme isteği.

·         Bütçe: İlk yatırım ve işletme maliyetleri için ayrılan bütçe.

·         Uygulama Alanı: Havalandırma, iklimlendirme, soğutma, endüstriyel prosesler vb.

Fan Basıncı Nasıl Hesaplanır?

Fan basıncı, fanın havayı hareket ettirmek için oluşturduğu basınç farkıdır. Farklı basınç türleri vardır:

·         Statik Basınç (Ps): Havanın akış yönüne dik yüzeylere uyguladığı basınçtır. Kanal sistemlerinde direnci ifade eder.

·         Dinamik Basınç (Pd): Havanın hareketinden kaynaklanan kinetik enerjinin basınç eşdeğeridir. Hava hızına bağlıdır.

·         Toplam Basınç (Pt): Statik basınç ve dinamik basıncın toplamıdır (Pt = Ps + Pd). Fanın havaya aktardığı toplam enerji ile orantılıdır.

Fan basıncı hesabı, genellikle sistemdeki basınç kayıplarının belirlenmesiyle yapılır. Bu kayıplar şunlardan kaynaklanabilir:

·         Kanal Sürtünmesi: Hava akışının kanal duvarlarına sürtünmesiyle oluşan kayıp. Kanalın uzunluğu, çapı, pürüzlülüğü ve hava hızına bağlıdır.

·         Yerel Kayıplar: Dirsekler, damperler, menfezler, filtreler gibi elemanların neden olduğu türbülans ve sürtünme kayıpları. Her bir elemanın kendine özgü kayıp katsayıları vardır.

·         Cihaz Kayıpları: Klima santrali, ısı geri kazanım cihazı gibi ekipmanların hava akışına gösterdiği direnç. Üretici verilerinden elde edilir.

Basınç Kaybı Hesaplama Yöntemleri:

·         Direnç Katsayıları Yöntemi: Her bir elemanın direnç katsayısı (ζ) ve dinamik basınç (Pd) kullanılarak yerel kayıplar hesaplanır (ΔP = ζ x Pd).

·         Sürtünme Kaybı Formülleri: Kanal sürtünme kayıplarını hesaplamak için çeşitli formüller (örneğin Darcy-Weisbach formülü) kullanılır. Bu formüller kanal özellikleri ve hava akış hızını içerir.

·         Yazılımlar: Günümüzde birçok mühendislik yazılımı, sistem geometrisi ve eleman özelliklerini girerek basınç kayıplarını otomatik olarak hesaplayabilir.

Fan Seçiminde Basınç:

Seçilecek fanın toplam basıncı (Pt), sistemdeki toplam basınç kaybından daha yüksek olmalıdır ki istenen debi sağlanabilsin. Fan üreticilerinin kataloglarında genellikle debi-toplam basınç eğrileri bulunur. İstenen debi değerinde, fanın sağlayabileceği toplam basıncın sistemin gerektirdiği toplam basınçtan yeterince yüksek (bir güvenlik payı ile) olması gerekir.

Özetle:

Fan seçimi karmaşık bir süreçtir ve birçok faktörün dikkate alınmasını gerektirir. Doğru debi ve basınç ihtiyaçlarının belirlenmesi, uygun fan tipinin seçilmesi, çalışma ortamı koşullarının göz önünde bulundurulması ve enerji verimliliğine dikkat edilmesi başarılı bir fan seçimi için kritik öneme sahiptir. Gerekli durumlarda uzmanlardan (makine mühendisleri, HVAC uzmanları) destek almak en doğru yaklaşım olacaktır.