2 Yollu Vana mı 3 Yollu Vana mı? Nerede Hangisi Kullanılır?

2 yollu vana, bir girişi ve bir çıkışı olan, akış kesitini değiştirerek devreden geçen debiyi azaltan veya tamamen kesen bir kontrol elemanıdır. 3 yollu vana ise üç ağızlıdır ve debiyi kesmez; iki farklı sıcaklıktaki akışı tek çıkışta birleştirir ya da tek girişi iki farklı hatta paylaştırır. Birincisi debi kontrolü, ikincisi sıcaklık veya yön kontrolü yapar.

Fark, vananın kapalı konumunda ne olduğuna bakılarak anlaşılır. 2 yollu vana kapandığında o devre kolu tamamen susar, hattaki debi sıfıra iner ve sistemin toplam debisi azalır. 3 yollu vana kapandığında hiçbir şey susmaz; su bataryayı terk edip bypass koluna geçer, dolayısıyla devrenin toplam debisi neredeyse hiç değişmez. Pompanın gördüğü yük de bu yüzden değişmez.

Bu tek cümlelik fark, tüm enerji tartışmasının kaynağıdır. Bir binada yüzlerce fan coil varsa ve bunların hepsi 3 yollu vanayla kurulmuşsa, kış ortasında tüm odalar set sıcaklığına ulaşıp vanalar bataryalardan çekildiğinde bile ana pompa aynı debiyi dolaştırmaya devam eder. Aynı bina 2 yollu vanayla kurulduğunda toplam debi yüzde 20-30 bandına iner ve frekans konvertörlü pompa devri düşürerek gücü belirgin biçimde azaltır.

Üçüncü bir fark daha vardır: gövde ve tahrik kuvveti. 2 yollu bir vananın kapalı konumunda oturma yüzeyinin üzerinde tüm pompa fark basıncı vardır ve aktüatörün bu kuvveti yenmesi gerekir. 3 yollu vanada bir ağız kapanırken diğeri açıldığı için kuvvet dengesi daha düşüktür. Aynı DN ölçüsünde 2 yollu vana genellikle daha güçlü aktüatör ister; kapanma basıncı, yani close-off değeri katalogdan mutlaka okunur. Vana ve aktüatör grubumuzu inceleyebilirsiniz. (Detay: Vana Sistemleri)

2 yollu vana ne işe yarar sorusunun teknik cevabı şudur: devrenin direncini artırarak o kolun debisini istenen değere düşürür. Kontrol vanası, oda termostatı veya bina otomasyonundan gelen sinyale göre mil konumunu değiştirir; kesit daraldıkça basınç kaybı büyür ve debi azalır. Devre üzerindeki toplam basınç farkı sabitse, debi vananın Kv değeriyle doğrudan orantılıdır.

Bağıntı basittir: Q eşittir Kv çarpı karekök içinde delta P. Burada Q debi m³/h, delta P vana üzerindeki basınç farkı bar ve Kv o açıklıktaki akış katsayısıdır. Vana tam açıkken Kv, katalogda Kvs değeri olarak verilir. Örnek olarak Kvs 2,5 olan bir vanadan 0,10 bar fark basıncıyla geçen debi, 2,5 çarpı karekök 0,10 eşittir 2,5 çarpı 0,316 eşittir 0,79 m³/h olur.

2 yollu vananın karakteristiği de en az Kvs kadar önemlidir. Isıtma ve soğutma bataryalarında eşit yüzdeli, yani equal percentage karakteristik kullanılır; çünkü bataryanın ısıl gücü debiyle doğrusal değil, hızla doyuma giden bir eğriyle değişir. Bir su bataryasında debinin yüzde 50'ye inmesi ısıl gücü ancak yüzde 10-15 düşürür. Eşit yüzdeli vana bu eğriliği tersine çevirerek sistemin toplam tepkisini doğrusala yaklaştırır.

Doğrusal karakteristik ise karışım ve sıcaklık kontrolü uygulamalarına aittir. Yanlış karakteristik seçimi, ilk yüzde 20 açıklıkta ısıl gücün yüzde 80'inin verilmesine ve kontrolün sürekli açma-kapama salınımına dönmesine yol açar. Kontrol vanası tipi, karakteristik ve tahrik seçimi bir arada değerlendirilir. (Detay: Danfoss mu Siemens mi Belimo mu? Motorlu Vana ve Aktüatör Karşılaştırması)

2 yollu vananın modern biçimi basınçtan bağımsız tiptir. Danfoss AB-QM gibi basınçtan bağımsız balans vanaları, gövdesinde bir diyafram regülatörü taşır ve vana üzerindeki fark basıncını akış koşulundan bağımsız olarak sabit tutar. Bu sayede bir kolun vanası kapandığında komşu kolun debisi değişmez, sistem kendiliğinden dengede kalır ve ayrıca balans vanası gerekmez. Balans mantığı için ayrı rehberimiz vardır. (Detay: Danfoss Balans Vanası Nedir? Isıtma ve Soğutma Sistemlerinde Neden Kullanılır?)

3 yollu vana nasıl çalışır sorusunun cevabı iki ayrı hidrolik göreve dayanır. Karıştırma görevinde vananın iki ağzı giriş, biri çıkıştır: sıcak birincil su ile soğuk dönüş suyu vana içinde birleşir ve istenen sıcaklıkta karışım çıkışa verilir. Ayırma görevinde ise bir ağız giriş, ikisi çıkıştır: gelen tek akış, oransal biçimde iki hatta paylaştırılır.

3 yollu karıştırma vanası, yerden ısıtma karışım seti, kazan koruma devresi ve iklimlendirme santrali ısıtma bataryası gibi sıcaklık ayarı gereken her yerde kullanılır. İşleyişi şöyledir: mil ilerledikçe birincil devreden gelen sıcak su ağzı açılır, aynı anda bypass üzerinden gelen dönüş suyu ağzı kapanır. İki ağzın kesit toplamı yaklaşık sabit kaldığı için karışım çıkışındaki toplam debi de sabit kalır.

3 yollu ayırma vanası, akışı iki hedef arasında paylaştırır. Tipik kullanımı, bataryaya giden akışın bir kısmının bypass koluna aktarılmasıdır. Kontrol açısından sonuç karıştırmayla aynıdır, fakat vananın gövde içi basınç dağılımı tamamen farklıdır: ayırma vanasında akış tıkacın altından yukarı doğru, karıştırma vanasında ise tıkacın üstünden aşağı doğru gelir. Bu yüzden iki tip birbirinin yerine geçmez.

Sektörlü döner tip 3 yollu vanalar bu ayrımda daha esnektir. Danfoss VRG3 gibi döner sektörlü karıştırma vanaları, gövde içinde oturma yüzeyi yerine dönen bir disk taşır; disk üzerindeki basınç dengesi yön değişimine karşı toleranslıdır ve üretici izin verdiğinde ayırma servisinde de kullanılabilirler. Buna karşılık oturmalı, yani globe tipi 3 yollu vanalarda yön kesindir ve gövde üzerindeki ok işareti tek doğru montajı gösterir.

3 yollu vananın Kvs mantığı da 2 yollu vanadan farklıdır. Katalogda genellikle iki Kvs verilir: doğrudan yol için ve bypass yolu için. İki değer arasında yüzde 10-20 fark bulunması normaldir. Boyutlandırma, kontrol edilen yol üzerinden yapılır; bypass kolunun direnci ise bir balans vanası ile doğrudan yola eşitlenir. Bu eşitleme yapılmazsa vana açıldıkça devrenin toplam debisi kayar ve kontrol bozulur.

Sabit debili sistem nedir sorusunun cevabı şudur: yük ne olursa olsun devrede dolaşan su debisinin sabit kaldığı, ısı transferinin yalnızca gidiş-dönüş sıcaklık farkı değiştirilerek yönetildiği sistemdir. Değişken debili sistem ise tam tersini yapar; sıcaklık farkını tasarım değerinde tutar ve debiyi yüke göre azaltır. Birinci topoloji 3 yollu vanaya, ikinci topoloji 2 yollu vanaya dayanır.

Aşağıdaki karşılaştırma, iki topolojinin ölçülebilir farklarını verir. Değerler tipik bir ticari bina soğutma devresi içindir; kesin sonuçlar tesisata göre değişir.

• Vana tipi — Sabit debili: 3 yollu karıştırma veya ayırma; Değişken debili: 2 yollu kısma vanası veya basınçtan bağımsız tip
• Kısmi yükte devre debisi — Sabit debili: tasarım debisinin yaklaşık yüzde 95-100'ünde kalır; Değişken debili: yüke paralel olarak yüzde 20-100 arasında değişir
• Pompa kontrolü — Sabit debili: sabit devir yeterlidir, frekans konvertörü kazanç üretmez; Değişken debili: frekans konvertörü zorunludur, fark basıncı sensörüyle sürülür
• Yıllık pompa tüketimi — Sabit debili: tam yük tüketiminin yaklaşık yüzde 95'i; Değişken debili: aynı sistemde tipik olarak yüzde 30-45 bandı
• Gidiş-dönüş sıcaklık farkı — Sabit debili: kısmi yükte daralır, 6 K tasarımda 2-3 K'ya iner; Değişken debili: tasarım değerinde korunur
• Soğutma grubu verimi — Sabit debili: düşük delta T sendromu nedeniyle COP düşer; Değişken debili: delta T korunduğu için grup nominal verime yakın kalır
• İlk yatırım kalemleri — Sabit debili: vana başına bir bypass kolu ve balans vanası daha, boru işçiliği fazla; Değişken debili: sürücü ve fark basıncı sensörü kalemleri eklenir
• Devreye alma zorluğu — Sabit debili: her bypass kolunun ayrı balanslanması gerekir; Değişken debili: basınçtan bağımsız vana kullanılırsa balans işçiliği neredeyse sıfırlanır
• Donma ve stagnasyon riski — Sabit debili: batarya her koşulda su görür, risk düşük; Değişken debili: uzun kapalı süreçlerde donma koruması ve minimum debi bypass'ı gerekir

Değişken birincil debili, yani VPF düzeninde bir ek koşul vardır: soğutma grubu ya da kazan üreticisinin belirttiği minimum debinin altına inilemez. Bu yüzden ana kollektörler arasına, minimum debi devreye girdiğinde açılan kontrollü bir bypass hattı konur. Bypass, sistemin tamamı için tek noktadadır; her fan coil için ayrı bypass açmakla karıştırılmamalıdır. Bina ölçeğinde mekanik sistem kurgusu için genel rehberimize bakabilirsiniz. (Detay: HVAC Nedir?)

2 yollu vana debiyi kıstığında sistem direnci artar, çalışma noktası pompa eğrisi üzerinde sola kayar ve fark basıncı yükselir. Frekans konvertörlü pompa bu yükselmeyi bir fark basıncı sensöründen görür ve devri düşürerek basıncı hedef değere geri çeker. Benzerlik yasalarına göre debi devirle doğru orantılı, basma yüksekliği devrin karesiyle, mil gücü ise devrin küpüyle değişir.

Sayısal örnek şöyledir. Tam yükte 18 m³/h debi ve 12 mSS basma yüksekliğinde çalışan, mil gücü 1,5 kW olan bir sirkülasyon pompasını ele alalım. Bina yükü yüzde 50'ye indiğinde 2 yollu vanalar kısar ve gerekli debi 9 m³/h'ye düşer. Devir oranı 9 bölü 18 eşittir 0,5'tir. Güç, 0,5 üzeri 3 eşittir 0,125 oranına, yani 1,5 çarpı 0,125 eşittir 0,19 kW'a iner.

Pratikte bu kadar düşmez, çünkü sabit fark basıncı modunda çalışan bir sistemde pompa eğrisi tam kübik yasayı izlemez; gerçekçi değer aynı noktada 0,45-0,60 kW mertebesindedir. Yine de kazanç açıktır: aynı yükte 3 yollu vanalı sabit debili devrede pompa 1,4-1,5 kW çekmeye devam eder. Aradaki fark yaklaşık 0,9 kW'tır.

Yıllık kWh karşılığını çıkaralım. Sistem yılda 3.000 saat çalışıyor ve bu saatlerin yaklaşık üçte ikisi kısmi yükte geçiyorsa, 2.000 saat çarpı 0,9 kW eşittir 1.800 kWh/yıl doğrudan tasarruf çıkar. Orta ölçekli bir ofis bloğunda toplam sirkülasyon gücü 5-6 kW mertebesindeyse, aynı hesap 6.000-8.000 kWh/yıl bandına ulaşır. Frekans konvertörlü pompa mantığı için ayrı rehberimizi inceleyebilirsiniz. (Detay: Frekans Konvertörlü Pompa Nedir? Gerçekten Elektrik Tasarrufu Sağlar mı?)

Kazancın ön koşulu doğru kontrol modudur. Fark basıncı sensörü mümkün olduğunca en uzak devrenin yakınına konur; pompa üzerine konan sensörle çalışan bir sistemde devir düşüşü sınırlı kalır. Grundfos MAGNA3 gibi harici sensör girişi olan ıslak rotorlu modeller bu kurulumu destekler. Ayrıca EN 16297 ve ErP 641/2009 kapsamındaki EEI değeri 0,20'nin altındaki bir pompa, aynı devirde bile daha az elektrik çeker. Pompanın gereğinden fazla tüketmesinin nedenleri için ayrıca bakabilirsiniz. (Detay: Pompa Neden Çok Elektrik Yakar? Enerji Tüketimini Düşürmenin 8 Yolu)

3 yollu vana bataryayı kapattığında suyu durdurmaz, bypass koluna yönlendirir. Pompanın gördüğü devre direnci, bypass kolunun direnci bataryaya eşitlenmişse yaklaşık aynı kalır; debi değişmediği için pompa gücü de değişmez. Yani 3 yollu vanalı bir sistemde bina yükü yüzde 100'den yüzde 20'ye inse bile pompa neredeyse tam güç çekmeye devam eder.

Sayıyla gösterelim. Devrenin toplam basınç kaybı 12 mSS ve debisi 18 m³/h olsun. Tüm 3 yollu vanalar bypass'a geçtiğinde, doğru balanslanmış bir sistemde toplam kayıp 11-12 mSS bandında kalır. Pompa eğrisi üzerindeki çalışma noktası kıpırdamaz; sabit devirli pompada güç aynı, değişken devirli pompada ise sensörün ölçtüğü fark basıncı değişmediği için devir düşmez. Sonuç: sürücü takmak bu topolojide hiçbir kazanç üretmez.

Enerji kaybı sadece pompada da değildir. Bypass'tan geçen su, bataryadan ısı almadan kollektöre geri döner ve dönüş suyu sıcaklığını yükseltir. Soğutmada bu, dönüş suyu sıcaklığının düşmesi anlamına gelir ve gidiş-dönüş farkı daralır. 6 K tasarım farkı kısmi yükte 2,5 K'ya indiğinde soğutma grubu aynı soğutma yükü için çok daha fazla su dolaştırır ve verimi düşer. Sektörde bu tabloya düşük delta T sendromu denir.

Bu üç yollu bypass'ın hiç işe yaramadığı anlamına gelmez. Sabit debinin ekipmanı koruduğu durumlar vardır: yoğuşmalı olmayan kazanların dönüş sıcaklığı koruması, doğrudan genleşmeli olmayan bazı eşanjörlerin donma koruması ve minimum debi gerektiren üretim ekipmanları bunlardandır. Karar, enerji kazancıyla ekipman güvenliği arasında bilinçli biçimde verilir.

Kvs değeri, bir vananın tam açık konumda 1 bar fark basıncı altında geçirdiği su debisidir ve birimi m³/h'dir. Seçim, DN çapından değil hesaptan yapılır: önce devrenin debisi bulunur, sonra vanaya bırakılacak basınç kaybı belirlenir, en son katalogdan bir üst standart Kvs kademesi seçilir. Vanayı boru çapına göre seçmek, kontrol tesisatında en yaygın hatadır.

Adım 1, debinin hesabıdır. Bağıntı Q eşittir P bölü 1,163 çarpı delta T'dir; P kW, delta T gidiş-dönüş farkı °C ve Q m³/h'dir. Örnek olarak 3,5 kW ısıtma kapasiteli bir fan coil bataryasını, 5 K sıcaklık farkıyla çalıştıralım. Q eşittir 3,5 bölü 1,163 çarpı 5 eşittir 3,5 bölü 5,815 eşittir 0,60 m³/h çıkar.

Adım 2, vanaya bırakılacak basınç kaybının seçimidir. Kural, vana tam açıkken üzerindeki kaybın, kontrol edilen değişken devre bölümünün kaybına yakın olmasıdır. Bu fan coil kolunda batarya, esnek bağlantı ve fitting kaybı toplamı 12 kPa, yani 0,12 bar ölçülmüştür. Vanaya 10 kPa, yani 0,10 bar bırakmayı hedefleyelim.

Adım 3, gerekli Kv'nin hesabıdır: Kv eşittir Q bölü karekök delta P. Değerleri koyalım: Kv eşittir 0,60 bölü karekök 0,10 eşittir 0,60 bölü 0,316 eşittir 1,90 m³/h. Katalogda 1,90 yoktur; standart kademeler tipik olarak 0,25 - 0,40 - 0,63 - 1,0 - 1,6 - 2,5 - 4,0 - 6,3 dizisini izler. Bir alt kademe 1,6 ve bir üst kademe 2,5'tir.

Adım 4, seçilen kademenin geri kontrolüdür. Kvs 2,5 seçilirse gerçek basınç kaybı, delta P eşittir Q bölü Kvs tümünün karesi eşittir 0,60 bölü 2,5 tümünün karesi eşittir 0,24 karesi eşittir 0,058 bar, yani 5,8 kPa olur. Kvs 1,6 seçilirse delta P eşittir 0,60 bölü 1,6 tümünün karesi eşittir 0,141 bar, yani 14,1 kPa olur. İkinci seçenek vanaya daha çok kayıp bırakır ve kontrol kalitesi açısından daha iyidir; yeter ki pompa bu ek kaybı karşılayabilsin.

Adım 5, kavitasyon ve gürültü kontrolüdür. Soğuk su devrelerinde vana üzerindeki fark basıncı 100 kPa'yı aştığında akış hızı ve türbülans gürültüsü belirginleşir; 150 kPa üzerinde kavitasyon riski gerçek hâle gelir. Kontrol vanalarında pratik üst sınır olarak 50-60 kPa alınır. Bu sınırın aşıldığı yerlerde çözüm daha büyük Kvs değil, kolon başında bir fark basıncı regülatörü ya da basınçtan bağımsız tip vanadır.

Vana otoritesi, kontrol vanasının tam açık konumdaki basınç kaybının, kontrol edilen devre bölümündeki toplam değişken kaybına oranıdır. Simgesi a'dır ve boyutsuzdur. Formül şudur: a eşittir delta P vana tam açık bölü, delta P vana tam açık artı delta P devrenin geri kalanı. Otorite, vananın mil hareketinin debi üzerinde ne kadar gerçek etkisi olduğunu ölçer.

Vana otoritesi nasıl hesaplanır sorusunu yukarıdaki fan coil örneği üzerinden yürütelim. Kvs 2,5 seçildiğinde vana kaybı 5,8 kPa, devrenin geri kalanı 12 kPa'dır. a eşittir 5,8 bölü 5,8 artı 12 eşittir 5,8 bölü 17,8 eşittir 0,33 çıkar. Kvs 1,6 seçilseydi a eşittir 14,1 bölü 14,1 artı 12 eşittir 14,1 bölü 26,1 eşittir 0,54 olurdu. Aynı devre, aynı debi, tamamen farklı kontrol davranışı.

Kabul bandı nettir. Otorite 0,50 üzerindeyse kontrol mükemmele yakındır. 0,30-0,50 bandı sahada hedeflenen normal banttır. 0,25-0,30 arası sınırdadır ve dikkatli devreye alma ister. 0,25'in altında vana artık kontrol elemanı değildir: milin ilk yüzde 10-20 hareketinde debi neredeyse tam değerine sıçrar, geri kalan yüzde 80 hareket hiçbir şey yapmaz ve sistem açma-kapama salınımına düşer.

3 yollu vanalarda otorite tanımı biraz genişler ve ikinci bir kavram girer: bypass otoritesi. Doğrudan yol ile bypass yolunun dirençleri birbirine yakın olmalıdır; oran 0,5 ile 2,0 arasında tutulur. Bypass kolu doğrudan yoldan çok daha az dirençliyse, vana bypass'a geçtiğinde devrenin toplam debisi artar ve komşu devrelerin dengesi bozulur. Çözüm, bypass koluna bir balans vanası koyup direnci eşitlemektir.

Basınçtan bağımsız kontrol vanaları otorite tartışmasını yapısal olarak kapatır. Gövde içindeki diyafram regülatörü, kontrol elemanı üzerindeki fark basıncını sabitlediği için otorite pratikte 1,0'a yakın davranır ve kısmi yükte komşu devrelerin etkisi ortadan kalkar. Danfoss AB-QM serisi bu prensibin yaygın örneğidir ve DN 10 ile DN 250 arasında geniş bir gam sunar.

Fan coil vana seçimi kuralı açıktır: yeni kurulan ve frekans konvertörlü pompayla çalışan tesisatlarda 2 yollu vana kullanılır. 3 yollu vana, yalnızca sabit devirli pompayla çalışan mevcut tesisata ekleme yapılıyorsa ya da devrenin minimum debisi mutlaka korunmak zorundaysa tercih edilir. Konut ve ofis fan coil devrelerinin büyük çoğunluğu birinci gruba girer.

Fan coil devresinde tipik değerler şunlardır: batarya su tarafı basınç kaybı 10-25 kPa, devre debisi 0,15-0,90 m³/h, sıcaklık farkı ısıtmada 10-15 K, soğutmada 5-6 K. Kontrol vanası Kvs değerleri 0,25 ile 2,5 arasında yoğunlaşır. DN ölçüsü genellikle DN 15'tir ve bu ölçü değişmediği için vana seçimini boru çapına bakarak yapmak baştan hatalıdır.

Fan coil vanalarında ikinci karar on-off mu, oransal mı olacağıdır. Termik aktüatörlü on-off vanalar ucuzdur, sessizdir ve konut uygulamalarında yeterlidir; açma süresi 2-4 dakikadır ve bu gecikme bina ataletiyle uyumludur. Oransal kontrol, ofis ve otel gibi yüksek konfor beklenen alanlarda, özellikle 0-10 V veya modülasyonlu aktüatörlerle kurulur ve oda sıcaklığı salınımını 0,5 K bandına indirir.

Soğutma modunda ek bir koşul vardır: yoğuşma. 2 yollu vana bataryayı tamamen kapattığında batarya durur ve yüzey sıcaklığı ortama yaklaşır, bu iyidir. Ancak vana kapalıyken fan çalışmaya devam ederse ve ortam nemliyse, tavadan tahliye edilemeyen yoğuşma birikebilir. Bu yüzden vana kapandığında fanın da durması veya minimum devre inmesi kontrol senaryosuna yazılır. Fan coil sistemlerinin çalışma ilkesi için ayrı rehberimiz var. (Detay: Fan Coil Nedir? 2 Borulu ve 4 Borulu Fan Coil Sistemleri Arasındaki Farklar)

Klima santrali ısıtma ve soğutma bataryalarında standart çözüm, oransal kontrollü 2 yollu vanadır. Santral bataryaları yüksek kapasitelidir ve debileri büyüktür; sabit debili bir devrede bu debiyi kısmi yükte de dolaştırmak, tesisatın en büyük tek pompa kaybını üretir. Değişken debili kurulum, santral tarafındaki kısmi yük saatlerinin çokluğu nedeniyle en yüksek kazancı burada verir.

Bir istisna vardır ve ciddiye alınır: donma riski taşıyan taze hava ısıtma bataryaları. Dış hava sıcaklığı 0 °C altına inen bir santralde ısıtma bataryası 2 yollu vanayla tamamen kapatılırsa, batarya boruları içindeki durgun su donabilir ve batarya patlar. Bu bataryalarda ya 3 yollu karıştırma vanalı ve kendi sirkülasyon pompalı bir karışım devresi kurulur ya da glikol karışımlı akışkan kullanılır.

Karışım devresi çözümü şöyle çalışır: batarya, kendi küçük pompasıyla sürekli su dolaştıran kapalı bir ikincil çevrimin içindedir. 3 yollu vana, birincil kollektörden ne kadar sıcak su alınacağını ayarlar; batarya içindeki debi ise ikincil pompa sayesinde her koşulda tam değerinde kalır. Böylece hem donma riski kalkar hem batarya yüzeyinde düzgün sıcaklık dağılımı sağlanır.

Klima santrali vanalarında Kvs hesabı fan coil ile aynı adımları izler, ancak basınç kaybı bandı farklıdır. Santral bataryalarında su tarafı kaybı tipik olarak 20-60 kPa, debiler 2-30 m³/h ve DN ölçüleri DN 25 ile DN 65 arasındadır. Vanaya bırakılacak kayıp yine devrenin değişken kısmına yakın seçilir; 25-50 kPa bandı sahada en çok kullanılan aralıktır.

Aktüatör tarafında kapanma kuvveti burada kritik hâle gelir. DN 50 bir 2 yollu vananın 200 kPa fark basıncına karşı sızdırmaz kapanabilmesi için gereken itme kuvveti, aynı ölçüdeki 3 yollu vananın gerektirdiğinden belirgin biçimde yüksektir. Katalogdaki close-off basıncı, pompanın kapalı vana basıncına eşit veya üzerinde seçilir. Havalandırma ve santral ürün grubumuzu inceleyebilirsiniz. (Detay: Havalandırma)

Yerden ısıtma karışım seti, 60-80 °C çalışan bir birincil devreden aldığı sıcak suyu, döşeme devresinin dönüş suyuyla karıştırarak 35-45 °C bandına indiren bir gruptur. Çekirdeğinde bir 3 yollu karıştırma vanası, bir sirkülasyon pompası ve bir sıcaklık sensörü bulunur. Burada 2 yollu vana kullanılamaz, çünkü döşeme devresindeki debinin sabit kalması zorunludur.

Debinin neden sabit kalması gerektiği hesapla görülür. Yerden ısıtmada döşeme yüzey sıcaklığının yaşam alanlarında 29 °C, ıslak hacimlerde 33 °C sınırını aşmaması istenir. Devre boyunca gidiş-dönüş farkı 5-7 K'da tutulur ki döşemenin bir ucu ile diğer ucu arasında 3-4 °C'den fazla yüzey farkı oluşmasın. Debi düşürülürse aynı ısı için sıcaklık farkı büyür, döşeme başlangıçta sıcak, sonda soğuk olur.

3 yollu vana bu kurguda sıcaklık kontrolü yapar, debi kontrolü değil. Kollektöre giden karışım sıcaklığı sensörden okunur, vana milini ayarlayarak birincil su oranı değiştirilir. Dış hava kompanzasyonu eklendiğinde, dış sıcaklık -5 °C iken 42 °C, +12 °C iken 30 °C gibi bir eğri izlenir. Yerden ısıtma sisteminin çalışma mantığı için ayrı rehberimize bakabilirsiniz. (Detay: Yerden Isıtma Sistemi Nasıl Çalışır? Kollektör, Pompa ve Termostat Seçimi)

Karışım setlerinde iki ayrı ürün ailesi vardır. Birincisi termostatik karışım vanalarıdır: sıcaklığı mekanik bir termostatik eleman ayarlar, elektrik gerektirmez, ayar düğmesi 20-50 °C bandındadır ve sapma tipik olarak 2-3 K'dır. İkincisi motorlu karışım vanalarıdır: Danfoss VRG3 gövdesi üzerine bir AMB veya AMV tipi aktüatör konur, kontrol bir oda ya da hava kompanzasyon kontrolörünün eline geçer ve sapma 0,5-1 K'ya iner.

Emniyet elemanı her iki durumda da ayrıdır. Karışım vanası arızalandığında döşemeye 70 °C su gitmesini engelleyecek bir emniyet termostatı gerekir; bu termostat tipik olarak 50-55 °C'de pompayı durdurur. Şap içinde yüksek sıcaklık, plastik boruda ve döşeme kaplamasında kalıcı hasar üretir. Yerden ısıtma ürün grubumuzu inceleyebilirsiniz. (Detay: Yerden Isıtma)

Kazan dönüş sıcaklığı yükseltme, yoğuşmalı olmayan kazanlarda baca gazının kazan içinde yoğuşmasını ve asidik korozyon üretmesini önlemek için dönüş suyunun karıştırma yoluyla ısıtılmasıdır. Bu görev tipik olarak bir 3 yollu karıştırma vanasıyla ya da termostatik yükleme vanasıyla yapılır. Eşiği kazan tipi belirler.

Sayısal eşikler şöyledir. Döküm dilimli kazanlarda dönüş suyu sıcaklığı 55 °C altına indiğinde yoğuşma başlar; üretici çoğunlukla 55-60 °C alt sınır ister. Çelik kazanlarda sınır 50-55 °C bandındadır. Katı yakıtlı kazanlarda ise sınır daha yüksektir ve 60-65 °C istenir, çünkü katran oluşumu da devreye girer. Doğal gazın çiy noktası yaklaşık 55 °C, motorin için yaklaşık 47 °C mertebesindedir.

Termostatik yükleme vanası bu işi elektriksiz yapar. İçindeki mumlu termostatik eleman, dönüş sıcaklığı ayar değerinin altındayken kazan çıkışından bypass yoluyla sıcak su çeker ve dönüşe karıştırır. Sistem ısındıkça bypass kapanır, tüm debi tesisata geçer. Ayar değerleri seriye göre değişir; sahada en yaygın kademeler 55 °C, 60 °C ve 65 °C'dir. Isıtma ürün grubumuzu inceleyebilirsiniz. (Detay: Isıtma)

Motorlu çözüm daha esnektir. Kazan dönüş hattına yerleştirilen 3 yollu vana, kazan çıkışına konan bir sıcaklık sensöründen komut alır ve karışım oranını sürekli ayarlar. Bu düzenin avantajı, ısıtma sezonu başında soğuk bir tesisatın kazanı şoklamasını engellemesidir; büyük su hacimli tesisatlarda ilk kalkışta dönüş suyu 20 °C civarında olabilir ve bu, döküm kazanda çatlamaya kadar giden termal şok üretir.

Yoğuşmalı kazanlarda ise mantık tersine döner ve kural bir kez daha okunmalıdır: yoğuşmalı kazan dönüş suyunu bilinçli olarak düşük ister. Dönüş suyu 30 °C'de çalışan bir yoğuşmalı kazan yüzde 106-108 net verim mertebesine ulaşır; aynı kazan 60 °C dönüşle çalıştığında verim yüzde 96-98'e iner. Bu yüzden yoğuşmalı bir kazana dönüş yükseltme vanası koymak, satın alınan verimi doğrudan çöpe atmaktır. Aynı hidrolik şema, iki kazan tipinde iki zıt karar üretir.

Boyler yükleme devresinde, yani sıcak kullanım suyu üretiminde en yaygın çözüm 3 yollu ayırma vanasıdır. Kazandan çıkan gidiş suyu vanaya girer; boyler termostatı çağırdığında vana akışı boyler serpantinine yönlendirir, çağrı bittiğinde akış ısıtma devresine döner. Bu düzene sıcak su önceliği denir ve tek pompayla iki görev yürütmenin en basit yoludur.

Öncelik mantığının sayısal gerekçesi ısınma süresidir. 200 litrelik bir boylerin suyunu 15 °C'den 55 °C'ye çıkarmak için gereken ısı, Q eşittir m çarpı c çarpı delta T bağıntısıyla bulunur: 200 kg çarpı 4,18 kJ/kgK çarpı 40 K eşittir 33.440 kJ, yani 9,3 kWh'dir. Serpantine aktarılan güç 24 kW ise süre 9,3 bölü 24 eşittir 0,39 saat, yaklaşık 23 dakikadır. Isıtmanın 23 dakika beklemesi bina ataletiyle karşılanabilir; ısı ve sıcak suyu paylaştırmak ise ikisini de yetersiz bırakır.

Alternatif çözüm iki ayrı 2 yollu vanadır. Bu düzende ısıtma kolunda bir, boyler kolunda bir kesme vanası bulunur ve kontrol her ikisini birbirine kilitli biçimde sürer. Avantajı, arıza hâlinde kolların bağımsız kalması ve bakım için tek kol izole edilebilmesidir. Dezavantajı, iki aktüatör, iki kablolama ve senaryoda geçiş sırasında her iki vananın da kapalı kalmaması için ölü zaman ayarı gerekmesidir.

Kullanım suyu çıkışında ayrı bir vana daha bulunur ve karıştırılmamalıdır: termostatik karışım vanası. Bu eleman boyler yüklemeyle ilgili değildir; boylerdeki 60-65 °C suyu, musluğa gitmeden önce soğuk suyla karıştırıp 45-50 °C'ye indirir. Amacı haşlanma önlemedir ve boyleri lejyonella riski nedeniyle 60 °C üzerinde tutmayı mümkün kılar. Caleffi 6000 serisi gibi döner tip karışım vanaları ve klasik termostatik karışım vanaları bu görevi üstlenir.

Boyler hacmi ve serpantin gücü seçimi, vana seçiminden önce gelir. Serpantin yüzeyi yetersizse hangi vana konursa konsun ısınma süresi uzar. Boyler seçim kriterleri için ayrı rehberimize bakabilirsiniz. (Detay: Kaç Litrelik Boyler Almalıyım? 2, 4, 6, 10 ve 20 Kişilik Boyler Hesabı)

Aşağıdaki liste, en sık karşılaşılan devre tiplerinde hangi vananın doğru olduğunu doğrudan söyler. Her madde bir uygulama, bir hüküm ve hükmün ölçülebilir gerekçesini içerir.

• Yeni fan coil tesisatı, frekans konvertörlü pompa — Hüküm: 2 yollu, tercihen basınçtan bağımsız tip; Gerekçe: kısmi yükte debi yüzde 20-30 bandına iner, pompa gücü kübik yasayla düşer
• Mevcut sabit devirli pompalı tesisata fan coil ilavesi — Hüküm: 3 yollu karıştırma; Gerekçe: sabit devirli pompa kısmi debide çalışma noktasını sola kaydırır, gürültü ve aşırı fark basıncı üretir
• Klima santrali soğutma bataryası — Hüküm: 2 yollu oransal; Gerekçe: santral saatlerinin çoğu kısmi yükte geçer, tekil kazanç kW mertebesindedir
• Klima santrali taze hava ısıtma bataryası, dış hava 0 °C altı — Hüküm: 3 yollu karıştırma artı ikincil pompa; Gerekçe: durgun suda donma riski, batarya patlaması kalıcı hasardır
• Yerden ısıtma karışım seti — Hüküm: 3 yollu karıştırma; Gerekçe: döşeme debisi sabit kalmalı, gidiş-dönüş farkı 5-7 K bandında tutulmalıdır
• Yoğuşmalı olmayan kazan koruma devresi — Hüküm: 3 yollu karıştırma veya termostatik yükleme vanası; Gerekçe: dönüş suyu 55-60 °C altında yoğuşma ve asidik korozyon başlar
• Yoğuşmalı kazan devresi — Hüküm: 3 yollu dönüş yükseltme kullanılmaz; Gerekçe: 30 °C dönüşte net verim yüzde 106-108, 60 °C dönüşte yüzde 96-98'e iner
• Boyler yükleme, sıcak su önceliği — Hüküm: 3 yollu ayırma veya iki adet kilitli 2 yollu; Gerekçe: 200 litre boyler 24 kW ile yaklaşık 23 dakikada yüklenir, paylaşımlı çalışma ikisini de yetersiz bırakır
• Bölgesel ısıtma bina istasyonu birincil taraf — Hüküm: 2 yollu; Gerekçe: sağlayıcı tarafında değişken debi zorunludur, bypass sözleşmeye aykırıdır
• Soğutma grubu birincil devresi, VPF düzeni — Hüküm: 2 yollu, artı otomasyonlu tek merkezi bypass; Gerekçe: grup üreticisinin minimum debisi korunmalı, her devrede ayrı bypass açılmamalıdır

Karma senaryolarda karar kuralı şudur: enerji kazancı ekipman güvenliğiyle çatışıyorsa güvenlik kazanır, çatışmıyorsa 2 yollu kazanır. Donma riski, minimum debi şartı ve dönüş sıcaklığı koruması üç meşru güvenlik gerekçesidir. Bunların dışındaki her 3 yollu tercihi, sistemin ömrü boyunca kWh olarak ödenir. Detaylı vana seçim kriterleri için genel rehberimize bakabilirsiniz. (Detay: Motorlu Vana Rehberi)

Kontrol vanası pazarında dört üretici sahada en sık karşılaşılan gamı oluşturur. Aşağıdaki örnekler seri düzeyinde verilmiştir; her serinin DN aralığı, Kvs kademeleri ve basınç sınıfı katalogdan doğrulanmalıdır, çünkü değerler alt varyanta göre değişir.

• Danfoss AB-QM — Tip: 2 yollu basınçtan bağımsız kontrol vanası; Öne çıkan özellik: debi ön ayarı gövde üzerinde yüzde olarak yapılır, otorite pratikte 1,0'a yakın davranır; Tipik yer: fan coil ve kolon uygulamaları
• Danfoss VRG3 — Tip: 3 yollu döner sektörlü karıştırma vanası; Öne çıkan özellik: AMB ve AMV serisi aktüatörlerle eşleşir, karışım devrelerinde yaygındır; Tipik yer: yerden ısıtma karışım seti, kazan koruma
• Siemens VVG41 — Tip: 2 yollu oturmalı kontrol vanası, bronz gövde; Öne çıkan özellik: eşit yüzdeli karakteristik, SAX ve SSA serisi aktüatörlerle çalışır; Tipik yer: fan coil ve küçük batarya devreleri
• Siemens VXG41 — Tip: 3 yollu oturmalı karıştırma vanası; Öne çıkan özellik: AB ortak ağız karıştırma servisinde çıkıştır, montaj yönü gövde üzerinde işaretlidir; Tipik yer: santral ısıtma bataryası karışım devresi
• Caleffi 6000 serisi — Tip: döner tip karıştırma vanası; Öne çıkan özellik: elle veya aktüatörle sürülebilir, kompakt gövde; Tipik yer: yerden ısıtma ve kullanım suyu karışım grupları
• Honeywell V5013 — Tip: 3 yollu globe kontrol vanası; Öne çıkan özellik: Resideo tahrik gamıyla eşleşir, ısıtma ve soğutma bataryalarında kullanılır; Tipik yer: klima santrali ve büyük fan coil devreleri

Aktüatör tarafında marka eşleşmesi ayrı bir konudur. Vana gövdesi ile aktüatör aynı üreticinin uyumlu serisinden seçilmelidir; strok, itme kuvveti ve bağlantı arayüzü birbirini tutmalıdır. Pomeka Mekanik Belimo markasını tedarik etmemektedir; aktüatör tarafında taşınan eşdeğerler Danfoss AME ve AMV serileri ile Siemens SAX ve SSA serileridir. Aktüatör seçim kriterlerinin genel çerçevesi ayrı rehberimizdedir. (Detay: Belimo Aktüatör Nasıl Seçilir? Tork, Voltaj ve Kontrol Tipi Rehberi)

Kontrol sinyali tipi de seçime girer. Üç yaygın seçenek vardır: on-off yani 230 V veya 24 V açma-kapama, 3 nokta yani aç-dur-kapa, ve oransal yani 0-10 V ya da 4-20 mA. Bina otomasyonuna bağlanacak devrelerde oransal tercih edilir; termik aktüatörlü on-off çözümler ise konut fan coil ve yerden ısıtma bölge vanalarında yeterlidir. Taşınan markaların tamamı için markalar sayfamızı inceleyebilirsiniz. (Detay: markalar sayfamız)