Yangın Su Deposu Donma Risk Analiz Raporu Nasıl Yapılır.

2015 yılında hesap analiz raporu bir işi gelmişti işin konusu şöyleydi ;

Konu : YALOVA İlinde Bina Dışında Açık alanda bulunan 25 cm betonarme duvar ile 10,15 X 8 X 4,5 metre ölçülerindeki bir deponun suyunun donma ihtimali varmıdır bunu rapor edebilirmiyiz ?

Hiç karşılaşmadığım bir konuydu ilk olarak hiç yapmadığım halde yaparım dedim ve süreyi 1 hafta vererek işi aldım.İnternetten ozaman konu ile ilgili bir bilgi bulamayınca kendimden emin olmak için bir yöntem geliştirdim ve tatmin olmak için bir ufak deney yapmaya karar verdim. Bir bardağa su koydum dolabı derecesini ve bardakdaki suyun sıcaklığını ölçerek 60 dakika belirli bir süre verdim dolaba koymadan önce hesap yaptım o sürede 5 mm kalınlığında buz kütlesi oluşacağı hesabı çıkmıştı ve dolaba koydum sonuçları görmek için bekledim dolaptan çıkardığımda yaklaşık 5 mm bu beni tatmin etmişti heyecanla raporu hazırlamak için yola koyuldum ve aşağıdaki gibi hazırladım umarım siz meslektaşlarım böyle bir konu üzerine sorun ile karşılaşır iseniz yol izlemenize umarım faydası olur.

YANGIN SU DEPOSUNUN DONMA RİSKİ ANALİZİ

     YALOVA İlinde Bina Dışında Açık alanda bulunan 25 cm betonarme duvar ile  10,15 X 8 X 4,5 metre ölçülerindeki bir deponun suyunun donma ihtimali varmıdır. ( Kabuller :c_su=4,18 J/g ºC, L_buz=334,4 J/g  Şebeke Su Sıcaklığı : 7 ºC ) 

      Not: Depo Yangın deposu olduğu için su şebekeyle bağlantısı sürekli olmayacağından durgun su konumunda olacaktır. Normal şartlarde şebeke su sıcaklıkları 7-12 ºC arası değişmektedir  yangın depo suyu durgun su olduğu için en kritik durumlar göz önüne alınarak ısısını kaybettiğini ve donmaya doğru yol aldığı varsayılarak ortalama 0,5 ºC  Kabul edilmiştir.

 Şekil 1 : Yalova İli İçin 50 Yıllık Hava Sıcaklık Verileri

 (Kaynak : Meteoroloji Genel Müdürlüğü )

 Şekil 2 : Yalova İli İçin

2014 Yılı Şubat Ayı  Sıcaklık Analizi

 (kaynak :Meteoroloji Genel Müdürlüğü )

         Yukardaki grafiklerde resmi verilere göre  bakıldığında geçmiş yıllarda -11 ºC görülür iken 2014 yılında sadece 1 gün 0 ºC  derceyi görüyor 2014 yılına göre düşünür isek - sıcaklığa düşmediği için su donmaz , bu depo donma 2015 ve gelecekteki yılların 2014 yılı gibi olcağının garantisi varmıdır yoktur. Konu yangın gibi önemli bir konu ise geçmiş 50 yılın verilerinin en kritik durumlar göz önüne alınmalıdır biz mühendisler hesaplarda en kritik olayları göz önünde bulundurarak hesap yapmalıyız.

Hesap aşamasında İki türlü analiz yapacağız ;

• Yalıtım Yok İse,
• Yalıtım Var İse,

 Şekil 3 :Yalıtımsız Betonarmenin Isı İletim Katsayısı :3,413 W/m²K

 (Excel Döküman: Sait ÇİNİOĞLU )

 Şekil 4 :Yalıtımlı Betonarmenin Isı İletim Katsayısı :0,431 W/m²K

 (Excel Döküman: Sait ÇİNİOĞLU )

 

Suyun Tamamının Buz Olabilmesi İçin Gerekli Enerji İhtiyacı

Depodaki Su Miktarı : 10,15 X 8 X 4,5 = 365,4 m3  

Δt: Durgun suyun sıcaklığı ortalama 0,5 ºC  olduğunda sıcaklık farkı 0,5 ºC  dir.

0 dereceye kadar gelene kadar  Q =    365.400 X 1 X 0,5 = 182.700 Kcal = 212,45 Kw

Tamamı Buz Olabilmesi İçin   Q = 365.400 x 80 =29.232.000 Kcal = 33.990 Kw

 1 cm buz tutarsa  4,5 mt   450 cm 

1 cm Buz tutacak Enerji =59.534 / 450 = 132.30 kw

Toplamda = 212,45 + 132,3 =344,75 Kw

Deponun ısı kaybı

Depo Yüzey Alanı = (10,15+8) x 2 x4,5 + (10,15x8)x1=244,55 m²

Toprak sıcaklığı 0 derecenın alıtına düşmeyeceğinden Taban alanı hesaba katılmamıştır .

İzolasyonsuz (Yalıtımsız Beton İçin)

Δt: Durgun suyun sıcaklığı ortalama 0,5 ºC  olduğunda sıcaklık farkı 0,5-(-11)= 11,5 ºC  dir.

Yüzey alanından gerçekleşen ısı kaybı  Q=A.K.Δt   244,55 X 3,413 X 11,5 =9.598Watt = 9,6  Kw

Depo kapağı  : 1 x 1 mt L = 4 mt  a : 20 R: 1  (2 adet)

Depo Kapak Hava sızıntısı  Q=a.R.Z.L. Δt

    20 X 1 X1 X 8 X 11,5 =1.840 Watt = 1,9 Kw   Toplam:11,5 Kw

İzolasyonlu(Yalıtımlı Beton İçin)

: Durgun suyun sıcaklığı ortalama 0,5 ºC  olduğunda sıcaklık farkı 0,5-(-11)= 11,5 ºC  dir.

Yüzey alanından gerçekleşen ısı kaybı  Q=A.K. Δt  244,55 X 0,431 X 11,5 =1.212 Watt = 1,3  Kw

Depo kapağı  : 1 x 1 mt L = 4 mt  a : 20 R: 1  (2 adet)

Depo Kapak Hava sızıntısı  Q=a.R.Z.L. Δt  

 20 X 1 X1 X 8 X 11,5 =1.840 Watt = 1,9 Kw   Toplam:11,5 Kw

İzolasyonsuz =344,75 / 11,5 =29,97 saat 

İzoleli =344,75 / 3,2=107,77 saat 

Sistem hiç çalışmayacaksa ve hava koşulları gece gündüz hep -11 derece olacaksa bu durumlar geçerlidir.

En Kötü Durumları düşünelim .

Buzu 0,5 cm Düşürelim 132,3 kw yarısı 132,3/2= 66,15 kw

Depodaki su miktarı 10 da 1 ne düşmüş olsun.

0 dereceye kadar gelene kadar  Q   =  36.540 X 1 X 0,5 = 18.270 Kcal = 21,25 Kw

Toplam Yük : 66,15 + 21,25 = 87,4 kw

İzolasyonsuz =87,4 / 11,5 =7,6  saat 

İzoleli =87,4 / 3,2=27 saat 

 

Kısaca özet şudur İzolasyonlu olsa bile donmama ihtimali yoktur her zaman bir risk vardır ama izolasyonlu olması donma süresini çok büyük derecede (27/7,6 =3,55 kat ) uzatmaktadır. yani doğa olaylarını biz insanlar bilemeyiz örnek verecek olursak 1921 ve 1954 Yıllarında İstanbul boğazı buz tutmuştur. 

Öneriler :

  İzolasyon yapılmadan deponun ısı kaybı olan 11,5 kw yükünün 5 katı  yani 60 kw elektrikli rezistans depoya saplanarak otomasyonla su sıcaklığı 2 dereceye indiğinde elektirkli rezistans çalışır 3 dereceye geldiğide durucak şekilde bir otomasyon sağlanırsa deponun donmaması daha kolay yollada engellenmiş olur.

 Depodaki suya antifiriz ilave edilmeli.Borularda su miktarı az olduğundan donmasına karşın tesisattan depoya sürkilasyon sağlanmalı  yada borularda su olmayan kuru tip söndürme tercih edilmeli .

7 cm ve üzeri izolasyon depoya önerilmektedir.

Pompa odasında boru tesisatları açıkta olduğundan odaya sürekli 5 derece sıcaklıkta tutabilecek 15 kw elektrikli rezistans konulmalıdır. Donma şuana kadar yapılan tespitlerde borularda başlayıp depoya doğru hareket etmiştir. Sebebi ise şudur suyun miktarı ne kadar az ise o kadar donması yüksektir.