YANMA

Yakıtı oluşturan elementlerin ısı yayarak oksijen ile birleşmesini "yanma" olarak tanımlayabiliriz. Yanma, maddenin ısı ve oksijenle birleşmesi sonucu oluşan kimyasal bir olaydır. 1 kg katı veya sıvı yakacağın bünyesinde bulunan elementlerin kütlesel miktarları;

c + h + s + o + n + a + w = 1 kg

c : Karbon'un kütlesel miktarı (kg)
h : Hidrojen'in kütlesel miktarı (kg)
s : Kükürt'ün kütlesel miktarı (kg)
o : Oksijen'in kütlesel miktarı (kg)
n : Azot'un kütlesel miktarı (kg)
a : Yakıtın bünyesindeki kütlesel kül miktarı (kg)
w : Yakıtın bünyesindeki kütlesel su miktarı (kg)

Kül ve su bulunmayan yakıt, saf yakıt olarak adlandırılır;
C_saf + h_saf + O_saf + S_saf + n_saf = 1 kg
Gaz yakacaklarda ise 1 atm basınç ve O°C  sıcaklıkta 1 m³ hacminde, aşağıdaki gazlar bulunur;
CO + H₂+ CH₄ + C₂H₄ + C₂H₄ + 0₂ + N₂ + C0₂ + H₂S + H₂0 = 1 m³
CO : Karbon monoksit (m³)
H₂ : Hidrojen (m³)
CH₄ : Metan (m³)
C₂H₄ : Etilen (m³)
C₂H₄ : Metilen (m³)
0₂ : Oksijen (m³)
N₂ : Azot (m³)
S0₂ : Kükürt dioksit (m³)
H₂S : Hidrojen sülfür (m³)
H₂0 : Su buharı (m³)

BASINÇ VE SICAKLIK İLİŞKİSİ

Bir Bacanın Sağlıklı Çalışabilmesi için Gerekli Olan Basınç ve Sıcaklık Şartları

• P_Z :Atık gazın bacaya girişindeki alt basınç
• P_ZE :Atık gazın bacaya girişinde gerekli alt basınç
• P_FV :Eklemeparçası için gerekli itme basıncı
•  PL :Dış hava basıncı
• P_W :Kazan için gerekli itme basıncı
• P_H :Bacadaki statik basınç
• P_R :Baca içi sürtünme basıncı
• H :Etkili baca yüksekliği
• T_L :Dış hava sıcaklığı
• T_e :Bacadaki atık gaz sıcaklığı
• T_ıo :Baca ağzında iç cidar sıcaklığı
• T _IOB :Kararlı durumda baca ağzında iç cidar sıcaklığı
• T_o :Baca ağzında atık gaz sıcaklığı
• T_p :Yoğuşma noktası sıcaklığı

Basınç Şartları:

• P_z > P_ZE                          N/m² veya Pa
• P_z = P_H-P_R                     N/m² veya Pa
• P_ZE = P_L + P_w + P_FV    N/m² veya Pa

Sıcaklık Şartları:

• T_IOB- T_p> O
• T_e> T_L
• (DIN 4705), (TS 2165), (EN 13384-3)

Baca İçerisindeki Kaldırma Kuvveti

Bacanın sağlıklı bir şekilde işlevini yerine getirebilmesi, yani bacanın atık gazları tahliye edebilmesi için, baca içindeki hava yoğunluğu nun dış ortamın yoğunluğundan daha az olması gerekmektedir. Bu durum baca iç kısmının, dış ortama göre daha sıcak olması ile mümkündür. Sıcak hava; bacadan dışarı çıkma eğilimi gösterirken, peşinden atık gazları da beraberinde götürür.

SICAKLIK

Bacanın içinde ve Üst Kısımlarındaki Sıcaklık ilişkileri Atık gaz sıcaklığı ve baca iç dar sıcakııgı, bacanın üst kısımlarına doğru düşüş gösterir. Yan taraftaki şekil üzerinde de sıcaklıktaki bu düşüş görülebilir. Bunun nedenleri, bacada ısı yalıtımın yapılmaması, dogru baca yüksekliğinin sağlanmaması (gereğinden yüksek yapılan bacalar), atık gaz hızının çok hızlı ya da yavaş olması ile baca iç cidar yüzeyinin pürüzlü yapısından kaynaklanır.

Bacanın üst kısımlarına doğru çıkıldıkça sıcaklıktaki düşüş çok büyürse ve sınır degerin de altına düşerse yoğuşma başlar. Yoğuşma, bacanın çekiş kabiliyetini düşürür, zamanla bacanın yığılmasına , sızdırmasına ve bacanın işlevini yapamamasına neden olur.

Yangına Karşı Bacanın Dayanımı

• Bir baca, olası kurum yangınına karşı dayanımlı olmalıdır.
• Schiedel Baca Sistemleri, bina içinde herhangi bir sebepten dolayı çıkan bir yangının bir katlan diğer bir kata baca yoluyla ilerlemesine 90 dakika engel olmaktadır. Aynı şekilde bacanın içinde oluşabilecek kurum yangınlarına da 90° boyunca dayanım
gösterir.
• Schiedel Bacalarının dairesel kesitli oluşu ve iç cidarının pürüzsüz yapısı sebebiyle, baca içinde kurum tutunma riski minimuma indirilmiştir.
• Standartlara ve yönetmeliklere göre bir baca, dışarıdan gelebilecek herhangi bir yangın tehlikesine karşı, dayanıklılığını, en az 90
dakika boyunca koruyabilmelidir. Baca, herhangi bir sebepten dolayı binanın bir katında meydana gelen bir yangının baca
vasıtasıyla diğer katlara yayılmasına sebep olmamalıdır. Bunun için baca dış cidarı yanmaya karşı dirençli bir maddeden seçilmeli, atık gazın içinden geçtiği baca borusu, yüksek sıcaklıklara ve sıcaklık değişimlerine karşı dirençli olmalı ve taş yünü izolasyon
malzemesi ile ısı yalıtımı yapılmalıdır.
• 5000C baca gazı sıcaklığında dış cidar sıcaklığının l00 °C'yi geçmemesi gerekir. Baca içinde kurum birikmesi sebebiyle bir
yangın oluşursa, ki böyle bir durumda baca gazı sıcaklığı 1000 °C olur, dış cidar sıcaklığı l60° C'yi geçmemelidir.
• Schiedel Baca Sistemleri'nin yaptığı deneyler sonucunda, şamot seramik boru, izolasyon malzemesi ve beton bloktan oluşan iç içe
geçmiş 3 katmandan oluşan sistemde, 400° C baca gazı sıcaklığında, dış cidar sıcaklığı 85°C'yi geçmemektedir. Bata gazı
10000C olduğunda ise dış cidar sıcaklığı 100 °C'yi geçmemektedir.

Şömine Bacaları

Düzgün baca sistemine sahip olmayan şömine, ev içinde sadece dekoratif bir süstür. Sahip olduğunuz şömine ne kadar kaliteli olursa olsun, şömine performansı ve sağlıklı çalışabilmesi, şömineyi bağladığınız bacanın özellikleri ile yakından ilgilidir. Ülkemizde şömine sahiplerinin büyük bir kısmı mevcut şöminelerini kullanmamaktadır. Bunun en büyük nedeni ise şöminelerini kullandıkları zaman evi duman basması yani bacanın sağlıklı çekmemesidir. Şömine, insanlar için bir keyiftir. Ne yazık ki ülkemizde şömine sahiplerinin büyük bir kısmı şöminenin keyifli kısmı ile henüz tanışmamıştır.

Şömineler, günümüzde açık ve kapalı olmak üzere iki tipte üretilmektedir. Açık şöminede isminden anlaşılacağı üzere yanmanın olduğu alan açıktadır. Yanma için gerekli hava, şöminenin bulunduğu ortamdan temin edilir. Kapalı şöminelerde ise yanma, kapalı bir hazne içinde gen;:ekleşir. Günümüzde kapalı şömineler daha çok tercih edilir hale gelmiştir. Şöminelerde etkili baca yüksekliği en az 4 metre olmalıdır. Baca çapı açık şöminelerde minimum 020 cm, kapalı şöminelerde minimum 016 cm olmalıdır.

Schiedel Baca Sistemleri'nde her tür ısınma cihazı için diyagramlar mevcut olup, bu diyagramlar yardımıyla uygun baca kesiti saptanır. Ayrıca Schiedel'in uzman ekiplerince kullanılan kesit hesaplama programı sayesinde de diyagramlardan elde edilen sonuçlar, biıgisayar ortamındaki sonuç ile kontrol edilerek, doğru kesit; çift kontrolden sonra belirlenir. Şömineler için kullanılan diyagramlar, açık ve kapalı şömineler için ayrı olarak hazırlanmıştır. Schiedel Baca Sistemleri ile en fazla 3 adet kapalı şömineyi ortak bir bacaya bağlayabilmek mümkündür. Bu tip konstrüksiyonlarda, baca kesiti seçiminde diyagramlar kullanılmaktadır.
Açık şöminelerde baca kesitini belirleyen kriter, yanma alanı büyüklüğü ve etkili baca yüksekliğidir. Bu parametrelerin değişimi baca çapını değiştirir.

Çatı katlarına ya da apartmanların en üst katlarına koyulan şömineler, baca yüksekliği yeterli olmadığı için çoğu zaman çekmez ve şömine sahibine problemler yaşatır. Bu gibi durumlarda etkili baca yüksekliğini artıran Schiedel'in "Plafond" adlı ürününü kullanmak, hem çekişi kolaylaştırır, hem de ev içinde mekan darlığı var ise bu sorunu ortadan kaldırır. Şömine bacalarında atık gaz sıcaklığı 60° ile 410° arasında değişir. Şöminelerde ısıi verim düşüktür. Bunu artırmak için de şömine çevresinde oda havası zorlanmış olarak ya da doğalolarak dolaştırılır. Bu sayede ısının yayılımı sadece ışınımla değil, taşınımla da ısıtılacak alana yayılabilir. Şöminelerde mutlaka klape bulunmalıdır. Klape, şömine yanmadığı zamanlarda kapalı tutulmalıdır. Bacadan şömine içerisine yabancı cisimlerin düşmesini engellemek ve çekişi ayarlamak için klape kullanılır. Ülkemizde, katı yakacak yakılarak kullanılan şömineler, fuel ojl ya da doğal gaz kullanarak çalışan şöminelere kıyasla çok fazladır. Katı yakacakların (odun, kömür, vs.) yanması sonucunda açığa çıkan atık gazlar içinde asidik karakterli bir çok gaz vardır. Bu durumda bacalardan asite karşı ekstra bir dayanıklılık beklenir.

Kazanlar

Tüm ısınma sistemlerinde olduğu gibi, baca bağlantısı kazan performanslarını da doğrudan etkilemektedir. Kazanın sağlıklı ve verimli çalışabilmesi için, doğru baca kesiti tespit edilmiş ve baca bağlantısı doğru biçimde yapılmış olmalıdır. Schiedel diyagramları ve bilgisayar programı ile kazan için doğru çap tayin edilir. Diyagramlar vasıtası ile kazan çapını tayin ederken gerekli olan parametreler; kazan kapasitesi, kullanılan yakıt, etkili baca yüksekliği ve baca çıkış sıcaklığıdır. Bu veriler biliniyor ise, baca çapını doğru olarak hesaplamak mümkündür.

Bacalarda Yoğuşma Problemi

Atık gaz sıcaklığı ve baca iç cidar sıcaklığı, bacanın üst kısımlarına doğru düşüş göstermektedir. Yan taraftaki şekilde sıcaklıktaki bu düşüş görülebilir. Bunun en önemli nedeni, ısıi yalıtımın yapılmamasıdır. Baca içinde sıcaklık değişimleri yoğuşmaya sebebiyet verir. Sıcak atık gaz, soğuk olan bir bölgeye geldiğinde, sıcak soğuk etkileşiminden dolayı yoğuşma kaçınılmaz olur.

Baca çekişinde sıcaklık ile ilgili şart;
Tiob-Tp;?:O
Te> TL '
Tiob : Kararlı durumda baca ağzında iç cidar sıcaklığı
Tp : Yoğuşma noktası sıcaklığı
Te : Bacadaki atık gaz sıcaklığı
TL : Dış hava sıcaklığı

Atık gaz sıcaklığı, dış ortam sıcaklığından yüksek olmalıdır. Ayrıca kararlı durumda baca iç cidar sıcaklığı, yoğuşma sıcaklığından büyük olmalıdır. Bu sayede, bacada yoğuşma olmaz ve baca görevini sağlıklı bir biçimde yerine getirir.
Yandaki şekilde gösterildiği üzere, tüm bacalarda bu durum gözlemlenir. Fakat ısı yalıtımı yapılmamış, doğru baca çapı seçimi sağlanmamış, baca iç cidarı düzgün
olmayan, dolayısıyla atık gaz hızının çok hızlı ya da çok yavaş olması sonucunda ve baca yüksekliğinin uygun değerden fazla yada az olması durumlarında bu grafik
değişiklik arz eder ve baca içindeki sıcaklıklar arasındaki fark büyür. Bu durum bacanın sağlıklı çalışmasını engeller. Grafikteki limit değerlerin altına düşülmesi halinde yoğuşma başlar.
 

Doğal gaz veya fuel oil gibi yakıtların yanması sonucunda su buharı ortaya çıkmaktadır. 1 kg fuel oil'in yanması esnasında yaklaşık 1 kg su buharı açığa çıkar. Aynı ısıyı veren 1 m3 doğal gazın yanmasında ise 1,5 - 2 kg su buharı oluşur. Yoğuşmalı kazanlarda ise kazan verimini artırmak için baca gazındaki su buharı yoğuşturulup ısıdan faydanılmaktadır. Ayrıca kazan verimini artırmak için baca gazı sıcaklığı düşürülür ve bu suretle de baca içinde yoğuşma olasılığı artar. Bu sebeple yoğuşmalı kazanların bacaları yoğuşmaya karşı dayanımlı olmalıdır.

Yukarıdaki grafikte, yakıtların yoğuşma sıcaklıkları gösterilmektedir. Baca içinde, bu yakıtların atık gazları grafikteki değerleri altına düşerse bacada yoğuşma gözlemlenir. Baca gazının baca içinde soğumasını azaltmak için ısıi yalıtımı mutlaka çok iyi yapılmalıdır. Bunun yanısıra doğru baca kesiti seçilmelidir. Olması gerekenden daha büyük veya küçük çaptaki bir baca kesiti seçilmemelidir. Yoğuşma olayının olmaması için baca gazlarının baca ağzındaki sıcaklığının yoğuşma noktasının altına düşmemesi gerekmektedir. Eğer bacanın içinde baca gazı sıcaklığı yoğuşma sıcaklığının altına düşerse, yoğuşma başlar ve baca malzemesi zarar görür. Yoğuşmalı kazan kullanımında baca içinde su buharı yoğuşturulur ve kazan verimi artar, bu tip sistemlerde yoğuşmaya karşı dirençli yada başka bir deyişle yoğuşmaya hassas olmayan baca sistemleri kullanılmalıdır.