Boru İzolasyonunda Kalınlık Hesaplaması Nasıl Yapılır?

Neden İzolasyon Kalınlığı Hesaplanmalıdır?

Boru izolasyonunda “göz kararı” kalınlık seçimi, uzun vadede ciddi kayıplara neden olabilir. Doğru kalınlık hesaplanmadığında:

Isı kaybı artar, enerji faturaları yükselir
Yüzey sıcaklığı güvenli sınırın üzerinde kalır
Soğuk hatlarda yoğuşma ve korozyon oluşur
Donma ve proses kontrol kayıpları yaşanır
Yatırım geri dönüş süresi uzar
Bu nedenle kalınlık seçimi, standartlara uygun hesaplarla yapılmalıdır (TS EN ISO 12241, DIN 4140 vb.).

 
2. Temel Hesaplama Kriterleri
Boru izolasyon kalınlığı hesaplanırken genellikle aşağıdaki ana kriterlerden biri ya da birkaçına göre hareket edilir:

Isı kaybı sınırı (Q)
– Belirli bir maksimum W/m kaybını geçmemek için.
Yüzey sıcaklığı (Ts)
– Personel güvenliği ve yanma riskini azaltmak için.
Yoğuşma / Terleme kontrolü (antiterleme)
– Soğuk yüzeylerde çiğ noktasının üzerinde kalmak için.
Ekonomik kalınlık (economic thickness)
– Enerji maliyeti + yatırım maliyeti optimizasyonu için.
Pratikte çoğu projede bu kriterlerin en kritik olanı baz alınarak kalınlık belirlenir.

 
3. Hesaplamada Kullanılan Temel Parametreler
T_i : Boru içi akışkan sıcaklığı (°C)
T_a : Ortam sıcaklığı (°C)
T_s : Hedef yüzey sıcaklığı (°C)
λ (lambda) : İzolasyon malzemesinin ısı iletkenlik katsayısı (W/mK)
D_i : Boru dış çapı (izolasyonsuz)
D_o : İzolasyon dış çapı (hesaplanacak)
h : Dış ortam ısı taşınım katsayısı (W/m²K)
RH : Bağıl nem (yoğuşma hesapları için)
L : Boru uzunluğu (m) – toplam kayıp hesabı için
Bu parametreler kullanılarak ısı geçişi silindirik koordinat sisteminde hesaplanır.

 
4. Isı Kaybına Göre Kalınlık Hesaplama Mantığı
Silindirik bir boru üzerinden ısı kaybı (Q), basitleştirilmiş haliyle:

Q=2πL(Ti−Ta)ln⁡(Do/Di)/λ+1/(h⋅Do)Q = \frac{2\pi L (T_i - T_a)}{\ln(D_o/D_i)/\lambda + 1/(h \cdot D_o)}Q=ln(Do​/Di​)/λ+1/(h⋅Do​)2πL(Ti​−Ta​)​Buradaki amaç, Q’yu belirli bir değerin altına düşürecek D_o (dolayısıyla izolasyon kalınlığı) bulmaktır.

Adımlar:

Maksimum kabul edilebilir ısı kaybı belirlenir (örneğin 80 W/m).
Boru çapı, akışkan ve ortam sıcaklığı, malzeme λ değeri bilinir.
Farklı izolasyon kalınlıkları için hesap yapılır.
Hedef Q değerini sağlayan kalınlık seçilir.
Bu hesaplar sahada manuel yapılabilir, fakat çoğunlukla yazılım veya standart tablolar kullanılır.

 
5. Yüzey Sıcaklığına Göre Kalınlık Hesabı
Özellikle personel güvenliği ve yanık riskinin önlenmesi için yüzey sıcaklığının belirli bir değerin altında tutulması gerekir (genellikle 50–60°C).

Burada hedef:
T_s ≤ T_limit olacak şekilde izolasyon kalınlığını seçmektir.

Yaklaşım:

T_i ve T_a bilinir.
Hedef T_s (örneğin 55°C) belirlenir.
Farklı kalınlıklar için yüzey sıcaklığı hesaplanır.
Yüzey sıcaklığı limitin altına inen ilk kalınlık seçilir.
Bu yöntem, yüksek sıcaklık borularında (buhar, sıcak yağ) sıklıkla kullanılır.

 
6. Yoğuşma (Antiterleme) Hesabına Göre Kalınlık
Soğuk hatlarda (chiller, soğutma suyu, glikol, soğuk hava, kriyojenik vb.) en kritik konu yoğuşmanın engellenmesidir.

Mantık:

Ortamın çiğ noktası sıcaklığı (T_dew) hesaplanır (T_a ve RH ile).
İzolasyon yüzey sıcaklığı T_s, T_dew’in üzerinde tutulmalıdır.
Eğer T_s < T_dew ise yüzeyde terleme oluşur. Bu durumda:

Kalınlık artırılır
Gerekirse buhar bariyeri güçlendirilir
Yüzey kaplaması iyileştirilir
Soğuk borularda kalınlık seçimi çoğu zaman ekonomikten çok yoğuşma kontrolüne göre yapılır.

 
7. Ekonomik Kalınlık (Economic Thickness)
Bu yaklaşımda izolasyon yatırım maliyeti ile enerji tasarrufu birlikte değerlendirilir.

Toplam yıllık maliyet:
Toplam Maliyet = Enerji Kaybı Maliyeti + İzolasyon Yatırım Maliyeti (Amortisman)

İzolasyon kalınlığı arttıkça:

Enerji kaybı maliyeti ↓
İzolasyon yatırım maliyeti ↑
Eğrilerin kesiştiği nokta ekonomik optimum kalınlık verir.

Bu yöntem özellikle:

Büyük çaplı ve uzun hatlarda
Yüksek enerji maliyeti olan tesislerde
Buhar ve sıcak yağ sistemlerinde
önem kazanır.

 
8. Standartlar ve Hesaplama Araçları
Boru izolasyonunda kalınlık hesabında referans alınan başlıca standartlar:

TS EN ISO 12241 – Isı yalıtımı – Bina ekipmanları ve endüstriyel tesisat
DIN 4140 – Endüstriyel tesislerde izolasyon
ASTM C680 – Isı kaybı ve yüzey sıcaklığı hesaplama
Yerel yönetmelikler ve enerji verimliliği rehberleri
Pratikte:

Yazılım programları (ISO 12241 tabanlı)
Üretici firmaların hesap tabloları
Mühendislik ofislerinin kendi hesap şablonları
kullanılır.

 
9. Uygulamada Sık Yapılan Hatalar
❌ Sadece “göz kararı” veya alışkanlıkla kalınlık seçmek
❌ Malzeme λ değerini sabit kabul edip sıcaklığa göre değişimini göz ardı etmek
❌ Yoğuşma riskini hesaba katmamak
❌ CUI (korozyon altı izolasyon) riskini görmezden gelmek
❌ Saha koşullarını (rüzgâr, nem, dış ortam) dikkate almadan hesap yapmak
❌ Yüksek sıcaklıkta sadece taş yünü, soğuk hatta sadece elastomerik düşünmek

Doğru yaklaşım: hesap + standart + saha koşulu üçlüsünü birlikte değerlendirmektir.

 
10. Özet: Doğru Kalınlık İçin Mühendislik Yaklaşımı
Boru izolasyonunda kalınlık belirlerken:

Hat tipi (sıcak / soğuk / kriyojenik) tanımlanmalı
Hedef kriter (ısı kaybı, yüzey sıcaklığı, yoğuşma, ekonomi) netleştirilmeli
Uygun malzeme ve λ değerleri seçilmeli
TS EN ISO 12241 vb. standartlara göre hesap yapılmalı
Sonuç saha, bakım ve maliyet parametreleriyle tekrar kontrol edilmelidir.
Doğru kalınlık = güvenlik + enerji verimliliği + ekonomik optimum anlamına gelir.