Kar eritme sistemi

Kar eritme sistemi bisiklet yollarında, geçit’lerde, avlu'larda, yollarda veya daha ekonomik olarak araba yolundaki 2-fit (0,61 m) genişlikte lastik çiftinin izi veya 3-fit (0,91 m) kaldırım ortası vb. gibi alanın yalnızca bir bölümündeki kar ve buz birikmesini önler. Ayrıca, kar eğilimli iklimlerde araba yollarını ve avluları kardan korumak için kullanılır. "Kar eritme" sistemi, fırtınada çalışacak şekilde tasarlanmıştır böylece güvenliği artırır ve kürekle atma veya kar küreme ve buz çözücü tuzu veya çekiş kumu yayma dahil kış bakım işlerini ortadan kaldırır. Kar eritme sistemi, tuzları veya diğer buz giderici kimyasalların kullanımını ve kış hizmet araçlarından kaynaklanan fiziksel hasarı ortadan kaldırarak betonun, asfaltın veya döşeme altının ömrünü uzatabilir. Birçok sistem tam otomatiktir ve kar/buz ücreti yatay yüzeyini korumak için insan müdahalesi gerektirmez.

Sistemler, ısı kaynağına bağlı olarak üç geniş tiptir: elektrik rezistanslı ısı, geleneksel bir kazandan (veya fırından) gelen ısı veya jeotermal ısı (Hidronik). Elektrikli kar eritme sistemlerinin en az sayıda hareketli parçası olduğundan ve aşındırıcı madde olmadığından hidronik kar eritme sistemlerinden muhtemelen daha az bakım gerektirir. Ancak elektrikli kar eritme sistemlerinin işletilmesi çok daha pahalıdır.

Yeni kar eritme sistemlerinin çoğu yağış ve donma sıcaklıklarını algıladığında sistemi açan ve sıcaklıklar donma noktasının üzerine çıktığında sistemi kapatan bir otomatik aktivasyon cihazı ile birlikte çalışır. Bu tür cihazlar, sistemin sadece faydalı dönemlerde çalışmasını sağlar ve enerji israfını azaltır. Yüksek limitli bir termostat, döşeme/yüzey yeterli bir kar erime sıcaklığına ulaştığında sistemi geçici olarak devre dışı bırakmak için otomatik kar eritme kontrolörü ile birlikte kurulduğunda verimliliği daha da artırır. Bazı bina kodları, enerji israfını önlemek için yüksek limitli termostat gerektirir. Toplam çevresel etki kullanılan enerji kaynağına bağlıdır.

İşletme maliyetleri bölgeye, kullanılan enerji kaynağına (elektrik, gaz, propan vb.) ve ilgili maliyetlere göre değişir. Amerikan Isıtma, Soğutma ve İklimlendirme Mühendisleri Derneği, (İngilizce: The American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, ASHRAE) tatmin edici sonuçlar elde etmeyi ve sistemin aşırı boyutlandırılmasından veya aşırı tasarlanmasından kaynaklanan enerji tüketimini en aza indirmeyi amaçlayan standartlara sahiptir. Sistemler genellikle bölgeye göre ASHRAE yönergeleri kullanılarak metrekare başına 70–170 BTU üretecek şekilde tasarlanır. Bir yüzeyden karı eritme süresi, fırtınaya ve sistemin ne kadar güç üretmek üzere tasarlandığına göre değişir.

Elektrikli kar eritme sistemleri üç temel bileşenden oluşur: ısıtma kablosu, kontrol ünitesi ve aktivasyon cihazı.

Isıtma kablosunu, dış mekanda kullanmak için zor koşullara dayanacak şekilde üretilir. Kablo, Ulusal Olarak Tanınan Test Laboratuvarı (İngilizce: Nationally Recognized Testing Laboratory) tarafından UL standartlarına göre listelenmelidir ve çoğu, koruyucu kaplamalı ve/veya yalıtımlı tek veya çift iletkenden oluşur. Çoğu kablo 105 °C (221 °F) olarak derecelendirilir ve fit başına 6–50 Watt üretir. Alan başına güç, ısıtma elemanı aralığı ile belirlenir.

Kontrol üniteleri genellikle duvara takılan kontrol panelleridir ve bir NEMA muhafazasına takılabilir. Kontrol üniteleri, hat ve yük terminal blokları, röleler, aktivasyon terminalleri, transformatörler ve ayrıca izleme elektroniği kullanarak teknolojiye göre değişir.

Hidronik sistemdeki ısıtma elemanı, sıcak su ve propilen glikol (antifriz) karışımını dolaştıran esnek bir polimer veya sentetik kauçuk'tan yapılan kapalı devre boru veya modüler ısıl panel sistemidir.

Akışkan, çevredeki beton/asfalt/beton kaldırım taşlarını ısıtmak için 16 °C (61 °F) ila 60 °C (140 °F) arasındaki sıcaklıklara ısıtılır ve böylece kar ve buzu eritir. Hidronik kar eritme sistemleri için mekanik sistem teknolojisi, radyant ısıtma sistemleriyle aynı teknolojiye dayanır.

Başarılı borulu hidronik ısıtma sisteminin en önemli kısmı uygun boru aralığına ve yerleşim düzenine bağlıdır. Isıyı eşit olarak dağıtmaya yardımcı olmak için boruların spiral veya serpantin şeklinde döşenmesi önerilir. Boşluk spesifikasyonu üreticiler arasında farklılık gösterir. Daha hızlı kar erime oranı tipik 6-8" daha yakın boru aralığı gerektirir. Diğer bir önemli faktörse levhanın altında kullanılan yalıtım miktarıdır.

Beton plakalara dökülen hidronik borular, betonda eşit olmayan ısıtma düzeni oluşturur ve böylece beton plaka içinde eşit olmayan gerilmelerin oluşmasına neden olur. Çok soğuk levhaya giren yüksek sıcaklıktaki akışkanın kullanılması, beton yüzeyde gerilim çatlakları ve olası pullanmalar yapar. Yakın boru aralığı ve sıcaklıktaki kontrollü yavaş artış, borulu sistemin olumsuz etkilerini azaltır. Diğer bir yöntem, kış mevsimi boyunca minimum levha sıcaklığını donma noktasının üzerinde tutmaktır.

Borulu sistemlere bir alternatif, ön yalıtımlı, HDPE modüler ısı değişimli ısıl panel üniteleridir. HDPE modüler paneller, merkezde 23.5"- 26" arasında modüler ızgara düzeninde ayaklı kaldırım taşlarına (genellikle çatı kurulumlarında kullanılır) uyar. Ayrıca her türlü zemine takılı, yerinde dökülmüş beton veya yükseltilmiş kat takılı kaldırım taşları, ahşap veya PVC zemin kaplaması ile kullanılabilirler.

Elektrikli kar eritme sistemleri gibi, hidronik kar eritme sistemleri de temel yüzey malzemesinin (kum) içine veya altına kurulabilir. Alt zemin, boru veya termik panel kurulumuna başlamadan önce ICPI (Uluslararası Beton Döşeme Enstitüsü) veya taban kaplama malzeme üreticisinin yönergelerini karşılayan uygun bir yol temel malzemesi ile iyice sıkıştırılmalıdır. Düzensiz oturma sisteme zarar verebilir ve yapısal olarak zayıf bir üstyapı oluşturabilir. Boru, kablo bağları ile yeniden ağ(re-mesh), inşaat demiri ya da döşeme yalıtımının altına zımbalanabilir. Yalıtımlı modüler termal panel sistemleri, yeniden ağ veya inşaat demiri gerektirmez ve sıkıştırılmış alt taban üzerine önceden bağlanmış sıralar halinde yerleştirilir. Beton levhanın altına modüler bir termal panel sistemi yerleştirildiğinde, beton monolit içinde yeniden ağ veya inşaat demiri gerekli olabilir.

Hidronik borular doğrudan katı temel kayasının üzerine yerleştirilmemelidir; bu, ısıtma borularının ısıyı toprağa iletmesine neden olur. Ön yalıtımlı modüler termopanel sistemler, doğrudan anakaya veya yapısal bir beton temel üzerine döşenebilir.

Çoğu taban kaplama malzeme üreticisinin garantisine ve ICPI teknik şartlarına uymak için, taban kaplama malzemesine için 1" 'e kadar yataklama kumu kullanılmalı ve kum kalınlığı maksimum 1 1/2" yi geçmemelidir. Genellikle 1 1/2" üzerinde yataklama kumu gerektirdiğinden, boru ve inşaat demiri esaslı sistemlerde bu zor olabilir. Aşırı yataklama kumu, taban kaplama malzemesinin zamanla çökmesine neden olur. Yataklama ve birleştirme için kullanılan kum temiz beton kumu olmalı, kil, kir veya yabancı madde içermemeli ve ASTM C-33'e uygun olmalıdır.

Modüler, akışkan termal transfer panel sistemleri, boru tabanlı bir sistemin gerektirdiği boşlukların aksine, tüm taban kaplama malzemesi veya beton alan ile tam ve eşit ısı alışverişi sağlar. Tam kaplama, işletme maliyetini düşüren ve kaplama yapısına termal etkiyi azaltan ve böylece beton yüzeyin bozulmasını azaltan daha düşük sıcaklıktaki akışkanın kullanılmasına izin verir. Yüzey ayrıca sıcaklığa kadar gelir ve daha hızlı soğutulabilir.

Modüler kar eritme sistemleri, havuzların ısıtılması ve evsel veya endüstriyel amaçlar için sıcak günlerde kaldırımdan güneşin ısı enerjisi toplamak için de kullanılabilir. Ayrıca, özellikle yüzme havuzları çevresinde veya yakın çevredeki kentsel ısı adası etkisini artıran bir güneş pili oluşturmak amacıyla taban kaplama malzemesinin binadan ayrılması nedeniyle çok ısınan ayaklı çatı üst kaplama malzemeli teraslarda döşeme yüzeyini soğutmak için de kullanılabilir.

Kar eritme uygulamaları için kullanılan bir takım aktivasyon cihazları vardır. Bazı etkinleştiriciler, sistemi belirli bir süre açık kalacak şekilde etkinleştiren, diğerleri ise sıcaklık ve nemi algılayan veya sadece sıcaklık koşullarını kar eritme sistemini otomatik olarak çalıştırmak için etkinleştiren basit elle çalıştırılan zamanlayıcı'lardır. Otomatik cihazlar havaya (İngilizce:aerial-mounted), kaldırıma veya oluğa takılabilir. Üst düzey etkinleştirme cihazlarının, ayarlanabilir sıcaklık tetikleme noktaları, ayarlanabilir gecikmeli kapatma döngüsü ve yükseltilebilir uzaktan etkinleştirme özellikleri vardır. Aktivasyon cihazı, kar eritme sisteminin %100 otomatik olarak çalışmasını sağlar.

Kendinden regüleli iz ısıtma kabloları, verilen ısı miktarını otomatik ayarlar, böylece yalnızca sıcaklıkları ayar noktasının altında olan parçalar ısıtılır.

Bu aktivatörleri kullanırken etkili bir sonuç elde etmek için sensörlerin dikkatli bir şekilde yerleştirilmesi önemlidir. Aktivasyon nem sensörleri, bir kar fırtınasından herhangi bir nemi etkili bir şekilde toplayacakları bir yere ve kar ve buzdan arınmış alana nispeten yakın bir yere yerleştirilmelidir. Sıcaklık sensörleri, kar eritme sisteminin yaşayacağı yüzeyin aynı sıcaklık koşullarını algılamak için dışarıya konulur. El kumandalı zamanlayıcılar veya anahtarlar gibi diğer etkinleştiriciler uygun bir yere yerleştirilebilir.

• Woodson, R. Dodge. Radiant Floor Heating. New York: McGraw-Hill, c. 1999.