gunes enerjili isitma sistemleri

8/2/2019 Gunes Enerjili Isitma Sistemleri

1/27

BLM 1-GR

1.1. Gne Enerjili Istma Sistemlerinin Tarihi

Gne enerjisinden istifade edebilmek iin insanlarn yapt almalar

milat ncesi tarihlere dayanmaktadr. Kaynaklara gre ilk defa Sokrat (M..400)

evlerin gney ynne fazla pencere konularak gne nmnn ieri alnmasn

belirtmitir,Arimed (M.. 250) i bkey aynalarla gne nmn odaklayarakSirakuzay kuatan gemileri yakmtr. almalar 1600l yllarda Galilenin

mercei bulmasyla gelime gstermitir, ilk olarak 1725 ylnda Belidor

tarafndan, gne enerjisi ile alan bir su pompas gelitirilmitir. Fransz bilim

adam Mohuchok 1860 da parabolik aynalar yardmyla gne nmn

odaklayarak kk bir buhar makinas almtr,gne pompalar ,gne ocaklar

zerinde deney yapmtr.

Gne enerjisi ile alan, i yapan akkann hava olduu makine 1868 de

Ericson tarafndan gelitirilmitir. Bu yllarda gne enerjisi konusundaki

almalar younlam tatl su elde edilmesi ve gne ocaklar konusunda ok

sayda alma yaplmtr.

Birinci dnya sava ve esnasnda petroln nem kazanmasyla gne

enerjisine ynelik almalar azalmtr. 1930 ylndan itibaren ilgili almalar

artmsa da fazla uygulama alan bulamam,almalar aratrma kurumlarnn

dna kamamtr. Ancak 1960l yllardaki global petrol krizinin ortaya

kmas insanlar alternatif enerji kaynaklar konusunda alma yapmaya itmi

ncelikli olarak almalar temiz ve masrafsz enerji kayna olan gne enerjisi

zerinde younlamtr.

H. Buchberg ve J.R. Roulet adl bilim adamlar gne kolektr ve

deposunu akuple bir sistem yaparak maliyetleri azaltmak iin almalar


2/27

yapmlardr. Kurduklar sistemin fiziki olarak yeterliliklerini incelemilerdir.

Y.Jaluria veS.K.Gupta adl bilim adamlar gne enerjisinin depolama teknikleri

zerinde almalar yapmlardr. Normal bir evre artlar altnda depoda sirkle

olan suyun depo ierisinde scaklk farkna neden olduunu belirtmilerdir.Bu

yzden deponun alt tabakasnda daha souk, st tabakasnda ise daha scak su

bulunmaktadr.

Mahmoud S.Audi, adl rnl bilim adam kurduu gne enerjili hava ile

stma sisteminde rdnde bulunan yerel kayalar s depolama nitesi olarak

kullanmtr.Bu kayalarn iyi birdepolama malzemesi olabileceini gstermitir.

W.Stahl, K.Voss ve A.Goetzberger adl bilim adamlar ise Freiburgda yaptklar

gne evi ile bir evin kendi kendine yetebileceini gstermitir. Bu evde sadece

stma deil ayn zamanda havalandrma,piirme ve elektrik enerjisi iinde enerji

kayna olarak gne kullanlmtr.

lkemizde corafi konumu nedeni ile,yenilebilir enerji kaynaklar

arasnda gne enerjisi ynnden olduka ansldr. Ortalama olarak gneten,yllk 36.106 ta kmrne edeer enerji salayabilecek potansiyele sahiptir.

Ylda yaklak 2500 saat gne alan yurdumuzda ortalama gne enerjisi miktar

100 cal/m2 nin zerindedir.

lkemizde gne enerjisi almalar 1965 den sonra niversitelerde

balam,su stma ve kurutma teknikleri zerinde allarak enerji ile allarak

enerji ile ilgili kongrelerde gne enerjisinin avantajlarndan ve potansiyelindenbahsedilmitir.1973 enerji krizijle, gne enerjisi yeni bir enerji kayna olarak

ileri srlm,Enerji ve Tabii kaynaklar Bakanlnca Gne Enerjisi

Koordinasyon Kurulu kurulmutur. ok sayda Bakanln itirak ettii

kurul,baz seminerler dzenlemi fakat yetersiz kalm,1976da da son toplantsn

yapmtr.

Koordinasyon Kurulunun almalar durdurulduktan sonra Maden Teknik

ve Arama Enstits tarafndan Marmariste Gne ve Enerjisi Aratrma Merkezi


3/27

kurulmutur. Rzgar ve gne enerjisinin farkl zellikte yerler istedii

belirtilerek daha sonralar gne enerjisi aratrma almalar Elektrik leri Ett

daresine verilmitir

.

Gne enerjisinin konut zerine uygulamalar da son yllarda nemli

ilerlemeler gstermitir. Gne enerjisi artk birok lkenin devlet politikas

olarak karmza kmaktadr.Gne enerjili konut uygulamalar bata Amerika

olmak zere birok lkede fiili hale getirilmitir.

Halen, spanya da 1983te yaplan,330 m2 alanda faaliyet gsteren LOS

MOLNOS projesi, talya da 45.enlemde 40 daireli bir konut rnei olan

ORBASANO projesi, Fransa da 48. paralelde 19 blok,593 komutun enerji,

ihtiyacn gideren LEVRE DOR projesi, Hollanda da 52. paralelde,1985-1987

de yaplm ve 275 dubleks ev iin tasarlanan OVERBOS8 projesi, rlanda da

52.3 paralelde,22 tane gne evini ieren CLOMEL projesi, dnya zerinde gne

enerjisinden faydalanarak konutlarn snma ve scak su ihtiyacn temin eden

projelere rnek olarak gsterilebilir.

lkemizde gne enerjisinden faydalanarak scak su ihtiyalarn gideren

ev rnekleri, gney sahillerinde bol miktarda mevcuttur. Ancak evin scak su

gereksiniminin yan sra asl sorun olan snma sorununda zld ev rnekleri

maalesef sadece baz niversitelerin ilgili blmlerinde aratrma amal olarak

mevcut bulunmaktadr.


4/27

BLM 2- GNE IINIMI

2.1. Gnein yaps

Gne,1.39x109 m apnda youn scak gazlar ieren bir kredir ve dnyadan

1.5x1011m uzaklktadr. Yzey scakl 5770 Kdir. Bu scaklk merkeze doru 4x106

ile 8x106 K arasnda deiim gsterir. Sudan 100 kez daha youndur. Gneten gelen

raydan enerji eidi fzyon reaksiyonlara uramaktadr. Gneteki yksekscaklktan dolay elektronlar atom ekirdeklerine ayrlr. Bu sebeple, gnete serbest

elektron ve atom ekirdekleri bulunur. Drt hidrojen ekirdei birleerek, bir helyum

ekirdeini oluturur. Fizyon ad verilen bu reaksiyon ok yksek scaklkta oluur.

Gnete oluan helyum miktar, harcanan hidrojen miktarndan daha azdr. Aradaki

fark gne nm ile oluan enerjiyi verir. Bu enerji eitli dalga boylarnda nlar

halinde dnyaya ular. Gneten dnyaya nlar 32o a ile gelir.

2.2. Atmosfer D Gne Inm

Atmosfer dnda gne nlarna dik birim alana btn dalga boylarnda bir

anda gelen gne nmnn deeri dnya-gne mesafesi deitiinden sabit deildir.

Bunun iin ortalama dnya gne uzaklndaki gne nm deerinin kullanlmas

hesaplamalarda kolaylk salar. Bu deere gne sabiti denir. Bu deer son yllarda

yaplan lmler ve hesaplamalar sonucunda % 1 hata ile 1367 W/m2 olarak kabul

edilmitir.

2.3. Gne Inm lmleri

Gne nm bileenlerinin lm iin eitli cihazlar gelitirilmitir. Bu

cihazlardan direkt,difz ve yansyan gne nm bileenlerinin tmn birden len

cihazlara pirradyometre, toplam gne nmn len cihazlara ise piranometre ad

verilir. Sadece difz gne nm llmek isteniyorsa, pirrannometrenin zerine


5/27

gelen direk gne nmn nleyecek metal bir bant taklp ayarlamak suretiyle cihaz

gne nmlarn ler hale getirilir. Direkt gne nmn lmek iin

pirheliometre denilen cihazlar kullanlmaktadr. Pirometrelerin ou yzeylerin

nm, yutma ve yanstma zellii dikkate alnarak gelitirilmilerdir. Inmn

dt ksmda biri siyah, dieri beyaz iki yzey bulunmaktadr. Siyah yzeylerin

scakl yutulan nm sebebiyle artmakta ve yzeyler arasndaki scaklk fark

llmektedir.


6/27

BLM 3- GNE ENERJL ISITMA SSTEMLERNN

NCELENMES

Gne enerjili stma sistemlerinin s transferinde kullanlan akkann

eidine gre ilk iki gruba ayrmak mmkndr. Sv bazl ve hava bazl stma

sistemleri. Bu sistemlerde kullanlan eleman eitlerine gre alt gruplara ayrlrlar.

Is pompal gne enerjili bileik sistemler bir ok deiik alma modeline

sahiptirler. Bu modeller akkann sisteminde izledii yolun deiik

kombinasyonlaryla mmkndr. Bu alma modellerini deitirmek, sistemi ve ayar

mekanizmalarn daha kompleks bir hale getirmek mmkndr. Sistem

karmaklatka enerji tasarrufu artsa bile yatrm maliyeti nemli bir art gsterir.

3.1. Sv Bazl Istma Sistemleri

Gneten elde edilen enerjiyi depoya ve eve aktarmak iin kullanlan akkann

sv olduu sistemdir. Bu sv ise genel olarak udur.

Bu sistemler genel olarak bir gne kolektr, bir su deposu ve bir s

deitiriciden meydana gelirler. Sistemin yeterliliine bal olarak harici bir yardmc

s kayna da devreye balanabilir. Gne kolektrlerinden transfer edilen s bir

sirkilasyon pompas ile depoya aktarlr.Depodaki scak suyun evrimi otomatik

olarak kontrol edilebilir. rnein yaz aylarnda depodaki scak suyun stma

devresine ak kesilebilir ve sadece scak su gereksinimleri iin devreye verilir. K

aylarnda ise stma sisteminin vanalar sya termostatlarn kontrolnde stma

devresine (kalorifer tesisatna) scak su verilebilir. Bu sistemler ayrca yardmc

stclarla da donatlmtr.htiya duyulduu durumlarda yardmc stc devreye

otomatik olarak girer. ekil 1 de bu sistemler iin basit bir devre emas izilmitir.

Devre konutun hem scak su ihtiyacn karlamak hem de konutun stlmasn

salamak iin kurulu basit bir sistemdir.


7/27

Temelde ayn olan fakat biraz daha kompleks devre uygulamalar da

mevcuttur. Bu sistemlerin ileyileri daha farkl ve daha verimlidirler ancak ilk

yatrm maliyetleri basit devrelere gre daha yksektir. Bu sistemde ilk etapta gne

kolektr tarafndan emilen snm kollektr akkan (bu akkan genel olarak glikol

bazl bir karmdr) vastas iles deitirici tarafndan suya aktarld grlr. Is

deitiricisinin alabilmesi iin d ortam scaklnn deitiriciyi altrabilecek

scaklkta olmaldr. Birinci s deitiricisi ile depo tarafndan stlan su, deponun

scaklnn artmasna neden olur. D ortam scaklnn dmesiyle birlikte evin s

ihtiyac ortaya kacandan depodan s ekilmeye balanacaktr. Ayn zamanda depo

suyu scaklna bal olarak dier bir hat vastas ile ev ii musluklarda kullanlacak

su iin n stma yaplabilir. Depodan alnacak suyu, ikinci s deitiricisinden

geirerek musluklara gnderilecek suyun biriktirildii n stma scakln arttrmaya

alabiliriz.Eer depo suyu scakl n stma tankn yeteri kadar stmaz ise

yardmc bir s kayna ile suyun scakln istenilen bir seviyeye karabiliriz.

Dier taraftan, evin stlmas iin ana deponun scak st ksmndan su

ekilmeye balanr. Depodan evin s ihtiyacna gre alnan su, nc s

deitiricisine gider. Bu sirklasyon srasnda evin stma tesisatna (radyatr hattna)gnderilen su stlm olur. Eer depodaki su scakl evin s ykn karlayacak

seviyede deilse ek bir yardmc stc ile evin ihtiyac karlanr. Depo suyu scakl

nc s deitiricisini altramayacak kadar dk ise evin tm s yk bu

yardmc kayna tarafndan salanr.


8/27

Bu sistemin almasn kk bir(C )kontrol mekanizmas ile salayabiliriz.

Bu kontrol mekanizmas kollktrden gelen akkann,ana deponun, n stma

tanknn ve evin scakl ile s ihtiyacn alglayarak pompalar ap kapar ve

vanalarn konumunu deitirerek akkana yol verir. Bylece sistemin almas

mantk elemanlaryla kontrol edilmi olur. Ayrca bu kontrol sayesinde yardmc s

kaynaklarnn ne kadar devrede kalacaklar belirlenmi olur.

3.2. Hava Bazl Istma Sistemleri

Baz gne enerjili stma sistemlerinde s iletim akkan olarak hava

kullanlr. Hava bazl sistemlerin su bazl sistemlere kar birtakm stnlkleri

olmasna su bazl sistemler daha fazla rabet grrler. Hava bazl sistemlerin dinamik

cevab su bazl sistemlere gre daha hzldr nk hava bazl sistemlerin s

kapasiteleri daha az ve dolaysyla scaklklar dktr. Bu kolektr verimini artrr.

Ancak hava bazl stma sistemlerinde en byk sorun elde edilen enerjinin

depolanmasdr. Scak hava,suya gre birka kat daha fazla yer igal eder. Enerjinin

depolanmas byk hacim gereksinimleri duyar.depolama ilemleri de bu nedenle

doal yerlerde rnein kaya yataklarnda yaplr. Ayrca depolanan enerji scak hava

olduundan havay sirkle etmek iin daha byk glere ihtiya vardr.

Hava bazl sistemler ihtiva ettikleri depo saysna gre tek depolu, iki depolu

ve deposuz olmak zere ksma ayrlr. ekil 2 de hava bazl bir stma sisteminin

prensip emas grlmektedir.


9/27

3.2.1 Is Pompal ve Yardmc Is Kaynakl Sistemleri

Deposuz sistemlerden olan bu sistemler pek ok projede uygulama alan

bulmutur.

Sistem genel olarak 4 temel moda alr.

1. Evin s ihtiyac yokken s fleleri kapal durumdadr. Yani sistem kapal

modadr.

2. D ortam scaklnn 0o Cnin altndaolmad ve kondensr kndaki hava

scaklnn s ihtiyacn karlamaya yettii durumlarda alan moddur. Ek stma

olmaz.

3. Kondansr k scaklnn yeterli olmad durumlarda alan moddur.

lave stc devrededir.

4. D ortam scaklnn ok dk olduu durumlarda s pompasnn almas

gleir. Bu modda evin s ihtiyacnn tm yardmc stcdan karlanr.

Is pompal sistemler elektrikli stmaya nazaran 3-6 misli daha iyidirler. evre

kirliliine neden olmamalar ayn tesisatla hem stma hem soutma yapabilmeleri gibi

zellikleri nedeni ile son yllarda uygulama alan bulmulardr. Elektrik kaynakl

stma sistemleri, elektrikli stclar ve pahal yaktlara gre geni bir yer tutar.

Souk k aylarnda buharlama scaklnn evaporatre haval olan

sistemlerde ebeke suyu scaklndan dk olmas youma scaklnn da dk

olmas da,elden geldiince yksek tutulmas gereklilii nedeni ile youma ve


10/27

buharlama scaklklar arasndaki fark byr, bu yzden kompresr daha sk devreye

girer ki bu da daha ok elektrik enerjisi demektir. Bu nedenle buharlama scaklnn

baka bir kaynak yardm ile ykseltilmesi gerekir ki, bu i iin en uygun kaynak

gne enerjisidir.

Gne enerjisinin yetmedii anlarda devreye girecek yardmc stma

sistemlerinden biride s pompasdr. Yksek buharlama scaklklarnda s

pompasnn performans olduka yksektir.


11/27

Blm 4- GNE ENERJSNN DEPOLANMASI

Gne enerjisinin gnlk ve mevsimlik depolanarak konutlarn stlmasnda

kullanlmas zellikle Hollanda, Kanada, sve, Finlandiya, svire, Fransa gibi

Avrupa lkelerinde ve Amerika da 1970li ylardan beri uygulanmaktadr.

lkemizde yllk gnelenme miktar gz nne alndnda bu uygulamann ne kadar

byk avantajlar getirecei ortadadr.

4.1.Gnlk Depolama

Gne enerjili stma ve kullanm scak suyu elde edilen sistemlerde en yaygn

olarak kullanlan depolama tekniidir.Depolarda biriktirilen enerji uzun sre bekleme

gerektirmediinden depo hacmi ve izalosyon problemi dier depolama tekniklerine

gre byk sorun oluturmaz.Ancak gnlk depolama teknii ile stma teknii

destekleniyorsa s kayplarn azaltmak iin izolasyona ihtiya duyulur. zellikle

sadece kullanm suyu elde etmek iin oluturulmu sistemlerde ok kullanlan bu

depolama teknii ucuz ve problemsiz bir tekniktir. Basit bir yaltm yeterli olur. Genel

olarak paslanmaz eliklerden silindirik ve kubik olarak imal edilirler.

4.2. Mevsimlik Depolama

Mevsimlik depolama, yaz aylarnda depolanan enerjinin k aylarnda

kullanlmak zere depolanmas tekniidir. Gne enerjisinin mevsimlik depolanarak

konut stmada kullanld stma sistemlerinin prensip emas ekil 2 de

gsterilmitir. Bu sistemde mevsimlik depo olarak, eitli geometri ve farkl fiziksel

zelliklere sahip depolar kullanlabilir. Yaz aylarnda gne kolektrlerinden elde

edilen s enerjisi srekli olarak depoya aktarlr. Depolanan enerji konutun s

ihtiyacnn olduu aylarda depodan ekilir. Deponun enerjisi konutu tasarm i

scaklnda sabit tutmaya yetmedii zaman, bir yardmc stc devreye girer. Bu


12/27

yardmc stc s pompas veya elektrikli stc olabilir. Bu tr sistemlerde ayrca

konutlarn scak su ihtiyalarn da karlamak mmkndr.

Prensipte mevsimlik depolama tekniini kullanan stma sistemlerinin ekli

gne enerjisi kullanan dier sistemlerden farkl deildir. Mevsimlik depolamal konut

stma sistemlerini gnlk depolamal sistemlerden,temel fark gnlk depo yerine

mevsimlik depo kullanlmasdr. Bu sistemlerde kullanlan elemanlar boyut olarak

daha byk olup maliyetleri daha fazladr. Mevsimlik depolamal sistemlerde en

nemli husus seilen depo elemanlarnn yaz aylarndaki gne enerjisini kullanm

srasnda ek stmaya ihtiya duymakszn toplayacak byklkte olmas gereklidir.

Dolaysyla depo hacmi/kolektr oran gnlk depolama tekniine gre byk

olmaldr.

4.2.1- Su Depolar

Gne enerjisinin depolanmasnda kullanlan su tanklar yaltml yada

yaltmsz olabilir. Yaltml tanklar elik, beton ve benzeri malzemelerden imal

edilebilir. Bu depolama sistemi ilk defa 1939 Cambridge Massachusetts-ABDdeMTH gne evinde kullanlmtr. Bu depolama sisteminde su, yksek s depolama

kapasitesine sahip olduundan daha kk hacim kullanlr. Su vastasyla snn

tanmas kolaydr. Bu tr sistemlerde kn s ekildii zaman depo su scakl

dk olabilir. Takn su szdrmazlnn temininde ilave masraf ve zel tedbirlere

ihtiya vardr. Sistemin iletilmesi ve meydana gelebilecek arzalarn giderilmesi

olduka kolaydr. Su tanklarnn ilk imalat ksmen daha basittir.

Depo olarak topraa gml yaltmsz su tanklar da kullanlabilir. Bu

teknikle depolama sistemi topran yksek s kapasitesiyle birletirilmi olur. Tankn

gmld toprak yanal s kaybn azaltr. D yzeye olan s kayb yaltm yaplarak

azaltla bilir. Is tanmnn tamamyla su ile yapld bu sistemde gne enerjisinin

uzun sreli depolanmas, herhangi bir toprak trnde gerekletirilebilir. Topran s

iletim katsays geni bir aralkta deimektedir( k= 0.06-3 W / m.K). sl iletkenlik,

toprak partikllerinin hacimsel dalm ve bu partikllerde ki nem oranna baldr.

Nem oran arttka malzemenin sl iletkenlik katsays artar. Nemli iklim


13/27

blgelerinde,nem k aylarnda toprak ierisine tanr ve bu da s kaybnn artmasna

neden olur. Bu tr depolama sisteminde doldurma periyodunda topraa kaybolan

snn bir ksm boalma periyodunda tekrar kazanlmas en nemli zelliidir. Bu

depolama sistemlerinde yamurlu mevsimlerde yamur sularnn depodan

uzaklatrlabilmesi iin iyi bir drenaj sisteminin oluturulmas gerekmektedir. ekil 3

a-b de su depolar ile ilgili basit bir ekil grlmektedir.

4.2.2 Boru Depolama Sistemleri

Enerjinin toprakta depolanmasnda boru kullanlmas fikri olduka yeni olup

uygulamas da basit bir sistemdir. Kullanlan borular toprak ierisine yatay veya dikey

olarak yerletirilebilirler. Borularn boyu 1-100 m arasnda deiir. alma

scaklklar 10-100 oC dir. Borularn dey yerletirildii sistemlerde genellikle elik

ve plastik borular kullanlr. Daha ok plastik borularn kullanld yatay sistemlerde

genellikle, stma sistemi bir s pompas ile desteklenir. Boru depolama sistemi

kurulurken yer alt sularnn etkisiyle meydana gelebilecek korozyon (elik borular

iin), boru cidarndaki sl direncin bykl plastik boru kullanldndauygulamalarda scaklk snrlandrlmas dezavantajlar gz nne alnmaldr.

Enerjinin doldurulduu periyotta, fiziki artlar srekli olmay nedeniyle

topran fiziksel zellikleri ile transfer mekanizmas olduka karmaktr. Toprak

snrken nem dar doru hareket edecek ve toprak kuruyacaktr. Kuru toprak dk

sl iletkenlie ve sl kapasiteye sahip olacaktr. Eer kuruluk devam ederse yaltma

gerek kalmayacaktr. Ancak bu durum, snn k aylarnda ekilmesi periyodundaekilen s miktarn snrlayacaktr. Bu durumu gidermek iin borunun hemen

bitiiinde oluturulmu nemli toprak ile kaplanm kuru toprakl yap kullanlabilir.

ekil 3 d-e de bu depolama tekniine ilikin basit ekil grlmektedir.

4.2.3. Akiferler

Gne enerjisinin uzun sreli olarak akiferler de depolanmas fikri ilk defa

1973 ylnda Texas AFM niversitesinde Davison ve Harris tarafndan gelitirilmitir.


14/27

Akiferlerde sl depolama mevsimlik depolama iin olduka cazip bir uygulamadr.

Akiferli yap iersinde su tutabilen, su geirme ve tutma zelliine sahip bir yapdadr.

Akiferlerde enerji depolama kategoride gerekleir. Birinci aamada scak

su elde edildiinde toprak ierisine pompalanr. kinci aamada ihtiya duyuluncaya

kadar scak su o blgede tutulur. Sonra stmak amac ile geri alnr. Bu tr sistemlerin

fizibilitesini ve verimliliini deerlendirebilmek iin enerji ilavesi, depolamada ve

enerjinin geri ekilmesi devreleri ayr ayr ele alnacaktr.

Akifelerde depolama da;

Yeterli oranda enerji giri/ knn salanmas,

Is taycs ortam olarak kullanlan akkann scaklk ve basncndaki dzensiz

deiimlerden dolay akiferli sistemin yapsal uygunluu ,

Su kalitesinin korunmasndaki zorluk,

Is kaybnn fazlal

Geni scaklk aral,

hususlarna dikkat edilmelidir.

Akiferler; serbest akiferler, basnl akiferler, yar basnl akiferler ve yar

serbest akiferler olmak zere drt ksma ayrlr.Serbest akifer ksmen su ile dolu olan

geirimli bir tabaka ile bunun altna gelmi olan geirimsiz bir tabakadan oluur.


15/27

Basnl akiferler ise alt ve st snrlar geirimsiz ve tamamen doygun olan bir

tabakadan oluur. ekil 3.f de sz konusu teknie ilikin kesit grlmektedir.

4.2.4. Kaya Maaralarnda Depolama

Hava bazl stma sistemlerinde ok kk hacimlere ihtiya duyulur. Bu

byk hacimlerin inas ok masrafl ve g olduundan kaya yataklarndan

faydalanma fikri ortaya atlmtr. Yerin olduka derin ksmlarnda, s deiiminin de

kk olmas depolamada kayplarn da azaltc ynde etken olmutur. Gne

enerjisinden elde edilen enerji buralara kuvvetli fanlar ile baslr. Daha sonra benzer

ekilde scak havaya ihtiya duyulduunda fanlarla hava kanallarna gnderilir. ekil

6 da bu ynteme rnek verilebilecek Lyckebo projesinin prensip emas verilmitir.


16/27

BLM 5- GNE KOLLEKTRLER

5.1 Genel

Gne nm ile bir akkann artmasn salayan gerelere gne

toplayclar denir. Basit anlamda, bir yzeye den gne nlarndan bir ksm

yzey tarafndan yutulur ve akkana iletim ve tanm ile s geii olurken, d

yzeyden de evreye, yzey scaklna ve s tanm m katsaysna bal olaraktanm ile s geii olur. Yutulan snmla evreye olan s kaybnn fark faydanlan

gne enerjisidir ve stlmak istenen akkana geer.

Basit olarak bir kap ierisine konulan su gne altnda braklrsa ekil 5 de

grlen parametrelere bal olarak snr. Bu bir anlamda gne kollektrdr. Belli

bir zaman aralnda kap zerine gelen gne nmndan (q),kabn nm yutma

oran olmak zere .q kadar kap yzeyi tarafndan yutulduktan sonra kabn

yzey scakln (Ty) ve kap ile evre arasndaki s tanm katsaysna (h d) bal

olarak tanmla ve nmla evreye s kayb olur.

Yutulan enerjinin evreye gideninden geri kalan, kap malzemesinin s iletim

katsays (k) kalnlna bal olarak iletimle ve i yzeyden de su scaklna (T i)

ve i yzeyle su arasndaki s tanm katsaysna (h i )bal olarak tanmla suya

geen faydal nmdr.

Kollektrler, ierisinde dolatrlan akkan cinsine gre de svl ve haval

toplayclar olarak iki guruba ayrlabilir. Svl toplayclarn verimi havalar

toplayclardan daha yksek, imalat daha kolay ve ucuzdur. Toplanan enerjinin daha

kk hacim yeterlidir. Buna ramen svnn donma tehlikesi, korozyon ve szdrma

gibi problemler meydana gelebilir


17/27

ekil 5: Kolektr Sistemlerinde Isl Analize Giren Temel Parametreler.

.

Gne enerjisinden faydalanma, en yaygn olarak toplayclarla olmaktadr.

Yapmlar iin karmak bir teknolojiye gerek olmadndan dier sistemlere gre

daha ucuzdurlar. Konutlarn scak su, stma sistemlerinde ve yzme havuzlarnn

stlmasnda ve endstri iin gerekli scak su temininde dz toplayclar kullanlr.

Bu ksmda yaplan bu almada da yer alacak olan dz toplayclardan

bahsedilecektir.

Dzlemsel ve vakum tpl kolektrler evsel su temininde ve yardmc

kayna olarak 20 yldr kullanlmaktadr. Avrupa pazarnda yllk olarak 0.5 milyon

m2 kollektr retilmekte bu pazar srekli bymektedir. Trkiyede benzeri durum

yaanmaktadr ve yllk 200.000 m2 kollektr retimine ulalmtr.

5.2. Haval Gne Kollektrleri

Haval gne kollektrleri, yutucu yzey ile alma akkan hava yardmyla

gne enerjisini s enerjisine dntren sistemlerdir. Yutucu yzeye gelen gnenlarnn byk bir ksm yutulur ve tanmla sistemde dolatrlan alma


18/27

akkan havaya aktarlr. Kollektrden elde edilen yararl s; kollektrden geirilen

alma akkannn giri ve k entalpileri farkna eittir.

Haval gne kollektrleri, farkl tasarmlarla retilmektedir. Yutucucu yzey

olarak kanatkl metal levhalar, V-ekli verilmi metaller, dz metaller, iinden

alma akkannn getii a eklindeki malzemeler ile yarlm ve alm metaller,

sentetik ve doal krkler kullanlmaktadr (ekil) ayrca birden fazla yutucu yzey

kullanlmas da mmkndr. Kollektr zerine metal ve plastik elek eklinde ikinci

bir yutucu yzey yerletirilmesi gibi deiik modeller gelitirilmitir.

Haval gne kollektrlerinde, gelen gne nmn yksek oranda geilen

buna kar kollektrden evreye tanml s trasferinin ve uzun dalga boylu nn

geiine engel olan levha veya film trnde saydam malzemeleri kullanlr.

Haval gne kollektrlerinde yutucu yzey ile alma akkan arasnda s

transfer katsays kk olduundan, seilen malzemenin (s transfer alan/hacim)

orann byk olmas gerekmektedir. Bu ekilde s transfer alan artacandan

alma akkanna aktarlan enerji miktar da artar. Yutucu yzeyin przl olmass transferinde arta neden olur. Przllk s verimini olumlu ynde etkilerken,

kollektrde oluacak basn kaybn dolaysyla fan gcn arttrr.

Haval toplayclar uzun mrl arlka hafif verimleri niform ve hacim

stmas iin uygun donma korozyon gibi problemleri olmayan sistemlerdir. Haval

gne kollektrleri, tarmsal rnlerin kurutulmas seralarn stlmas ve hava bazl

bina stma sistemlerinde kullanlr.

5.3. Dzlemsel Svl Gne Kolektrleri

Dzlemsel svl gne kollektrleri, gne nmn s enerjisine dntren

en basit ve yaygn olarak kullanlan sistemlerdendir. Dzlemsel gne kollektrleri

ekil 7 de grld gibi genel olarak saydam rt, enerjiyi toplayan yutucu yzey,

yutucu yzey entegre edilmi tayc borular, yaltm malzemesi ve kasadan ibarettir.


19/27

5.3. Saydam rt

Kolektr rts, tanmla evreye olan s kaybn azaltmasnn yannda

kollektre gne nmnn giriinin salanmas ve yutucu yzeyin yamur, dolu ve

toz gibi d etkenlerden de korunmas grevini de yerine getirir. Kullanlan saydam

rtnn; ksa dalga boylu gne nmn geirme oran byk ( s kazanc kk ),

yutucu levhadan yaylan uzun dalga boylu gne nmlarnn dar kmamas

iinde uzun dalga boylu nmlar geirme orannn kk olmas istenir. Ayrca

kullanlan rt malzemesi yksek geirgenlik oranna sahip olmal, yutma ve

yanstma oranlar minimum tutulmaldr. Kollektr rts olarak genellikle cam veya


20/27

plastik esasl malzemeler kullanlmaktadr. Camn avantaj, optik ve mekanik

zelliklerinin uzun dnem kararldr. Plastik malzemeler ise cama gre daha

dayankl ve elastiktirler. Ancak izilmeye ve anmaya kar retalif olarak daha

dk direnlidirler ve hava koullarndan abuk etkilenebilirler.

Kollektr rt malzemelerinin optik zelliklerinin dnda mekanik zellikleri

de test edilebilir. Dolu hasar ve kar ykne direnci belirlenmelidir. Yksek miktarda

kar yann olduu blgelerde minimum eim 30o lik eim as tavsiye edilir. Kar

yksek eim as ile kollektrn zerinden atlabilir.

Gelen gne nmn bir fonksiyonu olan yansma , geirgenlik ve yutmadeerleri rt malzemesinin kalnlna, krlma indisine ve azaltma katsaysna bal

olarak deiir. Gne nm kollektr rts zerine dt zaman yzey

tarafndan bir ksm yanstlr, bir ksm yutulur ve byk bir ksm geirilir.


21/27

5.3.2. Yutucu Yzey

Gne kollektrlerinin en nemli ksmn yutucu yzey oluturmaktadr.

Kollektrn verimi yutucu yzey kaplamasna, geometrisine ve yzey iin seilen

malzemenin zelliine bal olarak deiir. Bu yzey, svl dzlemsel gne

kolektrlerinde, bakr, alminyum, paslanmaz elik, sa,plastik vb. sl iletkenlii

uygun herhangi bir malzemeden imal edilebilir. Akkan kanallar, roll-bond,

ekstrzyon, presleme veya benzeri ilemlerden biri ile dorudan plaka iinde,

stnde ve altnda meydana getirilebilir.

Saydam kollektrler rty gerek yutucu yzeye gelen nmn byk bir

ksm yzey tarafndan yutulur ve geri kalan ksm yanstlr. Yanstlan nm

saydam rtnn alt ksmna gelir ve bir ksm yeniden yzeye yanstlrken bir ksm

da saydam rtye geer

Gne kollektrlerinin verimi arttran en nemli parametre yutucu yzeye

uygulanan kaplamann zelliidir. Yutucu yzey kaplamalarn grevi mmknolduu kadar yutmas ve sya dntrmesidir. Yutucu yzey kaplamas olarak siyah

mat boya ve seici yzey kaplamalar kullanlr. Siyah mat boyann gne nn

yutma miktar ( %90-98 ) yksektir. Buna karlk, yaycl daha ok yksektir.

(%85-92) buyutlardadr. Siyah boya olarak genellikle polyester, akrilik ve epoksi

reine esasl mat boyalar kullanlr. Mat siyah boyalarda kullanlan dolgu

malzemeleri ve balayclardaki organik kkler, yzeyin seici zelliklerini tahrip

etmektedir. Dolaysyla boyalar, yalnzca atmosferik artlara kar koruyucuolmaktadr.

Yutucu yzey kaplamalar olarak seici yzeylerde kullanlr. Seici yzeyler

ksa dalga boylu nmn tamamna yaknn tutar, buna karlk uzun dalga boylu

nmn yaycln en aza indirir. Bu ekilde plann scakl arttrlarak akkan

daha fazla s iletimi salanr. Seici yzeyler scaklk ykselmesinde daha az nm

yayarlar, dolaysyla kollektr verimi yksektir. Seici yzeyleri hazrlamak iin,

sputtering, kimyasal buhar depozisyonu , metal spreyi kimyasal oksidasyon ve


22/27

elektroliz gibi eitli teknikler kullanlr. Bu teknikler arasnda, elektroliz ilemi ,

gerek basit gerekse ekonomik olmas nedeniyle yaygn olarak kulanlmaktadr .

5.3.3. zolasyon Tabakas

zolasyon malzemesi olarak cam yn, ta yn, poliretan kpk veya levha

kullanlr. Cam yn veya ta yn kullanlmas durumunda d gaz akm

incelenmelidir. Mineral ynlerin balayc malzemelerinde kan gazlar gereken

tedbir alnmazsa saydam rtye birikebilir. Kasann yan yzeyleri ve arasndaki

yaltm, cam yn ise srasyla 20-50 mm ve 50-100 mm, poliretan levha ise 8.5 cm,

poliretan kpk ise en az 9.5 cm alnmaldr. Ayrca yutucu plaka ile arka yaltm

arasnda 1-2 cm boluk braklarak yaltm yutucu plakaya bakan ksm alminyum

folyo ile kaplanarak uzun dalga boylu nlarn plakaya dn ve yaltmn

szdrmazl salanmaldr.

5.3.4. Kollektr Kasas

Kollektr kasas olarak alminyum, paslanmaz elik, galvanize elik plastik

ve tahta gibi deiik malzemeler kullanlmaktadr. Kullanlan malzemeye gre,

gvde tasarm deiiklik gsterir. Birok modl kollektr ekstruze alminyum

profilden yaplmtr. Ekstruze alminyum profil hafiftir. Modl boyutlarnda

mmkn olan en yksek esneklie sahiptir. Daha karmak ekiller profile entegre

edilebilir. Maliyetleri de olduka dktr. Galvanize veya paslanmaz elik

uygulamal gvdelerin kullanm ile arl olduka yksek kasalar eldeedilmektedir. Kasa yaltkann slanmasn nleyebilecek szdrmazlkta olmaldr.

zellikle kollektr giri ve klarnda kasnn tam szdrmazl salanmaldr.

Yapmnda kullanlan malzemelerin sl genlemeleri dikkate alnarak

boyutlanmaldr.


23/27

5.3.5. Akkan Borular

Kolektr zerine gelen gne nmnn bir ksm saydam rtde, yansr, bir

ksm yutulur ve geri kalan ksm yutucu yzeye ular. Yutucu yzeye gelen

enerjinin, bir ksm s tayc akkana geerken ( faydal s ) bir ksm toplaycda

depolanr, geri kalan ksm nm, tanm ve iletimle evreye gider. Is tayc

akkan yutucu yzey ile izolasyon malzeme arasnda bulunan borulardan geer.

Borular genel olarak paslanmayan metal alamlardr. Uygulamada daha ok s

iletim katsays yksek olan metaller kullanlr. Yaygn olarak bakr, paslanmaz elik

ve alminyum borular tercih edilir.


24/27

BLM 6 ALIMA KOULLARININ TANIMLANMASI

Gne kollektrlerinden maksimum verim elde etmede en nemli konulardan

biri, atlarn zemine yerletirilen kollektrlerin birbirini glgelememesi iin

kollektrler aras minimum uzakln belirlenmesidir. Kollektr minimum uzaklktan

daha yakn mesafeye konduunda glgeleme nedeni ile belli bir miktar alan yalnz

difz radyasyon olacandan efektif kullanlm olacaktr. Dier yandan minumum

uzaklktan byk mesafe seilecek olursa kollektrn yerleim alan byyecektir.

K aylarnda gne enerjisinden en iyi ekilde yarar salayan optimum

kollektr eim as deeri; enlem dairesi asnn 16o fazlasna eit olan, yaz

aylarnda 16o eksiine eit olan deerdir. Btn yl uygulamalarnda ise kollektr

eim as, enlem dairesine eit olmaldr. Kollektr her zaman gney yne

bakmaldr. Kollektr bakm iin yrtme platformlar ile kollektrlere kolayca

ulama imkan salanmaldr. Gneli scak su sistemlerinde bir scak su tesisat ne

gerektiriyorsa bulunacandan, olaya yalnz kollektr olarak bakmamal balantlar,

su borularnn aplar ve uzunluklar kritik devre hesaplar, pompa seimi, genleme

depolar, scak ve souk su depolar, vanalar kontrol cihazlar ve yaltm iin ayr

zen gsterilmelidir.

Su datm ve toplama borular genellikle 1 lik ve bu ikisine kaynak ile

balanan aralar 10 cm olan su tama borular da 1/2 lik borulardan yaplmaldr.

Daha sk boru demek sureti ile verim %2-3 mertebesinde ykseltilebilir. Su

borularn kasa ve evreye dememeleri salanmaldr. Su balant yerleri, kaynak

yerleri kontrol edilerek ileride su kaaklar nedeni ile yaltm malzemesinin slanmas

nlenmelidir.

Souk blgelerde, kollektrlerde suyun donma tehlikesi mevcuttur. Bu

problemi ortadan kaldrmak iin kollektr devresindeki suyu boaltmak en kolay ve

en basit yntemdir. Baka bir nlem olarak pompal kapal sistemler uygulanmal ve

antifirizli su dolatrlmaldr. Yine pompal ak devreli sistemlerde donma

tehlikesinin olduu gnlerde srekli olarak pompann altrlmas gerekir.


25/27

Sistemin doldurulmas ve boaltlmas srasnda, eitli yerlerinde hava

kalmas skma sorunu yaratabilir. Buna engel olabilmek iin dikine konulmu

dirseklerden kanlmal ve uygun yerlere hava alma musluklar konulmaldr. Boru

datm ve kollektr yerleim hattna su hareketi ynnde ok az bir eimle

yerletirilmesi ile sistemde hava olumas nlenebilir.

Kollektrn havalandrlmas iin, yamur sularnn iine girmeyecei

yerlerine 2-3mmlik delikler almaldr. Ancak bu delikler yaltcn arkasnda

olmaldr,cam tarafnda olursa tanm kayplar artabilir. Deliklerin bulunmamas

durumunda geceleri havada mevcut su buhar camlarda younlaarak terlemeye

neden olabilir ve bu da kollektrn verimini drr.

Kollektrn tozlu ve rzgarl blgelerde bulunmas durumunda geirgen

rtnn (camn) kirlenmemesi ve kollektrn verimsiz almamas iin belirli,

aralklarla kollektr cam temizlenmelidir.

Kollektrn, iinde su yokken mmkn olduu kadar gne altnda

braklmamasna dikkat edilmelidir. Aksi takdirde zellikle cam krlmas ve

boyalarn kabararak dklmesi sk rastlanan olaylardandr.

Kapal devreli genleme depolu sistemler iin su stcs, ar snma ve

buhar olumas tehlikesine kar bir emniyet sbab olarak konulmaldr.

Kollektr termik verimine kirelenmenin etki ettii ve birka sene gibi ksa

srede verimi drd bilinmektedir. Kirelenmeyi nlemek iin siliphos denilen

polyfosfatlar 60 C ye kadar CaCO3 kmesini nlemektedir. Kollektrn souk su

giriine polyfosfat tank monte edilerek su bunun zerinden getikten sonrakollektre verilebilir.

Gne scak su hazrlama sistemlerinin lkemizde olduka yaylm olmas

ilgili standartlarn TSE tarafndan hazrlanm olmutur.

TSE tarafndan hazrlanan retici ve kurucu firmalara yararl olacak

standartlar TSE 3680, TS 3817, TS 4801 atf yaplan standarlardr.


26/27

BLM 7: GNE ENERJS VE DER ENERRJ

KAYNAKLARI

7.1. Gne Enerjisinin Dier Enerji Trlerine Gre Avantajlar

1. Her eyden nce, gne bol ve tkenmeyen enerji kaynadr.

2. Temiz trdr, evreyi kirletici, duman, gaz, karbonmonoksit, kkrt ve

radyasyon gibi atklar yoktur.

3. Yerel uygulamalar iin elverilidir. Enerjiye ihtiya duyulan, hemen hemen

her yerde gne enerjisinden yararlanmak mmkndr. Bir akman, bir

saatin, bir hesap makinesinin veya bir deniz fenerinin, bir orman gzetleme

kulesinin enerji ihtiyac yerinde karlanabilir.

4. Da bal olmadndan, doabilecek ekonomik bunalmdan bamszdr.

5. Bir ok uygulamas iin karmak teknolojiye gerek duyulmamaktadr.

letme masraflar ok azdr.

7.2. Gne Enerjisinin Dier Enerji Trlerine Gre Dezavantajlar

1. Birim yzeye gelen gne nm az olduundan byk yzeylere ihtiya

vardr.

2. Gne nm srekli olmadndan depolama gerekmektedir. Depolama

imkanlar ise snrldr.

3. Enerji ihtiyacnn ok olduu k aylarnda gne nm az ve geceleri de hi

yoktur.

4. Gne nmndan faydalanan sistemin gne n srekli alabilmesi iin

evrenin ak olmas, glgelenmemesi gerekir.

Gne nmndan yararlanlan bir ok tesisatn ilk yatrm maliyeti fazladr ve henz

bazlar ekonomik deildir.


27/27

gunes enerjili isitma sistemleri

Documents