GÜNEŞ KOLLEKTÖRLÜ VEYA GÜNEŞ PANELLİ ISITMA SİSTEMLERİ

GÜNEŞ KOLLEKTÖRLÜ VEYA GÜNEŞ PANELLİ ISITMA SİSTEMLERİ
1. GENEL BİLGİLER
Şayet dünyamız bir ATMOSFER KATMANI ile kuşatılmamış olsaydı yerküre üzerinde alanı 1 (m2) olan bir toprak parçası üzerine dik doğrultuda etkiyen GÜNEŞ RADYASYONU yada GÜNEŞ IŞINIMI şiddetinin ortalama bir değer olarak 1.365 (kW/m2) gibi ÜRKÜTÜCÜ bir düzeye erişmesi söz konusu olacaktı. GÜNEŞ SABİTİ adıyla anılan bu radyasyon yada ışınım enerjisi yerkürenin toplam alanıyla çarpıldığı zaman oluşan ISITMA GÜCÜ yaklaşıklıkla 180.000.000 (MW) dolayındadır. Ancak atmosferin varlığından kaynaklanan YANSIMA, DAĞILMA ve APSORPSYON olaylarının etkisiyle bu radyasyon yada ışınım enerjisinin şiddeti ortalama olarak 1 (kW/M2) seviyesine indirgenmekte, hatta enlem derecelerine bağlı olarak Avrupa ülkeleriyle Türkiye’de 0,7 ile 0,9 (kW/M2) aralığı içinde değişim göstermektedir. Güneş radyasyonu yada güneş ışınımı etkisinden ötürü kazanılan ısı miktarları doğallıkla bu etkinin süresine de bağlıdır. Güneş radyasyonu etkisi Türkiye’de yaklaşıklıkla 1.100 (kW.saat/m2.yıl) değerleri arasında değişime uğrar. Yıl boyunca ortalama olarak 1.800 (saat) süreyle güneş ışınlarının etkisi altında bulunan ANKARA ili için bu değer 0,75 x 1.800 = 1.350 (kW.saat/m2.yıl) düzeyindedir. Yılda ortalama olarak 2.800 (saat) süreyle güneş ışınlarından yararlanan ANTALYA ve ADANA illerinde bu miktarlar 0,9 x 2.800 = 2520 (kW.saat/m2.yıl) dolayında bulunur.
Gerek gün boyunca ve gerekse bütün bir mevsim süresince hava koşullarında oluşan değişimler de keza büyük ölçüde güneş radyasyonu yada güneş ışınımı etkisine bağlıdır. HAVA SICAKLIĞI, DOYMA NEMLİLİĞİ yada BAĞIL NEM ORANI ve RÜZGÂR ETKİSİ gibi belli başlı iklimsel özelliklerin de güneş etkisine bağlı olarak şekillenmesi söz konusudur. Yer yüzeyine ulaşan güneş enerjisinin miktarı hem güneş ışınlarının geliş açısına göre değişik değerler almakta ve hem de atmosfer katmanı arasından geçişi sırasında çeşitli etkenler yüzünden giderek azalmaktadır. Atmosfer katmanının hemen dışında yüzey alanı 1 (m2) olan bir uzay boşluğuna dik doğrultulu olarak etkiyen güneş radyasyonu yada güneş ışınımı enerjisinin bu alan üzerinde oluşturduğu ısıtma gücü demin de belirttiğimiz gibi yaklaşıklıkla 1.365 (kW/m2) düzeyindedir.
Bu düzeyde bir ısıtma gücü:
1.365 (W/m2) = 1.174 (kcal/m2.saat)
eşitliğiyle belirli olan miktarlarda bir ısı enerjisine eşdeğerdir. Güneşle dünya arasındaki uzaklığın yıl boyunca dönemsel yada periyodik olarak değişmesi nedeniyle GÜNEŞ SABİTİ deyimiyle adlandırılan ve Q0 sembolüyle gösterilen bu ATMOSFER DIŞI GÜNEŞSEL ISITMA GÜCÜ yada ATMOSFER DIŞI GÜNISI ENERJİSİ biraz önce anılan değeri ortalama kabul eden ±%3 genişlikli bir sahanlık içinde değişime uğrar. Güneş enerjisinin RADYASYON yada IŞINIM yoluyla iletildiği bilinmektedir. Radyasyon ışınlarının dalga uzunlukları 0,2 MİKROMETRE (µm) ile 3 MİKRO METRE (µm) arasında değişir. Dalga uzunluğu 0,5 (µm) seviyesinde bulunan radyasyon ışınları maksimal düzeyde enerjiye sahiptir. Bu maksimal enerji seviyesi 2,15 (kW/m2) = 1,849 (kcal/m2.saat) dolayındadır. Dalga uzunluğu 0,2 (µm) ile 3 (µm) sahanlığı içinde bulunan güneş radyasyonu ışınları GÜNEŞ TAYFI yada GÜNEŞ SPEKTRUMU adıyla anılır. Bu tayfın sadece dalga uzunlukları 0,4 (µm) ile 0,8 (µm) sınırları arasında bulunan bölgesinin gözle fark edilebilmesi olanaklıdır. Bu nedenle bu bölgeye GÖRÜNÜR TAYF yada GÖRÜNÜR SPEKTRUM adı verilir. Güneş enerjisinin yaklaşıklıkla %6 oranındaki bölümü MOR ÖTESİ IŞINLARI, %50 oranındaki bölümü GÖRÜNÜR IŞINLAR, %44 oranındaki bölümü de KIZIL ALTI IŞINLARI aracılığı ile yer yüzeyine iletilir. Gerçekten de güneş ışınlarının atmosfer katmanından geçişi sırasında OZON KATMANI tarafından tutulmasından ötürü özellikle MOR ÖTESİ ışınları önemli derecede zayıflar. Ayrıca yer yüzüne ne denli yaklaşılırsa güneş spektrumu da o denli değişime uğrar. Yeryüzüne erişildiği zaman dalga uzunlukları 0,29 (µm) sınırının altında bulunan MOR ÖTESİ ışınlarından hiç eser kalmaz. Zira bu ışınların tümü OZON KATMANI tarafından bütünüyle tutularak güneş tayfından silinir. Diğer ışınlar da başka tip engellerle karşılaşır. Bu tip ışınlarda gözlenen zayıflama su buharından, dumanlardan ve toz partiküllerinden kaynaklanır. Öte yandan YANSIMA ve DAĞILMA olayların da bir başka zayıflama nedenidir. Atmosfer katmanı içinde yansıyan ve dağılan radyasyon ışınlarının bir kısmı dolaylı yoldan yer yüzeyine ulaşma başarısını gösterir. Dağılma olayına uğramadan yer yüzeyine ulaşan DOLAYSIZ RADYASYON ENERJİSİ tanımına benzer olarak yansıya yansıya ve dağıla dağıla yer yüzeyine kadar gelen bu DOLAYLI IŞINIM enerjisi DAĞILI RADYASYON ENERJİSİ deyimiyle nitelendirilir.
Bir yüzey üzerine etkiyen DOLAYSIZ ve DAĞILI RADYASYON ENERJİLERİ bu yüzey üzerinde ısı ölçümleri yapılmak suretiyle belirlenir.
Yer yüzüne ulaşan güneş enerjisini zayıflamasına neden olan belli başlı etkenler aşağıda kısa açıklamalar halinde özetlenmiş bulunmaktadır:
◘ YANSIMA VE DAĞILMA OLAYLARI :
Güneş ışınları atmosfer katmanı içinde yol alırken HAVA MOLEKÜLLERİ’ne, TOZ PARTİKÜLLERİ’ne ve SU BUHARI’na çarpmak zorunda kalabilmektedir. İşte yansıma ve dağılma olayları bu çarpışmalardan kaynaklanır. Dalga uzunlukları daha kısa olan güneş ışınları daha yoğun nitelikli dağılma olaylarının etkisi altında kalır. Bu olay özellikle MOR ÖTESİ ışınlarının başına gelmekte, gökyüzü bu nedenle MAVİ renkte görünmektedir.
◘ APSORPSYON OLAYLARI :
Apsorpsyon olayları atmosfer katmanı içinde bulunan OZON ve KARBON DİOKSİT gazlarıyla TOZLAR’dan, DUMANLAR’dan ve SU BUHARI’ndan kaynaklanır. OKSİJEN gazıyla AZOT gazının bu ışınlar üzerinde hiçbir etkisi olmamasına karşın yukarıda anılan ürünler güneş ışınlarını tutarak bu ışınların ISI ENERJİSİ biçimine dönüşmesine neden olur. Örneğin atmosfer katmanının 20.nci ilâ 50.nci kilometrelerinde bulunan OZON gazı hemen hemen MOR ÖTESİ ışınların tümünü tutarak bu ışınları ISI ENERJİSİ biçimine dönüştürür. Bu apsorpsyon olayının etkisiyle dalga uzunlukları 0,29 (µm) ‘den kısa olan radyasyon ışınlarının yer yüzeyine ulaşması tümüyle engellenir. Dalga uzunlukları 2 (µm) ile 2,8 (µm) arasında bulunan güneş ışınları özellikle KARBON DİOKSİT gazı tarafından apsorbe edilir. SU BUHARI ise dalga uzunlukları 0,72 (µm) ile 2 (µm) arasında bulunan radyasyon ışınlarına karşı özellikle duyarlıdır. Ancak atmosferin kapsamında süspansiyon halinde bulunan su buharının oranı çok değişken nitelikli olduğu için bundan kaynaklanan apsorpsyon etkisinin de o denli düzensiz olacağı kuşkusuzdur. Su buharı tarafından tutulan güneş enerjisinin miktarı 13 (mbar) = 1.300 (Pa) düzeyindeki bir buhar basıncı etkisi altında toplam güneş ışınımının yaklaşıklıkla %10 oranından fazla değildir. Nihayet özellikle büyük kentlerin üstünü kaplayan TOZ ve SİS KATMANLARI da güneş enerjisinin ölgünleşmesine yol açar.
Atmosfer katmanının neden olduğu bu zayıflatma etkisinin değerlendirilebilmesi amacıyla ÖLGÜNLEŞTİRME KATSAYISI deyimiyle anılan bir kavram geliştirilmiştir. Göz önüne alınan gerçek atmosferle aynı düzeyde ölgünleştirme etkisi yarattığı varsayılan imgesel nitelikli SAF ATMOSFER ortamı sayısını belirten bu Ö katsayısı genellikle 2 ilâ 8 aralığında değişir. BAĞIL NEM ORANI düşük seviyede bulunan TEMİZ VE serin bir atmosfer katmanına ilişkin Ö katsayısı 2 dolayında bulunduğu halde içinde UÇUCU nitelikli AEROSOL ürünler de olan KİRLİ, SICAK ve nemli bir atmosfer katmanına ait ö katsayısı bazı kritik durumlarda 8 değerine kadar bile erişebilir.
β sembolü (%( birimi cinsinden güneşin ufuk üzerindeki yükselme açısını ve Qdlz sembolü de (W/m2) birimi cinsinden dolaysız güneş ışınımı enerjisini göstermek üzere yer yüzünde yatay konumlu bir yüzey alanı üzerine etkiyen toplam güneş radyasyonu veya güneş ışınımı enerjisi,
Qgün = Qdlz x sinβ + Qdağ
ilişkisi aracılığı ile belirlidir. Ancak a sembolü 1’den küçük olan bir sayıyı göstermekte olduğuna göre bu enerjinin a oranındaki bölümü yeryüzünden yansıyıp yeniden atmosfere döneceği için yer yüzeyinde yatay konumlu olan 1 (m2) lik bir yüzey alanı tarafından kazanılan güneş enerjisi,
Qkd = Qgün x (1 – a) = (Qdlz x sinβ + Qdağ) x (1 – a)
çarpımıyla olacaktır. İşte yer yüzeyinde kısa dalga uzunluklu güneş ışınlarından kazanılan Qkd tutarındaki ısı enerjisinin bu formül aracılığı ile hesaplanması ve sıcaklık farklılıkları nedeniyle uzun dalga uzunluklu güneş ışınlarından kazanılan Qkd tutarındaki ısı enerjisinin buna eklenmesi gerekir. Atmosferin karşı ışınım enerjisi A ve diğer yüzeylerin yayınım ışınımı enerjisi E sembolü ile gösterilirse uzun dalga uzunluklu ışınlardan ötürü kazanılan ısı enerjisi Qud = (A – E) farkıyla belirir ve böylece yer yüzeyinde alanı 1 (m2) olan yatay konumlu bir yüzey elemanı tarafından tutulan toplam güneş enerjisi,
Qtop = Qkd + Qgün (1 – a) + (A – E) = Qdlz x sinβ + Qdağ) x (1 – a) + (A – E)
toplamına eşit olur. Ancak (A – E) teriminin fazla önemli olmadığı ve Qgün GÜNEŞSEL ISITMA GÜCÜ’nün başka her şeyden önce esas olarak Qtop çarpanından kaynaklandığı gözden kaçırılmamalıdır.
Yer yüzeyi tarafından kazanılan DOLAYSIZ ve DAĞILI nitelikli toplam güneş enerjisini belirten Qgün GÜNEŞSEL ISITMA GÜCÜ’nün ana öğesi DAĞILI nitelikli güneş enerjisini belirten Qdağ terimi değil Qdlz sembolüyle gösterilen DOLAYSIZ nitelikli güneş radyasyonu enerjisidir. Bundan dolayı,
Qgün = Qdlz x sinβ + Qdağ
formülünün değerlendirilmesi sırasında Qdlz teriminin olanca duyarlılıkla hesaplanmasında yarar vardır. Yeryüzeyi tarafından kazanılan dolaysız nitelikli Qdlz güneş ışınımı enerjisi Q0 GÜNEŞ SABİTİ’ne, atmosferin güneş enerjisi üzerinde yarattığı ÖLGÜNLEŞTİRME ETKİSİ’ne, güneş ışınlarının atmosfer katmanı içinde izlediği YÖRÜNGE’nin uzunluğuna bağlı olarak farklı değerler alır. Bu enerjinin,
Qgün = Q0 x qm.0
formülü aracılığı ile ifade edilebilmesi mümkündür.
Qdlz Sembolü (kcal/m2.saat) veya (W/m2) birimleri cinsinden güneş ışınlarından
kazanılan dolaysız nitelikli ısı enerjisi;
Q0 Sembolü (kcal/m2.saat) veya (W/m2) birimleri cinsinden GÜNEŞ SABİTİ’ni;
q Sembolü (boyutsuz) bir büyüklük olarak uçucu nitelikli aerosol ürünlerden
yoksun olan temiz bir atmosfer katmanına ilişkin ISI İLETİM ÇARPANI’nı;
m Sembolü (boyutsuz) bir büyüklük olarak güneş ışınlarının atmosfer katmanı
içinde izlediği yolu nitelendiren YÖRÜNGE KATSAYISI’nı;
Ö Sembolü ise keza (boyutsuz) bir büyüklük olarak atmosfer katmanının güneş
radyasyonu enerjisi üzerinde yarattığı zayıflatma etkisini nitelendiren ÖLGÜNLEŞTİRME KATSAYISI’nı göstermektedir.
Daha önce de belirttiğimiz gibi GÜNEŞ SABİTİ’nin sayısal değeri,
1.174 (kcal/m2.saat) = 1.365 (W/m2) ye eşittir.
ISI İLETİM ÇARPANI’nın sayısal değeri ise 0,914 dolaylarındadır. p Sembolü güneş enerjisinin kazanıldığı bölgede, p0 sembolü de deniz seviyesinde geçerli olan ATMOSFER BASINCI’nı göstermek üzere m YÖRÜNGE KATSAYISI’ nın,
l p
m = —— x ——
sinβ p0 bağlantısıyla belirli olduğu bilinmektedir.
Örneğin atmosfer basıncı p = 100500 (Pa)’a eşit olan büyük bir kentte 1 (m2) alanındaki yatay konumlu bir yüzey elemanı tarafından kazanılan DOLAYSIZ nitelikli güneş ışınımı enerjisinin hesaplanabilmesi için güneşin ufuk üzerinde oluşturduğu β açısının da bilinmesi gerekir. Bu açının 450 ‘ye eşit olduğu varsayımı yürütülürse,
m = (1/sin 450) x (100500 / 101300) = 1,403
Qdlz = 1174 x 0,9141.403 x 4 = 1174 x 0,6037 = 708,74 (kcal/m2.saat)
Qdlz = 1365 x 0,9141.403 x 4 = 1365 x 0,6037 = 824,05 W/m2)
Sonuçları elde edilir. büyük kentlerde genellikle Ö = 4 düzeyinde alınan ölgünleştirme katsayısı, endüstriyel nitelikli yerleşim merkezlerinde 6 düzeyine çıkarılmalı, temiz havalı kentlerde ise 3 düzeyine indirilmelidir. Ancak havası çok temiz olan KIRSAL alanlarda Ö = 2 değerinin benimsenmesi mümkün olabildiği gibi havası son derecede kirli olan yerleşim merkezlerinde Ö = 8 sınırına kadar çıkılabilmesine bile izin verilebilir. Görüldüğü gibi atmosfer katmanının hemen dışında güneş sabiti düzeyinde bir ısı enerjisinin kazanılması mümkün olduğu halde bu sayısal hesapta sözü edilen coğrafik yörede güneş enerjisinden kazanılan dolaysız nitelikli ısıtma gücü 708,74 (kcal/m2.saat) = 824,05 (W/m2) değerlerinde indirgenmekte yani GÜNEŞ SABİTİ’nin atmosfer katmanının varlığından ötürü,
1174 – 708,74 1365 – 824,05
———————– = ———————— = %39,6
1174 1365
oranında bir KAYBA UĞRAMASI söz konusu olmaktadır. Dağılı nitelikli güneş radyasyonu enerjisinin hesaplanabilmesi için bazı varsayımlardan yola çıkılması, örneğin dolaysız güneş ışınımının hangi orandaki bölümünün APSORPSYON etkisine maruz kaldığı hangi orandaki bölümünün de YANSIMA ve DAĞILMA olaylarına uğradığının bilinmesi gerekir.
Bir yüzey tarafından kazanılan radyasyon veya ışınım enerjisi hesaplanırken hem DOLAYSIZ RADYASYON veya IŞINIM etkisinin ve hem de DAĞILI RADYASYOn veya IŞINIM etkisinin dikkate alınması gereği vardır. Dolaysız ışınım etkisi güneş radyasyonunun şiddetiyle orantılıdır ve dolayısıyla da gün ışıklarının ilgili yüzey üzerindeki yansıma açısına bağlı olarak değişik değerler alır. Buna karşılık dağılı ışınım etkisinin yerel koşullara göre belirlenmesi zorunluluğu vardır.
GÜNEŞ KOLLEKTÖRLERİ veya GÜNEŞ PANELLERİ adıyla bilinen ve özellikle AKŞEHİR ve çevresinde GÜNISI SİSTEMLERİ deyimiyle anılan aygıtlardan yararlanılması suretiyle gerek dolaysız ve gerekse dağılı ışınım yoluyla yayınan bu bedava enerjinin kazanılması mümkündür. Karşılığında kimseye hiçbir bedel ödenmesi gerekmeyen DOĞA VERGİSİ BU BEDAVA GÜNEŞ ENERJİSİ de tıpkı ısı pompalarında olduğu gibi YAPI İÇİ HACİMLERİ’nin, YÜZME HAVUZLARI’nın ve SICAK KULLANMA SUYU TESİSATI’nın ısıtılması amacıyla yükümlendirilebilir. Güneş enerjisinin bu alanlarda kullanılabilmesi amacıyla FOTOVOLTAİK ETKİ adıyla bilinen ve iki katman veya iki eleman arasında güneş ışıkları aracılığı ile ELEKTRİKSEL nitelikli bir GERİLİM FARKI yaratılması amacıyla tasarlanan dönüşüm yöntemi yerine bu kez tam tersine TERMODİNAMİKSEL dönüşüm yönteminden yararlanılmakta ve bu dönüşümün gerçeklenmesi için DÜŞÜK, ORTA ve YÜKSEK sıcaklık seviyeli GÜNISI sistemlerinden istifade edilmektedir. Orta ve yüksek sıcaklık seviyeli sistemler özellikle endüstriyel prosesler için BUHAR ÜRETİMİ yapılması amacıyla kullanılır ve bu gayeye yönelik olarak PARABOLİK AYNALAR’dan yararlanılması gündeme gelirken düşük sıcaklık seviyeli sistemlerin ISITMA ve SICAK KULLANMA SUYU ÜRETİMİ alanında çok uygun sonuçlar verdiği gözlenmektedir. Bundan dolayı biz de bu burada sadece düşük sıcaklık seviyeli sistemlerle ilgileneceğiz.
Özellikle İSRAİL ile AVUSTRALYA’da güneş enerjisi kullanımının çok yaygın şekilde uygulandığına tanık olunmaktadır. 1998 yılı verileri dikkate alındığı zaman bu iki ülkede sırasıyla 1.000.000 ve 400.000 adet ŞOFBEN’in güneş enerjisi aracılığı ile beslendiği bilinmekteydi. Küçücük İSRAİL’de gerçeklenen bu devasa atılımların ibretle izlenmesinde yarar vardır. AVRUPA ülkelerinde ise bu birçok alanda olduğu gibi keza bu alanda da önderlik ALMANYA’ya aittir. Bu ülkede kurulu olan GÜNEŞ PANELLERİ’nin veya GÜNEŞ KOLLEKTÖRLERİ’nin toplam alan ölçüsü 1998 yılı verileriyle 800.000 (m2) düzeyine erişmiş bulunmaktaydı. Üstelik Almanya’da yıllık artış hızının da çok yüksek olduğu bilinmektedir. Bu alan çok yakın bir gelecekte 1.000.000 (m2) düzeyine erişirse hatta bu düzeyi de aşarsa şaşmamak lâzımdır. Almanya’da kurulu güneş kollektörleri toplam alanının %1 oranındaki bölümü YAPI İÇİ HACİMLERİ’nin %25 oranındaki bölümü YÜZME HAVUZLARI’nın ısıtılması amacıyla kullanılırken %43 oranındaki bölümün SICAK KULLANMA SUYU ÜRETİMİ işinde geriye kalan %31 oranındaki bölümün de hem sıcak kullanma suyu üretimi ve hem yapı içi hacimlerinin ısıtılması veya hem sıcak kullanma suyu üretimi ve hem yüzme havuzlarının ısıtılması gibi ORTAK uygulamalarda kullanıldığı gözlenmektedir. Güneş kollektörlü veya güneş panelli ısıtma sistemleri konusunda Fransa’da yapılmış olan yatırımlar da azımsanacak gibi değildir. 1998 yılı itibariyle özellikle sıcak kullanma suyu üretimiyle yüzme havuzlarının ısıtılması işinde kullanılmak üzere Fransa’da kurulu güneş panellerinin toplam yüzey alanı yaklaşıklıkla 350.000 (m2) dolayında bulunmaktaydı. Isıtma tekniği alanında güneş enerjisinden yararlanılması büyük miktarlarda enerji kazancı gerçeklenebilmesine olanak verdiği gibi KARBON DİOKSİT (CO2), KLOROFLÜOROKARBON (CFC), METAN (CH4) ve AZOT MONOKSİT (N2O) vb… gazların yayınımına da neden olmadığı için SERA ETKİSİ diye bilinen ve atmosfer katmanının giderek hem ısınmasına ve hem de kirlenmesine yol açan sakıncaların azaltılabilmesi imkânını da sağlar.
Güneş kollektörleri hemen hemen tamamen yapıların çatısına yerleştirilmekte, seyrek bazı durumlarda da bu panellerin duvar yüzeylerine veya yapı dışına konuşlandırıldığı görülmektedir. Şekil.1’de prensip şeması tanıtılan ısıtma ve sıcak kullanma suyu tesisatında belirtildiği gibi kollektör veya ısı paneli aracılığı ile güneş ışınlarından kazanılan ısı enerjisi bir SU ÇEVRİMİ vasıtasıyla SICAK SU DEPOSU’na aktarılmakta, bu deponun içinde bulunan su kütlesinin ısıtılması amacıyla kullanılmaktadır. Güneş kollektörünün dış ortama yapının çatısına yerleştirilmiş olmasından ötürü bu kollektör aracılığı ile beslenen ısıtma çevriminde dolaşım yapan su kütlesinin donma etkisine karşı korunması gereği vardır. Bu amaçla daha çok DİALKOL adıyla da anılan GLİKOL ürününden yararlanıldığı görülmektedir. Sadece güneş enerjisinin yeterli olamayabileceği düşüncesiyle tesisata bir SICAK SU KAZANI eklenmiş, SICAK SU DEPOSU’nun bu kazan vasıtasıyla ısıtılabilmesi olanağı da yaratılmıştır. Isıtma tesisatı suyu ile sıcak kullanma suyunun birbirlerine karışması doğru olmayacağı için sıcak su deposunun çift bölmeli olarak gerçeklendiği, soğuk kullanma suyunun doğrudan doğruya sıcak kullanma suyu bölmesine alındığı, sıcak kullanma suyu çıkışının da keza aynı bölmeden yapıldığı gözlenmektedir. MUTFAK TESİSATI ile BANYO TESİSATI doğallıkla sıcak kullanma suyu bölmesine, KALORİFER TESİSATI ise ısıtma suyu bölmesine bağlıdır.
2. GÜNEŞ KOLLEKTÖRLÜ VEYA GÜNEŞ PANELLİ ISITMA
SİSTEMLERİNE İLİŞKİN BELLİBAŞLI TANIMLAR
GÜNEŞ KOLLEKTÖRÜ veya GÜNEŞ PANELİ : Güneş ışınları aracılığı ile yayınan RADYASYON veya IŞINIM ENERJİSİ’nin alınmasını, bu enerjinin ISI ENERJİSİ biçimine dönüştürüldükten sonra ısı taşıyıcı bir akışkana iletilmesini sağlayan sistemler bu adla anılmaktadır. Gerçeklenen bu dönüştürme işleminden ötürü bu aygıtlar TERMİK DÖNÜŞÜMLÜ güneş kollektörleri veya güneş panelleri adıyla da isimlendirilir. Bir GÜNEŞ KOLLEKTÖRÜ’nde veya bir GÜNEŞ PANELİ’nde APSORBÖR deyimiyle nitelendirilen bir enerji yutma aygıtı, SAYDAM nitelikli bir ÖRTÜ ve ISIL YALITIMLI bir KASA veya KOFRA bulunur.
SIVI ÇEVRİMLİ GÜNEŞ KOLLEKTÖRÜ veya GÜNEŞ PANELİ : Güneş ışınlarından aldığı RADYASYON veya IŞINIM ENERJİSİ’ni ISI ENERJİSİ biçimine dönüştürdükten sonra ısı taşıyıcı akışkan olarak bir SIVI ÇEVRİMİ’ne aktaran güneş kollektörü veya güneş panelinin bu adla tanımlanması söz konusudur. Bu SIVI ÇEVRİMİ’nde sadece SU’dan veya SU ile ANTİFRİZ KARIŞIMI’ndan yararlanılabildiği gibi uygun nitelikli bir ORGANİK MAYİ’den de istifade edilebilir.
HAVA ÇEVRİMLİ GÜNEŞ KOLLEKTÖRÜ veya GÜNEŞ PANELİ : Güneş ışınlarından aldığı RADYASYON veya IŞINIM ENERJİSİ’ni ISI ENERJİSİ biçimine dönüştürdükten sonra ısı taşıyıcı akışkan olarak bir HAVA ÇEVRİMİ’ne aktaran güneş kollektörü veya güneş paneli bu adla anılır.
DÜZLEMSEL YÜZEYLİ GÜNEŞ KOLLEKTÖRÜ veya GÜNEŞ PANELİ : Güneş ışınlarının odaklaştırma ve yansıtma amacına yönelik optik sistemlerden geçirilmeksizin doğrudan doğruya APSORBÖR aygıtı üzerine düşürülmesi amacıyla tasarlanan ve bu nedenle de DÜZLEMSEL YÜZEYLİ APSORBÖR AYGITLARI’yla donatılan güneş kollektörlerinin veya güneş panellerinin bu adla anılması söz konusudur. Bu tip günısı sistemlerinde apsorbör yüzeyi ile kollektör yüzeyi aynı anlamı içerir.
ODAKLAŞTIRMALI GÜNEŞ KOLLEKTÖRÜ veya GÜNEŞ PANELİ : Dolaysız güneş radyasyonunun bir optik sistemden geçirilip odaklaştırıldıktan sonra APSORBÖR aygıtı üzerine düşürülmesi amacıyla gerekli elemanlarla donatılmış olan güneş kollektörü veya güneş paneli bu deyimle tanımlanır.

REFLEKTÖR veya YANSITICI : Bir güneş paneline çarptıktan sonra yansıyıp geri dönen dolaysız ve dağılı radyasyon enerjisinin gerisingeri tekrar panele doğru yansıtılması amacıyla kullanılan parlak yüzeyli donatım elemanlarının bu adla anılması söz konusudur.
REFLEKTÖRLÜ veya YANSITICILI GÜNEŞ KOLLEKTÖRÜ veya GÜNEŞ PANELİ : Daha fazla miktarda radyasyon veya ışınım enerjisi kazanılması amacıyla bir yada birkaç reflektörle donatılmış olan güneş kollektörü veya güneş paneli bu adla anılmaktadır.
YAPI BİLEŞENİ NİTELİĞİNİ TAŞIMAYAN GÜNEL KOLLEKTÖRÜ veya GÜNEŞ PANELİ : Sadece güneş kollektörü olmaktan öte başkaca hiçbir yapısal işlevi bulunmayan ve bundan dolayı da ÇATI veya DUVAR görevini yapan bir YAPI BİLEŞENİ olarak tasarlanmış olmayan yada ÇATI SÜSLEMESİ olarak kullanılmak üzere öngörülmeyen EKLENTİSEL yapılı bağımsız nitelikli ayaklı panellere bu ad verilmektedir.
YAPI BİLEŞENİ NİTELİĞİNİ TAŞIYAN GÜNEŞ KOLLEKTÖRÜ veya GÜNEŞ PANELİ : Güneş kollektörü işlevinin yanı sıra ayrıca ÇATI veya DUVAR görevini de yapan bir YAPI BİLEŞENİ olarak tasarlanan veya ÇATI SÜSLEMESİ niyetine kullanılan BÜTÜNLEŞİK yapılı ENTEGRE tip panellerin bu isimle tanımlanması söz konusudur. Bir yapı bileşeni olarak tasarlanmaları halinde çatının veya duvarın bölümsel veya bütünsel olarak bu paneller aracılığı ile oluşturulabilir.
YARI BAĞIMSIZ NİTELİKLİ GÜNEŞ KOLLEKTÖRÜ veya GÜNEŞ PANELİ : Tek başına güneş kollektörü olmaktan öte başkaca hiçbir işlevi bulunmadığı halde örneğin SIZDIRMAZLIK TEKNESİ gibi uygun nitelikli bir donatım elemanıyla birlikte tasarlandığı zaman kısmen veya tamamen ÇATI görevini yapan bir YAPI BİLEŞENİ olarak projelendirilen veya bir ÇATI SÜSLEMESİ niyetine kullanılan güneş panelinin bu adla anılması söz konusudur.
BÜTÜNLEŞİK NİTELİKLİ ENTEGRE TİP GÜNEŞ KOLLEKTÖRÜ veya GÜNEŞ PANELİ : Kendisi ÇATI görevini yapan bir YAPI BİLEŞENİ olarak tasarlanmamakla birlikte örneğin çatının üstüne kaplanan CAM TUĞLALARI KATMANI’nın altına yerleştirildiği için bu katmandan sanki kendisine ait SAYDAM ÖRTÜ’ymüş gibi yararlanan güneş kollektörü veya güneş paneline bu ad verilmektedir.
GÜNEŞ KOLLEKTÖRLERİ veya GÜNEŞ PANELLERİ GURUBU : Yapı bileşeni niteliğini taşımayan ve aralarındaki açıklık 400 (mm) den küçük olan iki veya daha fazla sayıdaki güneş kollektöründen oluşan panel sisteminin bu adla anılması söz konusudur. Yapı bileşeni niteliğini taşımakla birlikte yarı bağımsız veya bütünleşik nitelikli olan ve aralarında bir çatı veya duvar bulunmayan iki veya daha fazla sayıdaki güneş kollektöründen oluşan panel sisteminin de keza bir gurup oluşturduğu söylenir. Bağlantı parçaları güneş kollektörlerine ait ikincil nitelikli donatım elemanları olarak kabul edilir.
GÜNEŞ KOLLEKTÖRLERİ KASASI : Bir güneş kollektörünün arka yüzeyiyle yanal yüzeylerinin kapatılması amacıyla öngörülen kasa sistemi bu adla anılmaktadır.
SAYDAM veya YARI SAYYDAM NİTELİKLİ ÖRTÜ : Apsorbörün güneş ışınlarına bakan yüzeyi üzerine yerleştirilen SAYDAM veya YARı SAYDAM nitelikli CAMSIZ elemanın bu adla anılması söz konusudur. Güneş ışınlarının apsorbör aygıtına iletilmesi göreviyle yükümlü olan ve bazı hallerde birden fazla sayıda katmandan oluşturulan bu elemanın mutlak anlamda saydam nitelikli olması şart değildir. Dalga uzunlukları 0,4 (μm) ilâ 0,7 (μm) arasında bulunan radyasyon ışınlarının iletilmesine olanak verebilecek derecede saydam nitelikli olan örtüler genellikle CAMEKÂN adıyla anılır.
APSORBÖR : Kendisine ulaşan güneş ışınlarının tutulması ve bu ışınların ISI ENERJİSİ biçimine dönüştürüldükten sonra bir SIVI ÇEVRİMİ’ne aktarılması göreviyle yükümlü olan yüzey elemanlarının bu adla anılması söz konusudur. Apsorbör aygıtları PLAKALI, IZGARALI, SERPANTEN BATARYALI vb. …. tiplerde gerçeklenebilmektedir.
ISI TAYIŞICI SIVI ÇEVRİMİ : Apsorbör tarafından kendisine aktarılan radyasyon ısısının sıcak kullanma suyu veya ısıtma tesisatına iletilmesini sağlamak göreviyle yükümlendirilen sıvı çevriminin bu adla anılması söz konusudur.
MAKSİMAL NİTELİKLİ ve DURAĞAN ÖZELLİKLİ KOLLEKTÖR veya PANEL SICAKLIĞI : Dış hava sıcaklığının en üst düzeyine çıkması ve ısı taşıyıcı akışkanın çevrim yapmaksızın durağan halde kalması durumunda bir güneş kollektöründe apsorbör aygıtının denge konumunda erişebileceği maksimal nitelikli sıcaklık seviyesi bu adla anılmaktadır.
3. GÜNEŞ KOLLEKTÖRLERİNİN VEYA
GÜNEŞ PANELLERİNİN TASARIMI
Üretim teknolojisi bakımından güneş kollektörleri veya güneş panelleri başlıca iki guruba ayrılmaktadır. Bunlardan biri DÜZLEMSEL yapılı prizmatik paneller, öteki ise VAKUM BORULU silindirik kollektörlerdir. Gerçi saydam örtü sistemiyle ısı depolama sisteminin BÜTÜNLEŞİK olarak tek bir ünite şeklinde gerçeklendiği kollektörlerle her iki yüzeyi de etkin olan kollektörler de bulunmakla birlikte bu gibi panellerin henüz gelişme aşaması evriminde olmaları söz konusudur. DÜZLEMSEL yapılı bir güneş kollektörü apsorbör ödevini gören düzlemsel yüzeyli bir metal plakasından oluşturulur. Bu plakanın yüzeylerinden biri güneş ışınlarına karşı duyarlı olan bir malzeme katmanıyla kaplanır, bu katmanın altına ise bütünleşik nitelikli bir BORU DEMETİ yerleştirilir. Apsorbör aracılığı ile kazanılan ısı enerjisi bu boru demeti içinde dolaşım yapan bir SIVI ÇEVRİMİ vasıtasıyla ısıtma tesisatına iletilir. Isı kayıplarının azaltılması amacıyla apsorbörün yanal yüzeyleriyle arka yüzeyinin ısıl bakımdan yalıtılması yoluna başvurulur. Apsorbörü kuşatan kasanın üst yüzeyi ise ya tek veya çift katlı bir camekânla yada saydam veya yarı saydam nitelikli plastik bir örtüyle kaplanır (Şekil :2). Bu amaçla çift katlı bir camekândan yararlanılması ve katlar arasında bir emme yada vakum basıncı oluşturulması halinde apsorbörden bu camekâna doğru KONVEKSYON veya DEVİNİM yoluyla oluşan ısı kayıplarının büyük ölçüde azaltılabilmesi olanağı elde edilebilir. Bu gibi durumlarda düzlemsel yapılı vakum basınçlı kollektörlerden yararlanılması söz konusu olur.
Düzlemsel yapılı çatı tipi bir güneş kollektörünün çatıdan bağımsız olarak gerçeklenebilmesi mümkün olabildiği gibi tıpkı çatı niteliğinde bir yapı bileşeni olarak tasarlanabilmesi de olanaklıdır. Yapı bileşeni niteliğini taşımayan çatı tipi bağımsız özellikli güneş panelleri ayaklar aracılığı ile çatı üzerine bağlanırken yapı bileşeni niteliğini taşıyan çatı tipi güneş kollektörlerinin çatıyla bütünleşik olarak gerçeklenmesi söz konusudur (Şekil: 3). Şekil 3/c’de tanıtıldığı gibi düzlemsel yapılı prizmatik biçimli güneş kollektörlerinin çatı yerine teraslar üzerine yerleştirilebilmesi de mümkündür. Güneş kollektörleriyle dış ortam ve yapı bileşenleri arasında ısı alışverişi yapılmasından kaçınılması olanağı bulunamaz. Bu alışveriş genellikle güneş kollektörü için hemen hemen daima yitikler şeklinde oluşur. Şekil 2 ‘de tanıtılan prensip şemasında açıklanmış olduğu gibi apsorbörden ve saydam örtüden dış ortama doğru hem bir taraftan radyasyon veya ışınım yoluyla ve hem de diğer taraftan özellikle rüzgarın etkisiyle konveksyon veya devinim yoluyla ısı kayıpları oluşmaktadır. Ayrıca ısı yalıtım katmanının varlığına rağmen apsorbörden çatıya doğru bu kez de kondüksyon veya değinim yoluyla ısı yitiklerinin oluşması gündemdedir. Güneş kollektörünün yanal yüzeyleriyle alt yüzeyi ne denli etkin biçimde yalıtılırsa bu kondüksyon veya değinim yitiklerinin de o denli azaltılabilmesi olanağı elde edilir. bazı coğrafik yörelerde kavurucu yaz sıcaklarında ısı taşıyıcı sıvı çevriminin sıcaklığı 100 (0C) düzeyine kadar bile çıkabilir. Böyle durumlarda radyasyon ve konveksyon kayıplarında da artış gözlenir. Isı yitiklerinin azaltılması amacıyla çift camekânlı düzlemsel yapılı güneş kollektörlerinde uygulanan vakum tekniği vakum borulu silindirik yapılı kollektörlerde çok daha ilginç nitelikli bir uygulanma alanı bulur. Bunun nedeni vakum borulu güneş kollektörlerinde apsorplayıcı yüzeyler içlerinde vakum basıncı oluşturulan cam borulara yerleştirilir. Apsorbör tarafından kazanılan ısıtma gücünün ısıtma tesisatına aktarılması işlemi ya DOLAYSIZ biçimde yada HEAT PIPE adıyla bilinen sistemler aracılığı ile DOLAYLI biçimde gerçeklenir. Dolaysız ısı aktarımlı güneş kollektörlerinde sıvı çevrimi apsorbör içinde dolaşım yaptığı halde dolaylı ısı aktarımlı güneş kollektörlerinde HEAT PIPE adıyla bilinen ISITMA BORULU donatım sisteminden yararlanılır. Dolaylı ısı aktarımlı ısıtma borulu güneş kollektörlerinde apsorbör tarafından üretilen ısıtma gücü genellikle bir soğutucu akışkandan istifade edilmek suretiyle ilkin kollektörün üst ucuna konuşlandırılan bir ISI EŞANJÖRÜ’ne aktarılır. Bu aktarımın gerçeklenmesi için apsorbör tarafından güneş enerjisi kazanılması yeterlidir. Gerçekten de kazanılan ışınım enerjisi ısı enerjisi biçimine dönüştürüldüğü zaman bu enerji soğutucu akışkana iletilmekte, ısınma olayının etkisiyle buharlaşan soğutucu akışkan yukarılara doğru tırmanarak ısı eşanjörüne kadar ulaşmaktadır. Isı taşıyıcı sıvı çevriminin bu eşanjör içinde dolaşım yapması soğutucu akışkanın bu kez ısı yitirerek yoğuşmasına neden olmakta, sıvı soğutucu akışkan doğal yolla yani güneş kollektörünün eğimli olmasından yararlanıp kendi ağırlığının etkisiyle oluşan düşme yoluyla tekrar aşağıya doğru inerek yeniden apsorböre dönmektedir. Bu tip sistemlerde ısı eşanjörü içinde dolaşım yapan SIVI ÇEVRİMİ sıcaklığının 150 (0C) düzeyine kadar erişmesi hatta bu düzeyi aşması bile mümkün olabilmektedir. HEAT PIPE adıyla anılan ISITMA BORULU güneş kollektörlerinin en büyük avantajlarından birisi de işte budur.

Şekil : 2

Güneş kollektörlerinin yüzme havuzlarının ısıtılması amacıyla uygulanması halinde apsorbör ortalama sıcaklığının 35 (0C) sınırından öte artırılması çoğu zaman gerekmez. Zira bu düzeyde bir sıcaklık derecesi gerek açık ve gerekse kapalı tip yüzme havuzlarında su sıcaklığının Δt = 4 (0C) = 4 (K) kadar artırılabilmesi olanağına elverebilir ki bu da çoğu durumlarda yeterli olur. Hatta salt bu nedenle apsorbörlerin ısıl yalıtım katmanları aracılığı ile ısı yitiklerine karşı korunması uygulamasından vazgeçildiği bile olmaktadır. Apsorbör oluşturulması amacıyla öngörülen boru sistemlerinde en çok PP sembolüyle anılan sentetik nitelikli POLİPROPİLEN malzemesiyle EPDM sembolüyle anılan ELASTOMER esaslı bir sentetik ürün olan ETİLEN, PROBİLEN ve DİEN TERPOLİMER malzemesinden yararlanıldığı gözlenmektedir. Bu sonuncu malzeme gerçekte son derecede uzun ömürlü olan TERMOPLASTİK nitelikli özel kaliteli bir SENTETİK KAUÇUK’tan başka şey değildir. Nitekim POLİPROPİLEN borulu apsorbörlerin ömürleri 20 küsur yıl dolayında bulunduğu halde EPDM borulu apsorbörler yaklaşıklıkla 30 yıl süreyle dayanıklılık özelliklerini koruyabilmektedirler.
Şekil : 3

Ancak her iki ürünün de ortak bir sakıncası vardır. O da içleri suyla dolu olduğu zaman don etkisine uğramaları halinde apsorbörlerin yapısal nitelikli bozulma belirtileri göstermeleri tehlikesidir. Bundan dolayı yapımcılar kış başlamadan önce yada daha iyisi don tehlikesi beklentisi içinde bulunulduğu zaman bu apsorbörlerin içinde dolaşım yapan çevrim suyunun boşaltılmasını önermektedir. Şekil : 4 ‘de EPDM borulu kelebek kanatlı bir apsorbörde dolaşıma tabi tutulan su çevrimine ait prensip şeması tanıtılmıştır. Yüzey alanlarının 1000 (m2) düzeyinde bulunmasından ötürü bu tip güneş kollektörleri HOLLANDA’da özellikle YÜZME HAVUZLARI’nın ısıtılması amacıyla kullanılmaktadır. Isı depolama yeteneğiyle donatılmış olan silindirik yapılı ısı akümülasyonlu güneş panellerinde hem bir taraftan sıcak su üretiminin gerçeklenmesi ve hem de diğer taraftan üretilen sıcak suyun depolanması söz konusudur. Bu amaçla Şekil: 5 ‘de tanıtıldığı gibi güneş radyasyonu ışınlarının tutulmasını sağlamakla görevli olan silindirik yapılı borusal biçimli apsorbörün iç hacmi aynı zamanda SICAK SU DEPOSU olarak kullanılmaktadır.
Güneş radyasyonu ışınlarının tutulmasını sağlamak göreviyle yükümlü olmakla birlikte iç hacmi SICAK SU DEPOSU işlevini de yapan silindirik yapılı apsorbör aygıtı güneş radyasyonu ışınlarını geçirmeyen OPAK nitelikli bir ısı yalıtım katmanı üzerine oturtulmuştur. Ayrıca darbe etkisine karşı dayanıklı olan hafif donatılı cam örtüyle kapatılan üst yüzeyin hemen altında saydam nitelikli bir ısı yalıtım katmanının öngörüldüğü ve böylece bu niteliğinden ötürü güneş radyasyonu ışınlarının apsorböre ulaşmasını engellemeyen bu katman aracılığı ile güneş kollektöründen dış ortama doğru oluşan ısı kayıplarının azaltılmaya çalışıldığı görülmektedir. Silindirik yapılı apsorbörün hemen altında bulunan opak nitelikli ısı yalıtım katmanının üst yüzeyi REFLEKTÖR adıyla anılan bir yansıtıcıyla donatılmış olduğu için apsorböre yalnızca dolaysız güneş ışınları değil bu reflektöre çarpıp yansıyan dağılı güneş ışınları da ulaşmaktadır.
4. GÜNEŞ KOLLEKTÖRLERİNE İLİŞKİN VERİMLİLİK ÖLÇÜTLERİ
Düzlemsel yapılı prizmatik biçimli ve vakum borulu güneş kollektörleriyle özellikle yüzme havuzlarının ısıtılması amacıyla kullanılan sentetik borulu kelebek kanatlı güneş panellerinin ısıtma verimleri yerel nitelikli iklimsel koşullara bağlı olarak en fazla %80 oranına kadar erişebilmektedir. Ortalama verim oranı genellikle %40 ila %55 düzeyindedir. Bir güneş kollektörü tarafından tutulan güneş radyasyonu yada güneş ışınımının ısı enerjisi biçimine dönüştürülmesi işlemi birçok faktörün ortaklaşa etkisi altında gerçeklenir. Örneğin RADYASYON veya IŞINIM ve KONDÜKSYON veya DEĞİNİM yoluyla yitirilen ısı miktarları ne denli fazla olursa güneş kollektörünün ısıtma verimi de o denli azalır. Radyasyon veya ışınım yoluyla yitirilen ısı miktarlarının olabildiğince alt düzeye indirilebilmesi için güneş paneline ilişkin APSORPSYON KATSAYISI’nın mümkün mertebe yüksek olması zorunluğu vardır. Sözgelimi apsorbör üzerine etkiyen kısa dalga uzunluklu güneş ışınları söz konusu olduğu zaman 0 ilâ 1 aralığı içinde değişen boyutsuz bir büyüklük olarak tanımlanan bu katsayı α = 0,95 düzeyinde bulunmalıdır. Tam tersine apsorbör tarafından yansıtıldığı bilinen uzun dalga uzunluklu güneş ışınları söz konusu olduğu zaman güneş paneliyle ilgili YAYINIM KATSAYISI olabildiğince düşük olmalı, keza 0 ilâ 1 aralığı içinde değişen boyutsuz bir büyüklük olarak tanımlanan bu katsayı örneğin є = 0,1 sınırını aşmamalıdır. Nihayet güneş kollektörü üst yüzeyinin kapatılması amacıyla kullanılan camsal veya sentetiksel nitelikli örtüye ait τ ISI GEÇİRGENLİK KATSAYISI’nın mümkün mertebe yüksek olmasına gerek vardır.

Şekil : 4

Şekil : 5

Şekil : 6
Boyutsuz bir büyüklük olarak tanımlanan ve 0 ilâ 1 aralığı içinde değişim gösteren bu katsayı ne denli artırılabilirse YANSIMA yoluyla oluşan ısı kayıplarının o denli azaltılabilmesi olanağı elde edilir. kaliteli bir güneş kollektöründe τ katsayısı için 0,95 değerinin benimsenebilmesi mümkündür. Bir güneş kollektörüne ait ISITMA VERİMİ,
Apborbör tarafından kazanılan yararlı ısı enerjisi
ŋ = ————————————————————–
Apsorbör üzerine etkiyen toplam güneş enerjisi
tanımı uyarınca,
ŋ = Qyar / Qgün
oranıyla belirlidir. Apsorbör tarafından kazanılan yararlı ısı enerjisi bu aygıt tarafından tutulan güneş enerjisiyle kaybedilen toplam ısı enerjisinin farkına eşit olduğu için,
Qyar = α x τ x Qgün – Qt
İlişkisinden yararlanıldığı zaman ISITMA VERİMİ’nin,
Qyar α x τ x Qgün – Qt Qt
ŋ = ———- = ————————– = α x τ – ——-
Qgün Qgün Qgün
formülünün yazılması mümkün olur.
Qyar Sembolü (kcal/m2.saat) veya (W/m2) birimleri cinsinden (m2) yüzey alanı başına apsorbör tarafından kazanılan yararlı ısı enerjisini;
Qgün Sembolü (kcal/m2.saat) veya (W/m2) birimleri cinsinden (m2) yüzey alanı başına apsorbör üzerine etkiyen toplam güneş enerjisini;
α Sembolü (boyutsuz) bir büyüklük olarak apsorböre ilişkin APSORPSYON KATSAYISI’nı;
τ Sembolü keza (boyutsuz) bir büyüklük olarak apsorböre ilişkin YAYINIM KATSAYISI’nı;
Qt Sembolü (kcal/m2.saat) veya (W/m2) birimleri cinsinden (m2) yüzey alanı başına apsorbör tarafından kaybedilen toplam ısı enerjisini;
k Sembolü (kcal/m2.saat) veya (W/m2) birimleri cinsinden apsorböre ilişkin TOPLAM ISI İLETİM KATSAYISI’nı;
∆t Sembolü ise (0C) veya (K) birimleri cinsinden apsorbörle dış ortam arasındaki SICAKLIK FARKI’nı göstermektedir.
α x τ x Qgün çarpımının (kcal/m2.saat) veya (W/m2) birimleri cinsinden değerlendirilmek üzere (m2) yüzey alanı başına apsorbör tarafından tutulan güneş enerjisini nitelendirdiği bellidir.
Güneş kollektörlerinin çatıların güneye bakan yamaçları üzerine yerleştirilmesi gerekir. 300 ilâ 500 lik bir KUZEY ENLEM KUŞAĞI için en uygun eğim açısı 300 ilâ 450 aralığı içinde değişim gösterir. Üretilmesi mümkün olan yararlı ısıtma gücü (m2) apsorbör yüzey alanı başına yılda 450 (kW.saat/m2.yıl) dolayındadır. 400 lik bir KUZEY ENLEM DAİRESİ’nde bulunan bir yapıya ait çatının güney yamacına 450 lik bir eğim açısıyla yerleştirilen bir güneş kollektörü üzerine hangi miktarlarda güneş enerjisinin etkimekte olduğu ve bu kollektör tarafından hangi miktarlarda güneş enerjisinin tutulabilmesi olanağının bulunduğu (kW.saat/m2.gün) birimi cinsinden değerlendirilmek koşuluyla Şekil : 6 ‘da tanıtılmış bulunmaktadır. Kollektörün bir yılda 1800 (saat) süreyle güneş etkisine maruz bulunduğu varsayılırsa kollektör tarafından tutulan güneş enerjisine nitelendiren nokta dolgulu alanın yaklaşıklıkla,
1800 (saat)
2(kW.saat/m2.gün) x ———— = 2 (kW.saat/m2.gün) x 225 (gün) = 450 (kW.saat/m2.sene)
8 (saat)
değeriyle belirli olduğu anlaşılmaktadır.
5. GÜNEŞ KOLLEKTÖRLERİNİN YAPI İÇİ HACİMLERİNİN
ISITILMASI AMACIYLA KULLANILMASI
Kışın havalar soğuduğu zaman güneş radyasyonu etkisinin de azalmasından ötürü yapı içi hacimlerinin güneş enerjisi aracılığı ile ısıtılması ancak ender hallerde mümkün olabilir. Dağıtım kayıpları da dikkate alınırsa yapı içi hacimlerinin ısıtılması amacıyla 300 ilâ 500 lik KUZEY ENLEM KUŞAĞI içinde öngörülen bir güneş kollektörü tesisatı bir boyunca (m2) apsorbör yüzey alanı başına yaklaşıklıkla ancak 450 (kW.saat/m2.yıl) düzeyinde bir ISITMA GÜCÜ üretilmesi olanağını sağlayabilir. Yazın kazanılan ısı enerjisinin uzun ömürlü ısı akümülatörleri aracılığı ile depolanıp kışın kullanıma sunulması düşünülebilirse de bu sorunun ucuz yoldan çözümlenebilmesi bugüne kadar hala mümkün olabilmiş değildir. Şekil : 7 ‘de tanıtılan diyagramlarda özgül ısı kayıpları sırasıyla 100 (W/m2) ve 50 (W/m2) olan iki ayrı konut yapısı dikkate alınmış, bu yapıların apsorbör alanı yapı içi hacimleri alanının yarısı düzeyinde bulunan güneş kollektörleri aracılığı ile ısıtılması tasarlanmıştır.
Şekil : 7

Şekil : 8

Özgül ısı gereksiniminin özgül ısı kaybına eşit olduğu varsayımı yürütüldüğüne göre 1 (saat) lik bir zaman süresince ihtiyaç duyulan saatlik ısı gereksinim miktarları 100 (W.saat/m2) ve 50 (W.saat/m2) değerlerine eşit olacak ve 1800 (saat) lik bir ısıtma mevsimi boyunca yılda toplam olarak,
1.800 x 100 (W.saat/m2) = 180.000 (W.saat/m2) = 180 (kW.saat/m2)
1.800 x 50 (W.saat/m2) = 90.000 (W.saat/m2) = 90 (kW.saat/m2)
tutarlarında ISITMA GÜCÜ’ne gereksinme duyulacaktır. Güneş kollektörü tarafından kazanılan güneş enerjisi (kW.saat/m2.saat) = (kW/m2) birimi cinsinden ordinat ekseni üzerinde gösterilmiştir. Bu koşullar altında taralı alanla nokta dolgulu alanın toplamı özgül ısı kaybı 100(W/m2) olan yapıya ilişkin ISITMA GÜCÜ AÇIĞI’nı belirtecektir. Özgül ısı kaybı 50 (W/m2) olan yapıyla ilgili ISITMA GÜCÜ AÇIĞI nokta dolgulu alanla belirlidir. Bu alanların yaklaşıklıkla 90 (kW.saat/m2.yıl) ve 30 (kW.saat/m2.yıl) değerlerine eşit düzeyde bulunduğu anlaşılmaktadır. Bu açıkların ya yazın ısı depolanması yapılması yoluyla yada tüm ısıtma mevsimi boyunca ek bir ısıtma tesisatından yararlanılması suretiyle karşılanması gereği vardır. Görüldüğü gibi birinci halde toplam ısı gereksiniminin yarısının, ikinci halde ise toplam ısı gereksiniminin üçte birlik bölümünün ısı depolanması yöntemi dışında güneş kollektörü aracılığı ile karşılanabilmesi mümkün değildir. Bu nedenle güneş kollektörü vasıtasıyla ısıtılması düşünülen yapıların ısıl bakımdan çok iyi yalıtılması gerekir. Nitekim 50 (W/m2) düzeyinde bulunan özgül ısı kaybı bu tip uygun ısıl yalıtımlı yapılarla ilgilidir. Isı depolanması sağlanması amacıyla güneş kollektörü yerine ISI POMPASI aracılığı ile beslenen SICAK SU DEPOLARI’ndan yararlanılabilmesi de mümkündür. Ancak kış mevsiminde oluşan ısıtma gücü açığının kapatılabilmesi için depolanma tarihinden çok uzun süre sonra kullanıma sokulan bu ısı akümülatörlerinin ısıl bakımdan çok uygun koşullarda yalıtılması zorunludur.

6. GÜNEŞ KOLLEKTÖRLERİNİN SICAK KULLANMA SUYU
ÜRETİMİ AMACIYLA KULLANILMASI
Yapı içi hacimlerinin ısıtılması genellikle sadece kışın gerekli olduğu halde SICAK KULLANMA SUYU üretiminin yılın her mevsiminde gerçeklenmesi zorunluğu vardır. Üstelik yaz mevsiminde güneş enerjisi daha yoğun bir şekilde etkidiği için SICAK KULLANMA SUYU’nun bu mevsimde çok daha elverişli koşullarda üretilebilmesi olanaklıdır. Gerçekten de yaz mevsiminde sıcak kullanma suyu gereksiniminin tamamının sadece güneş enerjisi aracılığı ile karşılanabilmesi mümkün olduğu halde kış mevsiminde bu karşılanma oranının %10 ilâ %20’ler düzeyine indiği görülmektedir. Yılın tamamı dikkate alındığı zaman öngörülen güneş kollektörünün tipine göre toplam sıcak kullanma suyu gereksiniminin %50 ilâ %70 oranındaki bölümünün yalnızca güneş enerjisi vasıtasıyla karşılanabileceğinin söylenmesi yanlış olmayacaktır. Dört kişilik bir ailenin sıcak kullanma suyu gereksiniminin karşılanabilmesi yani günde yaklaşık olarak 200 (litre)lik bir sıcak kullanma suyu üretiminin gerçeklenebilmesi için hacim kapasitesi 300 (litre) dolayında bulunan bir sıcak kullanma suyu deposundan yararlanılması ve sıcaklığı 45 (0C) düzeyinde tutulması gereken depo suyunun apsorbör yüzey alanı 6 ilâ 8 (m2) ye eşit olan bir güneş kollektörü aracılığı ile beslenmesi gerekir. Güneş enerjisinin yeterli olmadığı durumlarda klasik nitelikli bir ısıtma sisteminin devreye sokulması, hatta daha iyisi çok daha pahalı olmasına rağmen bir ISI POMPASI tesisatından yararlanılması düşünülebilir. Şekil : 9 da prensip şeması tanıtılan tesisat bir SICAK SU KAZANI tarafından yedeklenen GÜNEŞ KOLLEKTÖRLÜ bir SICAK KULLANMA SUYU ÜRETİM SİSTEMİ’yle ilgilidir. İklimsel koşulların uygun olması halinde güneş kollektörlü tesisatın bir SICAK SU KAZANI tarafından yedeklenmesi bile gerekli olmayabilir. Söz konusu şekildeki prensip şemasında güneş kollektörü tarafından ısıtılan su kütlesinin bir çevrim pompası aracılığı ile aynı zamanda ısı eşanjörü olarak da görev yapan bir sıcak su deposundan geçirildikten sonra yeniden kollektöre ulaştırıldığı görülmektedir. Bu çevrim devam ettiği sürece güneş kollektörü tarafından kazanılan ısı enerjisinin depo suyuna aktarılması işlemi de sürecek, depoya giren soğuk kullanma suyu sıcak kullanma suyu haline dönüşerek depodan çıkacaktır.

Şekil : 9

SICAKLIK REGÜLATÖRÜ o şekilde ayarlanmalıdır ki güneş kollektörü çıkış sıcaklığı duyargası aracılığı ile algılanan su sıcaklığı sıcak kullanma suyu deposu sıcaklık duyargası aracılığı ile algılanan su sıcaklığından en azından 5 (0C) kadar daha yüksek olur olmaz çevrim pompası çalışmaya başlamalıdır. Sıcak kullanma suyu sıcaklığının arzulanan düzeye erişmemesi halinde ya SICAK SU KAZANI’na ya KOMBİ cihazına yada ELEKTRİKLİ ISITICI’ya ÇALIŞMAYA BAŞLA komutu gönderilerek sıcaklık düzeyinin artırılması olanağının yaratılması gerekir. Kuşkusuz bu görevin de SICAKLIK REGÜLATÖRÜ tarafından gerçekleştirilmesi söz konusudur.
45 (0C) sıcaklık düzeyinde günde 200 (litre) civarında bir sıcak kullanma suyu üretimi gerçeklenebilmesi için yıl boyunca yaklaşıklıkla 3.000 (kW.saat/yıl) mertebesinde bir enerji tüketimi yapılmasına gerek vardır. Bu tip bir tesisatın GÜNEŞ KOLLEKTÖRÜ aracılığı ile beslenmesi bugünkü koşullarda hem DOĞAL GAZ’a ve hem de ELEKTRİK ENERJİSİ’ne oranla daha ucuza mal olursa da 1998 yılına ilişkin ekonomik yapılanma ortamında 6.000 USD ile 9.000 USD arasında değişen tutarlarda yatırım masrafı yapılmasının gerekli olduğu gözetilir ve but tip bir tesisatın takriben 20 yıl süreyle hizmet gördükten sonra ömrünü tamamlayacağı düşünülürse bu karlılığın ancak güney illerimizde dikkate değer boyutlara erişebileceği anlaşılmaktadır. Amerika Birleşik Devletleri ile İsrail’de çok sayıda güneş kollektörlü sıcak kullanma suyu tesisatı çevrim pompası kullanılmadan ve dolayısıyla elektrik tüketimi yapılmadan salt sıcaklık ve yoğunluk farkından kaynaklanan DOĞAL SİRKÜLASYON yoluyla çalıştırılmakta, iklimsel koşulların da desteğiyle gerçeklenen bu üretim sistemi sayesinde büyük miktarlara ulaşan tutarlarda enerji ekonomisi sağlanabilmesi mümkün olabilmektedir.
7. GÜNEŞ KOLLEKTÖRLERİNİN YÜZME HAVUZLARININ ISITILMASI AMACIYLA KULLANILMASI
YÜZME HAVUZLARI’nda gerekli olan su sıcaklığı hemen hemen daima 30 (0C) düzeyinin altında bulunduğu için yüzme havuzlarının ısıtılması amacıyla nispeten basit yapılı ve ucuz maliyetli olan güneş panellerinden yararlanılabilmesi olanağı vardır. Ayrıca yüzme havuzunun kendisinin ISI EŞANJÖRÜ ve ISI AKÜMÜLATÖRÜ yada ISI DEPOSU olarak görev yapması nedeniyle sıcak kullanma suyu tesislerinin aksine sıcak su depolarından yararlanılmasına da gerek yoktur.
Kapalı salonlar içinde öngörülmeyen açık nitelikli yüzme havuzlarında genellikle Mayıs ayından Ekim ayına kadar hatta yöresel nitelikli iklimsel koşullara bağlı olarak bundan daha da geniş olabilen bir zaman aralığı içinde hiçbir tesisat gerçeklenmesi gerekli olmaksızın doğrudan güneş enerjisi kazanılması imkanının varlığı da söz konusudur. Bundan dolayı güneş kollektörlü ısıtma sistemlerinin açık nitelikli yüzme havuzlarında daha ekonomik koşullarda uygulanabilmesi olanağı vardır. Şekil : 8 ‘de yüzme havuzlarının ısıtılması amacıyla öngörülen TEK SU ÇEVRİMLİ bir güneş kollektörlü ısıtma tesisatı tanıtılmıştır. Bu tip TEK ÇEVRİMLİ ısıtma sistemlerinde havuz suyunun doğrudan doğruya güneş kollektörüne gönderilmesi söz konusudur. Güneş kollektörü içinde dolaşım yapan havuz suyu bu kollektörde 2 ilâ 4 (0C) kadar ısınma imkanı bulduktan sonra gerisin geri tekrar havuza dönmektedir. Havuz suyu sıcaklığının önceden belirlenen bir sınırın altına düşmesinin kesinlikle istenmemesi durumunda tesisatın bir başka ısı kaynağı aracılığı ile YEDEKLENMESİ gereği ortaya çıkar. Örneğin bu amaçla FUEL-OIL ile veya daha iyisi DOĞAL GAZ ile beslenen bir SICAK SU KAZANI’ndan yararlanılabilir. Bu ek ısıtma sistemi Şekil : 8 ‘de DESTEK ISITMA TESİSATI adıyla anılmıştır. Ancak ikincil nitelikli bir başka ısıtma tesisatıyla yedeklenen bu tip ısıtma sistemleri açık nitelikli yüzme havuzlarında gitgide daha seyrek şekilde uygulanmaktadır. Havuz suyu sıcaklığının güneş kollektörlü ısıtma tesisatı aracılığı ile 2 ilâ 4 (0C) kadar yükseltilmesi için (m2) HAVUZ ALANI başına 0,8 (m2) düzeyinde bir APSORBÖR ALANI öngörülmesi gereği vardır. Yüzme havuzlarının ısıtılması amacıyla genellikle sentetik borulu geniş yüzey alanlı güneş kollektörlerinden yararlanılır. Saydam nitelikli cam örtüsü bulunmayan ve ısıl yalıtım katmanlarıyla donatılmayan bu kollektörler nispeten ucuza mal edilebilir. Sentetik borulu güneş kollektörlerinin özel destek ayakları öngörülmesine gerek olmaksızın doğrudan doğruya TERASLAR veya DÜŞÜK EĞİMLİ ÇATILAR üzerine yerleştirilmesi mümkündür. Bu özellik bu kez de montaj masraflarının düşük düzeyde tutulabilmesi olanağını sağlar. Montaj harcamaları dikkate alınmadığı zaman bu tip bir güneş kollektörünün yatırım maliyeti 1998 yılı koşullarında (m2) APSORBÖR ALANI başına 60 USD düzeyindedir. Üretilmesi mümkün olan yıllık ISITMA GÜCÜ’nün keza (m2) apsorbör yüzey alanı başına 300 (kW.saat/m2.yıl) seviyesine çıkarılabilmesi olanaklıdır. Bir örnek olması bakımından Almanya’nın MARL bölgesinde açık nitelikli bir yüzme havuzunun ısıtılması amacıyla gerçeklenen güneş kolleketörlü bir ısıtma tesisatına ilişkin bazı verileri aktarmak istiyoruz. 500 lik bir KUZEY ENLEM dairesi üzerinde bulunan ve yüzey alanı 1.800 (m2) ye eşit olan bu yüzme havuzu apsorbörü kanatlı borulardan oluşturulan bir güneş kollektörü aracılığı ile ısıtılmaktadır. Apsorböre ilişkin yüzey alanı 1.350 (m2), kanatlı boruların toplam uzunluğu ise 40.000 m. dir. Mayıs ayında başlayıp ekim ayı başında sona eren bir yüzme mevsimi boyunca bu güneş kollektörü aracılığı ile yaklaşıklıkla 400.000 (kW.saat) düzeyinde bir ısı üretimi gerçeklenmekte ve böylece havuz suyu sıcaklığının ısıtma yapılmaması haline oranlı 3 ilâ 4 (0C) kadar artırılabilmesi olanağı elde edilmektedir. 1 (m2) lik bir HAVUZ YÜZEY ALANI’na karşılık olarak öngörülen APSORBÖR ALANI 1.350/1.800 = 0,75 (m2) değerine, 1 (m2) lik bir APSORBÖR YÜZEY ALANI’na karşılık olarak üretilen ISITMA GÜCÜ ise 400.000/1.350 = 296 (kW/saat) değerine eşittir. 50 0 ‘lik bir KUZEY ENLEM dairesinin söz konusu olduğu düşünülürse bu verilerin gerçekten de çok uygun nitelikli büyüklükler olarak düşünülmesi gerekir. TEK SU ÇEVRİMLİ güneş kollektörlerinde su çevrimiyle temas halinde olan apsorbör iç yüzeylerinin KOROZYON etkisine karşı korunmasına gerek vardır. Bu amaca yönelik olarak gerekli önlemler alınmazsa bu gibi durumlarda tek çevrimli kollektör öngörülmesinden kaçınılması zorunlu hale gelir. Çünkü tek su çevrimli kollektörlerde apsorbörler içinde doğrudan doğruya havuz suyunun dolaşım yapması söz konusudur. Üstelik SAĞLIK gerekleri bakımından bu suyun kirlenmesine de izin verilmemelidir. İşte özellikle böyle bir tehlikenin var olması durumunda ÇİFT SU ÇEVRİMLİ güneş kollektörlerinin gerçeklenmesi, bunun için de bir ISI EŞANJÖRÜ’nden yararlanılması gerekir (Bakınız Şekil : 10). Bu tip çift çevrimli güneş kollektörlerinde apsorbörle eşanjör arasında HAVUZ SUYU ISITMA ÇEVRİMİ’nin, eşanjörle yüzme havuzu arasında ise HAVUZ SUYU ÇEVRİMİ’nin dolaşım yapması söz konusudur. Bu tip ısıtma tesislerinden kararlanıldığı zaman sadece HAVUZ SUYU’nun değil bunun yanı sıra SICAK KULLANMA ve DUŞ SUYU ile AYAK YIKAMA HAVUZU SUYU’nun ısıtılabilmesi imkanı da elde edilebilir. Kuşkusuz ki bu gibi ortak uygulamalarda uygun nitelikli bir ayarlama donatımının öngörülmesi de gerekli olur. Şekil : 11 ‘de tanıtılan prensip şeması biri GÜNEŞ KOLLEKTÖRÜ diğeri SICAK SU KAZANI olmak üzeri İKİ AYRI ISI KAYNAĞI tarafından beslenen ortak nitelikli bir YÜZME HAVUZU ISITMA, SICAK KULLANMA SUYU ÜRETİM ve KALORİFER TESİSATI’yla ilgilidir.

Şekil : 10

Bu tesisatta iki ayrı ısı eşanjöründen yararlanılmakta, ayarlama donatımı aracılığı ile bu eşanjörlerin farklı sıcaklıklarda beslenebilmesi sağlanmaktadır. Düşük sıcaklıklı ısı eşanjörünün beslenmesi sırasında bir zaman rölesi aracılığı ile çevrim pompasının çalışmasına her yarım saatte bir 10 dakika süreyle ara verilmekte, şayet güneş enerjisinin yoğunluğu yeterli düzeyde bulunursa bu tip çalışma rejimi sayesinde yüksek sıcaklıklı ısı eşanjörünün beslenebilmesi olanağı da elde edilebilmektedir. Bir sıcak kullanma suyu deposu ile bir yüzme havuzunun birlikte ısıtılması söz konusu olduğu zaman böyle bir yöntemin benimsenmesi avantajlı olur. Yüksek sıcaklıklı ısı eşanjörü tam anlamıyla ısıtılınca veya güneş kollektörü tarafından sağlanan ısıtma gücü aracılığı ile bu eşanjörün yeterince ısıtılamayacağı anlaşılınca çalışma rejimi değişikliğe uğrar ve bu defa düşük sıcaklıklı ısı eşanjörünün ısıtılması konusu gündeme gelir.
8. GÜNEŞ KOLLEKTÖRLERİNİN HEM ISITMA VE HEM DE SOĞUTMA AMACINA YÖNELİK OLARAK KULLANILMASI
TERMİK KOMPRESÖRLÜ deyimiyle anılan BUHAR APSORPSYONLU bir ISI POMPASI’ndan yararlanılması yoluyla güneş enerjisinin hem ISITMA ve hem de SOĞUTMA amacına yönelik olarak kullanılabilmesi mümkündür. Şekil : 12 ‘de tanıtılan prensip şemasında gösterildiği gibi güneş kollektörü aracılığı ile beslenen bir ısıtma çevrimi güneş ışınlarından kazandığı ısı enerjisini bir SICAK SU DEPOSU’na aktarmakta, KALORİFER TESİSATI ÇEVRİMİ’yle KAYNATMA KAZANI ISITMA ÇEVRİMİ bu depo vasıtasıyla ısıtılmaktadır. Tıpkı MEKANİK KOMPRESÖRLÜ BUHAR SIKIŞTIRMALI ISI POMPALARI da hem ISI ve hem de SOĞUKLUK üretimi amacıyla kullanılabilmesi mümkün olan TERMODİNAMİKSEL nitelikli aygıtlardır. Bu üretimin yapılabilmesi için buhar sıkıştırmalı ısı pompalarında KOMPRESÖR’ün devitilmesi, buhar apsorpsyonlu ısı pompalarında ise hem bir yandan KAYNATMA KAZANI’na ısı verilmesi ve hem de diğer yandan ÇEVRİM POMPASI motorunun çalıştırılması gereği vardır. Buhar apsorpsyonlu ısı pompalarında KONDANSÖR ve APSORBÖR aracılığı ile ısı kazanılması, EVAPORATÖR aracılığı ile de SOĞUKLUK üretimi gerçeklenmesi söz konusudur. İşte Şekil : 12 ‘de tanıtılan tesisatta BUHAR APSORPSYONLU bir ısı pompasından yararlanılmakta, bu ısı pompasına ait KAYNATMA KAZANI’nın ısıtılması için gereken ısıtma gücü bir güneş kollektörü vasıtasıyla güneş enerjisinden kazanılmaktadır.

Sıcaklığı genellikle 80 (0C) ile 100 (0C) aralığında değişen ve ortalama olarak 90 (0C) düzeyinde bulunan KAYNATMA KAZANI ISITMA ÇEVRİMİ bu amaçla öngörülmüştür. Evaporatör aracılığı ile üretilen soğutma gücü ise bir su çevriminin soğutulması amacıyla kullanılmaktadır. Apsorpsyonlu bir ısı pompasına ilişkin SOĞUTMA VERİMİ’nin,
Q0
ŋs = —————–
Qkaz + Qp
Bağıntısıyla belirli olduğunu bilmekteyiz. Öte yandan İDEAL nitelikli TEORİK CARNOT ÇEVRİMİ’ne ilişkin TEORİK SOĞUTMA VERİMİ,
T0 Tkaz – Tkon
ŋs,t = ———- x —————-
Tkaz Tkon – To
formülü aracılığı ile değerlendirilmektedir. Bu bağıntılardan anlaşıldığına göre To BUHARLAŞMA SICAKLIĞI ve buna bağlı olarak Qo BUHARLAQMA GİZLİ ISISI ne denli yüksek olur, buna karşılık Tkon YOĞUŞMA SICAKLIĞI ne denli düşük değer alırsa SOĞUTMA VERİMİ değerlerinde de o denli artış olması beklenmelidir. İşte SOĞUTMA KULESİ öngörülmesinin nedeni de budur. Amaç Tkon yoğuşma sıcaklığının azaltılmasıdır. Apsorbörün soğutulma nedeni ise ISITMA VERİMİ ile SOĞUTMA VERİMİ arasında geçerli olduğunu bildiğimiz,
Qaps
ŋs = ŋı —————–
Qkaz + Qp
formülünde aranmalıdır. Gerçekten de bu formül uyarınca apsorbör aracılığı ile üretilen Qaps ısısı ne denli düşük değer alırsa ısıtma verimi ile soğutma verimi arasındaki farkın da o denli azalması sözkonusu olur. Soğutma verimi ısıtma verimine giderek daha fazla yaklaşır, açıkçası soğutma veriminin değeri o denli artar. KONDANSÖR ve APSORBÖR SOĞUTMA ÇEVRİMİ işte bu nedenle öngörülmüş bulunmaktadır. Şekil : 12 ‘de tanıtılana benzeyen güneş kollektörlü bir ISITMA ve SOĞUTMA TESİSATI’nda evaporatör aracılığı ile 1 ‘kW) değerinde bir SOĞUTMA GÜCÜ üretiminin yapılabilmesi için güneş kollektörü sayesinde kazanılıp kaynatma kazanında tüketilmesi gereken ISITMA GÜCÜ büyüklüğünün sıcak su deposunda üretilen suyun sıcaklığına bağlı olarak 1,5 (kW) ilâ 2 (kW) aralığında bulunması zorunluğu vardır.
Kaynatma kazanının güneş enerjisi aracılığı ile ısıtılması nedeniyle bu tip tesislerin gerçekten çok verimli olduğu anlaşılmakta, bu konuda geleceğe yönelik çok iyi umutlar beslenmektedir. Sadece tek bir sakınca varsa o da kondansörün ve apsorbörün soğutulması amacıyla bir SOĞUTMA çevrimi öngörülmesine gerek duyulması ve bu çevrim için 1 (kw) düzeyinde bir soğutma gücü üretimine karşılık olarak 0,3 ilâ 0,4 (m3/saat) dolayında bir su debisi dolaşımı yaratılmasının gerekmesidir.
9. GÜNEŞ KOLLEKTÖRLÜ ISITMA SİSTEMLERİNİN GELECEĞİNE YÖNELİK UMUTLAR
Bugünkü teknolojik koşullarda bir yapı bileşeni şeklinde çatıyla bütünleşik olarak gerçeklenmiş ve üstü saydan nitelikli bir ısı yalıtım katmanıyla kapatılmış olan SİLİNDİRİK YAPILI BORUSAL BİÇİMLİ yansıtıcılı reflektörlü ÇATI TİPİ ısı akümülasyonlu güneş kollektörleri büyük beğeni toplamakta, bu tip ısı akümülasyonlu güneş kollektörlerinde radyasyon ışınlarının tutulmasını sağlayan silindirik yapılı borusal biçimli apsorbörün iç hacmi aynı zamanda sıcak su deposu olarak da kullanılmaktadır (Şekil : 5). Bu tip güneş kollektörleriyle sıcaklığı 100 (0C) düzeyine erişen hatta bu düzeyi geçen su debilerinin üretilebilmesi olanağı bile vardır.
SICAK SU ÇEVRİMLİ güneş kollektörleri aracılığı ile yapı içi hacimlerinden oluşan küçük çaplı bölgelerin ısıtılması amacına yönelik olarak bazı Avrupa ülkelerinde proje taslaklarının hazırlandığını bilmekteyiz. Gerçekten de güneş kollektörlü ısıtma sistemlerinin diğer her tip küçük ölçekli ısıtma sistemine oranla daha ucuz maliyetli ısı enerjisi üretilmesine olanak verdiği iyice anlaşılmış bulunmaktadır. Gerçeklenmesi mümkün olan enerji kazancı 1998 yılının koşullarında (kW.saat) başına,
0,1 (USD/kW.saat) ilâ 0,2 (USD/kW.saat) düzeyindedir.
SICAK HAVA ÇEVRİMLİ güneş kollektörlerinin yapı içi hacimlerinin ısıtılması amacına yönelik olarak kullanılması yolunda bu tarihe değin henüz önemli sayılabilecek nitelikte tesisler kurulabilmiş değildir. Bu tip ısıtma sistemlerinde dış hava debisinin doğrudan doğruya güneş kollektörü içinde ısıtılması ve bunun ardından tıpkı klasik nitelikli sıcak havalı ısıtma sistemlerinde olduğu gibi bir kanal donanımı aracılığı ile yapı içi hacimlerine püskürtülmesi söz konusudur. Güneş kollektörlü sıcak havalı ısıtma sistemlerinin mekanik nitelikli havalandırma aygıtlarıyla donatılmak koşuluyla özellikle endüstriyel amaçlı yapı içi hacimlerinde uygulanması beklenmektedir.
İÇİNDEKİLER

GÜNEŞ KOLLEKTÖRLÜ VEYA GÜNEŞ PANELLİ ISITMA SİSTEMLERİ 1
1. GENEL BİLGİLER 1
2. GÜNEŞ KOLLEKTÖRLÜ VEYA GÜNEŞ PANELLİ ISITMA 9
SİSTEMLERİNE İLİŞKİN BELLİBAŞLI TANIMLAR 9
3. GÜNEŞ KOLLEKTÖRLERİNİN VEYA 13
GÜNEŞ PANELLERİNİN TASARIMI 13
4. GÜNEŞ KOLLEKTÖRLERİNE İLİŞKİN VERİMLİLİK ÖLÇÜTLERİ 17
5. GÜNEŞ KOLLEKTÖRLERİNİN YAPI İÇİ HACİMLERİNİN 21
ISITILMASI AMACIYLA KULLANILMASI 21
6. GÜNEŞ KOLLEKTÖRLERİNİN SICAK KULLANMA SUYU 24
ÜRETİMİ AMACIYLA KULLANILMASI 24
7. GÜNEŞ KOLLEKTÖRLERİNİN YÜZME HAVUZLARININ ISITILMASI
AMACIYLA KULLANILMASI 26
8. GÜNEŞ KOLLEKTÖRLERİNİN HEM ISITMA VE HEM DE SOĞUTMA
AMACINA YÖNELİK OLARAK KULLANILMASI 30
9. GÜNEŞ KOLLEKTÖRLÜ ISITMA SİSTEMLERİNİN GELECEĞİNE
YÖNELİK UMUTLAR 34

Yorum yazın