73
41 GÜNEŞ ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut ABUŞKA GÜNEŞ ENERJİSİ SİSTEMLERİ Güneş enerjisi sistemleri yöntem, malzeme ve teknolojik düzey açısından çok çeşitlilik göstermekle birlikte, iki ana başlık altında incelenebilir: A. Güneş enerjili ısıl sistemler: Bu sistemlerde öncelikle güneş enerjisinden ısı elde edilir. Bu ısı enerjisi doğrudan kullanılabileceği gibi elektrik üretiminde de kullanılabilir. B. Güneş enerjili elektrik sistemleri: Fotovoltaik-güneş pili-pv olarak anılan bu sistemler güneş ışığını (ısısını değil) elektrik enerjisine çeviren sistemlerdir. Güneş enerjisi uygulamaları elde edilen sıcaklık değerlerine göre; - Düşük sıcaklık (20-100°C) uygulamaları - Orta sıcaklık (100-300°C) uygulamaları - Yüksek sıcaklık (>300°C) uygulamaları Düşük Sıcaklık Uygulamaları - Kullanım sıcak suyu eldesi - Bina ısıtılması-soğutulması - Sera ısıtılması - Tarım ürünlerinin kurutulması - Yüzme havuzu ısıtılması - Güneş ocakları ve fırınları - Deniz suyundan tatlı su eldesi - Tuz üretimi - Sulama - Toprak solarizasyonu - Güneş pilleri (PV) sistemler Orta Sıcaklık Uygulamaları - Endüstriyel kullanım için buhar üretimi ve elektrik üretimi - Büyük ısıtma-soğutma sistemleri Yüksek Sıcaklık Uygulamaları - Parabolik çanak ve merkezi alıcılarla elektrik üretimi

GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

  • Upload
    others

  • View
    41

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

41

GÜNEŞ ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II

Yrd. Doç. Dr. Mesut ABUŞKA

GÜNEŞ ENERJİSİ SİSTEMLERİ

Güneş enerjisi sistemleri yöntem, malzeme ve teknolojik düzey açısından çok çeşitlilik göstermekle

birlikte, iki ana başlık altında incelenebilir:

A. Güneş enerjili ısıl sistemler: Bu sistemlerde öncelikle güneş enerjisinden ısı elde edilir. Bu

ısı enerjisi doğrudan kullanılabileceği gibi elektrik üretiminde de kullanılabilir.

B. Güneş enerjili elektrik sistemleri: Fotovoltaik-güneş pili-pv olarak anılan bu sistemler

güneş ışığını (ısısını değil) elektrik enerjisine çeviren sistemlerdir.

Güneş enerjisi uygulamaları elde edilen sıcaklık değerlerine göre;

- Düşük sıcaklık (20-100°C) uygulamaları

- Orta sıcaklık (100-300°C) uygulamaları

- Yüksek sıcaklık (>300°C) uygulamaları

Düşük Sıcaklık Uygulamaları

- Kullanım sıcak suyu eldesi

- Bina ısıtılması-soğutulması

- Sera ısıtılması

- Tarım ürünlerinin kurutulması

- Yüzme havuzu ısıtılması

- Güneş ocakları ve fırınları

- Deniz suyundan tatlı su eldesi

- Tuz üretimi

- Sulama

- Toprak solarizasyonu

- Güneş pilleri (PV) sistemler

Orta Sıcaklık Uygulamaları

- Endüstriyel kullanım için buhar üretimi ve elektrik üretimi

- Büyük ısıtma-soğutma sistemleri

Yüksek Sıcaklık Uygulamaları

- Parabolik çanak ve merkezi alıcılarla elektrik üretimi

Page 2: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

42

Güneş enerjili su ısıtma sistemleri (GESIS): Güneş enerjisi, en çok ve yaygın olarak sıcak su

üretiminde kullanılmaktadır. Güneş enerjili su ısıtma sistemleri hazırlanacak suyun kullanma

yerine, suyun ısıtılma şekline, sistemdeki suyun dolaşımına ve amacına göre değişiklik gösterirler.

Güneş enerjili su ısıtma sistemleri, güneş enerjisini toplayan kollektörler, ısınan suyun toplandığı

depo ve bu iki kısım arasında bağlantıyı sağlayan yalıtımlı borular, gerekirse pompa ve kontrol

edici gibi sistemi tamamlayan elemanlardan oluşmaktadır.

Kollektör tipine göre gesıs’ler düzlemsel ve vakum tüplü olmak üzere ikiye ayrılırlar.

Düzlemsel (flat plate) kollektörler: Düzlemsel toplayıcılar genel olarak saydam örtü (cam), enerji

toplayan yüzey (panel-absorber), yutucu yüzeye bağlanmış ısı taşıyıcı borular, yalıtım malzemesi ve

kasadan ibarettir. Kollektörler galvaniz, alüminyum, bakır ve selektif yüzeyli olarak

isimlendirilmekte olup burada kastedilen kollektörün kasası değil panel çeşididir.

Page 3: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

43

Kollektör Kasası: Kollektör kasalarının üretiminde

kullanılan malzeme genelde galvaniz, gofrajlı

galvaniz ve elokse edilmiş alüminyumdur (Eloksal:

Alüminyumun metalik rengini koruyarak tercihe göre

mat veya parlak bir görünüm sağlama ve korozyona

karşı direnç kazandırma amaçlı uygulanan bir

işlemdir. Elektrokimyasal bir reaksiyon ile

alüminyumun yüzeyinde oksit tabakası oluşturulur.)

Kasa, yalıtkanın ıslanmasını önleyecek biçimde

yapılmalıdır. Özellikle kollektör giriş ve çıkışlarında

kasanın tam sızdırmazlığı sağlanmalıdır. Kasanın her

yanı 100 kg/m2 (981 Pa=N/m

2) basınca dayanıklı

olmalıdır. Sıvılı kollektörlerde sızdırmazlığın yüzde

yüz sağlanamadığı durumlarda camda yoğunlaşan su

buharını dışarıya atmak amacıyla kasanın iki yan

kenarına tam karşılıklı ikişer adet 2-3 mm çapında

delik açılmalıdır.

Page 4: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

44

Kollektör yapımında kullanılan alüminyum güneş kollektörü profilleri:

Page 5: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

45

1. Cam yerleşim yatağı: Camın izolasyonu sağlandıktan sonra camın güvenliğini, emniyeti ve

sızdırmazlığını sağlayan bölümdür. Kasa profil ile bütün olarak üretilmiştir.

2. Cam altı fitil yatağı: Camın emniyetini ve sızdırmazlığını önleyen kauçuk fitil yatağıdır.

3. Cam üstü fitil yatağı: Camın emniyetini ve sızdırmazlığını önleyen EPDM kauçuk fitil

yatağıdır. Atmosfer etkenlerinden ve dış etkenlerden kasa emniyetini korur, ömrünü uzattır.

4. Kasa emniyet kolonları (çizgili kolon): Kasa emniyetini sağlayan ince düz ve 1 mm

aralıklarla birleştirilmiş 4 adet ince kolondan oluşturulmuştur. Kendiliğinden çizgili olan bu

kolonlar, kasa dayanıklılığını sağlamakta ve deformasyonunu engellemektedir.

5. İzolasyon malzemesi yatağı: 20 mm klima levhası izolasyonu yapılarak kollektörün ısı

yatılımı sağlanmakta ve sıcaklık değeri korunmaktadır.

6. Kasa tırnağı: Kasa bütünlüğünü sağlamak ve korumak için gofrajlı veya galvaniz sac

döşeme tırnağıdır.

7. Dış kasa tırnağı: 0,40 Gofrajlı sac veya 0,40 Galvanizli sacın yerleşim yatağıdır.

Page 6: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

46

Yutucu (panel-absorber) Yüzey: Toplayıcılarda yutucu plaka

toplayıcıların en önemli kısmıdır. Güneş ışınları, yutucu plaka tarafından

yutularak ısıya dönüştürülür ve sistemde dolaşan sıvıya aktarılır. Yutucu

(absorber) plaka düz toplayıcılarda tabanda ve üstte birer manifold (header)

ile bunların arasına yerleştirilmiş akışkan boruları ve yutucu plakadan

oluşur. Yutucu plakanın ışınları yutması için koyu bir renge genellikle

siyaha boyanır. Kullanılan boyanın yutma katsayısının yüksek, uzun dalga

boylu radyasyonu yayma katsayısının düşük olması gerekmektedir. Bu

nedenle de bu özelliklere sahip seçici yüzeyler kullanılmaktadır. İdeal bir

yutucu yüzeyin seçici yüzeyli olarak yapılması verimi artırmaktadır. Mat

siyah boyanın yutuculuğu 0.95 gibi yüksek bir rakam iken yayıcılığı da 0.92

gibi istenmeyen bir değerdedir. Yapılan seçici yüzeylerde yayma katsayısı

0.1’in altına inmiştir. Seçici yüzey kullanılması halinde toplayıcı verimi

artar. Güneş panelleri genelde galvaniz, alüminyum ve bakırdan imal

edilmektedirler.

Galvaniz panel: Güneş Işınlarını ısıya dönüştürecek etkenlerle donatılmış 0.75 ile 1.00 mm

kalınlığında galvanizli saclardan 910*1910 mm ölçüsünde imal edilen, suyun akışkanlığını sağlayan

12 kanaldan oluşan, epoksi boya ile boyanan, dikiş kaynağı ile iki sacın birleştirilmesi ile

sabitlenmiş monoblok sistemdir. Yaklaşık 20 kg ağılık, 5 lt akışkan kapasitesi, 6 bar işletme ve 9

bar test basıncı değerlerine sahiptir.

Page 7: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

47

Alüminyum panel: Özel olarak üretilmiş 12 adet boru ve oval ekstrüze alüminyum birleştirilip ¾”

toplayıcı alüminyum boru ile kaynatılmasıyla üretilir. Epoksi siyah mat boya ile boyanan

alüminyum panel açık ve kapalı sistemlerde kullanılır.

Alüminyum panel imalatında kullanılan profil tipleri:

Page 8: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

48

Page 9: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

49

Bakır panel: Panel, 8-10 adet bakır taşıyıcı boru üzerine, bakır levha saclarının lehim-ultrasonik ve

lazer kaynağı ile birleştirilmesi ile yapılır.

Selektif Panel: Alüminyum ve bakır panellerin üzerine selektif özellikli boya veya kaplama

uygulaması ile yapılmış panellerdir.

Page 10: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

50

Dağıtıcı-toplayıcı borulu, Serpantin borulu ve roll-bond tip paneller

Emici plakanın ön yüzünün düzgün olması dışarıya bakan yüzeyin daha az olmasını sağlar. Dışarıya

bakan emici yüzeyinin az olması, kızılötesi ışın radyasyonunu azaltacağından verimi yükseltir.

Emici plaka 0,5 mm kalınlığında bakır plakadan yapıldığında, aralarında 15 cm uzaklık bulunan

12,5 mm çapındaki borularla iyi bir termal iletkenlik sağlanabilir. Kanat verimliliği %97’ye kadar

çıkarılabilir. Bakır plakadan borulara doğru olan ısıl iletkenliğin oluşumu sırasında %3 kadar ısı

kaybı olur. Serpantin şeklinde panel düzenleme, dağıtıcı ve toplayıcı borularla yapılacak

kollektördeki kaynağın iyi yapılamayışından oluşabilecek sızıntıları önler ancak basınç kaybını

artırır.

Kollektör verimine etki eden faktörler:

Güneş Işınımı Şiddeti

Çevre Sıcaklığı

Rüzgâr Hızı

Kollektörün Konstrüksiyonu

Saydam Örtü (Cam) Özellikleri

Yutucu Yüzeyin Işınım Yutma ve Yayma Değerleri

Yutucu Yüzeyin Kalınlığı ve Isı İletkenliği

Yalıtım Malzemesinin Cinsi, Kalınlığı ve Isı İletkenliği

Sıvı kollektörlerinde panel performansını etkileyecek önemli hususlar şunlardır:

1. Akışın dengelenmesi

2. Emici plaka ile ısı akış kanallarının entegrasyonu

3. Emici plakanın ön yüzünü düzgün yapmak

4. Korozyondan korunma

5. Konstrüksiyonun fazla kaynak işlemi gerektirmeyecek biçimde olması

Page 11: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

51

1. Emici plakanın verimliliğini artırmak için, ısıtıcı akışkanın bütün akış kanallarından eşit

miktarda geçmesi sağlanmalıdır.

2. Akış kanalları ile emici plakanın birleşik şekli kollektör performansını büyük ölçüde etkiler.

İlk sıvı tip emici plakalar borulu yapılmıştır. Borular, düz yüzeyli emici plakanın altına

kaynak edilmiştir. Isı önce emici plakada toplanır ve daha sonra kaynaklı borudan geçerek

ısıtıcı akışkana ulaşır. Bu ısı transfer verimini düşürür. Eğer borular emici plakanın bir

parçası şeklinde yapılabilirse (roll-bond vb.) ısı, ısıtıcı akışkana daha kolay geçer ve

kollektör verimi artar.

3. Sıvı emici plaka ön yüzünde oluk ve yüzey attırıcı şekiller olmamalıdır. Sıvı akış boruları

plakanın arka yüzeyine kaynak edilmelidir.

4. Diğer önemli husus korozyondan korunmadır. Korozyondan korunmanın en iyi yolu emici

plaka ve boruların bakırdan yapılmış olmasıdır. Boşaltmalı açık sistemlerde, ısıtıcı akışkan

olarak normal musluk suyu kullanılır. Musluk suyu alüminyum ve karbon çeliğinden

yapılmış emici plakalara çok çabuk etki ederek paslandırır. Paslanmaz çelik emicilerin de

kaynak yerlerinde paslanma olur. Antifrizli kapalı devre sistemlerde bakır, paslanmaz çelik,

alüminyum ve karbon çeliği kullanılabilir. Fakat son ikisi aşağıdaki şartların yerine

getirilmesi halinde kullanılmalıdır.;

a. Isıtıcı akışkan yeterli miktarda korozyon önleyici ihtiva ediyorsa (korozyon önleyici

kimyasal bileşimler)

b. Eğer glikol türü antifriz kullanılıyorsa, oluşabilecek glikolik asitin yapacağı zararları

önlemek maksadı ile ısıtıcı akışkana özel kimyasal bileşimler ilave edilmişse,

c. Isıtıcı akışkan kimyasal dengesi en az altı ay arlıklarla kontrol ediliyor ve optimum

korozyon ve asit önleyiciler sistemde muhafaza ediliyorsa,

d. Diğer korozyon önleyici tedbirler alınıyorsa (katodik koruma vb.).

İki ayrı metalin temas etmesi halinde elektromekanik korozyon prosesi oluşur. Metallerin ek

yerlerindeki teması, seramik ya da lastikle kesilmelidir. Normal musluk suyunda bulunan metal

iyonları korozif etki yapar. Bu nedenle kapalı devre sistemlerde iyonları alınmış ve

yumuşatılmış su kullanılır. Yumuşak su, iyonları alınmış su değildir. Yumuşatma işleminde

sudaki kalsiyum (Ca) iyonları, sodyum (Na) iyonları ile değiştirilir. Bu şekilde su daha

koroziftir. En iyisi kolektörü bakırdan, hiç olmazsa boruları bakırdan yapmak ileride

oluşabilecek bazı problemleri önler. Bakırın kullanım süresi, diğer metallere göre oldukça

fazladır. Bakırın ömrünü kısaltacak olan olay erozyon korozyonudur. Bu bakır borular içindeki

suyun akışının türbülanslı oluşundandır. Gereksiz türbülansların oluşumuna engel olmak hem

bakır malzemenin erozyonunu, hem de sistemde kullanılacak pompanın gücünü azaltır.

Bakırdan sonra kullanılabilecek en iyi metal paslanmaz çeliktir.

5. Sıvılı kollektörlerde dikkate alınacak son performans faktörü de konstrüksiyonun önemidir.

Kollektörün sağlam ve dayanıklı olması mümkün olduğu kadar az kaynak işlemi

gerektirmesiyle sağlanabilir.

Emici plaka, güneş kolektörünün en önemli parçasıdır. Kollektör ve sistem verimliliği emici

plakaya bağlıdır. Emici plaka bir enerji ve ısı dönüştürücüsüdür. İçinden geçen ısı taşıyıcı akışkanın

akışına da bir direnç gösterir. İyi bir güneş kolektörü sadece güneş ışığını absorbe etmekle kalmayıp

absorbe ettiği ısının en fazlasını ısıtıcı akışkana geçirir ve akışkanın akışına en az direnç gösterir.

Page 12: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

52

GÜNEŞ KOLLEKTÖRLERİNDE KULLANILAN ABSORBER YÜZEYLER

Güneş kollektörlerinde kullanılan siyah yüzeyler temelde dört çeşittir. Bunlar;

1. Siyah boyalı yüzeyler,

2. Siyah kaplama selektif/seçici yüzeyler,

3. Yarı selektif sayılabilen ve yüzeye sonradan yapıştırılan siyah bant veya örtülerdir,

4. Siyah renkli plastik esaslı malzemelerdir.

Selektif yüzeyler genelde boya ve kaplama bazlı olmak üzere iki uygulama şekli vardır.

Boyama işleminde boyanın kalınlığı önemlidir. Bu kalınlık 20-30 mikrometre civarındadır. Siyah

boyalı veya kaplama olan yüzeylerde, yüzeylerin üzerine gelen ışınımı yutma, yayma oranları,

yüzey kalitesinin iyiliğini gösteren en önemli özellik; Işınım yutma oranı / Işınım yayma oranıdır.

Bu oran 4’ün üzerinde olduğunda yüzey selektif (seçici) yüzey olarak kabul edilir. Bunun altında

olan yüzeyler 2-4 arası semi selektif (yarı seçici) yüzey olarak adlandırılır. Diğer yüzeyler siyah

boyalı yüzeyler olarak adlandırılır.

Siyah boyalı yüzey: Siyah boyalı yüzeyler genelde bakır, alüminyum ve çelik paneller üzerine

kompresör ile kollektör boyası diye adlandırılan siyah mat boyanın püskürtülmesi ile imal edilirler.

Yüzeye püskürtülen boya yüzey üzerinde siyah bir film tabakası oluşturur. Siyah film kalınlığının

1,3 – 2,5 mikron arasında olması gereklidir. Belirtilen değerlerden daha ince veya kalın olması ısıl

verimi düşürür. Siyah mat boyalı yüzeyin güneş ışınımını yutma değeri çok (% 90-98) yüksektir.

Buna karşılık, ışınım geri yayma değeri de (% 85-92) çok yüksektir. Siyah mat boyalar genellikle

polyester, akrilik ve epoksi reçine esaslıdır. Bu boyalarda kullanılan dolgu malzemeleri ve

bağlayıcılardaki organik kökler, yüzeyin seçici özellik kazanmasına engel olurlar. Düşük çalışma

sıcaklıklarında seçici olmayan siyah boyalı kaplamalar daha uygun görülmektedir. Fakat yüksek

sıcaklık çalışmalarında seçici yüzeylerin verimleri daha yüksektir.

Seçici yüzey: Seçici yüzey, kısa dalga boylu ( 0,2 – 2,5 µm ) ışınımın tamamına yakınını tutan,

uzun dalga boylu ( 2,5 – 50 µm ) ışınımın geri yayılımını en aza indiren yüzeydir. Böylece, emici

plakanın sıcaklığı daha fazla arttırılarak, akışkana daha fazla ısı iletimi sağlanmış olur. Seçici

yüzeyler sıcaklık yükselmesinde daha az ışınım geri yayarlar, dolayısıyla kollektör verimi daha

yüksek olur.

Yutma ( α ) ve geri yayma ( ε ) değerlerine göre emici yüzeyler şu şekilde sınıflandırılır:

Seçici olmayan yüzey : [ α > 0.90 ve 0.50 ≤ ε ≤ 1.00 ]

Yarı seçici yüzey : [ α > 0.90 ve 0.20 ≤ ε ≤ 0.50 ]

Seçici yüzey : [ α > 0.90 ve 0.00 ≤ ε ≤ 0.20 ]

Page 13: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

53

Yutucu yüzeylere göre kollektör verimleri

G : 800 W/m

2 ( Güneş Işınım Değeri )

Td : 20 °C ( Dış Ortam Sıcaklığı )

Tm : 60 °C ( Kollektör içinde akışkanın ortalama sıcaklığı )

Nominal İşletim Noktası ΔT / G = ( 60 – 20 ) / 800 = 0.05

Seçici Yüzeyli Kollektör Verimi : % 56

Siyah Boyalı Kollektör Verimi : % 34

Seçici Yüzeyli Kollektör yaklaşık % 65 daha fazla verimlidir

1 m2 seçici yüzeyli kollektör ≈ 1.65 m

2 siyah mat boyalı kollektör

Page 14: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

54

Malzeme Özellikleri Yoğunluk

kg/m3

Sıcaklık °C

20 100 200 400

Bakır Ticari 8300 372

Alüminyum Saf 2702 237 302 237 240

Alaşım

2024

(%4,5 Cu,

%1,5 Mg,

%0,6 Mn)

2770 177 165 163 186

Çelik Sade

karbonlu 7854 60,5 58 56,7 48

Paslanmaz

Çelik Sac 302 kalite 8055 15,1 16 17,3 20

304 kalite 7900 14,9 12,6 16,6 19,8

316 kalite 8238 13,4 15,2 18,3 21,3

Çeşitli malzemelerin sıcaklığa bağlı olarak ısı iletim katsayıları (W/mK)

Page 15: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

55

Kaplama Alt tabaka Işınım yutma

oranı, α, %

Işınımı geri

yayma, ε, %

Çalışma

sıcaklığı, °C

Neme karşı

direnci

Siyah krom Bakır

Çelik

0,95-0,97

0,91-0,97

0,08-0,14

0,07-0,16

316

427

İyi

Zayıf

Nikel üzerine

siyah krom

Bakır

Çelik

Alü

0,90-0,95

0,90-0,95

0,95

0,09-0,15

0,09-0,15

0,5

427

427

427

Çok iyi

Çok iyi

Bilinmiyor

Siyah Nikel Çelik 0,89-0,96 0,07-0,17 Değişken

Siyah bakır Bakır

Alü

Nikel

0,85-0,95

0,81-0,93

0,81-0,93

0,1-0,15

0,11-0,17

0,11-0,17

200

200

200

Zayıf

Bilinmiyor

Bilinmiyor

Alü-oksit - 0,85-0,95 0,11-0,34 900 Bilinmiyor

Demir oksit Çelik 0,85 0,08 427 İyi

Mat siyah

boya

Bakır

Çelik

Alü

0,90-0,98

0,90-0,98

0,90-0,98

0,85-0,92

0,85-0,92

0,85-0,92

120-130

120-130

120-130

Zayıf

Zayıf

Zayıf

Titanyum

Nitrit Asit

(Tinox)

Bakır 0,97 0,5

Selektif yüzeyler ve siyah boyalı yüzeylerin teknik özellikleri

Piyasada kollektörler panel özelliğine göre isimlendirilirler. Bunlar; Galvaniz, Alüminyum, Bakır

ve Selektif yüzeyli kolektörlerdir.

Page 16: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

56

Page 17: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

57

Kollektör-boyler entegre güneş enerjisi sistemleri: Panel ve boylerin bir arada bulunduğu

sistemlerdir. Kışın donmaya karşı elektrikli rezistans kullanılır.

Page 18: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

58

Page 19: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

59

Havuz ısıtmasında kullanılan kollektörler: Havuz ısıtmasında normal bilinen kollektörler

kullanılabileceği gibi son yıllarda kasasız ve camsız propilen-epdm malzeme esaslı kolektörlerdir.

Özel EPDM-Matlar çatıya veya uygun bir yere yerleştirilir ve güneş ışınları bunlar tarafından

emilir. Devir daim pompası yardımı ile ayrı bir su (havuz suyu değil) EPDM mat içinden geçirilir

Buradan geçen su, solar enerji matlarıyla emilen güneş enerjisi ile ısıtılır ve dönüş yoluyla eşanjöre

verilir. Sürecin sensörler ve emiciler yoluyla elektrikli olarak kontrol edilmesi nedeniyle sistem

otomatik biçimde çalışır. Solar sistemin verimli çalışabilmesi için hassas kontrol çok önemlidir.

Devir daim pompası emici yüzeydeki sıcaklık havuz sıcaklığının 4°C üstüne çıktığında açılır;

havuz suyu ile geri dönüş borusundaki ısı farkı 1°C altına düştüğünde ise kapanır. Termal enerji

kaybı olmaması için sensörlerin ve kontrollerin son derece hassas olmaları önemlidir.

Teknik veriler:

Emici alan: 1.523 m2 / EPDM-Mat m

2

Malzeme: EPDM

Genişlik: Yolların genişliği 10 tüpten oluşan 120mm çap yaklaşık 9mm

Uzunluk: 60 metreye kadar değişken

Ağırlık:

Boş: 5.5 kg/m2

Dolu: 8.5 kg/m2

Kapasite: 3.0 lt/m2

m2′den geçen su miktarı: 80-100 lt/saat

İşletme basıncı: 0.5-2.5 bar Basınç kaybı: 0.2-0.3 mSS (20m uzunlukta)

Isı direnci: -50-+150 C (Donmuş emici yüzey üstünde yürünebilir)

Enerji tasarrufu: 6kWh/m2 emici alan (Günlük)

300-500kWh/m2 EPDM-Mat alan (Yaz sezonu)

Page 20: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

60

Üst Örtü – Cam (glass-glazing): Toplayıcıların ısı kayıplarını en aza indirgeyen ve güneş

ışınlarının geçişini engellemeyen malzemelerden seçilmektedir. Saydam yüzey olarak genellikle

cam veya plastik esaslı malzemeler kullanılır. Bu örtüleri kullanmaktaki asıl amaç, ortamdaki

rüzgâr nedeniyle yutucu yüzey ile ortam arasındaki taşınım katsayısının büyümesini önlemektir.

Kullanılan örtü malzemesinde uzun dalga boylu ışınım geçirme oranlarının düşük olması sebebiyle

ısı kaybını önlemektedirler. Cam, güneş ışınlarını geçirmesi ve ayrıca yutucu plakadan yayılan uzun

dalga boylu ışınları geri yansıtması nedeni ile örtü maddesi olarak son derece uygun bir maddedir.

Bilinen pencere camının geçirme katsayısı 0.88’dir. Son zamanlarda özel olarak üretilen düşük

demir oksitli camlarda bu değer 0.95 seviyesine ulaşmıştır. Bu tür cam kullanılması verimi arttırır.

Cam, güneş enerjisi sistemlerinin en üst tabakasını oluşturmaktadır. Camın ışık ve ısı geçirgenliği

performansları, güneş enerjisi sistemlerinin verimliliğini doğrudan etkilemektedir.

Sistemlerin uygulanacağı coğrafi bölgeye göre kullanılan cam tipi değişiklik gösterebilmektedir.

Sistemlerin verimini arttırmak için yüksek performanslı camlar kullanılması önerilmektedir.

Dış etkenlere maruz kalan güneş enerjisi sistemlerinde camın dayanıklılığını arttırmak ve ısıl

gerilimlere karşı direncini arttırmak için temperli cam kullanılması gereklidir.

Güneş enerjisi sistemleri camları TS EN 12150-1/T1 nolu cam yapılarda kullanılan ısıl olarak

temperlenmiş soda kireç silikat emniyet camı standardına göre üretilmektedir. Güneş

kollektörlerinde yağmur, kar gibi sebeplerden dolayı kollektör içine su girmesini önlemek için cam

tutucu conta olarak UV dayanımlı Epdm (Etilen Propilen Dien Monomer) kullanılmaktadır. Köşe

noktalarda oluşabilecek sızıntılara karşı cam contası tam sızdırmazlık sağlar.

Güneş kollektörlerinde ürün tipine bağlı olarak dört tip cam kullanılmaktadır. Bunlar;

a- Düz pencere camı

b- Temperli cam

c- Düşük demir oksitli temperli cam

d- Antireklektif cam

Düz pencere camları %10 demir oksit içermektedir. Demir oksit cama mukavamet kazandırmakla

birlikte camın güneş ışığını geçirme oranını düşürmektedir. Düşük demirli (su beyazı) camlarda

demir oksit yerine, cama farklı maddeler ilave edilerek gerekli mukavemeti sağlamanın yanı sıra

güneş ışığı geçirgenliği % 92’ye çıkmaktadır. Su beyazı-düşük demirli camda demir oranı %0,15

civarındadır. Normal pencere camları, standart imalar işlemlerinin dışında ekstra olarak temperleme

işlemine tabi tutulduğunda, mukavemeti artmakta ve kırılganlığı azalmaktadır. Temperli camların

ışık geçirgenlik oranı, normal pencere camları ile aynıdır.

Page 21: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

61

Normal demirli temperli düz cam - DURASOLAR® F: Güneş enerjisi sistemlerinde kullanılan

normal demirli temperli düz camdır. Güneş ışığı ve ısı geçirgenlik oranları düşük demirli, yüksek

performanslı cama kıyasla daha düşük olmasına rağmen hava koşullarının elverişli olduğu bazı

pazarlarda Durasolar® F tercih edilmektedir. İşleme ve Uygulama: Durasolar® F temperleme

işlemi öncesinde kesim, marka baskı, çapak alma gibi işlemlerden geçmektedir.

Performans ve Özellikler

Açıklama

Kalınlık 3,2 mm & 4 mm

Kalınlık Toleransı ± 0,2 mm

Yoğunluk 2,5 gr/cm3

Yüzey İşleme Desenli

Kenar İşleme Rodaj/Çapak

Temper Bilgisi Temperli/Tempersiz

Isı Dayanımı 250 oC

Normal demirli buzlu cam - DURASOLAR® P: Güneş enerjisi sistemlerinde kullanılan normal

demirli, temperli buzlu camlardır. Desenlerin derinliği ve dokusu buzlu camın ışık ve görüntü

geçirgenliğinde etkin rol oynar. Güneş ışığı ve ısı geçirgenlik oranları düşük demirli, yüksek

performanslı camlara kıyasla daha düşük olmasına rağmen hava koşullarının elverişli olduğu bazı

pazarlarda Durasolar® P tercih edilmektedir. İşleme ve Uygulama: Durasolar® P temperleme

işlemi öncesinde kesim, marka baskı, çapak alma gibi işlemlerden geçmektedir.

Tül Mandalin

Performans ve Özellikler

Açıklama

Kalınlık 4 mm

Kalınlık Toleransı ± 0,2 mm

Yoğunluk 2,5 gr/cm3

Yüzey İşleme Desenli

Kenar İşleme Rodaj/Çapak

Temper Bilgisi Temperli/Tempersiz

Isı Dayanımı 250 oC

Page 22: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

62

Düşük demirli temperli buzlu cam - DURASOLAR® P+: Güneş enerjisinden sıcak su üreten

güneş kolektörleri ve elektrik üreten güneş pilleri sistemlerinde kullanılan düşük demirli, yüksek

performanslı, temperli buzlu camlardır. Demir oksit oranı daha düşük olan Durasolar® P+ camların,

ışık ve ısı geçirgenliği normal demirli cama göre daha yüksektir. Cam, güneş enerjisi sistemlerini

çevre koşullarından koruyan; ısı ve ışık kaybını azaltan en üst yüzeydir. Durasolar® P+ camlar,

güneş enerjisi sistemlerinin performansında maksimum verimlilik sağlamaktadır. İşleme ve

Uygulama: Durasolar® P+ temperleme işlemi öncesinde kesim, marka baskı, çapak alma gibi

işlemlerden geçmektedir.

Prizma Sandy

Performans ve Özellikler

Açıklama

Demir Oranı ≤ 0.02 %Fe2O3

Kalınlık 3,2 mm & 4 mm

Kalınlık Toleransı ± 0,2 mm

Yoğunluk 2,5 gr/cm3

Yüzey İşleme Desenli

Kenar İşleme Rodaj/Çapak

Temper Bilgisi Temperli/Tempersiz

Isı Dayanımı 250 oC

Anti reflektif Kaplamalı Cam: Anti reflekte (AR) kaplama, cam yüzeyinden ışık yansıtıcılığını

azaltan özel bir kaplamadır. AR kaplama cam yüzeyinin yansıtıcılığını azaltacak şekilde çalışır. Bu

uygulama camın güneş geçirgenliğini arttırarak PV modül ve güneş kollektörlerinde performans

artışı sağlar.

Page 23: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

63

Isı Yalıtım: Kollektörün arkadan olan ısı kayıplarını minimuma indirmek için absorber plaka ile

kasa arası uygun bir yalıtım maddesi ile yalıtılmalıdır. Absorber plaka sıcaklığı, kollektörün boş

kalması durumunda 150°C’ye kadar ısınması nedeniyle kullanılacak olan yalıtım malzemesinin

sıcağa dayanıklı yalıtım malzemesi olması gerekmektedir. Isı iletim katsayıları düşük ve soğuk

yalıtım malzemesi olarak bilinen poliüretan kökenli yalıtım malzemeleri tek başına

kullanılmamalıdır. Bu tür yalıtım malzemeleri, absorber plakaya bakan tarafı sıcak yalıtım

malzemesi ile takviye edilerek kullanılmalıdır. Kollektör izolasyonunda genellikle camyünü,

taşyünü ve poliüretan izolasyon kullanılmaktadır.

Güneş kollektörlerinin ısı yalıtım uygulamalarında kollektör şilte ve levhaları birlikte

kullanılmaktadır. Yutucu yüzeyden gövde içine doğru ışıma ile meydana gelen ısı kayıplarını

önlemek ve seçici yüzeye geri yansıtmak amacı ile alüminyum folyo kaplı camyünü levhaları

kullanmak da mümkündür. Bu uygulamada, kasa yüksekliğinin izin vermesi durumunda soğurucu

yüzey ile alt yüzey yalıtımı arasında 10 - 20 mm boşluk bırakılmalıdır. Kollektörlerin

havalandırılması için, yağmur sularının giremeyeceği yerlere 2-3 mm’lik delikler açılmalıdır. Aksi

halde, su buharı geceleri camlarda yoğuşarak, buğu oluşturup kollektörün verimsiz çalışmasına

neden olabilir.

Page 24: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

64

Güneş kollektörlerinde kullanılan ısı yalıtım malzemeleri;

Cam yünü; Isı geçiş katsayısı k= 0.035 W/m-K dir. Dayanabildiği sıcaklık; sürekli halde 150 °C,

Geçici halde 250 °C (kısa süreli).

Taş yünü; Isı geçiş katsayısı k= 0.035 W/m-K dir. Dayanabildiği sıcaklık 650 °C, Geçici halde

maksimum 850 °C.

Poliüretan; k = 0.028 W/m-K, Dayanabildiği maksimum sıcaklık 80 °C

Yalıtım malzemesi Isı iletim katsayısı

(W/mK)

Maksimum çalışma

sıcaklığı (°C)

Yoğunluk

(kg/m3)

Cam yünü 0,034 250 15-120

Taş yünü 0,036 650-1050

Polistren köpük 0,029 70-80 20

Poliüretan köpük 0,023 104 35-45

PVC 0,035 100-130 40-80

Kalsiyum silikat 0,055 650

Perlit 0,048 820

Isocyanurate 0,025 121

Fenolik köpük 0,033 135

Gözenekli plastik 0,040 100

Page 25: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

65

Vakum tüplü (evacuated tube) kolektörler: Vakum tüplü (direkt ve endirekt) ve ısı borulu (heat

pipe) vakum tüp olmak üzere iki tipi mevcuttur. Direkt akışlı vakum tüpte ısıtıcı akışkan vakum

tüpün içinde doğrudan dolaşır.

Cam vakum tüpler güneş enerjisi sistemlerinin en temel parçasını oluşturmaktadır. Vakum tüplerde

her bir vakum tüp iç içe geçmiş iki adet cam tüpten oluşmaktadır. Dış tüp, darbelere son derece

dayanıklı bir malzeme olan borosilikattan imal edilmiş olup 25 mm'lik çapa sahip dolu darbelerine

bile dayanıklıdır. İç tüp de aynı malzemeden üretilmiş ancak özel bir selektif yüzey (Al - N/Al) ile

kaplanmıştır. İki tüp arasındaki hava emilerek vakum ortamı oluşturulmakta ve her türlü ısı kaybı

en düşük seviyeye indirilmektedir. İç tüpte yer alan özel kaplama ve paslanmaz çelik reflektör

sayesinde güneş ışınlarının %93'ü maksimum verimle emilerek ısıya çevrilmekte ve güneş

ışınlarının geri yansıma oranı da minimuma (%7) indirilmektedir.

İki tüp arasındaki vakum ortamını oluşturmak için baryum toplayıcı kullanılmaktadır (televizyon

tüplerinde olduğu gibi). Üretim esnasında bu toplayıcı çok yüksek sıcaklıklara maruz bırakılır ve bu

şekilde vakum tüpün dip kısmı saf bir baryum tabakası ile kaplanır. Bu baryum tabakası aktif olarak

işlem esnasında tüpten açığa çıkan CO, CO2, N2, O2, H2O ve H2 gibi gazları absorbe eder ve bu

sayede vakumun oluşmasını sağlar. Baryum tabakası aynı zamanda vakumun doğru bir şekilde

yapılıp yapılmadığını da gösterir. Eğer tüpteki vakum kaybolacak olursa gümüş renkli baryum

tabaka resimde de görebileceğiniz gibi beyaza döner. Bu da bir vakum tüpün doğru şekilde çalışıp

çalışmadığının kolayca anlaşılmasını sağlar.

Page 26: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

66

Vakum tüpün örnek özellikleri:

• Yapısı: Tüm cam konsantrik çift katman tüp geometriye sahiptir.

• Cam malzeme: Borosilikat cam (borcam).

• Soğurma özelliği: > 0,92

• Işınım yayıcılığı: <0.08 (80oC)

• Vakum: 0,005Pa

• Sıcaklık dayanımı: > 200oC

• Camın et kalınlığı: 1,6mm

• Termal genleşme: 3.3x10-6o

C

• Ömrü: >15 yıl

İki tür seçici kaplama kullanılmaktadır.

• Al/N/Al (Alüminyum/Azot/Alüminyum): 0,93

soğurma özelliği (Air Mass 1,5'de) vardır. Işınım

yayıcılığı 0.08'dir (80oC'de).(soldaki)

• ALN/AIN-SS/Cu (Alüminyum nitrür/AIN-

SS/Bakır): Geleneksel vakum tüplerinden

(AL/N/AL'den) ışınım soğurma bakımından %12

daha iyi ve ışınım yayıcılığı %30 daha azdır.

Seçici yüzey kaplaması daha yüksek

sıcaklıktadır.(sağda)

BARYUM AYNASI: Vakum tüpün dış boru alt ucunun iç kısmı özel bir teknikle buharlaştırılan

baryum metali ile kaplanarak bir baryum aynası oluşturulur. Baryum metali bir ring şeklinde

merkezleme yayının tepesine tutturularak kaplama yapılacak bölgeye yerleştirilir ve özel bir cihaz

yardımıyla buharlaştırılarak boru ucunda bir ayna oluşumu sağlanır. Aynanın birinci görevi,

başlangıçta iki boru arasında oluşturulan vakum boşluğuna, zamanla selektif kaplamadan

gelebilecek CO, C02, N2,02, H20 ve H2 gibi gazları emerek vakum özelliğinin bozulmasını

önlemektir, ikinci görevi de, bir nedenle vakum bozulursa, sütsü beyaz bir renge dönerek durumun

açıkça görülmesini sağlamaktır. Güneş enerjisi selektif yüzey kaplaması tarafından emilerek iç boru

içindeki suya aktarılır ısınan su yukarı doğru sıcak su tankına hareket eder.

Page 27: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

67

Endirekt akışlı vakum tüplü gesıs: Endirekt akışlı vakum tüpte ise ısıtıcı akışkan vakum tüp

içerisinden geçirilen bakır borular içersinden geçirilir.

Vakum tüp içi bakır borulu endirekt akışlı sistem

Isı borulu vakum tüplü GESIS: Isı borulu vakum tüpte ise ısı borusunun kondenser üst ucu

manifolta yerleştirilerek ısısını buradan geçen ısıtıcı akışkana bırakır. Isı çubuklu vakum tüp de

yukarıda bahsettiğimiz gibi, iç içe geçmiş ve aralarındaki hava vakum edilmiş iki adet cam tüpten

oluşmaktadır. Buna ek olarak tüpün içerisine bakır bir ısı çubuğu yerleştirilmiştir. Vakum tüp

içerisindeki bakır ısı çubuğu, ısıyı uç kısmındaki yoğunlaşma çubuğu bölümüne iletir ve ısı bu

kısımdan suya aktarılır. Alttaki resimde ısı çubuklu vakum tüpü oluşturan, cam vakum tüp, bakır ısı

çubuğu ve alüminyum ısı transfer kanatları görülmektedir. Bakır ısı çubuğu iki adet alüminyum ısı

transfer kanadının arasına yerleştirilerek cam vakum tüpün merkezine yerleştirilmiştir. Alüminyum

kanatlar, hem bakır ısı çubuğu hem de vakum tüpün iç yüzeyi ile temas alanının maksimize

edilmesi için kalıpta özel forma sokulmuştur. Bu özel form bakır ısı çubuğuna ve dolayısıyla da

suya yapılan ısı transferini büyük oranda artırmaktadır. Bakır ısı çubuğunun iç kısmı deliktir ve bu

boşlukta ısı transfer sıvısı dolaşmaktadır. Bu sıvı bakır ısı çubuğunun merkezindeki boşluğa enjekte

edilirken aynı zamanda içerideki hava da 4x10-6

Pa derecesinde vakum edildiği için 25- 30 C gibi

çok düşük sıcaklıklarda dahi içerideki sıvı buharlaşabilir. Bakır ısı çubuğu ısındığında buharlaşan

sıvı, yoğunlaşma çubuğu bölümüne doğru yükselmeye başlar ve bu bölümde ısı suya transfer edilir.

Kaybedilen ısı sebebiyle buhar yoğunlaşarak sıvı hale döner ve aynı döngüyü tekrar

gerçekleştirmek üzere bakır çubuğunun tabanına doğru geri döner.

Page 28: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

68

Page 29: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

69

Isı borulu vakum tüplü güneş enerjili sıcak su hazırlama sistemi

Page 30: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

70

SÜPER İLETKEN METAL VAKUM TÜP:

Teknik Özellikler (örnek)

Uzunluk 1900mm

Vakum tüp dış çap 70mm

Ağırlık 2.2kg

Cam kalınlığı 2.5mm

Malzeme Borosilikat Cam 3.3

Selektif kaplama Al - N/Al

Vakum seviyesi P<5x10-3

Pa

Işıma sıcaklığı > 250°C

Absorbe oranı >93%

Yansıtma oranı <8%

Soğuğa karşı dayanıklılık -50 °C

Dolu tanesi direnci Ø 35mm

Rüzgara karşı dayanıklılık 30m/s

Çalışma sıcaklığı <=25°C

SİMV Tüpler, orijinal bir forma sokulup selektif yüzey ile kaplanmış alüminyum plaka ile bakır ısı

borularının hassas lazer kaynak teknolojileriyle birleştirilmesi ve vakum tüp içerisine özel metal

aparatlarla monte edilmesinden oluşmuştur. Özel teknolojisi ve hızlı reaksiyon vermesi sayesinde

normal vakum tüplü sistemlere göre yaklaşık iki kat daha fazla ısı verimi sağlamaktadır. SİMV

tüplü sistemlerde basınca dayanıklı depo kullanıldığından dolayı sistem su takviyesini otomatik

yapmakta ve kullanım suyunda basınç sorunu yaşanmamaktadır. Depo içerisinde oluşan sıcak su

buharı da otomatik ventil ile dışarı atılmaktadır. Vakum tüplerin içerisinde su dolaşmadığı için

tüplerden birinin kırılması durumunda bile sistem ufak bir verim kaybıyla sızıntı türünden sorunlar

çıkarmaksızın normal işleyişine devam etmektedir. Su ile tüpün arasında koruyucu özel bir silikon

tabaka bulunmaktadır ve bu malzeme paslanma, aşınma ve kırılmaya karşı dayanıklıdır. Bu sayede

SİMV tüplü sistemlere bir kez yatırım yapılarak ömür boyu fayda sağlanmaktadır.

Page 31: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

71

Page 32: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

72

Devre tipine (dolaşan suyun) göre gesıs’leri açık (direkt) ve kapalı (endirekt) devre olmak üzere

ikiye ayrılırlar:

1. Açık (direkt) devre GESIS: Açık sistemler kullanım sıcak suyu ile kollektörlerde dolaşan

suyun aynı olduğu sistemlerdir. Kapalı sistemlere göre verimleri yüksek ve maliyeti

ucuzdur. Suyu kireçsiz ve donma problemlerinin olmadığı bölgelerde kullanılır. Sıcak su

kullanıldıkça depoya tekrar şebekeden soğuk su girdiği için yeni gelen su kollektörlerde

kireçlemeye neden olur. Kireçte kollektörün ısı geçişini engeller. Sistem zamanla suyu

ısıtmaz hale gelir ve kolektörler çürür. Açık sistemler bu problemlerden dolayı tercih

edilmezler.

a. Açık Devre Tabii Dolaşımlı GESIS: Isı transfer akışkanının (suyun) tabii olarak dolaştığı

sistemlerdir. Kollektörlerin çalışması ısınan suyun yoğunluğunun azalması ve yükselmesi

özelliğine dayanır. Suyun bu şekilde hareketine “termosifon olayı” denir. Depodaki su

sıcaklığı ile kollektördeki su sıcaklığı eşit oluncaya kadar dolaşım devam eder. Bu tür

sistemlerde depo kollektörün üst seviyesinden 30-50 cm yüksekte olması gerekir. Tabii

dolaşımlı sistemde, suyun sistemde dolaşımını sağlayan basınç değeri aşağıdaki gibi

hesaplanır. Sıcak-soğuk su kolonu yüksekliği H ise bu borulardaki sıcak ve soğuk suyun

statik basınçları; Psıcak = H x ρsıcak ve Psoğuk = H x ρsoğuk olacaktır ve buna göre sirkülasyonu

sağlayan etkin basınç; Pe = H x (ρsoğuk - ρsıcak ) şeklinde olacaktır.

Tabii dolaşımlı açık devre (direkt) GESIS

Page 33: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

73

b. Açık Devre Pompalı GESIS: Isı transfer akışkanının sistemde pompa ile dolaştırıldığı

sistemlerdir. Deponun yukarıda olma zorunluluğu yoktur. Büyük sistemlerde su

borularındaki direncin artması sonucu tabii dolaşımın yeterli olmaması ve büyük bir

deponun yukarıda tutulması zorluğu nedeniyle pompa kullanma zorunluluğu doğmuştur.

Pompalı sistemler otomatik kontrol devresiyle çalışır. Depo tabanına ve kolektör çıkışına

yerleştirilen diferansiyel termostatın sensörleri, kollektörlerdeki suyun depodaki sudan 10ºC

daha sıcak olması durumunda pompayı çalıştırarak sıcak suyu depoya alır, bu fark 3ºC

olduğunda ise pompayı durdurur. Açık devre pompalı sistemde sistemin tamamına soğuk su

girişi olduğundan kolektörle depo sıcaklıkları arası çok sık değişeceğinden pompa devreye

çok sık girer. Suyun içindeki kireç kolektörün özelliğini bozduğundan bu sistem tercih

edilmez.

Açık devre (direkt) pompalı GESIS

Sistem kapasitesi büyüdükçe daha büyük bir depo kullanmak icap eder. Bu durumda depoyu

kollektör üzerine koymak doğru olmaz. Böyle durumlarda depoyu çatı arasına veya bodrum kata

koymak daha iyidir. Bu tip sistemler soğuk bölgeler için çok uygundur. Kollektör devresinde

antifrizli su dolaştırılarak donma önlenir. Depo ise çatı arasında veya bodrumda olduğundan donma

tehlikesi yoktur. Fakat ısıl kayıpları azaltmak için mutlaka izole edilmelidir. Depo tarafı direkt

olarak şebekeye bağlandığı için bu devrede pompaya gerek yoktur.

Page 34: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

74

2. Kapalı (endirekt) devre GESIS:

a. Kapalı Devre Tabii Dolaşımlı GESIS: Isı transfer akışkanının tabii olarak dolaştığı

sistemlerdir. Kollektörlerde ısınan suyun yoğunluğunun azalması ve yükselmesi özelliğine

dayanır. Bu tür sistemlerde depo kollektörün üst seviyesinden 30–50 cm yüksekte olması

gerekir. Deponun alt seviyesinden alınan soğuk su kollektörlerde ısınarak hafifler ve

deponun üst seviyesine yükselir. Gün boyu devam eden bu işlem sonunda depodaki su

ısınmış olur. Tabii dolaşımlı sistemler daha küçük miktarlarda su ihtiyaçları için kullanılır.

Şamandıralı Sistemler: Bu tür sistemler genelde üst üste iki ayrı depodan oluşur. Üst depo soğuk

su deposudur. Soğuk su deposunda bir adet şamandıra (flatör) bulunur. Şamandıraya soğuk şebeke

suyu bağlanır. Alt taraftaki depo sıcak su deposudur. Deponun dış kısmında bir ceket

bulunmaktadır. Kolektör bu cekete bağlanır. Antifrizli su (kolektör devresi) bu cekette dolaşarak

güneşten aldığı ısıyı şehir şebekesinden gelen kullanım suyuna transfer eder. Soğuk su deposu ile

sıcak su deposu ayrıca birbirine bağlanır. Sıcak su kullanıldığında eksilen su, soğuk su deposundan

takviye edilir. Soğuk su deposundaki seviye eksildiğinde şamandıra devreye girerek eksilen suyu

şebekeden takviye eder.

Kapalı Devre Tabii Dolaşımlı GESIS

Page 35: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

75

Page 36: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

76

Basınçlı Sistemler: Basınçlı sistemlerde soğuk su beslemesi, ilave bir şamandıralı depo olmaksızın

direkt şebekeden sıcak su deposu içerisine yapılır. Dolayısıyla sistem daha çalışmaya başlamadan

şebeke basıncına ulaşır. Sistem çalışmaya başladığında da sıcaklık arttıkça basınç da artar. Kapalı

kaplar prensibine göre de basınç arttıkça deponun içindeki suyun sıcaklığı diğer şamandıralı

sistemlere göre daha yüksek değerlere ulaşır. Basınçlı sistemler açık devre veya kapalı devre olarak

imal edilir. Basınçlı sistemlerin şamandıralı sistemlere göre bir avantajı da kullanım yerinde sıcak

suyun soğuk su ile aynı veya daha yüksek basınçta olmasıdır. Bu sayede banyoda sıcak su ile

haşlanma riski daha azdır. Şamandıralı sistemlerde sıcak su basıncı, sadece depo seviyesi ile

kullanım yeri arasındaki kot farkından kaynaklanan statik basınç kadardır. Bu ise tesisatta soğuk

suyun sıcak suyu yukarıya ötelemesine ve dengesiz bir sıcaklık akışına neden olmaktadır.

Page 37: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

77

Taze Su (fresh water) Isıtmalı Gesıs: Kullanım su hattının basınçlı, depo-kollektör arasının

basınçsız olduğu sistemdir. Şebekeden gelen suyun direkt olarak spiral eşanjör vasıtası ile boylerde

ısıtılan sudan geçirilerek kullanım yerine gönderildiği sistemdir. Sistemin boyler kısmı basınçsızdır.

Kollektör ile boyler arasındaki su tabii olarak sirküle eder ve kapalı devre çalışır. Lejyoner

hastalığına karşı faydalı bir tasarıma sahiptir.

Page 38: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

78

b. Kapalı Devre Pompalı GESIS: Isı transfer akışkanının sistemde pompa ile dolaştırıldığı

sistemlerdir. Deponun yukarıda olma zorunluluğu yoktur. Büyük sistemlerde su

borularındaki direncin artması sonucu tabii dolaşımın yeterli olmaması ve büyük bir

deponun yukarıda tutulması zorluğu nedeniyle pompa kullanma zorunluluğu doğmuştur.

Pompalı sistemler otomatik kontrol devresi yardımı ile çalışırlar. Depo tabanına ve kolektör

çıkışına yerleştirilen diferansiyel termostatın sensörleri, kollektörlerdeki suyun depodaki

sudan 10ºC daha sıcak olması durumunda pompayı çalıştırarak sıcak suyu depoya alır. Bu

fark 3ºC olduğunda ise pompayı kapatır.

Kapalı Devre Pompalı GESIS

Cebri sirkülâsyonlu kapalı devre sistemlerde sistemin büyüklüğüne ve özelliklerine göre farklı ısı

değiştiriciler kullanılır.- Küçük kapasiteli sistemlerde (2-6 adet güneş kolektörlü) genellikle

gömlekli ısı eşanjörü - Orta büyüklükteki sistemlerde (7-20) serpantinli ısı eşanjörü - Büyük

kapasiteli sistemlerde (20 adet ve üzeri güneş kolektörlü) plakalı ısı eşanjörü kullanılmaktadır.

Bazı İller İçin Antifriz Oranları

İl Antifriz

oranı % İl

Antifriz

oranı % İl

Antifriz

oranı % İl

Antifriz

oranı %

Adana 25 Bursa 20 Antep 25 Malatya 35

Afyon 35 Çanakkale 15 Isparta 25 Manisa 15

Ankara 35 Denizli 20 İstanbul 15 Muğla 15

Antalya 5 Diyarbakır 25 İzmir 10 Trabzon 15

Aydın 15 Edirne 25 Kars 70 Uşak 25

Balıkesir 20 Erzurum 50 Kayseri 40 Van 50

Bolu 40 Eskişehir 35 Konya 35 Sivas 45

Page 39: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

79

PV/T (PhotoVoltaic-Thermal) Hibrit Kollektörler: Fotovoltaik ve termal su ısıtma kollektörünün

birleştirilmiş halidir. Güneş pilleri, güneşten gelen enerjinin yaklaşık %15’ni elektrik enerjisine

dönüştürebilirler, kalan enerjinin büyük bir kısmı ısı enerjisine dönüşerek güneş pilinin ısınmasına

neden olur. Güneş pilinde ki her 1°C sıcaklık artışı elektrik üretimini % 0,45 düşürmektedir. Güneş

pillerinin ideal çalışma sıcaklığı 25°C olarak hesaplanırken (sıcaklığın daha da düşük olması verimi

artırmaktadır), ortam sıcaklığı 25°C olan bir bölgede çalışan güneş pili 45°C’ye çıkmaktadır (güneş

pilinin sıcaklığı; ortam sıcaklığına, nem ve rüzgâr miktarına bağlıdır), bu durum karşısında güneş

pillerinin elde ettiği bu ısıdan faydalanmak ve güneş pilini soğutmak amacı ile hibrit sistemler

geliştirilmiştir. Bu sayede hem elektrik, hem de sıcak su/hava sağlanmış olur. Bir yandan güneş

pilinin soğutulması ile verim artışı sağlanırken, diğer yandan ısı enerjisi kullanabilir bir hal alır.

Fotovoltaik modülün altına bütünleşmiş su veya hava kanalları ile modül soğutulur. Su kanalları ile

bütünleşik panellerde bulunan su, pompa yardımı ile sirkülâsyonu yapılır (zorlanmış dolaşımlı).

Hava kanalları bütünleşik sistemler de ise ısıtılan havanın enerjisi, enerji transfer ünitesi ile suya

aktarılır ve ısıtılan hava doğrudan iç ısıtmada kullanılır. Modül sıcaklığını azaltarak, artan elektrik

eldesi ve aşırı ısınmadan dolayı meydana gelebilecek olası hataları önleme (Ortam sıcaklığı 20°C

olan bir bölgede, 50°C’ye ulaşmış bir güneş pili %15 verimsiz çalışır). Fiyat olarak normal

fotovoltaik sistemlerden % 25 daha maliyetlidir fakat kendilerini kısa süre içerisinde amorti

edebilir. Fotovoltaik termal kollektörler su ve hava ısıtma olarak iki tipte imal edilirler.

PV/T Hibrit Kollektörün Test Değerleri

(Test: 1000watt/m2, ΔT=10°C, Q=55 1/h/m

2)

Tçıkış Wth/m2 We/m

2 η

10°C >680 146 >%82

20°C 680 138 %81

40°C 557 123 %68

60°C 475 108 %68

80°C 370 96 %46

Tçıkış:Çıkış sıcaklığı, Wth: Termal Watt eşdeğeri,

We: Fotovoltaik çıkış gücü, η:Toplam Verim

Page 40: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

80

Test değerlerinden de anlaşılacağı gibi, modülün

ısınmasından dolayı fotovoltaik etkinin sıcaklık

etkisi görünmekte, sıcaklık artıkça kollektör ve

ortam arasında ki ısı kaybının da artmasından

dolayı, termal verim de düşmektedir

Isı borulu fotovoltaik kollektörler: Isı borularının fotovoltaik panelle birleştirilmiş halidir.

Page 41: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

81

Gesıs ve Lejyoner Hastalığı

1976 yılında Philedphia’daki Amerikan ordu birliklerin kısa sürede hastalanan 221 kişiden 34

kişinin ölümü ile sonuçlanan salgın sonrasında yapılan araştırmalar sonucunda hastalığa yol açan

bakteri bulunmuştur. Bakteriye, Legionella Pneumophila ve hastalığada Lejyoner hastalığı ismi

verilmiştir.

Risk Faktörleri:

1- Solunabilen aerosolde (pülverize haldeki su ile hava karışımında) su tanecik büyüklükleri 1 ila 5

mikron çap aralığındadır. Tanecik çapı küçüldükçe tehlike riski artar. Çünkü 5 mikron ve altındaki

su zerrecikleri Akciğerin en derin noktalarına kadar geçebilir ve bunlar tekrar kolayca dışarı

atılamaz. Öte yandan küçük tanecikler hava akımları ile çok uzak mesafelere (soğutma

kulelerinden) taşınabilir.

2- Lejyoner hastalığının oluşabilmesi için Lejiyonella bakterisi ile kirlenmiş suyun aerosol halinde

solunması gerekir. Böylece mikrop akciğere ulaşarak hastalığı oluşturabilir.

3- Hastalık riski solunan mikrop sayısı ile orantılıdır. Solunan aerosol ne kadar yoğun bir biçimde

Lejiyonella ile kirlenmişse ve bu aerosol ne kadar yoğun ise, aynı oranda hastalığa yakalanma riski

vardır.

4- Bir diğer önemli risk faktörü de temas süresidir. Duş yaparken temas süresi dakikalar

mertebesindedir. Halbuki bir terapi havuzunda veya jakuzide bu süre daha uzundur. Örneğin bir

soğutma kulesinden kaynaklanarak kirlenmiş bir binada ise her gün 8-10 saat temas süresi söz

konusudur. Hastanelerde veya evlerde karşılaşılan bazı özel durumlarda ise sürekli temas

mümkündür.

5- Özetle lejyoner hastalığı riski havadaki Lejiyonella sayısı, solunum hızı ve solunum süresiyle

artmaktadır.

Özetle:

1- Lejiyonella bir bakteridir.

2- Suda ve nemli ortamda yaşamını sürdürür.

3- Suyun 5 – 8,5 PH değerleri yaşamı için uygun değerlerdir. 6,9 PH Lejiyonella’nın yaşamı için en

uygun ortamı oluşturur.

4- 5 – 63°C sıcaklık aralığı yaşamı için sınır değerlerdir.

5- 25 - 45°C hızlı çoğalma sıcaklık aralığıdır.

6- 37°C su sıcaklığında 2 saatte 2 kat çoğalır. 48 saat sonunda sayısal olarak patlama yaparak, tehdit

edici boyuta ulaşır.

7- Pülverize su içinde solunum yolu ile akciğerden alınır.

8- Hastalığı alma riski, solunan mikrop sayısı ile orantılıdır.

9- Kirlenmiş pülverize su ile temas süresinin fazla olması risk faktörünü artırır.

10- Solunum ile alındıktan 2 – 10 gün kuluçka döneminden sonra çoğalarak enfeksiyon yapar.

11- Belirtileri; kuru öksürük, solunum sıkıntısı, halsizlik, bitkinlik, başağrsı, kas kasılmaları, yüksek

ateş vb.

12- İnsandan insana geçtiğine dair bulgu yoktur.

13- Türkiye’de risk, İngiltere’den daha fazla. Antalya’da daha da fazladır. (sıcak iklim)

14- En etkili savaşma yöntemi, bakterinin çoğalmasının ve yayılmasının önlenmesidir. (Hastalığın

insana geçmesini önlemek için)

15- Hastalığa yakalananlarda ölüm oranı %15 – 20 mertebesindedir.

Güneşli kullanma sıcak suyu ısıtma sistemleri Lejiyonella için yüksek kirlenme riski olan

sistemlerdir. Yılın büyük kısmında sıcaklıklar 30-45 °C arasında kalmaktadır. Bu nedenle güneşle

su ısıtma sistemlerinde çift serpantinli boyler kullanılmalı ve ikinci serpantine sıcak su kazanı gibi

konvansiyonel bir enerji kaynağından bağlantı yapılmalıdır. Belirli zamanlarda bu kaynak yardımı

ile su sıcaklığı yükseltilerek, sistemde termik dezenfeksiyon yapılmalı veya Lejyoner riskini azaltan

depo tasarımları dikkate alınmalıdır.

Page 42: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

82

Kollektörlerin yerine montajında dikkat edilecek hususlar:

- Sistemden maksimum performans sağlamak için kollektör ısı emici yüzeyi (camlı yüzey)

güneye bakmalıdır.

- Kollektör eğim açısı tüm yıl kullanımı için bulunduğu şehrin enlem derecesinde olmalıdır.

Sadece yaz aylarında kullanılacaksa kollektör eğim açısı, enlem derecesinden 15° eksik olmalı,

sadece kış ayları için kollektör monte edilecekse şehrin bulunduğu enlem derecesinden 15° fazla

açı ile monte edilmelidir. Kollektör eğim açıları açılı terazi ile kontrol edilmelidir. Enleme ilave

edilen sayısal değerlerin nedeni Zenit açısıdır. Bu açı kışın büyümekte yazın ise küçülmektedir.

İdeal konumdan 15º sapma halinde enerji kayıp oranı %6’dır. Mimari ve diğer etkenler nedeni

ile ideal açı uygulanamazsa enerji kayıpları büyük olmayacaktır.

- Kollektörün alt tabanı zemine sıfır olmamalıdır. Zemine yapışık olursa arkadan esen rüzgâr

kollektöre direnç yaparak olumsuz etkiler. Bu nedenle kolektör çatı zemininden en az 100 mm

yüksekte olmalıdır.

- Kollektör monte edilecek çatıda baca var ise, kollektör yine güneye bakmalı fakat bacanın batı

tarafına konulmalıdır. Aksi halde bacanın gölgesi kolektöre düşebilir. Kollektörün monte

edileceği çatı ağaç, bina veya diğer yükseltilerin gölgelerinden etkilenmemelidir.

- Kollektöre giriş ve çıkış boruları hemen hemen eşit uzunlukta olmalıdır ki basınç kayıpları

dengelensin. Tesisatta, basınç kayıplarının düşük olması için vana, çek valf, dirsek vb. bağlantı

elemanları minimum sayıda kullanılmalıdır.

- Isı dönüştürücüye giren şebeke suyu basıncı 7 bar’dan fazla ise giriş hattına basınç regülatörü

konulmalıdır.

- Sıcak su çıkışına, kullanıcının ani sıcak sudan zarar görmemesi için karıştırıcı vana konulmalıdır.

- Borular ısı kayıplarına karşı izole edilmelidir.

- Plastik veya galvaniz türü borular kesinlikle kullanılmamalıdır. Güneş enerjisi tesisatında çelik

veya bakır boru ve ek parçaları tercih edilmelidir.

- Tesisat çalışırken oluşan havanın kolay tahliyesi için, borular döşenirken akış yönünde yaklaşık

%1 yukarıya doğru eğim verilmelidir.

- Cebri sirkülasyonlu sistemlerde kollektör hattının en üst noktasına, oluşabilecek havayı atmak

için otomatik hava purjörü konulmalıdır.

- Tesisattaki boru çapları, minimum basınç kaybı oluşturacak büyüklükte olmalıdır. Kollektör

giriş-çıkış boru çaplarının en az ¾” olmalıdır. Tesisattaki boru çaplarının mümkün oldukça

yüksek seçilmelidir.

- Özellikle kış aylarında, yüksek sıcaklıkta su elde etmek için kollektörlerin seri olarak ikili

bağlanmasından kaçınılmalıdır.

- Sistemde, kullanılan kollektör sayısı üç ten fazla ise gömlekli ısı değiştiricisi kullanılmamalıdır.

- Kollektörler yan yana geçişli paralel bağlandığında, kollektörden kollektöre akışkan

aktarıldığında, yüksek debilerde yüksek basınç kayıpları meydana gelmektedir. Kollektörler yan

yana 3’den fazla bağlanmamalıdır.

- Kollektör grupları ve otomatik purjör öncesi arıza durumunda kullanılmak üzere küresel vana

kullanılmalıdır.

Page 43: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

83

Tesisat Bağlantılarında Boru Uzunlukları

Page 44: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

84

Güneş Kollektörlerinin eşit Basınç kaybı oluşturması için tek tek bağlanması

Page 45: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

85

Örnek güneş enerjili su ısıtma tesisatı bağlantı şeması (Thickelman sistemine göre)

Page 46: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

86

Page 47: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

87

Kollektörlerin Seri Bağlanması: Kış aylarında, gün uzunluğu ve güneşlenme süresinin azalması

ile birlikte, dış ortam ve şebeke suyu sıcaklığının düşmesinden dolayı, kollektörlerin enerji kayıpları

arttığından istenen sıcaklıklarda su elde edilememektedir. Kış aylarında, yüksek sıcaklıkta su eldesi

için güneş kollektörleri Şekil-4 deki gibi seri bağlanmaktadır. Bu bağlantı ile daha sıcak su elde

edilmekle birlikte, özellikle ikinci kollektörün veriminde önemli ölçüde düşme meydana

gelmektedir. Şekilden de görüldüğü üzere b kollektörünün verimi a kollektörüne göre büyük oranda

düşüktür.

Şekil-4 Kollektörlerinin seri bağlanması Şekil-5 Kollektörlerinin seri bağlanmasında kollektör

ısıl veriminin değişimi.

Tesisatta Havanın Tahliyesi: Güneş enerjisi sistemlerinde gün içinde suyun yüksek sıcaklık

farkından dolayı hacim değişimi ile su soğuk iken bünyesine aldığı hava, ısındığında ayrılmaktadır.

Bu hava, kapalı sistemde otomatik hava tahliye cihazları yardımı ile dışarı atılmaktadır. Sistemin

kendinden kaynaklanan havanın tahliyesi için kollektör-boru bağlantıları yukarıya eğimli olmalı ve

tahliye cihazı sisteme yerleştirilmelidir.

Page 48: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

88

Kollektörlerde Basınç Düşümü: Kollektörlerde basınç düşümü, dolaşan akışkan debisi ve hıza

bağlıdır. Hız arttıkça kollektördeki basınç kaybı artmaktadır. Şekilde görüldüğü gibi 150 kg/h

debide 0.25 kPa olan basınç kaybı, 400 kg/h debide 2 kPa değerine ulaşmaktadır. Basınç

kayıplarının artması, sistem için güçlü pompa gerektirdiğini göstermektedir.

Güneş Enerjisi Sistemlerinde Kullanılan Tesisat Malzemeleri:

Malzeme Görevi Resmi

Fittings Ekleme parçaları

Çekvalf Otomatik çalışan ve akışkanın

geri akmasını önleyen

ventillerdir. Akışkan kendi

basıncı ile ventili açar ve

akar. İletilen, akışkanın

pompalanması durduğunda

ventil akışı keserek geçmiş

olan akışkanın geri akmasını

önler.

Page 49: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

89

Emniyet

Ventili

Yüksek basınçlı su, buhar,

gaz, hava benzeri

akışkanların basıncı istenilen

değeri aştığı zaman sistemde

birçok zararlar meydana

gelebilir. Bu durumda

sistemde zararlı basınca sebep

olan akışkan fazlasına

otomatik olarak yol veren

emniyet ventilleri kullanılır.

Akışkan basıncı, ayarlı sınırı

aşınca ventil açılarak, fazla

basınç düşürülür.

Boşaltma

vanası

Sistemdeki suyun

boşaltılmasında kullanılır.

Basınç

Düşürücü

Ventil

Akışkanlar çoğu kez

kullanılacakları yerlere

yüksek basınç altında

depolanarak sevk edilirler.

Kullanıldıkları yerlerde

bunların basıncını istenilen

basınca düşürmek için basınç

düşürücü ventiller kullanılır.

Flatör

(Şamandıralı

ventil)

Genellikle depolarda

kullanılan ventillerdir.

Depodaki sıvı ayarlanan

seviyeye geldiğinde flatör

akışkanı keserek deponun

taşmasını engeller. Seviye

düştüğünde tekrar akışkana

yol verir.

Elektrikli

rezistans

Güneşin olmadığı ve yetersiz

kaldığı günlerinde

kullanılmak üzere ek ısıtıcı. Genleşme

tankı

Sistemdeki suyun termal

kaynaklı meydana gelen

genleşmeyi absorbe

edebilmesi için kullanılır.

Otomatik hava

purjörü

Tesisatta oluşan havanın

atılması için kullanılır.

Page 50: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

90

Kollektör seri

bağlantı flex

borusu

Kollektörlerin seri

bağlantısında kullanılır.

Termal

Karışım

vanası

Karışım vanası, yüksek

sıcaklıkta su taşıyan bir

borudaki sıcak suyu, soğuk

şebeke suyu karıştırarak

istenen sıcaklığa getiren

karıştırıcı vanadır. Diğer adı

mix vanadır. Karışım vanaları

son derece basit ve kolay

bozulmaz bir yapıya sahiptir.

Karışım vanasının gövde

içerisinde yüksek hassasiyetli

ve sıcaklık etkisiyle hareket

eden bir termal eleman

bulunmaktadır. Bu termal

eleman gövde içerisinde

hareket ederek sıcak ve soğuk

suyu orantılı olarak karıştırır

ve istenen sıcaklıkta karışım

suyunu oluşturur.

Solar

diferansiyel

fark termostatı

Güneş kolektörünün çıkış

ağzındaki sıcaklık ile

kullanım suyu boylerinin

sıcaklığı arasındaki farka göre

pompayı çalıştırır ve kontrol

eder. Kısaca tek serpantinli

boylerin olduğu durumlarda

sadece kolektör -boyler arası

otomasyonunu sağlar.

Pompa grubu Üzerinde debi göstergesi

bulunan, sistemin debisinin

ayarlanmasına imkan

sağlayan hazır montaj kitidir.

Opsiyonel bir kittir. Belirli

kapasitelere kadar hazır

sunulur.büyük kapasitelerde

hazır bulunmaz.

Pompamat Mini hidrofor akış anahtarlı

olup herhangi bir musluk

açıldığında otomatik olarak

devreye girer, su kullanımı

bittiğinde otomatik olarak

devreden çıkar. Güneş

enerjisinden gelen basıncı

düşük sıcak suyun basıncının

arttırılmasında kullanılır.

Page 51: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

91

Hidromat

(akışkan

kontrol cihazı)

Hidromat üniteleri,

pompaların basma ağzına

takılarak denge tankı, basınç

şalteri vs. olmadan pompayı

hidrofor haline getirirler.

Hidromat gövdesinin altında

dâhili çek valf bulunmaktadır.

Kuru çalışmaya karşı

korumalı olduğundan depo

olmadan şebekeye direkt

bağlanabilir. Fluid kontrol

cihazının piyasada ki diğer

adı hidromattır. Fluid kontrol,

tıpkı denge tanklı hidroforlar

da olduğu gibi su ihtiyacına

göre pompayı otomatik olarak

devreye alır ya da durdurur.

Yani bir pompayı çeşmenin

açılmasıyla otomatik olarak

çalıştıran ve kapanmasıyla

durduran bir kontrol

ünitesidir. Bir pompaya fluid

kontrol takıldığında o pompa

artık hidrofor adını

almaktadır.

Güneş enerjisi

kontrol cihazı

Pompalı sistemlerde

pompanın otomatik kontrolü

için kullanılır.

Boru

izolasyonu

Kollektör bağlantı borularını

don ve korozyona karşı

korumak için

İmbisat

deposu

(antifiriz kabı)

Kapalı devre sistemlerde

anitfirizi depo etmek için.

Kollektör ara

bağlantı

rakoru

Kollektör çıkış

bağlantılarında kullanılır.

Kollektör kör

tapası

Kollektörün kullanılmayan

çıkışlarını körlemek için

kullanılır.

Page 52: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

92

Besleme

ventili

Tesisatın doldurulmasında

kullanılır.

Güneş enerji

sıvısı

Kapalı devre sistemde

donmaya karşı kullanılır.

Solar kit Güneş enerji sisteminde elde

edilen sıcak su, önceden solar

kit de bulunan Yön değiştirici

Vana Termostatı cihazında

ayarlanan, sıcaklık

değerinden daha yüksek bir

değerde ise solar kitte

bulunan yönlendirme valfi,

direkt olarak güneş enerji

sisteminden elde kulanım

sıcak suyun kullanıma

sunulmasını sağlanmaktadır.

Güneş enerji sisteminde, Yön

değiştirici Vana Termostatı

cihazında ayarlanan sıcaklık

değerinden daha küçük

değerde sıcak su olması

durumunda, Solar kitte

bulunan yönlendirme valfi

konum değiştirerek, güneş

enerjisinden elde edilen

düşük sıcaklıktaki kullanım

sıcak suyunun, doğalgazla

ısıtma gerçekleştiren kombi

cihazından geçmesi

sağlanmakta ve böylelikle

istenilen sıcaklıkta kulanım

sıcak suyunun hazırlanması

gerçekleştirilmektedir.

Tortu ve pislik

ayrıcı

Sistemden gelen su içindeki

tortu, pislik, cürufların

aşınma, tıkanma ve arızaları

önlemek amacıyla

kullanılmaktadır.

Page 53: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

93

Hava ve tortu-

pislik ayırıcı

Isıtma ve soğutma

sistemlerindeki, mevcut

oluşan hava ve pisliklerin tek

cihaz yardımı ile sistemden

ayrıştırılmasında

kullanılmaktadır.

Hava ayırıcı Tesisattaki mevcut havanın,

sisteme vereceği korozyon,

kavitasyon, ses gibi zararları

önlemek amacıyla

kullanılmaktadır.

Magnezyum

anot

Sistemde bulunan anot

çubuğu zaman içinde

oluşacak suyun iyonik

etkilerinden kaynaklanan

(oksitlenme, çürüme,

paslanma, vs..) durumlara

karşı depoyu korur.

Manyetik

kireç önleyici

Akış anahtarı

(flow switch)

Su kesintisinde pompayı

korur

Açık genleşme

(imbisat)

depoları

Genleşen suyu depo etmek

Page 54: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

94

Plakalı eşanjör Sistemde elde edilen ısının

ikincil devreye aktarımı için

kullanılır.

Solar hortum

Kollektör

sehpası

(kollektör

montaj kiti)

Çatı içi

Çatı üstü

Düz çatı

Çatı içi Düz çatı Çatı üstü

Page 55: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

95

BOYLERLER (boiler): Boyler, ısı transferinin gerçekleştiği, sıcak kullanım suyunun

hazırlanmaya ve depo etmeye yarayan bir çeşit ısı değiştiricisidir.

Güneş enerjili sistemlerde kullanılan boylerleri; termisifonik sistemlerde kullanılan boylerler ve

pompalı sistemlerde kullanılan boylerler ve endüstriyel tip boylerler olmak üzere üçe ayrılabilir.

Kolektör ve deponun bir birine akuple olarak kullanıldığı termosifonik sistem uygulamalarında,

(genelde 300lt’ye kadar) güneş enerjisi boylerleri (cidarlı boyler) kullanılmaktadır. Termosifonik

sistem uygulamalarında kolektör ve boyler bir arada kullanılmaktadır.

TERMİSİFONİK SİSTEMLERDE KULLANILAN BOYLERLER:

Yatık cidarsız boyler (açık sistemde kullanılır)

Yatık cidarlı boyler (kapalı sistemde kullanılır)

Yatık serpantinli boyler

Page 56: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

96

Boylerin Kısımları:

Boyler gövdesi: Boyler gövdesi, sac bir levhanın kıvrılarak bir birine kaynatılması şeklinde imal

edilmektedir. Boyler gövdesi için kullanılan sac levhanın kalınlığı, boylerin çalışma koşullarına

göre 0,5 mm ile 3 mm arasında değişmektedir. Atmosferik güneş enerjisi sistemlerinde, 0,5 mm ile

1 mm arasında sac levhalar kullanılmaktadır. Atmosferik sistemlerde kullanılan boylerler, basınca

karşı dayanıksızdırlar. Basınçlı sistemlerde kullanılmakta olan boylerler ise 2 mm – 3 mm arasında

değişen kalınlıklara sahip sac levhalardan imal edilmektedirler. Bu sistemler şebeke basıncı altında

çalışmaya uygun şekilde imal edilmektedirler.

İç yüzey: Boylerler iç malzemelerine göre, emaye, paslanmaz ve diğerleri olarak

sınıflandırılmaktadırlar. Emaye boylerler ise, hijyenik ve uzun ömürlüdürler. Bu nedenle, güneş

enerjisi sistemlerinde emaye boylerler tercih edilmektedir. Paslanmaz boylerler, hijyenik ve uzun

ömürlüdürler. Ancak, üretim maliyetleri çok yüksektir. Bu nedenle çok tercih edilmemektedirler.

Emaye ve paslanmaz boylerler dışında kalan boylerler, diğerleri sınıfına girmektedir. Epoksi boyalı

boylerler, galvaniz boylerler bu sınıfa girmektedir. Ancak bu boylerlerin iç yüzeyleri uzun ömürlü

olmadığından dolayı pek tercih edilmemektedirler.

Anod çubuğu: Güneş enerjisi sistemlerinde kullanılan boylerleri, korozyona karşı korumak için

magnezyum anod çubuğu kullanılmaktadır. Magnezyum anod çubuğu, sistemde oluşan statik yükü

üzerine çekmektedir. Böylece magnezyum anod çubuğu statik yükü üzerine çekerek harcanırken,

boyler gövdesi korozyona karşı korunur. Magnezyum anod çubuğunun periyodik olarak kontrol

edilmesi ve tükendiğinde hemen değiştirilmesi gerekmektedir.

Rezistans: Güneş enerjisi sistemleri, güneş olduğu sürece, güneşten ısı alacak ve bu ısıyı kullanım

suyuna iletecektir. Ancak yeteri kadar güneş olmadığı zamanlarda ( örneğin kış aylarında) ya da su

tüketiminin fazla olduğu zamanlarda, güneşten alınan ısı yeterli olmayabilir. Bu nedenle, ihtiyacı

karşılayabilmek için boylerin içine bir rezistans (elektrikli ısıtıcı) yerleştirilmektedir. Su sıcaklığı

belli bir değerin altına indiğinde, rezistans devreye girerek suyu kullanım sıcaklığına getirmektedir.

Böylece, güneş enerjisi sistemi ile, güneşin yeterli olmadığı zamanlarda bile konforlu bir kullanım

sağlanmış olur.

Yan kapaklar: Güneş enerjisi sistemlerinde kullanılan boylerlerin, yan kapaklarında ABS ya da

sac kullanılmaktadır. ABS dayanıklı bir malzeme olduğu için, güneş enerjisi boylerlerinde

kullanılması tercih edilmektedir(Akrilonitril bütadien stiren - hafif ve sert bir polimerdir).

İzolasyon: Boyler izolasyonu, güneş enerjisi ile elde edilen sıcak suyun ısısını muhafaza edebilmesi

için büyük önem taşımaktadır. İzolasyon malzemesi seçiminde ise önemli 4 kriter bulunmaktadır.

Bu 4 kriter ise; izolasyon malzemesinin ısıl geçirgenliği, kalınlığı, yoğunluğu ve çevresel etkileridir.

İzolasyon malzemesinin ısıl geçirgenliğinin küçük olması istenir. Örneğin cam yününün ısıl

geçirgenlik değeri λ ≤ 0,040 W/mK, armaflexin ısıl geçirgenlik değeri λ ≤ 0,038 W/mK’dir,

poliüretanın ısıl geçirgenlik değeri ise ≤ 0,022 W/mK’dir.

İzolasyon malzemesinin yeteri kadar kalın olması istenir. İzolasyon malzemesi yeteri kadar kalın

değilse, ısı kaybı çok olur. Su sıcaklığı düşer. Genellikle izolasyon malzemesinin yoğunluğu

Page 57: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

97

arttıkça ısıl iletkenliği azalmaktadır. İzolasyon malzemesinin çevresel etkilerine gelince, eğer

izolasyon malzemesi üretilirken ozon tabakasına zarar veriyorsa, küresel ısınmaya neden oluyorsa,

bu malzeme ile gerçekleştirilen izolasyonun çevreye olumlu etkisinden bahsedemeyiz. Ayrıca,

izolasyon malzemesi üretilirken, ısı izolasyonu uygulaması ile sağlanacak enerji tasarrufuna eşdeğer

ya da daha fazla enerji tüketiyorsa, izolasyonun getireceği enerji tasarrufundan da bahsedemeyiz.

Son olarak, eğer izolasyon malzemesi pahalı ise, ısı izolasyon uygulamasının geri ödeme süresi

uzayacak ve tüketiciye olan ekonomik katkısı da azalacaktır.

Boyler izolasyonunda cam yünü, poliüretan, armafleks ve izolasyon süngeri kullanılmaktadır. Cam

yünü, daha çok açık devreli basınçsız sistemlerde kullanılmaktadır. Darbelere karşı dayanıklı

değildir. Poliüretan ise, geç soğur. Darbelere karşı dayanıklıdır. CFC maddesi içermediğinden

dolayı, çevre dostudur. Büyük çaptaki güneş enerjisi sistemlerde, sistemde kullanılan boylerlerin

veya tankların ölçüleri oldukça büyümektedir. Bu durumda boylerlerin taşınması, zaman zaman

sorun teşkil etmektedir. Bu nedenle, genelde 800lt ve 800lt’den büyük tanklarda izolasyonun

tanktan bağımsız olması tercih edilir. Böylece tank ayrı, izolasyon ayrı daha kolay taşınır. Kazan

dairesinde tanka izolasyon malzemesi giydirilir. Bu gibi durumlarda, izolasyon süngeri kullanımı

tercih edilmektedir.

Esnek, kapalı hücreli, yapısında CFC halojen maddeler (klor, brom vb.) ve PVC içermeyen, siyah

renkli elastomerik kauçuk esaslı yalıtım malzemesidir.

Dış yüzey: Yatık cidarlı güneş enerjisi boylerlerinin dış yüzeylerinde elektrostatik toz boyalı,

galvaniz kaplama sac kullanılmaktadır. Dik serpantinli boyler ve akümülasyon tanklarında ise dış

yüzey kaplaması elektrostatik toz boyalı sac veya vinleks kullanılmaktadır. Büyük boyuttaki

boylerlerde özel alüminyum kaplama kılıflar kullanılmaktadır. Bu kaplamalar boyler yerine

konulduktan sonra yapılmaktadır.

Page 58: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

98

POMPALI SİSTEMLERDE KULLANILAN BOYLERLER: Pompalı (cebri sirkülâsyonlu)

sistem uygulamalarında ise, dik boyler veya süper boyler de denilen serpantinli boylerler ya da

akümülasyon tankları (eşanjörlü sistem) kullanılmaktadır. Bu uygulamalarda boylerler genellikle

kolektörlerden ayrı bir yerde, kazan dairesinde bulunmaktadır. Bu nedenle mimari olarak daha hoş

görünmektedirler. Ayrıca güneş enerjisi ile mekan ısıtmasına destek sistemlerinde hazneli boylerler

kullanılmaktadır.

Akümülasyon tankları: Güneş enerjisi sisteminden elde edilen ısının bir plakalı eşanjör veya ilave

bir boyler yardımı ile kullanım sıcak suyuna aktarılması ve bu aktarım sonucu oluşan sıcak suyun

basınçlı bir şekilde depo edilmesini sağlamaktadır. Çelik malzemeden emaye kaplı, poliüretan

izolasyonlu, 100-2000 lt kapasitesinde üretilirler.

Page 59: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

99

Tek serpantinli boyler: Güneş enerjisi sisteminde elde

edilen ısının serpantin yardımı ile kullanım suyuna

aktarılmasını ve kesintisiz şekilde kullanım suyunun

elde edilmesini sağlayan boylerdir. Çelik malzemeden

emaye kaplı, poliüretan izolasyonlu, 100-2000 lt

kapasitesinde üretilirler.

Page 60: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

100

Çift serpantinli boyler: Güneş enerjisi sistemi ile kazan

ısıtma sistemlerinin ortak şekilde kullanıldığı boylerdir.

Boyler içersinde altta ve üstte olmak üzere iki adet

serpantin bulunmaktadır. Güneş kollektörlerinde elde

edilen ısı alt serpantin yardımı ile kullanım suyuna

aktarılmaktadır. Güneş enerjisinin yetersiz olduğu

durumlarda ise kazan veya kombiden elde edilen ısı üst

serpantin yardımı ile kullanım suyuna aktarılmaktadır.

Böylelikle kesintisiz şekilde kullanım suyunun elde

edilmesini sağlayan sistemlerdir.

Page 61: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

101

Page 62: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

102

Kombi-boyler tip boyler: Güneş enerjisinden

faydalanarak hijyenik sıcak su temini sağlayan ve

villa tipi meskenlerin yerden ısıtma sistemine destek

veren kombi boylerleridir. Güneş enerjisinden

beslenen serpantin kalorifer devresi olarak kullanılan

dış tankı ısıtarak ortam ısıtmasında kullanılır. Ayrıca

dış tankın içerisindeki su kütlesinin fazla olması,

kullanım suyunu depolayan emaye kaplı iç tankın

hızlı ısıtılmasını sağlayarak, kullanıcıların sürekli

hijyenik sıcak su ihtiyaçlarını ekonomik şekilde

karşılanmasını sağlar. Yerden ısıtma sistemleri gibi

düşük sıcaklıkla çalışan sistemler için kullanışlı bir

çözümdür. 500-2000 lt kapasitelerinde, emaye

kaplama ve poliüretan izolasyonlu olarak üretilirler.

Page 63: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

103

Page 64: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

104

Boylerli Solar Kombiler: Kombi boylerin kombiye entegre edilmiş hazır paket halidir.

Page 65: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

105

Page 66: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

106

Endüstriyel tip boylerler: Endüstriyel tip büyük ölçekli güneş

enerji sistemlerinde elde edilen sıcak suyun basınçlı bir şekilde

depo edilmesinde kullanılan boylerlerdir. Bu boylerler imalat

şekline göre yatık veya dik tip silindirik, serpantinli veya cidarlı

(gömlekli) tip üretimleri bulunmaktadır. Depo iç yüzey kaplama

malzemesi olarak daldırma veya solventsiz epoksi kaplamalar

kullanılmaktadır. Gömlekli boylerler 100 °C'nin altındaki düşük

basınçlı sıcak sulu sistemlerde kullanılırken Kızgın su ve buhar

sistemlerinde serpantinli modelleri tercih edilmektedir. Birden

fazla birincil ısı kaynağının kullanıldığı durumlarda (merkezi

kalorifer sistemi ve güneş enerjisi sistemi gibi) boyler gömlekli ve

serpantinli olarak imal edilir ve gömlekte kazan devresi,

serpantinde ise güneş kolektörü devresi ile iki sistem aynı cihaz

üzerinde kullanılabilir. Standart olarak St-37 kalite siyah sacdan

üretilen cihazlar, gövdesi sıcak daldırma galvaniz, ısıtıcı

serpantini bakır veya çelik çekme borulu olarak

üretilebilmektedir. Talep halinde cam yünü veya taş yünü ile izole

edilerek üzeri alüminyum veya galvanizli sacla kaplanabilir.

Yatık Tip cidarlı (gömlekli) Boyler

Yatık Tip Serpantinli Boyler

Page 67: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

107

GÜNEŞ ENERJİLİ SU ISITMA SİSTEMLERİNDE OTOMATİK KONTROL

Primer ve sekonder devre için ikiye ayrılabilir.

Primer Solar Kontrol Cihazı (tek serpantinli boylerde): Cebri Sirkülasyonlu sistemlerde güneş

kollektörü ve boyler arasındaki pompa grubunu veya sirkülasyon pompasını kumanda eder.

Kollektör sıcaklığı boyler sıcaklığından ayarladığımız farktan fazla ise pompa grubunu çalıştırır.

Aksi halde pompa grubunu çalıştırmaz. Ayrıca boylerdeki kullanım suyu sıcaklığını belli bir

değerde sınırlama özelliğine sahiptir.

Tek serpantinli boylerli sistemlerde kullanılır.

Genelde 9 farklı şekilde programlama seçeneği bulunur.

2 Adet Pt1000 Sensör ile sıcaklık ölçümü yapılarak, tek röle çıkışı kontrolünü sağlar.

Programlar:

Page 68: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

108

Sekonder Solar Kontrol Cihazı (çift serpantinli boylerde): Elektronik kontrol paneli, cebri

sirkülâsyonlu güneş enerji sistemlerin de güneşten elde edilen ısı enerjisinin kullanım veya ısıtma

suyuna aktarıldığı primer devrenin, kullanım sıcak suyunun bulunduğu sekonder devrenin ve güneş

enerji sisteminin yetersiz olduğu durumlarda ilave ısıtma devresinin, otomatik olarak diferansiyel

sıcaklık fark yöntemine göre kontrollerini sağlanmak amacı ile geliştirilmiştir.

Elektronik Kontrol Paneli genelde 20 adet farklı uygulama programı ve Türkçe menü gibi bir çok

özelliği ile klasik güneş enerjisi kontrol panellerine göre, montaj ve kullanım kolaylığı sağlayan

yüksek fonksiyonlu bir cihazdır.

Cihazın Sağladığı Özellikler

Sıcaklık sensörü girişleri (3 Adet - Pt1000)

Röle çıkışları (Pompa veya 3 Yollu Valf için 230V

20 Adet Çeşitli Fonksiyonel Uygulama Programı

Çalışma veya Arıza durumunu görüntülemek için led aydınlatma (kırmızı / yeşil)

Zamansal bazlı (günlük - aylık - yıllık) ısı ölçüm ve grafik analiz fonksiyonu

Zaman ve ısı kontrollü termostat fonksiyonu

Güneş yoluyla Anti Legionella koruma fonksiyonu (bakteriyel akciğer hastalığı-zature)

Sistem Soğutma fonksiyonu

Cihaz Kurulum sihirbazı

Sistem koruma fonksiyonu

Kollektör koruma fonksiyonu

Depolama koruma fonksiyonu

Don koruma fonksiyonu (Antifriz programlama)

Elde edilen verileri depolama, istatistik ve grafik analizi çıkarma fonksiyonu

Cihaz Hata bellek analiz fonksiyonu ( tarih ve saat bazlı)

Menü Kilit fonksiyonu

PC yazılımı ile Ethernet bağlantısı (üst versiyon opsiyonel isteğe bağlı)

Programlar:

Page 69: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

109

Page 70: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

110

Page 71: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

111

Page 72: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

112

KOLLEKTÖR VE SİSTEM VERİMLERİ

Düzlemsel güneş kolektörlerinin yapıldığı malzeme ve kalitesi ne olursa olsun, Şekil-1 de

görüldüğü gibi “a” noktası olarak isimlendirilen ve güneş kolektörlerin çalışması esnasında sadece

sabah saatlerinde kısa bir süre için ulaşılabilen “Optik Verimleri” hemen hemen aynıdır. Kalitesiz

kolektörler de, kolektördeki suyun ısınması ile ısıl verim büyük oranda düştüğü şekil-1 de

görülmektedir. Kaliteli kolektörlerdeki ısıl verim azalması, kalitesizlere göre çok az olmaktadır.

Kolektör verimlerinin düşmesinin en önemli iki sebebi;

Kolektörlerde kullanılan camların düşük ışınım geçirgenliği. Kaliteli kolektörlerde ışınım

geçirgenliği % 90–92 civarında ve kalitesiz camlarda ise % 75–80 civarındadır. Camlardan

kaynaklanan bu kayıplar optik kayıplar olarak adlandırılmaktadır.

Kolektör sayısının hesabında, kolektör verimi olarak optik verim yerine, şekilde “b” noktası olarak

adlandırılan günlük ortalama verim değerinin dikkate alınması gereklidir. Şekilde optik verim (“a”)

ve günlük ortalama ısıl verim (“b”) noktaları görülmektedir. Günlük ortalama verimin, optik

verimden oldukça düşük olduğu diyagramdan da anlaşılmaktadır. Güneşli sıcak su ısıtma

sistemlerinde kollektör dışında kalan, ısı eşanjörü, sıcak su tankı, boru tesisatı gibi diğer sistem

elemanlarından meydana gelen kayıplar sistem verimi olarak adlandırılmaktadır. Sistem verimi

(ηsis), uygulamada % 80-95 arasında alınmaktadır. Bu değer, tesisatta kullanılan toplam boru

uzunluna, boruların yalıtımına, sıcak su tanklarının yalıtım durumuna göre değişmektedir.

Page 73: GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ …akademik.duzce.edu.tr/Content/Dokumanlar/ismailgul/Dosya/...41 GÜNE ENERJİSİ ve UYGULAMALARI DERSİ NOTLARI - II Yrd. Doç. Dr. Mesut

113

Düzlemsel güneş kolektörlerinin optik verimi “a” ve günlük ortalama ısıl verimi “b” değerleri.

Düzlemsel güneş kolektörü panel tipleri ortalama ısıl verimleri (%)

Panel tipi Ort. Isıl verim

%

Vakum borulu ve siyah krom Kaplamalı 74 - 77

Bakır levha üzerine siyah krom kaplama 70 - 74

Alüminyum levha üzerine siyah krom kaplama 63 - 65

Bakır levha üzerine siyah boyalı 63 - 65

Alüminyum üzerine siyah boyalı 50 - 54

Galvaniz sac levha üzerine siyah boyalı 35 - 45