Basınçlı (Kapalı) Sistemlerin Çalışma Prensipleri

Bu modellerde sistemin yerleşik bir deposu bulunmamaktadır, aslında 20 tüplük güneş enerjisi sisteminin dağıtıcısı yalnızca 510ml/1pint ( yaklaşık 510 ml/ yarım litre ) su içermektedir. Suyun dağıtıcıya ve sonra tekrar güneş deposuna sirkülasyonunu sağlamak üzere bir sirkülasyon pompasına ihtiyaç duyulmaktadır. Çoğu içten yüklemelerde yalnızca 2L/dakika lık bir akış oranı gerekmektedir, dolayısıyla az bir miktar watt lık pompa yeterli olacaktır. Daha büyük pompalar yalnızca birçok güneş kolektörü seri olarak bağlandığında veya pompanın ana basıncın üstesinden gelmesini gerektiren durumlarda kullanılmaktadır. Düşük akış oranlarında basınç düşüşü en azdır, 20 tüplük dağıtıcı için yalnızca 700 Pa @ 3.3L/dakika'dır ve bu yüzden pompaların boyutunda dikkat edilmesi gereken büyük bir faktör değildir.
SEMAi vakumlu güneş tüpleri bakır başlığı mükemmel bir yalıtım sağlaması için izolasyon maddesi ile çevrelenmiştir. Ancak güneş enerjisi sistemine giden ve gelen boru tesisatı yine de donmaya hassastır ve bu nedenle geleneksel donma korumasının işleme konması gerekmektedir. Güneş tüpleri ve ısı boruları aşırı soğuk koşullara zarar görmeden karşı koyabilmektedir.
Güneş tüplerinin avantajı içini ısı kaybına karşı mükemmel denebilecek seviyede yalıtmasıdır. Yani, ısı yutulduğu zaman dağıtıcıdaki suya gönderilir ve dış ortamda kayba uğramaz. Güneş tüpleri ile düz plaka güneş kollektörleri arasındaki anahtar nokta işte bu yalıtıcı özelliklerdir. Isı borusunun ısı gönderimi verimliliği ile birleştiğinde SEMAi güneş enerjisi sistemleri tüm yıl boyunca en mükemmel ısı çıktısını verebilir. Vakum tüpün IAM değerleri de düz yutuculu güneş kollektörlerinden çok farklıdır. Pozitif (>1) IAM değerleri, güneş kolektörünün sabah saatlerinin ortasında ve öğleden sonra saatlerinin ortasında en iyi şekilde işlem yaptığı ve gün boyunca daha sabit bir ısı çıktısı şeklinde sonuçlandığı anlamına gelir.
Çatınıza bir güneş enerjisi sistemi takarken nasıl göründüğü kesinlikle önemlidir. SPA modeli güneş enerjisi sistemlerimiz alçak profilli ve çatı yüzeyine yakın durması için dizayn edilmiştir. Tüpler siyahtır ve bu yüzden çoğu çatı rengi ile bir ahenk oluşturmaktadır.  SPA modelleri iki veya daha fazla sistemi aralarında bir boşluk kalmaksızın yan yana bağlanabilmesine olanak tanır. Uç portları daha büyük ölçekli uygulamalarda seri halindeki bağlantının kolaylığı ve tesisat boyunca basınç düşmesini azaltmak için kullanılabilmektedir.

Kimyasal aşınma su ve yüksek sıcaklık içeren her sistem için mutlaka üzerinde durulması gereken bir faktördür. Ilık ortamlarda, ağır bir biçimde klorlanmış su güçlü bir aşındırıcı etken haline gelebilir. En yüksek aşınma direncini elde etmek için, AP güneş kolektörü başlık için yüksek saflıkta ( 99.93 % ) bakır boru tesisatı ve gümüş lehim kullanmaktadır. Bakır mükemmel bir aşınma direnci oluşturmakta ve ev tesisatlarında yaygın bir biçimde kullanılmaktadır. Eğer sistemde aşındırıcı sıvılar kullanılmak zorunda ise, o zaman kapalı bir döngü şiddetle tavsiye edilmektedir, böylelikle aşındırıcı olmayan sıvılar da güneş kolektörü döngüsünde kullanılabilecektir. Eğer montaj açık akımda durgun su termal depo türü depoda ise, kimyasal aşınma ve kireç neredeyse elenmiştir, çünkü sistem neredeyse hiçbir taze su kaynağını kabul etmemektedir.
Vakum tüplü güneş enerjisi sistemlerinin ve hatta tüm güneş kollektörlerinin yüksek maliyeti popülerlikleri ve geniş ölçekli kullanımları için büyük bir engel olmuştur. SEMAi vakum tüplü güneş enerjisi sistemleri mükemmel ısı çıktısı ve güvenilir işlem sağlayan yüksek kaliteli bir sistemdir. Akıllı ürün tasarımı ve düşük üretim maliyetlerinin bir sonucu olarak SEMAi sistemleri, artık maddi olarak elde edilebilir ve hızlı geri ödeme imkânları sunmaktadır.
Bulunduğunuz yerdeki satıcılar için lütfen bizimle iletişime geçiniz.
Toplam sistem maliyeti, enerji maliyetleri ve güneşe maruz kalma seviyeleri gibi faktörlere bağlı olmaktadır.

Kireç oluşumu birçok bölgede bir sorundur, çünkü özellikle sıcak su sistemlerinde tesisatı kademeli olarak tıkamaktadır. SEMAi güneş enerjisi sistemleri ürettiği yüksek sıcaklıklarla birlikte dağıtıcıdaki kireç oluşumu ortaya çıkabilmektedir. Eğer su kaynağı çok sert ise iki ana seçenek vardır:
1. Tesisatta elektrikli veya manyetik bir su yumuşatıcısı kullanmak
2. Kapalı döngü sistemini kullanmak
3. Durgun su termal depo yapılandırmasını kullanmak.
Sistemin geri kalanını korumak için halen birinci seçeneğe ihtiyaç duyulabilir.
Kapalı bir döngü daha karmaşık bir sistem tasarımı ve artı maliyet gerektirmektedir. Kapalı bir döngü kullanmak için kireçten kaçınmak dışında başka bir neden yoksa o zaman geniş bir şekilde elde edilebilir su yumuşatıcı aygıtlarından birini kullanmak tavsiye edilebilir.

SPA modelleri geniş ölçekli sıcak su gerektiren uygulamalar için ideal olup otellerde, motellerde, pansiyonlarda, apartman yapılarında ve sıcak su veya ısıtmanın gerek duyulduğu her yerde kullanılabilmektedir. Geniş ölçekli uygulamalar ekonomi açısından ev için olanlardan daha uygundur, çünkü her bir veya iki adet güneş enerjisi sistemi için bir pompa veya depo olması yerine 50 adet güneş enerjisi sistemi için tek bir depo ve pompa kullanılabilmektedir. SPA modelleri  şehir şebekesi basıncını kabul edebilmektedir, ayrıca kimyasal aşınmaya dirençlidir ve seri ve/veya paralel olarak takılabilmektedir. Bu yüzden çok geniş bir oranda büyük ve küçük ölçekli uygulamalara uygundur.

Bir ev uygulamasının onarılmasının maliyeti, yedek parçaların maliyeti yüzünden pek fazla olmasa da bir teknisyeni çağırmakla oluşan işgücü maliyeti nedeni ile sürekli artmaktadır. Bu dikkate alınarak AP güneş kolektörleri bakım istemeyen bir şekilde tasarlanmıştır, yine de eğer ki bir güneş tüpü zarar görecek olursa sadece basit becerileri olan herhangi bir kişi tarafından rahatlıkla ve hızlıca değiştirilebilmektedir.

Tüplerin gün boyunca güneşi nasıl pasif bir biçimde takip ettiğini anlamak için sol taraftaki diyagramı inceleyiniz.

Tüplere yukarıdan ( 0o ) bakıldığı zaman her tüpün yüzeyi açıkça görülür, dolayısıyla en yüksek miktarda güneş ışınına maruz kalır. Fakat bu açıda bir miktar ışık tüplerin arasında kaybolur ve bu nedenle bu 1 IAM değeri için bir referans noktası olarak kullanılır, aralıklar kapandığında IAM değeri yükselir.
Güneş gün ortasından önce veya sonra 2 saat 40 dakika ile ilintili olan 40 o açısına ulaştığı zaman güneş tüpleri yine aralarında bir boşluk veya çakışma olmadan tam olarak görünebilir bir konumdadırlar. Saf IAM değerlerinin doruk noktaya ulaştıkları bir noktadadır. Tüpler üzerine gelen tüm güneş ışığına maruz kalırlar ve tüpler halen güneşe diktir. Bu noktada kosinüs ayarlı IAM’ nın halen 1 olmasının nedeni budur.

Açı büyüdükçe tüpler çakışmaya birbirlerini gölgelemeye başlarlar. Hala güneşi görmektedirler, fakat güneş ışığına maruz kalan yutucu yüzey alanı daha azdır. Sadece düşük bir miktar 40 o’nin ötesine düşer ( sabahın ilk saatlerinde ve öğleden sonranın son saatlerinde ), bu yüzden yüzey alanındaki bu düşüş sistemin toplam günlük enerji çıktısı üzerinde en az etkiye sahiptir.  


IAM Ayarlaması :
Kolektörün ısı çıktısını hesaplarken, kosinüs ayarlı IAM değeri formülde bulunmalıdır.
Isı Çıktısı = Performans x Kosinüs Ayarlı IAM değeri x Güneşe Maruz Kalma x Yutucu Yüzey Alanı

Örnek:

Performans = 66.3%
Kosinüs Ayarlı IAM 30o’da  = 1.02
Güneşe Maruz Kalma = 800 Watt/m2
Yutucu Yüzey Alanı = 2.4m2

Isı Çıktısı = 0.663 x 1.02 x 800 x 2.4 = 1298.4Watts

Dolayısıyla, kolektör 1298.4 Watt ısı çıktısı sağlayacaktır.


IAM Ayarlama Hesaplarını Basitleştirme
Yukarıda tamamlanmış olan hesaplama yalnızca zamanda belirli bir nokta içindir ve bütün bir gün üzerindeki esas performansın bir göstergesi değildir. Performans modelleme yazılımı kullanılarak, kollektör performans değişkenleri, kosinüs ayarlı IAM değerleri ile birlikte ortalama günlük sıcaklık değişimleri, soğuk su sıcaklıkları, gün ışığı saatleri, güneşe maruz kalma seviyeleri de dikkate alınarak saat başı hesaplamalar yapılabilmektedir. Böylelikle aylık ve yıllık ortalama performans değerleri tahmin edilebilir.  
Kollektör performansını kıyaslamak amacıyla basit bir günlük hesaplamayı tamamlamak için ortalama bir Watt/m2 değeri ile birlikte ortalama bir IAM değeri kullanılabilir. Bu gün için ısı çıktısının tam anlamıyla doğru bir göstergesi olmamakla birlikte iki kollektör arasında bir kıyaslama yapılabilmesine izin vermektedir.
Yararlı güneş radyasyonun büyük çoğunluğunun gün ortasındaki 6-7 saatlik kısımda düşmesi nedeniyle bu süreçteki IAM değerlerinin ortalaması kullanılabilir. Eğer bir saat 15 o ‘ye karşılık geliyorsa o zaman 7 saat de gün ortasında her iki tarafa 50 o ‘ya karşılık gelmektedir. Bu süreçteki SPA modeli için ortalama kosinüs ayarlı IAM 1 ‘dir ve düz tabaka kolektörü 0.83’ dür ( burada tabloya bakınız ). Dolayısıyla bu faktörler performans formülünde kullanılabilir. Detaylı bilgi için bir sonraki bölümü okuyunuz. 

Farklı kolektörlerin performansını nasıl kıyaslarız?

Kollektörleri kıyaslarken en yüksek verimlilik seviyeleri yerine normal işletim sırasından yeterlilik değerlerini kullanmak daha iyi sonuç verir, çünkü ortalama yıllık performansı bu daha iyi gösterecektir. “ Normal işletim sırası “ kollektörün maruz kaldığı normal Delta- T sırası ( Tm-Ta ) anlamına gelmektedir. İçten su ısıtma için ortalama olarak 30-40 o C’lik bir değer yaygın olarak kullanılmaktadır.  
Her bölgenin farklı ortam sıcaklıkları ve farklı güneşe maruz kalma seviyeleri vardır, fakat kıyaslama amacıyla standart bir takım çevresel faktörler kullanabiliriz.
Orta seviyede bir iklimde, ilkbahar mevsiminde “ortalama” bir aralıklı bulutlu gün 3.5kWh/m2/gün’ lük bir güneşe maruz kalma seviyesi verir. Gün doğumundan gün batımına dek gün boyunca güneş radyasyonu dağılımı aşağıdaki grafikte gösterilmektedir.  
Görüldüğü gibi 9:00 ile 16:00 arasında 90%’lık bir oranla radyasyon düşer ve güneşe maruz kalma seviyesi bu süreçte ortalama 400W/m2’ dir.

Şimdi bir kıyaslama yapmak için bir takım faktörlere sahibiz:

1. Güneşe maruz kalma seviyesi = 400Watts/m2 (G)
2. (Tm-Ta) = 35K
3. (Tm-Ta)/G = 0.0875(x)
3. Apricus AP:
- Performans değişkenleri: h0 = 0.717, a1 = 1.52, a2 = 0.0085 (SPF)
- IAM ayarlaması = 1.0(M)
4. Öndeki Düz Plaka:
- Performans değişkenleri: h0 = 0.8, a1 = 2.99, a2 = 0.023 (SPF)
- IAM ayarlaması = 0.83 (M)

Önceki formülü hatırlayalım. Sadece sonuna IAM ayarlamasını eklememiz gerekiyor. ( M )

Böylelikle iki kollektör için hesaplamalarımız şu şekilde olacaktır:

SPA: Performans = 0.717 - (1.52 x 0.1) - (0.0085 x 400 x 0.0875 x 0.0875) x 1.0= 53.9%

Panel tip: Performans = 0.8 - (2.99 x 0.1) - (0.023 x 400 x 0.0875 x 0.0875) x 0.83 = 35.8%

Verilen değişkenler kullanıldığında, SPA güneş kollektörü verilen yutucu alan için 33.6 % oranında daha fazla ısı çıktısı ile sonuçlanacaktır.

Aynı hesaplama performans değişkenleri ve IAM değerlerini kullanarak diğer kolektörlerde de tamamlanabilir.