|
Güneş Enerjisi Isıtıcı Bilgileri
 |
Güneş enerjisi performansı genellikle bir grafik şeklinde veya üç performans değişkenli bir set biçiminde gösterilir. Değerler brüt alan, açıklık alanı veya yutucu alana dayalı olarak verilebilmektedir. Avrupa’da çoğunluklar açıklık alanı veya yutucu alan kullanılırken Amerika’da genellikle brüt alan kullanılmaktadır. Doğru değerleri kullandığınız sürece hangi değer biçimini kullandığınız fark etmemektedir. Örneğin, brüt alana dayalı olan performans değişkenlerini kullandığınız bir anda yutucu alan kullanmazsanız, bu bir sorun teşkil etmeyecektir.
Birini bir diğerine dönüştürmek için, boy farkı ile çarpınız.
Örnek. Yutucu alan = 0.6m2, brüt alan = 1.1m2. Eğer performans değişkenleri brüt alan için verilmiş ise, yutucu alan değerlerini elde etmek için 1.83 (1.1/0.6 = 1.83) ile çarpınız. Kullanılan alan ne kadar küçüldükçe, performans değişkenleri de yükselecektir.
|
İsviçre’deki SPF deneme laboratuarı (SPF raporu C632LPEN) tarafından sağlanan AP güneş ışınları kolektörü için üç performans değişkeni aşağıdaki şekildedir ( metrik hesaplamalar için- soğurucu alan ):
Dönüşüm Katsayısı: h0 = 0.717
Kayıp Katsayısı: a1 = 1.52 W/(m2K)
Kayıp Katsayısı: a2 = 0.0085 W/(m2K2)
Yukarıda gösterilmekte olan üç performans değişkeninin yanı sıra Watts/m2 cinsinden güneşe maruz kalma seviyesi ( G ), ortam sıcaklığı ( Ta ) ve ortalama dağıtıcı sıcaklığı ( Tm ) bilinmelidir. Bu değerler x değerini verir ve bazen yukarıdaki formülde gösterildiği gibi T*m olarak gösterilir.
Formül nasıl kullanılır?
Ortam sıcaklığına dayalı olarak ortalama dağıtıcı sıcaklığı ve güneşe maruz kalma seviyesi öncelikle x’ in değerini hesaplar.
Örnek. Saat 14:00, ortam sıcaklığı 25oC (77oF), ve ortalama su sıcaklığı [(Tin+Tex)/2] 50oC (122oF). Güneşe maruz kalma seviyesi 800Watts/m2 (252Btu/ft2).
x = (50-25)/800 = 0.03125
Şimdi formüle tüm değerleri giriniz:
h(x) = 0.717 - (1.52*0.03125) - (0.0085*800*0.03125*0.03125)
h(x) = 0.717 - 0.0475 - 0.0066 = 0.663
Zamandaki belirli bir noktada ve belirli çevresel koşullardaki güneş dönüşüm verimliliği 66.3% dür. Yani, güneşten gelen enerjinin tam olarak % 66.3 ‘ü suyu ısıtmak için kullanılmaktadır.
Bu üç çevresel faktörün / G, Tm ve Ta ) bir saatlik bir süre içerisinde sabit olduğu varsayımına dayalı olarak, yutucu alanın her m2 ‘sinde 800 x 0.663 = 530.4 Watt enerji suyu ısıtmak için kullanılacaktır. (168Btu/ft2)
530.4 Watt 456kcal ‘ye eşdeğerdir ve 100L suyu 4.56oC ile ısıtabilmektedir. (20 Galon 10.9oF)
Aşağıda AP güneşsel su ısıtıcı için 0 ‘dan 80oC Delta-T ‘ye kadar üç farklı güneşe maruz kalma seviyesinde performans eğrilerini gösteren bir paragraf bulunmaktadır. Çoğu zaman Delta-T değerleri 20 ile 50oC arasında değişkenlik göstermektedir. Yutmalı soğutma uygulamalarında veya çok soğuk havalar gibi yüksek sıcaklık ısıtmaları için ise daha yüksek değerler olabilmektedir. Görüldüğü gibi, dönüşüm verimliliği güneşe maruz kalma seviyesine önemli şekilde bağlılık göstermekte, daha yüksek güneşe maruz kalma seviyesi daha yüksek güneş dönüşümüne neden olmaktadır.
Gerçekte ortam sıcaklığı dalgalanmalar gösterecektir ve dağıtıcı sıcaklık su ısıtıldıkça kademeli olarak artacaktır. Ayrıca, güneşe maruz kalma seviyeleri aralıklı bulut örtüleri ile dalgalanma yaşayacaktır. Her gün/ay/yıl için enerji çıktısını daha doğru bir biçimde hesaplayabilmek için çevresel verilerle ilgili daha ayrıntılı bir set oluşturulmalı ve gün boyunca birçok performans hesaplamaları yapılmalıdır. Yerel ApricusTM distribütörünüz size aylık ve yıllık ortalama performans tahminlerini ile bulunduğunuz yer için ısı çıktısı ve dolayısıyla güneşin katkısı hakkında bilgi verebilir.
Yukarıda belirtilen performans hesaplamalarında dikkate alınmayan bir faktör ise gün boyunca güneş kolektörü çıktılarındaki enine IAM ( Geliş Açısı Değiştirici ) değerlerinin etkisidir. IAM hakkında daha fazla bilgi edinmek için lütfen bir sonraki bölümü okuyunuz. |
 |
IAM’ yi Anlama
IAM ( Incidence Angle Modifier ) geliş açısı değiştirici‘nin bir kısaltması olup basitçe kolektörün yutucusuna gelen güneş radyasyonunun miktarını belirtmek için kullanılan nümerik bir değerdir. Kolektörün güneş ışınlarına dik olduğu ve dolayısıyla en yüksek radyasyonu aldığı zaman 1 değeri elde edilir.
Gün doğumundan gün batımına kadar güneşi izlemek için bir aygıta montajlanan güneş kolektörü ( PV uygulamalarında yaygın bir kullanım ) gün boyunca sürekli güneşi gördüğü zaman 1 değerinde bir IAM değeri alır. |
Sabit bir açıya yüklenen bir kolektör ise ( genellikle mevkinin enlemine eşit ) güneşin yutucu yüzeye dik olmadığı sabah ve öğleden sonra saatlerinde daha düşük bir radyasyon seviyesine maruz kalacaktır. ( IAM değeri < 1 )
Şu anda piyasada olan çoğu güneşsel su ısıtıcıları için performans kıyaslamasında IAM göz önüne alınan önemli bir faktör değildir. Bunun nedeni düz plaka kolektörler, düz yutuculu boşaltılmış tüp kolektörler veya yansıtıcı panel kullanan kolektörlerin genellikle oldukça benzer bir takım enine ve boyuna IAM değerlerine sahip olmasıdır. Sabit açılı kolektörler için en dikkate alınan değer gün boyunca olan güneş radyasyonunu yansıtması açısından enine IAM’ dir. Boyuna IAM ise yükleme açısına ve yıl boyunca ısı çıktısında var olan değişimlere bakıldığında daha yararlıdır, çünkü ufuktaki güneş açısı kış ve yaz mevsiminde değişiklik göstermektedir.
AP güneş kolektörü için boyuna ve enine IAM değerleri aşağıdaki şekildedir:
0 0o 10o 20o 30o 40o 50o 60o 70o 80o 90o
Kq (boyuna) 1.0 0 0 0 0 0.93 0 0 0 0.0
Kq (enine) 1.0 1.02 1.08 1.18 1.37 1.4 1.34 1.24 0.95 0.0
SPF raporu C632LPEN)
Not: 1o = 4 dakikalık süre. Dolayısıyla, 1 saat = 15o
Aşağıdaki grafik AP modeli için enine IAM değerlerini, bir ön düz plaka ve ön boşaltılmış tüp yansıtıcı panel güneş su ısıtıcısını göstermektedir.
Görüldüğü üzere AP güneşsel su ısıtıcının diğer iki güneşsel su ısıtıcıdan oldukça farklı olan bir eğrisi bulunmaktadır. Bunun nedeni gün boyunca pasif bir biçimde güneşi izleyen silindirik yutucu alandır. 40-50o ‘da tüplerin arasında ışık kaybı ve tüp çakışması yaşanmamakta, böylelikle bağıntılı performansta bir doruk noktası gözlemlenmektedir. Bu ideal olandır, çünkü bu süreçte ( sabah saatlerinin ortasından öğleden sonra saatlerinin ortasına ) güneşe maruz kalma seviyeleri oldukça yüksektir. ET-yansıması tarafından sağlanan 70o ‘deki doruk noktasının pek bir yararı olmamaktadır, çünkü bu açı güneşe maruz kalma seviyelerinin çok düşük olduğu sabah saatlerinin başları ve öğleden sonra saatlerinin sonlarına karşılık gelmektedir. Düz plaka kolektörünün IAM değerleri açı yükseldikçe ve güneş dönüşüm verimliliği yalnızca gün ortasında doruk noktasında iken 1 den aşağıya düşmektedir.
Bu değerleri tam olarak ölçebilmek için, kosinüs ayarlamalı olmaları ve güneş her gün gökyüzünden geçerken belirli bir yüzey alanında güneş radyasyon seviyelerindeki değişikliği açıklaması gereklidir.
Kosinüs Ayarlamalı Enine IAM Değerleri (IAM Ayarlaması)
Güneş tüplerinin yuvarlak şekli nedeniyle yutucu gün ortasının iki tarafından birinde ( 9:20 ‘den 14:40 ‘a kadar ) 40o ‘dan güneşi takip eder. Kosinüs ayarlı IAM değerleri bunu onaylar, kolektör 40o’ya kadar ~1 ‘lık bir değer korur ki bunun ötesinde tüpler çakışmaya başlar ve bağıntılı yüzey alanı azalır. Düz plaka kolektörleri ve düz yutuculu diğer kolektörler yalnızca gün ortasında doruk noktasına ulaşan oldukça standart bir çan eğrisi gösterir. |
 |
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 miktarsa 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 ( kolektörde ışıldayan ışığın daha büyük bir yüzdesi tam olarak yutulur ).
Güneş gün ortasından önce veya sonra 2 saat 40 dakika ile ilintili olan 40o 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 40o’nun ötesine düşer ( sabahın ilk saatlerinde ve öğleden sonranın son saatlerinde ), bu yüzden yüzey alanındaki bu düşüş kolektörün 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, kolektör 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.
Kolektör 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 kolektör 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 15o ‘ya karşılık geliyorsa o zaman 7 saat de gün ortasında her iki tarafa 50o ‘ya karşılık gelmektedir. Bu süreçteki AP güneş kolektörü 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.
Hepsini birlikte öne sürmek
Farklı kolektörlerin performansını nasıl kıyaslarız?
Kolektörleri 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 “ kolektörün maruz kaldığı normal Delta- T sırası ( Tm-Ta ) anlamına gelmektedir. İçten su ısıtma için ortalama olarak 30-40oC’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 kolektör için hesaplamalarımız şu şekilde olacaktır:
AP: Performans = 0.717 - (1.52 x 0.1) - (0.0085 x 400 x 0.0875 x 0.0875) x 1.0= 53.9%
FP: 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, AP güneş kolektörü 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.
SP-A : Aktif Kapalı Döngü Güneşsel Su Isıtıcı Sistemleri
Kapalı Döngü Güneşsel Isıtıcı Sistemleri tek veya çoklu güneşsel ısıtıcı uygulama sistemleri için uygundur. Örneğin ev güneşsel su ısıtıcısı, güneşsel su ısıtıcı sıcak teknesi, güneşsel havuz ısıtıcısı veya güneşsel depo ısıtma sistemleri. Kapalı Döngü Güneşsel Isıtıcı Sistemleri, tartışmalı su kaliteli alanlar ile her türlü ilkim koşullarında kullanıma uygundur. Kapalı Döngü Güneşsel Isıtıcı Sistemleri aşırı soğuk alanlarda tercih edilen seçenektir.
 |
Kolektör
Kolektör Sensoru
Manüel Hava Subapı
Sertleştirme Valfı
Kolektör Dönüşü
Musluklara kadar sıcak su
Kontrol Subapı
Doldurma Ve Temizleme İçin Hortum Başlıkları
Uzatma Deposu
Hava alığı & Hava Boşaltma Deliği
Tablalı Veya Bağlamalı Sirkülasyon Pompası
Basınç Emniyet Subapı
Basınç Göstergesi
Kolektör Kaynağı
Isı İletim Bobini
Güneşsel Sıcak Su Deposu
Daldırma Isıtıcı
USDT 2001 Denetleyicisi |
İşletim
Kolektör sensoru TC'de sıcaklık dönüş sıcaklığı TR den en az önceden seçilen ( delta T )
miktarı kadar yüksek ise, denetleyici ( 18 ) pompayı açacaktır.
Pompa, döngü etrafında bir ısı transfer sıvısını dolaştırır.
Kolektördeki ısı depodaki ısı iletim bobini boyunca içerideki suya iletilir.
Pompa çalışırken delta T bulunmazsa pompa teke geçecektir.
Var olan bir depo sıcaklığı Tmax'a ulaştığında denetleyici pompayı kapatır.
Kontrol subapı(geri dönüşsüz valf)ısıyı depodan korur ( örneğin geceleri )
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
DEV KAMPANYA
3
KİŞİLİK ENERJİ SİSTEMİ
MONTAJ DAHİL
975 TL
Stoklarla sınırlıdır |
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
| |
|
