Güneş Kollektörlü Sıcak Su Sistemleri

Güneş kollektörlü sıcak su sistemleri, güneş enerjisini toplayan düzlemsel kollektörler, ısınan suyun
toplandığı depo ve bu iki kısım arasında bağlantıyı sağlayan yalıtımlı borular, pompa ve kontrol edici
gibi sistemi tamamlayan elemanlardan oluşmaktadır.
Güneş Kollektörlü Sıcak Su Sistemi
Güneş kollektörlü sistemler tabii dolaşımlı ve pompalı olmak üzere ikiye ayrılırlar. Her iki sistem de
ayrıca açık ve kapalı sistem olarak dizayn edilirler.
Tabii Dolaşımlı Sistemler: Tabii dolaşımlı sistemler ısı transfer akışkanının kendiliğinden dolaştığı
sistemlerdir. Kollektörlerde ısınan suyun yoğunluğunun azalması ve yükselmesi özelliğine
dayanmaktadır. Bu tür sistemlerde depo kollektörün üst seviyesinden en az 30 cm yukarıda olması
gerekmektedir. Deponun alt seviyesinden alınan soğuk (ağır) su kollektörlerde ısınarak hafifler ve
deponun üst seviyesine yükselir. Gün boyu devam eden bu olay sonunda depodaki su ısınmış olur. Tabii
dolaşımlı sistemler daha çok küçük miktarda su ihtiyaçları için uygulanır. Deponun yukarıda bulunması
zorunluluğu nedeniyle büyük sistemlerde uygulanamazlar. Pompa ve otomatik kontrol devresi
gerektirmediği için pompalı sistemlere göre biraz daha ucuzdur.
Pompalı Sistemler: Isı transfer akışkanının sistemde pompa ile dolaştırıldığı sistemlerdir. Deposunun
yukarıda olma zorunluluğu yoktur. Büyük sistemlerde su hatlarındaki direncin artması sonucu tabii
dolaşımın olmaması ve büyük bir deponun yukarıda tutulmasının zorluğu nedeniyle pompa kullanma
zorunluluğu doğmuştur.
Pompalı sistemler otomatik kontrol devresi yardımı ile çalışırlar. Depo tabanına ve kollektör çıkışına
yerleştirilen diferansiyel termostatın sensörleri; kollektörlerdeki suyun depodaki sudan 10 o C daha sıcak olması durumunda pompayı çalıştırarak sıcak suyu depoya alır, bu fark 3 o C olduğunda ise pompayı
durdurur. Pompa ve otomatik kontrol devresinin zaman zaman arızalanması nedeniyle işletilmesi tabii
dolaşımlı sistemlere göre daha zordur.
Açık Sistemler: Açık sistemler kullanım suyu ile kollektörlerde dolaşan suyun aynı olduğu sistemlerdir.
Kapalı sistemlere göre verimleri yüksek ve maliyeti ucuzdur. Suyu kireçsiz ve donma problemlerinin
olmadığı bölgelerde kullanılırlar.
Kapalı Sistemler: Kullanım suyu ile ısıtma suyunun farklı olduğu sistemlerdir. Kollektörlerde ısınan su
bir eşanjör vasıtasıyla ısısını kullanım suyuna aktarır. Donma, kireçlenme ve korozyona karşı çözüm
olarak kullanılırlar. Maliyeti açık sistemlere göre daha yüksek verimleri ise eşanjör nedeniyle daha
düşüktür.
DÜZLEMSEL GÜNEŞ KOLLEKTÖRLERİ
Düzlemsel güneş kollektörleri, güneş enerjisinin toplandığı ve herhangi bir akışkana aktarıldığı çeşitli tür
ve biçimlerdeki aygıtlardır.
Düzlemsel güneş kollektörleri, üstten alta doğru, camdan yapılan üst örtü, cam ile absorban plaka
arasında yeterince boşluk, kollektörün en önemli parçası olan absorban plaka, arka ve yan yalıtım ve
yukardaki bölümleri içine alan bir kasadan oluşmuştur (Şekil-2).
Düzlemsel Güneş Kollektörü
Üst örtü: Kollektörlerin üstten olan ısı kayıplarını en aza indirgeyen ve güneş ışınlarının geçişini
engellemeyen bir maddeden olmalıdır. Cam, güneş ışınlarını geçirmesi ve ayrıca absorban plakadan
yayınlanan 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 % 5
mertebesinde arttırır.
Absorban Plaka : Absorban plaka kollektörün en önemli bölümüdür. Güneş ışınları, absorban plaka
tarafından yutularak ısıya dönüştürülür ve sistemde dolaşan sıvıya aktarılır.
Absorban plaka tabanda ve üstte birer manifold ile bunların arasına yerleştirilmiş akışkan boruları ve
yutucu plakadan oluşur. Yutucu plaka ışınları yutması için koyu bir renge genellikle siyaha boyanmıştır.
Kullanılan boyanın yutma katsayısının (absorptivite) yüksek uzun dalga boylu radyasyonu yayma
katsayısının (emissivite) düşük olması gerekmektedir. Bu nedenle de bu özelliklere sahip seçici yüzeyler
kullanılmaktadır. 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 kollektör verimi ortalama % 5 artar.
Absorban plaka, borular ile sıkı temas halinde olmalıdır. Alüminyumda olduğu gibi, akışkan borularının
kanatlarla bir bütün teşkil etmesi en iyi durumdur. Bakır ve sacda bu mümkün olmadığı için akışkan
boruları ile plakanın birbirine temas problemi ortaya çıkmaktadır. Bu problem ya tamamen yada belli
aralıklarla lehim veya kaynak yapmakla çözülebilir.
Isı Yalıtım: Kollektörün arkadan olan ısı kayıplarını minumuma indirmek için absorban plaka ile kasa
arası uygun bir yalıtım maddesi ile yalıtılmalıdır. Absorban plaka sıcaklığı, kollektörün boş kalması
durumunda 150 °C’a kadar ısınması nedeniyle kullanılacak olan yalıtım malzemesinin sıcak 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,
absorban plakaya bakan tarafı sıcak yalıtım malzemesi ile takviye edilerek kullanılmalıdır.
Kollektör Kasası : Kasa, yalıtkanın ıslanmasını önleyecek biçimde yapılmalıdır. Özellikle kollektör
giriş ve çıkışlarında kasanın tam sızdırmazlığı sağlanmalıdır. Kasanın her yanı 100 kg/m2 (981
Pa=N/m2) basınca dayanıklı olmalıdır (TSE-3680). 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.

İlgili Konular

Yorum yapın