Güneş Enerjisi

Güneş Enerjisiyle Su Isıtma Sistemi

Genel hatlarıyla bahsedecek olursak, güneş enerjisiyle su ısıtma sistemleri (GESIS), kendi sistemi içerisindeki özelleşmiş parçaların kompozit bir yapı oluşturduğu, kollektörler yardımıyla güneşten emilen enerjiyi ısı enerjisine çevirerek bu sayede suyun ısıtılmasına olanak sağlayan yenilenebilir, çevreci ve aynı zamanda maliyeti düşük bir sistemdir.

Güneş enerjisiyle su ısıtma sistemleri daha çok su ısıtma üzerine kullanılıyor gibi görünseler de bu amacının yanı sıra binaların ısıtılıp soğutulması, havuzların ısıtılması ve daha gelişmiş versiyonlarında (yoğunlaştırılmış solar termal sistemler) elektrik üretimi gibi özellikleri de görebilmemiz mümkündür. Gün boyu yüksek ışınıma maruz bölgelerde GESIS gibi sistemlerin kurulması, su ısıtma maliyetlerinde de %90’a varan bir azalmayı karşılama potansiyeline sahiptir.

Güneş enerjisiyle su ısıtma sistemleri temel olarak güneş enerjisini yani içerisindeki radyasyonu emip ısı enerjisine dönüştüren bir kollektör paneli ve üretilen ısının aktarıldığı sıcak suyu depolayacak yalıtkan bir tanka sahiptir.

Aktif Termal Sistem ve Pasif Termal Sistem olarak ikiye ayrılır. İkisi arasındaki en temel ve bariz fark aktif sistemin, akışkan hareketinde suyu devridaim ettiren bir pompa kullanıyor olmasıyken, pasif sistemin bu işi yer çekimi ve genleşme gibi doğal konveksiyon yoluyla yapmasıdır. Aynı zamanda aktif sistemler, pasif sistemlere nazaran daha verimlidir.

Aktif Güneş Enerjisiyle Su Isıtma Sistemleri

GESIS sistemleri arasında en çok kullanılanı ve bu tarz sistemler arasında en verimli olanıdır.

İlk olarak kollektörler tarafından yakalanan güneş ışınları, kollektör içerisindeki emici katman vasıtasıyla ısı enerjisine çevrilir. Isı enerjisi daha sonrasında kollektör panel içerisindeki solar sıvıya aktarılır. Eğer doğrudan bir akış söz konusuysa bu durumda solar sıvı kullanılmaz. Kollektör içerisindeki ısı seviyesi yeterli biz düzeye ulaştığı vakit kontrol ünitesi tarafından akış kontrol edilir ve pompalama sistemi başlatılır. Isı eşanjörü de tam bu kısımda kendini gösterir ve tank içerisindeki suyu ısıtmak adına ısı geçişini sağlar. Solar sıvı, daha sonrasında kollektör paneline geri döner ve döngü bu şekilde devam eder.

Pasif Güneş Enerjisiyle Su Isıtma Sistemleri

Bu tarz sistemlerde pompa ekipmanı kullanılmaz. Aktif termal sisteme nazaran daha basit bir yapısı vardır.

Evsel su ilk olarak su tankının içerisinden geçer. Bu durum bütün bir sistemin suyla dolmasını sağlar. Kollektörler içerisine sızan bu su, kollektörde gittikçe ısınır ve genleşme sonucu tankın üst katmanına hareket eder. GESIS sistemini besleyen su geldikçe bu akış sürekli olarak devam eder. Herhangi bir pompanın ihtiyaç duyulmadığı bu sistemlerde doğal sirkülasyon tam da bu durumu ifade etmektedir.

GESIS sistemler, genelde aktif ve pasif sistem olarak ayrılırlarken, özelde ise akış tiplerine bağlı olarak sınıflandırılırlar.

1. Doğrudan Dolaşımla Çalışan GESIS Sistemler

   Bu tarz sistemlerin en çarpıcı özelliği güneşten elde etmiş olduğu ısıyı herhangi bir termal sıvıdan geçirmemesi, adı üstünde doğrudan suya iletmesidir. Bu tarz sistemlerin kurulduğu bölgeler bu yüzden daha çok ılıman iklimler üzerindedir. Soğuğa karşı da epey hassastırlar.

2. Dolaylı Dolaşımla Çalışan GESIS Sistemler

   Bu tarz sistemlerde ısıyı taşıyan glikol ve metanol gibi özel bir termal sıvı bulunur. Bu sıvı, kollektör tüpleri içerisinde ısındıktan sonra ısısını suya vermek için bir ısı eşanjöründen geçer ve bu eleman vasıtasıyla ısı, termal sıvıdan suya aktarılır. Bu şekilde de döngü devam eder. İçerisindeki ısı akışkanının donmaya karşı dirençli olmasından kaynaklıdır ki soğuk iklimlerde tercih edilir.

Güneş Enerjisiyle Su Isıtma Sistemleri Temel Bileşenler

Aktif ve pasif GESIS sistemlerinin kendine has ekipmanları bulunmaktadır. Aşağıdaki ekipmanlardan kollektör ve depolama tankı iki sistemde de ortak olarak bulunur.

1. Kollektörler

   Güneş içerisindeki radyasyondan kaynaklı enerjiyi emip ısıya dönüşümünü sağlayan ekipmanlara kollektör adı verilir. Kollektör içerisindeki asıl işi yapan yani ısı dönüşümünü sağlayan kısım emici katman olarak adlandırılır. Emici katmana geçen güneş ışını bu plakaya çarparak ısıya dönüşür. Bazı sistemlerde iç iletim mekanizması bakır levhalarla kaplıyken bazı versiyonlarında vakumlanmış cam tüpler bulunur. GESIS sistemlerinin ana bileşeni olan bu ekipmanın farklı türleri de bulunmaktadır. Bunlar:

   1. Tahliyeli Tip Kollektörler
   2. Düz Plaka Tipi kollektörler
   3. Entegre Kollektör Sistemleri
2. Isı Eşanjörü

   Bu ekipmanın görevi ise kullanılacak su ile ısı akışkanı arasındaki termal ısı geçişinin sağlanmasıdır. Bundan dolayı iç yapısı iyi iletken malzemelerle donatılmış ve akışkan sıvıların birbirlerine karışmaması adına da aradaki bir duvar vasıtasıyla bu durum engellenmiştir.

3. Depolama Tankları

   Güneşin olmadığı ya da bulutlu havaların hâkim olduğu zamanlarda edinilen sıcak suyun işlevsel olarak kullanılmasını sağlar. İçerisindeki sıvı, ısı eşanjörü tarafından ısıtılmış kullanım suyudur. Sistem akış hâlindeyken çevreye olan ısı kayıplarını da en aza indirmek açısından büyük önem taşır. Bu bakımdandır ki yerleştirildiği konum önemlidir.

4. Pompa

   Güneş kollektörleri ile depolama tankı arasında suyun akışını sağlar. Doğal sirkülasyon olayının gerçekleşmediği durumlarda kullanılır.

5. Kontrol Ünitesi

   Akışkanın hareketini kontrol edip içerisindeki regülatör vasıtasıyla da sıcak su ihtiyacına ve kollektörlerin topladığı solar radyasyon miktarına göre solar sıvının akışını kontrol eder. Kısaca sistemin beynidir diyebiliriz.