4.3.3 Solar Pompalar

Transkript

1 4.3.3 Solar Pompalar Kurulacak bir güneş enerji sisteminde, gerek kullanılan özel solar sıvının viskozitesinin yüksek oluşu gerekse de, solar sıvının -10 C ile 250 C arasında değişen sıcaklıklara ulaşacağı düşünüldüğünde, kullanılması gereken pompanın özelliklerinin, nedenli önemli olduğu anlaşılır. Güneş enerji sistemlerinde kullanılacak pompaların Matched flow denilen dönme sayısına bağlı pompalar 24 Volt doğru akım pompaların kullanılması her zaman sistem verimliliği anlamında avantaj sağlamaktadir. Sistem içerisinde, kalorifer sistemlerinde kullanılan pompaların kullanımı halinde, yukarıda bahsedilen nedenlerden dolayı pompa verimlilikleri %2 ile %7 arasında değişen verimliliklere gösterecek, sonuç olarak ta, güneş enerjisi siteminin üretmiş olduğu %15 e yakın bir verimliliği ortadan kaldıracaktır. Türkiye nin yazili izni olmadan kullanilamaz yada cogaltilamaz. Page 1

2 4.3.4 Solar Ejanşörler Kollektörler tarafından elde edilen ısı, su tanklarına ejansörler tarafından iletilir. Genel anlamda iki farklı Ejansör grubu bulunmaktadır. Bunlardan birincisi Icsel Ejansörler ikincisi ise Dışsal Ejansörlerdir. a.) İçsel Ejanşörler b.) Dışsal Ejanşörler a.) İçsel Ejansörler İçsel Ejansör olarak genelde belli kalınlıkta kıvrılmış borular kullanılır. Bu tip ejansörler yüksek ısı değiştirme kapasitesine sahip olmaları nedeni ile oldukça yüksek verimliliğe sahiptirler. Tek dezavantajları, belirli bir süre sonra suyun içinde de bulunan karbonatların, ejansör etrafında çökmeleri nedeni ile, ejansörün kireç ile kaplanmasıdır. 2 mm kalınlığında oluşan kireç tabaksı ejansör verimliliğini %20 düşürürken, 5 mm kalınlığındaki kireç tabakası ise verimliliği %40 civarında düşürmektedir. Bunu engellemek için her tank içi ejansör bölümünün Wagner&Co ve Lemsolar tarafından geliştirilen bir sıvı ile temizlenmesi gerekmektedir. Türkiye nin yazili izni olmadan kullanilamaz yada cogaltilamaz. Page 2

3 b.) Dışsal Ejansörler Dışsal ejansörler genelde plakalar şeklinde üretilir. Plakalar arasında belirli bir hızla belli bir yöne akan solar sıvı (primer kapalı sistem) plakalar içinde ters istikamete akan kullanım sıcak suyunu yada kalorifer suyunu (sekunder kapalı sistem) ısıtır. Dışsal ejansörlerin avantajları: Isı değiştirme kapasitesi, aynı metrekare alana sahip içsel ejansörlere göre daha fazladır. Kireçlenme nedeni ile verimlilik düşmez. Temizlenmesi daha kolaydır. Tek bir dışsal ejansör ile bir çok sıcak su depolama tankı beslenebilir. Türkiye nin yazili izni olmadan kullanilamaz yada cogaltilamaz. Page 3

4 Dezavantajları İçsel ejansörlere göre daha pahalıdır. Sekunder kapalı sistem için pompaya ihtiyaç duyulur Geri dönüşüm engelleyiciler Pompa ve kollektörler arasına monte edilirler. Bu engelleyicilerin kullanılmasının nedeni, özellikle akşam saatlerinde, sistemin kollektörler vasıtası ile ısı üretmediği pompanın durduğu anlarda, solar sıvının tank içerisindeki içsel ejansörde dolaşmasını engellemektir. Aksi halde, yani bu engelleyicinin kullanılmadığı durumlarda, solar sıvı tank içerisindeki ejansörlerde hareket etmeye devam ederek, tank içinde depolanan sıcak suyun soğumasına neden olacaktır Solar genleşme kapları Solar genleşme kapları metal olmakla birlikte, bu metal kap içerisinde elastik bir membran ile ikiye ayrılmıştır. Membranın alt bölümünde basınç altında tutulan Azot bulunurken, üst bölgesine sistemde dolaşan solar sıvının girmesi sağlanır. Genleşme kabı direk kollektörler ile bağlantısı kesilemiyecek şekilde monte edilmelidir. Sistem içerisinde sıcaklığın normalin üzerinde yükselmesi sonucu basınç artışı gerçekleşeceğinden, solar sıvı genleşme kabının bulunması durumunda--- genleşme kabına hareket ederek, sistemde yükselen basınç düşürülebilinecektir. Aksi halde, yanı solar genleşme kabının monte edilmediği kapalı sistemlerde yüksek sıcaklık nedeni ile yükselen basınç kontrol edilemiyeceğinde sistemin patlaması gerçekleşecektir. Böyle bir durumun oluşması sonuçunda çok ciddi mal ve can kayıpları gerçekleşebilir, elbetde, sistemde solar genleşme kabının bulunması kadar, bu kabın kapasitesinin doğru seçilip seçilmediği de çok önemlidir. Solar genleşme kaplarının kapasiteleri tamamen, solar kap ile kollektörler arasında bulunan yükseklik ve sistem içerisinde bulunan solar sıvı miktarına bağlıdır. Türkiye nin yazili izni olmadan kullanilamaz yada cogaltilamaz. Page 4

5 Stickstoff: Azot Wärmeträger: Solar sıvı Solar merkezi Bu merkez, solar sistemin kalbidir diyebiliriz. Bu merkez içerisinde, kapatma-açma ventili, pompa, geri dönüşüm engelleyicisi, termometre, debi ölçer, güvenlik ventili gibi, sistem gibi çok önemli komponentler içermektedir. Montajı genelde, tankı yakınında uygun bir duvara yapılmaktadır. 4.4 Solar Kontrol edici Bir solar sistemin beynidir diyebiliriz. Tüm sistemin kontrolü, örneğin, pompaların çalıştırılması, durdurulması, sistem içerisindeki sirkülasyonun Türkiye nin yazili izni olmadan kullanilamaz yada cogaltilamaz. Page 5

6 gerçekleştirilmesi, büyük sistemlerde, solar enerjinin önce hangi tanka yönlendirileceği, ne zaman diğer tanklara yada ejansör gruplarına verileceği, tamamen bu merkez tarafından kontrol edilir ve yönetilir. Şu an Avrupa da, en yetenekli solar kontrol ediciler Wagner&Co tarafından geliştirilerek üretilen Sungo sxl modelleridir. Bu model kontrol ediciler ile, çok büyük, oldukça karmaşık sistemlerin kurumu olanaklı hale gelmiştir. Aşağıda sungo SXL ler ile kontrol edilen ve yönetilen bazı bağlantı sistem şemalarını görebiliriz. Türkiye nin yazili izni olmadan kullanilamaz yada cogaltilamaz. Page 6

7 5. Küçük ve orta büyüklükteki sistemler 5.1 Giriş Solar teknik de genel olarak asağıda açıklanan sistemler bulunmaktadır Termo-sifon-sistemler: Bu tip sistemlerde su/ solar sıvı yerçekimi ile hareket eder. Herhangi bir pompaya ihtiyaç yoktur Termo-sifon-sistemler(pompalı): Adından da anlaşılacağı gibi, çalışma prensibi termo-sifon sistemlerdeki gibi olmakla birlikte, bu tip sistemlerde pompaya ihtiyaç duyulur. Açık ve Kapalı Sistemler: Açık sistemlerde, sistemin en üst noktasında oluşacak basıncı nötürleştirmesi için açık bir kap bulunur. Sistem içerisinde oluşabilecek maksimum basınç, yüksekliğe bağlı statik basınçtır. Kapalı sistemler 1,5 ile 10 bar gibi yüksek basınç altında çalışır. Kapalı sistemlerde güvenlik sistemlerinin sisteme monte edilmesi hayatı önem taşımaktadir. Tek/çift devre sistemler: Tek devre sistemlerde, kullanım suyu pompa yardımı ile toplama tankından alınarak kollektörlere pompalanır. Bu esnada ısınan su tank içinde toplanır. Çift devre sistemlerde ise, solar sıvı devresi ile kullanım sıcak su devresi birbirinden ayrıştırılmıştır. Kollektörlerde ısınan solar sıvı pompalar yardımı ile içsel yada dışsal ejansörlere verilerek, kullanım suyunun ısıtılması sağlanır. Isınan su toplama tankının üst kısmında biriktirilerek, binanın sıcak su sistemine verilir. Bu bölümde kısaca açık/kapalı ve tek/çift devreli sistemleri inceleyeceğiz. Türkiye nin yazili izni olmadan kullanilamaz yada cogaltilamaz. Page 7

8 5.2 Tank içindeki suyun solar sistem ile ısıtılması F: Kollektörlere/Boylere monte edilen Isı algılayıcılar M: Üc yollu ventiller a.) İçsel Ejansör kullanımı: Bir önceki bölümde bahsettiğimiz gibi içsel ejamsörler genel olarak boruların kıvrılması ile oluşturulmaktadır. Kollektörlerde ısınan solar sıvı, tank içinde bulunan içsel ejansörlere giderek, tank içindeki suyun ısınmasını sağlar. Isınan suyun yoğunluğu düşeceğinden, sıcak su tankın üst tarafına doğru hareket eder. Tankın üst kısmında yoğunlaşan sıcak su binanın sıcak su sistemine verilir. c.) Bypass lı içsel ejansör kullanımı: Bu tip sistemler genelde, kollektör-tank arasındaki mesafenin 10 metrenin üzerinde olması durumunda kullanılır. Kollektöre monte edilen ışın ölçüm aleti, örneğin ısınım değeri olarak 200 W/m 2 değerini ölçtüğü anda, kollektörler ile Tank arasına bağlanan motorlu 3 yollu ventil, solar ayarlayıcı tarafından içsel ejansöre Türkiye nin yazili izni olmadan kullanilamaz yada cogaltilamaz. Page 8

9 yönlendirilerek tank içinde bulunan suyun ısınması sağlanır. Solar ayarlayıcı, kollektörler ile Tank arasındaki ayarlanan sıcaklık farkına ulaşıldığını tespit ettiği anda, 3 yollu ventili kollektör tarafına doğru açarak, solar sıvının tank içine girmeden kollektörlerde kapalı devre olarak dönmesini sağlar. Böylece tank sıcaklığının düşmesi önlenir ( örneğin, güneşin olmadığı saatlerde) d.) Tabakalı ısıtma: Bu tip sistemlerin temelini, tankın içinde bulunan alt bölümüne içsel ejansör yerleştirilmiş, bu ejansöre yukarıya doğru bağlanmış, değişik pozisyonlarda delikler açılmış bir boru kaynatılmıştır. Kollektörlerde ısınan su, sıcaklığa bağlı olarak, boruda daha önceden açılmış deliklerden tank içine geçerek, tankın içinde farklı sıcaklıklarda su katmanlarını oluşur. Sıcaklığı en yüksek olan katman, en düşük yoğunluğa sahip olacağından, tankın en üst noktasında biriktirilir ve binanın bu noktadan sıcak su tesisatına bağlanır. e.) İki İçsel ejansörlerin farklı yüksekliklerde monte edilmesi ve sistemin 3 yollu ventil ile desteklendiği sistemler: Şekilde de görüldüğü gibi, bu tip sistemlerde, solar sıvıya alt yada üst bölgedeki içsel ejansöre yönlendirilir. Bu sistemin kurulabilmesi için tank içinde iki yarı yükseklikte ( içsel ejansörlerin bulunduğu noktalara) ısı alğılayıcılar yerleştirilmeli ve solar kontrol cihazının böyle bir işlemi gerçekleştirme yeteneği olmalıdır. Aksi takdirde sistem çalışmayacaktır Sıcak su tanklarının ikinci bir enerji kaynağı ile desteklenmesi a.) Kullanım sıcak suyun İçsel ejansör yardımı ikinci bir enerji kaynağı ile ısıtılması: Bu tip sistemlerde tankın üst bölümüne monte edilen içsel ejansör, ikinci bir enerji kaynağı ( yoğunlaştırmalı kombi, kat kalorifer ısıtıcısı vb..) ile bağlanır. Tank üst bölgesindeki sıcaklığın yetmemesi durumunda, bu durumu kendi ısı alğılayıcıları ile gören ikinci enerji kaynağı devreye girerek tankın üst bölümündeki su Türkiye nin yazili izni olmadan kullanilamaz yada cogaltilamaz. Page 9

10 sıcaklığını önceden ayarlanan sıcaklığa getirir ve tekrar devre dışı kalır. b.) Kullanım sıcak suyun elektrikli ısıtıcı ile ısıtılması: Tankı orta kısmına monte edilen elektrikli ısıtıcı, bir önceki sistemde olduğu gibi, tank içindeki su sıcaklığının ayarlanan sıcaklıktan aşagılara düşmesi durumunda devreye girerek, tank içindeki suyun sürekli istenen sıcaklıkta bulunmasını sağlar. c.) Bir boru yardımı ile tankın ısıtılması: Tank içinde sıcaklığın düştüğünü alğılayan ikinci enerji kaynağı ( kombi, kat kalorifer ısıtıcısı vb ) tank içine (alt bölüme) monte edilen boru sayesinde, suyu alarak, ısıtıp, yine tank içine ( üstü bölümüne) monte edilen borudan, ısıtılan suyu tank içine verir. Bu tip sistemlerde içsel ya da dışsal ejansörlere ihtiyaç yoktur. d.) Tank üst bölgesindeki suyun kombiler yardımı ile ısıtılması: Bu tip sistemlerde de ejansör kullanılmaz. Kalorifer sistemleri için biriktirilen tank içindeki su, kombi tarafından alınarak, ısıtılıp tekrar tank içerisine verilir. Bu saye de tankın üst kısmında bulunan suyun sıcaklığı, ayarlanan sıcaklıkta tutulur Tank içindeki sıcak suyun, sıcak su tesisatına verilmesi ve tankın su ile sürekli beslenmesi WW: Sıcak su KW: Soguk su Türkiye nin yazili izni olmadan kullanilamaz yada cogaltilamaz. Page 10

11 a.) Tankın en sıcak bölümünden sıcak suyun alınması: Sıcak su tankının alt kısmı binanın soğuk su hattına bağlanır. Bina içerisinde sıcak su kullanımı başlandığı anda, düşük yoğunluk nedeni ile en üstte toplanan sıcak su musluktan akarken, alınan sıcak su miktarı kadar soğuk, tankın alt bölümünden tank içerisine alınır. b.) Sıcak suyun tankın üst bölümüne monte edilen ejansör yardımı ile alınması: Sıcak su toplama tankının üst bölgesine monte edilen içsel ejansör içinde bulunan sıcak su binanın sıcak su tesisatına bağlanır. Ejansörün alt girişi ise soğuk su tesisatına monte edilir. Esansörden sıcak su kullanımı sırasında, ejansörün alt bölgesinden sürekli olarak soğuk su girişi gerçekleşir. Bu tip sistemlerin en büyük dezavantaji, ejansör içerisine giriş yapan soğuk su nedeni ile, tank içerisindeki ısı dengesinin bozulması ve zaman içerisine bina sıcak su girişine istenilen sıcaklıkta suyun verilememesidir. Bu tip dezavantajlar nedeni ile çok kullanılan bir sistem değildir. c.) Tank içinde Tank sistemi ( ejansörsüz) : Genelde kalorifer destekli sistemlerde kullanılır. Dış tankın içinde kalorifer sistemi için gerekli olan sıcak su toplanırken, içteki tank da, bina kullanım sıcak suyu depolanır. Dış tank ikinci enerji kaynağı ile sürekli sıcak tutulurken, içdeki tankı içinde bulunan su sıcaklığı 60 C ye çıkar, tank içinde sıcak su alındığında, içteki tankın alt bölümünden tank içine soğuk su girişi gerçekleşir. Türkiye nin yazili izni olmadan kullanilamaz yada cogaltilamaz. Page 11

12 5.3 Solar sıcak su hazırlama sistemleri Standart sistemler Bu tip standart sistemler genel olarak küçük sistemler olarak anılır ve sitem içerisinde birbirinden bağımsız iki farklı kapalı devre bulunur. Bunlardan birincisi, solar sıvının dolaştığı devredir. Solar sıvı, tank içerisine monte edilen içsel ejansör ve kollektörler içerisinde dolaşır. Kollektörlerde ısınan solar sıvı, tank içindeki ejansöre girdiğinde, tank içindeki kullanım suyunu ısıtmaya başlar. Isınan suyun yoğunluğu düşeceğinden su, yukarıya hareket ederek, sıcak su tankın üst noktasında toplanır. Burada toplanan su binanın sıcak su tesisatına bağlanarak, borular yardımı ile, sıcak suyun kullanılacağı alana taşınır ( ikinci kapalı devre). Solar ayarlayıcı ve ısı alğılayıcılar sayesinde tank içindeki su sıcaklığı sürekli kontrol altında tutulur. Solar ayarlayıcı, tankın içindeki su sıcaklığının, kollektörlerdeki sıcaklıktan daha düşük olduğunu gördüğü anda, sistemi çalıştırarak ( pompayı devreye alarak), tank içindeki suyun ısıtılmasını sağlar. Tersi durumda, yanı, kollektörlerdeki sıcaklığın, tank içindeki su sıcaklığından daha düşük olması durumunda, sistemi (pompayı) durdurarak, solar sıvının dolaşmasını engeller. Bu sayede tank içindeki su sıcaklığının düşmesi engellenmiş olur. Türkiye nin yazili izni olmadan kullanilamaz yada cogaltilamaz. Page 12

13 5.3.2 Sürekli akış prensibi ile sıcak su sağlanımı Şekilde görüldüğü gibi, tankın ısıtılması ve tank içindeki sıcak suyun alınması tank içerisine monte edilen doldurma ve boşlatma ejansörleri yardımı ile gerçekleşir Tank içinde Tank sistemi ile sıcak su sağlanması Daha önce de anlatıldığı gibi, içteki tank kullanım sıcak suyunun, dış tank ise kalorifer sıcak suyunun depolandığı tank olarak görev yapar. Tank içine monte edilen içsel ejansör sayesinde, tank içinde bulunan su, solar sıvının ejansöre girmesi ile birlikte ısınmaya başlar. Isınan su yukarıya doğru hareket edeceğinden, içteki tankı en üst bölgesinde toplanan sıcak su binanın sıcak su tesisatına Türkiye nin yazili izni olmadan kullanilamaz yada cogaltilamaz. Page 13

14 verilir. Soğuk su girişi, içteki tankın alt kısmından gerçekleştirilir. Dış tank ise, kalorifer suyunun toplanması için kullanılır Drain-Back sistem Wagner&Co tarafından geliştirilen bir sitemdir ( Secusol). Bu sistemde, şekilde görüldüğü gibi, solar sıvı bir kap içerisinde bulunmakta, solar sıvının ısınım, kollektör tarafından yükseltilmesi ile birlikte, solar sıvı sıcak su tankının alt bölümüne monte edilmiş içsel ejansör içerisinde dolaşırken tank içindeki suyu ısıtır. Monte edilmesinde dikkat edilmesi gerek en önemli nokta, tank ile kollektörler arasındaki mesafenin belli bir yüksekliği aşmaması ve boruların belli bir eğimle monte edilmesi gerekmektedir, aksi takdirde sistem verimli çalışmayacaktır. Türkiye nin yazili izni olmadan kullanilamaz yada cogaltilamaz. Page 14

15 Türkiye nin yazili izni olmadan kullanilamaz yada cogaltilamaz. Page 15