Havalı Güneş Kollektörü ile İç Ortam Isıtılmasının Deneysel Olarak Araştırılması *

Transkript

1 Fırat Üniv. Fen ve Müh. Bil. Der. Science and Eng. J of Fırat Univ. 18 (2), 27-26, (2), 27-26, 26 Havalı Güneş Kollektörü ile İç Ortam Isıtılmasının Deneysel Olarak Araştırılması * İlker SUGÖZÜ ve Celal SARSILMAZ Fırat Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi, Makine Eğitimi Bölümü, Elazığ ilkersugozu@hotmail.com (Geliş/Received: 6.6.2; Kabul/Accepted: ) Özet: Dünya nüfusundaki hızlı artış ve teknolojinin gelişimi ile enerji ihtiyacı sürekli olarak artmaktadır. Artan bu ihtiyacı karşılayabilmek için yenilenebilir enerji kaynakları gibi bol ve tükenmeyen enerji çeşitlerini kullanmamız gereklidir. Güneş enerjisi bu alternatiflerden birisidir. Bu çalışmada, Elazığ da 13m 3 lük bir oda inşa edildi. Bu odanın güney duvarına düz toplayıcılı havalı güneş kollektörü yerleştirildi. Kış aylarında, havalı güneş kollektörü ile odanın iç ortam havası ısıtıldı. Bu sistemle, günlük güneş ışınımına göre odanın iç ortam sıcaklığı C ve 2 C arasında arttığı görüldü. Anahtar Kelimeler: Güneş Enerjisi, Güneş Evi, Güneş Duvarı, Trombe Duvar Experimental Investigation of İnside Ambient Heating with Solar Air Collector Abstract: With rapidly increase in world population and developing technology, demand of energy is ever increasing. In order to meet increasing need of energy, very large and inexhausted energy type as a renewable energy will be used. Solar energy is one of alternatives. In this study, a room having 13m 3 of volume was built in Elazığ. Flat plate solar air collector was located on the south face of wall of the room. The air in the ambient of the room was heated by the solar air collector in the winter months. With this system, it was seen that the inside ambient temperature of the room increased between C and 2 C according to the daily solar radiation. Keywords: Solar Energy, Solar House, Solarwall, Trombe Wall * Bu çalışma Fırat Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri (FÜBAP) Yönetim Birimi tarafından 17 nolu proje olarak desteklenmiştir. 1. Giriş İnsanlığın gelişimi ile beraber ihtiyaçlarda çeşitlenerek artmış ve bu durum beraberinde çeşitlenerek artan ihtiyaçların enerjiyle karşılanması mecburiyetini doğurmuştur. Enerji insanın varlığı ile beraber olan bir olgudur. İnsanoğlu dünyaya gelişinden itibaren enerjiden çeşitli şekillerde yararlanmıştır. Başlangıçta ilk enerji kaynağı olarak kendi gücünden istifade etmiş; daha sonraları hayvanlardan istifade etmiş ve ateşle birlikte ısınma sorununu halletmiştir. Isınmak, aydınlanmak, ulaşım ve bazı ev cihazlarından yararlanmak isteyenler için enerji bir son tüketim malı, genel olarak mal ve hizmet üretmek için üretim süreci boyunca kullanıldığında ise bir ara tüketimdir. Günümüz dünyasında sosyal ve ekonomik hayatın vazgeçilmez unsurlarından olan enerjinin; insan ufkunun genişlemesine, teknolojilerin gelişmesine ve de dünyanın yapılanmasına olan katkıları inkar edilemez. Enerji bütün toplumlarda kalkınmayı hızlandırmış, daima gelişme sürecindeki hedeflerin kilidi konumunda olmuştur. Potansiyeli itibariyle zengini olan ülkelerin refahı, fakiri olan ülkelerin ise problemi olmuştur. Türkiye de ve dünyada, sosyal ve

2 İ. Sugözü ve C. Sarsılmaz ekonomik kalkınmanın en sağlıklı temel girdisi olan enerjiye gün geçtikçe daha fazla gereksinim duyulmaktadır. Ayrıca nüfusun giderek artması enerji ihtiyacının artmasına sebep olmaktadır. Ülkelerin kalkınmalarında enerjinin ve enerji hammaddelerinin yeri çok önemlidir. Kişi başına tüketilen enerji miktarı toplumların gelişmişlik seviyelerini göstermektedir. Her ülkenin kendi enerji ihtiyacını karşılayacak kadar enerji kaynağı mevcut değildir. Kendi kaynaklarıyla ihtiyaçlarını karşılayamayan ülkeler ithalat yoluyla bu ihtiyaçlarını karşılamaktadırlar. Orta Doğu ülkeleri ve Bağımsız Devletler Topluluğu ülkeleri petrol ve doğal gaz başta olmak üzere enerji kaynakları bakımından zengin ülkelerdir. Avrupa ülkeleri ise enerji kaynakları bakımından fakir ülkeler arasında yer almaktadır. Ancak enerji kaynakları bakımından zengin olmak yeterli değildir. Bu kaynakların ekonomik ve etkin kullanılması ile enerji sorununa çözüm bulunabilecektir. Güneş enerjisi yeni ve yenilenebilir bir enerji kaynağı oluşu yanında, insanlık için önemli bir sorun olan çevreyi kirletici artıkların bulunmayışı, yerel olarak uygulanabilmesi ve karmaşık bir teknoloji gerektirmemesi gibi üstünlükleri sebebiyle son yıllarda üzerinde yoğun çalışmaların yapıldığı bir konu olmuştur. Binaların ısıtılması, soğutulması, endüstriyel, bitkilerin kurutulması ve elektrik üretimi güneş enerjisinin yaygın olarak kullanıldığı alanlardır. Stahl ve diğ. çalışmalarında, Freiburg da yaptıkları güneş evi ile bir evin kendi kendine yetebileceğini göstermişlerdir. Bu evde sadece ısıtma değil aynı zamanda havalandırma, pişirme ve elektrik enerjisi elde edilmesinde enerji kaynağı olarak güneş kullanılmıştır [1]. Hacettepe Üniversitesinde yapılan bir güneş evi, yaklaşık 1metrekareye oturan bağımsız bir binadır. Bodrumunda ısı deposu (çakıl-yatak) bulunmaktadır. Yaklaşık 1W lık güneş gözesi panelleri ile donatılmıştır. Bu panellerden sağlanan elektrik enerjisi, akü ve çevirgeç sistemleri aracılığı ile evin tüm elektrik gereksinimini karşılamaktadır. Evin eğimli güney cephesine yerleştirilmiş özel cam yüzeyden alınan güneş enerjisi ısı olarak çakıl-yatakta depolanmaktadır. Bu ısı evin kışın ısınmasında kullanılacak şekilde planlanmıştır [2]. Şekil 1. Hacettepe Üniversitesi Güneş Evi Givoni, bilinen güneş enerjili ısıtma sistemleri (direkt kazanç, trombe duvarı ve farklı sera uygulamaları gibi) ile araştırmacı tarafından önerilen Bara sistemini karşılaştırmıştır. Bu kapsamda verimi etkileyen ana tasarım parametreleri, bu sistemlerin avantajları ve uygulamalarında karşılaşılan sorunları, farklı bina tipleri ve iklim koşullarına uygulanabilirlikleri incelenmiştir [3]. Onur ve arkadaşları çalışmalarında, güneş enerjisinden faydalanarak binaların ısıtılmasında kullanılabilecek bir havatutuculu pencere sistemi ele almış ve bu pencerenin ısıl performansı deneysel olarak incelenmiştir. İmal edilen Güneş evi 2 m yüksekliğinde ve tabanı 2 m x 1. m dir. Hava tutuculu pencere ise evin güney cephesine yerleştirilmiştir. Pencerenin güneş alan kısmı 1.2 mx.8 m dir. Pencerede ısı cam kullanılmış olup yutucu plaka olarak da piyasada satılan hazır siyah dikey perde kullanılmıştır. Değişik parametreler ölçülmüş ve bu parametrelerin pencere performansı üstüne olan etkileri deneysel olarak incelenmiştir. Yapılan deneyler göstermiştir ki, bu tür pencere kullanımı ile ısıtılan ortamların enerji ihtiyacını önemli ölçüde azaltmak mümkündür [4]. Halen İspanya da 1983 te yapılan, 33m 2 alanda faaliyet gösteren Los Molinos projesi, İtalya da 4. enlemde 4 daireli bir toplu konut örneği olan Orbassano projesi, Fransa da 48. paralelde 19 blok, 93 konutun 28

3 Havalı Güneş Kollektörü ile İç Ortam Isıtılmasının Deneysel Olarak Araştırılması enerji, ihtiyacını gideren Lievre D or projesi, Hollanda da 2. paralelde, yıllarında yapılmış ve 27 dubleks ev için tasarlanan Overbos 8 projesi, İrlanda da 2.3 paralelde, 22 tane güneş evini içeren Clombel projesi, dünya üzerinde güneş enerjisinden faydalanarak konutların ısınma ve sıcak su ihtiyacını temin eden projelere somut birer örnek olarak gösterilebilir []. Kayseri Erciyes Üniversitesinde 8, m yüksekliğinde 1 m 2 lik spor salonu 32 m 2 lik havalı kollektör ile yeterli seviye ısıtılmaktadır. Yine Erciyes Üniversitesinde 1996 yılında işletmeye alınan ve halen çalışmakta olan iki katlı, havalı güneş kollektörleri ile ısıtılan ve laboratuar olarak kullanılan bir güneş evi daha vardır kış sezonunda yapılan performans ölçümlerinde binanın %84, oranında güneş enerjisinden ısındığı belirlenmiştir. Yine bu bina içerisinde aynı zamanda 3 m 2 lik bir birim sulu güneş kollektörleri kullanılarak döşemeden ısıtılmaktadır [6]. Amerika da, Colorado eyaletindeki Fedaral Express dağıtım merkezi, bu sistem sayesinde ısıtma sistemi işletim maliyetlerinde, yılda 7$ kar etmiştir. Ayrıca, ısıtma amacıyla kullanılan yakıttan dolayı, her yıl atmosfere salınan, ortalama 11 ton CO 2 yayımı ortadan kalkmıştır [7]. Şekil 2. Güneşle Isıtmalı (Solarwall) Federal Express Binası [7]. Ayrıca National Renewable Energy Laboratory e ait 12 m 2 büyüklüğündeki kimyasal atık depolama ünitesi olarak kullanılan yapıda bu sistemle ısıtılmaya başlanmış, sistemin geri ödemesini 4,7 yıl içinde tamamladığı ve Şekil 3 de de bu sistemle çalışan Kanada Bombardier Hava Üssü hangarları görülmektedir [7]. Şekil 3. Güneş ile Isıtılan Kanada Bombardier Hava Üssü [7]. Bugüne kadar binaların ısıtılması için birçok çalışmalar yapılmış fakat, havalı güneş kollektörü kullanılarak iç ortam ısıtılması için fazla bir çalışma yapılmamıştır. Çalışmamızın konusu kapsamında Elazığ da iç ortam ısıtılmasının uygulanacağı bir deney seti kurulmuştur. Kış aylarında yapılan deneylerden elde edilen verilere dayanarak bina ısıtılması için havalı güneş kollektörlü sistemin uygunluğu araştırılmıştır. 2. Deney Seti Elazığ Fırat Üniversitesi kampusu içerisinde, güneş ışınlarını direkt alabilecek, gölgelenmeye maruz kalmayacak, 2 m derinlikte 1, m genişlikte ve 2,2 m yükseklikte, zemini beton, duvarları luk delikli yığma tuğlalarla ve tavanı da beton olmak üzere aynı özelliklere ve simetriye sahip bitişik ve ön cepheleri güney yönüne bakacak şekilde iki adet yapı inşa edildi (Şekil 4). Ayrıca yapının her ikisi de, içeriden her bir tarafı 2 mm kalınlıkta Mardav marka mavi pürüzlü styrofoam IB ile izole edilmiştir. Bu yapılardan birinin (güneş evi), tasarlanan güneş kollektörleri yardımıyla ısıtılması ve aynı özelliklere sahip ikinci yapı (kıyaslanan oda) ile karşılaştırılması amaçlanmıştır. İki ayrı yapı inşa edilmesi, aynı ortam şartlarında ve aynı özelliklere sahip, deneye tabi tutulacak yapı (güneş evi) ile aynı özellikteki normal yapının (kıyaslanan oda) karşılaştırılması ve elde edilecek deney sonuçlarının değerlendirilmesi içindi. Her iki yapının da güney cephesindeki 3m 2 lik yüzeyler düz duvar şeklinde penceresiz olarak 29

4 İ. Sugözü ve C. Sarsılmaz yapıldı. Pencereler her iki yapı içinde 8 cm ebatlarında PVC den ve ısıcamlı olarak yapıldı. Kapılarda 1 18 cm ebatlarında pencereler gibi PVC den yapıldı ve yapıların kuzey yönlerine yerleştirildi. Her iki yapının net kullanım alanı 3,8 m 2 dir. önlemek için, kollektörün arka yüzeyi hariç tüm etrafı yalıtıldı. Yalıtım Cam Yalıtılmış duvar Sıcak hava çıkışı Yutucu yüzey Isıtılan iç ortam Kasa Soğuk hava girişi Şekil. Deneylerde Kullanılan Kollektör Şekil 4. Deneyde Kullanılan Yapının Önden Şematik Olarak Görünüşü Deneyin uygulanacağı yapının iç ortam havasının giriş ve çıkışını sağlamak için, yapının 3 m 2 lik güney cephesine alt ve üst kısımlarından yapının duvarını ortalayacak şekilde 1 cm yarıçapında iki menfez bırakıldı. Bırakılan bu menfezlerden yapının içerisindeki havanın alt menfez boşluğundan girip üst menfez boşluğundan çıkışı sağlandı. Bu boşluklar sayesinde deneye tabi tutacağımız yapının güney cephesine yerleştireceğimiz güneş kollektörleri ile yapının içerisindeki hava alt menfez boşluğundan doğal sirkülasyonla kollektöre girerek ısınmış bir şekilde çıkması sağlandı. Deneyler esnasında kullanacağımız kollektör cm ölçülerinde, 2,2 m 2 toplayıcı yüzey alanına sahip düz siyah mat boyalı galvanizli sacdan yapıldı (Şekil ). Yapılan kollektörün kış ortamında çalışacağı düşünülerek toplayıcının ön kısmına, kışın meydana gelebilecek olumsuz hava şartlarından etkilenmemesi ve toplayıcı yüzeyinin soğuk hava ile temas edip yüzey sıcaklığının azalmaması için 3 mm kalınlığında cm ölçülerinde cam takıldı ve camın etrafından hava kaçışını önlemek için yalıtıldı. Ayrıca toplayıcıyı çevreleyen kollektör kasasından ısı kaçışını Tasarlanan kollektörün arka yalıtım kısmının yapılmayarak arka yalıtım yerine yalıtımı yapılmış duvardan yararlanıldı. Yani kollektörün arka kısmı duvar olarak yapıldı. Yapının içerisindeki ısıtılması düşünülen hava alt menfez boşluğundan girip toplayıcı ve duvar arasından geçerken toplayıcının arka kısmına sürtünerek havanın ısınıp tekrar üst menfez boşluğundan içeri girmesi ve iç ortam sıcaklığının arttırılması düşünüldü. Havanın bu iki yüzey arasından yani toplayıcı ve duvar arasından geçerken kaçak olmaması için kollektör kasası ile duvarın birleştiği yerler yalıtıldı. Böylece ısınan havanın dışarı sızması ve dış ortamla teması önlendi. Deneylerde sıcaklık ölçümleri için T tipi termo eleman ısıl çift (termokupl) kullanıldı. T tipi termokupl (Cu-Const).2 mm tel çapında Bakır (+) ve Constantan (-) bacaktan oluşan bu termokupl, hem indirgeyen hem de oksitliyen ortamlarda 6 C'ye kadar mv değeri üretebilmesine rağmen yaygın kullanım sıcaklığı -2 C ile 3 C arasındadır. Deneylerdeki sıcaklık değerlerinin tespiti için ±,1 o C hassasiyetli Dijital Termometre cihazı kullanıldı. Ayrıca deneyler süresince yatayla 38 açı yapacak şekilde yerleştirilen ±2 hassasiyetli UVA-36 (uzun dalga) solarimetresi ile günlük güneş ışınımı ölçülmüştür. 26

5 Havalı Güneş Kollektörü ile İç Ortam Isıtılmasının Deneysel Olarak Araştırılması 3. Deneylerin Yapılışı Deneylerin yapılmasına tarihinde Fırat Üniversitesi kampusu içerisinde inşa edilen yapılardan, deneye tabi tutulan yapıya, imal ettirilen kollektörün monte edilmesi ile başlandı. Şekil 6. Yapının Kollektör Monte Edilmiş Şekli Deneylerde alınan ölçümlere, sabah saat 8: den başlayarak akşam saat 17: e kadar devam edildi. Ölçümler, 1 dakikada bir alınarak sıcaklık değişimleri gözlendi. Deneye tabi tutulan yapının (güneş evi) ve kıyaslanan yapının üzerinde, 1 noktaya yerleştirilen T tipi (Cu-Co) ısıl çiftler yardımıyla, 1 dakikalık zaman aralıklarıyla sıcaklıklar ölçülmüştür. İç ortam sıcaklığı, kollektörden çıkan ısıtılmış hava akımının direk temas etmediği noktalarda ve oda içi sıcaklık değişimlerinin belirlenebilmesi için 3 farklı noktada ölçülmüştür. Dış ortam hava sıcaklığını ölçmek amacıyla bir ısıl çift, yapının dış duvarına güneş ışınımını direkt görmeyecek şekilde yerleştirilmiş ve dış ortam hava sıcaklığındaki değişimler 1 dakikalık aralıklarla ölçülmüştür. Isıl çiftler, korozyon nedeniyle, hatalı ölçüm yapma ihtimaline karşı metal verniği ile izole edilmiştir. Ayrıca deneye tabi tutulan yapının alt ve üst menfezlerine bırakılan ısıl çiftler sayesinde kollektör giriş ve çıkış sıcaklıkları da tespit edilmiştir. Deneylerdeki yapıların kapı ve pencereleri deneyler esnasında açılmayarak her iki yapı içinde aynı ortam dengesi sağlanmıştır. Ölçümlerin bittiği saatten sonra her iki yapının kapı ve pencereleri açılarak iç ortamları havalandırılmıştır. Deneylerde her iki yapı içinde iç ortamlarında sıcaklığı etkileyecek olumsuz etkenlerden (ışık, vb) kaçınılmıştır. 4. Bulgular ve Değerlendirme Şekil 7, Şekil 8, Şekil 9, Şekil 1, Şekil 11 ve Şekil 12 de, ısıtılan ortamın yani güneş evinin, dış ortamın ve kıyaslanan odanın (normal oda) sıcaklık değişimleri görülmektedir. Şekillerde ayrıca gün boyu yüzeye gelen anlık güneş ışınım şiddeti değerleri de verilmektedir. Şekillerden de görüleceği üzere, güneş evinin sıcaklığı, güneş ışınım şiddeti ile artmaktadır. Solarwall'li oda 4 3 Dış ortam Normal oda Işınım Güneş Işınımı - W/m 2 Şekil 7. Güneş Işınım Şiddetine Göre Sıcaklık Değerlerinin Zamanla Değişimi Havanın parçalı bulutlu olduğu bir günde deney odasının iç ortam sıcaklığı sabah saatlerinde yapılan ölçümlerde, Şekil 7 de gösterildiği gibi, kıyaslanan odanın (normal oda) sıcaklığından 261

6 İ. Sugözü ve C. Sarsılmaz fazladır. Fakat; öğle saatlerine doğru güneş evinin iç ortam sıcaklığı, havanın parçalı bulutlu olmasından dolayı fazla artmamaktadır. Sabah saatlerinde güneş evinin sıcaklığı minimum değerde olmasına karşın, güneş evinin iç ortam sıcaklığı kıyaslanan odanın sıcaklığından iki kat daha fazladır. Güneş ışınım şiddetinin akşam saatlerine doğru azalması, ısıtılan odanın sıcaklığını da düşürmektedir. Sıcaklık- o C Şekil 8. Güneş Işınım Şiddetine Göre Sıcaklık Değerlerinin Zamanla Değişimi Güneş Işınımı - W/m 2 Şekil 8 kapalı ve yağışlı bir gündeki ölçümleri göstermektedir. Güneş ışınım değerinin az olması ısıtılmaya çalışılan güneş evinin sıcaklığını da etkilemektedir. Fakat az da olsa güneş ışınım şiddeti değerinin olması güneş evinin iç ortam sıcaklık değerini değiştirmektedir. Şekildeki eğrilerin inişli çıkışlı olması havanın kapalı olmasından kaynaklanmaktadır. Güneşin önünü kapatan bulutlar havalı kolektörün toplayıcısına gelen güneş ışınım şiddetini azaltmakta böylece ısıtılmaya çalışılan güneş evinin iç ortam sıcaklığını düşürmektedir Güneş Işınımı - W/m Şekil 9. Güneş Işınım Şiddetine Göre Sıcaklık Değerlerinin Zamanla Değişimi Havanın parçalı bulutlu olduğu bir günde Şekil 9 da görüldüğü gibi dış ortam sıcaklık değeri ile kıyaslanan odanın sıcaklık değeri öğle saatlerinde birbirine yakın yaklaşık 8 o C iken, güneş evinin iç ortam sıcaklık değeri bu değerin üç katı kadar yaklaşık 2 o C kadardır. Sabah saatlerinde güneş ışınım şiddetinin havalı kollektör toplayıcı yüzeyine teması az olduğundan ısıtılmaya çalışılan iç ortamın sıcaklık değeri de minimum değerdedir. Öğle saatlerine doğru güneş ışınım şiddeti değerinin artması ısıtılmaya çalışılan odanın iç ortam sıcaklık değerini de arttırmaktadır. Akşam saatlerine doğru havanın parçalı bulutlu olması güneş ışınlarının toplayıcı yüzeyine gelmesine engeldir ve bu nedenle şekilden de görüldüğü gibi güneş ışınım değeri akşam saatlerinde 262

7 Havalı Güneş Kollektörü ile İç Ortam Isıtılmasının Deneysel Olarak Araştırılması çok düşüktür fakat buna karşın güneş evinin iç ortam sıcaklık değeri kıyaslanan odanın sıcaklık değerinden fazladır Güneş Işınımı - W/m 2 Şekil 1. Güneş Işınım Şiddetine Göre Sıcaklık Değerlerinin Zamanla Değişimi Şekil 1 da görüldüğü gibi havanın düştüğü şekilden görülmektedir. Öğle parçalı bulutlu olması güneş ışınım şiddeti saatlerinde havanın bulutlu olmasından dolayı değerini gösteren eğrinin inişli çıkışlı güneş ışınım şiddeti minimum değerdedir, olmasına neden olmakta ve bununla birlikte fakat güneş ışınım şiddetinin minimum değer sıcaklık değerlerini gösteren eğrilerin de inişli de olmasına karşılık ısıtılmaya çalışılan iç çıkışlı olmasına neden olmaktadır. Güneş ortamın sıcaklık değeri kıyaslanan odanın ışınım şiddeti değerinin yüksek olduğu sabah sıcaklık değerinden fazladır. Akşam saatlerinde güneş evinin iç ortam sıcaklığının saatlerine doğru havanın daha da kapalı da en yüksek değerde olduğu güneş ışınım olması şekildeki tüm sıcaklık eğrilerinin değeri düştükçe iç ortam sıcaklığının da azalmasına neden olmaktadır. Şekil 11. Güneş Işınım Şiddetine Göre Sıcaklık Değerlerinin Zamanla Değişimi Havanın açık ve rüzgarlı olduğu günde, alınan ölçümlerdeki değişimler Şekil 11 de görülmektedir. Havanın rüzgarlı olmasından dolayı sabah saatlerinde kıyaslanan odanın sıcaklık değeri çok düşüktür. Fakat buna karşın güneş ışınım şiddetinin yüksek olması ısıtılmaya çalışılan güneş evinin sıcaklık Güneş Işınımı - W/m değerinin yüksek olmasına sebeptir. Ayrıca şekilden güneş ışınım değerinin maksimum değerde olduğu zaman iç ortam sıcaklığının da en yüksek değerde olduğu görülmektedir. Isıtılmaya çalışılan güneş evi ile kıyaslanan odanın iç ortam sıcaklığı arasındaki fark öğle saatlerinde maksimum değerde olmaktadır. 2

8 İ. Sugözü ve C. Sarsılmaz Akşam saatlerine doğru düşüş eğilimi gösteren güneş ışınım şiddeti ortam sıcaklık değerlerinin düşmesine de sebep olmaktadır. Akşam saatlerinde güneş ışınım şiddetinin az olmasına karşın yine de ısıtılmaya çalışılan ortam ile kıyaslanan odanın ortamı arasında sıcaklık farkı meydana gelmektedir Güneş Işınımı - W/m 2 Şekil 12. Güneş Işınım Şiddetine Göre Sıcaklık Değerlerinin Zamanla Değişimi Sabah saatlerinde güneş ışınım şiddetinin az olması ısıtılmaya çalışılan güneş evinin sıcaklık değerinin de az olmasına etkendir. Fakat güneş ışınımının az olmasına karşın güneş evinin sıcaklık değeri kıyaslanan odanın sıcaklık değerinden yüksektir (Şekil12). Öğle saatlerine doğru artan güneş ışınımı güneş evinin sıcaklık değerini de arttırmaktadır. Öğle saatlerinde güneş ışınım şiddeti en yüksek değerdedir. İki oda arasındaki en yüksek sıcaklık farkı da öğle saatlerinde olmaktadır. Güneş ışınım şiddeti arttıkça güneş evinin sıcaklık değeri de ışınım değeriyle orantılı olarak artmaktadır. Akşam saatlerine doğru enerjisini güneşten alan kollektör güneş ışınım şiddetinin azalmasıyla etkisini yavaş yavaş yitirmektedir. Etkisini yitirmesine rağmen güneş evinin iç ortam sıcaklığı kıyaslanan odanın iç ortam sıcaklık değerinden yüksektir.. Sonuçlar Bu çalışmada 3m 2 kullanım alanına sahip bir oda güney cephesine yerleştirilen havalı güneş kollektörü ile ısıtılmaya çalışılmış ve iç ortam ısıtılmasında olumlu sonuçlar alınmıştır. Tüm şekillerden de görüldüğü gibi sistem iç ortam sıcaklığını güneş ışınım şiddetine bağlı olarak C ile 2 C arasında arttırmaktadır. Hazırlanan deney düzeneğindeki havalı kollektör, iç ortam sıcaklığını yüksek değerlere ulaştırmaktadır. Şekillerden de görüldüğü gibi güneş ışınım şiddetinin maksimum olduğu günlerde güneş evinin iç ortam sıcaklık değeri de maksimum değerdedir. Yani güneş olduğu müddetçe deney düzeneğimiz olumlu sonuçlar vermektedir. Bu sonuçlar güneşin daha yoğun olduğu bölgelerde daha da etkin sonuçlar verebilir ve hatta kışın ısıtmak için harcanılan enerji, bu sistemle karşılanabilir. Havalandırma ihtiyacı olan her yerde güneş evi sistemi uygulanabilir. Özellikle, kış mevsiminin uzun ve güneşli olduğu bölgelerde; tek büyük hacimli ve yüksek tavanlı cami, fabrika, depo, hangar ve imalathanelerde uygun olduğu gibi; meyve, sebze veya tahıl kurutması yapmak için de uygundur. Yüksek havalandırma ihtiyacı olan kimyasal tesis, araç servis noktaları ve makine parkına sahip yerlerde, spor salonları, okullar ve kapalı otoparklarda kullanılabilir. Ancak yapının güneye bakan duvarı gölgede olmamalıdır. Kullanılmakta olan fosil yakıtların tükenme sürecine girmiş olmasından ve özellikle son yıllarda artan enerji talebinden dolayı, alternatif enerji sistemlerine olan ilgi artmaktadır. Güneş evi bu sistemler içinde verimi en yüksek olanlardan birisidir. 264

9 Havalı Güneş Kollektörü ile İç Ortam Isıtılmasının Deneysel Olarak Araştırılması Güneşlenme oranı hayli yüksek olan Türkiye de yüksek bir verimlilikle kullanılabilecektir. 6. Kaynaklar 1. Stahl, W., Voss, K. and Goetzberger A. (1994). The Self-Sufficient Solar House in Freiburg, Vol. 2, No. 1, pp Ocak (24) erişildi. 3. Givoni, B. (1991). Characteristics, Design Implications and Applicability of Passive Solar Heating Systems for Buildings, Solar Energy, 47(6), Onur, N., Sivrioğlu, M., Turgut, O., Güneş Enerjisinden Yararlanan Hava Tutuculu Bir Pencerenin Isıl Performansının Deneysel Olarak incelenmesi, Gazi Üniversitesi, Mühendislik Mimarlık Fakültesi, Makina Mühendisliği Bölümü.. Doğan, T. (1999). Güneş Enerjisi Sistemleri ve İzmit te Güneş Evinin Yapılabilirliğinin Araştırılması, Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi Makine Mühendisliği. 6. Demiral, D., Altuntop, N., Çınar, G. (2). Erciyes Üniversitesi Güneş Evi ve Teknik Özellikleri, Isı Bilim ve Tekniği Dergisi, 2, Çıtıroğlu, A. (21). Ortam Isıtılmasında Güneş Enerjisinin Kullanımı için; Solarwall, Termodinamik Dergisi, 14,