T.C. MİLLİ EĞİTİM BAKANLIĞI TÜBİTAK- BİDEB YİBO ÖĞRETMENLERİ (FİZİK) PROJE DANIŞMANLIĞI EĞİTİMİ ÇALIŞTAYI ÇALIŞTAY

Transkript

1 T.C. MİLLİ EĞİTİM BAKANLIĞI TÜBİTAK- BİDEB YİBO ÖĞRETMENLERİ (FİZİK) PROJE DANIŞMANLIĞI EĞİTİMİ ÇALIŞTAYI ÇALIŞTAY 29-2 PROJE ADI: KUZEY CEPHELİ EVLERDE GÜNEŞ IŞIĞINDAN DOĞRUDAN FAYDALANMA GRUP ADI: FEN-ER GRUP ÜYELERİ: Ferhat BAŞTÜRK Tunceli Hoca Ahmet Yesevi YİBO İzzet ATİK Şanlıurfa Merkez YİBO Hüseyin EROL Tokat Tepeşehir YİBO GRUP DANIŞMANLARI: Prof. Dr. Zehra AKDENİZ Prof. Dr. Necati ECEVİT 23-3 HAZİRAN 29 (TÜSSİDE-GEBZE) 1

2 İÇİNDEKİLER Projenin Amacı Özet Projenin Konusu. 3- Materyal ve Yöntem.. -7 Gözlem / Veri / Bulgu Sonuç ve Tartışma Teşekkür 11 Kaynakça. 11 2

3 PROJENİN AMACI Kuzey cepheli evlerde çukur ve tümsek ayna kullanarak güneş ışığından doğrudan faydalanılması. ÖZET: Kuzey cepheli evler güneş ışığından doğrudan yararlanamamaktadır. Bu sebeple bu türdeki evlerde ısınma ve aydınlamada sıkıntılar yaşanmaktadır. Ayrıca güneş ışığı en önemli D vitamini kaynağıdır. D vitamini ise kemik gelişiminde etkilidir. Özellikle küçük çocukların dışarı çıkamama durumları olduğundan kemik gelişimi bu durumdan olumsuz etkilenmektedir. Kemik gelişimi dışında güneşin fizyolojik ve psikolojik faydaları bulunmaktadır. Bu çalışmada çukur ayna ile güneş ışığını toplayıp, tümsek ayna yerleştirilerek güneş ışığının doğrudan evin içine dağılması amaçlanmaktadır. PROJENİN KONUSU: Güneş dünyanın yörünge eksenine 1,366 watt/metre² enerji iletir, fakat yeryüzüne ulaşan enerji miktarı biraz daha azdır. Güneş enerjisinden yararlanma konusundaki çalışmalar özellikle 197'lerden sonra hız kazanmış, güneş enerjisi sistemleri teknolojik olarak ilerleme ve maliyet bakımından düşme göstermiş, güneş enerjisi çevresel olarak temiz bir enerji kaynağı olarak kendini kabul ettirmiştir.[1] Deriden ve gözden organizmaya yayılan ışık, beyindeki fiziksel oluşumları düzenler, oksijen alımını hızlandırır, kendimizi iyi hissetmemizi sağlar. Kan daha 3

4 fazla oksijen taşır. Kalori kullanımı artar, kandaki yağ miktarı azalır. Cilt güzelleşir, böbrekler ve ciğerler daha iyi çalışır. Alyuvarlar güçlendiği için enfeksiyonlara daha kolay karşılık verir. Kalsiyum alınarak kemikler güçlenir. Kadınlık ve erkeklik hormonu uyarılır, cinsel istek artar. Depolanan güneş ışığı stresle baş etmemize yardımcı olur. Işık beyindeki gülme merkezini harekete geçirir ve pozitif enerji dışarı çıkar. Gülmenin şiddeti arttıkça stres hormonlarının sayısı azalır. Gülme sırasındaki bronşların kuvvetle kasılıp açılması akciğerlerdeki kirli havanın azalmasını sağlar. Böylece kişi kendisini çok daha hafiflemiş ve enerjik hisseder.[2] Güneş enerjisi aydınlatmada farklı yöntemlerle kullanılmaktadır. İç mekânlar gün içerisinde ışık tüpleri ile aydınlatılabilirler. Örneğin ışık tüpleri, çatıya yerleştirilmiş güneş ışınlarını toplayıcı bir çanağa bağlanarak, iç mekânlarda aydınlatma kaynaklı enerji giderlerini azaltarak, daha doğal bir aydınlatma yaratabilirler. [ 1] Bizim hazırladığımız projede güneş ışığını doğrudan evin içerisine yansıtarak aydınlatma sağlanmıştır. ABD ve Fransa da evlerin güneye bakan duvarı gelen ışınları soğuracak şekilde tasarlanarak evin ısıtılması sağlanmıştır. [2] Bu projede ise kuzey cepheli güneş ışığını almayan evlerin ısıtılmasına katkı sağlanmıştır. Çukur aynada asal eksene paralel gelen ışınlar yansıdıktan sonra odaktan geçer. Gelen ışığın normalle yaptığı açı, yansıyan ışığın normalle yaptığı açıya eşittir.[3] Çukur aynalar üzerine gelen ışık ışınlarını odak noktasından geçecek şekilde topladığından projemizde güneş ışığını toplamak amacıyla kullanıldı. 4

5 Tümsek aynada asal eksene paralel gelen ışınlar yansıdıktan sonra uzantısı odaktan geçecek şekilde yansır. [4] Bu projede ev içine çukur aynayla yansıttığımız ışığı tümsek aynanın ışığı dağıtma özelliğinden faydalanarak oda içinin aydınlatılması ve kışın ısıtılmasına katkı sağlandı. MATERYAL VE YÖNTEM: Bu çalışmada tahtadan ev maketi hazırlandı. Bu maketi hazırlarken sdf kullanıldı. Hazırlanan ev maketinde 1 tanesi 2cm x 1 cm x 2cm diğeri 2cm x 1cm x 2 cm boyutta camlar kullanılarak kuzeye bakacak olan pencereler yapıldı. Bunun nedeni pencerelerden bir tanesini yalnızca havalandırma amaçlı, diğerini ise çukur aynadan gelen ışığın içeri girmesini sağlamak için kullanıldı. Pencerelerden birine hem normal hem de ısıyı geçirmeyen iki ayrı cam yerleştirildi. Diğer pencereye normal cam takıldı. Evin bahçesine 1cm x 12 cm boyutunda odak uzaklığı 6 cm olan çukur ayna yerleştirildi. Evin içine çukur aynadan gelen ışığı yansıtacak şekilde çapı 1 cm odak uzaklığı 3 cm olan tümsek ayna monte edildi.

6 1. Adım: Evin içerisindeki ışık miktarını güneş ışığını yansıtmadan dakika boyunca ölçüldü ve veriler kaydedildi. 2. Adım: Evden 8 cm uzaklığa yerleştirdiğimiz çukur ayna ile güneş ışığını evin içerisindeki tümsek ayna üzerine düşürüldü. Aynı şekilde dakika boyunca ışık miktarındaki değişim ölçüldü ve veriler kaydedildi. 3. Adım: Aynı deney ev içerisine tümsek ayna yerine alüminyum folyo döşenerek tekrarlandı ve ışık miktarını ölçüldü veriler kaydedildi. 4. Adım: Güneş ışığı yansıtılmadan ev içerisine yerleştirilen dijital termometre ile sıcaklık ve nem değişimi 2 dakika boyunca dakika aralıklarla ölçüldü ve veriler kaydedildi.. Adım: Evden 8 cm uzaklığa yerleştirilen çukur ayna ile güneş ışığı evin içerisindeki tümsek ayna üzerine düşürüldü. Aynı şekilde 2 dakika boyunca dakika aralıklarla sıcaklık ve nem değişimi ölçüldü ve veriler kaydedildi. 6. Adım: Evden 8 cm uzaklığa yerleştirilen çukur ayna ile güneş ışığı evin içerisindeki alüminyum folyo üzerine düşürüldü. Aynı şekilde 2 dakika boyunca dakika aralıklarla sıcaklık ve nem değişimi ölçüldü ve veriler kaydedildi. Hata payını en aza indirmek için her deneyden sonra düzenek uygun ortamda başlangıç sıcaklığına getirildi. 6

7 GÖZLEM / VERİ / BULGU: Işık şiddeti ve sıcaklık değişimini gözlemlemek için hazırlanan düzenekte ; Işık şiddeti değişimi aşağıdaki grafiklerde gösterilmiştir Iş ık Şiddeti (lux) Iş ık Şiddeti (lux) Zam an( dk) Zam an( dk) Güneş ışığı yansıtılmadan Tümsek aynadan yansıtıldığında 2 7

8 3 Iş ık Şiddeti (lux) Zam an( dk) Alüminyum folyo ile yansıtıldığında 3 2 Sıcaklık ( C) Zam an ( dk) 4 3 Sıcaklık ( C) Zam an ( dk) Güneş ışığı yansıtılmadan Tümsek aynadan yansıtıldığında 8

9 3, 3 29, Sıcaklık ( C) 29 28, 28 27, 27 26, 26 2, Zam an ( dk) Nem ( %) Nem ( %) Alüminyum folyo ile yansıtıldığında Zam an (dk) Zam an (dk) Güneş ışığı yansıtılmadan Tümsek aynadan yansıtıldığında 4 2 Nem ( %) Zam an (dk) Alüminyum folyo ile yansıtıldığında SONUÇ VE TARTIŞMA: 9

10 Şüphesiz ki güneş dünyanın en büyük ısı ve ışık kaynağıdır. Bu sebepledir ki bu enerjiden olabildiğince fazla yararlanmak gerekir. Bu çalışma kuzey cepheli evlere güneş ışığını doğrudan yansıttığımızda evde sıcaklık, ışık şiddeti ve nem miktarının değiştiğini göstermiştir. Yaptığımız deneylerde elde ettiğimiz verilerin incelenmesi sonucunda: Evdeki ışık şiddeti artış göstermiştir. Tümsek aynayı kullandığımızda ışık şiddeti bölgesel olarak değişim göstermiştir. Alüminyum folyo kullandığımızda ise ışık şiddeti ev içerisinde daha homojen olarak dağılmıştır. Ancak tümsek ayna kullandığımızda ışık şiddeti alüminyum folyodakinden fazla olmuştur. Evdeki sıcaklık artış göstermiştir. Bu ölçümde de tümsek ayna kullanıldığında elde edilen sıcaklık değişimi alüminyum folyoya göre daha fazla olmuştur. Sıcaklık artışı evdeki nem oranında azalmayı sağlamıştır. Bu azalma tümsek aynada alüminyum folyodan daha fazla olmuştur. Bu çalışma bize gösterdi ki sistem evlerde kullanıldığında yararlı sonuçlar doğurur. Sistemde yazın evin fazla ısınmasını önlemek için ısı yalıtımı sağlayacak ikinci bir sürgülü cam kullanılmalıdır. Bilindiği üzere kuzey cepheli evler nem barındırır. Sistem evlerde oluşan nemi de azaltmaktadır. Özellikle büyüme dönemindeki çocukların gelişimi dikkate alındığında güneş ışığı vazgeçilmez bir unsurdur. Bu çalışmada çocukların fizyolojik gelişimlerini olumlu etkileyecektir. 1

11 Evin içine ışığı dağıtmak için tümsek ayna ve alüminyum folyo kullanıldı. Alüminyum folyoda ışık ev içerisine daha homojen dağıldığı için kullanılması daha uygundur. Sistemin daha verimli hale getirilmesi için çukur ayna sensor yardımıyla güneşin konumuna göre hareket ettirilebilir. KAYNAKLAR: DeneyListesi&baslikid=7&DeneyNo=314 - SEARS,F. W., Fizik prensipleri 3- optik- -Çeviren: NUSRET KÜRKÇÜOĞLU-İTÜ yayınları-istanbul ROBBINS,C.L., Daylighting Design and Analysis, van Nostrand Reinhold Company, NY, ANON, IEA, Daylight in Buildings, Report IEA SHC Task 21, Washington, ÖZGÜN, Ö., Tubular Light Guidance Systems as Advanced Daylighting Strategy, Y.Lisans tezi, İTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, 27. TEŞEKKÜR: Başta Prof. Dr. Mehmet AY olmak üzere, projenin hazırlanması ve tamamlanmasında desteklerini esirgemeyen danışmanlarımız Prof Dr. Necati ECEVİT ve Prof Dr Zehra AKDENİZ e, malzeme temininde yardımcı olan teknik ekibe ve Neşe DİŞÇİOĞLU na teşekkür ederiz. 11