tmmob makina mühendisleri odası

Transkript

1 tmmob makina mühendisleri odası YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI SEMPOZYUMU VE SERGİSİ BİLDİRİLER KİTABI Editör: Yrd. Doç. Dr. Şükrü SU MMO Yayın No: E / 2001 / 275 EKİM KAYSERİ

2 Yenilenebilir Enerji Kaynaklan Sempozyumu ve Sergisi tmmob makina mühendisleri odası Sümer Sokak No: 36 /1 - A Demirtepe, ANKARA Tel: (0 312) ; ; ; Fax -.(0 312) e-posta : [email protected] web : MMO Yayın No : E / 2001 / 275 ISBN : Bu yapıtın yayın hakkı 'na aittir. Kitabın hiçbir bölümü değiştirilemez. 'nınizni olmadan elektronik, mekanik vb. yollarla kopya edilemez ve çoğaltılamaz. Kaynak gösterilmek suretiyle alıntı yapılabilir. KAPAK TASARIMI DİZGİ BASKI İlhan İNCETÜRKMEN - (0 352) İNCETÜRKMEN LTD.ŞTİ. - TMMOB MMO KAYSERİ ŞUBESİ NETFORM MATBAACILIK AŞ. - KAYSERİ

3 Yenilenebilir Enerji Kaynaklan Sempozyumu ve Sergisi DÜNYADA VE TÜRKİYEDE JEOTERMAL, RÜZGAR VE DİĞER YENİLENEBİLİR ENERJİLERİN KULLANIMI Prof.Dr. Yunus A. ÇENGEL University of Nevada Dept of Mech.Eng. Reno, USA GİRİŞ Günümüzde kullandığımız enerjinin çoğu petrol kömür ve doğal gaz gibi fosil yakıtlardan elde edilmektedir. Bu yakıtların rezervleri ise sınırlıdır. Örneğin bilinen petrol rezervlerinin yıl doğalgaz rezervlerinin 65 yıl ve kömür rezervlerinin 220 yıl sonra tükeneceği tahmin edilmektedir. Ayrıca fosil yakıtlar sera gazı olarak bilinen C0 2 gazını yaydığı için küresel iklim değişikliklerinden sorumlu tutulmaktadır. - Bu sebeple fosil yakıtlardan üretilen enerjinin gerçek fiyatını bulmak için uzun dönem çevre etkisi ve insan sağlığı üzerine olan etkilerini de göz önüne almak gerekir. Buna yanında ayrıca gelecek nesillerin fosil hidrokarbon rezervlerine plastik sentetik kumaş, solventler yağlar, karbon lifli ürünler ve çelikleri daha mukavemetli üretmek için olan ihtiyacı da göz önüne alınırsa fosil yakıtların neden mümkün olduğunca az kullanmak gerektiği kendiliğinden açığa çıkar.. YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARININ ÇEŞİTLERİ Kömür, petrol, doğalgaz gibi yakıtlar fosil enerji kaynaklan olup rezervleri sınırlıdır Dolayısıyla eninde sonunda tükeneceklerdir. Yenilenebilir enerji kaynaklan sürekli olarak yenilendiklerinden tükenmezler. Çoğu yenilenebilir enerji kaynağı enerjisini direkt veya endirekt olarak güneşten alır. Güneş enerjisi, Jeotermel enerji, Hidroelektrik enerji, Bio-enerji, Hidrojen, Dalga veya Okyanus enerjisi, Rüzgar enerjisi yenilenebilir enerji kaynaklannın başlıcasıdır. AMERİKA'DA YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI - Amerika'da kullanılan enerjinin %8 i yenilenebilir enerji kaynaklarından temin edilmektedir. -Amerika'da üretilen elektrik enerjisinin %12 sine karşılık gelen yaklaşık 500 Milyar KWh/yıl 'lık elektrik, yenilenebilir enerji kaynaklanndan elde edilmektedir. Bu yüzde %12 'nin %10 da hidrolik santrallerden üretilmektedir. Yenilenebilir enerji kaynaklannın yaygınlaşmamasının ana sebebi ilk yatınm maliyetlerinin pahalı oluşudur. Mevcut şu andaki sürdürülen araştırmalar buralarda kullanılan malzeme ve üretim fiyatlannı azaltarak ve verimlerini artırarak ilk yatınm maliyetlerini azaltmayı amaçlamaktadır. - Amerika'da Federal ve Eyalet hükümetlerinin politikaları da aynı zamanda yenilenebilir enerji kullanımını etkileyen ana sebeplerden biridir. - Amerika da yenilenebilir enerji kaynaklan kullanmakla daha az petrol ithal edilerek yılda 80 milyar dolarlık tasarruf sağlanmaktadır. TÜRKİYE'NİN YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAKLARI POTANSİYELİ Kaynak: Tüsiad, 1998 (Gûnerhan, Kocar, Hepbaşlı 2000). HİDROELEKTRİK ENERJİ - Hidrolik enerji bugün Amerika'daki enerji ihtiyacının %10 'nu karşılamaktadır. - Hidrolik enerjinin en yaygın kullanım şekli nehirler üzerine barajlar inşa ederek büyük su rezervuarlannda suyu biriktirmek ve bu suyun potansiyel enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmek esasına dayanır. BİO KÜTLE ENERJİSİ Biokütle ısı sağlamak, yakıt üretmek ve elektik üretmek için kullanılır.

4 Yenilenebilir Enerji Kaynaklan Sempozyumu ve Sergisi - Amerika'da hidroelektrik enerjiden sonra ikinci sıradaki yenilenebilir enerji kaynağıdır. Hesaplamalar Amerika'nın enerji ihtiyacının %3 'nü biokütle enerjiden sağladığı şeklindedir. - Örneğin etanol üretmek için mısır çabuk büyüyen ot ve ağaçlar odun talaşları ve evsel atıklar kullanılmaktadır. Üretilen etanol ile de taşıtları çalıştırmak mümkündür. Etanol ayrıca benzine göre daha temiz emisyon veren bir yakıttır. Şekil: Ethanol ile bir arabanın çalışması DALGA ENERJİSİ OTEC sistemler dalga enerjileri med-cezir enerjileri bu guruba dahil enerjilerdir. Dünya kıyılarında tahmin edilen toplam dalga enerjisinin büyüklüğü 2 ile 3 milyon MW 'tır. Yine dalga enerjisinin kıyı şeridinde yoğunluğu mil başına 65 M W 'tır. GÜNEŞ ENERJİSİ Hacim ısıtmasında evlerin sıcak su ihtiyacının karşılanmasında yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca elektrik üretiminde termal sistemlerde, fotovoltaik olarak ve hidrojen üretiminde kullanılır. FOTOVOLTAİK HÜCRELER

5 Yenilenebilir Enerji Kaynaklan Sempozyumu ve Sergisi HİDROJEN ENERJİSİ - PV hücreler gürültüsüz çevreyi kirletmeden herhangi bir hareket eden mekanizmaya ihtiyaç duymadan güneş enerjisini direkt olarak elektrik enerjisine çeviren sistemlerdir. - PV hücreler hesap makinelerinde, saatlerde, uydularda, aydınlatmada ve küçük aletlerin çalıştırılmasında yaygın olarak kullanılırlar. - PV hücreler elektik enerjisi iletim hattı bulunmayan yada uzak olan yerlerde evlerin hatta köylerin, çiftlik evlerinin, su pompalarının, çeşitli aletlerin uzaktan kumandasında da kullanılırlar. FARALLON MİLLİ DOĞA PARKINDA PV PANELLERİ PV panelleri San Fransisco'nun 30 mil batısında ki adalarda 9.1 kw max gücünde temiz enerji sağlamaktadır. Orada bulunan gürültülü kirli dizel jeneratörler sökülerek yerine kurulmuştur. Akülere depolanmak suretiyle üç günlük enerjiyi sağlamaktadır. GÜNEŞ ENERJİSİNİN TERMAL UYGULAMALARI - Hidrojen kainatta bulunan en bol elementtir. - Birim kütle başına diğer bilinen tüm yakıtlardan daha fazla kimyasal enerjiye sahiptir. - 1 kg hidrojen 4 Lt benzinin sağladığı enerji kadar enerji sağlar. Ayrıca 1 litre sudan 1.6 lt benzine eşdeğer hidrojen temin edilebilir. - Güneş enerjisi, hidrojeni diğer elementlerden ayırmak için ideal bir enerji kaynağıdır. Dolayısıyla Güneş enerjisi kullanılarak elde edilmiş hidrojen yakıtı belki de insanoğlunun sonsuza kadar temiz enerjisini sağlayacak tek yakıttır. - Hidrojenin yanma ürünü hepimizin bildiği gibi saf su'dur. Bu yüzden çok temiz ve çevre dostu bir yakıttır. - Hidrojen taşıtların gücünü karşılamak için yakıt hücresi olarak kullanılabilir. HİDROJENLİ YAKIT HÜCRELERİ Kaliforniya Dagget'te kurulan gümüşle kaplanmış yansıtıcılar kullanan heliostat'lar güneş ışınlarını bir kuleye odaklamaktadır. Burada Güneş II projesi yeniden yapılandırılarak 10 MW iık enerji üretecek merkezi bir kule kurulmuştur. Kaliforniya Arcata enerji araştırma merkezinde 4 KW gücünde golf arabası hidrojen yakıt hücresi ile çalıştırılmaktadır.

6 Yenilenebilir Enerji Kaynaklan Sempozyumu ve Sergisi - DOE amerikan enerji bakanlığı tarafından desteklenen projede 50 KW gücündeki şehir içi otobüsü fosforik asidli hidrojen yakıt hücresi tarafından çalıştırılmaktadır. - Otobüse bir akü konularak aracın yokuş tırmanması yada ilk hareketi hızlandırması kolaylaştırılmıştır DE DÜNYADA RÜZGAR GÜCÜ Şu anda dünyada kurulu bulunan rüzgar gücü MW 'tır ki Türkiye'nin toplam kurulu gücünün yarısı kadardır yılında 3600 MW gücünde yeni rüzgar santrallan kurulmuştur. - Amerika'da yaklaşık olarak bir nükleer santrale eşdeğer 985 MW rüzgar santrali 1998 ortasından 1999 sonuna kadar kurulmuştur. - Amerika Danimarka Almanya ve İspanya dünyada kurulu buluna toplam rüzgar gücünün %70 ini üretmektedir. - Danimarka kendi enerji ihtiyacının %10 unun rüzgar enerjisinden temin etmektedir. İspanyanın Navarra ili kendi ihtiyacının %20 sini rüzgar enerjisinden temin etmektedir. - Kaliforniya Altamont pass rüzgar çiftliğinde MW gücünde rüzgar santrali kw değeri 4 sentten satılmak üzere amaçlanmaktadır. - Kaliforniya Trinidad da güneş enerjisiyle çalışan hidrojen yakıt hücreli sistemde fotovoltaik, hidrojen ve yakıt hücresi kombine olarak kullanılmaktadır. RÜZGAR ENERJİSİ Amerika topraklarının %6 sini kaplayan iyi rüzgar alan topraklar amerikanın şu andaki enerji tüketiminin 1.5 katı enerji üretebilir. - Rüzgar enerjisi MÖ 4000 yıl kadar önce yelkenlileri hareket ettirmekte, mısır ve buğday öğütmekte, ayrıca sulamada kullanılmıştır. Şimdi elektrik enerjisi üretiminde kullanılmaktadır ii yıllardaki petrol krizi modern rüzgar türbinlerinin gelişimine katkıda bulunmuştur. - Rüzgar türbini kurulduğu arazinin %5 ini işgal ettiğinden ve türbin kanatlan yerden epeyce yüksekte olduğundan kalan arazi tarım, otlatma ve diğer amaçlarla kullanılabilmektedir. - Rüzgar türbinleri gece ve gündüz rüzgar olduğu sürece sürekli enerji üretirler. Malana Mühendisleri Odası

7 Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu ve Sergisi JEOTERMAL ENERJİ Jeotermal enerji yer kabuğunun derinliklerindeki sıcak kaya ve akışkanların ısısının yer yüzeyinin zayıf katmanlarını geçerek yer yüzeyine ulaşmasıdır. Yerkürenin merkezindeki magmada erimiş ve sıcaklığı 8000 C ulaşan maddeler vardır. Magmanın yer yüzeyine yakın bazı bölümlerinde akan yer altı suları bu ısı tarafından ısıtılmaktadır ve bazı bölgelerde termal bölgeler oluşmaktadır. JEOTERMAL ENERJİ KAYNAKLARI - Kuru buhar kayakları. - Sıcak su kaynaklan (atmosfere acık veya kapalı). - Derin yer kabuğu ısısı (sıcak kayalar). Magma (mutlaka geliştirilmesi gerekli) JEOTRMAL ENERJİ POTANSİYELİ İç tabaka Dış tabaka Yer kabuğu Yer yüzeyi 4200 Ü C 2800 C 950 C 370 C (10 km kalınlığında) Yerkabuğundaki jeotermal enerjinin % 1 'lik kısmı enerjiye çevrilse şu anda toplam mevcut petrol ve doğal gaz yataklarının rezervlerinin vereceği enerjinin 500 katı enerji elde edilmiş olur. JEOTERMAL ENERJİNİN ÜRETİMİ Hydrothercnal Resource JEOTERMAL ENERJİ KULLANIMI - Buhar veya sıcak su borularla güç santraline taşınarak elektrik üretiminde kullanılır. - Buhar yada sıcak su pompalanarak boralar vasıtasıyla aynı zamanda evlerin ısıtılmasında da kullanılır. - Kuzey Kaliforniya'da Gayzer adı verilen jeotermal sahalar San Fransisco büyüklüğünde bir şehrin elektrik enerjisi ihtiyacını karşılayacak büyüklüktedir. - İzlanda'nın baş şehri Reykjavik'te evlerin hemen hemen tamamı jeotermal sıcak su ile ısıtılmaktadır. - El salvadorda elektriğin çoğu jeotermal enerjiden üretilmektedir. JEOTERMAL ENERJİNİN DİREKT KULLANIMI - Konutların ısıtılmasında, - Üretimde proses ısısı olarak, - Absorpsiyonlu soğutma sistemlerinde, - Tarımda, seracılıkta, - Kültür balıkçılığında, - Sunalarda, - Kaldırımlarda, - Karların eritilmesinde kullanılmaktadır. JEOTERMAL ENERJİNİN TARİHİ - Eski romalılar doğal sıcak su olarak termal banyolarda ısıtma ve sağlıkta kullanmışlardır. - ABD de konut ısıtılmasında ilk olarak 1891 yılında Idaho'da daha sonra 1900 de Oregon'da kullanılmıştır yılında İtalya'nın Larderello şehrinde ilk defa jeotermal kuru buhardan enerjiyle elektrik üretilmiştir yılında ilk ticari jeotermal enerjiden (kuru buhar) elektrik enerjisi üretimi Amerika'da Kaliforniya'da üretilmiştir yılında Fransa da büyük şehirlerin jeotermal enerji ile ısıtılmasına başlanılmıştır. JEOTERMAL ENERJİNİN AVANTAJLARI - Sürekli güç üretebilir. - Küçük santraller halinde 5-10 MW kurulmaya ve geliştirilmeye müsaaittir. - Uzun dönemde hava değişikliklerinden ve kullanıcılardan etkilenmez.

8 Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu ve Sergisi - Fosil yakıtlann fiyatlarının dalgalanmasından bağımsızdır. Fiyatı doğalgazla ve kömürlü termik santrallerle rekabet edebilecek kadar düşüktür. - Kapalı sistemlerde yaydığı emisyon sıfırdır. Bu haliyle çevreciler için vazgeçilmez bir enerji ve pazardır. ATMOSFERDEKİ EMİSYONLARIN AZALTILMASI - Jeotermal enerji kullanarak elektrik üretilmesi Amerika'da atmosferdeki emisyon oranını değiştirmiştir. - Böylece 22 milyon ton CO 2, 200 bin ton SO 2, 80 bin ton NOx ve 110 ton partikül maddenin atmosfere yayılması önlenmiştir. Aj(terGaldua<fc<3odduü,GlıCTnflsıclions, 100-d POWER PLANT ON-LINERECORD 3-20CO -15CO -1C Amerika hükümeti federal topraklardan çıkartılan jeotermal enerjinin kullanılmasından dolayı yıllık 41 milyon dolar kira geliri elde edilmektedir. - Kuzey Kaliforniya'nın Gayser sahasında 35 yıldan fazla bir zamandır Jeotermal enerjiden güç üretilmektedir. - Kaliforniya, Utah, Nevada ve Havai'de kurulu güçleri yaklaşık olarak 2800 MW olan santrallerde yıllık elektrik üretimi milyar kwh olup jeotermal enerji kullanılarak üretilen elektrik enerjisinin satışından yaklaşık olarak 1 milyar dolar gelir elde edilmektedir. - Son çalışmalarda 10 batı eyaletinde 270 yerleşim bölgesinin jeotermal enerji ile ısıtılıp soğutulabileceğini göstermiştir. - Son birkaç yılda 300 binden fazla jeotermal ısı pompası kurulmuş ve İndiana, Kentucky, Michigan, Minnesaota, Missouri ve Oiho eyaletlerinde geniş bir pazar oluşmuştur. DÜNYADA JEOTERMAL ENERJİ verilerine göre Dünyada 21 ülkede jeotermal enerjiden üretilen elektrik gücü 8460 MW 'tır. - Yılda 45 milyar kwh 'lık elektrik enerjisi üretilmektedir. Bu dünya toplamının % 0.3 kadardır. - Dünyada 250 nin üzerinde jeotermal santral vardır. - Dünyada ısıtma ve diğer amaçlarla Mw lık ısı enerjisi %33 ü konut ısıtılması - soğutulması %19 u kaplıca ve yüzme havuzu ısıtılmasında ve kalanı seracılık alanında ve prosess ısısı üretmek olmak üzere 41 ülkede kullanılmaktadır. - Dünyada kullanılan enerjinin sadece % 2 si jeotermal enerjiden gelmektedir. JEOTERMAL ENERJİYE YATIRIM JEOTERMAL ENERJİ HAKKINDA BAZI GERÇEKLER - Jeotermal enerjide modüler ünitelerle birkaç yüz kilovvatten, 100 MW ve daha fazla güçlere kadar üretim yapmak mümkündür. - Son 20 yılda jeotermal enerjiden güç üretmek yapılan çalışmalar sayesinde %25 daha ucuz hale gelmiştir. - Amerikan firmaları denizaşırı ülkelerde 1500 MW gücünde santraller tesis ettiler ve bu santrallerin parasal değeri yaklaşık 3 milyar dolardır. - Amerikan firmaları İndonezya'da 350 MW gücünde bir santralın yenilenmesini 500 milyon dolar karşılığında aldılar ve sonra 6 milyar dolarlık kontrat imzaladılar. - Latin Amerika, Filipin ve Endonezya'da gelecek yılda yaklaşık MW gücünde santraller kurulacaktır.

9 Yenilenebilir Enerji Kaynaklan Sempozyumu ve Sergisi JEOTERMAL ENERJİ POTANSİYELİ - Jeotermal enerji Dünya elektrik enerjisi talebinin %8.3 ünü karşılayabilir. - Orta ve Güney Amerika'nın şu andaki mevcut elektrik ihtiyacının yarıdan fazlası jeotermal enerjiden karşılanabilir. - Dünyada 39 tane devlet elektrik enerjsi ihtiyacının tamamını jeotermal enerjiden sağlayabilir. - Amerika'da şu anda üç nükleer santralin gücüne eşit olan 2800 MW lık enerji jeotermalden temin edilmektedir ve bunun gelecek on yılda MW a yükselmesi beklenmektedir. - Jeotermalden üretilen elektriğin KWh 'ı 5-6 sent olup kömürle rekabet edebilecek düzeydedir, ancak doğal gazla henüz değil. - Jeotermalden sağlanan elektrikten 865 milyon insan istifade etmektedir ve bu dünya nüfusunun %17 sine tekabül etmektedir. - Dünyada enerjilerinin % 100 ünü jeotermalden karşılaması mümkün olan 39 adet devlet vardır. Bunlar Bolivya, Burundi, Comoros adaları, Kosta Rica, Cibuti, Dominik, Ekvator, El salvador, Etopya, Fiji, Grenada, Guatemala, Honduras, İzlanda, İndonezya, Kenya, Malawi, Mozambik, Nikaragua, Panama, Papua Yeni Gine, Peru, Pilipinler, Ruanda, Solomon adaları, Somali, Sudan, Tanzanya, Tongo, Uganda, Yemen ve diğerleri. - Türkiye'nin potansiyeli % 10 dur. DÜNYADA ENBÜYÜK JEOTERMAL ENERJİ ÜRETİCİLERİ M0 ıran 5000 a U.S. GeothermalPotential MegavralU ofelccbica] Capaaly 2, DCurrent Toü mft Technol agy nenhmced f echnoloay Amerika Filipinler Meksika Kaliforniya MW MW MW MW (The Geyser) kurulu güçleri ile dünyanın en büyük jeotermal üreticileridir. DÜNYADAKİ JEOTERMAL GÜCÜN ÜLKELERE GÖRE DAĞILIMI Bu dağılım Tablo 1 'de son bölümde verilmiştir. HOOOO 12D0OD World Geothermal Potential O Megaratls ofelectacal Capaaty B,MD 72,«B 13B.131 BAZI ÜLKELERDE ENERJİ KULLANIMI s Technology JEOTERMAL AMERİKA Kurulu güç Isıtma Soğutma : 2800 MW : 3858 GWh/yıl : Küçük çaplı Oregon'da KlamathFalls kullanımda. : Oregon 1963 yılından beri Kaynak m derinliğinde dakikada 980 galon 90 C sıcaklığında su veriyor. 154 ton 'luk soğutma kapasitesine sahiptir. San Bernardino: 1983 yılından beri kullanımda 300 m derinliğinde 56 C sıcaklığında dakikada 3700 galon debiye sahip 18 km lik izole edilmiş borularla m 2 'lik alan ısıtmasında kullanılıyor ve atık su yer altına veriliyor. Susanville Californiya: 1983 yılından beri kullanımda 78 C içilebilir temizlikte, sıcak su m 2 alan ısıtmasında kullanılıyor ve atık su yeraltına pompalanıyor. Elko Nevada : 1985 yılından beri kullanımda 88 C sıcaklığında dakikada 300 galon debiye sahip yıllık enerjisi 4.6 MWh şehir binalarının okulların ve yüzme havuzlarının ısıtılmasında kullanılmaktadır. Kapalı çevrim uygulanmakta her bina kendi ısı eşanjörünü kullanmaktadır. Ayrıca büyük oranda seracılık ta Arizona, Nevada, Utah, New Mexico ve Idaho da kullanılmaktadır. MEKSİKA Kurulu güç 750 MW, kaynak 4000 m derinlikte ve 350 C sıcaklığa sahip. Aynca 1400 adet sıcak kaynak olup ısıtma amaçlı endüstriyel çamaşırhanelerde, soğutmada, alan ısıtmada, seracılıkta, briket, tuğla üretiminde, ağaç kurutmada kullanılmaktadır.

10 Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu ve Sergisi İZLANDA Kurulu güç : 49 MW Isıtmada : 5877 GWh/yıl, İzlandadaki konutların % 85 inin ısıtılması sıcak su ve seracılık toprak ısıtma, balık çiftlikleri, prosess ısısı olarak, Reykjavik lik nüfusun tamamı konut ısıtmasında ve kulanma sıcak suyu olarak faydalanmaktadır. Fiyatı soğuk sudan ucuz. Jeotermal alan ısıtması kapasitesi 565 MW, yıllık enerji tüketimi 3200 GWh/yıl. Flash StMm Powar Plant ihtiyacının % 30 u bu santralle sağlanmaktadır te tamamlanmış ve binan sistem kullanılmaktadır. Yine kuzey İtalya'da Vicenza da kişi konut ısıtmada kullanmaktadır. Kaynak 67 C sıcaklığında debisi dakikada 440 galon ve 2300 m derinliktedir. 90/65 lik sisteme uygun olmadığı için ısı pompaları kullanılmak suretiyle istenilen sıcaklığa ulaştırılmaktadır. Isı pompalan gazla çalışan motorlarla ve elektrik motorlan ile çalıştırılmaktadır. Isı pompaları 6.5 Mw enerji üretmektedir ayrıca 2.3 Mw lik enerji gaz motorlannın eksozundan ısı geri kazanımı ile sağlanmaktadır. Üç tane gaz kazanının kapasitesi 17.4 MW olup ilave ısı sağlamaktadır yılında tamamlanmış olup ısıtılan alan m 2 civarındadır. 4.6 mil uzunluğunda gidiş dönüşlü boru ağıyla ısıtma ve soğutmada kullanıldığı gibi 3.7 mil uzunluğunda tek borulu sistemle evlerin kullanma sıcak su ihtiyacı karşılanmaktadır. Taze buharla çalışan güç santrali İTALYA Monte Amita jeotermal santralinin atık ısısından geri kazanım yolu ile büyük seralar ısıtılmaktadır. Kuzey İtalyanın Ferrara bölgesinde kişi konut ısıtmasında faydalanmaktadır. Katı atıkların yakıldığı ve doğalgaz ile jeotermalin birlikte kullanıldığı kojenerasyon santralle kombine çalışmaktadır. Enerji tüketiminin yoğun olduğu saatlerde doğal gaz ve şehir atıkları ile çalışan çöp santrali devreye girmektedir. Buradaki jeotermal kaynak 92 C ve debisi dakikada 760 galon olup m derinliktedir. 300 civarında kullanıcı 1.3 milyon m 2 alanın ısıtılmasında kullanmaktadır. Ayrıca şehirdeki kullanıcıların kullanma sıcak su RUSYA Kurulu güç 91 MW, ısıtmada yılda 673 GWh enerji kullanılmaktadır. Böylece alan ısıtmasında ve seracılıkta 1 milyon m 2, yün yıkama ve kurutmada, briket kurutmada, balık çiftliklerinde, yüzme havuzu ısıtmasında, donmuş yerlerin eritilmesinde kullanılmaktadır. Kamchatta da ki 11 MW lik santralin devreye alınmasıyla 2000 yılında kurulu güç 110 MW artırılmış olacaktır. Mutnovskideki 80 MW lik santralin atık ısısı borularla 80 km lik kasbaya taşınarak kasaba ısıtılmaktadır. FRANSA 886 GWh yılık ısıtma kapasitesi ile Paris'in çevresindeki konut ısıtılmaktadır. Kaynak 1800 m derinlikte ve C sıcaklığındadır. Blnary Cyela Pmnr Planı Binarv dönüşümlü eüc santrali Jeotermal güç santrali

11 Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu ve Sergisi MACARİSTAN Isıtma kapasitesi yılda 1628 GWh m derinliğinde ve 80 C altında ki sıcaklıklarda Macaristanın güneydoğusundaki %80 den fazla sera jeotermal enerji ile ısıtılmaktadır. CİN 1 MW olup 2000 yılnda 100 MW artırılacaktır. Isıtma 4717 GWh/yıl, Kuzey Çin'de pirinç tarlalarında seracılık uygulanarak pirinçlerin erken yetişmesi sağlanmaktadır. JAPONYA Kurulu güç 379 MW 1990 dan beri ikiye katlanmış Isıtmada kullanılan 9730 GWh/yıl sıcak su ve tanmda Jeotermal enerji tesisi DİĞER ÜLKELER Bulgaristan : 770 GWh/yıl ısıtmada Romanya : 342 GWh/yıl ısıtmada Polonya : 205 GWh/yıl ısıtmada Yugoslavya : 915 GWh/yıl ısıtmada Belçika : 28 GWh/yıl ısıtmada Almanya : 21 GWh/yıl ısıtmada Danimarka : 13GWh/yıl ısıtmada îndonezya : 1200 MW elektrik ısıtma Yeni Zelanda : 281 MW, 440 Mw lık ilave İsviçre : 964 GWh İsveç : 267 GWh ısıtma kapasitesine sahip TÜRKİYEDE JEOTERMAL ENERJİ KULLANIMI Isıtma amacıyla ilk olarak 1964 yılında Gönende bir otelde uygulanmıştır. Yine konut ısıtmasında ilk olarak Gönende 1987 yılında kullanılmaya başlanmış olup kapasite 16.2 MW 'tır. Jeotermal enerji ile ısıtılan ilk sera 4500 m 2 alanda olup Denizli Kızıldere sahasında 1985 yılında kurulmuştur ve ev ısıtılmaktadır ve değeri 350 MWt. İzmir Balçova'da 7500 konut jeotermal enerji ile ısıtılmaktadır. Balıkesir Gönene sahasında 1600 konut, 54 işletme ve 109 ticarethane ısıtılmaktadır. Denizli ve Aydın illerinin jeotermal enerji ile ısıtılması planlanmaktadır dan itibaren jeotermal enerji kullanım hızı döneminde % 185 ve döneminde %173 artmıştır. Türkiye'nin orta anadolu, batı ve kuzey batı bölgelerinde 140 adet jeotermal saha vardır. Türkiye'deki tüm konutların % 30 'unun ısıtılması jeotermal enerji mümkündür ve buda EULGAFIIA Black Sea GEORGIA AZEfi. Balkesir f Eskişehir ıtahy^ * Elektrik O Alan ısıtması D A Isı sera Endüstriyel } Aegean -, Sea ı Mediterranean Sea \ Kaynak: Eriş and Ozgur, 1994; Erisen el al., 1996; Mertoglu, 1998; Kocar and Ellez, 1998; Hepbasli and Erloz, 1999 (Gunerhan, Kocar, Hepbasli, 2000)

12 Yenilenebilir Enerji Kaynaklan Sempozyumu ve Sergisi 5 milyon konut eder MWT 'luk enerjinin şu anda sadece %2 si kullanılmaktadır MW elektrik enerjisi üretilebilmek mümkün iken bunun sadece % 0.5 kullanılmaktadır yılına kadar konutun ve 2020 yılın kadar konutun ısıtılması planlanmaktadır. ISI POMPALARI Isı pompalan yüksek COP değerleri ve sessiz çalışmaları ile dikkat çekmektedir. Buna karşılık ilk kuruluş maliyetlerinin yüksek olması tek dezavantaj lan olarak söylenebilir.borular toprağa dikey olarak yerleştirilerek çalıştırılmaktadır. Amerika'da binden fazla konut ısı pompalan ile ısıtılıp soğutulmakta ve bu sayı heryıl 4000 ile kadar artmaktadır. TÜRKİYEDE JEOTERMAL ENERJİNİN DİREKT KULLANIMI SİSTEM Adapazan- Kuzuluk Adapazan- Sapanca Afyon AfyonBolvadin Afyon-Gazlıgöl Termal Afyon-Omer Termal Afyon-Orucoglu Termal Afyon- Sandikli Ankara- Haymana Ankara- Krzılcahamam Aydin- Germencik Balikesir- Edremit Balikesir- Gönen Balikesir-Havran- Dernek KAPASİTE [MW t ] UYGULAMA B,H HP R H B,H B,H,G B,H R B, M R,B,H,G G G R,H,B,G,1 G SICAKLIK [ C] Balikesir- Sındırgı Canakkale-Ezine-. Kestanbol Denizli- Golernezli Denizli- Kizildere İstanbul Izmir- Balcova Izmir- Bergama Izmir-Dikili Izmir- Seferihisar Kirsehir Kutahya- Gediz Kutahya- Simav Kutahya- Yoncali Manisa- Alaşehir Manisa-Salihli Mersin Nevsehir- Kozaklı Rize-Ayder Samsun-Havza Sivas-Sıcak Çermik Tokat- Niksar Urfa- Kırcaali Yalova Yozgat- Saraykent TOPLAM Diğer GENEL TOPLAM G R,G B,G R,G,I HP R,G,B,H,S,Ho B,G G B,G R B,H,G R,G,B,H B,H B,H B,H HP R, G B,H B,H B,H G G G B B: Balneology, M: Cami, G:Sera, R: Alan/Bölge Isıtma, H: Hotel, S: Yüzme Havuzu, Ho: Hastane, I: Endüstriyel Uygulama, HP: Isı Pompası Kaynak: Eriş and Ozgur, 1994; Erisen et al., 1996; Mertoglu, 1998; Kocar and Eltez, 1998; Hepbasli and Ertoz, 1999 (Gunerhan, Kocar, Hepbasli, 2000) 10

13 Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu ve Sergisi TURKIYEDE JEOTERMAL ENERJİNİN SERACILIKTA KULLANIMI YER Afyon-Omer Ankara-Kizilcahamam Aydin-Germencik Balikesir-Edremit Balikesir-Gonen Balikesir-Havran-Dernek Balikesir-Sindirgi Canakkale-Ezine-Kestanbol Denizli-Golemezli Denizli-Kizildere Denizli -Tekkehamam Izmir-Balcova Izmir-Bergama Izmir-Dikili Izmir-Seferihisar Kutahya-Gediz Kutahya-Simav Nevsehir-Kozakli Tokat-Niksar Urfa-Kircaali Yalova Yozgat-Saraykent TOTAL Kaynak: ALAN [ha] Eriş and Ozgur, 1994; Tufekcioglu, Türkmen, 1999 (Gunerhan, Kocar, Hepbasli, 2000) 1999, TURKIYEDE DİREKT OLARAK KULLANILAN TOPLAM JEOTERMAL ENERJİ YIL KULLANILAN KAPASİTE (MW t ) (640withspa's) Source: Mertoglu and Basarir, 1995; Mertoglu, 1998 (Gunerhan, Kocar, Hepbasli, 2000) TURKIYEDE JEOTERMAL ENERJİDEN ELEKTRİK ÜRETİMİ TESİS YERİ İNŞA YİLİ DURUM ÜNİTE TİPİ POTANSİ GÜÇ (MW e ) GUÇ ORANİ (MW t ) YILLIK ÜRETİM (1998) (GWh/a) 90 Denizli- Kizildere Çalışıy or SF,C Aydin- - Planla SF,B Germencik nmış Aydin Salavatli - Planla nmış Bor K N/A 5 - SF: Tek Tip; C: Yoğun; B : Binary; UC: Kons.Altında; K : Kalina; N/A: bilgi yok Kaynak: WEC-TNK, 1998; GRC Bülten, 1998; Tufekcioglu, 1999 (Gunerhan, Kocar, Hepbasli, 2000) DÜNYADA JEOTERMAL GÜÇ ÜRETİMİ ÜLKE Amerika (USA) Filipinler Meksika italya Japonya Indonezya El Salvador Nikaragua Kosta Rika izlanda Kenya Çin KURULU JEOTERMAL KAPASİTE [MW'] JEOTERMAL GÜÇ ÜRETİMİ [milyon kwh/yıl 2 ] 15,900 8,260 5,730 5,470 3,350 3, NÜFUS [milyon 3 ] ,215 ELEKTRİK TÜKETİMİ KİŞİ BAŞINA [kwh/yıl/kişi 3 ] 13, ,439 4,610 7, ,295 17, JEOTERMAL İLE BESLENEN KİŞİ [milyon] JEOTERMAL İLE BESLENEN NÜFUSUN ORANİ [*]

14 Yenilenebilir Enerji Kaynaklan Sempozyumu ve Sergisi TÜRKİYENİN MEVCUT VE GELECEK 20 YILDAKİ ELEKTRİK KAPASİTESİ YIL JEOTERMAL KAPASIT E (MW e ) YILLIK ÜRETÎ M (GWh/a ) HİDROELEKTRİK KAPASIT YILLIK E ÜRETİM (MW e ) (GWh/a) 10,387 25,442 30,902 40,934 85, ,715 FOSİL YAKIT KAPASIT E (MW e ) 13,442 37,024 46,661 YILLIK ÜRETİ M (GWh/a ) 75, , ,895 KAPASIT E (MW e ) 23,850 62,724 98,808 TOPLAM YILLIK ÜRETİ M (GWh/a) , ,261 Kaynak: WEC-TNC, 1998; TUSIAD, 1998 (Gunerhan, Kocar, Hepbasli, 2000) TÜRKİYEDE YER ISISINDAN FAYDALANAN ISI POMPALARI Yer Suyu Uygulama Sayısı Toplam Isı Yükü (kw) Toplam Isıtma Alanı [m 2 ] Isıtma Tipi/ Soğutma Kaynak: Hepbasli and Ertoz, 1999 ISI EŞANJORU TIPI Dikey 6 Yatay 4 (Gunerhan, Kocar, Hepbasli, KULLANIM TIPI Isıtma Taban ısısı, radyatörler Isıtma+Soğutma Yerden fan-coil 1655 Isıtma, TÜRKİYEDE RÜZGAR ENERJİSİ Türkiye, Avrupa'da rüzgâr enerjisi potansiyeli en iyi olan ülkelerden biridir.türkiye'deki rüzgâr enerjisi kaynakları, teorik olarak Türkiye'nin elektrik ihtiyacının tamamını karşılayabilecek düzeydedir.. Türkiye'nin teknik potansiyeli ise MW'dır. Bu, bile Türkiye'nin şu anada kurulu gücünün üç katına eşittir dolayısıyla Türkiye bir an önce kullanması gereken önemli bir rüzgâr enerjisi potansiyeline sahiptir. Üç tarafı denizlerle çevrili olan ve yaklaşık 3500 km kıyı şeridi olan Türkiyenin özellikle Marmara kıyı şeridi ve Ege kıyı şeridi sürekli ve düzenli rüzgar alan bölgelerdir. Bu sebeple bu bölgelerden başlamak üzere hızla rüzgar enerjisi yatırımlarına başlanmalıdır.. Rüzgâr enerjisinin durumu Bugüne kadar ETKB tarafından değerlendirilen 39 adet Rüzgâr Çiftliği projesi bulunmaktadır. Bu projelerin toplam kapasitesi bin 370 ilâ bin 440 MW'dır. Bu 39 projenin, 215 MW'lık kapasiteye sahip 8 tanesinin yatırımcılarla yapılan görüşmeleri sonuçlandırılmıştır. ETKB'nin 9 Eylül 1999'da açtığı YİD Modeli ile Rüzgâr Güç Santralları Yaptırılması konusundaki resmi ihale, gündemdeki toplam proje sayısını 55'e çıkartmıştır. Böylece Türkiye'de gerçekleşme aşamasına girmiş rüzgâr güç santrallerinin toplam kurulu gücü bin 700 MW'a ulaşmıştır. Buna karşılık 2000 yılı sonu itibarıyla gerçekleşen ve şu anda faal olan kurulu güç 19 MW tır.(l) (1) Per Krogsgaard; 'Global Status of Wind Power' Rüzgar Enerjisi Sempozyumu 5-7Nisan2001 İzmir 12

15 Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu ve Sergisi GÜNEŞ ENERJİSİNDEN EDİLGEN YARARLANMADA "SAYDAM YALITIM" UYGULAMASI Türkan GÖKSAL* Necdet ÖZBALTA** '*'Anadolu Üniversitesi Müh-Mim.Fakültesi Mimarlık Bölümü İki Eylül Kampusu Eskişehir Tel: (222) / '"'Ege Üniversitesi Güneş Enerjisi Enstitüsü Bornova-İzmir Tel: (232) ÖZET Binalarda enerji tüketiminin azaltılmasındaki en etkin önlem taşınım yoluyla gerçekleşen ısı kaybının yalıtım uygulanarak azaltılmasıdır. Bu amaçla kullanılan opak yalıtım malzemeleri ısı kaybının indirgenmesine katkıda bulunurlar. Ancak yeni geliştirilen saydam yalıtım malzemeleri düşük ısı geçirgenlikleri yanında yüksek güneş ışınımı geçirgenliği nedeniyle binaların yalıtım özelliklerini iyileştirmek ve güneş enerjisinden kazanç sağlamak amacıyla edilgen sistem uygulamalarında kullanılmaktadır. Saydam yalıtım uygulaması ile oluşturulan sistem toplayıcı gibi çalışır ve saydam yalıtımı geçen güneş ışınımı duvar dış yüzeyinde absorbe edilerek ısı enerjisine dönüştürülür. Kazanılan enerjinin iç ortama taşınım yanında radyasyonla aktarılması nedeniyle hem enerjiden tasarruf sağlanır hem de konfor koşullarının iyileştirilmesine katkıda bulunulur. Bu çalışmada Eskişehir iklim koşullarında opak ve saydam yalıtımlı tuğla duvar kuruluşlarının ısıl davranışları incelenmiş ve enerji kazanımına olan katkısı araştırılmıştır. Anahtar sözcükler: Saydam Yalıtım, Enerji Korunumu, Güneşten Pasif Yararlanma ABSTRACT The most effective measure to reduce the energy consumption in buildings is to apply insulation to lessen the existing heat lost from heat transportation. Opaque insulation materials, vvhich are used for this purpose help in the reduction of heat lost. Recently developed transparent insulation materials have high solar energy transparency, besides having a low heat transparency. For this reason, they are used in passive system application to improve insulation properties and to exploit solar energy in buildings. Formed by transparent insulation application, they function as a system collector and transform into heat energy the solar energy vvhich passes through the transparent insulation by absorbing the solar energy into the outer layer of the walls. The gained energy is transported into the inner environment through the radiation. This helps to improve the comfort and to save energy. in this study, the contribution to energy conservation of brick vvalled constructions with opaque and transparent insulation was investigated and analysed as was the behaviour of these buildings under heat. Special attention was paid to the climate conditions of Eskişehir while conducting this study. Keywords: Transparent insulation Materials, Energy Saving, Passive Solar Energy 1.0 GİRİŞ Binalarda enerji tüketimini azaltmak için uygulanabilecek en etkin önlem bina kabuğunun yalıtılarak taşınım yoluyla gerçekleşen ısı kaybını en aza indirgemektir. Bu amaçla bina kabuğunda genelde binayı dıştan saran opak yalıtım kullanılması yaygındır. Ancak bu uygulamayla güneş enerjisine karşı bir engel oluşturularak güneşten ısı enerjisi kazanımımn önüne geçilmektedir. Güneş mimarisinde yeni bir eleman olan saydam yalıtım uygulaması ile enerji kazanımına iki yöntemle katkıda bulunulmak- 13

16 Yenilenebilir Enerji Kaynaklan Sempozyumu ve Sergisi tadır. Bunların ilki geleneksel yalıtım malzemeleri gibi enerji korunumunun gerçekleştirilmesi, diğeri ise geleneksel yalıtım malzemelerinin aksine güneş enerjisinden daha yüksek oranda wı enerjisi kazammına olanak vermesidir. Bu iki etki birlikte değerlendirildi-ğinde toplam ısı yükünün karşılanmasında güneş enerjisinin katkısı daha fazla olmaktadır. Bu çalışmada opak ve saydam yalıtımlı duvar kuruluşlarının ısıl davranışları gözlenmiş ve enerji kazammına olan katkısı araştırılmıştır. 2.0 SAYDAM YALITIM MALZEMESİ Saydam yalıtım malzemeleri yüksek güneş ışınımı geçirgenliği ve düşük ısı geçirgenlik katsayıları nedeniyle binaların yalıtım özelliklerini iyileştirmek ve güneş enerjisinden kazanç sağlamak amacıyla özellikle edilgen sistem uygulamalarında gündeme gelirler. Saydam yalıtım uygulaması ile oluşturulan sistem toplayıcı gibi çalışır. Saydam yalıtımı geçen güneş ışınımı duvar dış yüzeyinde absorplanır (Şekil 1). Absorbe edilen enerji iç ortama yararlı ısı olarak aktarılır. Kazanılan enerjinin iç ortama taşınım yanında radyasyonla aktarılması nedeniyle konfor koşullarının iyileştirilmesine katkıda bulunulur. Duvar sıcaklığının, günün önemli bir bölümünde iç ortam sıcaklığının üzerinde olması nedeniyle ısı kayıpları azalır. Ayrıca duvar sıcaklığının yüksek olması sonucu yüzeyde ve duvar içinde yoğuşma olasılığı en aza indirgenir. Saydam yalıtım yeni binaların inşaasında olduğu gibi mevcut binaların iyileştirilmesinde de uygulanabilir; böylece duvarların ısı depolama etkinliği arttırılır. Saydam yalıtım uygulaması ile kış aylarında güneş enerjisi katkısında artış sağlanmasına karşın yazın aşırı ısınma sorunu olabilmektedir. Dış iklimsel koşullara karşı korumak amacıyla saydam yalıtım dış yüzeylerine güneş ışınım geçirgenliği yüksek olan cam, plastik levha veya saydam sıva uygulanır. Yukarıda da değinildiği gibi yalıtım ve ışın geçirgenlik saydam yalıtımın en önemli özellikleridir; ancak bu iki özellik (saydamlık ve ısı yalıtımı) birbiriyle ters orantılıdır. Literatürde güneş ışınımı geçirgenlik katsayısı yüksek olan her malzeme saydam yalıtım olarak kabul edilmekte ve ısı geçiş katsayısı k < 1.3 W/m 2 K, enerji geçirgenliği (g) ise > 0.40 olarak verilmektedir [1],[2]. Saydam yalıtım uygulamasında en yüksek düzeyde verim alınabilmesi için, kalite katsayısı olarak anılan Q-değerinin (T /k) > 0.6 olması gerekmektedir (T ışın geçirgenlik, k ısı geçiş katsayısı). Opak yalıtım malzemelerine karşın, saydam yalıtımda ısıl iletkenlik (A) değeri X/d formülü ile belirlenemez. Çoğu kez A, strüktür kalınlığının (d) bir fonksiyonudur [3]. Saydam yalıtım üretiminde cam ve termoplastiklerden polycarbonat (PC) ve polymetly-metakrilat (PMMA) kullanılır. Camın yangın ve çevresel etkenlere dayanımı yiksektir, ancak yoğunluğunun yüksek olması sonucu ısı iletkenliğinin artması olumsuz yönüdür. Termoplastiklerde ise PC kimyasal karışımına bağlı olarak C, PMMA ise türüne bağlı olmak üzere C sıcaklığa dayanım gösterir. Her iki malzemenin ışık geçirgenliği yüksek (saydam), yutuculuğu düşük, ancak güneş ışınlarına karşın dayanımları faıklıdır. PMMA, UV-ışınlarına dayanıklıdır, PC ise UVışınlarını absorbe eder, bu nedenle dayanımı artırmak için üretiminde UV-stabilizatör kullanır veya saydam levha üzerine UV-filtresi uygulanabilir. Yangına dayanım açısından PC, PMMA'a karşı daha fazla dayanım gösterir. PMMA kolay tutuşabilen, PC ise (Bl) zor tutuşabilen malzemeler grubunda yer alır. Ayrıca PC mekanik açıdan daha sağlamdır, bu da işlenebilmesini kolaylaştırır. Saydam yalıtımlı duvar kuruluşunda sistemin etkinliği yalıtım gerecinin strüktürel yapısına ve düzenlenme yönüne bağlı olarak değişmektedir. Saydam yalıtım gereçleri kısa dalga boylu ışınımı geçirmekte, uzun dalga boylu ısıl ışınıma karşı ise opak davranmaktadır [4]. Yalıtım içinden geçen kısa dalga boylu ışınım, yutucu yüzey tarafından soğurularak duvar kütlesinde ısıya dönüşmekte ve ısı enerjisi önce iletim, ardında taşınım-ışınım yoluyla mekana aktarılmaktadır. Saydam yalıtım uygulamaları: - direkt kazanç yolu ile mekanların ısıtılması, - güneş duvarı uygulamaları (dolaylı kazanç) ile mekanların ısıtılması ve/ya ısıtma tesisatının desteklenmesi, - toplaçlar aracılığı ile sıcak su eldesi ve 14

17 Yenilenebilir Enerji Kaynaklan Sempozyumu ve Sergisi aydınlatma enerjisinden tasarruf amacı ile mekanların aydınlatılmasında kullanılması şeklinde gerçekleşebilir. Strüktürel nitelikleri ve güneşten sağladığı ısı kazancına yönelik performansları bağlamında saydam yalıtım [5]: yutucu yüzeye paralel düzenlenen lamine ve/ya çok tabakalı camlar, yutucu yüzeye dik düzenlenen kapiler ve/ya petek dokulu strüktürler ve cam arasında aerojel (granül veya monolitik) uygulamaları şeklinde guruplandırılabilir. Yutucu yüzeye paralel düzenleme - Lamine ve/ya çok tabakalı camlar: Sistemin etkinliği yansıma ve soğurma oranlarına bağlıdır; tabaka sayısının artması ısı yalıtımını olumlu ancak ışın geçirgenliğini yansımanın artması nedeni ile olumsuz etkiler. Katmanları yutucu yüzeye paralel yerleşmiş olan camlı kuruluşlarda (lamine camlar, lamine plastik filmler), dolgu maddesi olarak argon, kripton, xenon kullanılması ile yalıtım değeri artırılabilir (Tablo 1). enerjisi taşınım ve ışınım yoluyla iç mekana belli bir faz kayması ile aktarılmaktadır. Kapiler strüktürde cam kullanılması durumunda (çap) (j) 3-10 mm, PC ve/ya PMMA kullanımında ise 1-3 mm arasında değişir; camın ısı iletkenlik (A) değeri termoplastlara karşı 7 kat fazladır. Bu nedenle stabilite açısından cam tüplerde çeper kalınlıkları jxm dolayında olup, camın yüksek iletkenliği nedeni ile yalıtım değeri olumsuz etkilenir (Şekil 2). Yaklaşık 10 cm kalınlıkta cam kapiler strüktürde A-değeri 1 W/m 2 K'dir. Cam Sıva Savdam Kaatot i ^ ^ ^ ^ ^ ^ H ^ ^ ^ ^ ^ ^ H Qun«s iştr.ımt ^ ^ ^ ^ ^ ^ B 1 Yansıma Güı vhes M6GIİ Ouvar IZİ8Z. *-*1&.SZ -«re j K \ ) i 1 Şekil 1: Saydam Yalıtımda Işın-Isı Geçirgenlik [7] Şekil 2: Kapiler- Saydam Yalıtım Tablo 1: Dolgu Maddelerinin Isı Geçirgenlik Katsayısı üzerine etkisi [6] Dolgu maddesi k-değeri (W/m2K) Yutucu yüzeye dik düzenleme-kapiler tüpler I Petek dokulu strüktürler: Kapiler tüpler veya petek dokulu strüktürler yutucu yüzeye dik olarak düzenlenir ve güneş ışınlarının geri yansımadan duvar yüzeyine u- laşması sağlanır. Şekil l'de görüldüğü üzere güneşin konumuna bağlı olarak yaz aylarında düşeyle dar açı yaparak gelen ışınlar borucukların içine girememekte, kış aylarında ise yalaya yakın konumda gelmeleri sonucu borucuklann çeperlerinde yansıyarak yutucu yüzeye ulaşmaktadır. Böylece masif duvarda depolanan ısı Aerojeller (monolitik, granül): Silisyumdioksit (SİO2) esaslı monolitik aerojel malzemesinde (çap) $ nanometre arasında olup, güneş spektrumu dalga boyunun çok altındadır. Dolayısıyla yansıma oranı düşük olup ışınların % 9O'ı geçebilmekte ve saydam bir görünüşe sahip olması pencere camlarında kullanma olanağı vermektedir. Granül aerojeller ise saydam bir görüntü vermezler, monolitik aerojele karşın üretimleri daha kolay ve ucuz, ancak ışın geçirgenlik değeri düşüktür. 15

18 Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu ve Sergisi Monolitik aerojel ^-değeri W/mK, granül aerojel X -değeri W/mK (hava dolgulu) olup, vakum veya soygaz dolgu durumunda X -değeri daha da azaltılabilir. Silikat granül boyutlarının ışık dalga boyundan daha küçük olması, malzemenin homojen olarak algılanmasını sağlar. Yoğunluğunun kg/m 3 olması nedeniyle kırılma indisi havaya yakındır, böylece üst yüzeyde yansıma kayıpları olabildiğince düşüktür. Ancak suya karşı çok duyarlıdır ve su ile temas durumunda suyu emerek saydam olmayan bir durum alır. Bu nedenle çok tabakalı kuruluşlarda üretim maliyetleri düşüktür ve çap en fazla 10 mm'dir. kayması) ve direkt kazanca karşın daha düşük sıcaklık farklıkları nedeniyle daha uygundurlar. Duvar kuruluşunda gölgeleme elemanları araalığı ile enerji kazancı sıcak dönemlerde kontrol edilebilmektedir. nanoporöse Struktur -0-Sİ-O-Kette 20 nm Şekil 3: Monolitik-Aerojel Kristal Yapısı ve Granül Aerojel Uygulaması [8] 3.0 SAYDAM YALITIM UYGULAMA OLANAKLARI Direkt Kazanç Sistemi: Saydam yalıtım normal cam yüzeyler gibi herhangi bir duvar olmaksızın uygulanır. Direkt olarak mekan içine giren ışınlar mekan içinde çarptıkları yüzeylerde ısıya dönüşür ve mekan iç ortam sıcaklığı yüzeylerin sıcaklığına paralel olarak yükselir. Ancak faz kaymasının düşük olması sonucu, mekanda aşırı ısınma sorununa karşı gölgeleme elemanı düzenlenerek kontrollü ışın geçişi sağlanabilir. Direkt kazanç sistemlerinin dolaylı enerji kazanç sistemlerine ek olarak uygulanmaları enerji tasarrufu açısından uygundur. Güneş Duvarı: Güneş duvarı uygulamasında saydam yalıtım masif bir duvarın önünde yer alır (Şekil 4). Gerecin yalıtım özelliğinden dolayı ısı duvar kesitinden mekana belli bir zaman aralığında aktarılır. Gecikme süresinde (faz kayması) masif duvar malzemesinin termofiziksel özellikleri ile kalınlığı (d) etkin rol oynar. Güneş duvarları, basit kuruluşları, istenen zaman gecikmesi (faz Şekil 4: Saydam Yalıtım Uygulaması Hibrid Sistemler: Isı enerjisine gereksinim duyulmadığı dönemlerde hibrid sistem uygulamaları ile güneş enerjisinden sıcak su eldesi olanaklı olabilmektedir. 4.0 Farklı İç ve Dış Sınır Koşulları Etkisindeki Duvarlarda Isı Akısı Çalışmada Eskişehir iklim koşullarında farklı duvar kuruluşlarının güneş ışınımı etkisi altındaki ısıl davranışı incelenmiştir. Bu amaçla yalıtmışız, opak yalıtım ve saydam yalıtım uygulanmış tuğla duvar kuruluşları ele alınmıştır (Şekil 5). Yalıtmışız Tuğla Duvar Sıva (3cm), tuğla (19cm), sıva (2cm) 16

19 Yenilenebilir Enerji Kaynaklan Sempozyumu ve Sergisi Opak Yalıtımlı Tuğla Duvar Sıva (lcm), yalıtım (6cm), tuğla (19cm), sıva (2cm) Saydam Yalıtımlı Tuğla Duvar Cam (6mm), Saydam yalıtım (locm), sıva (lcm), tuğla (19 cm), sıva (2 cm) Şekil 5: İncelenen Duvar Kuruluşları - Kesitler Binaların dış kabukları çevre sıcaklığı, güneş ışınımı gibi dış iklimsel koşulların etkisi altındadır. Dış iklimsel koşullar zamanın fonksiyonu olarak gün boyunca sürekli değişim gösterirler. Opak duvann dış yüzeyi güneş ışınımı etkisinde kaldığında mevcut koşullarda yeni denge oluşana kadar duvar kalınlığı boyunca sıcaklık dağılımında değişim gözlenir. Oluşacak sıcaklık profilinin eğimi ve sınır koşullan, iç ve dış ortam sıcaklıkları, yutulan güneş ışınımı ve duvann termofîziksel özelliklerine bağlıdır. Duvardan oluşacak ısı akısının hesaplanmasında zaman bağlı bu sürecin dikkate alınması daha duyarlı sonuçların eldesini olanaklı kılar. Çalışmada incelenen çok tabakalı duvar kuruluşlannın da bir boyutlu ısı iletiminin meydana geldiği varsayılmıştır [13], [14] (Şekil 6). Model çalışması Ocak ve Temmuz ayları için gerçekleştirilmiştir. Bu aylara ait dış ortam sıcaklığı, güneye yönelik düşey bir yüzey üzerine gelen güneş ışınım şiddetinin değişimi Şekil 7 ve 8'de görülmektedir [9],[10]. i (t) Dış Ortam iç Ortam Hesaplamalar ilgili ayları temsil eden 17 ocak ve 17 temmuz günleri için yapılmıştır. Duvar yüzeyine gelen saatlik ışınım şiddeti I=I d *R d +I y * I y )*p*(l-cosl3)/2 eşitliği ile hesaplanmıştır. Burada k yatay yüzeye gelen direkt güneş ışınımı, \ yatay yüzeye gelen yayılı güneş ışınımı, Rj eğik yüzeye gelen direkt güneş ışınımının yatay yüzeye gelen direkt güneş ışınımına oranı, f3 yüzeyin eğimi, p yerin yansıtma katsayısıdır. Çalışmada yayılı ve yerden yansıyan ışınımın izotropik olduğu kabul edilmiştir. Yayılı ve yerden yansıyan ışınım için saydam yalıtım geçirgenliği, bu ışınımların eşdeğer geliş açılarında direkt ışınım geçirgenliğine benzer şekilde hesaplanmıştır. Işınım şiddetinin hesaplanmasında izlenecek yöntemle ilgili diğer bilgiler [11], [12] nolu kaynaklardan bulunabilir. T(t,o) T (t,l) x=0 x=l Şekil 6: L kalınlığında çok tabakalı duvar kuruluşunda etken sınır koşullan Zaman bağlı bir boyutlu ısı iletimi (dtldt) = a *{d 2 T/dx 2 ) eşitliği ile ifade edilmektedir. Burada T(t,x) duvar içinde herhangi bir an ve konumdaki sıcaklığı, a ısıl yayıhm katsayısını göstermektedir. Çözümlemede duvann iç ve dış yüzeyinde taşımınla ısı geçişinin olduğu, dış yüzeyinde aynca güneş ışınımının etkili olduğu varsayılmıştır. Dış yüzeydeki ısı akısı, iç yüzeydeki ısı akısı ise h d [T d (t)-t(t,o)] 17

20 Yenilenebilir Enerji Kaynaklan Sempozyumu ve Sergisi q i =h*\r i {t,l)-t.\ eşitlikleri ile tanımlanmıştır. Burada h. ve h d iç ve dış yüzeydeki taşınımla ısı transfer katsayıları, I(t) duvar yüzeyine gelen güneş ışınım şiddeti, a g duvarın güneş ışınımı yutma katsayısı, T d (t), Tj Ç sırasıyla dış ve iç ortam sıcaklıkları, T (t, x) ise duvar sıcaklığıdır. Isı iletim denklemi sonlu farklar yöntemiyle çözümlenmiştir. Bu amaçla oluşturulan her düğüm noktası için uygun sonlu fark eşitlikleri yazılmıştır. Duvar dış yüzeyinde, T o P+ı =T o p + 2*Fo\r p ı + Bi *Tf + I (t) *{dx/k)] duvar içinde, T: +1 = FO fe,+t:_ X )+ duvar iç yüzeyinde ise 7/ +ı =7)" [1-2* Fo (1-2*F O ) sonlu fark eşitlikleri malzeme özellikleri de değerlendirilerek yazılmıştır. Her düğüm noktası için yazılan eşitlikler yakınsama kriterleri de dikkate alınarak çözülmüşlerdir. 5.0 Sonuçlar Isıtma (Ocak) ve soğutma (Temmuz) dönemlerinde yalıtımsız, opak yalıtımlı ve saydam yalıtımlı tuğla duvar kuruluşlarının iç yüzeylerinde hesaplanan saatlik ısı akılan Şekil 9 ve 10'da görülmektedir. Ocak ayında yalıtımsız ve opak yalıtımlı duvar kuruluşlarında beklenildiği gibi ısı kaybı oluşurken, saydam yalıtım uygulanmış duvarda ise ısı kaybı yaklaşık olarak günün ilk 16 saatinde oldukça küçük değerlerde meydana gelmiştir. Öğleden sonraki saatlerde ise ısı kazancı oluşmuştur. Bunun nedeni saydam yalıtımın güneş ışınım geçirgenliğinin yüksek buna karşın ısıl iletkenliklerinin küçük olmasıdır. Gündüz saatlerinde gelen güneş enerjisinin büyük bir bölümü saydam yalıtımı geçtikten sonra duvar dış yüzeyinde yutulur. Isıl iletkenliğin düşük olması nedeniyle dış ortama olan ısı kaybı oldukça küçüktür. Yutulan enerjinin önemli bir bölümü duvar malzemesinin termofiziksel özelliklerine bağlı olarak duvar içinde depolanır. Bu enerji günün sonraki saatlerinde belli bir faz farkı ile duvar iç yüzeyine ve mekana transfer edilir. Temmuz ayında ise saydam yalıtımlı duvardaki ısı kazancı opak ve yalıtımsız duvardaki ısı kazançlarının oldukça üzerinde gerçekleşir. Öğleden sonraki saatlerde ısı kazancı opak yalıtımlı duvardaki ısı kazancının yaklaşık 8 katı düzeyindedir. Ocak ayında duvar dış ve iç yüzey sıcaklıklarının günlük değişimi Şekil 11 ve 12'de görülmektedir. Ocak ayında saydam yalıtımlı duvarda güneş ışınımın yutulmasına bağlı olarak dış yüzey sıcaklığı öğleden sonraki saatlerde 20 C- 23 C gibi günün en yüksek değerlerine çıkmaktadır. Genel olarak saydam yalıtımlı duvarda dış yüzey sıcaklığı, gün boyunca yalıtımsız ve opak yalıtımlı duvar sıcaklığının yaklaşık 15 C üzerinde olmaktadır. Ocak ayında duvar iç yüzey sıcaklığının saydam yalıtımlı duvarda yaklaşık 20 C olduğu görülmektedir (Şekil 12). Dış yüzeydeki maksimum sıcaklığın faz farkı ile iletilmesi sonucu iç yüzey sıcaklığı güneş battıktan sonraki saatlerde (yaklaşık arası) en yüksek değeri almaktadır. Akşam saatlerindeki ısıtma amaçlı enerji gereksiniminin bir bölümünün karşılanması olanaklı olmaktadır. Bu çalışmada hesaplamalar belli bir duvar kalınlığı dikkate alınarak gerçekleştirildiğinden optimum sonucun eldesi için en uygun duvar kalınlığının belirlenmesi gerekmektedir. Temmuz ayında duvar dış ve iç yüzey sıcaklıklarının değişimi Şekil 13 ve 14'de verilmiştir. Öğle saatlerinde saydam yalıtımın özelliği nedeniyle gündüz saatlerinde dış yüzey sıcaklıkları yaklaşık 40 C olmaktadır. Dış yüzeydeki 18

21 Yenilenebilir Enerji Kaynaklan Sempozyumu ve Sergisi yüksek sıcaklıklar belli bir faz farkı ve sönüm oranı ile iç yüzeye aktarıldığından iç yüzeyde saatleri arasında yüzey sıcaklığı yaklaşık 25 C olmaktadır. Saydam yalıtımlı duvarlarda faz farkı ve sönüm oranı geleneksel yalıtımlı duvar kuruluşlarına göre daha etkindir. Duvar tasarımında bu özellikler göz ardı edilemeyecek kadar önemlidir. Saydam yalıtımlı duvarlarda ışınım şiddetine bağlı olarak yutulan güneş enerjisinin fazla olması ve/veya duvarın ısı depolama kapasitesinin yetersiz olması aşırı ısınma sorununa neden olur [15], [16]. Bu sorunun aşılması için; saydam yalıtımlı sistemlerin güneşli kış günlerinde ek ısıtmaya gereksinim duyulmayacak şekilde tasarlanması, aşırı ısınmayı engellemek üzere gölgeleme elemanlarının kullanımı, saydam yalıtım ve duvar arasında oluşturulacak ve dış ortam ile bağlantılı kanal yardımıyla duvar dış yüzeyinin havalandırılması gibi önlemler geliştirilebilir. Saydam yalıtımın özellikle soğuk iklim bölgelerinde binalarda uygulanması ile ısıtma amaçlı enerji tüketiminde tasarruf sağlanması ve çevre kirliliğinin azaltılmasına katkı sağlanması mümkün olacaktır Zaman (Saat) -Ortam Sıcaklığı -Işınım Şiddeti Şekil 7: Eskişehir'de Ocak Ayında Dış Hava Sıcaklığı ve Işınım Şiddetinin Saatlik Değişimi ,20 I ' 0 XIX IXIX'[XTX TXI» Zaman (Saat) -Ortanı Sıcaklığı -Işınım Şiddeti Şekil 8: Eskişehir'de Temmuz Ayında Dış Hava Sıcaklığı ve Işınım Şiddetinin Saatlik Değişimi. 19

22 Yenilenebilir Enerji Kaynaklan Sempozyumu ve Sergisi 5,00 0,00 Ei^j- -r,, T,- -5,00 5,00 ] ^»»» ^^ sr -ıo,oo I -15,00 r -20,00 I -25, ,00 < ' - 35,00 40,00 »» - -45, Zaman (Saat) ^_ + Yalıtımsız O p a k Yalıtımlı» "»Saydam Yalıtımlı] Şekil 9:Ocak Ayında Tuğla Duvar Kuruluşunda Saatlik Isı Akıları 45,00 40,00 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00» - i ^_ ,00-5, Zaman (Saat) Yalıtımsız Opak Yalıtımlı ^m ^"Saydam Yalıtımlı Şekil 10: Temmuz Ayında Tuğla Duvar Kuruluşunda Saatlik Isı Akıları o «Yalıtımsız Opak Yalıtım M Saydam Yalıtjm Şekil 11: Ocak Ayında Duvar Dış Yüzey Sıcaklıklannın Saatlik Değişimi I 20

23 Yenilenebilir Enerji Kaynaklan Sempozyumu ve Sergisi *-*-*! Zaman (Saat) -Yalıtımsız Opak Yalıtım M Saydam Yalıtım Şekil 12: Ocak Ayında Duvar İç Yüzey Sıcaklıklarının Saatlik Değişimi i! Zaman (Saat) ' -Yalıtımsız Opak Yalıtım M Saydam Yalıtım J Şekil 13 Temmuz Ayında Duvar Dış Yüzey Sıcaklıklarının Saatlik Değişimi 21

24 Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu ve Sergisi Zaman (Saat) -Yalıtımsız Opak Yalıtım -Saydam Yalıtım ; Şekil 14 Temmuz Ayında Duvar İç Yüzey Sıcaklıklarının Saatlik Değişimi KAYNAKÇA 1. Schmid, J., Transparente Warmedammung in der Architektur, Materialien Technologie Anvvendung, C. F. Müller Verlag, Heidelberg, Ragonesi, M., Bautechnik der Gebaudehülle, Bau und Energie, B.G. Teubner Verlag, Stuttgart, Schmid, y.a.g.e., s Gilani, S.I., Passive solar gains through transparent insulation-staüstical evaluation of monitored results, Proceedings of the 5 th International Meeting on Transparent Insulation Technology, Freiburg, Treberspurg, M., Neues Bauen mit der Sonne, Ansatze zu einer klimagerechten Architektur, Springer Verlag, Wien, New York, Kerschberger, A. Platzer, W., Weidlich, B., Transparente Warmedammung, Bau-verlag GmbH, Sto Therm Solar, Transparentes Warmedamm-Verbundsystem, Prospektüs. 8. Kerschberger, Platzer, Weidlich, y.a.g.e. 9. Kılıç, A., Öztürk, A., Güneş Enerjisi, Kipaş Dağıtımcılık, İstanbul, Eskişehir Meteoroloji Bölge Müdürlüğü 11. Kılıç, A., Öztürk, A., a.g.e. 12. Duffie, J., Beckman, W.A., Solar Engineering of Thermal Processes, John Wiley and Sons, Antonopoulos, K.A., Valsamakis, S.P., "Effects Of Indoor And Outdoor Heat Transfer Coeffıcıents And Solar Absorptance On Heat Flow Through Walls", Energy, Vol. 18, No 3, Pp , Antonopoulos, K.A., Democritou, F., Correlations For The Maximum Transient Non-Periodic Indoor Heat Flow Through 15 Typical Walls, Energy, Vol 18, No 7, Pp , Athientis, A.K., Ramadan, H., Numerical Model of a Building with Transparent Insulation, Solar Energy, Vol. 67, No. 1-3, pp , 1999). 16. Dilmaç, Ş., Tepehan, F., Eğrican, N., Saydam Yalıtım Malzemelerinin Enerji Tasarrufuna Katkıları, Energy with Ali Aspects in 21 st.century Symposium, İstanbul, April 28-30, 1994.) 22

25 Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu ve Sergisi PARABOLOİD TİPTE BİR GÜNEŞ OCAĞININ TEST EDİLMESİ VE VERİMİNİN ARAŞTIRILMASI Asude ELTEZ Ali GÜNGÖR Necdet ÖZBALTA Ege Üniversitesi Güneş Enerjisi Enstitüsü, 35100, Bornova/İZMİR Ege Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Makine Müh.Bölümü, Bornova/İZMİR ÖZET Ege Üniversitesi Güneş Enerjisi Enstitüsünde bir paraboloid tip güneş ocağı imal edilerek, ülkemizde uygulanabilirliği araştırılmıştır. Paraboloid bir konsantratör tarafından direk güneş ışınımı pişirme kabının altına odaklanmaktadır. Bu pişiricinin güneşi izlemesi elle yapılmaktadır. Pişirici deneylerinde uygulanan ilk test açık bir havada güneş ışınımı altında pişirme kabı dolu olarak yapılan su ısıtma testidir. İkinci test ise, su soğutma testidir ki bu da güneş ışınımı olmadan yapılmıştır. Deneyler esnasında rüzgar hızı, ortam sıcaklığı, yatay düzleme gelen anlık toplam güneş ışınım değerleri ve suyun sıcaklığı belirli aralıklarla ölçülmüştür. Bu ölçümlerden ısınma-soğuma grafikleri, verim karakteristik eğrileri ve kaynama süreleri elde edilmiştir. Bu tip güneşli pişiriciler, imalatı ve taşınma konularında birçok problem içermektedirler. Eğer bu problemler aşılabilirse, paraboloid tip güneşli pişiricilerin kullanım olanakları da artacak ve ticari olarak cazip hale geleceklerdir. ABSTRACT A concantrating-type solar cooker is designed and constructed for cooking purposes at Solar Energy Institute of Ege University. Direct solar radiation is concentrated on the bottom of cooking pot by paraboloidal concentrator. This cooker trace the sun manually by lifting and rotating. The first test is vvater heating test under clear sunshine and performed with a full load of vvater in the pot. The second test, vvater cooling test is performed in the absence of sun light. Wind velocity, environment temparature, total solar radiation on horizontal surface and vvater temperature vvere measured. A typical heating and cooling curve is obtained from these measurements. The solar cooker has several technical problem as manufacturing and transportation. If the existing problems solved, then the using of solar cookers may be disseminate. in this point, these cookers are found commercially attractive. GİRİŞ Sanayileşmeyle başlayan ve günümüzde her geçen gün önemini artırmakta olan sorunlardan birisi de üzerinde yaşadığımız dünyanın doğal ortamını korumak ve gelecek nesillere daha iyi yaşanabilir bir dünya bırakmaktır. Dünyamızda zengin yenilenebilir enerji kaynaklan bulunmaktadır. Petrol, kömür ve doğal gazın milyonlarca yıl önce depolanan güneş enerjisinin ürünü olması ve sınırlı miktarlarda bulunmasına karşılık, biyogaz ve güneş gibi enerji kaynaklan güneş var oldukça tükenmeyecektir. Bütün toplumlarda enerji gereksinimi ve kullanımının başında "yiyeceklerin pişirilmesinde kullanım" gelmektedir. Güneş enerjisinin pişirme amaçlı kullanımına yönelik yapılan araştırmalar sonucu geliştirilen çok sayıda güneşli pişirici modeli mevcuttur. Bu pişiricilerin yaygınlaştırılabilmesi için; kullanım, bakımonarım, taşınma kolaylıklarının bulunması, boyutlarının kullanıcıya uygun olması, pişirme verimlerinin de yüksek olması gerekmektedir. Ülkemizde güneşli pişiriciler, yerleşimin uygun olduğu kırsal yörelerde, yazlan kullanılan sahil bölgelerinde geliştirilmiş modellerle kullanım potansiyeline sahiptir. Ancak günümüzde mevcut geleneksel sistemlerin yaygınlığı ve güneşli pişirme 23

26 Yenilenebilir Enerji Kaynaklan Sempozyumu ve Sergisi üniteleri konusunda ticari bir üretim söz konusu olmadığından kullanım yok denilecek düzeydedir. Yapılacak çalışmalar ve geliştirilecek toplumca kabul edilebilir modellerin üretime yansıtılmasıyla kullanım özendirilebilecektir. Güneş Enerjisi Enstitüsünde tasarlanarak imal edilen ocağın çapı 1,8 m ve açıklık alanı 2,40 m 2, konsantrasyon oranı ise 10,64'dür. Ocağın imalatında paraboloid, hafif olması açısından polyesterden döküm olarak yapılmış ve iç yüzü alüminyum folye ile kaplanmıştır. Pişirme esnasında odak ayarı gerekli aralıklarla elle yapılmıştır. Su Isıtma Testi Bu test berrak ve güneşli bir havada gerçekleştirilir ve sonucunda "optik verimlilik faktörü" bulunur. Su Soğutma Testi Güneş ışığından korunarak (gölge yaparak) gerçekleştirilir. Bu test sonucu tüm ısıl kayıp faktörü bulunur. Teorik Analiz Güneşli pişiricide gerçek faydalı enerji için, Qu=A a *F R *[S-(A/A a )*U L *(T n T a )] (i) PARABOLOİD GÜNEŞ OCAĞI Genel olarak güneşli pişiriciler ocak ve fırın tipi olmak üzere ikiye ayrılırlar. Ocak tipi pişiricilerde güneş enerjisi açık bir ortamda kap üzerine direk olarak yansıtılmakta veya başka bir toplayıcı tarafından toplanarak konduktif veya konvektif yolla aktarılmaktadır. Fırın tipinde ise kap kapalı bir ortamda bulunmaktadır [1]. Noktasal odaklayıcı paraboloid ocaklarda yemek pişirme veya diğer sistemlere göre daha kısa sürede su kaynatma işlemleri gerçekleştirilmektedir. Güneş enerjisi paraboloid formdaki bir yüzeyden yansıtılarak odak bölgesinde yoğunlaştırılmaktadır. Hiçbir fosil yakıta gerek duyulmadan suyu kaynatabilen bu sistemlerin kullanım alanı yaygınlaşmaktadır. Güneş ocağının ilk yatırım giderlerinden başka giderinin olmaması nedeniyle LPG, odun, kömür, petrol,...vs. gibi fosil yakıtlara alternatif durumdadır. Paraboloid güneş ocağının performans denkleminin bulunması ve performans karakteristik eğrisinin çizilmesi, belirlenen iklim koşullarındaki duyulur ısıtma periyodunun saptanması için gerekmektedir. Bu denklemin parametreleri "su ısıtma" ve "su soğutma" testleri sonucunda belirlenebilmektedir [3,4]. 24 S=îlo*Ib (2) eşitlikleri kullanılmaktadır. Burada Q u = gerçek faydalı enerji kazancı, A a = parabolik yansıtıcının açıklık alanı, S = açıklık birim alanında yutulan ışınım, F R = gerçek ısı kazancı/mümkün olan en büyük ısı kazancı, A r = enerji toplanan alan, U L = tüm ısıl kayıp faktörü (alıcı yüzeyden çevre havasına), T f = akışkan sıcaklığı, T a =çevre sıcaklığı, r]o = optik verimlilik, I b = açıklık alanına gelen direk ışınım F R =F'*F" (3) F' = ısı değişim verimliliği faktörü F'=(1/U L )/(1/U O ) (4) 1/UL = yutucu yüzey ve dış hava arasındaki ısı transfer direnci 1/Uo = akışkan ile dış hava arasındaki ısı transfer direnci F" = akış faktörü F"= (m*c p )/(A r U L F')[l-exp(-(A r U L F 1 ) / (m*c p ))] (5) m = ısıtılacak akışkanın kütlesi Isıtma ve soğutma testlerinin sonucunda aşağıda görüldüğü gibi bir eğri elde edilir (Şekil 1).

27 Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu ve Sergisi A = 1/To B = ln(t w o - T a ) olarak tanımlanırsa, y=a*x+b (11) denklemi elde edilir. Bu doğrunun eğimi -l/x 0 değerini verir. Eşitlik (8) yeniden düzenlenerek, F*U L = (M*C)' W / (A r *T 0 ) (12) f>flkıı 3 2 I s ir-a va Soğuma Eğnlct: Soğuma Eğrisi Analizi Soğuma eğrisi bölümünde, su sıcaklığının dt w kadar düşmesi için geçen zamana dx denilirse [2]; (dt)=[(m*c)' w *dt w ] / [A r *F'*U L *(T w - T a )](6) Burada, T = zaman (saat) T w = su sıcaklığı (M*C)' W = su ile kabın kütle * özgül ısıları UL ve T a 'nın soğutma testi sırasında sabit olduğu varsayılır. İntegral alınarak, T=-[(M*C)V(A r *F'U L )]ln[(t w -T a )/(T w o-t a )] (7) Soğutma için zaman sabiti, T 0 =(M*C)V(A r *F'*U L ) (8) Yeniden düzenlenecek olursa, (T w -T a )=dt=(t w0 -T a )*exp(t/t 0 ) ' (9) T = T 0 olduğu zaman; (T w -T a ) = (T w0 -TJ/e (10) Soğuma eğrisinde ordinattan (T w0 -T a )/e değeri bulunur ve buna tekabül eden absis değeri ise x 0 değerini verir. Eşitlik (9) yeniden düzenlenecek olursa, İn (T w - T a ) = - (1/To) + ln(t w0 - T a ) y = ln(t w - T.) 25 Denkleminden F'*U L değeri bulunabilir. Isınma Eğrisi Analizi Suyun sıcaklığını dt w olarak yükseltmek için geçen zaman (dx) ise, (dx)=[(m*c)'.*dt w ]/[F I *(A l *Tio*Ib-Ar*UL*(T w -T ı ))](13) Bu eşitliğin yeniden düzenlenmesi ve integrasyonu sonucunda, F ı *Tio=(F > *U L )/C[((T w2 -T,)/I b -((T wl -T,)/I b ) exp(-t/t 0 ))/(l-exp(-t/t 0 ))] (14) Burada, C = konsantrasyon oranıdır (A a /A r ), F'*U L ise soğutma eğrisinden elde edilir. Performans Denklemi x=-t 0 *ln[(f' *îlo-(f' *U,yC)*(T w2 -T a )/I b )/ (F'*î lo -(F'*U L /C)*(T wl -T a )/I b )](15) F'*r) 0 ısınma eğrisinden, x 0 ise soğuma eğrisinden bulunmaktadır. Bu cihazın suyu ne kadar sürede kaynatabileceği Eşitlik (16) kullanılarak hesaplanabilir. T boi,=tb*ln[l/(1-(f > *U L /F'*T,)*(1/C)*(100-T ı ) /I b )] (16) TEST EDİLEN GÜNEŞLİ PİŞİRİCİNİN YAPISI Bir güneşli pişirici; yoğunlaştırıcı, pişirme kabının oturacağı ve destekleneceği bölüm olmak üzere üç ana parçadan oluşur [5]. Toplayıcı fiber glastan imal edilip üzeri yansıtıcı yüzey olarak alüminyum folye ile

28 Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu ve Sergisi kaplanmıştır. Pişirme kabını yatay ve sağlam olarak en fazla enerjiyi toplayacak biçimde yerleştirileceği bir kap altlığı yapılmıştır. Bu altlığı ana gövdeye bağlayan destekler bulunmaktadır (Şekil 2) tarihinde yapılan deneyin ölçüm sonuçları ve yapılan hesap sonuçlan Tablo 1 ve 2'de verilmiştir. Bunlara dayalı olarak elde edilen ısınmasoğuma grafiği Şekil 4'de, performans karakteristik eğrisi ise Şekil 5'de verilmiştir. pişirme kabi destekleyici yansitici yüzey Tablo Tarihinde Elde Edilen Deney Sonuçları Saat T w T a Saat T w T a ,1 17, ,4 19, ,3 17, ,5 19, , ,6 19,5 Taban Şekil 2. Test Edilen Güneş Ocağının Yapısı PİŞİRME DENEYİ VE ELDE EDİLEN SONUÇLAR Deneyde içinde 2,63 kg su bulunan 0, 57 kg kütlesindeki alüminyum kap (kj/ C) birlikte ısıtılmıştır. Sıcak su deneyleri esnasında rüzgar hızı 0-1,5 m/s arasında değişmiştir. Belirli aralıklarla (3-5 dakikada bir) kalibrasyonlu bakır-konstantan termo elemanlar yardımıyla ortam sıcaklığı, pişirme kabındaki su sıcaklığı ölçülmüştür. Ayrıca deneyler sırasında piranometre yardımıyla yatay düzleme gelen anlık toplam güneş ışınımı değerleri ölçülerek kaydedilmiştir. Çalışmamıza konu olan güneş ocağını Şekil 3'ten görmek mümkündür. Bu ocağın odak uzaklığı 70 cm, odak noktasının yerden yüksekliği 125 cm olup, kullanım kolaylığı gösterdiği için özel olarak seçilmiştir ,5 17, ,7 19, ,6 17, ,8 19, ,5 17, ,8 19, ,3 17, ,3 20, , ,6 20, ,4 17, ,6 21, ,5 17, , ,5 17, ,5 23, ,8 17, , , , , ,5 24, , , ,1 23, ,3 18, ,9 25,6 Şekil 3. Güneş Ocağının Deney Esnasında Görünümü ,5 18, , ,1 18, ,8 25, ,7 18, ,7 25, ,1 18, , , ,6 25, ,6 18, , ,8 19, ,8 25, ,7 19, ,5 27, ,3 19,5

29 Yenilenebilir Enerji Kaynaklan Sempozyumu ve Sergisi Tablo 2. Deney Seti / Boyutlar SEMBOL AÇIKLAMA DENEY SETİ/BOYUTLAR A a Açıklık alanı D= 1,8 m A a = 2,40 m 2 A r Alüminyum alıcı alanı kabın D = 0,25 m h = 0,lm A r = 0,1765 m 2 C Yoğunlaştırma C = A a /A r = 13,6 0,1 0,2 0,3 (100-Ta)/lb (MC W )' Su ve kabın ısıl kapasitesi M w =2,63kg C w =4180 J/Kg C M p =0,57 Kg C p = 883 Şekil 5. Pişirici Performans Karakteristik Eğrisi di Ib v w F'U L F'TIO T a Zaman Sabiti F'rio hesabı için zaman aralığı Deney esnasında direk ışınım Rüzgar hızı Kaynama süresi, Toplam ısı kayıp faktörü Ortalama optik verimlilik faktörü Dış hava sıcaklığı J/Kg C (MC w )'=M w C w +M p Cp =11,497 kj/ C 82 dakika = 4920 saniye 10 dakika 489,2 W/m 2 0-1,5 m/s 13,24 W/m 20 C 0,394 20,5 C T boi ı^r 0 *ln[l/(l-(f'*ui/f'*tio)*(l/c) *(100-T a )/I b )]=3538s olarak bulunur. SONUÇ VE ÖNERİLER Tekrarlanan su ile ve yemek pişirme deneyleri sonucu paraboloid tip güneşli pişiriciler hakkında şunları söyleyebiliriz: Güneşli pişirici, çizim ve teknolojik dokümanların gereğince imal edilmelidir. Su kaynama verimliliği; paraboloid yoğunlaştırıcı için > % 55'dır. 400 C'den daha yüksek sıcaklıklar için odak noktası 50 cm 2 'den fazla olmamalı ve elips veya daire şeklinde düzgün bir yüzeye sahip olmalıdır. Maksimum işlem yüksekliği 1,25 m'den fazla olmamalıdır. Maksimum işlem mesafesi 0,8 m'den fazla olmamalıdır. Minimum yükseklik açısı 25 'den fazla, maksimum yükseklik açısı 70 'den az olmamalıdır. Yansıtıcı materyal alüminyum folyenin yansıtma katsayısı 0,8'den az olmamalı ve bu malzeme kolay kaplanabilir, dış ortam şartlarına dayanıklı olmalıdır. Toplayıcının yüzeyi mümkün olduğunca düzgün olmalı, kırışıklıklar, hasarlar içermemelidir. Güneşin izletilebilmesi için tasarlanan mekanizma kolay ayarlanabilir olmalıdır. Şekil 4. Isınma-Soğuma Grafiği 27

30 Yenilenebilir Enerji Kaynaklan Sempozyumu ve Sergisi KAYNAKLAR 1. Atan, E., 1995, "Tek ve İki Eksende Güneşi İzleyen Fırın Tipi Pişiricilerin Tasarımı Teorik ve Deneysel İncelenmesi", Yük.Lis.Tezi, E.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Bornova, İzmir. 2. Löf, G.O.G., 1963, "Recent Investigations in the Use of Solar Energy for Cooking", Solar Energy 7, Mullick, S.C., Kandpal, T.c, Kumar, S., 1991, "Thermal Test Procedure for a Paraboloid Cocentrator Solar Cooker", Solar Energy, Vol.46,n 3, pp Murthy, S.N., Gupta, J.P., 1985, Energy Distribution in the Local Reğion of an Offsedfeed Paroboloıdal Solar Stove, Solar Energy, V 34, N 3, pp Natural Energy Research Institute, Gansu Academy of Science, International Solar Energy Applications Training Workshop, Lanzhou, China,

31 Yenilenebilir Enerji Kaynaklan Sempozyumu ve Sergisi GÜNEŞ ENERJİLİ NEM KONTROLLÜ KERESTE KURUTMA SİSTEM TASARIMI Sezai YILMAZ* Hikmet DOĞAN** (*) Z.K.Ü. Karabük Teknik Eğitim Fakültesi Makine Eğitimi Bölümü - Karabük (**) Gazi Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Makine Eğitimi Bölümü - Ankara ÖZET Bu çalışmada, güneş enerjili nem kontrollü, ısı pompası destekli bir kereste kurutma sistemi tasarlanmıştır. Sistem hakkında genel bilgi ile kurutma işleminde temel olan nem kontrolü (nem alma - nem verme) konusunda bir metot önerilmiştir. Önerilen metodla güneş enerjili kondenzasyonlu kereste kurutma sistemi " nem kontrollü" hale getirilmiştir. Tasarlanan sistemle kuruma süresinin kısalabileceği ve kurutma kalitesinin artırılabileceği tahmin edilmektedir. ABSTRACT in this study, a solar dry kiln with humidity control and supported heat pump (as dehumidifier) has been designed. At the same time a method about general knovvledge and humidity control which is basic in the drying processes have been given. in this proposed method solar dry kiln has been supported with humidity control. in this system, it is estimated that drying time can be decrease and drying quality can be increased. 1. GİRİŞ 1.1.Kurutmanın Tanımı Kurutma, genel anlamda bir cismin içindeki suyu gidermek ya da azaltmak için yapılan işlem olarak tanımlanabilir. Bu çalışma kapsamında kurutma ise, ağacın içerdiği nemin istenilen değere kadar kontrollü bir şekilde, ısıl işlemlerle indirgenmesi olarak tanımlanmıştır. Ağaç canlı bir orman ürünüdür. Bu ifade genel bir ifade olup, endüstriyel bir ürün olması nedeniyle bundan sonra metin içerisinde"ağaç malzeme" olarak kullanılmıştır. Ağaç malzeme higroskopik yapıya sahiptir. Bu özelliğinden dolayı çevresiyle higroskopik bir denge oluşturur. Katı halde bulunan ağaç malzemenin içerdiği nem, ağacın bünyesinde su hücre boşluklarında ve hücre çeperleri içersinde bulunur. Bu nemin tamamı " özgül nem" olarak adlandırılır. Yaşayan ve kesiminden hemen sonra ağaçta bulunan nem miktarına "Taze hal nemi" denir. Bu değer ağacın cinsine, yapısına, kesimin yapıldığı coğrafık bölgeye ve mevsimlere göre %40'larla %200'ler arasında değişiklikler gösterebilirdi) Ağaç malzemede, serbest suyun hiç bulunmadığı, fakat bağıl suyun en fazla olduğu nem oranına "Lif doygunluğu nemi" denir. Lif doygunluğu nemi, ağaç türleri için değişik olup ortalama %25-35 arasındadır. Kurutma işleminde bu değerin bilinmesi önemlidir.(2) Kurutma işlemi, malzemenin etrafındaki havanın kısmi su buharı basıncı ile doğrudan ilişkilidir. Kurutma havanın kısmi su buharı basıncı, aynı sıcaklıktaki doymuş (nemli) havanın kısmi su buharı basıncına göre ne kadar az ise; havanın kurutma özelliği ya da başka bir ifade ile içerisine nem alma kabiliyeti o kadar elverişlidir. Ağaç malzemenin kurutulmasında, kurutma havasının bağıl nemi oldukça önemlidir. Bağıl nem değerini, "kurutma havasının nem kabul etme yeteneği" olarak da tanımlamak mümkündür. Teknik olarak tanımı ise; Belirli şartlardaki kurutma havasının kısmi su buharı basıncının Pkh, aynı sıcaklıktaki doymuş havanın kısmi su buharı basıncına (Pdk) oranı şeklinde tanımlanır ve OF) ile gösterilir. =Pkh/Pdk şeklinde hesaplanır.kurutma işleminde en önemli iki faktör, kurutma havasının sıcaklık ve bağıl nem değeridir. Havanın ısıtılması ve doygun hale gelmiş sıcak havadan nemin kontrollü olarak alınması 29

32 Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu ve Sergisi kurutma sisteminin temelini oluşturmaktadır. Kurutma işleminde havanın sıcaklığı ve bağıl nemi yanında kurutulacak materyal üzerinde hava hareketi de oldukça önemlidir çünkü Hava, sıcaklık ve nem taşıyıcıdır. Bu özelliğinden dolayı hava hareketinin azaltılması veya artırılması ağaç malzemenin kuruma süresini etkiler. Kurutma hava hızının yüksek olması, ağaç malzeme üzerinde buharlaşma hızını da artırır. Bu hızlı kuruma ağaç malzeme de kuruma kusurlarına (çatlama, burkulma vb.) neden olabilir. Hızın düşük olması ise kuruma süresini uzatır. Hava hızının artırılması sisteme sokulan enerji tüketiminin de artması anlamındadır. Yapılan çalışmalarda kurutma süresinin sağlayıcı ekonomik fayda ile, sisteme sokulan ek enerji tüketimi karşılaştırılarak yapılan analizlerde en uygun hava hızı değerlerinin 2-4 m/sn olduğu belirlenmiştir (1) Kurutmanın Önemi Ağaç malzeme doğal ve endüstriyel bir üründür. Günlük yaşamda alternatifleri olan metal, metal alaşımları ve plastiklerin yaygın olarak kullanılmasına rağmen, ağaç malzeme önem ve değerini hiçbir zaman kaybetmemiştir. Ağaç malzemenin doğal ve estetik görünümü, hafifliği, kolay işlenilebilmesi ısıl ve elektriksel yalıtkanlığı, üstünlükleri olarak sayılabilir. Ağaç malzemenin organik bir madde olmasından dolayı, dış etkilere karşı (mantar, böcek, yanma vb.) dayanıksızlığı da dezavantaj larındandır. Ancak ağaç endüstrisindeki son teknolojiler özel yüzey işlemelerinin gelişmesi, yeni tutkal ve koruyucu kimyasallarla bu dezavantajlarını büyük oranda ortadan kaldırmıştır. Kurutma, ağaç malzemenin teknik özelliklerinin iyileştirilmesi yönünden gerekli görülmektedir. Ağaç malzemenin kurutulması ile; - Boyuttaki değişiklikler en aza indirgenir. - Dayanıklılık özelliği kazandırılır. Renk değişim ve çürümesi önlenir. Kullanım özellikleri (işleme, tutkallama, yapışma) artar. Koruyucu maddelerle boyanmasında daha etkili sonuç verir. Ürün ağırlığı (nakliye giderleri) azalır. Ülkemiz güneş enerjisi bakımından zengin sayılabilecek bir kapasiteye sahiptir. Bu yenilenebilir enerji kaynağından mümkün olduğunca faydalanmak gereklidir. Kurutma alanında güneş enerjisinden yararlanmak diğer alanlara nazaran daha uygulanabilir niteliktedir. Orman ürünlerinin kurutulması yanında, tarımsal ürünlerin de mevsimlik olarak kurutulması güneş enerjili sistemlerle mümkündür. Tarım ürünlerinin özellikle yaz aylarında yetişmesi ve kurutma sürecinin güneş radyasyonunun maksimum olduğu dönemlere denk gelmesi bu enerji kaynağını kurutma proseslerinde rahatlıkla kullanılabileceğini göstermektedir Kurutma Yöntemleri Günümüzde ağaç malzemenin kurutulmasında kullanılan kurutma yöntemleri Şekil 1.3.1'de görülmektedir. Kurutma yöntemlerinin hemen hemen hepsi ısı ve kütle transferi esasına dayanmaktadır. Kurutulacak malzemenin içindeki suyun buharlaştırılması için gerekli ısının malzemeye iletilmesi (ısı transferi), buhar haline gelen suyun hava akımı ile mahalden uzaklaştırılması (kütle transferi) ile gerçekleşmektedir. Endüstriyel kurutmanın da temel amacı, kurutma prosesi için gerekli olan ısı enerjisinin en ekonomik şekilde temin edilmesidir. Günümüzde ağaç malzemenin kurutulmasında en yaygın metot, elektrik ve fosil kökenli yakıtlardan ısı enerjisi elde edilerek yapılan kurutma yöntemleridir Güneş Enerjisi İle Kurutma Güneş enerjisi ile kurutmada genel olarak sera tipi ve kollektörlü güneşli kurutucular kullanılmaktadır. Sera tipi kurutucularda güneş enerjisini toplayan yüzeyler kurutma fırınının da bir parçası olduğundan, tasarımlarında fırın boyutlarına uyma zorunluluğu vardır. 30

33 Yenilenebilir Enerji Kaynaklan Sempozyumu ve Sergisi AĞAÇ MALZEMENİN KURUTMA YÖNTEMLERİ Doğal Kurulma Teknik Kurutma I I Özel İstifli Hızlandırılmış Geleneksel Yöntemler Özel Yöntemler * Blok İstifli»Sandık istifli 'Makaslamaistifli 'Üçgenistifli 'Travers istifli 'Kule istifli * Parket istifli * Baca istifleme ile Salıncak ile * Santrüfüj ile * Vantilatörler ile 'Düşük sıcaklıkta krt. Klasik kurutma 'Yüksek sıcaklıkta krt. Yüksek hava hızlı kıt ' Kondenzasyonla krt. Vakumlu kurutma 'Yüksek frekans ile krt * Solvent Kurutma * Yağ içinde kaynatma * Kimyasal kurutma Şekil Ağaç malzemenin kurutma yöntemleri (3) Konstüriksiyonları basit, verimleri düşük ve kurutma süreleri uzundur. Kurutma işlemini tamamlayan sıcak ve nemli hava yerine, dışarıdan soğuk ve daha düşük bağıl nemli hava alındığından, ısıl verimleri düşüktür. Sera tipi kurutucuların montajları basit, kuruluş maliyetleri ucuzdur. Kollektörlü güneşli kurutucularda fırın ve ısı enerjisi üreten kollektör sistemin ayrı birer parçasıdır. Kollektörlerde üretilen ısı enerjisi su, hava, yağ vb. akışkanlarla fırın içerisine taşınır. Bu kurutucularda kollektör tasarımı fırın geometrisine bağlı olmadığından, tasarım, montaj ve kollektör yüzeylerinin belirlenmesinde serbestlik vardır. Güneş enerjisi, güneşlenme süresi boyunca etkilidir. Bu nedenle, güneşli sistemler geceleri ve güneş radyasyonun bulunmadığı zamanlarda ek enerjiye ihtiyaç duyarlar. Kurutma işleminin kurutma süresi boyunca (gece ve gündüz) kesintisiz olacağı düşünülürse; kollektörlü kurutma fırınlarında ek enerji ihtiyacı, ısı depolama ve ısı geri kazanma sistemleri uygulanarak karşılanabilir. Güneş enerjisinin yüksek verimle uygulanabileceği kurutma yöntemi kondenzasyonlu kurutmadır. Bu yöntem, düşük kurutma sıcaklıklarında da kullanıma uygundur. Kondenzasyonlu kurutmada temel prensip nemli kurutma havasının, dış hava ile ahş-verişi olmadan kapalı bir dolanıma sevk edilmesidir. Su buharının yoğuşturulması ısı pompası prensibi ile çalışan kondenzasyon cihazı ile gerçekleştirilmektedir.kondenzasyonla kurutmada yalnız ısı pompası kullanıldığında fırın sıcaklığı 40 "C'ın üzerine çıkamamaktadır. (4) Kondenzasyonlu kurutma fırınlarında havanın dışarı atılması yerine, hava içerisindeki nem yoğuşturularak sıvı halde dışarı alınır. Sıcaklık kapalı bir sistem içerisinde kaybolmadığından geleneksel fırınlara göre enerji daha verimli kullanılır (5) Ağaç malzemenin kurutulmasında lif doygunluğu nemin altında gerçekleştirilen kurutma işlemlerinde malzemenin fırın içerisinde belirli bir süre sıcaklık ve nem değerinde bekletilmesi gereklidir. Bu işleme "Denkleştirme Peryodu" adı verilir. Bu süreçte kurutma kamarasında nem verme işlemi gerçekleşir. Kondenzasyonlu kurutmada bu işlem gerçekleştirilemez. (6) 2.GÜNEŞ ENERJİLİ NEM KONTROLLÜ KERESTE KURUTMA SİSTEMİ Tasarlanan sistem Şekil 2.1.'de görülmektedir. Sistem güneş kollektörleri, enerji depolama tankı, kurutma kamarası, nem kontrol ünitesi, sirkülasyon pompası, fan ve ısı pompası devresinden oluşmaktadır. Sistemin kurutma metodu enerji ihtiyacını güneş enerjisi ve ısı pompasından alan, nem alınmasını ve nem verilmesini, kurutma havasının çiy noktası altında veya üstünde bir sıcaklıkta su pülverizasyonundan geçirerek gerçekleştiren bir metottur. 31

34 Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu ve Sergisi H - H PP - PU-VtPIZt POHFViSJ t,. C - M f*h (İV - DC ML [ EkC VA. r I S..V ^ XELD4HT "u*lr E - «M rampa. Şekil 2.1.Güneş enerjili nem kontrollü kereste kurutma sistem şeması Bu metotla kurutma havasının ısıtılması gündüzleri güneş enerjisi ve ısı pompası devresi ile, geceleri ısı pompası ve gündüzden depolanan enerji ile gerçekleştirilecektir. Uygun kurutma periyotlarını gerçekleştirebilmek için, gerekli ise; sisteme ek enerji ilavesi yapılabilecektir. Nem kontrol ünitesi ısı pompası ile desteklenmiştir. Isı pompası; su soğutmalı evaporatör, kompresör, hava soğutmalı kondenser ve genleşme valfinden oluşmaktadır. Isı pompası yardımıyla depodaki su, kurutma havasının çiy noktasının altındaki sıcaklık basamaklarına kadar soğutulacaktır. Kondenserde elde edilen ısı, nem kontrol ünitesi çıkışında kurutma havasına geri kazandırılacaktır. Su sıcaklığının kurutma havasının çiy noktası sıcaklığının üzerine çıkmaması için, soğuk su deposu ile nem kontrol ünitesi arasına selonoid valf ile ve denge borusu yerleştirilmiştir. Kurutma periyodunun başlangıcında (ısıtma periyodu) güneş kollektöründe elde edilen sıcak su, bir hava ısıtıcısından geçirilerek kurutma havasına verilecek ve fırın içerisindeki ürünün kısa sürede denge sıcaklığına gelmesi sağlanacaktır. Kurutma periyodunda güneş enerjisi, ısı pompası ve nem kontrol ünitesi sürekli devrede olacaktır. Kurutma süresi boyunca kontrollü olarak kurutma havası içerisindeki nem, nem kontrol ünitesinde kurutma havasının çiy noktası sıcaklığının altındaki bir sıcaklıkta su pülverizasyonundan geçirilerek nem çekilmesi gerçekleştirilecektir. Aynı yöntemle su sıcaklığı çiy noktası üzerine çıkarılarak kurutma havası yüksek sıcaklıkta %100 bağıl nem şartına getirilerek, istenildiğinde fırın içerisine buharlama işlemi gerçekleştirilebilecektir. Sistemde ısı pompası nem kontrol ünitesindeki suyu istenilen sıcaklık derecelerine kadar soğutarak ısısını, nem kontrol ünitesi çıkışında kurutma havasına verecektir. Nem kontrol ünitesi ters akınılı hava yıkayıcısı gibi çalışacaktır. Ünite içerisinde pülverize suyun önüne metal talaşlarından ve organik içerikli (buğday saplarından) meydana gelen kaset yerleştirilerek soğutucu bir yüzey oluşturulacaktır. Elde edilen bu yüzeyde kurutma havası neminin alınması daha etkili bir şekilde gerçekleştirilecektir. Kurutma havasının çiy noktasının altındaki sıcaklıklarda işleme tabi tutulduğunda kurutma havasının nem değişim işlemi Şekil 2.2' de görülmektedir. 32

35 Yenilenebilir Enerji Kaynaklan Sempozyumu ve Sergisi kuru ternonetre sicakligi Şekil 2.2. Kurutma işleminin psikrometrik diyagramda gösterilişi. Şekil 2.1 (devre şemasında) ve Şekil 2.2 'de (psikrometrik diyagramda) kurutma havasının şartı, kurutma fırınına girişinde (S), fırın çıkışında (1) noktası ile gösterilmiştir. Bu noktanın sıcaklığı genelde özel tip güneş kollektörleri kullanılmadığı müddetçe güneş fırınlarında işletme sıcaklığı en fazla 55 C alınabilir.(7) Kondenzasyonlu kurutma fırınlarında bu sıcaklık ortalama C olarak alınabilir. Püskürtülecek suyun çiy noktası altındaki sıcaklığı, psikrometrik diyagramda doyma eğrisi üzerinde bir noktadır. Bu nokta diyagramda (G) noktası ile gösterilir. ısı pompası kondenserinde ısınarak (U) noktası şartına, daha sonra güneşli hava ısıtıcısından geçerek de (S) noktası şartında kurutma kamarasına girer. Psikrometrik diyagramda kg hava başına işlem yapılırsa; Havadan alınan nem miktarı (W x ): W x = X s. X x gr. (1) Nem kontrol ünitesinde havanın kaybettiği duyulur ve gizli ısı yükü (Q ı); Qı = Iı - I 2 kj (2) Suyun kazandığı ısı yükü (Q s ); Nem alma işleminde havanın antalpisi azalırken, suyun antalpisi artacaktır. Havanın antalpisindeki azalma hem duyulur ısıdaki azalmadan hem de gizli ısıdaki azalmadan oluşmaktadır. İşlemde havadan nemin sürekli çekilebilmesi için; hiçbir zaman su sıcaklığı, havanını çiy noktası sıcaklığının üzerine çıkmaması gereklidir. Suyun antalpisindeki artışla su nem kontrol ünitesine (G) noktasında girip, (C) noktasında çıkacaktır. Nem kontrol ünitesinde pülverize edilen suyun sıcaklığı ve debisi kontrol altında tutularak suyun çıkış sıcaklığı daima havanın çiy noktası sıcaklığı altında tutulmalıdır. Şekil 2.2' de (2) noktası havanın nem kontrol ünitesinden çıkış şartıdır. Kurutma havası, nem kontrol ünitesi çıkışında 33 Qs = Ic - IG kj (3) Isı pompasının verdiği ısı yükü (Q,); QP = Iu - I 2 kj (4) Güneş enerjisinin sisteme kazandırdığı ısı yükü (Q G ); Q G = Is - Iu kj (5) Sistemin fırın duvarlarından, hava kanallarından vb. oluşan ısı kayıplarına da Qc dersek sistemin net ısı yükü (QN) ; QN = (QG + Q P) - Qk kj (6) Eşitlikleri yardımı ile hesaplanabilir. Sisteme fan motorlarından ve sirkülasyon pompalarından oluşan ısı kazancı yükleri ihmal edilebilir.

36 Yenilenebilir Enerji Kaynaklan Sempozyumu ve Sergisi SONUÇ Tasarlanan güneş enerjili nem kontrollü sistem, prensip olarak güneş enerjili kondenzasyonlu kurutma sistemine benzemekle birlikte, kondenzasyonlu sistemden tek farkı istenildiğinde buharlama (nemlendirme) de yapılabilecek olmasıdır. Nem kontrollü sistemde kuruma başlangıcında havanın bağıl nemi yükseltilerek kuruyacak ürün, hem buharlamaya tabii tutularak, hem de denge sıcaklığına gelme süresi kısalacaktır. Buna bağlı olarak kuruma süresinin kısalabileceği tahmin edilmektedir. Sistem güneş enerjisi ile çalışacağından elde edilen enerji ile kuruluş maliyeti kıyaslandığında ilk başta karlı bir kurutma yöntemi olarak gözükmeyebilir. Ancak klasik fırınların maliyeti ve işletme giderleri ile kıyaslandığında oldukça avantajlıdır. Sistemde işletme sıcaklığı düşük olduğundan iyi bir şekilde ısı yalıtımı yapılmalı ve sıcaklık düşüşü engellenmelidir. Kondenzasyonlu fırınlarda önemli olan nemin buhar olarak değil, su olarak ayrılmasıdır. Bu yöntemde havanın nemi yoğunlaştırılarak alınır ve daha sonra fınndaki hava kurutulur. Klasik kurutma fırınlarında fırın bacasından dışarıya buhar olarak atılan nem, keresteden alınan toplam nemin %20'sinden daha azdır(8). Güneş enerjili kondenzasyonlu kurutma fırınlarının avantajı nem alma işlemi,kapalı çevrim havası kullanma ve ucuz enerji girdisi olurken, dezavantajları ise kurutma süresinin uzun, karışık kontrol sistemi ve yüksek kuruluş maliyeti olarak özetlenebilir. Buna karşılık klasik kurutma fırınlarının en büyük dezavantajları kurutma havasının tekrar çevrime sokulmaması ve yüksek maliyetli (elektrik, kömür, petrol vb.) enerjilere kaynaklarına bağlı bulunmasıdır. Avantaj lan ise; kurutma süresinin kısalığı, iyi bir kurutma kalitesi ve kontrol sistemlerinin basitliğidir. Güneş enerjisi kaynağının sürekli olmaması, genellikle, bu enerjiye dayalı prosesleri ek bir enerji kaynağına bağlı kılmaktadır. Bu durum oldukça karışık kontrol ve izleme sistemlerini gerektirerek, güneş enerjili sistemleri pahalı bir yatırım haline dönüştürmektedir. Güneş enerjisinin bu olumsuz yönünü, yoğunlaştıncılar ve ısı depolama yöntemleri kullanılarak gidermek, teknik açıdan imkan dahilindedir. Sonuç olarak güneş enerjili kondenzasyonlu kurutma sistemine nem verme (buharlama) işlemini de katacak olan güneş enerjili nem kontrollü sistemle kereste kurutma kalitesinin iyileştirilmesi ve kurutma süresinin kısaltılması sağlanabilecektir. Ancak endüstriyel uygulamalarda sistemin tüm enerji ihtiyacını güneş enerjisi karşılayamayacağından klasik sistemleri destekleyecek şekilde uygulanarak ön ısıtma anlayışı içinde ısı ekonomisi sağlanabilir. KAYNAKLAR 1- ÖZ,E S., " Güneş enerjisi ile kereste kurutma". G.Ü. Fen bilimleri enst, Doktora tezi,s.14-40, ANKARA, KANTAY,R., "Kereste kurutma ve buharlama", Ormancılık eğitim ve kültür vakfı yayın no : 6,s.l4, istanbul, BURDURLU,E., "Kereste endüstrisi ve kurutma", H.Ü. Mesleki teknoloji y.o ANKARA, KANTAY,R., "Ağaç kurutma fırınlarında ısı tüketiminin azaltılmasına yönelik yeni gelişmeler", Isı bilimi ve tekniği 5. ulusal kongre, bildiri kitabı, cilt 1, İSTANBUL, F. RASMUSSEN,E., "Kıln drying of lumber".forestry extension, notes, IOWA state unıversity f-328/revised, s.2, USA, MİLLS, " Dehumidification drying, A new solar powered kıln designed" at the australian national university,austrahan, TURNER, T., "Drying methods" universty of vermont extension, manuscript review by tery turner lecturer, USA, ENERGY GROUP LTD., " Guidelines for operating dehumidifier tımber kilns", university of otağa and hortresearch, NEW ZEALAND,

37 Yenilenebilir Enerji Kaynaklan Sempozyumu ve Sergisi KOCAELİ İLİ İÇİN BİR GÜNEŞ ENERJİLİ SU ISITMA SİSTEMİ ve BOYUTLANDIRILMASI İsmail EKMEKÇİ**', Haldun DİZDAR'" 1, Salim ÖZÇELEBİ**"' (*) Sakarya Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Mak. Müh. BL, Sakarya Tel : (**) UME, Kütle Lab. TÜBİTAK, Gebze P.K.21, 41470, Kocaeli Tel : (***) İstanbul Üniversitesi, Avcılar, İstanbul Tel : ÖZET Güneş enerjili su ısıtma sistemlerinde yaygın olarak düzlemsel güneş kollektörleri kullanılır. Bu kollektörlerin bünyesindeki yutucu yüzey malzemesinin siyah mat boyalı veya selektif yüzeyli olması kollektör verimini güneş enerjili su ısıtma sisteminin verimini etkiler. Güneş enerjili su ısıtma sistemlerinin boyutlandınlmasında, kollektör alanının veya güneş enerjisinden yararlanma oranının hesaplanması için bazı modeller oluşturulmuştur. Bu modellerden biriside f-chart yöntemidir. Bu çalışmada selektif yutucu yüzey malzemesine sahip düzlemsel güneş kollektörünün verimi deneysel olarak belirlendi. Kollektör verim eğrisine bağlı olarak f-chart yöntemiyle Kocaeli ili için güneş enerjili su ısıtma sisteminin boyutlandınlması yapıldı. 1. GİRİŞ: Deneysel Çalışma Şekil l'de görülen deney düzeneğinde düzlemsel yüzeyli güneş kollektörü enleme eşit eğim açısında vidalı sistem üzerine oturtuldu. Kollektör giriş ve kollektör çıkış kanalı ısı kayıplarını minimuma indirmek amacıyla termal izoleli olarak yapıldı. Kollektör yüzeyi üzerinde ideal dış ortam koşullarını oluşturmak amacıyla yapay rüzgar jenaratörü maksimum 5 m/s hız oluşturacak şekilde düzenlendi. Simulatör ortamında kollektör yüzeyi üzerine düşen yapay güneş ışınımı şiddetini ölçmek için piranometre cihazı kullanıldı. Deney düzeneğinde kollektör giriş ve çıkış kanalında ısı taşıyıcı akışkanın sıcaklığını ölçmek için uygun empedanslı iki adet (hata payı en çok ±0.1 C olan) termokupl kullanıldı. Deney adımlan süresince çevre sıcaklığı değerinin ilk değerinden en çok ±2 C farklı olabileceği göz önünde bulundurulup her bir deney adımında ortam hava sıcaklık ölçümünü yapan termokupllar kullanıldı Şekil l'de görülen deney düzeneğinde düzlemsel yüzeyli güneş kollektörü enleme eşit eğim açısında vidalı sistem üzerine oturtuldu. Kollektör giriş ve kollektör çıkış kanalı ısı kayıplarını minimuma indirmek amacıyla termal izoleli olarak yapıldı. Kollektör yüzeyi üzerinde ideal dış ortam koşullarını oluşturmak amacıyla yapay rüzgar jenaratörü maksimum 5 m/s hız oluşturacak şekilde düzenlendi. Simulatör ortamında kollektör yüzeyi üzerine düşen yapay güneş ışınımı şiddetini ölçmek için piranometre cihazı kullanıldı. Deney düzeneğinde kollektör giriş ve çıkış kanalında ısı taşıyıcı akışkanın sıcaklığını ölçmek için uygun empedanslı iki adet (hata payı en çok ±0.1 C olan) termokupl kullanıldı. Deney adımlan süresince çevre sıcaklığı değerinin ilk değerinden en çok ±2 C farklı olabileceği göz önünde bulundurulup her bir deney adımında ortam hava sıcaklık ölçümünü yapan termokupllar kullanıldı Başlangıçta akışkanın kollektöre giriş sıcaklığı 25 C olmak üzere 25 adet ölçüm değeri alındı ve bunlar kaydedildi. Benzer şekilde 35 C, 45 C, 55 C, 65 C ve 75 C'lik kollektör giriş suyu sıcaklıklan için aynı prosedür takip edildi. Sırasıyla siyah mat boyalı ve seçici yüzeyli kollektörler için gerekli ölçümler alındıktan sonra en küçük kareler yöntemine bağlı olarak kollektör anlık verim eğrileri elde edildi. 35

38 Yenilenebilir Enerji Kaynaklan Sempozyumu ve Sergisi Tablo. 1 : Siyah Mat Boyalı Kollektör İçin Elde Edilen Değerler Zaman(dak) Debi(kg/s) T in ( C) Tom ( C) G(W/m 2 ) V(m/s) , ,1 32,7 28, , , ,2 32,6 28, , , ,1 32,7 28, , , ,3 32,8 28, , , ,2 32,6 28, , , ,3 32,5 28, , , ,2 32,6 28, , , ,1 32,4 28, , , ,0 32,7 28, , , ,2 32,5 28, , , ,3 32,6 28, , , ,4 32,7 28, , , ,2 32,8 28, , , ,3 32,7 28, , , ,2 32,6 28, , , ,1 32,7 28, , , ,3 32,5 28, , , ,2 32,9 28, , , ,3 32,7 28, , , ,2 32,6 28, , , ,0 32,5 28, , , ,2 32,4 28, , , ,3 32,5 28, , , ,4 32,5 28, , , ,0 32,6 28, ,7 36

39 Yenilenebilir Enerji Kaynaklan Sempozyumu ve Sergisi Çevre sıcaklığı Rüzgar generatörü GUneş sdmülatörü ı/\/\/\/\/\/v\/\/\/\ı Piranometre Hava alma X vanası sıcaklığı sensörü OineşkoUektörü Çıkış suyu sıcaklığı sensörü İzole edilmiş boru Debi ölçer Sıcaklık kontrol probu By-pass vanası Elektrik kontrol paneli ] Isıtıcı Akış kontrol vanası ^ 1 Pompa Tank Şekil. 1: Düzlemsel Güneş Kollektörünün Verim Testi Deney Düzeneği Tablo. 2 : Deneyde üzerinde çalışılan siyah mat boyalı kollektörün özellikleri Kollektörün brüt alanı Kollektörün cam alanı Kollektörün yutucu alanı : Kollektör cam sayısı : Kollektör örtü malzemesi Kollektör cam kalınlığı : Kolektör içindeki tüp veya kanalların sayısı Tüp çapı ve kanal boyutları Kollektör içi tüp veya kanallar arası uzaklık Isı transfer akışkanının türü Kollektör yutucu plakasının malzemesi Kollektör yutucu plakasının yüzey özelliği Kollektör yutucu plakasının imalat şekli Kollektör yutucu plakasının boş ağırlığı Kollektörün ısı izolasyon kalınlığı Kollektörün kasa malzemesi Kollektörün sızdırmazlık malzemesi 1.84 m m m 2 1 Temperli Cam 4 mm & 0.5 mm 100 mm Su Bakır Siyah Mat Boya Lehim Kaynağı 7.5 kg 30 mm Alüminyum EPDM Kauçuk 37

40 Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu ve Sergisi Tablo.3 : Siyah mat boyalı kouektör için hesaplanan 1%, r g, değerlerinin değişimleri TU *lg Çg 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

41 Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu ve Sergisi Şekil. 2 : Kollektör Anlık Verimi ile Isı Taşıyıcı Akışkanın Ortalama Sıcaklığı Arasındaki Lineer Değişim 2. Kocaeli İçin Güneş Enerjili Su Isıtma Sisteminin Boyutlandırilması Örneği Kocaeli'nde (40 5) sıcak su elde etmek amacıyla tasarlanan güneş enerjili sistemde kullanılan, tek cam örtülü güneş kollektörünün verim testi sonucunda elde edilen parametreler F R.(xa) n =0,73 ve F R.U L =7,3 W/m 20 C = 0,94 'tür. (1) (2) (3) Kollektör güneye yönelik olarak (40.5 ) eğimle yerleştirilmiştir. Günde 400 İt, 50 C sıcak su elde etmek istenmektedir. Ocak ayı için; şebeke suyu sıcaklığı 10,3 C, kollektör yüzeyine gelen aylık ortalama güneş radyasyonu 7,41 MJ/ m 2 gün, ön ısıtma tankının depolama kapasitesi İm 2 başına 75 lt'dir. Diğer tankın depolama kapasitesi 25 İt olup ısı kayıp katsayısı 0,62 W/m 2 C'tır. Silindir biçimindeki tankın çapı 0,5 m 2, yüksekliği l,16m'dir. 8 m 2 kollektör alanı kullanılması durumunda bu sistemden elde edilecek yararlı enerji oranı (f) ' nı hesaplayalım : Ocak ayında 50 C sıcak su elde etmek için gerekli enerji miktarı: Q=naC p.(5t-7^)n= (50-5,7).31=2,30 GJ (4) Kullanım tankı alanı: A = n.d.h = 3,14. 0,5. 1,16 = 2,21 m 2 (5) Kullanım tankından olan kayıp enerji miktarı: 39

42 Yenilenebilir Enerji Kaynaklan Sempozyumu ve Sergisi ö A: =t/.a(r vv -r a )=0,62.2,21(50-10,3)=54,4W (6) Bir aydaki toplam ısı kaybı: Qj- = Q K 3 L243600=54, =0,14GJ (7) Toplam ısı yükü: Q Top =Q X +Q T = 2,30 + 0,14 = 2,44 GJ (8) Boyutsuz değişkenler X c X = X. - = X 8.7,3.(100-5,7) , ,6 + 1,18(50) + 3,86.(10,3) + 2,32.(5,7) (100-5,7) Y = 0,73.0,94.7, ,44.10 = 0,51 (10) Su veya hacim ısıtılması için gerekli enerjinin güneş enerjisinden karşılanma oranı: / = 1, ,065.X - 0,245K" + 0,0018X 2 +0,0215.r 3 = / = 1,029.0,51-0,065.7,91-0,245.0,51' + 0,0018.7, ,0215.0,51 3 = (11) (12) Bu hesaplamalar bütün aylar için yapıldığında, bu sistemin Kocaeli koşullarında toplam enerji ihtiyacının %34'ünün güneş enerjisinden karşılanabileceği bulunur. X = 7,91 (9) Tablo 4. Kocaeli'de güneş enerjili su ısıtma sisteminin aylara göre güneş enerjisinden faydalanma oranlan AY L(GJ) F L*f H T *N OCAK 2,06 0,10 1,86 2,29 ŞUBAT 1,92 0,13 2,56 2,33 MART 2,07 0,21 4,49 3,05 NİSAN 1,85 0,34 6,33 3,54 MAYIS 1,70 0,49 8,45 4,35 HAZİRAN 1,44 0,61 8,87 4,61 TEMMUZ 1,33 0,67 8,96 4,82 AĞUSTOS 1,24 0,68 8,47 4,71 EYLÜL 1,26 0,56 7,12 3,99 EKİM 1,50 0,35 5,37 3,27 KASIM 1,63 0,22 3,72 2,68 ARALIK 1,91 0,10 2,03 2,28 Makİna Mühendisleri Odası 40

43 Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu ve Sergisi Tablo.4 ' deki semboller şunları belirtmektedir : H T : Kollektör yüzeyine gelen aylık ortalama güneş radyasyonu (MJ/m 2 -gün) L : Aylık ısı yükü (GJ) f : Aylık ısınma yükünün güneş enerjisi tarafından karşılanma oranı N : Bir aydaki gün sayısı Bu veriler sonucunda: Sıcak su ihtiyacının karşılanması için gerekli enerji ihtiyacı 1,99 GJ Enerji ihtiyacının güneş enerjisinden karşılanan kısmı Yıllık güneş radyasyonu olarak bulunur. 6,82 GJ 4,19 GJ 3. SONUÇ: m.c p.at m.c p.(t out -T in ) A.G A.G formülünden de anlaşılacağı gibi T out ( C) ifadesinin yüksek olması verim değerini arttıracağından deneyler sonucunda düzlemsel yüzeyli güneş kollektörlerinde verimi arttıran en önemli parametrenin kollektör bünyesindeki yutucu yüzey kaplaması olduğu gözlemlendi. Kocaeli ili için yapılan güneş enerjili su ısıtma sisteminin projelendirilmesi sonucunda yılın dört ayı boyunca enerji ihtiyacının tamamına yakın kısmının güneş kollektörlerinden karşılanabileceği görülmüştür. Diğer aylarda ise güneş enerjisi potansiyeline bağlı olarak değişen oranlarda bu ihtiyacın karşılanabileceği ortaya çıkmıştır. Güneş enerjili su ısıtma sisteminin ekonomik olması açısından hiçbir zaman enerji ihtiyacının %100'ünü karşılaması amacıyla projelendirilmesi yapılmamalıdır. Projelendirilmede güneş enerjili su ısıtma sisteminin yardımcı enerji kaynakları ile desteklenmesi gerekir. KAYNAKLAR 1. ÖZTÜRK, A., KILIÇ.A., 1980 Güneş Enerjisi, İstanbul 2. TIRIS, M.,and KADIRGAN F., 1997 The Recent Advances in Solar Energy Technology, Gebze-Kocaeli 3. TIRIS, M., ve TIRIS.,Ç 1997 Güneş Enerjili Su Isıtma Sistemleri, Gebze-Kocaeli 4. DUFFIE, J.A., and BECKMAN, W.A Solar Energy Thermal Processes, New York 5. TIRIS, Ç., ve ATAGÜNDÜZ, G., 1996 Experimental Studies on Solar Stills Integrated with Flat-Plate Collectors, Trabzon (TIEESS 1) 6. KRUSİ, P and SCHMİD, R., 1981 A Unıque Solar Simulator for Collector Testing, Solar Progress, Sidney 7. GILLETT, W.B. and KENNA, J.P., 1981 Recent Developments in Solar Simulators for Collector Testing, Proc. Solar World Forum, Brighton 41

44 Yenilenebilir Enerji Kaynaklan Sempozyumu ve Sergisi GÜNEŞ ENERJİSİ TESİSATI KOLLEKTOR VE BORU BAĞLANTILARINDA YAPILAN HATALARIN ISIL VERİME ETKİSİNİN DENEYSEL İNCELENMESİ Necdet ALTUNTOP, Yusuf TEKİN, Mustafa İLBAŞ Erciyes Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mak. Müh. Blm. KAYSERİ ÖZET Uygulamada, güneş enerjili sıcak su ısıtma sistemlerinde kullanılan, kollektör, de-polama tankı, soğuk-sıcak su boru hattı gibi, elemanların bağlantılarını, basınç kayıpları ve kollektör ısıl verimi dikkate alınarak, bağlantı kurallarına göre yapılması gerekmektedir. Bağlantılar hatalı yapıldığında bu sistemlerde istenen miktarda sıcak su üretilememektedir. Tesisat bağlantı hataları; güneş kollektörü, sıcak su deposu ile bağlantı borularında, gidişdönüş boru boyunun farklılığı, tesisatta kullanılan boru çaplarının gerekenden küçük seçilmesi, vana, çek valf, dirsek gibi elemanların gereksiz kullanımı yüksek basınç kayıplarına sebep olmaktadır. Yüksek sıcaklıkta su eldesi için kollektörlerin seri bağlanması, sıcak su boru tesisatında oluşan havanın kolayca tahliyesi için, borulara akış yönünde yukanya doğru eğim verilmemesi gibi hatalar sayılabilir. Bu çalışmada, belirtilen hatalara sebep olan yanlış bağlantılardan kaynaklanan verim düşüşleri deneysel verilere dayanılarak grafikler halinde verilecek ve tesisatların doğru bağlanması Tichelman olarak anılan bağlantı üzerinde durularak örneklerle irdelenecektir. ABSTRACT in application, the connection of flat plate solar collectors with the storage tank and cold and hot water pipe lines should be made in according to the connection rules. The connection of the systems an effect on the collector thermal efficiency and pressure loses. Because of the some connection faults, demanded amount of hot water can not be produced. The system connection faults are different sizes of pipes in solar collector, hot water storage tank and other pieces. There faults course high pressure losses. Other connection faults are the serial connection of solar collectors for producing high temperature hot vvater, for the pumping of unwanted air in the hot vvater system not sloping the pipes in up flow direction, ete. in this study, experimental investigation of the above faults are made. Wrong conneetions, and efficiency losses are also presented in graphics. The right connection of the system are also presented in this paper. 1. GİRİŞ; Uygulamada pompalı-doğal dolaşımlı, atmosfere açık veya kapalı, bireysel yada toplu sistem, dolaylı ısıtıcılı veya direkt ısıtıcılı gibi çeşitli ayrımlara tabii tutulan güneş enerjili sıcak su hazırlama sistemlerinde kullanılan düzlemsel güneş kollektörlerinin, sıcak su ısıl enerji depolama tankı, soğuk şebeke suyu ve kullanım sıcak su hattı boru tesisatına bağlantıları, tesisatın işleyiş şekli, bazı bağlantı kurallarına bağlı olarak yapılması gerekmektedir. Uygulamada, bu kuralların bilinmemesi veya bilinmekle birlikte ticari kaygılar sebebi ile bu kurallar ihmal edilmektedir. Bu olumsuzluklar sonucunda, güneşli sıcak su üretim tesisatlarından beklenen oranda sıcak su üretilememekte ve sonuçta işletme açısından belirli bir ekonomik fayda sağlamak amacıyla inşa edilen bu sistemler, beklenen ekonomik faydayı sağlamamaktadır. Yukarıda belirtilen tesisat bağlantı hataları; - Güneş kollektörü ile sıcak su deposu ve gidişdönüş boru boylanmn aynı olmaması, farklı basmç kayıplarına sebep olması, 43

45 Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu ve Sergisi - Tesisattaki boru çaplarının özellikle doğal dolaşımlı sistemlerde yerel basınç kayıplarının en alt düzeyde olabilmesi için, boru çaplarının gereken büyüklükte olması gerekmektedir, kollektör giriş çıkış boru çaplarının en az 3 A" parmak olması, - Vana, çekvalf, dirsek vb. elemanlardan kaynaklanan özel dirençlerin düşük seviyede olabilmesi için tesisatta bu elemanların minimum sayıda kullanılması, - Özellikle kış aylarında, kollektörlerden elde edilecek suyun sıcaklığının yüksek olması için kollektörlerin seri olarak ikili bağlanması, kollektör ısıl veriminin düşmesine sebep olduğundan özellikle seri bağlantılardan kaçınılması, - Güneş enerjili sıcak su boru tesisatlannda oluşan havanın sistemden kolayca tahliyesi için, borulara akış yönünde yukanya doğru yeterli eğim verilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada, yukarıda belirtilen uygulama hatalarından dolayı düşük sıcak su üretimi ve ısıl verim kayıpları, tesisat bağlantı kuralları ile deneysel verilere dayanılarak grafikler ile verilecektir. Bu tesisatların doğru bağlantı uygulamaları özellikle literatürde Tichelman bağlantısı olarak anılan bağlantı üzerinde durularak değişik alternatifleri ile verilmeye çalışılacaktır. 2. GÜNEŞ ENERJİSİ TESİSATLARINDA YAPILAN HATALAR Güneş enerjili sıcak su sistemlerinin, açık-kapalı devre, doğal veya pompalı dolaşımlı sistemler için yapılan tesisat hatalarının etkileri farklılık gösterse de sonuçta az veya çok sistem performansını olumsuz yönde etkilemektedir TESİSAT BAĞLANTILARINDA BORU BOYLARI Güneş enerjisi sıcak su üretim sistemlerinde, daha az boru kullanmak ve sistem maliyetini düşürebilmek için kollektörlerden üretilebilecek sıcak su miktarını olumsuz etkileyecek yanlış uygulamalar yapılmaktadır. Şekil-1 de yanlış boru bağlantısından dolayı, tesisatta kullanılan kollektörlerin bazı bölgelerinde yetersiz su dolaşımından dolayı düşük miktarda sıcak su üretimi olacaktır. Ana giriş borusundan kollektöre su girişinde ileriye doğru uzayan boru boyunun sürtünmeden dolayı daha fazla basınç kaybı oluşturması sebebiyle, soğuk su çoğunlukla 1. kollektörde ve azalan oranlarda 2. ve 3. kollektörlerde dolaşmaktadır. 4. ve 5. kollektörlerde ise çok daha az miktarlarda su dolaşımına sebep olacaktır. Kollktörlerde, durgun veya ölü durumda diye tabir edilecek, düşük debide akışkan dolaşımı kollektöre verimini düşürmekte ve sonuçta elde edilecek sıcak su miktarı azalacaktır. Şekil-2 de kollektörlere giriş çıkış boru boylarının ana giriş çıkış borularına bağlantılardaki boru boyları dikkate alındığında eşit uzunlukta olması tüm kollektörlerde eşit miktarda ve hemen hemen eşit sıcaklıklarda su elde edilmesini sağlamaktadır (Tichelman bağlantısı). Şekil-1 de görülen ve açıklanmaya çalışılan yanlış boru bağlantı uygulamalarına doğal dolaşımlı sistemlerde de rastlanmaktadır. Şekil -3 de kollektöre giren soğuk su ve çıkan sıcak su bağlantılarının doğru yerlerde yapılmaması sebebi ile giriş - çıkış bölgelerine uzak kalan koyu renkli bölgelerde suyun yeterince sirküle etmemesinden dolayı ölü (yararlanılamayan) bölgelerin oluşmasına sebep olunduğundan 1. kollktörde ısıl verim daha yüksek, 3. kollektörde ise ısıl verim 1. ye göre daha düşük olduğu görülmektedir. Şekil-4, 5, 6 ve 7 de doğal dolaşımlı sistemlerde farklı şekillerde giriş çıkışlarda eşit boru uzunluklarını dikkate alan doğru boru bağlantılarına örnekler verilmektedir. Şekil-4, 5, 6 ve 7 da ifade edilen ve doğal (pompasız) dolaşım uygulamaları için verilen doğru ve yanlış uygulama örnekleri pompalı sistemler içinde geçerlidir. Şekil-8 de, doğal dolaşımlı sistemlerde üç adet kollektörün eşit boru uzunluğu dikkate alınarak doğru bağlanmasına bir örnek verilmektedir YETERSİZ BORU ÇAPLARI Standart tip olarak anılan 930 x 1930 mm boyutlarındaki kollektörlerde saatte dolaşması tavsiye edilen su debisi, pompalı sistemlerde 44

46 Yenilenebilir Enerji Kaynaklan Sempozyumu ve Sergisi 120, 1210 x 1930 mm boyutlarındaki geniş kasa kollektörlerde ise 155 litredir. Belirtilen bu debiler kollektörlere su dağıtan borular ile geldiğinden, bu suyu taşıyan boru çaplarının belirli büyüklüklerde olması gerekmektedir. Güneşli sıcak su üreten tesisatlarda dolaşan suyun hızı ana borularda maksimum 0.75 m/s ve uç (son) kısımlardaki borularda ise 0.2 m/s civarında olması tavsiye edilmektedir. Uç kısımlardan ana borulara doğru hızın uygun oranlarda artması gerekmektedir. Şekil-9 de kollektör boru bağlantıları, sıcak su hızları ve boru çaplan görülmektedir. Ayrıca bu değerler tablo-1 de verilmektedir. Tablo-1 de kollektör sayılarına ve artan su debisine göre boru çaplarına göre önerilen su hızları görülmektedir. gınş [ çıkış n I ı YANLIŞ / j L 4 çıkış 1 - ^ -, - gırı p,,,,, LJ I /,,,,,,,? /,,, L, ^ F / I. ' DOĞRU Şekil-1 Hatalı kollektör - boru bağlantısı (eşit olmayan gidiş - dönüş) boru uzunlığu Şekil-2 Doğru kollektör - boru bağlantısı (Thickelman bağlantısı). 1 U3 0, {TI-Ta)/GT Şekil-3 Kollektörlerin şekil-1 deki gibi bağlanması durumunda 1. ve 3. kollektörlerin ısıl verimlerindeki değişme 'v ^~rrw~^~w~w~w Kullanıma Sebefe Şebeke Olu Bölgeler YANLIŞ Şekil-4 Hatalı kollektör giriş - çıkış bağlantısı DOĞRU Şekil-5 Doğru kollektör griş - çıkış bağlantısı 45

47 Yenilenebilir Enerji Kaynaklan Sempozyumu ve Sergisi Kullanıma Şebeke Şekil-6 doğru kolektör - boru giriş - çıkış bağlantısı Kullanıma Şekil-7 Doğru kollektör - boru bağlantısı Şebeke Şekil-8 Doğal dolaşımlı uygulamada üç kollektörün doğru bağlanmasına bir örnek 2.3. GEREKSİZ TESİSAT ELEMANLARI ZZ = Ç. (v 2 /2g).p (2) Doğal veya pompalı güneş enerjisi sistemlerinde, vana, çek valf, pislik tutucu, otomatik hava tahliye, dirsek, manşon, nipel, rekor, T dirsekler, kruva, ınguva gibi tesisat elemanları, sistem elemanlarının bağlanması ve sistemin çalışabilmesi için değişik sayılarda kullanılmaktadırlar. Tesisatlarda aşağıdaki denklemde ifade edildiği gibi; ZH m = ZRL + İZ (1) temelde iki ayrı şekilde basınç kaybı meydana gelmektedir. Burada; ERL ; düz borularda meydana gelen yerel sürtünme kayıpları, İZ ; vana, dirsek, ayrılma birleşme gibi özel bağlantılardan meydana gelen özel basmç kayıpları olup aşağıdaki gibi ifade edilmektedir; Burada; v; su hızı, g; yerçekimi ivmesi, p; suyun yoğunluğu, ; özel tesisat elemanlarında meydana gelen basmç kaybını ifade eden özel direnç olup, tesisat elemanına göre değeri tablo-2 de görülmektedir. Tablo-2 sıcak sulu kalorifer tesisatı için hazırlanmış bir tablo olup, güneşli sıcak su tesisatlarında da kullanılabilir. Özel direnç oluşturan, ayrılma - birleşme, dirsek gibi tesisat elemanlarının kullanımını azaltacak tek parça boruların kullanılması, en az sayıda dönüş yapılması ve dirsek kullanımının da minimum sayıda olmasına dikkat edilmelidir. 2.4.KOLLEKTÖRLERİN SERİ BAĞLANMASI Özellikle kış aylarında, gün uzunluğunun ve buna bağlı olarak güneşlenme süresinin azal- 46

48 Yenilenebilir Enerji Kaynaklan Sempozyumu ve Sergisi ması, ısıtılması istenen şebeke suyu sıcaklığı, dış ortam sıcaklığının düşmesi-ne bağlı olarak, güneş kollektörlerinden ısıl enerji kayıplarının artmasından gibi sebeplerden dolayı güneş Şekil-9 pompalı, 24 kollektörlü güneşli sıcak su hazırlama sisteminde boru çapları Tablo-1 Güneş enerjili sıcak su üretim sistemlerinde standart kollektörler için boru çapları, kesitleri ve su hızları Kollekt ör sayısı Boru çapı 3/ 4 " Kesit: m 2 Debi Su hızı " Kesit: m 2 Debi Su hızı VA" Kesit: Debi Su hızı ı vr Kesit: Debi Su hızı

49 -, Yenilenebilir Enerji Kaynaklan Sempozyumu ve Sergisi Tablo-2 Tesisat bağlantı elemanlarında meydana gelen özel basınç kayıpları 90 dirsekler,, /y^" ' rd 1 90 dirsek II, '<<<- { } '. L rd<-0.5 İf. i <f ' r' DN S ; 0.3 ; I 20 i i 1,5 : 4 I i 5 C fi 0.1 : ayrılma 45" 3ranşman Anana 03 7,0 : 0.4 4,0 0,6 1,5, 0,8 1.0 j 0,8 I 0.6 ' 2,0 0.5 v, :v iz C 0.5 '[, ayrılma T 15 oirlesme v-i'v v,,-v a,'d, o,3 ; i2.o ; o.ı 0,4 7, ,6, 3.5 i Branşman 1 0,3! 0.8 i 1.0 i ' d 2,0 1.0 V a.'v v n IV - f Anana '! () , O.S 0.3-0,5 j ,5 -ı.o 0,8 : 0.8 i 1,0 i ı 1.5 ' ' 0 3 o ; 90 Dineşme Bra r şrnar - - Anahc" i! 1 t, ayrılma i : o.e O.f 0.8 ; 1.3 ;.0,5 0.8 v./v : a 0 1,5 : 1,0 0, : : 0 r-, ; C.8 '. t; ! ' \ ' : 1, ,8 0.5! birleşme ;;,,7, -*"T - ojd , ,0 6, ,0 Anaha 0 5 ' 1 3 : ; ,8 3.0 Boru çapı DN e bağh ; yere kay D 10 I 20 : 15 i 25 ; > 50 Yerel kayıp Vanalar. Düz geçişli Redüksıyon geçısıi Vanalar. Düz Eğik Köşe radyatör vanası Radyatör vanası Düz Köseli Cekvalf Klape : : 1 1,0 : ; 0,3! 10,0 ; 7 i.o 3.5 \ 3,0!.?,5 4,0 2,0 i 8.5 i 6 4,0 2 5,0 4 2,0 ; 1.0 I 3,3 3,2 I 0 ', 3,0 0. >0 0 i ' 1.0 5!,2 0,3 : 0,2 ı 4.0 I 2,0 l 1.5 I 4,0 3,5 ' 1,0 Düz köşe Muslukla Geçıs parçası ~ Deve boynu Kazan Radyatör N Kollektör cıkıs Kol ektör girişi 1 (Üretici venienne göre mın max : 0.2 : 2.0 : 0,5 2, , i 48

50 Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu ve Sergisi kollektörlerinde istenen sıcaklıklarda su elde edilememektedir. Bu sebepten dolayı, kış aylarında, kullanılabilecek sıcaklıkta su elde edilebilmesi için düzlemsel güneş kollektörleri şekil-10 deki gibi seri bağlanarak daha sıcak su elde edilmeye çalışılmaktadır. Kollektörlerin art arda seri bağlanmaları sonucunda daha sıcak su elde edilmekle birlikte, özellikle ikinci kollektörün veriminde önemli ölçüde düşmeler meydana gelmektedir. Şekil-11 de a ve b kollektörlerinin ısıl verimlerinin karşılaştırılması verildi. Şekilden de görüldüğü üzere b kollktörünün verimi a kollktörüne göre büyük oranda düşmektedir. 0,7 0,65 0, ,5 E OT 0.45 s 0.4 0,35 0,3 0,031 0, a a ,019 0,021 0,023 0, ,029 (Tİ-TayG T Şekil-10 Düzlemsel güneş kollektörlerinin seri bağlanması Şekil-11 Düzlemsel güneş kollektörlerinin seri bağlanmasında kollktör ısıl veriminin değişimi 2.5. TESİSATTAKİ HAVANIN TAHLİYESİ Güneşli sıcak su üretme sistemlerinde kullanılan suyun sıcaklığı gündüzleri yükselmekte ve geceleri düşmektedir. Gece ve gündüz arasındaki sıcaklık farkı C arasında olabilmektedir. Gece ve gündüz, saatlerinde kollektör içindeki suyun yüksek sıcaklık farkı sebebi ile sıcaklığa bağlı yoğunluk farkından kaynaklanan hacim değişimi ile birlikte, soğuk iken bünyesine çok fazla erimiş halde oksijen alan su, tekrar ısındığında, bünyesine soğuk iken almış olduğu oksijen sudan ayrılmaktadır. Bu oksijen açık sistemlerde kendiliğinden, kapalı sistemlerde ise otomatik hava tahliye cihazları veya hava tüpleri yardımı ile dışarıya atılmaya çalışılmaktadır. Güneşli sıcak su hazırlama sistemlerinde, sistemin kendinden kaynaklanan oksijenin (havanın) sistemden kendiliğinden tahliyesi için boru bağlantılarına yukarıya doğru eğimli yapılması veya eğimli yapılamaması durumunda, havanın tahliyesi için otomatik hava tahliye cihazlarının konulması gerekmektedir. Şekil- 12 da güneş enerjisi tesisatında oluşan havanın kendiliğinden tahliyesi için boru ve kollektörlere verilen eğim ve şekil-13 de ise yeterli eğimin verilmemesi durumunda, havanın sistemden uzaklaştırılabilmesi için, sisteme ilave edilen, otomatik hava tahliye cihazlarının tesisattaki yerleşim konumları görülmektedir. 3. İRDELEME Güneşli sıcak su hazırlama tesisatlarında uygulamada karşılaşılan beş önemli hata bu çalışmada incelenmeye çalışıldı. Bu hatalardan şekil -1 de görülen hatalı veya farklı uzunluktaki boru boyu uygulamasının kollektörlerin ısıl veriminde sebep olduğu düşme şekil-3 de görülmektedir. Her kollektörü ana boruya bağlamada en kısa boru boyuna sahip olan kollktörlerde daha yüksek debide suyun dolaşımı ve daha uzun olan diğerlerinde ise 1. kollektöre göre gittikçe azalan su debileri dolaşmaktadır. Su debilerindeki azalma beraberinde ısıl verimin düşmesine sebep olmaktadır. Şekil-3 de 1. ve 3. kollektörlerin ısıl verimleri görülmektedir. Isıl verimdeki azalma 4. ve 5. kollektörlerde 2. ve 3. kollektöre göre çok daha 49

51 Yenilenebilir Enerji Kaynaklan Sempozyumu ve Sergisi fazla olmaktadır. Bu sebepten dolayı kolektörlerin yan yana bağlanması (birbirlerinden geçişli olarak) 3 adetten fazlası belirtilen verim düşüşlerinden dolayı tavsiye edilmemektedir. Şekil-4, 5, 6, 7, ve 8 de özellikle doğal dolaşımlı ve az kollktörlü sistemlerde hatalı ve doğru bağlantı örnekleri görülmektedir. Şekil-4 deki uygulamada, kollktöre boruların girişçıkışında suyun dolaştığı yol, kollktörün her bölgesinde aynı olmadığından su, koyu renk ile taranan bölgelerde sirkülasyonu zayıf (hareketsiz) kalacağından hatalı bağlantı olarak belirtilmekte ve ısıl verimi de düşük olmaktadır. Şeki-5, 6, 7 ve 8 de özellikle Tichelman bağlantısı olarak anılan ve her kollektöre boru bağlantılarında eşit boru boyu ve basınç kaybı olmasını sağlayan farklı bağlantılar verildi. Kollektörler şekil-2 deki gibi verildiğinde ısıl verimlerinde dikate değer bir değişme olmamaktadır. Kollektörlere giriş- çıkış boru bağlantısının hatalı yapıldığı şekil-3 teki durum uygulamada bazen yanılgılara sebep olabilmektedir. Bu yanılgı, güneş ışınımına uzun süre maruz kalan ve suyun hareketsiz olduğu kollektörün yüzey sıcaklığı ile içindeki suyun ve giriş çıkış boru bağlantılarının beklenenden çok yüksek sıcaklıklara ulaşması durumudur. Fakat bununla birlikte depodaki su sıcaklığı ise istenilen sıcaklık değerlerine ulaşmamaktadır. Şekil-12 Tesisatlarda oluşan havanın eğim yardımı ile kendiliğinden tahliyesi Otom bava1 Şekil-13 Tesisatlarda, havanın otomatik hava tahliye cihazları ile tahliyesi ve tahliye cihazlarının yeri Güneş enerjisi tesisatlarında minimum sayıda, kullanılması ve özellikle sistemlerde kullanılan tesisat elemanı tesisat bağlantı elemanı dirseklerin yüksek basınç kaybı oluşturması, 50

52 Yenilenebilir Enerji Kaynaklan Sempozyumu ve Sergisi doğal dolaşımlı sistemlerde, su dolaşım hızının düşmesine, buna bağlı olarak ta elde edilen sıcak su miktarının azalmasına sebep olmaktadır. Fleksibil borular az sayıda dirsek kullanımına imkan sağladığı için olumlu bir bağlantı elemanıdır. Pompalı sistemlerde ise, tesisatta kullanılan bağlantı elemanlarının artması, dolaşım pompasının büyümesine sebep olmaktadır. Pompanın büyümesi, gerekenden fazla elektrik enerjisi sarfiyatı gerektirecektir. Güneşli sıcak su sistemlerinde kullanılan pompalar, 6-8 ay içerisinde pompa bedeli kadar elektrik enerjisi tüketeceğinden, yüksek elektrik enerjisi beddi tasarrufa yönelik bu sistemlerin ilk yatırım maliyetlerinin uzamasına ve ekonomik bir yatırım olmamasına sebep olacaktır. Şekil-10 daki gibi kollektörlerin seri bağlanması, kış aylarında bir ihtiyaç gibi görünse de, seri bağlantıdaki ikinci kollektörün yatırım maliyetinin birinci kollektör ile aynı olmasına rağmen, şekil-11 de görüldüğü gibi b kollektörünün düşük ısıl verim ile çalışmaya mecbur bırakılmasından dolayı sistemin üreteceği ısıl enerji miktarına katkısı, birinci kollektöründen daha az olacağından dolayı ekonomik fayda sağlamak üzere tesis edilen güneşli sıcak su hazırlama tesisatlarının pahalılaşmasına ve geri ödeme sürelerinin uzamasına sebep olacaktır. Güneşli sıcak su üretme sistemlerinde oluşan havanın tahliyesinin kendiliğinden olabilmesi için şekil-12 deki gibi bir konstrüksiyonun gerçekleştirilmesi gereklidir. Şekil-12 deki gibi kollektör sistemine eğim verilememesi durumunda havanın sistemden uzaklaştırılabilmesi için şekil-13 deki gibi otomatik hava tahliye sistemlerinin sisteme şekildeki gibi uygun yerlere monte edilmesi gereklidir. 4. SONUÇLAR Güneşli sıcak su hazırlama tesisatlarında uygulamada karşılaşılan beş önemli hata bu çalışmada incelenmeye çalışıldı. Bu hatalardan, farklı uzunluktaki boru boyu uygulamasının çok kollektörlü sistemlerde ilk kollektörden sonra diğer kollektörlerde gittikçe azalan değerlerde su dolaşmasından dolayı kollektörlerin ısıl veriminde düşmeye sebep olduğu ve bu düşmenin kollektör sayıları arttıkça daha da arttığı belirlendi. Su debilerindeki azalma beraberinde ısıl verimin düşmesine sebep olduğundan dolayı, kollektörlerden birbirine geçiş ile su taşınması durumunda yan yana üç kollektörden fazla kollektör kullanılmamasının uygun olduğu görüldü. Özellikle Tichelman bağlantısı olarak anılan ve her kollektöre boru bağlantılarında eşit boru boyu ve basınç kaybı olmasını sağlayan bağlantı tarzına uyulmasının kollektörlerden dolayısı ile sistemden maksimum değerde ısıl enerji ve sıcak su elde edilmesi için gerekli olduğu bu çalışmada gösterildi. Kollektörlere giriş çıkış bağlantılarında boru boylarının eşit olamsı durumlarında, kollektörlere giriş - çıkış bağlantılarının yanlış yerlerden yapılması durumlarında da ısıl verimin düştüğü ve dolaşımdaki suyun kollektör içinde hareketsiz (ölü) bölge kalmayacak tarzda olmasına dikkat edilmesi gerektiği belirlendi. Özellikle doğal dolaşımlı sistemlerde, su dolaşım hızının ve buna bağlı olarak elde edilen sıcak su miktarının azalmaması için minimum sayıda, tesisat elemanı kullanılması özellikle dirseklerin oluşturduğu basınç kaybının ortadan kaldırılması için, fleksibil borular kullanılması faydalı olacaktır. Pompalı sistemlerde ise, tesisatta kullanılan bağlantı elemanlarının artması, dolaşım pompasının büyümesine ve gerekenden fazla elektrik enerjisi sarfiyatı gerektirecektir. Kollektörlerin seri bağlanması, kış aylarında bir ihtiyaç gibi görünse de, seri bağlantıdaki ikinci kollektörün yatırım maliyetinin birinci kollektör ile aynı olmasına rağmen, kollktörünün düşük ısıl verim ile çalışmaya mecbur bırakılmasından dolayı sistemin üreteceği ısıl enerji miktarına katkısı, birinci kollektöründen daha az olacağından ekonomik bir uygulama değildir. 51

53 Yenilenebilir Enerji Kaynaklan Sempozyumu ve Sergisi Güneşli sıcak su üretme sistemlerinde oluşan havanın tahliyesinin kendiliğinden olabilmesi için kollektör grubuna 10 civarında yukarıya doğru eğim verilmelidir, bu eğimin verilememesi durumunda havanın sistemden uzaklaştınlabilmesi için otomatik hava tahliye sistemlerinin sisteme şekildeki gibi uygun yerlere monte edilmesi gereklidir. KAYNAKLAR 1- Duffie J.A. Beckman W.A. " Solar Engineering of Thermal Processes", J. Wiley and Sons, N.Y., Kılıç A. ve Öztürk A. "Güneş Enerjisi", Kipaş, İstanbul, Küçükçalı R.,"Isıtma Tesisatı", Isısan yayınlan no-265, İstanbul, "Kalorifer Tesisatı El Kitabı", MMO- yayın no-84, Ankara,

54 Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu ve Sergisi PLASTİK TÜNEL TİPİ BİR SERANIN ISITILMASINDA KULLANILAN BİR ÇAKIL TAŞI DEPOSUNUN GÜNEŞ ENERJİSİ DEPOLAMA VE ENERJİ BOŞALTIM VERİMLERİNİN BELİRLENMESİ fyc) Ahmet KURKLU' Sefai BİLGİN ( *) (*) Akdeniz Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makinaları Bölümü, Antalya /318 [email protected] (**) Akdeniz Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Tanm Makinaları A.B.D., Antalya /323 scfai@ııgric.ukdcni/..edıur ÖZET Bu çalışmada, plastik tünel tipi bir seranın ısıtılmasında kullanılan bir çakıl taşı deposunun güneş enerjisi depolama ve boşaltım verimlerinin belirlenmesi amaçlanmıştır Denemeler 5x3 m (15 m 2 ) boyutlarında biri kontrol amaçlı olmak üzere iki adet serada yürütülmüştür. Enerji depolama ortamı olarak, sera içerisindeki toprakta açılan 3x0,75x1,25 m boyutlarında iki adet kanala yerleştirilen çakıl taşları kullanılmıştır. Kanallar 50 mm kalınlığa sahip yalıtım malzemesi ile yalıtılarak çakıl taşlan bu kanallara yerleştirilmiş ve kanalların üzeri toprak ile kapatılmıştır. Deneme süresince, enerji depolama sistemi içerisinden sera iç ortam havasını dolaştırmak üzere 1100 m 3 /h debili bir fan kullanılmıştır. Gün boyunca çakıl taşı deposunda enerji depolanmış ve gece boyunca, depolanan enerji iç ortama geri verilmiştir. Deneme süresince sera içerisinde herhangi bir ürün yetiştirilmemiş ve sera havalandırma pencereleri, sera iç ortamında aşırı yoğuşma olmadığı sürece açılmamıştır. Araştırma sonuçlarına göre, deneme düzeninin her iki sera iç ortam sıcaklıkları arasında 8 C'ye kadar bir fark sağladığı belirlenmiştir. Sistemin ortalama enerji depolama verimi yaklaşık % 34, enerji geri kazanım verimi ise % 80'nin üzerinde bulunmuştur. ABSTRACT in this study, determination of solar energy collection and energy recovery efficiencies of a rock-bed to heat a plastic tunnel type greenhouse were the aims. The experiment was conducted in two plastic tunnels each with 15 m 2 ground area (5x3 m); one of the tunnels being the control. Two canals each with the dimensions of 3xO.75xl.25 m were excavated in the ground of the greenhouse and the rocks as the solar energy storage material were filled in the canals. The canals were insulated to 5 cm thickness by glass wool and top surface, then re-covered by the soil. During the experiment, greenhouse air was pushed through the rockbed by a centrifugal fan with 1100 mvh air flow rate. Stored energy in the rock-bed during the day was recovered during the night. No crops were grown in the greenhouses and the vents were kept closed unless excessive condensation occurrence inside the greenhouses. The results showed that, the experimental system provided a temperature difference of up to 8 C between greenhouse air temperatures. Average solar energy collection efficiency of the system was 34 % and the energy recovery efficiency was higher than 80 %. GİRİŞ Dünyadaki fosil enerji kaynaklarının giderek azalması ve fosil yakıt kullanımının çevreye olan olumsuz etkileri nedeniyle, yenilenebilir enerji kaynaklarından yararlanılması ve enerjinin depolanması gerekmektedir. Enerjinin depolanarak kullanıldığı alanlardan birisi de seralardır. Seraların ısıtılmasında diğer enerjiler yanında güneş enerjisinden de yararlanılmaktadır. Seralar iç ve dış ortama hava akışı olmayan büyük bir güneş kollektörü olarak kabul edilebilir [1]. Güneş enerjisinin sürekli olmaması nedeniyle bulutlu günlerde ve gecelerde güneş enerjisinden yararlanmak için güneş enerjisinin açık günlerde depolanması gerekmektedir [1,2]. Güneş enerjisinin depolanması için kullanılan depolama ortamlarından birisi de genellikle toprak altına yerleştirilen çakıl taşlarıdır. Çakıl taşları; 53

55 Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu ve Sergisi gevşek olarak doldurulmuş bir depo içersinde, genellikle havadan enerji alan veya havaya enerji veren ve enerji depolama kapasiteleri yüksek olan maddelerdir [3]. Isı depolama ortamı olarak kullanılan çakıl taşı depoları, mm arasında değişen çaplardaki çakıl taşlarından oluşmaktadır [4,5]. Çakıl taşı depolama sistemleri ısısal depolama için arzu edilen; yüksek ısısal geçirgenlik, hızlı ısı transferi, düşük maliyet ve uzun ömür gibi özelliklere sahip olup [6,7], güneş enerjisinin depolanması ve depolanan enerjinin geri kazammında akışkan olarak hava kullanılmaktadır [8]. Hava dolaşımı sağlamak amacıyla 5 nrvdak.m 2 verdi sağlayan fan kullanılabilmekte ve ısı deposu hacmi de sera taban alanının her m 2> si için 0.3 m 3 alınabilmektedir [4]. Bunlara ek olarak, çakıl taşlarının hem ısı depolama materyali hem de ısı değiştirici yüzey olarak kullanılması nedeniyle başka herhangi bir ısı değiştirici yüzeye gereksinim duyulmamakta ve yatırım masrafları azalmaktadır. Çakıl taşı deposunda güneş enerjisinin depolanması ile en düşük dış ortam sıcaklığından 4-20 C daha yüksek iç ortam sıcaklığı sağlanabilmekte [9,10,11] ve yıllık ısı gereksiniminin % 20-70'i karşılanabilmektedir [12,13,14,15]. Ayrıca bu tür güneş enerjisi depolama sistemlerinin enerji depolama verimleri %8-19 arasında değişmektedir [1,16]. Bu çalışmada; güneş enerjisinin bir çakıl taşı deposunda depolanması ve çakıl taşı deposunun güneş enerjisi depolama ve boşaltım verimleri belirlenmiştir. MATERYAL Denemeler, 15 m 2 'lik (3*5 m) taban alanlı biri kontrol amaçlı olmak üzere plastik tünel tipi iki adet küçük deney serasında yürütülmüştür. Enerji depolama sistemi olarak 3*1.25*0.75 m boyutlarında sera toprağına açılan ve etrafı 50 mm kalınlığındaki cam yünü ile yalıtılan iki adet kanal içerisine yerleştirilen ve ortalama çapı 3 cm, yaklaşık toplam ağırlığı 8 ton olan çakıl taşlarından yararlanılmıştır (Şekil 1). Taşların üzeri 40 cm toprak ile kapatılmıştır. Ayrıca her bir kanal içerisine, hava türbülansı sağlamak üzere 1 m arayla 75*60 cm boyutlarında ikişer adet sac engel yerleştirilmiştir. Kanalların her iki ucuna, çakıl taşlarını desteklemek üzere hava geçişini engellemeyen tel örgü yerleştirilmiştir. Çakıl taşı deposuna hava girişi ve çıkışı, ilgili kısımlara yerleştirilen hava kanalları ile sağlanmış ve hava kanalları toprak seviyesinden 50 cm aşağıya yerleştirildikten sonra cam yünü ile yalıtılmıştır. Depo içerisinde sera iç ortam havasının akışını sağlamak üzere 1,1 kw gücünde, 1100 m 3 /h debili ve 140 mmss basınç düşmesini karşılayabilecek bir adet santrifüj fan kullanılmış ve bu fan hava giriş kanalının ortasına yerleştirilmiştir. Fanın çalışması, minimum ve maksimum çalışma koşullannı belirleyen iki adet termostat tarafından kontrol edilmiştir. Çakıl taşı deposu, sera iç ve dış ortam, hava giriş ve çıkış sıcaklıklarının, iç ortam neminin ve iç ortama gelen güneş ışınımının belirlenmesi amacıyla sırasıyla K ve T tipi ısıl çiftler, nem duyargaları (SKH 2011) ve güneş enerjisi duyargası kullanılmıştır. Ayrıca hava giriş ve çıkış hızlarının ölçümü için bir adet anemometre (Delta T Devices) kullanılmıştır. Alınan ölçümlerin kaydedilmesi amacıyla bir adet 30 kanallı veri kayıt cihazı (Delta T Devices) kullanılmıştır. METOD Gün boyunca sera iç ortamındaki fazla ısı, iç ortam havasının fan yardımıyla çakıl taşı deposu içerisinden geçirilmesi ile depolanmıştır. Geceleyin ise soğuk iç ortam havası çakıl taşı deposu içerisinden geçirilerek, gündüz süresince depolan fazla ısı, tünelin ısıtılması için geri alınmıştır. Enerji depolama ve depolanan enerjinin geri alınması süresince hava, aynı yönde verilmiştir. ÖLÇÜMLER Fanın kontrolünde kullanılan termostatlar seranın orta noktasına ve toprak yüzeyinden 1.5 m yukarıya yerleştirilmiş ve iki farklı set sıcaklığı (15-30 C ve C) kullanılmıştır, Depo içerisinde sıcaklık ölçümünde kullanılan 5 adet K tipi ısıl çift; deponun düşey ve yatay düzlemde orta noktalarına 50 cm arayla yerleştirilmiştir. Sera iç ortam sıcaklığının 54

56 Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu ve Sergisi ölçümünde kullanılan ısıl çiftler, seranın orta noktasına ve toprak yüzeyinden 1.5 m yüksekliğe, dış ortam sıcaklığının ölçümünde kullanılan ısıl çift ise iki sera arasına ve toprak yüzeyinden 1.5 m yukarıya yerleştirilmiştir. Hava giriş ve çıkış sıcaklıklarının ölçümünde kullanılan ısıl çiftler, hava giriş ve çıkış kanallarının aynı kesiti üzerinde, yatay ve düşey olarak, ortalama sıcaklığı verecek şekilde, değişik noktalara yerleştirilmiş ve paralel olarak bağlanmıştır. Sera iç ortam neminin belirlenmesinde kullanılan nem duyargası seranın ortasına ve toprak yüzeyinden 1.5 m yüksekliğe yerleştirilmiştir. İç ortama gelen güneş ışınımının belirlenmesinde kullanılan güneş enerjisi duyargası ise seranın orta noktasına ve toprak seviyesine yataylığı sağlanarak yerleştirilmiştir. Hava hızının belirlenmesinde, çıkış kanalına yerleştirilen bir adet anemometreden yararlanılmış ve bu değer 5.6 m/s olarak belirlenmiştir. Sıcaklık, nem ve güneş ışınımı ölçüm değerleri birer dakika aralıklarla algılanmış ve bir saat ara ile algılanan değerlerin ortalaması alınarak kaydedilmiştir. Kaydedilen veriler değerlendirilmek üzere veri kayıt cihazından bilgisayara aktarılmıştır. Deneme süresince herhangi bir ürün yetiştirilmemiş ve sera havalandırma pencereleri iç ortamda aşırı yoğuşma olmadığı sürece açılmamıştır. Toprak yüzeyi Hava toplama kanalı Hava dağıtım kanalı Yalıtım f/rm////f/f/t Şekil 1. Deneme düzeninin yan görünüşü. 55

57 Yenilenebilir Enerji Kaynaklan Sempozyumu ve Sergisi Enerji Depolama ve Boşaltım Verimlerinin Belirlenmesi Çakıl taşı deposunda depolanan ve geri alınan enerjinin belirlenmesinde aşağıdaki eşitliklerden yararlanılmıştır. Qd= m*c p. a *(T g -T ç ) (1) Burada; Q g : Sera içerisinde ölçülen güneş ışınımı (kw/m 2 ) A t : Sera taban alanı (m 2 ) ti ve t 2 : Başlama ve bitiş zamanı (h) Sisteme ait geri kazanım faktörü aşağıdaki eşitlik yardımıyla hesaplanmıştır; Q gk = m*c p, a *( T ç -T g ) (2) Q d *dt (4) Burada; Q d : Çakıl taşı deposunda depolanan enerji (kw) Q gk : Çakıl taşı deposundan geri kazanılan enerji (kw) m: Kütlesel hava debisi (kg/s) C pa : Havanın özgül ısısı (kj/kg C) T g : Çakıl taşı deposu giriş hava sıcaklığı ( C) T? : Çakıl taşı deposu çıkış hava sıcaklığı ( C) Sistemin günlük güneş enerjisi depolama veriminin belirlenmesi amacıyla aşağıdaki eşitlikten yararlanılmıştır. İL IL I= J Qd*dt/\ Q g *A,*dt (3) Hesaplamalarda çakıl taşı deposundan çevre toprağa olan ısı kayıpları ihmal edilmiştir ARAŞTIRMA BULGULARI VE TARTIŞMA Şekil 2'de benzer günler için sıcaklık ve güneş ışınımı değerleri verilmiştir. Bu dönemde veriler saat 00:10'da başlamış 23:10'da bitmiştir. Fan, gündüz enerji depolama süresince yaklaşık 30 C'de, geceleyin enerjinin geri kazanımı süresince ise yaklaşık 15 C'de çalışmaya başlamıştır. Sistem enerji depolama süresince yaklaşık 5 saat, gece enerjinin geri kazanımı süresince ise yaklaşık 10 saat çalışmıştır. Başlama Tarihi: 17/02/ :10:53 Bitiş Tarihi: 19/02/ :10: Deneme Dışortam Kontrol Işınım u jşekil 2. Şubat ayına ait üç günlük sıcaklık ve güneş ışınımı değerleri 56

58 Yenilenebilir Enerji Kaynaklan Sempozyumu ve Sergisi Şekilden de görüldüğü gibi iç ortama gelen güneş ışınımı değerleri yaklaşık 610 W/m 2 'ye kadar çıkmıştır. Deneme serası iç ortam sıcaklığı 31 C'de kalırken, kontrol serası iç ortam sıcaklığı 38 C'ye kadar çıkmıştır. Geceleyin ise gün boyu depolanan enerjinin geri kazanılması sonucu, kontrol serası ve dış ortam sıcaklığı sırası ile 3 ve 4 C'ye kadar düşerken, deneme serası iç ortam sıcaklığının 11 C'nin altına düşmediği belirlenmiştir. Şekilden de görüldüğü gibi gündüz enerji depolama süresince maksimum sıcaklık çakıl taşı deposunun 0.5 m'sinde, minimum sıcaklık ise çakıl taşı deposunun 2.5 m'sinde, geceleyin ise enerjinin geri kazanımı süresince maksimum sıcaklık çakıl taşı deposunun 2.5 m'sinde minimum sıcaklık ise 0.5 m'sinde gerçekleştiği belirlenmiştir. Başlama Tarihi: 17/02/ :10:53 Bitiş Tarihi: 19/02/ :10: m 1.5 m 2.5 m O 10 o Zaman, h Şekil 3. Şubat ayına ait üç günlük çakıl taşı deposu sıcaklık değerleri Başlama Tarihi: 17/02/ :10:53 Bitiş Tarihi: 19/02/ :10: O o I20 es O Havagiriş Havaçıkış Zaman, h Şekil 4. Çakıl taşı deposu hava giriş-çıkış sıcaklık değerleri

59 Yenilenebilir Enerji Kaynaklan Sempozyumu ve Sergisi Şekil 3'te enerji depolama ve boşaltım süresince çakıl taşı deposu sıcaklık değerleri verilmiştir. Şekil 4'te aynı döneme ait çakıl taşı deposuna hava giriş ve çıkış sıcaklık değerleri verilmiştir. Şekilden de görüldüğü gibi gündüz enerji depolama süresince çakıl taşı deposu hava giriş sıcaklığının hava çıkış sıcaklığından daha yüksek, geceleyin enerjinin geri kazanımı süresince ise daha düşük olduğu belirlenmiştir. Şekil 5'te üç gün için sera iç ortam nispi nem değerleri verilmiştir. Başlama Tarihi: 17/02/ :10:53 Bitiş Tarihi: 19/02/ :10: S "**» \ / '* ** «\ / / %\ r.' \\ y ; \ (» ı t Şekil 5. Sera iç ortam nispi nem değerleri \ \ \ \ Zaman, h r / ^ ' t / 1.- \ ' "A A A \ı Kontrol._/\y / J ;' ; I t ^ _. 0.* Bu dönemde gündüz enerji depolama süresince deneme serası iç ortam sıcaklığının kontrol serası iç ortam sıcaklığından daha düşük olması nedeniyle deneme serası iç ortam nispi neminin kontrol serası iç ortam nispi neminden % 25 daha yüksek, geceleyin enerjinin geri kazanımı süresince ise hemen hemen aynı olduğu belirlenmiştir. Bunun nedeninin ise geceleyin enerjinin geri kazanımı süresince deneme serası iç ortam sıcaklının kontrol serası iç ortam sıcaklığından daha yüksek olmasına karşın, örtü yüzey sıcaklığının çiğ noktası sıcaklığının altına düşmesi nedeniyle örtü iç yüzeyinde bir miktar yoğuşmanın olmasından kaynaklandığını söylemek mümkündür. Ayrıca, gündüz bir miktar nemin çakıl taşı içerisinde yoğuştuğu, gece ise yoğuşan bu suyun tekrar buharlaştığı söylenebilir. Ancak bazı günlerde deneme serası iç ortam nemi, gündüz kontrol serasından yüksek, gece ise daha düşük olmuştur. Şekil 6'da iç ortama gelen şubat ait ayına ait üç günlük güneş enerjisi integrali, depolanan ve geri kazanılan enerji değerleri verilmiştir. Şekilden de görüldüğü belirlenen dönemde iç ortama gelen güneş enerjisi miktarının 12 MJ/m 2 -gün'e kadar çıkmıştır. Bunun yanında çakıl taşı deposunda depolanan enerjinin ortalama 3 MJ/m 2 -gün, geri kazanılan enerjinin ise ortalama 2 MJ/m 2 -gün olduğu belirlenmiştir. Burada, iç ortama gelen güneş enerjinin bu dönemde yeterli olduğu ve depolanan enerjinin büyük bir kısmının geri kazanıldığını söylemek mümkündür. Şekil 7'de ise çakıl taşı deposunun enerji depolama ve boşaltım verimleri verilmiştir. 58

60 Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu ve Sergisi Depolanan Gelen Geri kazanılan \ 9 6 İD w Zaman, gün Şekil 6. Şubat ayına ait 3 günlük gelen, depolanan ve geri kazanılan enerji değerleri Depolama Geri kazanım > t-l Zaman, gün Şekil 7. Şubat ayma ait üç günlük enerji depolama ve geri kazanım verimleri Şekilden de görüldüğü gibi çakıl taşı deposu enerji depolama veriminin belirlenen dönemde en yüksek % 44, en düşük ise %29 olarak gerçekleştiği belirlenmiştir. Bunun yanında enerji geri kazanım veriminin çok daha yüksek oranda gerçekleştiği ve % 93'e kadar çıktığı belirlenmiştir. Sistemin deneme süresince ( ) enerji depolama verimi yaklaşık %34 olarak bulunmuştur. Bu değer mevcut literatür verileri ile karşılaştırıldığında (% 8 [1], % [16]) oldukça yüksek bir değerdir. Bunun nedenlerinin; kütlesel hava hızının yüksek olması, çakıl taşı deposunun çok iyi bir şekilde yalıtılması nedeniyle ısı kayıplarının az olması, depo içerisinde hava türbülansı sağlamak amacıyla sac engellerin kullanılması, soğuk kış aylarında gelen güneş ışınımının yüksek olması ve enerji depolama materyali 59

61 Yenilenebilir Enerji Kaynaklan Sempozyumu ve Sergisi olarak kullanılan çakıl taşlarının ısıl-fiziksel özelliklerinden kaynaklandığını söylemek mümkündür. Sisteme ait enerji geri kazanım faktörü ise yaklaşık % 80 olarak belirlenmiştir. Geriye kalan %20'lik değerin bir kısmı ısı kayıpları, bir kısmı ise diğer güne aktarılan enerjileri içermektedir. SONUÇ Bu tür ısıtma sistemi sayesinde her iki sera iç ortam sıcaklıkları arasında 8 C'lik bir fark sağlanabilmiştir. Şekillerden de görüldüğü gibi enerji depolama sistemi, yüksek güneş ışınımı ve dış ortam sıcaklığında daha etkin çalışmaktadır.sistemin ortalama enerji depolama verimi % 34, geri kazanım verimi ise % 80'den daha yüksek bulunmuştur. Bu tür enerji depolama sistemlerinin hem seralarda hem de konutlarda ısıtma ve serinletme amacıyla kullanılması mümkündür. KAYNAKLAR [1]. Bouhdjar, A., Belha'mel, M., Belkhiri, F.E., Boulbina, A. Performance of Sensible Heat Storage in A Rockbed Used in A Tunnel Greenhouse. World Renewable Energy Congress. s , [2]. Walton, L.R., Henson, W.H., Jr., McNeill, S.G Bunn, J.M. Storing Solar Energy in An Underground Rock Bed. Transactions of the ASAE. s , [3]. Paksoy, H.Ö., Başçetinçelik, A., Öztürk, H.H. Isı Depolama Yöntemleri ve Yeraltında Isı Depolama Sistemleri. 5. Türk-Alman Enerji Sempozyumu. Güneş Enerjisi ve Diğer Yenilenebilir Enerji Uygulamalarındaki Gelişmeler. Bildiriler s , [4], Santamouris, M., Balaras, C.A., Dascalaki, E., Vallindras, M. Passive Solar Agricultural Greenhouses: A Worldwide Classifıcation and Evaluation of Technologies and Systems Used For Heating Purposes. Solar Energy, 53(5). s , [5]. Bredenbeck, H. Rock Bed Storage inside of Greenhouses. Açta Horticulturae 148, Energy in Protected Cultivation, III. S , [6].Chandra, P., Albright, L.D., Wilson, G.E. Pressure Drop of Unidirectional Air Flow Through rock Beds. Transactions of the ASAE. s , [7]. Garzoli, K.V Design of Rock Piles for Greenhouse Energy Storage. Açta Horticulturae 257, s [8], Chandra, P., Willits, D.H. Pressure Drop and Heat Transfer Characteristics of Air- Rockbed Thermal Storage Systems. Solar Energy, 27 (6). S , [9]. Arezov, A., Niyazov, S.K. Appl. Sol. Eng., 16, 430, [10]. Bouhdjar, A., Boulbina, A. Proc. Congress. Energy and the Environment, 2325, A. Sayigh (ed.), Reading, UK, [11]. Saidov, S.A., Akhtamov, R.A. Appl. Sol. Eng., 23. s.165, [12]. Bredenbeck, H. Greenhouse Heating with Solar Energy. C. Von Zabeltitz (ed.), FAO, [13]. Bricault, M., Jeremie, G., Paris, J., Jackson, H.A. Proc. Conf. Energex 182, Regina. s. 564, [14]. Eggers, H., Vickermann, E. Proc. 1 st EEC Conf. On Solar Heating. Amsterdam, s. 467, [15]. Fotiades, I. Energy Conversation and Renewable Energies for Greenhouse Heating. FAO, C. Von Zabeltitz (ed.), [16], Willits, D.H., Peet, M.M. Factors Affecting the Performance of Rockstorages as Solar Energy Collection/Storage Systems for Greenhouses. Transactions of the ASAE. 30(1). s ,