Dr. Fatih AY. Tel:

Transkript

1 Dr. Fatih AY Tel: ayfatih@nigde.edu.tr

2 Düzlemsel Güneş Toplayıcıları Vakumlu Güneş Toplayıcıları Yoğunlaştırıcı Sistemler Düz Toplayıcının Isıl Analizi 2

3 Güneş enerjisi yeryüzüne ulaştıktan sonra faydalı enerjiye dönüştürmek için kullanılan elemanlardan en önemlileri güneş toplayıcılarıdır. Güneş toplayıcıları, üzerine düşen güneş enerjisini faydalı enerjiye dönüştüren elemanlardır. 3

4 Düz Güneş Toplayıcıları Yoğunlaştıran Güneş Toplayıcıları Vakumlu Güneş Toplayıcıları Sıvılı Güneş Toplayıcıları Gazlı veya Havalı Güneş Toplayıcıları 4

5 Saydam Örtü Yutucu Levha Isı Yalıtımı Toplayıcı Kasası Düzlemsel Güneş Toplayıcı Çeşitleri 5

6 En yaygın kullanılan güneş toplayıcıları Güneş enerjisinin toplanarak herhangi bir akışkana aktarıldığı sistemler Yüzey tarafından yutulan ışınlar akışkana doğru iletim ve taşınımla ısı olarak aktarılır Dış yüzeyden de çevreye, yüzey sıcaklığına ve ısı taşınım katsayısına bağlı olarak taşınım ve ışınımla ısı geçişi olur Aradaki fark faydalanılan güneş enerjisidir 6

7 Düzlemsel güneş toplayıcının kesit şeması 7

8 Faydalanılan güneş enerjisi: Dışa taşınımla ısı kaybının azaltılmasıyla Yüzeyin tutuculuğunun arttırılmasıyla Akışkana ısı geçişinin arttırılmasıyla 8

9 Genellikle sabit pozisyondadırlar Güney kutbundakiler kuzeye, kuzey kutbundakiler güneye (yani ekvatora) yönlendirilirler Yerleştirme eğim açısı: Genel yıl boyu uygulamaları için: Bulunulan enleme eşit Yazlık (soğutma) uygulamalar için: Enlem açısından az Kışlık (ısıtma) uygulamalar için: Enlem açısından fazla 9

10 Düzlemsel Güneş Toplayıcılarının Yapısı: Saydam Örtü: Üstten olan ısı kayıplarını en aza indirgeyen ve güneş ışınlarının geçişini engellemeyen bir maddeden olmalıdır. Cam: (Demir oksitli camlar) - Gelen ışınları geçirir, uzun dalga boylu ışınları geri yansıtır! (Önemli) - Pencere camları için geçirme katsayısı : Demir oksitli camlar için geçirme katsayısı: 0.95 (Verim %5 fazladır) 10

11 - Toplayıcılar tarafından yutulan ışınlar kısa dalga boylu : µm - Yutucu yüzey tarafında yansıtılan ışınlar uzun dalga boylu: µm - Camların geçirme oranı bileşimdeki demir oksit miktarı arttıkça azalır. - Saydam örtü için demir oksit miktarı <=0.05% - Kenarından bakıldığında yeşil görünen camlarda demir oksit miktarı fazladır. 11

12 Plastik: Kısa ve uzun boylu dalgaları geçirme oranı yüksektir. Yutucu yüzey tarafından yansıtılan tüm ışınım kolaylıkla dışarı çıkar Ucuz, kolay şekil verilebilir Yüksek sıcaklıklarda deforme olur Morötesi dayanımı zayıf Teflon ve Kapton sıcaklık dayanımı yüksek (pahalı) 12

13 Yutucu Levha: Toplayıcının en önemli bölümü Kısa dalga boylu ışınımı yutma oranının yüksek, uzun dalga boylu ışınımı yayıcılığının az olması istenir Đyi iletim için ısı iletim katsayısı yüksek malzeme Levhalar ince Bakır, Alüminyum, ve paslanmaz çelik Kanallar ile temas yüzeyi maksimum 13

14 Yutucu Levha: Đdeal siyah yüzeylerin ışınım yutma oranı en yüksek, ısıl ışınımı yayma oranı da en yüksektir (ε=1 (epsilon)) Işınımı yutma oranı yüksek aynı zamanda ısıl ışınımı yayma oranı ise düşük olan yüzeyler elde edilir. Bu yüzeylere seçici (selektif) yüzeyler denir. Đyi bir seçici yüzey ideal bir yutucudur. Son yıllarda güneş toplayıcılarının büyük kısmında seçici yüzey kullanılmaktadır. Seçici yüzeyler alüminyum, çelik, bakır gibi malzemelerin üzerine siyah nikel, siyah bakır, siyah krom gibi kaplamalar yapılarak elde edilir. 14

15 Yutucu Levha: Genellikle seçici yüzeylerde yutma katsayısının yayma katsayısına (α/ε) oranının 4'ten büyük olması istenir. 15

16 Yutucu yüzey tarafından gelen ışınımın ne kadarının yutulup ne kadarının yayıldığı önemlidir. Yutma-geçirme çarpımı ve düz toplayıcı optik verimi adı verilen değer: 1 1 :yüzeyin güneş ışınımını açısal yutma oranı : yüzeyin güneş ışınımını açısal geçirme oranı :saydam örtünün yutucu yüzeyden yansıyarak gelen ışınımı yansıtma oranı 16

17 Isı Yalıtım: Toplayıcının alt kısmından olan kayıplarını minimuma indirmek için yutucu plaka ile kasa arası uygun bir yalıtım maddesi ile yalıtılmalıdır 17

18 Toplayıcı Kasa: Kasa yalıtkanın ıslanmasını önleyecek şekilde yapılmalıdır Montaj kolaylığı açısından çıtalı olmalıdır Giriş- çıkışlarda sızdırmazlık Basınç dayanımı (981 Pa-100 kg/m ) Sızdırmazlık yeterince iyi değilse camda yoğunlaşan suyun atılması için karşılıklı iki delik Genleşme farkı için boşluklar Cam alt-üst fitilleri ve contalar 18

19 Düzlemsel Güneş Toplayıcı Çeşitleri: Düzlemsel güneş toplayıcıları içinden geçen akışkanın hava veya su olmasına göre farklı şekillerde dizayn edilirler. Hava akışında genelde kare veya dikdörtgen kesitli akış kanalları tercih edilir. Sulu tip toplayıcılarda ise akışkan kanalları farklı geometrilerde olabilir. En çok tercih edilen geometri dairesel kesitli akış kanallarıdır. Borular yutucu levhanın altında, üstünde veya ortasında olabilirler. 19

20 20

21 21

22 Bu ders ve içeriği oluşturulurken «Güneş Enerjisi» kitabı (Prof.Dr.Abdulvahap YĐĞĐT ve Yrd. Doç. Dr. Đbrahim Atmaca) ders kitabı olarak kullanılmıştır. 22