Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi Cilt: 6, No: 2, 2009 (29-38) Electronic Journal of Machine Technologies Vol: 6, No: 2, 2009 (29-38) TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR www.teknolojikarastirmalar.com e-issn:1304-4141 Makale (Article) İlker SUGÖZÜ, Celal SARSILMAZ * Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Eğitimi Anabilim Dalı, ELAZIĞ/ TÜRKİYE * Fırat Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi, Makine Eğitimi Bölümü, ELAZIĞ/ TÜRKİYE Özet Mevcut olan enerji kaynaklarının tükenmekte oluşu, yeni enerji kaynaklarının araştırılması ve geliştirilmesini gerektirmektedir. Alternatif enerji kaynakları arasında güneş enerjisi en iyi alternatif enerji olarak ortaya çıkmaktadır. Bu çalışmada, 13m 3 lük bir oda inşa edildi. Bu odanın güney duvarına açılı toplayıcıya sahip havalı güneş kollektörü yerleştirildi. Kış aylarında, havalı güneş kollektörü ile odanın iç ortam havası ısıtıldı. Bu sistemle, günlük güneş ışınımına göre odanın iç ortam sıcaklığı 5 C ve 15 C arasında arttığı görüldü. Bu sistemle ortam ısıtılmasında etkin bir kullanım alanı bulan güneş enerjisi uygulamalarına yeni bir sayfa açılacaktır. Anahtar Kelimeler: Güneş duvarı, güneş enerjisi, ısıtma sistemleri, güneş evi Inside Ambient Heating with Solar Air Collector that has Angled Absorber Plate Abstract As the current energy resources run out, researcing and developing new energy resources are needed. Solar energy among alternative energy resources emerges as the best alternative energy. In this study, a room having 13m 3 of volume was built. Zigzagged absorber plate solar air collector was located on the south face of wall of the room. The air in the ambient of the room was heated by the solar air collector in the winter months. With this system, it was seen that the inside ambient temperature of the room increased between 5 C and 15 C according to the daily solar radiation. With this system, a new part will be opened on application of having been known conventional solar air collectors. Keywords: Solarwall, solar energy, heating systems, solar house, Bu makaleye atıf yapmak için Sugözü İ., Sarsılmaz C., Açılı Tip Toplayıcıya Sahip Güneş Kolektörü İle Ortam Isıtılması Üzerine Bir Alan Araştırması Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi 2009, 6(3) 29-38 How to cite this article Sugözü İ., Sarsılmaz C Inside Ambient Heating With Solar Air Collector That Has Angled Absorber Plate Electronic Journal of Machine Technologies, 2009, 6 (3) 29-38
Teknolojik Araştırmalar : MTED 2009 (6) 29-38 1. GİRİŞ Enerji insanoğlunun varoluşundan itibaren insan yaşamının vazgeçilmez bir unsuru olmuştur. Günümüzde bu önem daha da artmıştır. Yeryüzünde doğal enerji kaynakları hızla tükenmektedir. Endüstriyel ve günlük hayatta yoğun bir şekilde ihtiyaç duyulan enerjinin her gün biraz daha pahalılaşması ve tüketiminin beklenilenin üstünde artış göstermesi, çeşitli alanlar için ihtiyaç duyulan enerji temini konusunda yeni kaynaklara yönelmeyi zorunlu kılan nedenlerin başında gelmektedir. Güneş enerjisi yeni ve yenilenebilir bir enerji kaynağı oluşu yanında, insanlık için önemli bir sorun olan çevreyi kirletici artıkların bulunmayışı, yerel olarak uygulanabilmesi ve karmaşık bir teknoloji gerektirmemesi gibi üstünlükleri sebebiyle son yıllarda üzerinde yoğun çalışmaların yapıldığı bir konu olmuştur. Binaların ısıtılması, soğutulması, endüstriyel, bitkilerin kurutulması ve elektrik üretimi güneş enerjisinin yaygın olarak kullanıldığı alanlardır [1]. Isıtma uygulamaları güneş enerjisinin en yaygın kullanım alanlarından biridir. Ancak güneş enerjisinin ısıtma uygulamaları, sıcak su üretimi dışında istenen seviyede değildir. Güneş enerjisinin faydalı ısısı, sıvılı veya havalı tip kollektörler vasıtasıyla alınır [2]. Havalı güneş kollektörleri temelde, üzerindeki yutucu levhaya gelen güneş ışınımını havaya aktaran bir ısı değiştirgecidir. Havalı güneş kollektörleri, kurutma ve hacim ısıtılması uygulamalarında kullanılmaktadır. Ayrıca, ortamların havalandırılması için temiz havanın ön ısıtılmasında da havalı güneş kollektörlerinin kullanımı artmaktadır [3]. Havalı güneş kollektörlerinin kullanımındaki artışının ve ilginin nedenleri şunlardır; ucuzdurlar, bakım ve işletme maliyetleri yoktur, yerel imkân ve malzemelerle rahatlıkla imal edilebilirler, ileri teknoloji gerekmemektedir ve çevre dostudurlar [4]. Havalı güneş kollektörlerinin sahip olduğu avantajlardan dolayı uygulama alanları genişlemekte ve artmaktadır. Havalı güneş kollektörleri ile ilgili yapılan çalışmalar temelde, uygulamaları, yapısı ve ısıl performansının arttırılması ile ilgilidirler [4-5]. Bu konu ilgili yapılan bir çalışmada; Kayseri Erciyes Üniversitesinde 1996 yılında işletmeye alınan ve halen çalışmakta olan iki katlı, havalı güneş kollektörleri ile ısıtılan ve laboratuar olarak kullanılan bir güneş evinin 1996 1997 kış sezonunda yapılan performans ölçümlerinde binanın %84,5 oranında güneş enerjisinden ısındığı belirlenmiştir. Bu bina içerisinde aynı zamanda 30 m 2 lik bir birim, sulu güneş kollektörleri kullanılarak döşemeden ısıtılmaktadır [6]. Kanada nın Sudbury kentinde 17 katlı ve 251 daireli bir apartmanda 2008 yılında uygulanan solarwall sistemi ile bir yıl da yaklaşık 2162GJ enerjiden yararlanılmakta ve yıllık CO 2 emisyonlarını 186 ton azaltmaktadır. Bu sistem ile 2007 enerji fiyatlarıyla 23200 $ olarak yıllık enerji tasarruf edilmiştir [7]. Almanya nın Freiburg kentinde hiçbir dış enerji kaynağına ihtiyaç duyulmadan kendi kendine yetebilen güneş evi yapılmıştır. Isıtma, sıcak su, elektrik ve tüm enerji talebi sadece güneş enerjisi tarafından karşılanmaktadır [8]. Polanya nın Swidnica kentinde bir fabrika 2007 yılından itibaren uyguladığı 2000 m 2 üzerine kurulu solarwall sistemi ile her yıl 65 ton CO 2 emisyon yayılımını azaltmaktadır [7]. Amerika da, Colorado eyaletindeki Fedaral Express dağıtım merkezi, bu sistem sayesinde ısıtma maliyetlerinde, yılda 7000$ kar etmiştir. Ayrıca, ısıtma amacıyla kullanılan yakıttan dolayı, her yıl atmosfere salınan, ortalama 115 ton CO 2 yayımı ortadan kalkmıştır [9]. Almanya nın Erlangen kenti belediye binasının 6. ve 14. katlar arasına yaklaşık 150 m 2 lik bir alana yerleştirilen solarwall sistemiyle 60 saat/hafta kullanılarak binanın 3000 m 3 /saat ön ısıtma ile havalandırmasını sağlamakta ve her yıl 30 ton CO 2 emisyon yayılımını azaltmaktadır [7]. 30
Sugözü, İ., Sarsılmaz C. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2009 (6) 29-38 National Renewable Energy Laboratory e ait 120 m 2 büyüklüğündeki kimyasal atık depolama ünitesi olarak kullanılan yapı solarwall sistemiyle ısıtılmaya başlanmış, sistem geri ödemesini 4,7 yıl içinde tamamlamıştır [10]. Şekil 1 de de güneş duvarı sistemiyle çalışan Kanada Bombardier Hava Üssü hangarları görülmektedir. Bu sistem Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuarı (NREL), Uluslararası Enerji Kurumu (IEA) ve buna bağlı CADDET, Kanada Doğal Kaynakları (CANMET), Amerikan Isıtma, Soğutma ve Hava Durum Mühendislik Kurumu (ASHRAE), Amerikan Enerji Bölümü (DOE) ve çeşitli kurum ve organizasyonlar tarafından denetlenmiş ve bütün bu kurumlardan teknoloji ödülleri almıştır. DOE güneş duvarı teknolojisini tüm enerji buluşları arasında ilk %2 içinde değerlendirirken, NREL; şimdiye kadar tasarlanan en verimli aktif güneş ısıtma sistemi olarak tanımlamaktadır [11]. Şekil 1. Güneş duvarı ile ısıtılan Kanada bombardier hava üssü Bu çalışmanın temel amacı, bir yapı inşa edilerek tasarımı ve imalatı yapılan açılı toplayıcı yüzeyine sahip bir havalı güneş kollektörünün bu yapının güney cephesine yerleştirilip ısıl performans analizini Elazığ iklim koşullarında yapmaktır. 2. MATERYAL VE METOT 2.1 Deney Seti Havalı güneş kollektörünün tasarım ve imalatında, ekonomiklik, imalat imkanları, kollektör malzemelerinin kolay temin edilmesi ve ısıl özellikleri gibi temel parametreler göz önüne alınmıştır. Havalı güneş kolektöründe kullanılan malzemeler Tablo1 de verilmiştir. Tablo 1. Kollektör yapımında kullanılan malzemeler Kollektör kısmı Yutucu levha Trapez kanatçıklar Cam Kollektör kasası Seçici yüzey Sızdırmazlık Yalıtım Malzeme Galvanizli sac Galvaniz sac Sertleştirilmiş cam (3.2 mm) Alüminyum Mat siyah boya Siyah kauçuk conta ve şeffaf silikon Cam yünü Deneyler esnasında kullanacağımız kollektör 120 10 210 cm ölçülerinde, 3,80 m 2 topayıcı yüzey alanına sahip olup, toplayıcı yüzey siyah mat boya ile boyanarak testere laması şeklinde galvanizli sacdan yapılmıştır (Şekil 2). Testere laması şeklindeki yapılan yutucu yüzeyin temel amacı, yutucu plaka ile hava arasındaki ısı transfer katsayısını artırma çabasıdır [12]. Ayrıca güneş ışınlarının 38º lik geliş açısı göz önüne alınarak kollektör toplayıcı yüzeyi testere laması şeklinde imal edilmiştir. Deneyde kullanılan yapının güney cephesini 38º açılı yapmak yerine, yapı görünümünde olumsuz bir etki yapmaması ve daha fazla verim elde etmek için toplayıcı yüzeyi testere laması şeklinde yapılması uygun görülmüştür. Ayrıca 31
Teknolojik Araştırmalar : MTED 2009 (6) 29-38 kollektör toplayıcı yüzeyinin testere laması şeklinde yapılması toplayıcı yüzey alanının artmasına ve böylece yüzeye gelen güneş ışınlarının daha geniş bir yüzeye temas etmesine olanak sağlamasıyla konveksiyon etkisi artırılmış olmaktadır. Yalıtım Tuğla duvar Cam Yutucu yüzey Hava boşluğu Yalıtım Sıcak hava çıkışı Isıtılan iç ortam Soğuk hava girişi Kasa Yalıtım Şekil 2. Havalı güneş kollektörünün kesit görünüşü Yapılan kollektörün kış ortamında çalışacağı düşünülerek toplayıcının ön kısmına, kışın meydana gelebilecek olumsuz hava şartlarından etkilenmemesi ve toplayıcı yüzeyinin soğuk hava ile temas edip yüzey ısısının azalmaması için 3 mm kalınlığında 118 198 cm ölçülerinde cam takılmıştır ve sızdırmazlığı önlemek için yalıtılmıştır. Ayrıca toplayıcıyı çevreleyen kollektör kasasından ısı kaybını önlemek için, kollektörün etrafı yalıtılmıştır. Havalı güneş kollektörün anlık ısıl verimi, η = m C p Tç - Tg I A k denklemi ile hesaplanmıştır. Burada, m kollektörden geçen havanın kütlesel debisi (kg/s), Cp havanın özgül ısısı (=1006 J/kg C), Tç havanın kollektörden çıkış sıcaklığı, Tg havanın kollektöre giriş sıcaklığı (Dış ortam çevre sıcaklığı), I eğimli kollektör yüzeyine gelen toplam güneş ışınımı (W/m 2 ) dır. Yüzeye gelen güneş ışınımı miktarının en yüksek düzeyde olması için Elazığ a ait optimum eğim açılarında [13] kollektör yutucu yüzey eğimi ayarlanmış ve deneyler yapılmıştır. A k ise kollektör yüzey alanını göstermektedir. Deneylerde kullanılan havalı kollektörün yüzey alanı 3,80 m 2 dir. Kütlesel debi; m = ρ V A ç ile hesaplanmıştır. Burada ρ havanın yoğunluğu olup giriş ve çıkış havasının ortalama sıcaklığına göre tablodan alınmıştır [14]. V, hava akış hızı, Aç ise havanın kollektörden çıkış kesit alanıdır. Deneylerde kullanılacak havalı güneş kolektörünün imalatından sonra deneylerde iç ortam ısıtılması için güneş ışınlarını direkt alabilecek, gölgelenmeye maruz kalmayacak, 2x1,5x2,20 m ölçülerinde, zemini beton, duvarları 13 19 19mm delikli yığma tuğla ve tavanı beton olmak üzere aynı özelliklere ve simetriye sahip bitişik ve ön cepheleri güney yönüne bakacak şekilde iki adet yapı inşa edilmiştir. İnşa edilen yapıların iç kısımları 25 mm kalınlıkta Mardav marka mavi pürüzlü styrofoam IB ile izole 32
Sugözü, İ., Sarsılmaz C. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2009 (6) 29-38 edilmiştir [15]. Bu yapılar ile aynı ortam şartlarında ve aynı özelliklere sahip, güneş kollektörü yardımıyla ısıtılan yapı ile aynı özelliklere sahip ikinci yapının karşılaştırılması amaçlanmıştır. Şekil 3. Deneyde kullanılan yapının önden şematik olarak görünüşü Her iki yapının güney cephesindeki 3m 2 lik yüzeyler düz duvar şeklinde penceresiz olarak yapılmıştır. Pencereler her iki yapı içinde 50 80 cm ebatlarında, kapılar 100 180 cm ebatlarında PVC den ısıcamlı olarak yapılmıştır. Her iki yapının net kullanım alanı 3,8 m 2 dir. Deneyin uygulanacağı yapının iç ortam havasının giriş ve çıkışını sağlamak için, yapının 3m 2 lik güney cephesine alt ve üst kısımlarından yapının duvarını ortalayacak şekilde 10 cm yarıçapında iki menfez bırakılmıştır (Şekil 3). Bu menfezler sayesinde deneye tabi tutulan yapının güney cephesine yerleştirilen güneş kollektörü ile yapının içerisindeki hava alt menfez boşluğundan doğal sirkülasyonla kollektöre girip ısınmış bir şekilde üst menfez boşluğundan çıkması sağlanmıştır. Yapının içerisindeki ısıtılması düşünülen hava alt menfez boşluğundan girip kollektörün toplayıcı ve arka yalıtım üzerine kaplanan folyo arasından geçerken toplayıcının arka kısmına sürtünerek havanın ısınıp tekrar üst menfez boşluğundan içeri girmesi ve iç ortam sıcaklığının arttırılması düşünülmüştür. Deneylerde sıcaklık ölçümleri için T tipi termo eleman ısıl çift (termokupl) kullanılmıştır. Deneylerdeki sıcaklık değerlerinin tespiti için ±0,1 o C hassasiyetli Dijital Isıl Çift Termometre cihazı kullanılmıştır. Ayrıca deneyler süresince yatayla 38 açı yapacak şekilde yerleştirilen ±2 hassasiyetli UVA-365 (uzun dalga) solarimetresi ile günlük güneş ışınım değerleri tespit edilmiştir. Şekil 4. Yapının kollektör monte edilmiş şekli 33
Teknolojik Araştırmalar : MTED 2009 (6) 29-38 Deneylerde alınan ölçümlere sabah saat 08:00 den başlayarak akşam saat 18:00 e kadar devam edilmiştir. Deneye tabi tutulan yapının ve kıyaslanan yapının 10 noktasına yerleştirilen T tipi (Cu-Co) ısıl çiftler yardımıyla, 15 dakikalık zaman aralıklarıyla sıcaklıklar ölçülmüştür. İç ortam sıcaklığı, kollektörden çıkan ısıtılmış hava akımının direk temas etmediği noktalara yerleştirilmiş olan ısıl çiftler yardımıyla ölçülmüştür. İç ortam sıcaklıklarıyla birlikte dış ortam sıcaklığı da ölçülmüştür. Dış ortam hava sıcaklığını ölçmek amacıyla bir ısıl çift, yapının dış duvarına güneş ışınımını direkt görmeyecek şekilde yerleştirilmiş ve dış ortam hava sıcaklığındaki değişimler 15 dakikalık aralıklarla ölçülmüştür. Isıl çiftler, korozyon nedeniyle hatalı ölçüm yapma ihtimaline karşı metal verniği ile izole edilmiştir. Ayrıca deneye tabi tutulan yapının alt ve üst menfezlerine bırakılan ısıl çiftler sayesinde kollektör giriş ve çıkış sıcaklıkları tespit edilmiştir. Deneylerde kullanılan yapıların kapı ve pencereleri deneyler esnasında açılmayarak her iki yapı içinde aynı ortam dengesi sağlanmıştır. Ölçümlerin bittiği saatten sonra her iki yapının kapı ve pencereleri açılarak iç ortamları havalandırılmıştır. Deneylerde yapıların iç ortamlarında sıcaklığı etkileyecek olumsuz etkenlerden (ışık, vb) kaçınılmıştır. 3. DENEY SONUÇLARI VE TARTIŞMA Şekil 5, Şekil 6, Şekil 7 ve Şekil 8 de kollektörün takılı olduğu ve ölçümlerin yapıldığı, ısıtılan ortam, dış ortam, referans oda sıcaklık değişimleri görülmektedir. Şekillerde ayrıca gün boyu yüzeye gelen anlık güneş ışınım şiddeti değerleri de verilmektedir. Şekil 5. Parçalı bulutlu bir günde meydana gelen sıcaklık değişimleri Parçalı bulutlu ve yağmurlu bir günde yapılan deneylerdeki sonuçlar Şekil 5 de gösterilmiştir. Havanın parçalı bulutlu olması ısıtılan odanın sıcaklık değerini etkilemekte ve öğle saatlerinde güneş ışınımındaki azalma odanın sıcaklık değerini düşürmektedir. Havanın parçalı bulutlu olması ısıtılan güneş duvarlı oda ile referans oda arasındaki sıcaklık farkının azalmasına neden olmaktadır. Öğle saatlerinde güneş ışınım şiddeti düşmektedir. Yapıların ısı yalıtımının olması iç ortam sıcaklığının düşmesini geciktirmektedir. Odanın ve kollektör yalıtımının iyi olması güneş duvarlı odanın iç ortamından dışarıya olan ısı transferini engellemektedir. Sabah saatlerinde iki oda arasındaki sıcaklık farkı birbirine yakın değerlerde ölçülmüştür. Güneş ışınım şiddetinin artması ile birlikte öğle saatlerine doğru iki oda arasındaki fark 12 C kadar artmıştır. Akşam saatlerine doğru iki oda arasındaki sıcaklık farkı 9 C olarak ölçülmüştür. Havanın parçalı bulutlu olması güneş ışınım değerlerini etkilemekte ve kollektör veriminde giriş ve çıkış sıcaklık farkından dolayı dalgalanmalara yol açmaktadır. 34
Sugözü, İ., Sarsılmaz C. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2009 (6) 29-38 Şekil 6. Güneşli ve rüzgârlı bir günde meydana gelen sıcaklık değişimleri Şekil 6 havanın açık olduğu bir günde yapılan deneylerdeki ölçüm sonuçlarını göstermektedir. Şekil 6 da kollektör yüzeyine gelen güneş ışınımının havanın çıkış ve giriş sıcaklığı arasındaki fark üzerindeki etkisi görülmektedir. Genel olarak güneş ışınımı artıkça sıcaklık farkının da arttığı gözlenmiştir. Şekilden görüldüğü gibi güneş ışınları, sabah saatlerinden akşam saatlerine kadar hiçbir gölgelenme etkisinde kalmadan deney evinin güney cephesinde bulunan kollektör toplayıcı yüzeyine net bir şekilde düşmektedir. Kollektör yüzeyine net bir şekilde gelen güneş ışınları ısıtılan güneş duvarlı odanın sıcaklık değerini maksimum değere çıkarmaktadır. Öğle saatlerinde ısıtılan oda ile referans oda arasındaki sıcaklık farkı en yüksek değerdedir. Akşam saatlerinde güneş ışınımındaki azalma ısıtılan odanın sıcaklık değerini düşürmektedir, fakat odanın yalıtımından dolayı sıcaklık değerinde ani bir düşüş gözlenmemektedir. Şekil 7. Güneşli bir günde meydana gelen sıcaklık değişimleri Dış ortam sıcaklığının ortalama 10 o C olduğu rüzgârsız ve güneşli bir günde yapılan deneylerdeki ölçümlerin sonuçları Şekil 7 de gösterilmektedir. Yükselen bir eğri gösteren güneş ışınımı, güneş duvarlı odanın sıcaklığını 38 C ye çıkarmaktadır. Güneş duvarlı odanın iç ortam sıcaklığının en yüksek olduğu saat olan 13:00 de iki oda arasındaki sıcaklık farkı yaklaşık 25 C dir. Bu sıcaklık farkı ortaya koymuştur ki, bu sistem ile güneş olduğu sürece ısıtılan ortam için ek bir enerji harcamamıza gerek kalmamaktadır. Güneş ışınım şiddetinin artmasıyla birlikte kolektör veriminde maksimum ortam sıcaklığına kadar bir artış meydana gelmekte ve daha sonra kolektör verimi düşmektedir. 35
Teknolojik Araştırmalar : MTED 2009 (6) 29-38 Şekil 8. Güneş ışınım şiddetinin çok yüksek olduğu bir günde oluşan sıcaklık değişimleri Güneşli bir günde yapılan deneylerde ki sonuçlar Şekil 8 de gösterilmektedir. Sabah saatlerinde iki oda arasında sıcaklık farkı 5 C iken, saat 9:00 dan itibaren sıcaklık farkında gözle görülür bir farklılık gözlenmektedir. Bu fark öğle saatlerinde maksimum değere çıkmaktadır. Saat 13:00 ve 14:00 arası ısıtılan güneş duvarlı oda ile referans oda arasında maksimum sıcaklık farkı elde edilmiştir. İki oda arasında yaklaşık 20 C gibi sıcaklık farkı meydana gelmektedir. Bu sıcaklık farkı da sistemin güneşli günlerde ne kadar faydalı olduğunu ispatlamaktadır. Güneş ışınım şiddetinin yüksek ve uzun süreli olması iki oda arasındaki sıcaklık farkını maksimum değere çıkarmaktadır. İç ortam sıcaklığının yüksek olması kolllektöre giren havanın giriş sıcaklığının yüksek olmasına neden olmaktadır. Kolektöre giren havanın giriş sıcaklığının yüksek olması ve kolektör toplayıcı yüzeyinin maksimum sıcaklığa ulaşmış olması kollektörden çıkan havanın sıcaklığını yükseltmekte ve kolektör verimini arttırmaktadır. 4. SONUÇ Tasarımı ve imalatı yapılan bir havalı güneş kollektörünün inşası yapılan 13m 3 alana sahip bir odanın güney cephesine takılıp ısıl performansı, Elazığ iklim şartlarında deneysel olarak incelenmiştir. 4 farklı günde yapılan ölçümler sonucunda havalı güneş kollektörünün ortalama ısıl verimi %43 olarak hesaplanmıştır. Isıl verim, kollektörün hava geçişinin olduğu kısımda yeni düzenlemeler yapılarak ve kollektör yutucu levha, seçici yüzey yapılarak artırılabilir. Bu sistemin, güneş ışınım şiddetine göre odanın iç ortam sıcaklığını 5 C ile 20 C arasında arttırdığı görülmüştür. Havalı güneş kollektölerinin havalandırma için gerekli dıs havanın ısıtılmasında kullanılabilirliliği görülmüştür. Güneş duvarı, çevreye ve insan sağlığına zararlı hiçbir etkisi olmayan bir sistemdir. Bu sistem ile gündüz ısıtma için harcadığımız enerjiye ek kaynak sağlanmıştır. Güneş ışınlarının daha etkili olduğu güney bölgelerimizde daha fazla verim alınabilecek bu sistemle ısıtma için ek bir enerji kaynağına da gereksinim duyulmayacaktır. Sistemden ve güneş enerjisinden daha fazla yararlanabilmek için, örtü malzemesinin (cam) ışık geçirgenliğini arttırmak, kolektör toplayıcı yüzeyinin emiciliğini arttırıp yayıcılığını azaltmak, plakadan akışkana olan ısı geçişini daha etkili kılmak ve uygun yalıtım yaparak iç ortam sıcaklık değeri daha da arttırılabilir. Kış aylarında bir günde gelen güneş enerjisinin yaklaşık % 90 ı 09.00-15.00 saatleri arasında geldiğinden, bu zaman aralığında güneş ışınımının bir engel ile karşılaşmadan binaya ulaşması sağlanmalıdır. Bu nedenle minimum bina aralıkları, komşu binaların oluşturduğu en uzun gölgeli alan derinliğine eşit veya daha büyük olmalıdır. Farklı duvar şekilleri kullanılarak da ısıtılmak istenen ortamın sıcaklık değeri arttırılabilir. Fakat bilinmelidir ki, ısıtılmak istenen yapının güney cephesinin güneş ışınlarını direkt alabilmesi verimi daha 36
Sugözü, İ., Sarsılmaz C. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2009 (6) 29-38 da arttıracaktır. Bundan sonra inşa edilecek yapılar, bu unsur göz önüne alınarak inşa edilirse ortam ısıtılması için alternatif bir kaynak sağlanmış olunacaktır. Gelecekte bir enerji problemi yaşanılacağı da göz önüne alınırsa güneş duvarlı sistem yaşanılacak bu enerji sıkıntısında alternatif bir enerji kaynağı olacaktır. 5. KAYNAKLAR 1. Karım, M.A., Hawlader, M.N.A., 2004, Development of solar air collectors for drying applications, Energy Conversion and Management, 45, 329 344. 2. Benlı, H., Durmuş, A., 2006, Cam Seraların Havalı Güneş Kollektörleri Yardımıyla Isıtılması, e- Journal of New World Sciences Academy, 1(4), 104-120. 3. Türkoğlu, İ., Pehlivan, D., Akosman; C., 2004, Development and testing of a solar air-heater with conical concentrator, Renewable Energy, 29, 263-275. 4. Karslı, S. Performance analysis of new-design solar air collectors for drying applications, Renewable Energy, 32, 1645 1660, 2007. 5. Gao, W., Lın, W., Lıu, T., Xıa, C., 2007, Analytical and experimental studies on the thermal performance of cross-corrugated and flat-plate solar air heaters, Applied Energy, 84, 425 441. 6. Demiral, D., Altuntop, N., Çınar, G., 2000, Erciyes Üniversitesi Güneş Evi ve Teknik Özellikleri, Isı Bilim ve Tekniği Dergisi, Sayı 20, 1-2. 7. www.solarwall.com 15.01.2009 tarihinde erişildi. 8. Stahl, W., Voss, K. and Goetzberger A., 1994, The Self-Sufficient Solar House in Freiburg, Solar Energy, Volume 52, Issue 1, Pages 111-125 9. Givoni, B., 1991, Characteristics, Design Implications, and Applicability of Passive Solar Heating Systems for Buildings Solar Energy Vol. 47, No. 6, pp. 425-435. 10. Technich and Economic Performance of Site-Built Solar Air Heaters, 1994, MSC. Thesis, University of Neveda. 11. Çıtıroğlu, A., 2001, Ortam Isıtılmasında Güneş Enerjisinin Kullanımı için; Solarwall, Termodinamik Dergisi, 104, sf. 50 51. 12. Bulut, H., Durmaz, A.F., 2006, Bir havalı güneş kollektörünün tasarımı, imalatı ve deneysel analizi, UGHEK'2006: I. Ulusal Güneş ve Hidrojen Enerjisi Kongresi, 168-175. 13. Fıratoglu, Z., Yesilata, B., 2004, New approaches on the optimization of directly coupled PV pumping systems, Solar Energy, 77, 81-93. 14. Koyuncu, T. 2006, Performance of various design of solar air heaters for crop drying applications, Renewable Energy, 31, 1073 1088. 37
Teknolojik Araştırmalar : MTED 2009 (6) 29-38 15. Dilmaç, Ş., Eğrican, N., 1994, Binalarda Isı Konforu Amaçlı Enerji Tüketimi Üzerine Malzeme Seçiminin Etkisi, Energy with All Aspects in 21st. Century Symposium, Bildiri Kitapçığı, İstanbul,, 674-682. 38