MAKALE dolayı, güneş destekli ısı pompalı su ısıtıcıları, geleneksel hava kaynaklı ısı pompalı su ısıtıcıları ve geleneksel güneş enerjili sistemlere göre daha yüksek performansta olacaktır (2). 2. lsı Pompalı Su ısıtıcısı Tasarımları Güneş destekli ısı pompalarının tasarımlarının gelişmesinde, hava kaynaklı ısı pompalı su ısıtıcı tasarımları öncü rol oynamıştır. Hava kaynaklı ısı pompalı su ısıtıcılarının mevcut performanslarının daha da artırılması için çeşitli araştırmalar yapılmış ve güneş enerjisinin ısı pompası ile birlikte kullanılması durumunda verimliliğin artacağı sonucuna ulaşılmıştır. Bu konuda çalışmalar, havayı ısı kaynağı olarak kullanan ısı pompası buharlaştırıcıları yerine, güneşi direkt olarak ısı kaynağı olarak kullanan buharlaştırıcı-kolektör panelleri tasarımlarının geliştirilmesi yönünde yoğunlaşmıştır. DX-SAHP'ler, Rankine soğutma çevrimi ve buharlaştırıcı olarak kullanılan güneş kolektöründen oluşmuştur. Çevrim akışkanı, buharlaştırıcı içinde güneş enerjisini absorbe ederek buharlaşır. Ancak, çevre havası kolektör sıcaklığından daha düşük ise, tasarım ve çalışma koşullarına bağlı olarak, ısı kolektör yüzeyinden çevre havasına geçebilir. Fakat uygun Rankine soğutma çevrimi ve kolektör tasarımı ile belirli çalışma şartlarında kolektör yüzeyinden ortama ısı kaybından çok, ısı ortamdan kolektöre çekilebilir. Bu durumda, çevrim akışkanı ısı enerjisini güneş ışınımlarından ve ortam havasından alarak buharlaşır ve böylece ısı pompası için ortam havası da güneş ışınımları yanında ısı kaynağı olarak kullanılmış olur. Direkt genleşmeli ısı pompalı su ısıtıcı kavramı ilk olarak Sporn ve Ambrose tarafından 1955 yılında ortaya konulmuştur. Direkt genleşmeli güneş destekli ısı pompalı su ısıtıcıları, birçok araştırmacı tarafından günümüze kadar incelenmiştir. DX-SAHP'lerin geleneksel SAHP'lerin kullanılmasına göre çeşitli avantajları vardır. Bunlardan birisi, kollektör içinde R-134a veya hidroflorokarbon çevrim akışkanının dolaşmasından dolayı korozif problemlerin oldukça azalmasıdır. Bu durum, içinden su geçen ve ömrü çoğunlukla 10 sene ile sınırlı olan güneş kolektörlerine göre çevrim akışkanı kullanan güneş kolektörlerinin ömrünü oldukça artıracaktır [2]. DX-SAHP'lerin bir başka önemli avantajı da, çok soğuk havalarda geleneksel güneş kolek70 Tesisat Dergisi Sayı 166 - Ekim 2009 törlerinde yaşanan donma problemlerinin çevrim akışkanının donma noktasının çok düşük olmasından dolayı ortadan kalkmasıdır. Diğer bir değişle, su kullanan kolektörlerin donma problemlerini önlemek için etilen glikol-su karışımı gibi antifriz özellikli kolektör akışkanı kullanan ek bir su döngüsü eklenmesi gerekmektedir. Böyle bir ek döngü kullanılmadığı takdirde, güneş enerjili sistem donma durumuna karşı oldukça hassas olacaktır. Sistem için bir tehdit olan donma problemi, DX-SAHP sistemlerinin kullanılması ile ortadan kalkacağından, geleneksel SAHP'lerde gerekli olan bu ek döngünün neden olacağı bir miktar verimlilik kaybının ortadan kalkmasıyla sistemin performansı artacaktır [3]. Teorik ve deneysel olarak yüksek ısı pompası ısıtma tesir katsayısına (COPIP) sahip DX-SAHP'ler yapılabilir. DX-SAHP'ler geleneksel iklimlendirme sistemlerine göre daha kötü şartlarda çalışabilir. Ancak, DX-SAHP per formansı güneş ışınım yoğunluğu ve ortam koşullarına (sıcaklık, rüzgar hızı ve yönü, yağmur, nem vb.) göre değişir. Bu durum ısı pompası çevrimi yoğuşturucu ve buharlaştırıcı basınç değerlerinin zaman içinde farklı aralıklarda değişmesine neden olur. Çevrim verimliliği zamana göre çeşitli değişkenlere bağlı olarak farklılaştığından, DXSAHP tasarımı oldukça karmaşıktır ve bunun için kurulum yapılacak bölgeye göre dikkatli tasarım yapılması gerekmektedir. Huang ve Chyng, ilkdefa ısı pompası, güneş kolektörü ve su depo tankını daha kolay monte edilebilmesi için bir ünitede birleştirerek integral tipi güneş destekli ısı pompalı su ısıtıcısının (ISAHP) tasarımını yapmıştır. Depolama tankı ve Rankine çevrim ünitesi daha küçük boyutta su ısıtıcısı elde edebilmek için birleştirilmiştir. Yapılan testlerde 3,83 değerinde COP elde edilmiştir. Uygun bir Rankine soğutma çevrimi ve güneş kolektörü tasarımı ile ISAHP aynı anda hem ortam havasından ısı almakta hem de güneş ışınımlarından ısı absorbe edebilmektedir [4). Chaturvedi et al. (1998), teorik ve deneysel olarak yalıtımsız kolektör ve değişken frekanslı kompresör kullanarak oluşturulan DXSAHP sistemi uygun değer performansının kolektör sıcaklığının, ortam sıcaklığının 5-10 °C üzerindeki aralıkta tutulduğunda sağlandığını göstermiştir. lto et al (1999) yalıtımsız kolektör kullanarak buharlaşma sıcaklığının ortam sıcaklığından fazla olduğu şartlarda çalışan DX-SAHP tasarımı yapmıştır. Ancak, buharlaşma sıcaklığının ortam sıcaklığından yüksek olduğu durumlarda DX-SAHP tasarımları için sistemin uyum problemleri ortaya çıkmıştır. Mühendislik yaklaşımı açısından, sistem uyumu kavramı DXSAHP tasarımının verimliliğini ve güvenilirliğini içermektedir. DXSAHP için güvenilirlik problemi, temel olarak kompresörün çalışma sıcaklığına bağlıdır. Yüksek buharlaşma sıcaklığı, izin verilen sıcaklık limitlerini aşabilecek yüksek kompresör boşaltma sıcaklığına sebep olur. Bu yüzden, buharlaşma sıcaklığının ortam sıcaklığından düşük olması kompresör basma hattında düşük sıcaklığa sahip olunması ve ortamdan kolektöre ısı transferi gibi avantajları ortaya çıkarır [4]. Şekil l'de DX-SAHP su ısıtma sistemin basit şematik gösterimi verilmiştir. Sistem, buharlaştırıcı olarak kullanılan güneş kolektörü, sıcak su tankı içerisine batırılmış yoğuşturucu, termostatik genleşme valfi ve hermetik tip kompresörden oluşmuştur. Kolektör-buharlaştırıcı paneli � Valf 1 - Sıcak su -. Gözeli Termostatik genleşme valfi Filtre Kompresör Şekil 1. Direkt genleşmeli ısı pompalı su ısıtıcısı temel bileşenleri [5]. Su deposu , Yoğuşturucu - Soğuk su Toplayıcı depo
RkJQdWJsaXNoZXIy MTcyMTY=