Tesisat Dergisi 202. Sayı (Ekim 2012)

UYGULAMA 96 Tesisat Dergisi Sayı 202 - Ekim 2012 için yapılmış ancak kombine güneş enerjisi ve ısı pompası sistemleri için yapılmamıştı. Bu kombine sistemlerin bazıları tek bir olay gibi izlense dahi, bu sistem kategorisi için siste- matik hala eksiktir. Bu nedenle kombine güneş enerjisi ve ısı pompası sistemlerinin gerçek çalışma şartlarında ısıl performansını ölçmek için yerinde incelemeye dayanan tarzda saha testleri WPSol projesi içinde ve bunun yanında Görev 44/Ek 38 kapsamında yapılmaktadır. Bu izleme ve kontrolün amacı bir taraftan tesisat hataların belirlenmesi, tüm sistemin çalışma davranışının ve farklı çalışma şekilleri için kontrol fonksiyonlarının optimizasyonu ve bunun yanında kolektör alanı ve depolama ka- pasitesi vb.nin ölçülendirilmesidir. Diğer taraftan, ölçülen verilere kombine güneş enerjisi ve ısı pompası sistemlerinin nümerik simülasyon modellerinin doğrulanması için de ihtiyaç vardır. WPSol projesi kapsamında izle- nen ve kontrol edilen kombine güneş enerjisi ve ısı pompası sistemleri farklı anlayışların geniş bir yelpazesini temsil etmektedir. Almanya’da Kuzeyde Osnabrück’den aşağıya doğru Güney Avusturya sınırına kadar Füssen’e kadar ölç- me elemanları koyulmuş ve izlenmesi devam etmekte olan yedi sistem montesi yapılmıştır. Aşağıda, inceleme altında olan sistemlere iliş- kin bir örnek daha ayrıntılı olarak verilmiştir. Güneş Enerjisi Buz Deposu Sistemi- Farklı Tipte Güneş Kolektörleri İçeren Deniz Suyu/ Su Isı Pompası Bu sistem deniz suyundan suya ısı pompası için tek ısı kaynağı olarak su/buz kullanan toprağa gömülü bir gizli ısı kaynağı içerir. Buz deposu çatıya yerleştirilmiş güneş enerjisini absorbe eden kolektörlerle (açık güneş kolek- törleri) verilen ısı ile doldurulur. Bu kolektörler aynı zamanda güneş ışınımı az veya olmadığı zamanlarda etraflarındaki havadan da ısı top- larlar. İlave olarak, iki düz levha güneş klasik küçük bir sıcak su akümülatörünü buz depo- sundan daha yüksek sıcaklıkta şarj etmek için kullanılır. İki tip güneş kolektörü paralel olarak bağlıdır ve sistem kontrolörü, kolektör çevrim- lerindeki (deposu ve buz deposundaki) sıcak- lıklara bağlı olarak, o an için hangi kolektörün çalışacağına karar verir. Şekil 1a ve 1b. Bu sistem iki ana nedenle geliştirilmiştir. Bir taraftan ısı değiştirici için sondaj deliği kullanan deniz suyundan suya ısı pompaları için sondaj deliği açmanın imkansız olduğu durumlarda bir alternatif olmak (örneğin: yeraltı suları için koruma kuralları olması veya başka diğer kısıt- lamalar nedeniyle). Diğer taraftan ise deniz su- yundan tatlı suya esaslı ısı pompalarını güneş enerjisiyle birlikte sunmanın oldukça zahmetli olduğu kanıtlanmıştır. Örneğin, sırlanmamış gü- neş kolektörleriyle yenilenmiş sondaj delikli bir ısı değiştirici sisteminde genellikle mevsimsel olarak güneş enerjisini toprakta depolamak, eğer tek ailenin oturduğu bir ev ve sadece bir veya iki sondaj kuyusundan bahsediyorsak, pek uygulanabilir değildir. Özellikle bir yeraltı suyu tabakası bu sondaj deliğini kesiyorsa, güneş enerjisi kolaylıkla kaçabilir ve sonra tekrar geri kazanılamaz. İlave olarak, düz plaka kolektörler, toprağa ilave ısı deposu olarak enerji verirken, düşük sıcaklıkta çalışma sırasında oluşacak hava nemi yoğunlaşması (kondenzasyon) ne- deniyle hasar görebilirler. Güneş enerjisinin ısı pompası sistemlerine entegrasyonu için başka bir seçenek de güneş enerjisi ayağının ısı pom- pasının primer (ısıtma) devresine herhangi bir tampon bölme olmadan doğrudan irtibatlan- masıdır. Bu yaklaşımda oraya çıkan sorun ise özellikle mahal ısıtması gerektiği dönemlerde güneş ışınlarının genellikle ısı pompaları için ısı kaynağı olarak mevcut olmamasıdır (hava koşullarının olumsuzluğu). Güneş enerjisi buz deposu sistemi geleneksel ısı kaynakları olan toprak ve ortam havasını kullanır ve ilave olarak güneş enerjisini de sistem içine katar. Bu sistemin diğer klasik kombine güneş enerjisi ve ısı pompası sis- temlerinden temel farkı güneşin ısı enerjisini, jeotermal enerjiyi ve havadan elde edilen or- tam enerjisini ısı pompası için tek ısı kaynağı görevini yapmak üzere düşük sıcaklıktaki bir seviyede depolamak için buz deposunu kul- lanmasıdır. ( Şekil 2 ). Buz deposu hacmi 12 m³ olan beton bir depo- dur, su ile doldurulur ve toprağa gömülür. Isı yüklemek ve ısıyı almak üzere deponun içine ısı değiştirici kangallar olarak polietilen boru- lar yerleştirilmiştir ( Şekil 1b ). Bu su veya buz deposu, sırasıyla, prensip olarak bir sarnıçla Şekil 1 a. Güneş enerjisi için düz levha kolektörler (solda) ve absorbe ediciler (sağda) [Kaynak: ITW] Şekil 1b. Buz deposu. [Kaynak: A. Bühring] Isı pompası Mahal ısıtması Soğuk su Buz deposu Sıcak su akümülatörü Sıcak kullanma suyu Güneşkollektörü Güneş ışığıemici Şekil 2. Güneş enerjisi buz deposu sisteminin basit hidrolik şeması.