Tesisat Dergisi 213. Sayı (Eylül 2013)

MAKALE 138 Tesisat Dergisi Say× 213 - Eylül 2013 Farkl× Tiplerdeki Haval× Güneü Kolektörlerinin Tasar×m×, úmalat× ve Performans Deneyleri Gazi Üniversitesi Ayen Ostim Enerji Üretim A.Ş. Gazi Üniversitesi Prof. Dr. Hikmet DOøAN Dr. Seyfi SEVúK Tuùba KÖSE Bu çal×ümada; s×cak hava üretim amac×yla, dört farkl× tipte haval× güneü kolektörü tasarlanm×ü, imal edilmiü ve performanslar× araüt×r×lm×üt×r. Bu kolektörlerde verim art×rmak amac×yla, farkl× geometrik hava ak×ü kanallar× tasarlanm×ü ve uygulanm×üt×r. Kanatç×kl× ×s× borulu kolektör, hava ak×ü×na dik ve delikli kanatç×kl× kolektör, boyuna dalgal× kanatç×kl× kolektör, boyuna düz kanatç×kl× kolektör, boyuna dalgal× ve ortadan bölmeli dalgal× kanatç×kl× kolektör olmak üzere dört farkl× yap×da kolektör imal edilmiütir. Kolektörlerin yüzey alanlar× ayn× olup 0.5 m2’dir. Bu kolektörlerden üçü tabii ak×ml×, birisi de cebri ak×ml×d×r. Deneysel sonuçlara göre performans karü×laüt×rmalar× yap×lan haval× kolektörlerin ×s×l verimleri; % 19, % 21, % 25 ve % 66 olarak belirlenmiütir. Bu durumda görülüyor ki; bu sistemler biraz daha geliütirildiùinde; Türkiye’nin çeüitli bölgelerinde, ihtiyaç duyulduùunda; hava ×s×tma amaçl× olarak kullan×labilirler. Bunun yan×nda, özellikle; güneü potansiyelinin yüksek ve k×ü üartlar×n×n hafif olduùu bölgelerdeki iklimlendirme sistemlerinde mahal ×s×tma amaçl× ve yaz×n da ürün kurutma amaçl× olarak kullan×lmalar× da mümkün olacakt×r. Anahtar Kelimeler: Güneü enerjisi, Hava ×s×tma, Haval× güneü kolektörü 1.Giriü Enerji, günümüzün en değerlisidir, verimli ve çevreye karş× duyarl× olarak tüketilmelidir. 1970’li y×llardaki petrol krizinden sonra önemi giderek artan enerji maliyetleri sebebiyle enerji ve enerji verimliliği yaşam kalitesinin artt×r×l- mas×nda ve milletlerin gelişmesinde öncü faktör olmuştur. Bu nedenle; enerjide devam- l×l×ğ×n sağlanmas×, enerji ve enerji kaynaklar×- n×n verimli kullan×larak, enerji maliyetlerinin ekonomi üzerindeki yükünün hafifletilmesi, d׺a bağ×ml×l×ğ×n azalt×lmas×, iklim değişikliği ve çevre ile ilgili konularda çal׺malar yap×l- maktad×r. Dünya genelinde enerji üretimi için, büyük ölçüde fosil yak×tlar kullan×lmaktad×r. Fosil yak×tlar×n tükenebilir olmas×ndan dolay×, dünyan×n artan enerji talebini karş×layamaya- cak olmas×, baz× çevre problemlerine sebep olmas× gibi tehditler, insanoğlunu yenilenebilir enerji kaynaklar×na yöneltmektedir. Ancak; ye- nilenebilir enerji kaynaklar×n×n fosil yak×tlar×n yerini alabilmesi için, baz× ekonomik ve teknik problemlerin çözümlenmesi gerekmektedir [1]. Dünyan×n mevcut klasik enerji potansiyel- leri azald×kça, bilim adamlar×, farkl× alternatif enerji kaynaklar× araşt×rmalar×na yönelmişler- dir. Bu alternatif enerji kaynaklar×n×n baş×nda da güneş enerjisinden daha çok faydalanma fikri doğmuştur. Türkiye, coğrafi konumu nedeniyle sahip oldu- ğu güneş enerjisi potansiyeli aç×s×ndan birçok ülkeye göre şansl× durumdad×r. Güneş enerjisi sistemleri dünyada yayg×n olarak kullan×lmak- tad×r, ancak; Türkiye’de en yayg×n kullan×m× s×cak su haz×rlama sistemleridir. Bu sistemler, özellikle güney bölgelerinde yoğun olarak kul- lan×lmaktad×r. Türkiye, güneş enerjisi sistem- lerini kullanan ülkeler aras×nda ilk s×ralarda yer almaktad×r. 2001 y×l× için Türkiye’de kurulu güneş kolektörü alan× 7,5 milyon m², 2007 y×l×nda 10 milyon m² ve 2009 y×l×nda ise 12 milyon m² civar×ndad×r [1]. Avusturya Sürdü- rülebilir Teknolojiler Enstitüsü’ne göre; dünya çap×nda 2007 y×l× sonunda operasyonda olan 209.7 milyon m²’ye karş×l×k gelen 146.8 GWth güneş enerjisi kolektörü kapasitesi mevcuttur. Bu kapasitenin 120.5 GWth’ini düz plaka ve vakum tüplü kolektörler, 25.1 GWth’ini cams×z plastik kolektörler ve 1.2 GWth’ini ise hava toplay×c×lar× oluşturmaktad×r. 2007 y×l× sonun- da dünyada işletmede olan düz kolektör ve vakumlu kolektör toplam kapasitesi içerisinde; Çin (79.9 GWth), Türkiye (7.1 GWth), Almanya (6.1 GWth), Japonya (4.9 GWth) ve İsrail (3.5 GWth) lider ülkelerdir. Bu rakamlardan da gö- rüleceği gibi Çin, Dünya düz kolektör ve vakum tüplü pazar×n×n % 66’s×n× temsil etmesiyle en büyük pazar pay×na sahiptir [1,2]. Görüldüğü üzere, güneş enerjili sistemler daha çok, kullanma s×cak suyu haz×rlama amaçl× olarak düşünülmekte ve kullan×lmaktad×rlar. Haval× güneş kolektörleri yeni yeni kullan×m alanlar× bulmaya başlam׺t×r. Haval× güneş ko- lektörleri iklimlendirme sistemlerine ön ×s×tma, sera ×s×tmas×, alan ×s×tma ve ürün kurutma uy- gulamalar×nda kullan×lmaktad×r. Bu bağlamda; son y×llarda pek çok araşt×rmac×, güneş ko- lektörlerinin performanslar×n× geliştirmek için çal׺malar yapmaktad×rlar. Bunlardan: Chen ve ark. (1982), haval× gü- neş kolektörlü 1.5 BG’lik ×s× pompas× destekli tam kapal× bir f×r×n imalat× yapm׺lard×r [3]. Çomakl× ve ark. (1990), Karadeniz Bölgesi için kurutma ve iklimlendirme amaçl× güneş kolektörlü enerji depolu, ×s× pompas× sistemi kurmuşlar ve depolama veriminin % 70’e kadar ç×kt×ğ×n× belirtmişlerdir [4]. Düzlemsel güneş kolektörlerini teknik ve ekonomik yön- den incelemiştir [5,6]. Alkoç (1996) ve Yenice (1998) ×s× borulu, Deniz (2003) çift fazl× gü- neş kolektörünün farkl× kolektör tipleri ile ×s×l verimlerini karş×laşt×rm׺lard×r [7,8,9]. Doğan (2001), ön hava kurutmal× olarak tasarlanan kolektörlerde hava kolektör girişinde soğuk yü- zeyden (evoporatörden) geçirerek nemi al×nd×- ğ×nda, sistem havas×n×n diğer kolektörlere göre GÜNE¶ ENERJµSµ DOSYASI