Tesisat Dergisi 213. Sayı (Eylül 2013)

MAKALE Tesisat Dergisi Say× 213 - Eylül 2013 141 ç×k׺lar× (“1” ve “2” noktalar× ) üstte olduğu için, normal şartlarda hava ak×m× olamayacağ×ndan, kolektörün sol taraftaki girişine (“1” noktas×) küçük kapasitede bir aktarma fan× konularak havan×n cebri olarak akmas× sağlanm׺t×r. Resimlerden de anlaş×lacağ× üzere; tabii ak×ml× sistemin alt k×sm×nda hava giriş aç×kl×klar× (de- likleri) bulunurken, cebri ak×ml× sistemin alt k×sm× tamamen kapal×d×r. Cebri ak×ml× olarak düşünü- len kolektörde kullan×lan ve Çizelge 1’de özellikleri verilen fan×n, hava debisini ayarlayabilmek için, enerji kaynağ× olarak yine Çizelge 1’de verilen transformatör kullan×lm׺t×r. Fan, kolektörün d׺ hava giriş ağz×na yerleştirilmiştir. ûekil 2 ve 3 ’ten de anlaş×lacağ× üzere; ko- lektörlerin yüzey alan× ayn×, ancak; kanatç×k geometrilerinin farkl× oluşlar×ndan, ׺×n topla- ma yüzey alanlar× farkl×d×r. Ayr×ca; tabii ak×ml× kolektörlerdeki hava ak×m kanal× boyu 1.0 m iken, cebri dolaş×ml× olan×nda havan×n kanallar içindeki akma boyu 2.0 m olmaktad×r. Kanatç×k yap×m×nda 0.35 mm kal×nl×ğ×nda galvanizli sac kullan×lm׺t×r. Kolektör kasalar× klasik, bilinen malzemelerden ve basit şeffaf cam örtüden yap×ld×ğ×ndan, burada detay×na girme ihtiyac× duyulmam׺t×r. Kolektör içi, ׺×n toplama yüzeyleri, daha iyi ×s× emdirmek ve yans×madan ×s× kayb×n× azaltmak amac×yla; mat siyah boya ile boyanm׺t×r. Dünya enerji potansiyelinin azalmas× sebebiyle bu tür araşt×rmalar yap×lmaya başlan×ld×ğ×ndan, bu çal׺mada da güneş enerjisinden daha çok nas×l faydalan×lacağ× düşünülmüştür. Buna bağl× olarak da; kolektör yüzeyine gelen ׺×n×m enerji- sinin, daha az maliyetle, yüzde kaç×n× kullan×m enerjisine dönüştürülebileceğinin araşt×r×lmas× esas al×nm׺t×r. 3. Sistemin Enerji Analizi Sistemlerin güneş ׺×n×m×ndan kazand×klar× enerji yükleri, sisteme giren havan×n s×cakl×ğ×, yoğunluğu ve akan hava debisi ile ç×kan hava- n×n s×cakl×ğ×, yoğunluğu ve akan hava debisi üzerinden hesaplanm׺t×r. Buna göre kolektör taraf×ndan kazan×lan enerji için: Bu eşitlikteki “ V x ” sistem havas×n×n hacimsel debisi olup, Tablo 1. Kullan×lan Ölçüm Cihazlar× Cihaz×n ad× Özelliùi Görünüüleri Hava aktar×m fan× Bilgisayar soğutma fan× DC 12 V, 0.15 A Transformatör Giriş: 220 V AC Ç×k׺:0-14V DC, 1.1 A Solarmetre (Güneş ׺×n×m ölçer) DAYSTAR 0-1200 W/m² Hassasiyet: ± 0.03 S×cakl×k ve hava h×z× ölçüm cihaz× TESTO 435 S×cakl×k -20~+70, H×z: 0~20 m Hassasiyet: H×z: ± 0.01 m/s, s×cakl×k: ± 0.5 °C AI Q . x t c VQ ' x x . . (1) (3) (4) (2) t cmQ ' x x . ç g t t t ' eşitliği ile belirlenmiştir. Havan×n yoğunluk ve özgül ×s× değerleri, havan×n s×cakl×klar×na göre “Is× transferi” kitaplar×nda verilen, “Islak hava” çizelgelerinden al×nm׺t×r [13,14]. Eşitlikte “A” kanal×n kesit alan× ve “v” ise kanaldan akan havan×n h×z× olarak verilmiştir. Ankara 30Ý-42Ý kuzey enlemlerinde olduğu için kolektörlerin yönü güneye dönük ve yataya 40Ý olacak şekilde ayarlanm׺t×r. Iş×n×m ölçüm cihaz× (solarmetre) kolektör cam yüzeyine ko- nularak, ölçümler “W/m²” cinsinden al×nm׺t×r. Belirtilen noktalardan hava s×cakl×klar× “ÝC” ve havan×n h×z× da “m/s” cinsinden ölçülerek kaydedilmiştir. Ölçüm noktalar×ndaki kanal, kare kesitli olup, 5 cm x 5 cm boyutlar×ndad×r. Tespit edilen kanal kesit alan× (A) ve h×z (v) ortalama de- ğerleri Eşitlik 3’te yerleştirilerek hava debisi “ V x ” bulunmuştur. H×z ölçümünde kolektör giriş- ç×k׺×nda, kanal×n duvar×na yak×n k×s×m ve ka- nal ortas×nda farkl×l×k gösterdiğinden hava h×z- lar× ortalama değer al×nm׺t×r. Al×nan ve tespit edilen veriler Eşitlik 1’de yeri koyularak, giren ve ç×kan havalar×n taş×m׺ olduklar× enerji yükleri “W, J/s” cinsinden belirlenmiştir. Sisteme giren ve ç×kan havan×n taş×m׺ olduğu enerji fark× ile kolektör yüzeyine gelen güneş ׺×n×m yükü verileri kullan×larak; vA V . x . x x Vm eşitliği ile kolektörlerin ayr× ayr× verimleri bulunmuştur. Eşitlikte “ Q x ” havaya birim zamanda aktar×lan ×s× yükü (W), “I-A” ise kolektör yüzeyine gelen güneş ׺×n×m yükü (W/m²) miktar× olarak al×nm׺t×r. 4. Deneylerin Yap×l×ü× Deneyler; Ankara Gazi Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Makine Eğitimi Bölümü bahçesinde yap×lm׺ ve ölçümler; sa- bah saat 9.00’da başlayarak, akşam saat 17.00’ye kadar her 15 dakikada bir al×nm׺- t×r. Sistem % 100 d׺ hava kaynakl× ve 5 nolu kolektörde kullan×lan fan×n çal׺mas× için harcanan enerji d׺×nda hiç bir enerji kullan×lmam׺t×r. Performans hesaplar×nda; cebri ak×ml× sis- temde kullan×lan fan×n hava ile sürtünmesin- den oluşacak enerji, çok düşük olduğu için dikkate al×nmam׺t×r. Kolektörlerin verimlerini hesaplamak için sisteme giren hava ile ç×kan hava aras×ndaki enerji fark×ndan gidilerek bu- lunmuştur. Bunun için de sisteme giren havan×n s×cakl×k- lar× ûekil 2 ’de gösterilen “1” noktalar×ndan ve ç×k׺ havas×n×n s×cakl×k ve h×zlar× ise “2” nok- talar×ndan ölçülmüştür. Bütün ölçümler (hava s×cakl×klar×, hava h×zlar× ve kolektör yüzeyine gelen güneş ׺×n×mlar×) için, Çizelge 1’de veri- len ölçüm cihazlar× kullan×lm׺t×r. eşitlikleri kullan×lm׺t×r.