EN
Basınçlı Sistemlerin Çalışma Prensipleri ve Tasarımı
Basınçlı güneş ısıtma sistemleri kapalı döngülü sistemler kullanır. Isı transfer akışkanı (su veya su ile propilen glikol karışımı olabilir) 50-100 psi basınçla bir kolektör paneli çatısı ve yalıtımlı sıcak su deposu boyunca pompalanır. Bu sistemlerin temel avantajı, standart ev tesisat sistemlerine bağlanabilme yeteneğidir. Bu durum, çok katlı binalarda birden fazla kullanıcı aynı anda sıcak ve soğuk suyu kullanırken bile tüm musluklar ve duşlarda tutarlı su basıncı ve sıcaklığı sağlanması anlamına gelir. Isıdan kaynaklanan genleşmeyi karşılamak için sistemler özel genleşme tankları içerir. Çoğu kurulumda tercih edilen boru malzemesi paslanmaz çelik ya da bakırdır; çünkü bu malzemeler korozyona karşı son derece dirençlidir. Bu nedenle hem konut hem de ticari tesisatlarda uzun vadeli performans açısından uygun bir seçimdir.
Basınç altında çalışan termosifon sistemleri, doğal konveksiyon adı verilen bir süreç aracılığıyla çalışır. Bu süreçte çatı üstü güneş kolektörleri suyu ısıtır. Isınan su, kolektörlere göre daha yüksek konumda bulunan depolama tanklarına doğal olarak yükselir. Bu durum, pompalara ve pahalı basınca dayanıklı parçalara gerek duyulmadığı anlamına gelir. Sistemin büyük bölümü ucuz malzemelerle (örneğin EPDM kauçuk ve polipropilen) yapılır. Bu tür bir yapılandırma, sistemlerin normal basınçta (atmosferik basınçta) çalışması nedeniyle uygundur. Bu sistemler, sıcaklıklar donma noktasının altına düştüğünde (soğuk kışlar) özel özelliklere sahiptir. Donma hasarını önlemek amacıyla boruların patlamasını engellemek için kolektör borularındaki suyu otomatik olarak boşaltır ve temizler.
Ana Malzeme ve Isı Değişimindeki Farklılıklar
Malzemeler ve yapılar arasındaki farklar, temel işleyiş ilkelerindeki farklılıklardan kaynaklanır. Sürekli basınç varlığı nedeniyle, basınç altında çalışan sistemlerin boruları ve ısı değiştiricileri için yüksek bütünlüğe sahip (korozyona dayanıklı) metallerin, örneğin paslanmaz çelik gibi, kullanılması gerekmektedir. Basınç altında olmayan sistemler bu gereksinimleri karşılamak zorunda değildir; bu da polimer malzemelerin daha yaygın kullanılmasına olanak tanır. Bu durum, yapım maliyetini önemli ölçüde azaltmanın yanı sıra montaj kolaylığını da artırır.
Farklı sistemlerin ısıyı aktarma yöntemleri değişiklik gösterir. Basınç altında çalışan üniteler genellikle iyi yalıtılmış tanklarda iç bobinlere veya ceketli ısı değiştiricilerine sahiptir. Bu tasarımlar içme suyunu glikol döngüsünden ayırır. Bu tasarım donma sorunlarının olma ihtimalini azaltsa da bakım açısından daha fazla karmaşıklığa neden olur. Basınçsız sistemler ise farklıdır. Bazı sistemler suyu kolektörün kendisinde ısıtır; buna doğrudan termosifon denir. Diğerleri ise basit dış ısı değiştiricileriyle donatılmıştır. Basınçsız sistemler, sıcaklıklar hafif olduğunda daha iyi çalışır ve daha yüksek verim sağlar. Ancak ani sıcaklık değişimleri bu sistemlerin performansını ve hava koşullarına dayanıklılığını ortadan kaldırır.
Sitenizin koşullarına en uygun güneş enerjili su ısıtıcısının seçilmesi
Su Basıncı ve Tesisat Türü ile Bina Tipi
Bir sistemin uygunluğunu belirlerken mevcut su sisteminin anlaşılması esastır. Çoğu modern yapıda basınçlı su sistemi kullanılır; bu sistemde su, ana besleme hatları aracılığıyla ünitelere iletilir. Bu nedenle basınçlı su ısıtıcılar, her katta su basıncı gereken dairelerde, konut kooperatiflerinde ve çok katlı konut binalarında idealdir. Bu sistemler ayrıca, geleneksel kurulumlarda çatı veya tavan arasını kullanmamak amacıyla mevcut yapılarda daha kapsamlı değişiklikler yapılması gerekebileceği için, eski binaların yenilenmesi sırasında da idealdir.
Yerçekimi sistemleri, kırsal bölgelerde, çatıda soğuk su tankı bulunan eski evlerde veya tamamen şebeke dışı sistemler gibi basınçsız sistemlerde çok iyi çalışır. Sorunlar, toplama noktasıyla toplama noktası girişi arasında yeterli dikey mesafe olmadığında ortaya çıkar. Genellikle en az yarım metrelik bir dikey fark istersiniz. Bu durum, düşük eğimli veya düz çatılı binalarda sorun yaratabilir. Basınçsız bir su sistemi, su basıncı düşük olduğunda (yaklaşık 20 psi su basıncı) yetersiz performans gösterebilir; çünkü bu tür sistemlerde su akışı yavaş olur ve neredeyse damla damla akar. Buna karşılık, basınçlı bir sistem bu durumu daha iyi yönetir. Kurulumdan önce pompa ve vana kullanımını en aza indirmek amacıyla mevcut tesisatı her zaman inceleyin. Bu, tesisatı mümkün olduğunca az bozmak istediğiniz eski binalarda özellikle önemlidir. Çatı yük kapasitesi, iklim koşulları ve donma riski değerlendirmeleri
Güneş enerjisi sistemleri için bir bina seçmeden önce yapısal dayanıklılık ve hava koşullarına direnç gibi kritik faktörlerin değerlendirilmesi gerektiği görülmüştür. Düz çatı sistemleri genellikle metrekare başına 30 ila 50 kilogram ağırlık ekler. Basınçsız sistemler, sistem tasarımına entegre edilen daha küçük tanklara sahip oldukları için daha hafiftir; bu da mevcut yapılara montajlarını kolaylaştırır. Çoğu güneş enerjisi sistemi eğimli çatılarda sorunsuz çalışır. Ancak burada dikkat edilmesi gereken önemli bir husus vardır: Kurulum ekipleri, kıyı bölgelerinde rüzgâr kuvvetlerinin daha güçlü olduğunu ve bu nedenle sabitleme gereksinimlerini yaklaşık %15 ila %20 oranında artıracağını bilmelidir. Bu, sistemin fırtınalara karşı dayanıklı olmasını sağlamak amacıyla bu bölgelerde özel sertifikalı kurulum ekipleri tarafından monte edilen sertifikalı ray sistemlerinin zorunlu olduğu anlamına gelir.
Donma riski, ısıtma sistemleri seçilirken önemli bir faktördür. Yılda iki ardışık günden fazla sıfır derece sıcaklıklar experienced bölgeler, boruların donmasını önlemek amacıyla glukol antifriz çözeltisi ile birlikte kullanılan basınçlı sistemleri tercih eder. Buna karşılık, basınçsız sistemler etkili bir drenaj geri dönüşü (drain-back) sistemine dayanır. Bu sistem, suyun tahliyesi için uygun eğimde borulama, emniyet valfleri, bir arıza durumunda devreye giren yedek işletme sistemleri ve kontrol sistemi için yardımcı güç kaynağı gibi unsurları içerir. Tahliye ve kontrol sistemi gereksinimleri, bu tür iklim koşullarında daha fazla bakım sorunu yaratır. Bunun aksine, birkaç aşırı donma iklimi hariç olmak üzere, tropikal ve sürekli olarak donmama koşullarına sahip bölgelerde, karmaşık mekanizmalara ihtiyaç duymadan uzun süre verimli çalışan basit basınçsız termosifon sistemlerinin kullanılmasına izin verilir. Yılda 200 günden az güneşli gün sayısına sahip bölgelerde ise basınçlı sistemler, bulutlu havalarda basınçsız sistemlere kıyasla daha etkili oldukları için daha iyi bir seçenektir. Çünkü basınçlı sistemler, düşük ışık seviyesi süresince sürekli sirkülasyona olanak tanır; bu da kötü hava koşulları sırasında sistem arızası olasılığını azaltır.
Farklı Türde Güneş Enerjili Su Isıtıcılarının Pratik Kullanımı ve Verimliliği
Güneş enerjili su ısıtıcılarının iki ana türü vardır: basınçlı ve basınçsız. Bu iki tür güneş enerjili su ısıtıcısı, farklı şekillerde inşa edilebilir ve yapılandırılabilir; ayrıca performanslarını büyük ölçüde etkileyen unsurlar arasında yapım kalitesi, karşılaşılan hava koşulları ve montajı yapan kişinin uzmanlığı yer alır. Kaliteli montajlar genellikle sıcak su ihtiyaçlarının %50 ila %75’ini güneşten karşılar. Basınçlı modeller, ısı değiştiricilerinin tasarımının daha üstün olması nedeniyle bu daha yüksek oranlara ulaşma eğilimindedir; bu da borulardaki akışın daha verimli bir şekilde sürdürülmesini sağlar. Aynı zamanda bu özellik, soğuk hava koşullarında veya sıcaklık dalgalanmaları olduğunda bu modellerin daha verimli olmasını da sağlar.
Basınçlı ve basınçsız sistemler ısı açısından farklı çalışır. Basınçsız sistemler, yani termosifon sistemleri, sıcak olduğunda yaklaşık %10-15 daha iyi performans gösterir; çünkü pompaların olumsuz etkisi veya bileşenlerden ısı transferinin azalması gibi verim kayıpları söz konusu değildir. Bunun diğer yönü ise basınçlı sistemlerin mevsimlere göre yıllık ortalamada ve özellikle donma sıcaklıklarında genel performans açısından yaklaşık %30 daha iyi sonuç vermesidir. Ancak bu durumun tam tersi, tropikal bölgelerde ve sıcak iklimli alanlarda geçerlidir; burada basınçsız sistemlerin basit ve doğrudan ısıtma yöntemi daha etkilidir.
Sistemler kurulduğunda, ne kadar iyi çalıştıkları, sorun olan sistemin türünden ziyade kurulum sırasında gösterilen dikkate daha çok bağlıdır. Sistemin açısının doğru ayarlanması çok önemlidir ve bu, sistemin verimini %25'e varan oranlarda artırabilir. Ancak diğer binalardan kaynaklanan gölgelenme, boru boyutlandırması ve kötü yalıtım gibi sorunlar, sisteme entegre edilen diğer unsurlara kıyasla sistemin gelirini çok daha fazla azaltabilir. Bakım son derece önemlidir. Basınçlı ısı değiştiricilerin iç yüzeyinde kireç birikimi oluşur ve ısı değiştiriciler temizlenmezse verim yılda %12 oranında kaybedilir. Basınçsız sistemler kireç birikimi sorununa karşı daha az eğilimlidir; ancak açık tanklarda hava cepelerinin oluşumu ve tortu birikimi sorununa karşı daha yatkındır. Son dönemde geliştirilen vakumlu tüplü kolektörler, düz plakalı kolektörlere kıyasla yaklaşık %15 daha verimlidir; dolayısıyla bu, şu anki en yeni ve en optimal çözümdür. Kolektör sistemlerindeki en son gelişmeler, her iki sistem türüne de uygulanabilir; ancak bunların hepsi doğru şekilde kurulmuş olmalıdır.
Toplam Sahiplik Maliyeti: Güneş Enerjili Su Isıtma Sistemleri İçin Başlangıç Yatırımı, Bakım ve Getiri Oranı
Uzun vadeli maliyetleri hesaplarken insanlar genellikle etiket fiyatının ötesindeki harcamaları göz ardı eder. Gerçek değer, sistemin kurulumu, düzenli bakım giderleri ve sistemin yıllar boyu sağladığı tasarrufları da içerir. Güneş enerjisi ile su ısıtma sistemleri kuran çoğu ev sahibi, sistemin maliyetini de kapsayacak şekilde 3.000$ ile 8.000$ arasında bir miktar harcar. Basınçlı üniteler bu aralığın daha yüksek ucuna yakın bir maliyete sahiptir. Bunun nedeni, ısı değiştiricileri ve genleşme tankları gibi ek özel bileşenlerin yanı sıra yüksek sıcaklıklara dayanıklı glukol vanası ve kurulum işçiliği açısından daha fazla çaba gerektirmesidir. Buna karşılık basınçsız modeller —örneğin temel termosifon modeller— başlangıçta daha ucuz görünür. Ancak belirli saha koşulları sağlanmazsa ek maliyetler ortaya çıkabilir. Yeterli çatı açıklığı olmaması ve donma sıcaklıkları, eklenecek olan drenaj geri dönüş kontrolü ve ısıtma çözümleri nedeniyle gecikmelere ve daha yüksek maliyetlere yol açabilir.
uygun bakım, sistemin toplam kurulum maliyetinin yaklaşık yüzde yarımını oluşturur. Bu, sistem durumunun denetlenmesi, basınçlı glikol döngülerinin tamamlanması ve üç ila beş yılda bir gerçekleştirilen valf kontrolleri için yıllık yaklaşık 15-40 ABD Doları tutarındadır. Genel olarak, soğuk iklimlere kurulduğunda basınçlı sistemler, mekanik boşaltma geri dönüş sistemleri gerektiren basınçsız sistemlere kıyasla daha az teknisyen ziyareti gerektirir. Basınçsız sistemleri etkileyen iki en büyük işletme sorunu, kireç birikimi ve tortu birikimidir. Bu nedenle su kalitesi testleri yapmak önemlidir; özellikle yerel su sertliği yedi grain/galon (grain/galon) değerinin üzerindeyse. İşletme sorunlarının gelecekte ortaya çıkmasını önlemek amacıyla minerallerin birikimini en aza indirmek için suyun arıtılması önemlidir.
ABD Enerji Bakanlığı'na göre, güneş enerjili su ısıtıcılarından sağlanan tasarruflar oldukça önemli düzeydedir. Yatırımları, su ısıtma maliyetlerinde %50 ila %80 oranında tasarruf sağladığını göstermektedir. Bir hane, Ulusal Enerji Faktörü 1,0 olan geleneksel bir elektrikli ısıtıcıyı, ulusal ortalama elektrik maliyetleri dikkate alınarak bir güneş enerjili üniteyle değiştirirse, yılda 274 ABD Doları tasarruf eder; bu miktar bazı hanedanlıklar için daha da yüksek olabilir. Bu kadar büyük tasarrufların yanı sıra, yatırımın getirisini analiz etmek amacıyla dikkat edilmesi gereken diğer unsurlar da bulunmaktadır. Enerji fiyatları yıllık %2 ila %5 oranında artması beklenmekte olup, bu durum tasarrufları artırır. Ayrıca sistem zamanla verimliliğini kaybeder. Ortalama olarak sistemler, her yıl verimliliklerinin %0,5 ila %1’ini kaybeder. Devlet düzeyinde %30 oranında vergi teşviki ve yerel geri ödeme gibi teşvikler de değerlendirilebilir. Tüm bu faktörler, kaliteli güneş enerjili su ısıtıcılarının kendini 6 ila 12 yıl içinde amorti edeceğini göstermektedir. Soğuk iklim bölgelerinde ve özellikle çok katlı binalarda, yeni satın alınan basınçlı modeller biraz daha pahalı olabilir; ancak daha etkili ve daha uzun ömürlüdür.
Bu sistemler, donma dönemleri boyunca aynı güvenilirliği korur, binanın tamamında aynı basıncı sağlar ve diğer sistemlerin size maliyeti olan onarım ve bakım hizmetleri kesintilerinden sizi kurtarır.
SSS
Basınçlı ve basınçsız güneş enerjisi su ısıtma sistemleri arasındaki fark nedir?
İki tip sistem arasındaki fark, bu iki sistemin çalışma şeklindedir. Basınçlı sistemlerde su, kapalı bir döngü yapıda belirli bir basınç altında tutulur; buna karşılık basınçsız sistemlerde su doğal dolaşım yoluyla hareket eder; bu nedenle pompa gerekmez ve basınç atmosferik basınçta tutulur.
Korozyonu önlemek için basınçlı sistemlerde hangi malzeme kullanılır?
Basınçlı sistemlerde korozyona dayanıklılık sağlamak amacıyla borular, ısı değiştiricileri ve tanklar içinde basıncı güvenli bir şekilde barındırmak için yüksek bütünlüğe sahip metaller, bakır ve paslanmaz çelik kullanılır.
Basınçsız sistemler soğuk iklimler için uygundur mu?
Basınçsız sistemler, donma sorunlarına neden olabilecekleri için soğuk iklimlerde genellikle daha az uygundur. Borularda donan su nedeniyle hasar oluşmasını önlemek için iyi bir drenaj geri dönüş özelliği gerektirir.
Çatı türü, güneş enerjili su ısıtıcılarının montajını nasıl etkiler?
Çatının açısı, güneş enerjili su ısıtıcısının montajını etkileyebilir. Düz çatılar belirli bir ağırlık eklerken, eğimli çatılar genellikle montaja daha uygundur. Ancak kıyı bölgelerinde daha güçlü rüzgâr kuvvetleri nedeniyle özel montaj gerekmektedir.
Güneş enerjili su ısıtıcıları için standart bakım nedir?
Bakım genellikle ekipmanın kontrol edilmesini, basınçlı sistemlerde sıvıların tamamlanmasını ve tortu ile sediment birikimlerinin kontrol edilmesini içerir. Çözeltilerin oluşumunu önlemek amacıyla su kalitesinin düzenli aralıklarla test edilmesi gerekir.