Verimlilik ve Kısmi Güneş Enerjisi Tasarrufu
Güneş ışınımı enerjisinin toplayıcıda kullanılabilir ısıya dönüştürülmesinin verimliliği η, toplayıcıya gelen küresel ışınım tarafından taşınan yararlı termal akışın oranından kaynaklanır.
Belirli iletim ve soğurma katsayıları ile belirli bir termal iletkenlik katsayısına sahip bir toplayıcı için verimlilik birleştirilerek hesaplanabilir.
Bir metrekarelik soğurucu alan (net toplayıcı alan) üzerindeki radyasyon. C1 ve C2, toplayıcının kullanılabilir ısısını hesaplamak için yardımcı sabitlerdir.
Verilen malzeme parametreleriyle, soğurucu, çevre ve maksimum radyasyon arasındaki mümkün olan en düşük sıcaklık farkında en yüksek verim elde edilir.
Çoğu durumda, solar fraksiyonel tasarruf Fs önemlidir. İlgili literatürde farklı şekillerde tanımlanmaktadır. Bu bağlamda, depo dışı güneş enerjisi tesisatı tarafından güneş radyasyonunun dönüştürülmesi yoluyla kullanılabilir yayılan enerjinin, kısmen veya tamamen güneş enerjisi ile karşılanacak olan ısıtma, kullanım sıcak suyu veya proses ısısı için fiili talebe oranıdır.
Eğer geleneksel enerji taşıyıcısının ikamesi, yaygın olduğu gibi, başlangıç noktası ise, o zaman bu münhasıran konvansiyonel sistem için hiçbir depolama veya yalnızca çok küçük bir depolama gereklidir. Bu nedenle, depolama yalnızca güneş sistemi ve tanım tarafından kullanılacaktır.
Teknik Açıklama
Bir güneş enerjisi sistemi kollektörün yanı sıra başka sistem bileşenlerinden de oluşur. Esas olan, sıvı veya gaz halindeki bir ısı transfer ortamı ve ısı transfer ortamını taşımak için borulardır. Normalde, hiç ısı eşanjörü olmayan bir ısı deposu, bir veya daha fazla ısı eşanjörü artı belirli tasarımlar için ısı taşıyıcı döngüsünü sürdürmek için tahrikli pompalar, sensörler ve kontrol cihazları gerekir.
Koleksiyonerler
Kollektörler, kısmen güneş radyasyonunu ısıya dönüştüren güneş termal sistemlerinin bir parçasıdır. Bu ısının bir kısmı daha sonra toplayıcıdan akan bir ısı taşıyıcı tarafından taşınır. Bu amaçla, bir toplayıcı aşağıda ayrıntılı olarak açıklanan birkaç bileşenden oluşur.
Toplayıcı bileşenler. Sıvı tip düz plaka toplayıcının ana bileşenlerini gösterir. Buna göre bir kollektör yutucu, şeffaf kapak, çerçeve ve ısı yalıtımından oluşur. Ek olarak, ısı taşıyıcı girişi ve çıkışı ile sabitleme yöntemleri gösterilmektedir.
Kollektör tasarımına bağlı olarak, gösterilen bileşenlerin tümünü içermez. Bununla birlikte, ısı taşıyıcı için uygun borular da dahil olmak üzere soğurucu, kesinlikle gerekli bir parçadır. Çoğu tasarım için aşağıda açıklanan diğer bileşenler de toplayıcı parçalardır.
Emici Güç
Emici, kısa dalga radyasyonunu ısıya dönüştürür (foto-termal dönüşüm). Radyasyonu soğurma işlevi, ışık spektrumu içinde oldukça yüksek soğurma kapasitesine sahip bir tür soğurucu malzeme tarafından gerçekleştirilir.
Öte yandan, termal radyasyon dalga spektrumunda düşük bir absorpsiyon ve dolayısıyla emisyon kapasitesi amaçlanmaktadır. Ek olarak, soğurucu, ısı taşıyıcıya iyi bir ısı transferi sağlamalı ve aynı zamanda sıcaklığa dayanıklı olmalıdır, çünkü normalde cam kapaklı ve seçici kaplamalı yalıtımlı bir soğurucuda 200 °C’ye kadar çıkan sıcaklıklar oluşur. Konsantre toplayıcılarda sıcaklıklar genellikle daha da yüksektir.
Bu gereklilikler doğrultusunda, emiciler oluşturmak için esas olarak bakır ve alüminyum kullanılır. Bu malzemelerin bir eksikliği olabileceğinden, güneş enerjisi kollektörlerinin pazar artışının devam etmesi durumunda, polimerik malzemeler ve çelik gelecekte daha fazla önem kazanabilir.
En basit durumda, bu temel malzeme radyasyon alan tarafta siyaha boyanır (maksimum absorber sıcaklığı yaklaşık 130 °C). Çok sayıda absorber için bu taraf da seçici olarak kaplanır (maksimum absorber sıcaklığı yaklaşık 200 °C).
Güneş enerjisi kullanımı ile enerji tasarrufu arasında nasıl bir bağlantı vardır
Elektrik tasarrufu için neler yapmalıyız
Güneş enerjisi Nedir
Tasarruf sağlamamız gereken kaynaklar nelerdir
Su tasarrufu için neler yapmalıyız
Geri dönüşüm Nedir
Isı taşıyıcı, emici içindeki kanallardan akar. Absorber üzerindeki güneş ışınımının absorber içinde ısıya dönüştürülen enerji oranı kısmen ısı taşıyıcıya taşınır (ısı transferi ile). Absorberdeki boru sistemi, boru malzemesi, boru kesiti, uzunluk ve kollektör içindeki boru yerleşimi açısından farklılık gösterebilir.
Kollektörlerin şeffaf kapağı, güneş radyasyonu için mümkün olduğunca şeffaf olmalı ve soğurucunun uzun dalga termal yansımasını korumalıdır. Aynı zamanda çevreye konvektif termal kayıpları azaltmak zorundadır.
Uygun malzemeler cam levhalar, sentetik levhalar veya sentetik folyolardır (örn. polietilen veya teflondan yapılmış). Yüksek düzeyde malzeme gerilimi genellikle kırılgan ve kararmış sentetik malzemelere yol açar. Ayrıca, dış alan da atmosferik maruz kalma ile çok kolay bir şekilde çizilebilir.
Bu nedenle, sentetik kaplamaların iletim değerleri genellikle uzun vadeli sabit değildir. Bu nedenle çoğu uygulama için cam kullanılır. Güneş kollektörleri için esas olarak, yüksek düzeyde şeffaflık ve doluya karşı direnç ile karakterize edilen güvenlik camı kullanılır.
Ek olarak, düşük demir içerikleri, kısa dalga spektrumundaki soğurma kapasitesini azaltabilir. Böylece cam levhanın ısınması önlenir. Daha soğuk ortama konvektif termal kayıplar azalır. Genellikle kızılötesi yansıtan katmanlar, soğurucudan kapağa soğurucu yönüne doğru uzun dalgalı ısı radyasyonunu yansıtmak için kapağın alt tarafında vakumla kaplanır. Böylece kayıplar daha da azaltılabilir.
Toplama Kutusu
Toplama kutusu, radyasyon iletimi, absorpsiyonu, ısı dönüşümü ve izolasyonu için gerekli bileşenleri tutar. Alüminyum, galvanizli çelik levha, sentetik malzeme veya ahşaptan yapılabilir. Kollektöre mekanik sağlamlık verir ve çevreye karşı dayanıklı hale getirir. Ancak sıcaklık dalgalanmalarından kaynaklanan yüksek veya düşük basıncı azaltmak ve olası nemi ortadan kaldırmak için düşük seviyede bir havalandırma sağlanmalıdır.
Malzemeden bağımsız olarak, çatı kiremitleri üzerine çatı üstü montaj için kutular ve eğimli çatılara monte kollektörler için çatı içi entegrasyon için kutular olarak tasarımlar farklılaştırılabilir. Çatıya dışarıdan monte edilen kutuların arkalarında bir kapak (örn. alüminyumdan yapılmış) bulunurken, çatıya entegre kutuların böyle bir kapağa ihtiyacı yoktur.
Diğer Bileşenler
Standart yalıtım malzemesinden (örn. poliüretan, cam yünü, mineral yün) yapılan ısı yalıtımı, diğer bileşenler grubuna aittir. Kutunun dışında, ısı taşıyıcıyı şarj etmek için bir giriş borusu ve ısı taşıyıcıyı boşaltmak için bir çıkış borusu takılmıştır.
Ayrıca kollektörü takmak için gerekli aparatlar kutunun dışındadır. Çatı eğimine belirli bir açıyla çatı üstü kollektör montajına olanak sağlayan çatı üstü kollektörler için genellikle ek bileşenler sunulur.
Genel olarak, enerji çıkışı bu şekilde yalnızca marjinal olarak artırılır. Çatı içi monteli kollektörler için, sıhhi tesisat için saclar genellikle yan yana teslim edilir. Sıcaklığın kolektörün içinde veya dışında ölçülmesi gerekiyorsa, matkap delikleri veya başka araçlar mevcuttur.