Güneş Enerjili Isıtma Sistemi Etkin Bir Şekilde Nasıl Tasarlanır?

Güneş enerjili ısıtma sistemlerinin tasarımı için önemli noktalar ve önlemler

Güneş enerjili ısıtma ve güneş enerjili sıcak su projeleri farklıdır. Temel fark, sıcak su projesinin yıllık ortalama enerji verimliliğine odaklanması, ısıtma projesinin ise yalnızca kış ve ısıtma döneminde kullanılması ve sistemin en soğuk zamanda en fazla ısıyı elde etmesi gerekliliğinde yatmaktadır.

Güneş enerjili ısıtma sistemleri tasarlanırken, kış aylarındaki güneş ışığının özelliklerini dikkate almak ve kolektörün kış gündönümünde maksimum miktarda ısı almasını sağlamak gereklidir.

Kışın güneş radyasyonunun şiddeti düşüktür ve güneşin geliş açısı küçüktür. Özellikle yüksek enlemlerdeki bölgelerde, kışın güneşin geliş açısı daha da düşüktür. Vakum tüplü güneş kolektörünün ısı emilimini artırmak için, kış gündönümünde güneş ışığının vakum tüpüyle 90 derecelik bir açı oluşturması ve vakum tüpünün küresel yüzeyinin doğrudan güneş ışığına dik olması sağlanmalıdır. Ancak bu şekilde maksimum miktarda güneş ısısı emilebilir. Bunun bir diğer avantajı da, yaz aylarında kolektör tarafından alınan güneş radyasyonu miktarını en aza indirebilmesi ve yazın ısı toplama sisteminin aşırı ısınma derecesini azaltabilmesidir.

Yukarıdaki temel koşulları karşılamanın yanı sıra, BTESolar, yıllarca süren mühendislik pratiğine dayanarak, tasarım deneyiminin beş yönünü özetlemiştir:

Öncelikle, sistem tarafından verimli ısı toplama işleminin sağlanması gerekir.

Öncelikle, vakum tüplerinin kalitesi sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir. Yüksek ışık-ısı dönüşüm verimliliğine sahip ısı emici elemanlar seçilmelidir. İkinci olarak, kolektörün önünde herhangi bir engel olmamasına ve mümkün olduğunca fazla güneş ışığı almasına dikkat edilmelidir. Sistem tasarım sürecinde, kolektörün açısına, yerel enleme, güneş açısına, ön ve arka kolektör sıraları arasındaki mesafeye ve diğer kapsamlı koşullara dikkat edilmelidir. Vakum tüplerinde buzlanma, ısı toplama etkisini önemli ölçüde etkiler ve bu nokta genellikle göz ardı edilir. Kışın güneş ışığı süresi kısadır. Kolektörün buz çözme süresi çok uzun olursa, yeterli güneş ışığı alamaz. Staray Sunlight'ın yaklaşımı, ürünün yapısal tasarımını güçlendirerek ve ısı toplama tüpleri arasındaki delik aralığını uygun şekilde ayarlayarak kolektörün hızlı buz çözmesini sağlamaktır. Pratik testlerden sonra, etkisi çok iyidir.

İkinci olarak, verimli ısı tutmayı sağlayın.

Isı tutma kavramı, sistem ısısının ısıtma dışı amaçlar için kaybını en aza indirmek anlamına gelir. Bu, makul bir ürün tasarımı gerektirir. Staray Sunshine, kova kutusundaki yalıtım katmanının kalınlığı ve köpüğün yoğunluğu için çok katı gereksinimlere sahiptir. Belirli sayısal göstergeler, Staray Sunshine tarafından derlenen "Dağıtılmış Güneş Enerjili Isıtma Tesisatı Spesifikasyonları"nda açıkça belirtilmiştir. İlgilenenler bunlara başvurabilir ve araştırma yapabilirler. Ayrıca, havalandırma sisteminin tasarımının güçlendirilmesi gerekmektedir. Spesifik çözümler "Spesifikasyonlar"da ayrıntılı olarak açıklanmıştır. Özetle, egzoz sisteminde baca etkisini ortadan kaldırmak ve yüksek kaliteli ısıyı korumak için her türlü çaba gösterilmelidir.

Üçüncüsü, uygun ısıtmayı sağlayın.

Bu, ısı kullanımına yönelik yöntem ve yaklaşımları ifade eder. Isıtma sürecinde, ısının makul bir şekilde dağıtılması, depolama ve tedarik arasında denge sağlanması ve uygun sıcaklık kontrolü ile bilimsel ısıtma kullanımının gerçekleştirilmesi gereklidir. Örneğin, ısının yalnızca gündüz kullanıldığı yerlerde, zamana dayalı kontrol ile ısı enerjisi israfı önlenebilir. İnsanların bulunmadığı veya kullanılmadığı odalar için, oda bazında kontrol kullanılarak, ısı enerjisi israfı olmadan ısıtma borularının donması ve çatlaması önlenebilir. Yukarıdaki kontrol yöntemleri sayesinde, enerji kullanımı daha hassas hale gelir; buna "makul" ısıtma denir. Makul ısıtma, kullanıcılar için enerji tasarrufu sağlamak ve ekonomik değer yaratmaktır.

Dördüncüsü, sistemin ömür göstergelerinin tasarımına dikkat etmek önemlidir.

Tasarım sürecinde, tüm bileşenlerin aynı ömre sahip olması ve bakım maliyetlerinin azaltılması hedeflenerek, belirlenen kullanım süresi ve temel bileşenlerin etkin ömrü esas alınarak yüksek kaliteli konfigürasyonlar oluşturulmalıdır. Etkin ısı toplama sağlanırken, sistemin ömrü mümkün olduğunca uzatılmalıdır. Sistemin ömrü ne kadar uzun olursa, kullanıcılar için o kadar faydalı olur ve temiz enerjiye katkısı o kadar büyük olur. Kısa vadeli faydalar için taviz verilemez ve sistemi birkaç yıl sonra terk etmek doğru değildir.

Beşinci olarak, sistemin kış aylarında istikrarlı bir şekilde çalışmasını sağlayın.

Kullanıcılar kış aylarında elektrik kesintilerinin yol açtığı rahatsızlığa tahammül edemezler. Bu nedenle, tasarım yapılırken istikrara öncelik verilmelidir. Bu, sistem tasarımının özüdür ve titiz hesaplamalar gerektirir. Tasarım sezgiye dayalı olamaz. Güneş enerjisinin sınırlı olduğu durumlarda, yerel koşullar dikkate alınmalı ve istikrarlı güç kaynağı sağlamak için ek enerji kullanımı makul bir şekilde planlanmalıdır. Ayrıca, sistem arızalarını en aza indirmek ve bakım oranını mümkün olduğunca düşürmek için sistem bileşenlerinin kalite yönetimi güçlendirilmelidir; böylece müşteriler rahat hisseder ve para tasarrufu sağlanır.

Yukarıdaki beş açıdan bakıldığında, güneş enerjisiyle ısıtmanın hiçbir şekilde basit bir sistem montajı olmadığı görülebilir. Bu, teknolojinin birçok disiplininin kapsamlı bir koordinasyonudur ve içerdiği bilgi de oldukça kapsamlıdır. Örneğin, su temini ve drenaj tasarımını anlamak, termal genleşme ve büzülme gibi fiziksel prensipleri, sıcak ve soğuk suyun özgül ağırlığını, ısı iletim yollarını bilmek ve sistemin çalışması sırasında hidrolik dengenin ve sıcak ve soğuk suyun aynı akışının korunması gibi temel tasarım gereksinimlerini bilmek gerekir. Ayrıca enerji, çelik yapı ve inşaat mühendisliği altyapısı ile ilgili bilgilerin uygulanmasını da içerir.