24 Eylül 2013 | TEKNİK MAKALE 20. Sayı (Temmuz-Ağustos 2013)

Vaillant'ın Güneş Enerjisi Sistemleri Çözümleri kitabından derlenmiştir.
Solar termal sistem bileşenleri
Bir solar termal sistemi, güneş enerjisi tertibatının bileşenleri (kolektörler, bağlayıcılar, destek yapılar v.b.) dışında yardımcı ısıl tesisatlarda kullanılanlara benzer bileşenler kullanır.
Ana bileşenler şunlardır:
• Güneş enerjisinin kullanımına olanak veren termal solar kolektörleri.
•  Borular içerisindeki sıvıların hareketini sağlayan ve birincil ile ikincil devreler arasında ısı aktarımına olanak sağlayan pompalar veya elektro-pompalar. Kimi termal solar sistemlerinde, sıvıların hareketi için pompaları gerektirmeyen doğal termosifon dolaşımı kullanılır.
•  Biriktirme (akümülasyon-boyler) tankı ve enerji dönüşüm sistemi; tanklar yakalanan enerjinin müteakiben kullanımı için depolanmasını sağlar. Tesisat boyutlarına bağlı olarak aşağıdaki çeşitleri vardır:
- Isı dönüştürücü spiralli tanklar.(serpantinli boyler - akümülasyon tankları)
- Tankın dış gömleği yoluyla ısıtmayı gerçekleştiren çift gömlekli tanklar.(boyler-akümülasyon tankları)
- Birincil ve ikincil devreler arası enerji aktarımında levhalı ısı (plaka tipi eşanjör) dönüştürücülerin kullanıldığı, büyük çaplı sistemler için biriktirme (akümülasyon) tankları.
•  Kontroller. Sistemin faaliyetleri, pompaların başlatılması ya da durdurulmasına, vanaların açılmasına ya da kapatılmasına ve başka eylemlere karar veren bir diferansiyel kontrol tarafından idare edilmektedir. Solar termal sistemlerinde tipik olarak bulunan kontroller diferansiyel kontrollerdir (regler) ve bunlar sistemin farklı kısımlarındaki sıcaklıkları karşılaştırırlar.
Solar sistem kurulum bileşenleri
Kolektör üreticileri bir sistemin bileşenlerini sağlarken genellikle kolektörler arası bağlantılar için ve tesisat borularıyla kolektörleri bağlantıları için bir donatı seti de sağlarlar. 

Kolektör grubu özel ekipmanlar 
ve montaj bağlantı ekipmanları


Biriktirme (boylerler - akümülasyon) tankları
Solar sistem tankları kolektörlerce elde edilen enerjinin daha sonra solar enerjisi alınamadığı zaman kullanılmak üzere depolanmasına olanak vermektedir. Dolayısıyla, bir kombi kazanı yahut ev sobası gibi anlık bir ısıtma tesisatı değildir.
Bu tanklar bir dahili ya da harici ısı-dönüştürücüye sahip olabilir. İlk çeşit bir sarmal spiral (serpantin) tip ya da çift gömlekli tip (birincil solar sıvısının dış gömlek içinden aktığı) ısı dönüştürücü olabilirken, harici ısı dönüştürmede ise plaka tipi eşanjör de kullanılabilir.
Devreler arası ısı alışverişi
Doğrudan birincil uygulamalar (su kolektör boyunca giderken ısıtılır) dışında kalan güneş tesisatlarında birincil ve ikincil devreler arası mutlaka bir çeşit enerji aktarım (alışveriş) sistemi mevcuttur. Küçük çaplı tesisatlarda tank içerisine monte bir spiral ısı dönüştürücü ya da çift gömlek tank kullanılırken büyük boyutlara sahip tesisatlarda tank dışında konulan plaka eşanjör kullanılmaktadır.
Hangi çeşit ısı dönüştürücü kullanılacağı gereksinim duyulan ısı-dönüşüm enerji kapasitesine bağlıdır; düşük ısı-dönüşüm kapasitesinin yüksek işletme sıcaklıkları ve dolayısıyla kolektörün performansını etkileyeceği unutulmamalıdır.
Pompalar ve elektro-pompalar
Hidrolik devre pompaları tasarlanan akışı sağlamalı, devrenin yük kaybını telafi etmelidir. Solar termal sistemlerde en yaygın şekilde kullanılan pompalar, küçük tesisatlarda ıslak rotorlu santrifüj (dalgıç) pompaları ile büyük tesisatlarda kuru rotorlu pompalardır.
Pompalar devrenin en soğuk kısmında monte edilmelidir. Bu koşul, kolektörlerde oluşabilecek buhardan pompayı korumak için kolektör solar devresinde sıkı sıkıya bağlı kalınması gereken bir kriterdir. Dahası, ıslak rotorlu pompa kullanılması durumunda rotasyon ekseni soğumaya izin vermesi üzere yatay konumda bırakılmalıdır.
Tesisatlardaki pompalar ya da elektro-pompalar, tasarlanan akışı sağlamalı ve yük kaybını telafi etmelidir; bunun için de seçilen pompanın uygun olup olmadığını belirlemek üzere karakteristik eğrilerinin bilinmesi gerekir. Piyasadaki pompalar genellikle, pompanın tesisat tasarı akışı ve yük kaybına göre uyarlanmasını daha kolay kılan birden fazla işletim konumuna manuel (el ile seçim) sahiptir.
Genleşme tankı
Solar termal sistemde genleşme tankının görevi sıcaklık değişimlerinden dolayı sıvı hacminde meydana gelen değişimleri sönümlemektir. Kapalı bir devrede tolerans payı olmadığında ve bir emniyet vanası kullanılmadıysa, basınç artacak ve sistem en zayıf noktasından kaçak oluşturacaktır.
Termal solar sistemlerinde, bu tesisatlar aşırı basınçlı olduğundan solar devre dışı kalma durumunda buharlaşma olmadan önce daha yüksek sıcaklıklara ulaşılmasına izin verdiğinden ötürü kapalı genleşme tankları kullanılır.
Şayet Genleşme tankları küçük seçilirse emniyet ventilinden sıcaklık yükselmelerinde sürekli açma olacağından solar sıvısında azalmalar gözlemlenecektir.
Emniyet vanası
Sıcaklık değişmelerine tabi tüm basınçlı devrelerde bir emniyet vanası monte edilmelidir. Bunların görevi, devrelerdeki basıncı sınırlamaktır ve tesisat bileşenlerinin korunması için zorunludur.
Devrede solar sıvısının ısıtıldığı bir kısımda konuşlandırılmamalıdırlar; kolektörlerde bu kısım kolektörlerden uzak alan olacaktır ve kolektör tertibatının korunmasını engelleyecek bir kesme musluğu bulunmamalıdır. Tanklar da birer emniyet vanasıyla donatılmalıdır, zira bu bileşenler de yüksek sıcaklıklara maruz kalmaktadır.
Boşaltma musluğu ve otomatik hava alma purjörü ve hava ayrıştırıcı
Tesisattaki boşaltma musluğu (boşaltıcı) ve Otomatik hava alma purjörü –ya da hava ayırıcı–solar sıvısında bulunan gazların (hava) tahliyesine imkan tanımaktadır. Devrede ilk doldurma esnasında, solar sıvısının doğru sirkülasyonunu engelleyecek ve boru ve kolektör içlerinde korozyona sebebiyet verecek hava boşlukları meydana gelir.
Hava ayırıcılar sistemin enerjisini bırakmış solar sıvısı hattında ve kolektörden uzak noktalarda olmalıdır.
Ayrıca kolektör veya kolektör grubunun havasını alabilmek için de kolektör üzerinde manuel havaalma purjörü bulunmalıdır.
Kontrol elemanları
Basınçlı sirkülasyon tesisatlarında pompa bir diferansiyel kontrol tarafından, biriktirme tankındakinden (boyler-akümülasyon tankı) daha yüksek bir sıcaklık algılandığında enerji aktarımı gerçekleştirilerek düzenlenir. Komut sıcaklığı genellikle biriktirme tankının 3º C ile 10º C üstündedir.
Aynı zamanda biriktirme tanklarında bir problemin oluşmaması için maksimum sıcaklıkların da sınırlanması gerekmektedir.
Birden fazla görev bütünleştirildiğinde (Evsel Sıcak Su (ESS), ısıtma ve/veya havuzlar) kontrolün tesisat için işletim emirlerini izlemesini sağlayacak bir öncelik sırası oluşturulmalıdır. Sistemlerde uygulanacak kontrol çeşidine dayalı olarak basit ya da karmaşık kontrol mekanizmaları kullanılır.