ISI POMPASI DESTEKLİ GÜNEŞ ENERJİSİ İLE SU DAMITMA Mustafa KETREZ YÜKSEK LİSANS TEZİ MAKİNA EĞİTİMİ GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ PDF Ücretsiz indirin
Buharlaştırma ünitesinde buharlaşan su, yoğuşma odasında depodan gelen suya ısısını vererek yoğuşur. 45 30 Havuz tipi damıtıcıların konstrüksiyonları Genel olarak damıtıcılar şu özelliklere sahip olmalıdır; Damıtıcı, arazide kolay olarak kurulabilmeli, pratik olmalıdır. Diğer enerji kaynaklarından mümkün olduğu kadar az yararlanılmalıdır. İlk yatırım ve işletme maliyetleri mümkün olduğu kadar düşük olmalıdır. Güneş enerjili damıtıcılarla ilgili olarak bazı kesitler Şekil 3.6 de verilmiştir. Şekil 3.6.a’da gösterilen bir Avustralya dizaynıdır. Üzerinde oluşturulmuş oyuklar cam kapağın kenarlarının yerleştirilmesi içindir. Eskiden polietilen olan fakat şimdi butil kauçuktan yapılan havuz, ısı yalıtımı yapılmış bir yüzey üzerine oturmaktadır. Bu havuz damıtılan suyun toplanması için oluklar içerir ve cam kapak kenarları izole edilmiştir. Damıtılan suyun toplandığı oluklar, asbest çimentodan yapılmış ve yan duvarlar arasındaki boşluktan oluşmaktadır. Bu asbestli bölüm, beton kısımdan ayrılmıştır ve havuz tarafından kolonlarla desteklenmiştir. Çatı şeklindeki yapının tepe noktası iki karşılıklı cam kapak için mafsal vazifesi görecek şekilde silikon kauçuk keçeler kullanılarak şekillendirilmiştir.
- Durgun su yüzeyinde biriken yabancı maddeler toz veya yağ tabakaları, buharlaşma oranına olumsuz etki yapar.
- Damıtma sistemi, nem alma ve nemlendirme kulelerinden oluşmuştur.
- Böylece, içerideki su ısınarak buharlaşır ve cam örtüde yoğuşur.
Oluşan buhar üst cam örtüde yoğuşarak sistem dışına alınır. Şekil 3.11 de görülen sistemde ise, güneş damıtıcıları tek tabanlı eğimli havuz şeklinde ve paslanmaz çelikten yapılmış buharlaştırıcıdan (0,208 m 2 alana sahip) oluşmaktadır. Elektriksel eleman, suyu ısıtma ve sabit ısı sağlama görevini yerine getirmek amacıyla kullanılmıştır. 2 litre su sisteme konulmuştur ve ısı 75 PC ye çıkarılmıştır. Isı, bu dereceye ulaştığında ve sabitlendiğinde 10 ml damıtılmış su toplanmış ve 50 ml lik cam bölüme konulmuş, hacmi ölçülmüştür. Damıtılmış sudaki kalsiyum konsantrasyonu göz ardı edilebilir; çünkü konsantrasyonu 1 MGK/litre den daha azdır[36]. Çünkü suda erimiş tuzlar buhar basıncını azaltır.
Tropik bölgelerde, kollektörde m 2 de yaklaşık 1 m 3 /yıl ürün vermektedir. Elde edilen ürünün artırılması, maliyetin düşürülmesine ve kullanım kolaylığına bağlıdır. 85 70 Toprak kaynaklı ısı pompaları yazın ve kışın sırasıyla serinlemek ve ısınmak amacı ile kullanılabilmektedir. Yeraltına gömülen borular içinden geçen akışkan yazın serinlemek için yeraltına ısı verir. Yazın dışarıda ya da konut içinde hava sıcak olmasına rağmen toprak sıcaklığı hava sıcaklığından daha düşük sıcaklıktadır. Kışın ise sistem ters şekilde çalışır ve topraktan ısı çekerek ısıtmak istenilen ortama verir. Güneş enerjisinden yararlanan ısı pompası sistemleri, daha düşük toplayıcı sıcaklığında çalıştıklarından, toplayıcı verimi diğer güneş enerjisi sistemlerinde olduğundan yüksektir.
Bu nedenle İspanya’da ki sistemde 10 cm.lik bir su derinliği uygulanmıştır. Havuz taban sistemini sızdırmaz hale getirmek için asfalt, şeritler halinde yüzeylere yapıştırılmıştır. Cam destekleri ve toplama olukları, prekast elemanlar içinde şekillendirilmiştir. Asfalt mastik malzeme, eklem yerlerindeki sızdırmazlığı sağlamak için kullanılmıştır. Şekil 3.6.e de gösterilmiş olan damıtıcı, 0,1 mm Tedlar Plastikle örtülmüştür. Örtü kenarları, butil kauçuk havuz tabanı ile beraber hava sızdırmaz bir ortam oluşturmak için beton havuz kenarlarının içine gömülür. Damıtıcı içindeki hava ufak bir fan yardımı ile 6 mmss basınç altında tutularak örtünün şişirilmesi sağlanır. Şişirilerek örtüye verilen silindirik formun sahip olduğu şekil avantajı ile sistem performansının artırılması yoluna gidilmiştir. Silindirik örtü formu ile aynı havuz alanı için damıtıcının güneşe maruz kaldığı örtü yüzey alanı artar. Şekil 3.6.f de gösterilen damıtıcıda toplama olukları, bölümlere boylamasına değil de enlemesine yerleştirilmiştir.
Bu süreç ısısının ısıl değerinin bilinmesinde fayda vardır. Endüstriyel süreç çeşitliliği yüzünden her ülkedeki endüstriyel yapıya bağlı olarak biri diğerinden farklı olarak değerlendirilir. Bazı tahminlere göre, endüstriyel ısıl (termal) enerjinin % 60 ından fazlası 300 C in altında sıcaklıklarda ve yaklaşık %20-30 u 150 C in altında sıcaklıklarda gerçekleşmektedir. 72 57 maddesine dayalı farklı sorunları bulunmaktadır ve verimleri buhar sıkıştırmalı ısı pompalarına nazaran oldukça düşüktür. Bu bölümde yukarıda adı geçen ısı pompalarının tamamı incelenmeyecek olup, en sık karşılaşılan buhar sıkıştırmalı ve absorbsiyonlu tip ısı pompaları incelenecektir. 4.2.Buhar Sıkıştırmalı Isı Pompası Isı pompalarının büyük çoğunluğu buhar sıkıştırmalı çevrim prensibine göre çalışır. Buhar sıkıştırmalı ısı pompasına ait çevrim şeması Şekil 4.3. De ideal buhar sıkıştırmalı ısı pompasının çevrimi Basınç-entalpi diyagramında gösterilmiştir. Deneyin Amacı Binalarda ısıtma amaçlı kullanılan bir panel radyatörün ısıtma gücünü oda sıcaklığından başlayıp kararlı rejime ulaşana kadar zamana bağlı olarak incelemektir.
Bölümler dar ve toplama olukları kısa olduğundan damıtılmış su akışının damıtıcı içerisindeki akış süresi kısaltılmış olur. Ayrıca damıtılmış suda oluşabilecek yeniden buharlaşma için daha az süre bırakılmış olur[4]. Yapılan bir karsılaştırmada ise, güneşin günlük ve mevsimsel hareketine göre, çift eğimli damıtma havuzu tek eğimli damıtma havuzundan daha fazla güneş ışınımı absorbe ettiği belirlenmiştir. Buna karşın tek eğimlide daha az güneş ışınımı ve taşınım kaybı olmuştur. Bunun tam tersinin de sıcak iklimlerde iyi sonuç vereceğini belirtmiştir[3]. 90 75 Bunun yanında, bin adet küçük tesis, (ünite kapasitesi 100 kw ın altında) balık yetiştirme ve kereste kurutma için Norveç ve Finlandiya da kurulmuştur. Endüstride ısı pompasının seçiminin ana sebebinin sadece enerji tasarrufu değildir.
Bu durum katılaşan metalin mikro boyutlarda kalıptan bölgesel olarak ayrılmasına sebep olur. Isıl gerilimin etkisi altında katılaşan metal kabuk ve kalıpta çarpılmalar ve hareketler meydana gelir. Bu çarpılma ve hareketler başlangıçtaki uyumlu temasın bozulmasına sebep olur. Dolayısı ile temas sadece bazı noktalarda gerçekleşir. Metal-kalıp temasının bu ikinci aşaması uyumsuz temas olarak isimlendirilir (Şekil 2.1.c).
İçerdeki yaklaşık 30 cm derinlikteki suyun kazandırdığı ısı depolama özelliği ile gündüz vakti yavaş olan damıtma güneş battıktan sonra akşam hatta gece vakitlerinde de devam eder. Bunda en büyük etkenlerden biride, geceleyin atmosferik şartlarla daha da düşen örtü sıcaklığıdır. Gündüz vakitlerinde havuzda depolanan ısı, akşam ve gece vakitlerinde suyun sıcaklığı örtü sıcaklığına düşünceye kadar damıtmanın sürmesine neden olur[4]. Derinliği az olan damıtma havuzlarında olması istenen su derinliği çok düşüktür (2-10 cm). Ancak bu su derinliğini istenen seviyede sabit tutmak son derece zordur. Bu nedenle, bu tip damıtıcılarda havuz tabanı ve eğim son derece düzgün bir şekilde yapılmalıdır. Eğer bu işleme dikkat edilmezse, su damıtma havuzunun içerisinde belli noktalarda toplanarak gölcükler oluşturur ve sudaki adacıklar gibi kuru noktaların oluşmasına neden olur. Bu kuru noktalar damıtıcı veriminin düşmesine neden olduğu gibi, bu bölgelerde havuz tabanı direk olarak güneş ışınımına ve yüksek sıcaklıklara maruz kaldığından deforme olur. Derinliği az olan damıtma havuzlarında, damıtıcıya su beslenmesi, boşaltılması v.b.
Kaynak olarak güneş enerjisinden yararlanıldığında iki temel sistem söz konusudur. Direkt sistemlerde toplayıcılar buharlaştırıcı görevi yapar. Endirekt sistemlerde ise toplayıcıdan su veya su buharı geçirilerek kaynak olarak bunlardan yararlanılır. Güneş enerjisiyle üretilen sıcak su bir depoda toplanır ve ısı pompasının buharlaştırıcısı depodaki sıcak su içine daldırılmıştır. Böyle bir sistem temel olarak güneş toplayıcıları, sıcak su deposu ve ısı pompasından meydana gelir. Sistemin çalışması; Atmosferin ısısı, güneş panellerinde yer alan soğutucu akışkanı buharlaştırır. Sonra buhar, kompresör tarafından sıkıştırılır ve bu sıcaklığın artmasına neden olur. Daha sonra yüksek sıcaklıkta buhar, kondensere doğru geçer. ( Su tankının dışından özel borular sarılmıştır) Soğutucu akışkan buhar halden sıvı hale gelirken, ısısını tank içerisindeki suya verir. 64 49 artışı karşılayamamakta, sonuç olarak elde edilen suyun maliyeti havuz tipi damıtıcılara göre daha yüksek olmaktadır [4].