Sabit ve Takip Sistemli Güneş Kollektörlerinin Isıl Performanslarının Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği ile Karşılaştırılması

Authors : Selçuk KEÇEL

Pages : 77-98

View : 11 | Download : 8

Publication Date : 2015-03-01

Article Type : Research Paper

Abstract :Güneş enerjisinin önemli kullanım alanlarından birisi olan güneş kollektörleri, borular içinde hareket eden suyun güneş ışınımı ile ısıtılması prensibine dayanmaktadır. Kollektörler genellikle sıcak su ihtiyacının karşılandığı binaların çatısına çeşitli konstrüksiyonlar ile sabitlenmektedir. Genellikle sabit sistem ile takip sistemleri arasındaki verim farklılıkları fotovoltaik sistemlerin verimleri üzerinden karşılaştırılmaktadır. Bu çalışmada farklı olarak 10m2’lik yüzey alanına sahip biri hareketli diğeri sabit olan iki sistem üzerine kurulacak güneş kollektör sistemlerinin ısıl analizi Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği Analizleri (HAD‐CFD) ile yapılmıştır. Bu çalışmada, 930*1930mm boyutlarındaki alüminyum boru kullanılan model üzerinde 2*25mm çapında ana boruya bağlı olarak yerleştirilen 8 adet 12mm çaplı boru bulunan kollektörlerin çalışma verimi incelenmiştir. Modellemelerde, güneş  kollektörlerindeki debi değeri 20‐60kg/h, kollektör içinde dolaşan suyun giriş sıcaklığı 40  ‐ 50°C, çıkış sıcaklığı ise 50  ‐ 70°C aralıklarında ölçülmüştür. İki aşamalı olarak gerçekleştirilen modelleme sürecinde ilk aşamada Ankara ili için bina çatısına yerleştirilen iki sistemin yüzeyinde oluşan sıcaklık ve ışınım değerleri 21 Haziran tarihinde 08.00‐ 18.00 saatleri arasında belirlenerek güneş haritaları çıkarılmıştır. İkinci aşamada ise 10m2 yüzey alanına sahip sabit ve hareketli sistem üzerinde yer alabilecek toplam sekiz adet kollektörün zamana bağlı ısıl analizleri yapılmıştır. Bu analizler sonunda sabit ve hareketli sistem üzerinde yer alan kollektörlere ait verim, yüzey sıcaklıkları, takip açıları saatlik olarak incelenmiştir. Böylece kurulacak olan sistemler için kullanıcılara maliyet faktörlerini göz önüne alarak gerekli ihtiyacın karşılanmasına yönelik bilgi akışı sağlanmış olacaktır.
Keywords : Güneş Haritası, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği, Kollektör Verimi