gÜne Ş enerj İsİ destekl İ mahal isitma s İstem İnİn … · tc yÜzÜncÜ yil Ün İvers...
TRANSCRIPT
TC YÜZÜNCÜ YIL ÜNİVERSİTESİ
FEN BİLİMLERİ ENTİTÜSÜ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI
GÜNEŞ ENERJİSİ DESTEKLİ MAHAL ISITMA SİSTEMİNİN VAN İLİNDE
SAĞLADIĞI ENERJİ TASARRUFUNUN İNCELENMESİ
YÜKSEK LİSANS TEZİ
HAZIRLAYAN : M.Aykut IŞIK DANIŞMAN : Doç.Dr. Tamer UÇAR
VAN-2007
TC YÜZÜNCÜ YIL ÜNİVERSİTESİ
FEN BİLİMLERİ ENTİTÜSÜ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI
GÜNEŞ ENERJİSİ DESTEKLİ MAHAL ISITMA SİSTEMİNİN VAN İLİNDE
SAĞLADIĞI ENERJİ TASARRUFUNUN İNCELENMESİ
YÜKSEK LİSANS TEZİ
HAZIRLAYAN : M.Aykut IŞIK
VAN-2007
KABUL ve ONAY SAYFASI
Doç.Dr. Tamer UÇAR danışmanlığında, Mehmet Aykut IŞIK tarafından hazırlanan “Güneş
Enerjisi Destekli Mahal Isıtma Sisteminin Van İlinde Sağladığı Enerji Tasarrufunun
İncelenmesi” isimli bu çalışma …. / …. / 2007 tarihinde aşağıdaki jüri tarafından Makine
Mühendisliği Anabilim Dalı’nda Yüksek Lisans tezi olarak kabul edilmiştir.
Başkan: Prof. Dr. Hasan YUMAK İmza:
Üye : Prof. Dr. Sabir RÜSTEMLİ İmza:
Üye : Doç. Dr. Tamer UÇAR İmza:
Fen Bilimleri Enstitüsü Yönetim Kurulu’nun …../…../……….Gün ve
………………………..sayılı kararı ile onaylanmıştır.
Doç. Dr. Aşkın KOR
Enstitü Müdürü
i
ÖZET
GÜNEŞ ENERJİSİ DESTEKLİ MAHAL ISITMA SİSTEMİNİN VAN İLİNDE
SAĞLADIĞI ENERJİ TASARRUFUNUN İNCELENMESİ
IŞIK, Mehmet Aykut
Yüksek Lisans Tezi, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı
Tez Danışmanı: Doç.Dr. Tamer UÇAR
Mayıs 2007, 67 sayfa
Bu çalışmada güneş enerjisinden faydalanma yolları incelenerek, bir konutun
kullanma sıcak su ihtiyacının karşılanması ve kış konumunda güneş enerjisinden elde edilen
sıcak su ile kalorifer kazanından yıllık tabanda sağlanabilecek enerji tasarrufu araştırılmıştır.
Çalışmada ele alınan konut için ısıtma tesisatı, standartlara ve ilgili yönetmeliklere bağlı
kalınarak projelendirilmiştir. Konutun ısıl ihtiyacı tespit edilerek ısıtma tesisatına ait cihaz
seçimleri yapılmıştır. Daha sonra mevcut sisteme güneş enerjili sıcak su hazırlama sisteminin
adaptasyonu sağlanarak geleneksel ısıtma sistemiyle ekonomik olarak karşılaştırılması
yapılmıştır.
Sistem tasarımı için TS 2164 “Kalorifer Tesisatı Projelendirme Kuralları”, TS 825
“Binalarda Isı Yalıtım Kuralları” kullanılmıştır. Isıtma tesisatının projeye aktarılmasında
yaygın olarak kullanılan AutoCAD programından faydalanılmıştır. Tesisata ait boru tasarımı
ve devri daim pompalarının seçiminde MTH programından yaralanılmıştır. Söz konusu
konutta güneş enerji destekli ısıtma sisteminin kurulması ve klasik ısıtma sistemiyle sağlanan
enerji tasarrufunun simülasyonunu yapmak amacıyla T*SOL Pro 4.4 programı kullanılmıştır.
Program sayesinde seçilen yakıttan elde edilen tasarruf ve sistem verim sonuçları grafiksel
olarak elde edilmiştir.
Materyal ve yöntemler ışığında bina ısıl ihtiyacı ve buna karşılık seçilen ısıtma kazanı
52000 kcal/h kapasitesindedir. Sıcak su ihtiyacını karşılaması yönünden hesaplanan gerekli
kollektör yüzey alanı 3.79 m² olmuştur. Güneş enerji destekli ısıtma sisteminin bu ihtiyaca
ilave edilmesiyle gerekli kollektör yüzey alanı 4.81 m²’ye yükselmiştir. Simülasyon programı
verileri, incelenen konutun Van ilinde yıllık tabanda 362.1 lt yakıt tasarrufu sağladığını
göstermiştir. Bu sonuç, kurulan sistemin dokuz yıl içerisinde ilk kurulum maliyetini
karşıladığını göstermesi açısından önemlidir.
iii
ABSTRACT
INVESTIGATION OF THE ENERGY ECONOMY OF A RESİDANCE HEATING
SYSTEM COUPLED WITH SOLAR ENERGY SYSTEM IN VAN
IŞIK, Mehmet Aykut
Msc.Mechanical Engineering
Supervisor: Assoc.Prof.Dr. Tamer UÇAR
May 2007, 67 pages
In this study, alternative ways of solar energy in a heating system was examined. For
this research, first a house model was designed with solar energy system, than energy
economy was calculated for this heating installation. Heating installation of this house was
projected according to general rules and standarts. After establishing the thermal needs of the
house, heating apparatus were selected. Finally, the solar energy system was included in the
heating installation and was compared with the traditional heating system in the terms of
energy savings.
For desinging the system several standarts were used. Heating installation of the house
was projected by AutoCAD. Pipe installation was projected by the program that name was
MTH. Solar energy system that was used in this house was simulated by T*SOL Pro 4.4
software program. We could compared with the traditional heating system in the terms of
energy savings by T*SOL Pro 4.4 program.
Materials and process were gave us the thermal needs of the house about 52000 kcal/h.
Solar energy for produce the hot water were calculated 3.79 m² collector surface area. Also,
the solar energy system was included in the heating installation were calculated 4.81 m²
collector surface area. Simulation program T*SOL Pro 4.4 was gave 362.1 lt fuel-oil savings
in a year. This reason was show the system was payed off itself in nine years.
v
ÖN SÖZ
“Güneş Enerjisi Destekli Mahal Isıtma Sisteminin Van İlinde Sağladığı Enerji
Tasarrufunun İncelenmesi” isimli bu çalışmada incelenen villa tipi konutun, mekanik tesisat
yönünden projelendirilmesi aşamasında birçok parametre ele alınmıştır. Bu parametrelerden
bazıları için kabuller yapılmış, diğerleri için ilgili standart, yayın ve yönetmeliklerden
faydalanılmıştır.
Sistemin oluşturulmasından sonra, yapılan hesaplamalar sonucu elde edilen bulgular
ortaya konarak bazı sonuçlara varılmıştır. Bu sonuçlardan çalışmayı direkt etkileyenler
ekonomik veriler olmaktadır. Ekonomik verileri elde ederken piyasa da bu alanda çalışma
yapan firmalara danışılmış ve bu yönde en doğru yönlendiren firma olarak ISISAN
seçilmiştir. ISISAN firmasının bu alanda kullandığı lisanslı yazılımı ve simulasyonları
sayesinde ekonomik değerlendirme yapmak mümkün olmuştur. Yine bu alanda çalışma yapan
bir başka firma Viessman’nın da örnek sistem şemaları ile katkı yaptığını belirtmekte yarar
vardır. Elektrik İşleri Etüt İdaresi Genel Müdürlüğünün yaptığı güneş enerjisi çalışmaları da
araştırma konusuna daha etkin bakmayı sağlamıştır.
Çalışmalarım boyunca değerli yardım ve katkılarıyla beni yönlendiren danışman
hocam Doç. Dr. Tamer UÇAR’a, yine kıymetli tecrübelerinden faydalandığım Y. Mak. Müh
Selen IŞIK’a, yardımlarından dolayı sevgili meslektaşlarım Mak. Müh. Levent YAMANTAŞ
ve Olcay KAYA ile DPT Uzmanı Tarık ŞAHİN’e, mimari projeye imza atan Mimar Mutlu
ERENLER’e ve manevi destekleriyle beni hiçbir zaman yalnız bırakmayan değerli aileme
teşekkürü bir borç bilirim.
vii
İÇİNDEKİLER sayfa ÖZET i
ABSTRACT iii
ÖN SÖZ v
İÇİNDEKİLER vii
ŞEKİLLER DİZİNİ ix
ÇİZELGELER DİZİNİ xi
EKLER DİZİNİ xiii
SİMGELER ve KISALTMALAR DİZİNİ xv
1. GİRİŞ 1
1.1. Güneş Enerjisi Yardımıyla Konutlarda Sıcak Su Elde Edilmesi 3
1.2. Güneş Enerjisi İle Konutların Isıtılması 10
1.3. Tezin Amacı ve Kapsamı 12
2. KAYNAK BİLDİRİŞLERİ 13
3. MATERYAL ve YÖNTEM 19
3.1. Materyal 19
3.2. Yöntem 21
3.2.1. Isı kaybına esas veriler 21
3.2.2. Isı kaybı hesabı 24
3.2.3. Sistem tasarımı 28
3.2.4. Yakıt deposu ve brülör hesabı 29
3.2.5. Kapalı genleşme deposu hesabı 30
3.2.6. Baca hesabı 31
3.2.7. Kullanma sıcak su ihtiyacının hesaplanması 32
3.2.8. Güneş enerjisi hesapları 32
3.2.9. Yapım kullanım maliyeti 34
4. BULGULAR ve TARTIŞMA 36
4.1. Isı Kayıplarına Ait Bulgular 36
4.2. Isıtma Tesisatında Elde Edilen Bulgular 37
4.3. Güneş Enerjisi Tesisatı Hesap Bulguları 40
4.4. Güneş Enerji Tesisatının Ekonomik Analizi 43
5. SONUÇ ve ÖNERİLER 46
KAYNAKLAR 48
ix
ŞEKİLLER DİZİNİ
sayfa Şekil 1.1. Türkiye’de yeryüzüne düşen toplam ışınım. 3
Şekil 1.2. Türkiye’nin aylık ortalama güneş enerjisi potansiyeli ve
güneşlenme süresi. 3
Şekil 1.3. Düzlemsel güneş kollektörü. 4
Şekil 1.4. Azimut açısı. 5
Şekil 1.5. Açık devreli, doğal dolaşımlı sistem. 6
Şekil 1.6. Kapalı devreli, doğal dolaşımlı sistem. 7
Şekil 1.7. Doğal dolaşımlı, açık devreli, şebeke basınçlı sistem. 8
Şekil 1.8. Pompalı açık devreli sistem. 9
Şekil 1.9. Pompalı kapalı devreli sistem. 9
Şekil 1.10. Güneş enerjisi ile mahal ısıtması desteği. 11
Şekil 1.11. Güneş kollektörleri ve ısı pompasından yararlanılarak sıcak hava ile
ısıtma yapılması. 12
Şekil 3.1. Bir kazanda basınç kayıpları ve baca çekişinin şematik gösterimi. 31
Şekil 4.1. Güneş enerji destekli mahal ısıtma sistemi program çıktısı. 41
Şekil 4.2. Güneş enerjisi tüketim eğrisi program çıktısı. 42
Şekil 4.3. Kollektör sıcaklık eğrisi program çıktısı. 43
xi
ÇİZELGELER DİZİNİ sayfa Çizelge 1.1. Türkiye'nin yıllık toplam güneş enerjisi potansiyelinin bölgelere
göre dağılımı 2
Çizelge 1.2. Türkiye'nin aylık ortalama güneş enerjisi potansiyeli 2
Çizelge 3.1. Mahal iç sıcaklıkları 22
Çizelge 3.2. Yapı bileşenlerine ait ısı geçiş katsayıları 23
Çizelge 3.3. Birleştirilmiş artırım katsayısı 23
Çizelge 3.4. Yön artırım katsayısı 24
Çizelge 3.5. Kat yükseklik artırım katsayısı 24
Çizelge 3.6. Hava sızdırmazlık değeri 25
Çizelge 3.7. Bina durum katsayısı 26
Çizelge 3.8. Isı kaybı cetveli 27
Çizelge 3.9. Isı kaybı hesap çizelgesinin doldurulması için gerekli simgeler 27
Çizelge 3.10. w katsayısı 30
Çizelge 3.11. Çeşitli kullanım yerleri için ani sıcak su ihtiyaç değerleri 32
Çizelge 4.1. Mahal ısı kayıpları 36
Çizelge 4.2. Isıtma yükleri 37
Çizelge 4.3. Saatlik sıcak su ihtiyacı 39
Çizelge 4.4. Güneş enerji destekli mahal ısıtma Tsol Pro 4.4 program verileri 42
Çizelge 4.5. Geleneksel ısıtma sistemi ile güneş enerji destekli ısıtma sisteminin
ekonomik karşılaştırması 44
xiii
EKLER DİZİNİ
sayfa Ek 1. Mekanik tesisat projeleri 50
Ek 2. Dış sıcaklık değerleri 54
Ek 3. Isı kaybı cetvelleri 55
Ek 4. Radyatör cetveli 60
Ek 5. Baca hesabı 61
Ek 6. İl ve ilçelerimizin aylık ortalama güneşlenme süreleri 63
Ek 7. Yatay yüzeye gelen toplam güneş ışınımı ortalama değerleri 63
Ek 8. Güneş enerjisi toplayıcıları eğim açısına göre günlük ortalama güneş ışınımı
dönüşüm katsayıları 64
Ek 9. Ortalama şehir şebeke suyu sıcaklık değerleri 64
Ek 10. Bazı farklı güneş enerjisi toplayıcıları için verim faktörleri 65
Ek 11. Bazı istasyonlar için ortalama çevre sıcaklığı 65
xv
SİMGELER ve KISALTMALAR DİZİNİ
Simgeler A Gerekli toplayıcı alan
kolA Bir toplayıcının alanı
yA Yapı bileşeninin alanı
a Hava sızdırma katsayısı
a,b Kollektör verimi düzeltme katsayısı
B Batı
Br Brülör kapasitesi
pB Yakıt tankı kapasitesi
sc Suyun özgül ısısı
ÇP Çift camlı pencere
d Yapı bileşeninin kalınlığı (cm)
D Doğu
DD Dış duvar
DK Dış kapı
Dö Döşeme
E Enerji gideri
fE Fuel-oilli ısıtma sistemin enerji giderlerini
gE Güneş enerjili ısıtma sisteminin enerji giderlerini
F Baca kesiti (cm²)
G Güney
GB Güney Batı
GD Güney Doğu
h Baca etkin yüksekliği
H Binanın durum katsayısı
mH Devridaim pompa basma yüksekliği
uH Yakıtın alt ısıl değeri
tI β eğimli toplayıcı yüzeyine gelen günlük ortalama anlık toplam ışınım
xvii
I Yatay yüzeye gelen toplam ışınım
K Kuzey
KB Kuzey Batı
KD Kuzey Doğu
KİR Kiriş
L Pencere veya kapının açılan kısmının çevresi
fLCC Fuel-oil ile çalışan sistemin yapım kullanım maliyeti
gLCC Güneş enerjili sisteminin yapım kullanım maliyeti
LOS Yapım kullanım tasarrufları
M Kütle akış sayısı
sm Tesisin günlük sıcak su tüketimi
Ns Entropi üretim sayısı
N Gerekli toplayıcı sayısı
O Bakım onarım gideri
P Satın alma ve montaj giderleri
aP Sistem ilk basıncı
eP Sistem son basıncı
PA Bağlantı kanallarındaki basınç kaybı
PE Bacadaki basınç kaybı
svP Emniyet ventili basıncı
PH Doğal Baca Çekişi
PL Yakma havası emilmemesi için basınç kaybı
Pw Kazandaki basınç kaybı
fP Fuel-oil ile çalışan sistemin ilk kurulum maliyetini
gP Güneş enerjili ısıtma sisteminin ilk kurulum maliyetini
sQ Hava Sızıntısı Isı Kaybı
günQ Tesisin günlük enerji gereksinimi
kQ Kazan kapasitesi
oQ Artırımsız ısı kaybı
zQ Artırımlı ısı kaybı
xix
R Oda durum katsayısı
kolR Eğimli toplayıcı yüzey dönüşüm faktörü
S Hurda değeri
istt İstenilen su sıcaklığı
şebt Şebeke suyu sıcaklığı
kort Toplayıcı ortalama sıcaklığı
ort Ortalama günlük dış hava sıcaklığı
T Güneşlenme süresi
Ta Tavan
U Yapı bileşeninin ısıl geçirgenlik direnci
V Devridaim pompa debisi
eV Suyun genleşme miktarı
sV Sıcak sulu kalorifer sistemindeki su hacmi
w Isıtma sisteminin tipine bağlı olarak alınan katsayı
Y Yenileme gideri
AZ Soğuk dış yüzey ısı kaybı artırımı
eZ Hava sızıntısı katsayısı
DZ Birleştirilmiş artırım katsayısı
gZ Günlük çalışma süresi
HZ Yön artırım katsayısı
pZ Depolama gün sayısı
UZ Kesintili ısıtma rejimi artırımı
WZ Kat yüksekliği artırım katsayısı
ζ Yakıt yoğunluğu ( kg/m³)
kη Kazan verimi
korη Toplayıcı verimi
γ Toplayıcı azimut açısı
t∆ İç ve dış sıcaklık farkı (ºC)
iα İç yüzeyin yüzeysel ısı taşınım direnci
dα Dış yüzeyin yüzeysel ısı taşınım direnci
xxi
Λ Yapı bileşenin ısı geçirgenlik direnci
hλ Isıl iletkenlik değeri
φ Baca çapı
Kısaltmalar CAD Computer Aided Design
DMİ Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğü
DIN Deutsches Institut für Normung
EİE Elektrik İşleri Etüt İdaresi Genel Müdürlüğü
EPDK Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu
LCC Yapım Kullanım Maliyeti
MMO Makine Mühendisleri Odası
MTH Mekanik Tesisat Hesapları
PKKP Panel Kanat Kanat Panel Tip Radyatör
PV Fotovoltaik pil
TS Türk Standartı
1. GİRİŞ
Dünyanın en büyük enerji kaynağı güneştir. Güneş enerjisi yeni ve yenilenebilir bir
enerji kaynağıdır. Güneş enerjisini diğer enerji kaynaklarından ayıran en temel özellik,
teknolojik gelişmelerle birlikte büyüyen bir sorun olan çevreyi kirletici artıklarının
bulunmayışıdır. Güneş enerjisi çevre dostudur. Araştırmacıların güneş enerjisi üstüne
çalışmalarının diğer sebepleri ise karmaşık bir teknoloji gerektirmemesi ve diğer enerji
kaynaklarına yapılan fiyat artışlarından etkilenmemesidir.
Güneş enerjisi ışınım yoluyla iletilmektedir. Işınımı elektromagnetik dalgalarla taşınan
enerji şekli olarak açıklayabiliriz. Yapılan araştırmalar ve hesaplamalar sonucunda
yeryüzündeki birim yatay düzleme gelen güneş ışınımı ortalama 400 ile 800 W/m²
seviyesindedir (Kılıç, 1993b). Bu rakamı önemli hale getiren, gelen güneş ışınımının yıllık
tabanda dünya enerji ihtiyacının yaklaşık 1500 katı olduğudur. Bu sonuçtan yola çıkılarak
söylenebilecek en doğru söz, güneşin dünyamıza enerji veren sonsuz denilebilecek güce sahip
tek enerji kaynağı olduğudur.
Ülkemiz, coğrafi konumu nedeniyle sahip olduğu güneş enerjisi potansiyeli açısından
birçok ülkeye göre şanslı durumdadır. Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğünde (DMİ)
mevcut bulunan 1966–1982 yıllarında ölçülen güneşlenme süresi ve ışınım şiddeti
verilerinden yararlanarak Elektrik İdaresi Etüt İdaresi Genel Müdürlüğü (EİE) tarafından
yapılan çalışmaya göre Türkiye'nin ortalama yıllık toplam güneşlenme süresi 2640 saat
(günlük toplam 7.2 saat), ortalama toplam ışınım şiddeti 1311 kWh/m²-yıl (günlük toplam 3.6
kWh/m²) olduğu tespit edilmiştir.
Güneş ışınım miktarı coğrafi konum ve mevsimsel dönüşümlere bağlı olarak
farklılıklar göstermektedir. Coğrafi konum göz önüne alındığında Çizelge 1.1’den görüleceği
üzere Akdeniz bölgesi ve Güneydoğu Anadolu bölgesinin diğer bölgelerden daha fazla ışınım
şiddetine maruz kalmaktadır. Elektrik İşleri Etüt İdaresi Genel Müdürlüğünden (EİE) alınan
değerler ışığında Mayıs ayı ile Eylül ayı arasındaki dönemde güneşlenme süresi ve güneş
enerjisi değerlerinin diğer aylara nazaran daha fazla olduğu söylenebilir. Çizelge 1.2’de
güneşlenme süresi göz önüne alındığında Temmuz ayının Aralık, Ocak aylarına nazaran 3.54
kat fazla olduğu görülmektedir. Bu sonuç güneş enerji sisteminden yaz aylarında daha fazla
yararlanıldığını göstermektedir.
2
Çizelge 1.1. Türkiye'nin yıllık toplam güneş enerjisi potansiyelinin bölgelere göre dağılımı (Anonim, 2007a)
BÖLGE TOPLAM GÜNEŞ ENERJİSİ
( kWh/m2-yıl )
GÜNEŞLENME SÜRESİ
( Saat/yıl )
GÜNEY DOĞU ANADOLU
BÖLGESİ 1460 2993
AKDENİZ BÖLGESİ 1390 2956
DOĞU ANADOLU BÖLGESİ
1365 2664
İÇ ANADOLU BÖLGESİ 1314 2628
EGE BÖLGESİ 1304 2738
MARMARA BÖLGESİ 1168 2409
KARADENİZ BÖLGESİ 1120 1971
Çizelge 1.2. Türkiye'nin aylık ortalama güneş enerjisi potansiyeli (Anonim, 2007a)
AYLAR AYLIK TOPLAM GÜNEŞ ENERJİSİ GÜNEŞLENME
SÜRESİ
Kcal/cm2-ay kWh/m2-ay Saat/ay
OCAK 4.45 51.75 103 ŞUBAT 5.44 63.27 115 MART 8.31 96.65 165 NİSAN 10.51 122.23 197 MAYIS 13.23 153.86 273 HAZİRAN 14.51 168.75 325 TEMMUZ 15.08 175.38 365 AĞUSTOS 13.62 158.40 343 EYLÜL 10.60 123.28 280 EKİM 7.73 89.90 214 KASIM 5.23 60.82 157 ARALIK 4.03 46.87 103 TOPLAM 112.74 1311 2640 ORTALAMA 7.2 saat/gün
Ülkemiz geneli ele alındığında Nisan ayı ile Eylül ayları arasında geçen
dönemde gerek direkt ışınım, gerekse difüz ışınım değerlerinin ortalamanın üzerinde olduğu
Şekil 1.1’den görülmektedir. Güneşlenme süresinin en yüksek olduğu ay ise Şekil 1.2’den
anlaşılacağı gibi Temmuz ayıdır. Ancak güneş enerji destekli ısıtma sistemini tasarlarken
genelde yıllık tabanda ortalama güneşlenme süreleri göz önüne alınır.
3
Şekil 1.1. Türkiye’de yeryüzüne düşen toplam ışınım (Anonim, 2003).
Şekil 1.2. Türkiye’nin Aylık Ortalama Güneş Enerjisi Potansiyeli ve Güneşlenme Süresi (Uzunoğlu ve
ark., 2001).
1.1. Güneş Enerjisi Yardımıyla Konutlarda Sıcak Su Elde Edilmesi
Teknolojik gelişmelerle paralel olarak günümüzde hemen her alanda güneş enerjisi
uygulamalarını görmekteyiz. Güneş ışınımından ya elektrik enerjisine ya da ısıl enerjiye
dönüştürülerek yararlanılmaktadır. Binaların ısıtılması, soğutulması, elektrik üretimi,
bitkilerin kurutulması güneş enerjisinin yaygın olarak kullanıldığı alanlardır.
Güneş enerji sistemlerinin en yaygın uygulama alanı kullanım suyu ısıtmasıdır. Yıllık
tabanda konutun sıcak su ihtiyacının önemli bir bölümü güneş enerjisi vasıtasıyla
karşılanabilir.
4
Bu amaçla kurulan sistemlerin en önemli parçası güneş kollektörleridir. Güneş
enerjisinin kullanılabilmesi için öncelikle toplanması gerekir. Bu toplama işlemi ısıl ve
elektriksel olmak üzere iki farklı yöntemle yapılmaktadır. Basitlik ve ucuzluk gibi nedenlerle
ısıl toplama yöntemi daha çok tercih olunur (Uzunoğlu ve ark., 2001).
Düzlemsel güneş kollektörleri güneş enerjisini toplayan ve bir akışkana ısı olarak
aktaran çeşitli tür ve biçimlerdeki aygıtlardır. En çok evlerde sıcak su ısıtma amacıyla
kullanılmaktadır. Ulaştıkları sıcaklık 70°C civarındadır. Düzlemsel güneş kollektörleri Şekil
1.3’te gösterildiği gibi üstten alta doğru, camdan yapılan üst örtü, cam ile absorban plaka
arasında yeterince boşluk, metal veya plastik absorban plaka, arka ve yan yalıtım ve bu
bölümleri içine alan bir kasadan oluşmuştur. Absorban plakanın yüzeyi genellikte koyu renkte
olup bazen seçiciliği artıran bir madde ile kaplanır. Kollektörler, yörenin enlemine bağlı
olarak güneşi maksimum alacak şekilde, sabit bir açıyla yerleştirilirler.
Şekil 1.3. Düzlemsel güneş kollektörü (Anonim, 2007a).
Kollektörlerin yerleşiminde ölçü olarak eğim açısı ve azimut açısı kullanılmaktadır.
Eğim açısı kollektör ile yatay düzlem arasındaki açıdır. Eğimli çatılara montajda bu açı, çatı
eğimi tarafından belirlenir. 30° ile 45° arası eğim açılarının ideal oldukları pratikten
bilinmektedir.
Azimut açısı ise; kollektör düzleminin güney yönünden olan sapmasını gösterir. Şekil
1.4 azimut açısının gösterimini ifade etmektedir. Güneye doğrultulmuş bir kollektörün azimut
açısı 0° dır. Pratikte güneyden 45° ye kadar olan sapmalar kabul edilebilir.
5
Şekil 1.4. Azimut açısı (Anonim, 2007b).
Güneş enerjisi yardımıyla konutlarda sıcak su elde edilmesi ve konutların ısıtılması
amacıyla geliştirilen sistemler ve bu sistemlerin uygulamaları hususunda birçok farklı görüş
bulunmaktadır. Araştırmalar güneş enerji sistemlerinin işletmeye yönelik problemlerinin
aşılması durumunda kendini amorti etme sürelerinin kısalacağını işaret eder. Güneş enerjili
sıcak su sistemlerinin en önemli işletme problemleri donma, korozyon, kireçlenme ve aşırı
ısınmadır. Sistemin kurulduğu bölgenin özelliklerine ve seçilen sisteme göre farklı tedbirler
alınabilir.
Yapılan araştırmalar ışığında konutlarda sıcak su temini için harcanan enerji, konut
için gerekli tüm enerjinin %12’si civarındadır (Ataş, 2001). Konut için elde edilen enerjinin
büyük bir kısmı konutun ısıtılması amacıyla harcanır. Bu enerjiyi temin ederken farklı
kaynaklardan istifade edilmektedir. Günümüz teknolojisinde bu kaynakların büyük bir
kısmını fosil kökenli yakıtlar oluşturmaktadır. Hacim ısıtılmasında sıcak su üretici olarak
merkezi sistemde, boyler, plakalı ısı değiştiricisi kullanımı göze çarpar. Müstakil ısıtma
sistemine sahip konutlarda ise bağımsız su ısıtıcıları tercih edilmektedir. İşte bu noktada
güneş enerjisinin önemi ortaya çıkar. Gerek müstakil gerekse merkezi ısıtmada sıcak su
temininin en temiz yolu güneş enerji sistemidir. İşletme giderleri ihmal edildiğinde ilk
kurulum maliyeti yönünden güneş enerji sistemi boyler, plakalı ısı değiştirici veya elektrikli
termosifon gibi diğer sıcak su sağlayıcı sistemlerle yakın maliyettedir. Güneş enerji sisteminin
avantajı güneş enerjisini ısı enerjisine dönüştürmesidir. Çünkü bu dönüşümde kullanılan yakıt
güneştir.
6
Güneş enerjili sıcak su sistemlerinin seçimi, sistem verimliliği ve işletmesi açısından
önemlidir. Bir sistem seçilirken, meteorolojik koşullara, suyun özelliklerine, binanın
konumuna ve yapının kullanım şekline uygun şekilde seçilmelidir (Kılıç, 1993a).
Güneş enerji sistemleri çeşitli şekillerde sınıflandırılabilir. En genel anlamda kapalı
devreli ve açık devreli sistemler diye gruplandırmak mümkündür. Sistemde dolaşan akışkana
göre böyle bir gruplama yapılır.
Isıl depolama sistemlerinde kollektörde ısı taşıyıcı akışkan dolaştırılır. Bu akışkan su,
antifrizli su, donmayan sıvı veya hava olabilir. Isı taşıyıcı akışkan çoğunlukla depolanırken,
direkt kullanıldığı durumlarda söz konusudur. Buna göre sistem açık ya da kapalı sistem
olarak adlandırılabilir. Şekil 1.5’te gösterilen açık devreli sistemde dolaştırılan akışkan
dolaysız yoldan sıcak su ihtiyacına yönelik kullanılmaktadır. Kapalı devreli sistemde ise Şekil
1.6’teki gibi dolaştırılan akışkan ile bir depodaki su ısıtılmaktadır. Açık devreli sistemlerde,
kollektörlerde genellikle su dolaştırılır kapalı sistemlerde ise su, antifrizli su veya düşük
donma sıcaklığına sahip bir sıvı dolaştırılır (Kılıç, 1993a).
Şekil 1.5. Açık devreli, doğal dolaşımlı sistem (Kılıç, 1993a).
7
Şekil 1.6. Kapalı devreli, doğal dolaşımlı sistem (Kılıç, 1993a).
Güneş enerjili sıcak su sistemleri, toplayıcıda dolaştırılan akışkan hareketine göre;
hareket dışarıdan veriliyorsa zorlanmış dolaşımlı (sirkülasyonlu) veya pompalı, hareket
kendiliğinden (yoğunluk farkı sebebiyle) meydana geliyorsa doğal dolaşımlı (sirkülasyonlu)
veya pompasız sistemler olarak isimlendirilir. Pompalı veya pompasız sistemlerin her ikisi de
açık devreli veya kapalı devreli yapılabilir.
Doğal dolaşımlı sistem (pompasız sistem) en yaygın kullanılan güneş enerjili sıcak su
sistemidir. Bu sistem Şekil 1.7’da gösterildiği üzere kollektör ve yalıtımlı bir depodan
ibarettir. Çalışma prensibi kollektörde ısınan suyun genleşerek deponun üst kısmından depoya
akması ve deponun altındaki soğuk su ile yer değiştirmesidir. Kollektör sıcaklığı depo
sıcaklığından büyük olduğu sürece dolaşım devam eder. Bu sistemde bir diğer önemli nokta
da kollektör üst noktası ile depo alt noktası arasındaki kot farkıdır. Genel olarak dolaşım
olabilmesi için deponun kollektörden daha yüksekte olması gerekir. Dolaşım olabilmesi için
tarif edilen kot farkının en az 40 cm. olması gereklidir. Ayrıca sürtünme kayıplarını asgariye
indirmek için vana, dirsek gibi branşmanların sayısı önem teşkil eder. Sürtünme ve yerel
kayıpları önlemek amacıyla kollektör ile depo arasındaki boruların çapı 1” den büyük seçilir.
Doğal dolaşımlı sistemlerde pompa kullanılmadığından kontrol elemanlarına ve
elektrik enerjisine ihtiyaç yoktur, dolayısıyla da işletme masrafları çok az ve bakımı çok
kolaydır. Elektriğin kesilme problemi, pompanın veya otomatik kontrol elemanlarının sık
arızalandıkları göz önüne alınırsa, doğal dolaşımlı sistemlerin daha güvenilir olduğu
düşünülebilir. Ayrıca, pompalı sistemlere göre, pompa, genleşme tankı, sezici, diferansiyel
termostat gibi elemanlar olmadığından daha ucuzdur.
8
Boru çapları büyük olması gerektiğinden pompalı sisteme göre boruların maliyeti daha
fazladır. Depo ile toplayıcılar arasındaki mesafe uzun olursa sürtünme kayıpları sebebiyle
dolaşım azalacağından bir depoya çok sayıda toplayıcının bağlanması mümkün değildir.
Ayrıca, depoların atmosfere açık olmaları, toplayıcıların üst kısmında görülen depoların çevre
güzelliğini bozması doğal dolaşımlı sistemlerin dezavantajlarındandır.
Şekil 1.7. Doğal dolaşımlı-açık devreli –şebeke basınçlı sistem (Kılıç, 1993a).
Zorlanmış dolaşımlı (pompalı sistem) bir sıcak su sisteminde, Şekil 1.8’deki gibi genel
olarak pompa, termostat, sıcak su deposu, genişleme tankı ve geri tepme ventili bulunur.
Doğal dolaşımlı sistemlerde olduğu gibi açık devreli veya kapalı devreli yapılabilir. Pompalı
sistemlerde otomatik kontrol elemanları şarttır. Daha ziyade büyük sistemlerde tercih edilir.
Özellikle sıcak su deposunun toplayıcıdan uzak, kapalı bir yere konulabilmesi ve çok sayıda
toplayıcı için bir deponun kullanılabilmesi pompalı sistemlerin en büyük avantajlarıdır(Kılıç,
1993a).
Pompalı açık devreli sistemde diferansiyel termostat ile toplayıcı yüzey sıcaklığı ile
depo suyu sıcaklığı arasındaki fark yaklaşık 10 ºC olduğu zaman pompa çalışır ve 2 ºC’ye
düştüğü zaman pompa durur. Açık devreli olduğundan donma ve kireçlenme problemleri
mevcuttur.
9
Şekil 1.8. Pompalı açık devreli sistem (Kılıç, 1993a).
Pompalı- kapalı devreli sistemlerde ısı değiştiricisi toplayıcı devresine veya tesisat
devresine konulabilir. Şekil 1.9’da böyle bir sistem gösterilmektedir. Toplayıcı devresinde su,
etilen-glikol veya propilenglikol gibi sıvılar kullanılabilir. Genişleme tankına ve otomatik
kontrol elemanlarına ihtiyaç olan bu sistemde, kapalı devredeki eksilen sıvı yerine yenisini
doldurmak gerekir (Kılıç, 1993a).
Şekil 1.9. Pompalı kapalı devreli sistem (Kılıç, 1993a).
10
1.2. Güneş Enerjisi İle Konutların Isıtılması
Konutların güneş enerjisi kullanılarak ısıtılmasında iki çeşit uygulama yaklaşımı
vardır. Bunlar pasif ve aktif ısıtmadır.
Pasif ısıtmadan kasıt, güneşle ilgili mimari bir kavramdır. Binalar için gerekli güneş
enerjisi kullanımının yöntemini pasif ısıtma açıklamaktadır. Pasif ısıtmada, konutun enerji
giderleri yalıtım, pencere yerleşimi ve tasarımla azaltılır (Güngör, 1993).
Bu amaçla, pencereler mümkün olduğu kadar güneş güneyine yönlendirilmelidir.
Kışın maksimum güneş kazancı sağlamak amacıyla binanın uzun aksı güneş güneyine dönük
olacak şekilde yerleştirilmelidir. Ayrıca bina, kışın ısıtma ihtiyacını azaltmak amacıyla düşük
ısıtma ve aydınlatma gerektirecek şekilde tasarlanmalı, güneş ışınlarını soğurmak için termal
kütleler kullanılmalıdır (Çakmanus ve ark., 2001).
Aktif sistemde güneş enerjisi toplayıcıları depolama birimleri, enerji transfer
mekanizmaları ve enerji dağıtım sistemleri (pompa, fan) kullanılır. Bu tip bir sistemde
genelde bir veya daha çok çalışma akışkanı, toplanan güneş enerjisinin transfer, depolama
veya dağıtımında kullanılır. Çalışma akışkanları fan ve/veya pompaların yardımıyla
dolaştırılır (Güngör, 1993).
Bu tip bir uygulamada güneş enerji sistemi yalnızca; ısıtma sistemi dönüş suyu
sıcaklığı, güneş enerjisi sıcaklığından daha düşük olduğu zaman ısı verir. Bu sebeple, düşük
işletme sıcaklıklarına göre tasarlanmış, geniş ısıtma yüzeyli radyatör tesisatlarında kullanımı
idealdir. Güneş enerjisi sistemleriyle, kullanım suyu ısıtması ve ısıtma desteği için gerekli
olan toplam yıllık ısı ihtiyacının %30’u karşılanabilmektedir (Anonim, 2003).
Güneş enerjisi sistemleri ile mahal ısıtması desteğini sağlanabilmek amacıyla kombi
boyler veya ısı pompası kullanılabilmektedir. Şekil 1.10.’da kombi boyler kullanılarak
yapılmış bir tesisat örneği görülmektedir. Burada, kombi boyler içerisinden geçen tesisat
suyunun güneş kollektörleri ile ön ısıtması gerçekleşir. Ön ısıtmadan sonra tesisat suyu
kazana gönderilir.
Güneş enerji destekli ısıtma sisteminde senaryo şu şekilde cereyan etmektedir. Güneş
enerji sistemi öncelikli olarak kombi boyleri üzerinden su hacmini ısıtmaktadır. Boyler yapısı
itibariyle öncelikle kullanma suyu olmakla beraber aynı zamanda ısıtma desteği sağlamak
amacıyla da sıcak su hazırlamaktadır. Soğuk su şebeke suyu kombi boylere bağlanmıştır.
Isıtma sisteminde tesisat dönüş suyu sıcaklığına göre dönüş suyunun kombi boyler üzerinden
veya doğrudan kazana gidişi kumanda modülünün üç yollu vanaya verdiği komut ile yapılır.
Tesisat dönüş suyu sıcaklığının kombi boyler suyu sıcaklığının üzerinde olması durumunda
11
üç yollu vana üzerinden doğrudan kazana dönüş yapılırken, kombi boyler suyu sıcaklığının
yüksek olması durumunda tesisat suyu boyler üzerinden kazana döner (Anonim,2003).
Şekil 1.10. Güneş enerjisi ile mahal ısıtması desteği (Anonim, 2007b).
Isı pompası ve güneş kollektörlü bir sistem de ise mahal ısıtması ısı pompası
tarafından yapılmakta ve güneş kollektörleri ile desteklenmektedir. Kullanma suyu ısıtması da
yine yaz aylarında kollektörler ile, kış aylarında ve geçiş dönemlerinde ise ısı pompası ile
yapılmaktadır. Şekil 1.11 bu tarz bir sisteme örnek teşkil etmektedir.
12
Şekil 1.11. Güneş kollektörleri ve ısı pompasından yararlanılarak sıcak hava ile ısıtma
Yapılması (Dağsöz, 1993).
1.3. Tezin Amacı ve Kapsamı
Bu çalışmada mimari olarak tasarımı yapılmış bir konutun Van ilinde güneş
enerjisinden yararlanarak ısıtılması ve sıcak su elde edilmesi hususu ayrıntılı bir biçimde
incelenmiştir. Konutun ısıl ihtiyaçları için ısı kayıplarına esas veriler toplanmış, ısıl ihtiyaç
ilgili standartlar doğrultusunda hesaplanmıştır. Isıl ihtiyaçların ortaya çıkmasıyla ısıtma
tesisatı projelendirilip, söz konusu konut için güneş enerjisinden faydalanılarak sıcak su temin
edilmesi ile konutun ısıtılmasında hangi tip sistemin kullanılması gerektiği tespit edilmiştir.
Buna göre oluşturulacak sistemin işleyişi ve sağladığı ekonomi, karşılaştırmalı fayda maliyet
analizi çerçevesinde değerlendirilmiştir.
Yapılan çalışmada asıl amaç yenilenebilir enerji kaynaklarının etkin kullanılması ve
bu yolla sağlanan enerji tasarrufunun ne boyutta olduğunun tespitidir. Güneş enerjisinin
desteklediği ısıtma sistemi ile geleneksel tarzda kurulan ısıtma sisteminin ekonomik
karşılaştırılması yapılmış ve yorumlanmıştır.
2. KAYNAK BİLDİRİŞLERİ
Yapılan literatür taraması neticesinde güneş enerjisi ile ilgili olarak deneysel ve sayısal
çalışmaların olduğu saptanmış ve konuya ilişkin mevcut çalışmalardan aşağıda kısaca
bahsedilmiştir.
Kılıç’ın yapmış olduğu çalışmada (1993a), güneş enerjisinden yararlanılan sıcak su
sistemleri incelenmiş, doğal dolaşımlı, zorlanmış dolaşımlı, doğrudan ve dolaylı sistemler
ayrıntılı bir biçimde ve karşılaştırmalı olarak açıklanmıştır. Ayrıca güneş enerjili sıcak su
sistemlerinin en önemli işletme problemlerine değinilerek, bunlara karşı alınması gereken
tedbirler ele alınmıştır.
Bir başka çalışmada (Kılıç, 1993b) ise, güneş enerjisi uygulama alanlarına
değinilmiştir. Düşük sıcaklık uygulamaları, orta sıcaklık uygulamaları, yüksek sıcaklık
uygulamaları, direkt elektrik üreten (fotovoltaik) sistemler, fotokimyasal ve termokimyasal
işlevler, fotosentetik işlevlerden güneş enerjisinden yararlanılan sistemler olarak kısaca
bahsedilmiştir. Güneş enerji sistemlerinden sıcak su teminine yönelik uygulamaların yaygın
olması sebebiyle bu tip sistemlerin enerjiyi karşılamak bakımından üstlendiği rol
irdelenmiştir. Bu bağlamda Türkiye’de yapılan güneş enerjisi çalışmaları ve uygulamalarına
değinilerek yakın gelecekte güneş enerjisinin öneminin ve kullanım alanlarının daha da
artacağı belirtilmiştir .
Dağsöz tarafından yapılan bir çalışmada (1993), güneş enerjisinden yararlanılarak
binaların ısıtılması konusu incelenmiştir. Güneş kollektörleri ve ısı pompasından
yararlanılarak sıcak hava ile ısıtma yapılması, döşemeden ısıtma yapılması, güneş
kollektörleri, ısı pompası, kazan ve doğal gaz motoru kullanılarak ısıtma yapılmasına ait
sistem şemaları bu çalışmada verilmiştir .
Güneş enerjisi ve güneş enerji sistemleri konulu çalışmada, ülkemizde ve dünyada
güneş enerjisinin kullanımı, ülkemizdeki sistemlerin imalat, estetik ve görsel çevre boyutu
incelenerek, güneş enerji sistemleri ile ilgili teknik bilgilere yer verilmiştir (Evcilmen, 1993).
Günerhan (1993) sıvılı düzlemsel güneş kollektörleri üzerine parametrik bir inceleme
yapmıştır. Bu çalışmada, diğer değişkenlerin sabit olması durumunda, yani incelenen
parametrelerden ikisi veya üçü değişken alınıp diğer parametreler sabit tutulduğunda, boru
arası uzaklık, kollektör en/boy oranı ve soğurucu yüzey malzemesi gibi parametrelerin
kollektör termik verim katsayısına etkisi deneysel ve teorik olarak incelenmiştir. Burada amaç
en uygun sıvılı bir düzlemsel güneş kollektörü tasarlamaktır. Sonuçta, ulaşılabilecek en
14
yüksek verim, termik verim katsayılarının, en/boy oranı 1 olan sıvılı düzlemsel güneş
kollektöründen sağlanabileceği görülmüştür.
Güngör (1993), binaların doğal ısıtma ve soğutulması için güneş enerjili pasif
sistemlerin kullanımına ait bazı sistemlerin özellikleri ve uygulamalarına ilişkin bilgiler
vermiştir. Güneş enerjisi uygulamalarında aktif ve pasif ısıtma ile soğutma sistemleri
açıklanmış, bu sistemlere ait yıllık ısıtmada güneş enerjisini karşılama yüzdesine etkisi
değerlendirilmiştir.
Çolak’ın tarafından “ Güneş Enerjili Su Isıtıcılarında Ayar ve Kontrol Yöntemleri”
adlı çalışmada, değişen güneş enerjisinden en iyi biçimde faydalanabilmek için yapılması
gerekenler incelenmiştir. Bu amaçla, toplayıcı-depo-tüketici arasındaki enerji akışının
devamlı suretle denetim altında tutulması gerektiği belirtilmiştir. Ayrıca bu çalışmada küçük
boy güneş enerjili su ısıtıcılarının kapalı devre blok şemaları verilerek, sistem elemanları
tanımlanmış ve iyi bir çalışma rejimini sağlayan ayar değerleri ortaya konmuştur (Çolak,
1993).
Reyes ve ark. tarafından (2001) yapılan ortak çalışmada düz levha güneş
kollektörlerinin minimum entropi üretimi üzerine kurulmuş dizayn yöntemi incelenmiştir.
Güneş enerjisi toplanması boyunca minimum entropi üretimi için en uygun performans
parametrelerinin kurulmasına ait işlemler bu çalışmada gösterilmiştir. Entropi üretim sayısı
Ns, sınırlı zaman koşullarında, eş sıcaklık altında olmayan kollektörlerin en uygun
termodinamik verileri için kıstaslar yeniden gözden geçirilerek; kütle akış sayısı M, güneş
toplama alanının bir fonksiyonu olarak en uygun akışın çalışan akışkanla uygun gelip
gelmediği değerlendirilmiştir. Güneş kollektörü tasarımı için genel yöntem Ns, M ve Güneş-
Hava veya durgunluk sıcaklığı üzerine dayandırılmış ve geliştirilmiştir. Bu görüş coğrafi
konum, geometri ve yapı bileşenleri için akış olmayan koşullarda kollektörün ulaştığı en
yüksek sıcaklık olarak tanımlanmıştır. Deneysel güneş kollektörlerinin en uygun performans
parametrelerini belirlemek için termodinamik optimizasyon yöntemi kullanılmıştır. Bu
yöntemin güneş mühendisliğinin kurgulanmasında oldukça önemli bir yol gösterici olduğu
vurgulanmıştır (Reyes ve ark., 2001).
Uzunoğlu ve ark.nın yaptıkları ortak çalışmada (2001), güneş enerjisinin kullanım
alanları ile bu enerjiden doğrudan ve dolaylı yararlanma yolları araştırılmıştır. Bahse konu
çalışma ile en önemli yenilenebilir ve temiz enerji kaynaklarından biri olan güneş enerjisinin
etkin kullanımı ve güneş enerjisinden elektrik enerjisi elde etme yöntemleri ayrıntılı bir
biçimde irdelenmiştir. Güneş enerjisinden ekonomik bağlamda yararlanabilmek için sistemin,
15
“Güneş Kuşağı” denilen 45º kuzey–güney enlemleri arasında yer alacak biçimde tasarlanması
gerektiği ifade edilmiştir (Uzunoğlu ve ark., 2001).
Ekmekçi ve ark. tarafından (2001) yapılan “Kocaeli ili için bir güneş enerjili su ısıtma
sistemi ve boyutlandırılması” adlı deneysel çalışmada, selektif yutucu yüzey malzemesine
sahip düzlemsel güneş kollektörünün verimi deneysel olarak belirlenmiştir. Kollektör verim
eğrisine bağlı olarak f-chart yöntemiyle Kocaeli ili için güneş enerjili su ısıtma sisteminin
boyutlandırılması yapılmıştır. Kocaeli ili için yapılan güneş enerjili su ısıtma sisteminin
projelendirilmesi sonucunda yılın dört ayı boyunca enerji ihtiyacının tamamına yakın bir
kısmının güneş kollektörlerinden karşılanabileceği görülmüştür. Diğer aylarda ise güneş
enerjisi potansiyeline bağlı olarak değişen oranlarda bu ihtiyacın karşılanabileceği ortaya
çıkmıştır. Güneş enerjili su ısıtma sisteminin ekonomik olması istenildiğinde, hiçbir zaman
enerji ihtiyacının %100’ünü karşılaması amacıyla projelendirilmesinin yapılmaması gerektiği
ifade edilmiştir. Projelendirmede güneş enerjili su ısıtma sisteminin yardımcı enerji
kaynakları ile desteklenmesi durumunda daha etkin ve geri dönüşü daha çabuk olmaktadır
(Ekmekçi ve ark., 2001).
Çakmanus ve Böke’nin yaptıkları ortak çalışmada (2001), binaların güneş enerjisi ile
pasif ısıtılması ve soğutulması üzerinde durulmuştur. Uzun vadede son derece yararlı, ülke
ekonomisine, çevre kirliliğinin önlenmesine önemli katkılar sağlayabilecek güneş enerjisi
uygulamalarının yaygınlaştırılmasına yönelik öneriler sunulmuştur (Çakmanus ve Böke,
2001).
Altuntop ve ark.nın yaptıkları ortak deneysel çalışmada (2001), güneş enerjisi tesisatı
kollektör ve boru bağlantılarında yapılan hataların ısıl verime etkisi incelenmiştir.
Uygulamada, güneş enerjili sıcak su ısıtma sistemlerinde kullanılan, kollektör, depolama
tankı, soğuk-sıcak su boru hattı gibi elemanların bağlantılarının, basınç kayıpları ve kollektör
ısıl verimi dikkate alınarak yapılması gerekmektedir. Bağlantılar hatalı yapıldığında bu
sistemlerde istenilen miktarda sıcak su üretilememektedir. Bu çalışmada, yanlış bağlantılardan
kaynaklanan verim düşüşleri deneysel verilere dayanılarak grafikler halinde verilmiş ve
tesisatların doğru bağlanması Tichelman olarak anılan bağlantıya dayandırılarak örneklerle
irdelenmiştir (Altuntop ve ark., 2001).
Ataş’ın yaptığı çalışmada, güneş enerjisinden yararlanarak konutların ısıtılması ve
sıcak su elde edilmesi konusu ele alınmıştır. Güneş enerjisi uygulamalarından olan konutlarda
kullanma sıcak suyu temin edilmesi ve konutların ısıtılması konuları bağımsız olarak ele
alınmış ve teorik olarak araştırılmıştır. Güneş enerjisinden yararlanılarak konut ısıtılmasında
16
çözülmesi gerekli problemler ortaya konulmuş, bu problemlerin çözümüne yönelik
değerlendirmelerde bulunulmuştur (Ataş, 2001).
Kaşka’nın yapmış olduğu deneysel çalışmada, güneş enerjisi depolamalı ve ısı
pompalı mahal ısıtma sistemi verimi deneysel olarak incelenmiştir. Güneş enerjisinin Ekim,
Kasım, Aralık, Mart ve Nisan aylarını içeren ısıtma sezonunda günlük olarak silindirik bir
enerji deposunda depolanması ve ısı pompası desteği ile bir mahallin ısıtılmasından oluşan
ısıtma sisteminin ısıl verimi deneysel incelenmiştir. Sistemin performansını elde etmek için,
yatay yüzeye gelen saatlik güneş radyasyonu, ısı pompası çevriminde dolaşan akışkanın,
yoğuşturucu ve buharlaştırıcı giriş ve çıkış sıcaklıkları, oda ve dış hava sıcaklıkları, yer
kaloriferindeki suyun odaya giriş ve çıkış sıcaklıkları, güneş enerjisi kollektöründe dolaşan
su-glikol karışımının sıcaklıkları, kompresör, devri daim pompaları ve yardımcı ısıtıcının
enerji tüketimi, su ve su-glikol karışımı debileri ölçülmüştür. Elde edilen sonuçlar daha önce
yapılan benzer sonuçlarla karşılaştırılmıştır (Kaşka, 2002).
Eltez’in yapmış olduğu “ Güneş enerjisi kullanımında ısıl odaklama teknolojileri ve
uygulama örnekleri ” adlı çalışmada, güneş enerjisinin yoğunlaştırılmasını sağlayan odaklı
toplayıcıların teknolojileri, ısıl analizleri ve uygulama örnekleri anlatılmıştır. Güneş
ışınımının optik yollarla belirli bir noktaya, eksene veya yüzeye yoğunlaştırılması sonucu
güneş enerjisi yüksek sıcaklıkta ısı enerjine dönüşmektedir. Güneş enerjisinden beklenen
süreçte güneş ısısının sıcaklığı 140ºC’den yüksek olacaksa, ışınım enerji yoğunluğunun
artırılması gerekmektedir. Bunun için düzlemsel kollektör yerine odaklayıcı kollektörlerin
kullanılmasının uygun olacağı değerlendirilerek, yoğunlaştırılmış güneş enerjisinin
kullanıldığı bazı örneklemeler verilmiştir. Sonuçta, güneş enerjisinin ısıl yollarla elektrik
üretiminde kullanılması oranının diğer temiz enerji kaynaklarına nispeten daha yüksek olduğu
ifade edilmiştir (Eltez, 2003).
Oral yapmış olduğu bir çalışmada, binaların pasif sistemler olarak tasarlanmasında
etkili olan tasarım parametrelerini, yerleşme birimi ve bina ölçeğinde ele alarak incelemiş ve
uygun değerlerin belirlenmesinde kullanılan yaklaşımları ayrıntılı bir biçimde ele almıştır. Bu
yaklaşımların etkili bir biçimde uygulanması ile elde edilen değerler, güneş enerjisinin ısıtıcı
etkisinden yarar sağlayan pasif ısıtma sistemini tanımlamakta olup, bu modellere dayalı
olarak gerçekleştirilecek binalar, işletme aşamasında temiz enerji kaynağı olarak güneş
enerjisinden yararlanacak ve aktif enerji kaynakları kullanımı minimize edilecektir. Yapım
sektöründe bu tür binaların yer alması, ihtiyaç duyulan enerjinin en az maliyetle sürekli olarak
sağlanabilmesi olarak ifade edilen sürdürülebilir enerji ve sürdürülebilir çevre anlayışının
hayata geçirilmesinde temel teşkil edecektir (Oral, 2003).
17
Altuntop ve Tekin’in yaptıkları ortak çalışmada (2003), güneşli sıcak su üretim
sistemlerinde, uygulamada kullanılan otomatik kontrol uygulamaları ve bağlantı şekilleri
üzerinde durulmuştur. Güneş enerjisi uygulamaları içinde, otomatik kontrol uygulamalarının
bedeli, hacim ısıtma sistemlerine göre daha ucuz olmuştur. Güneşli sıcak su ısıtma
sistemlerinde otomatik kontrol uygulamalarının maliyeti, toplam sistem maliyeti içindeki
payı, sistemin boyutları ve kapasitesi küçüldükçe artmakta, büyüdükçe azalmaktadır. Bu
sebeple, büyük ölçekli güneşli sıcak su hazırlama sistemlerinde otomatik kontrol
uygulamaları görülmektedir. Küçük ölçekli sistemlerde ise, toplam sistem maliyeti içinde
otomatik kontrol sisteminin maliyeti çok yüksek oranlarda çıktığı için otomatik kontrol
uygulamalarına nadiren rastlanmaktadır (Altuntop ve Tekin, 2003).
Altuntop’un yaptığı çalışmada, güneş enerjisi tesisatlarında antifriz olarak etilen ve
propilen glikol kullanımı incelenmiştir. Türkiye’de alternatifi olmadığı için antifriz olarak
etilen glikol kullanılmaktadır. Bu çalışmada etilen glikolun sağlık açısından canlılar ve
çevreye verdiği zararlar üzerinde durularak, propilen glikolün fiziksel, kimyasal ve ısıl
özelliklerinin etilen glikol kadar iyi olduğu ve her uygulama için etilen glikol yerine
kullanılabilirliği kanıtlanmıştır (Altuntop, 2005).
Battisti ve Corrado’nun yaptıkları çalışmada güneş ısı kollektörlerine entegre edilmiş
su depolama sistemi incelenmiştir. Güneş ısı sistemleri temiz enerji kaynağı olarak
nitelendirilmekle birlikte güneş kollektörlerinin ekonomik ömrünün de değerlendirilme
konusu olduğu ifade edilmiştir. Yapılan çalışmayla güneş ısı kollektörleriyle bir bütün
oluşturmuş su depolamanın ekonomik ömrüne ilişkin sonuçlar ortaya konulmuştur. Çalışmada
Sima Pro5.0 yazılım programı kullanılarak elde edilen sonuçlar 5 ile 19 aylık dönemde
toplanmış ve güneş ısı kollektörlerine entegre edilmiş sistemlerin öngörülen ekonomik
ömürlerinin daha düşük olduğu anlaşılmıştır (Battisti ve Corrado, 2005).
Aghbalou, Badia ve Illa’nın yaptıkları deneysel çalışmada güneş termal enerji
sistemlerinin ekserji optimizasyonu ile ilgilenilmiştir. Güneş termal enerji sistemleri, güneş
kollektörü ve prizmatik su tankından oluşmuştur. Bu sistemlere faz değişim materyali adapte
edilmiştir. Çalışma, güneş kollektöründeki suyun ısı transferini iletimsel ve taşınım şekliyle,
her ikisini kapsayacak biçimde hesaplamıştır. Ayrıca su depolama tankı içindeki faz değişim
materyali ile faz değişim yöntemi için hesap yapılmıştır. Ölçümler Mart ayının değişik
günlerinde Lledia’da (İspanya) yapılmıştır. Çalışmanın sonucunda önceki deneysel veriler
karşılaştırılmış ve modelin doğruluğu tespit edilerek sayısal problemlerin sonuçları sunulmuş
ve tartışılmıştır. Sonuç olarak, en uygun su hacmi 55 litre güneş kollektör alanı 1.9 m2, eğim
açısı kuzeyden güneye 45º şeklindedir. Sonuçlar erime sıcaklığı 327 K ile 363 K arasında
18
gösterilmiştir. Erime sıcaklığı ile oransal enerji arasındaki ilişki ise, oransal enerji erime
sıcaklığının bir fonksiyonu olarak nitelendirilmiştir (Aghbalou ve ark., 2006).
Kalogirou, Florides, Tripanagnostopoulos, Souliotis’in yaptıkları ortak çalışmada
(2006); ısıtma, soğutma ve sıcak su üretiminde kullanılan ve renkli kollektör içeren bir güneş
enerji sisteminin performansı incelenmiştir. Düz plaka kollektörler güneş enerji soğrulmasını
maksimum kılmak üzere siyah bir görünüşe sahiptirler. Siyah kollektörün monotonluğundan
kurtulmak, modern mimaride estetik görünüm elde etmek adına diğer renklerde kollektörler
kullanılmaktadır. Bu amaçla farklı kollektör renklerinde hazırlanmış sistem Lefkoşa, Atina ve
Madison gibi üç farklı yerde modellenmiştir. Orta değerdeki bir soğurma (absorption)
katsayısı için sonuçlar, renkli kollektörlerin siyah kollektörlere göre uygun sonuçlar verdiğini
göstermiştir. Bu durum, biraz daha fazla açık yüzeye sahip kollektörler kullanarak siyah
renkli kollektörlerle aynı kabul edilebilir enerji çıktısını almanın olanaklı olduğu anlamına
gelmektedir. Böylece, renkli kollektör kullanan sistemlerin, binalardan oluşan bir çevrede
güneş kollektörlerinin daha geniş kullanımına katkı sağlamak üzere geleneksel ve modern
mimariye ait binalarda uygulanabilir nitelikte olduğu ortaya çıkmaktadır (Kalogirou ve ark.,
2006).
Tüm bu literatür taramasından elde edilen sonuçlar gösteriyor ki güneş enerjisinden
yararlanmak, gelişen teknolojiyle birlikte farklı bir çok alana hitap etmektedir. Tesisat
mühendisliğinde enerjiyi etkin kullanmanın önemi ise yadsınamaz. İnsanoğluna alıştığı
konfor sıcaklığını sağlamak adına tasarlanan tüm sistemler enerjiyi etkin kullanmak için
sürekli güncellenmektedir. Güneş enerjisi ise en yaygın kullanılan enerjiyi etkin kullanma
yoludur. Bu bağlamda ülke ekonomisine katkıda bulunmak amacıyla güneş enerjisinin ısıtma
tesisatına sağlayacağı girdilerin ne olacağı hususu araştırılmıştır.
Tasarlanan sisteme ait etkinliğinin pekişmesi amacıyla, yapılan çalışma sayısal veriler
ortaya koyması bakımından değer taşımaktadır. Bu değerler ışığında git gide artan enerji
talebine karşı izlenmesi gerekli yollar ve alınması gerekli tedbirler ortaya konulmuştur.
Özellikle Van ilinin seçilmesi ise bu ilin güneşlenme süresi ve alternatif enerji talebini
karşılayabileceği olgusunu taşımasındandır. Yapılan çalışmayla tüm bu sorulara cevap
vermek elbette mümkün olmamaktadır. Ancak, enerji ve enerjiyi elde etme yollarının yıldan
yıla daha da pahalı hale geldiği düşünülürse, atılacak her adımın ne kadar değerli olduğu
görülecektir.
3. MATERYAL ve YÖNTEM
3.1. Materyal
Bu çalışmada, müstakil bir konut ele alınarak ısıtma tesisatı projelendirilmiştir. Isıtma
tesisatına ait projeler, ısı kaybına esas verilerin toplanması ve hesaplanmasına müteakip
mimari plan üzerinden çizilmiş ve bu çizimler Ek 1’de verilmiştir. Mimari planların çizimini
Mimar Mutlu ERENLER yapmış olup kendisinden çizmiş olduğu mimari planları bu tezde
kullanmak için yazılı izin alınmıştır.
Mekanik tesisat projelerinin çiziminde AutoCAD 2004 çizim programından
yararlanılmıştır (AutoCAD 2004 V.2004.0.0 Autodesk Inc. California USA). Bilindiği üzere
AutoCAD genel amaçlı bir tasarım ve çizim yazılımıdır. İki boyutlu ve üç boyutlu çalışma
açısından sağladığı avantajların yanı sıra kullanım kolaylığı sebebiyle de tercih edilmektedir.
Diğer tüm CAD (Computer Aided Design) yazılımları gibi kapsamlı, birbiriyle bağlantılı
komut dizileri olan, farklı parametrelere gerek duyan bir yapıdadır. CAD’in dilimizdeki
benimsenmiş biçimi bilgisayar destekli tasarımdır. Kullandığımız bilgisayar destekli yazılım
sayesinde ısıtma tesisatı tasarlanıp uygulamaya esas proje haline getirilmiştir.
Isıtma tesisatını şekillendirmeden önce ısı kaybına ait veriler toplanmış ve ilgili yayın,
standartlardan faydalanılarak hesaplamalar yapılmıştır. Bu standartlar; TS 2164 “Kalorifer
Tesisatı Projelendirme Kuralları”, TS 825 “Binalarda Isı Yalıtım Kuralları”, TS 2165 “Bacalar-
Baca Boyutlarının Yakma Tekniği Bakımından Hesaplanması-Terimler ve Ayrıntılı Hesap
Metotları” olarak karşımıza çıkmıştır. TS 2164’den faydalanarak, meteorolojik veriler, mahal
iç sıcaklıkları, ısı kaybına esas veriler olarak kullanılmış ve enfilitrasyon esaslarına göre ısı
kaybı hesapları yapılmıştır. Bu standart genel anlamda kalorifer tesisatı projelerinin
hazırlanmasında uyulacak kuralları ve bunlarla ilgili terimleri içermektedir. TS 2164 sıcak sulu
ve buharlı kalorifer tesisatı projelerine ait hesaplarının yapılmasında ve projelerin
hazırlanmasında uyulması gereken kuralları kapsamaktadır.
TS 825 “Binalarda Isı Yalıtım Kuralları” isimli standart dikkate alınarak “Binalarda Isı
Yalıtım Yönetmeliği” hazırlanmış ve 14 Haziran 2000 tarihinden itibaren yürürlüğe girmiştir.
Bu standart ile ısı kaybına esas verilerden ısı geçiş katsayılarının elde edilmesinde
yararlanılmıştır.
DIN (Deutsches Institut für Normung) 4705 ile baca hesapları yapılmıştır. Alman
normu olan DIN 4705’in içeriği TS 2165 “Bacalar-Baca Boyutlarının Yakma Tekniği
Bakımından Hesaplanması-Terimler ve Ayrıntılı Hesap Metotları” standardının yeni şeklinde
20
de yer almıştır. Baca hesabında karşılaşılan en önemli problem baca yapımında kullanılan
malzemeler ile ilgili yeterli verilerin olmamasıdır. Bu sebeple hesabı basitleştirmek için
bacadaki ısı kayıpları ihmal edilmiş, sadece basınç kayıpları dikkate alınarak hesaplar
yapılmıştır.
Isıtma tesisatına ait cihaz seçimlerini yapmak için ısı kaybına esas veriler toplanarak ve
çeşitli kabuller yapılarak, proje konusu müstakil konut için ısı kaybı hesap cetvelleri TS 2164’e
uygun hazırlanmıştır. Mimari plan üzerinden yapı bileşenlerine bağlı olarak ısı kaybı hesapları
yapılmıştır. Isı kaybı hesap cetvelleri Ek 3’de verilmiş olup Microsoft Office Excel programı
ile hazırlanmıştır (Microsoft Office Standart Edition 2003).
Isıtma tesisatında dolaşım pompalarının belirlenmesi ve sisteme ait ısıtma borularının
tasarımı amacıyla MTH (Mekanik Tesisat Hesapları) programı kullanılmıştır (Dipro MTH
V2.4 2003). Bu program lisanslı ve yüksek maliyetli olduğu için CERSEM Mühendislikten
Makine Mühendisi Olcay KAYA’dan kritik devrelerin MTH programı vasıtasıyla
hesaplanmasında destek alınmıştır. MTH paket yazılımı içerisinde ısı kaybı hesabı,
psikrometrik program, ısı kazancı hesabı, ısı geçiş katsayılarının değerleri, ısı yalıtım formu,
radyatör ve fan coil seçimi, hava kanalı hesapları programları bulunmaktadır.
Bahse konu konutun ısıtılması amacıyla güneş enerji destekli ısıtma sisteminin
kurulması ve konvensiyonel ısıtma ile güneş enerji destekli ısıtma sistemlerinin
karşılaştırılmasının simülasyonunu yapmak amacıyla T*SOL Pro 4.4 programı kullanılmıştır.
Söz konusu program ISISAN şirketinin lisanslı yazılım programıdır. Yazılımı çalıştırmak
amacıyla ISISAN şirketinden destek alınmıştır. Bu program vasıtasıyla elde edilen veriler
ışığında sistem sonuçları ekonomik maliyet yönünden değerlendirilmiştir. Girilen değerler, ısıl
yük ve sıcak su ihtiyacı ile coğrafi konumdur. Bu değerlerin girilmesiyle gerekli kollektör
yüzey alanı bulunarak, buna bağlı yüklenen kollektör gücü, kollektör yüzey alanı
radyasyonunu ve kollektörün ürettiği enerjiyi elde etmek mümkündür. Program sayesinde
kullanılan yakıttan elde edilen tasarruf ve sistem verimi sonuçları da grafiksel olarak
görülebilmektedir.
Ekonomik maliyet yönünden edinilen kazanımlara ait değerlendirmelerin daha iyi
yapılması amacıyla tablo hazırlanmıştır. Ekonomik maliyet karşılaştırması için yapılan tablo
Microsoft Office Excel programı ile hazırlanmıştır (Microsoft Office Standart Edition 2003).
21
3.2. Yöntem
Araştırma konusu villa için geleneksel ve güneş enerji ısıtmalı sıcak su sisteminin
ekonomik karşılaştırılması yapılacaktır. Bu amaçla öncelikle sistem tasarımı için ortaya
konması gerekli bazı bilgilere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu bilgiler aşağıda özetlenmiştir;
1. Villa Van ilinde inşa edilmiştir.
2. Betonarme olarak inşa edilecek villa bodrum kat, zemin kat ve birinci kat dahil üç katlı
olup, ahşap çatılı olacaktır. Villaya ait tüm yapı bileşenleri için mimari proje esas kabul
edilmiştir.
3. Bölgede şehir şebekesi bağlantılı su, su deposu, basınçlandırma sistemi, kanalizasyon
imkanları, ulaşım, telekominikasyon, trafo, elektrik ve buna benzer alt yapı imkanları
mevcuttur.
4. Villa TS 825’e göre III. iklim bölgesinde yer almaktadır. Kışın dış hava sıcaklığı değeri ise
TS 2164’den alınmış olup, -15 °C dir.
5. Yapıda ısı yalıtım yönetmeliği esaslarına uygun yapı bileşenleri ve yalıtım katmanları
seçilerek enerjinin etkin kullanımı sağlanmıştır.
6. Yapının ayrık nizamda, 2 nci işletme rejimine haiz ve serbest olduğu kabul edilmiştir. Isı
kayıp hesaplarında mahallerdeki iç kazançlar hesaba katılmamıştır.
7. Yapıda mekanik tesisat sisteminde konuşlandırılan ısıtma kazanına ait kontrol panelleri
sayesinde otomatik kontrol düzeni teşkil edilmiştir.
Isı kaybı hesapları yapılırken iki aşamadan söz edilir. Birinci aşamada ısı kaybı
hesabına esas teşkil edecek veriler ortaya konmuştur. İkinci aşama da ise elde edilen veriler
ile toplam ısı kaybı hesaplanmıştır. Toplam ısı kaybı, yapı bileşenlerine bağlı ısı kaybı ile
hava sızıntısı ısı kaybının toplamıdır (Genceli ve ark., 2004).
3.2.1. Isı kaybına esas veriler
Isı kaybına esas verilerden birincisi iç ve dış sıcaklıklar olarak karşımıza çıkmaktadır.
Dış sıcaklık TS 2164’den alınan ve Ek 2’de verilmiş çizelgedeki değer olan -15 ºC’dir. İç
sıcaklık değerleri ise yine aynı standarttan alınmış ve Çizelge 3.1’de gösterilmiştir.
22
Çizelge 3.1. Mahal iç sıcaklıkları (Genceli ve ark., 2004) MAHAL ADI KIŞ (°C) Salon 22 Yatak Odaları 20 Giriş holü 20 Yemek Salonu 22 Oturma Odası 22 Çalışma Odası 22 Banyolar 26 Mutfak 20 Depo 20
Bir diğer veri ısı geçiş katsayısıdır. Yapı bileşenlerine ait ısı geçiş katsayıları için TS
825’den yararlanılmıştır. Bir yapı bileşeninin ısıl geçirgenlik direnci yüzeysel iç ve dış ısı
taşınım direnci ile ısı geçirgenlik direncine bağlıdır (Anonim, 2001). Isıl geçirgenlik dirençleri
bu yöntemle elde edilmiş ve ısı kaybına esas verilerde kullanılmıştır. TS 825’ten edinilmiş ısı
geçiş katsayıları Çizelge 3.2’de verilmiştir. Isı geçiş katsayılarını hesaplamak için aşağıdaki
formül kullanılır (Anonim, 2001).
diU αα
1111+
Λ+= (3.2.1)
Burada;
U
1 : Yapı bileşeninin ısıl geçirgenlik direnci (m²K/W)
iα
1 : İç yüzeyin yüzeysel ısı taşınım direnci (m²K/W)
Λ
1 : Yapı bileşenin ısı geçirgenlik direnci (m²K/W)
dα
1 : Dış yüzeyin yüzeysel ısı taşınım direnci (m²K/W)
ifade etmektedir.
Yapı bileşeninin ısı geçirgenlik direnci ise;
h
d
λ=
Λ
1
23
şeklinde ifade edilir. Burada yapı bileşeninin kalınlığı (d) ısıl iletkenlik değerine (hλ )
oranlanır.
Çizelge 3.2.Yapı bileşenlerine ait ısı geçiş katsayıları (Genceli ve ark., 2004)
Yapı Bileşeni Isı Geçiş Katsayısı (W/m2K) Çift camlı pencere 2.80 Dış duvar 0.45 Tavan 0.30 Kiriş 0.70 Dış kapı 4.00 Döşeme 0.50
Isı kaybına esas verilerden zamlar bölümünde, ( DZ ) birleştirilmiş artırım katsayısı,
( HZ ) yön artırım katsayısı, ( WZ ) kat yüksekliği artırım katsayıları kullanılmıştır. Bu artırım
katsayılarına ait değerler için TS 2164’ten faydalanılmıştır. Bu artırım katsayılarını özetlemek
gerekirse;
Birleştirilmiş artırım katsayısı aslında iki artırım katsayısının toplamından ibarettir. Bu
artırımlar soğuk dış yüzey ısı kaybı artırımı ( AZ ) ve kesintili ısıtma rejimi artırımıdır ( UZ ).
Soğuk dış yüzey artırımı hacmi çevreleyen dış yüzey oranına bağlıdır. Kesintili ısıtma rejimi
artırımı ise işletmeye bir süre ara verilmesinden sonra, ısıtma sistemi elemanlarının kısa
zamanda tekrar eski sıcaklıklarına getirilmesi için göz önüne alınan ısı kapasitesi artırımıdır.
Çeşitli işletme durumlarına göre TS 2164’ten alınmış birleştirilmiş artırım katsayıları Çizelge
3.3’te verilmiştir.
Çizelge 3.3. Birleştirilmiş artırım katsayısı (Genceli ve ark., 2004)
İşletme D (W/m2K) İşletme Durumu Biçimi 0.11-0.34 0.35-0.80 0.81-1.73 1.73'den büyük
Sürekli İşletme: Isı üreticisinin I 7 7 7 7
yalnız geceleri ve en çok 8 saat
hafifletilerek çalıştırılması
10 saat kesintili işletme II 20 15 15 15
14 saat kesintili işletme III 30 25 20 15
Kuzey yarım kürede bulunan yapıların güneye bakan hacimleri, güneş ışınımı etkisiyle
bir miktar ısınırken, kuzeye bakan hacimleri aynı nispette soğur. Bu sebeple yön artırım
24
değerleri uygulanır (Genceli ve ark., 2004). Isı kaybı hesabında kullanılmak üzere TS
2164’den alınan yön artırım değerleri Çizelge 3.4’de gösterilmektedir.
Çizelge 3.4. Yön artırım katsayısı (Genceli ve ark., 2004) Yön G GB B KB K KD D GD
ZH -5 -5 0 5 5 5 0 -5
Bir yapının konumu ne olursa olsun kat yüksekliği artıkça rüzgar hızı da artmaktadır.
Bu nedenle, yapının yüksek katlarında dış yüzeyindeki ısı taşınım katsayısı daha büyük olur.
Yapı bileşenlerinden olan ısı kayıplarına kat yükseklik artırımları eklenir (Genceli ve ark.,
2004). Bu bağlamda ısı kaybına esas veri olarak kullanılan kat yükseklik artırımına ait
değerler Çizelge 3.5’de verilmiştir.
Çizelge 3.5. Kat yükseklik artırım katsayısı (Genceli ve ark., 2004)
Bina Toplam Kat Adedi ZW (%) 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
*3.2.1 3.2.1 3.2.1 3.2.1 3.2.1 3.2.1 3.2.1 3.2.1 3.2.1 3.2.1 4.3.2.1 5.4.3.2.1 0 4 4 5.4 5.4 5.4 6.5.4 6.5.4 6.5.4 6.5.4 6.5.4 7.6.5 8.7.6 5 5 6 6 7.6 8.7 9.8.7 9.8.7 9.8.7 9.8.7 10.9.8 11.10.9 10 7 8 9 10 10 11.10 12.11.10 13.12.11 14.13.12 15 11 12 13 14 15 20
* 3.2.1 Kat numaralarını (Üçüncü kat, ikinci kat ve birinci kat) ifade eder.
3.2.2. Isı kaybı hesabı
Isı kaybına esas verilerin toplanmasıyla ısı kaybı hesabına geçilir. Öncelikle, yapı
bileşenlerinden olan artırımlı ısı kaybı hesaplanır. Yapı bileşenlerinden olan ısı kaybı;
TAUQ yo ∆⋅⋅= (3.2.2)
şeklindedir. Bu kayıp artırımsız ısı kaybını ifade etmektedir. Burada;
U : Yapı bileşenlerinin toplam ısı geçiş katsayısı (W/m²K)
yA : Yapı bileşeninin alanı (m²)
T∆ : Yapı bileşeninin iki tarafındaki ortam sıcaklık farkı (K)
25
Artırımlı ısı kaybını hesaplarken;
)%%1( HDoz ZZQQ ++= (3.2.3)
formülü kullanılır (Genceli ve ark., 2004).
Hava sızıntısı ısı kaybı hesapları DIN 4701 enfiltrasyon esaslarına göre yapılmıştır.
Enfilitrasyon esaslarına göre hesap yöntemi TS 2164’de açıklandığı üzere eşitlik (3.2.4)
kullanılarak yapılmıştır.
es ZtHRLaQ ×∆××××= (3.2.4)
Burada;
sQ : Hava Sızıntısı Isı Kaybı (kcal/h)
a : Hava sızdırma katsayısı (m³/mh)
L : Pencere veya kapının açılan kısmının çevresi (m)
R : Oda durum katsayısı
H : Binanın durum katsayısı (kcal/m³ ºC)
t∆ : İç ve dış sıcaklık farkı (ºC)
eZ : Katsayı (Her iki dış duvarında pencere olan odalar için 1.2, diğer odalar için 1 alınır.)
şeklindedir. Hava sızdırma katsayısı (a) 9.8 Pa değerindeki bir basınç farkında (kapı ve
pencerelerden) 1 metre aralık boyunca saatte m³ olarak oda içine sızan hava miktarını belirten
bir katsayıdır (Genceli ve ark., 2004). TS 2164’ten hava sızdırma katsayılarına ait alınmış
değerler Çizelge 3.6’da verilmiştir.
Çizelge 3.6. Hava sızdırmazlık değeri (Genceli ve ark., 2004)
m uzunluk başına a
sızdırmazlık değeri (m3/h)
Ağaç ve plastik çerçeveli pencere Tek pencere 3 Muntabık pencere 2.5 Sızdırmazlığı garantilenmiş tek ve çift camlı pencere 2 Metal çerçeveli pencere Tek pencere 1.5 Muntabık pencere 1.5 Sızdırmazlığı garantilenmiş tek ve çift camlı pencere 1.2
İç kapılar 1) Sızdırmazlığı olmayan eşiksiz kapı 40
Sızdırmaz eşikli kapı 15
1) Dış kapılar, pencere gibi hesaplanır.
26
Oda durum katsayısı (R), ısı kaybı hesaplanan hacmin, en elverişsiz rüzgâr durumunda
rüzgârın üflediği kapı ve pencere aralıklarından odaya sızan toplam hava miktarının, odadan
dışarı kaçan toplam hava miktarı ile orantılı bir değerdir. Bu katsayının tam olarak
hesaplanması imkânsızdır. Bu sebeple normal boyutlarda pencere ve kapıları olan odalar için
0.9; büyük pencereleri ve bir tek iç kapısı olan odalar için 0.7 değeri kullanılır (Genceli ve
ark., 2004).
Bina durum katsayısı (H), ısıtılması istenilen yapının durumunu, bölgesini ve yapı
biçimini belirten bir değerdir. TS 2164’ten alınmış değerler Çizelge 3.7’de verilmiştir.
Çizelge 3.7. Bina durum katsayısı (Genceli ve ark., 2004)
H (Wh/m3K)
Sıra ev 1) Tek ev 2) Rüzgar hızı (m/s)
Normal Bölge Korunmuş durum 3) 0.28 0.39 4
Serbest durum 4) 0.48 0.67 6
Olağanüstü serbest durum 5) 0.70 0.97 8
Rüzgarlı Bölge Korunmuş durum 3) 0.48 0.67 6
Serbest durum 4) 0.70 0.97 8
Olağanüstü serbest durum 5) 0.95 1.31 10 1) Sıra ev: Birden çok katlı üst üste ya da diletasyonla ayrılmış birden çok katlı yapılar 2) Tek ev: Bir ya da iki katlı villa tipi yapılar 3) Korunmuş durum: Normal genişlikteki cadde ve sokaklarla ayrılmış ve toplu halde inşa edilmiş yüksekliği diğerlerine göre fazla olmayan yerdeki binalar 4) Serbest durum: Bahçeli evler tipinde geniş araziye serpiştirilmiş veya şehir içinde, şehrin diğer kesimlerine göre daha yüksek kotta inşa edilmiş binalar 5) Deniz, içdeniz, göl kıyıları, ırmak kenarları veya ağaçsız yüksek kotlu yerdeki binalar
Isı kaybı hesaplarının düzgün ve kolay yapılabilmesi amacıyla TS 2164’e uygun ısı
kaybı cetvelleri hazırlanmıştır. Çizelge 3.8’de bu çalışmada kullanılmış ısı kaybı cetveli
görülmektedir. Bu cetvellerin sistematik bir biçimde doldurulması gereklidir. Isı kaybı
cetvelinin doldurulmasında takip edilen yol sayesinde toplam ısı kaybına ulaşılmıştır.
Isı kaybı hesabına başlamadan önce hesaba tesir edecek tüm veriler belirlenmiş, kabul
ve seçimler yapılmıştır. Ardından uygulama kolaylığı bakımından mimari projeye uyumlu
olarak kuzey yönü belirtilmiştir.
27
Çizelge 3.8. Isı kaybı cetveli
TİP YÖN BOY(M) YÜK.(M) ADET
ALAN(M2) ÇIKAN
(M2) NET
ALAN(M2) U ∆T C˚ KAYIP (kcal/h)
102 GÜNLÜK OTURMA ODASI 22 C˚ Qt = 1668 kcal/h CP K 2.20 2.20 1 4.84 4.84 2.8 37 501
KİR. K 11.20 0.60 1 6.72 6.72 0.7 37 174 DD K 11.20 3.00 1 33.60 11.56 22.04 0.45 37 367 Ta 6.00 4.00 1 24.00 24.00 0.3 31 223
∑ (a.l) = ( 1 * 2.0 * 3.6 )
Qo = 1266
Zo% = 15 Zw = 0 Zh% = 5 Zt% = 20 Qz = 1519
∑ (a.l) * H * R * Ze * ( Ti – Td ) = 7.2 * 0.8 * 0.7 * 1.0 * 37 Qs = 149
Isı kaybı cetvelinde “tip” başlığı altındaki sütuna ısı kaybı hesaplanan hacme ait yapı
bileşenine karşılık gelen Çizelge 3.9’da verilmiş kısaltmalar yazılmıştır. “Yön” sütununa ise
yapı bileşeninin yönü Çizelge 3.9’a uygun ifade edilmiştir. Ardından, yapı bileşenlerinin boy
ve yükseklikleri mimari projesinden alınarak tabloya konulmuştur. Isı kaybı hesaplanan
hacimde yapı bileşeninden kaç tane olduğu “adet” sütununa yazıldıktan sonra “alan”
sütununa uzunluk ve yükseklik ölçülerinin çarpımı m² cinsinden yazılmıştır. “Çıkan”
bölümüne ısı kaybı hesabı yapılan söz konusu duvarda pencere, kapı gibi çıkarılacak
elemanların alanları doldurulmuştur. Net alan toplam alan ile çıkarılan alan arasındaki fark
olarak yazılmış ve yapı bileşenlerine ait ısı geçiş katsayıları Çizelge 3.2’ye uyumlu olarak
“U” sütununa işlenmiştir.
Çizelge 3.9. Isı kaybı hesap çizelgesinin doldurulması için gerekli simgeler
Simgesi Yapı bileşenin adı ve özelliği ÇP Çift camlı pencere KİR Kiriş DD Dış duvar Ta Tavan DK Dış kapı Dö Döşeme D Doğu B Batı K Kuzey G Güney GB Güney Batı KB Kuzey Batı KD Kuzey Doğu GD Güney Doğu
28
Her hacim için Çizelge 3.1’deki mahal iç sıcaklık değerleri ile Ek 2’den alınmış dış
sıcaklık değerlerinin farkı “∆T” sütununa yazılmıştır. Tüm sütunların doldurulmasıyla önce
artırımsız ısı kaybı eşitlik (3.2.2) deki gibi hesaplanarak elde edilmiştir. Artırım katsayıları
yerine konup eşitlik (3.2.3) kullanılarak artırımlı ısı kaybı hesaplanmıştır. Son olarak eşitlik
(3.2.4) ile hava sızıntısı ısı kaybı bulunarak o mahal için toplam ısı kaybı elde edilmiştir.
Toplam ısı kaybının elde edilmesinden sonra ısıtma tesisatı tasarımına karar verilmiştir.
Isıtıcılar belirlenip, boru devreleri tasarımı yapıldıktan sonra, sisteme uygun yakıt ve kazan
seçimi yapılmıştır.
3.2.3. Sistem tasarımı
Isıtıcı eleman çelik panel tipi alüminyum radyatör seçilmiş ve döşemeden kılıflı borularla
dağıtım yapılmıştır. Ayrıca bodrum katta belli bir kısımda döşemeden ısıtma kullanılmıştır.
Isıtma sistemi boru dağıtımı kısmen bodrum kat tavanı döşemesi içinden plastik pprc borudan
kollektörlere kadar yapılmıştır. Kollektör radyatör bağlantıları ise kılıflı boruyla sağlanmıştır.
Sistemin kritik devre hesapları ve buna bağlı olarak devri daim pompalarının seçiminde MTH
programından yararlanılmıştır. Seçilen pompalara ait değerler “ Bulgular” kısmında
verilmiştir.
Radyatör hesabı cetveli hazırlanıp bu cetvele uygun cihaz yerleşimi proje üzerinden
yapılmıştır. Bu cetvelde farklı iç sıcaklıklarına karşılık gelen radyatör verimleri ilgili üretici
kataloglarından elde edilmiştir. Her hacmin ısı kaybı bir birim radyatörün verimine bölünerek
o hacim için gerekli radyatör miktarı bulunmuştur. Panel radyatörlerde bu birim metre iken
dilimli radyatörlerde birime karşılık gelen değer bir dilimi ifade etmektedir. Toplam verim ise
uzunluk ile radyatör veriminin çarpımından elde edilen değerdir. Bu şekilde hesaplanmış ve
hazırlanmış radyatör cetveli Ek 4’de verilmiştir.
Isı kaybının karşılanması, ısıtıcı cihazların beslenmesi, fuel-oil ile çalışan 90/70 °C
rejimine haiz yüksek verimli kazan ile sağlanmıştır. Kazan, ısıtma tesisatının tüm devreleriyle
eş değer direnç ve her ısıtıcıda yeterli ısı dolaşımını sağlayacak biçimde, uygun anma
çapındaki borularla ısıtma ağına bağlanmıştır. Bunun yanı sıra, kullanma sıcak suyu ihtiyacı
bodrum katta tertiplenen güneş enerji destekli boyler vasıtası ile karşılanmıştır.
29
3.2.4. Yakıt deposu ve brülör hesabı
Kalorifer tesisatında genellikle fosil yakıtlı kaynaklar kullanılır. Uygulamada kullanılan
başlıca yakacaklar, doğal gaz, sıvılaştırılmış petrol gazı, fuel-oil, motorin ve kömür olarak
sayılabilir (Genceli ve ark., 2004). Elde edilebilirliği ve depolanmasındaki kolaylık sebebiyle
kazan yakıtı olarak fuel-oil seçilmiştir.
Sıvı yakacaklar brülör adı verilen yakıcılarda yakılırlar. Brülör, kazanın ısıl kapasitesine
uygun büyüklükte, alevin direkt olarak kazan yüzeylerine çarpmayacak şekil ve ölçülerde
seçilir (Genceli ve ark., 2004).
Brülör için (3.2.5) eşitliği kullanılır.
ku
k
H
QBr
η⋅= (3.2.5)
Burada;
kQ : Kazan kapasitesi (kcal/h)
uH : Yakıtın alt ısıl değeri (kcal/kg)
kη : Kazan verimini
ifade etmektedir.
Yakıt olarak sıvı yakıt kullanıldığı için yakıtın depolanması gereklidir. Yakıt
deposunun büyüklüğü, sistemin kurulduğu bölgenin iklim şartlarına ve ulaşım imkanlarına
bağlı olarak planlanmalıdır. Kurulan bu sistemde depolama gün sayısını 20 gün olarak
seçilmiştir.
Yakıt deposunun hesabında kullanılacak yakıtın alt ısıl değeri göz önüne alınarak
eşitlik (3.2.6) kullanılır;
ku
pgk
pH
ZZQB
η⋅
⋅⋅= (3.2.6)
Burada;
gZ : Günlük çalışma süresi (saat)
pZ : Depolama gün sayısı (gün)
olarak karşımıza çıkmaktadır.
30
3.2.5. Kapalı genleşme deposu hesabı
Sıcak sulu kalorifer sistemlerinde, suyun sıcaklığı artıkça hacmi de artar. Artan bu
hacmin sistem içinde dengelenmesi amacıyla genleşme depoları kullanılmaktadır. Genleşme
depolarının sisteme iki faydası vardır. Birincisi sistem basıncının aşırı artmasını önleyerek
sistemin güvenliğini ve genleşmesini sağlamak, diğeri ise gerektiğinde belirli ölçüde eksilen
suyun ilavesini ve sistemde oluşabilecek havanın tahliyesini sağlamaktır.
Sistemdeki suyun genleşmesini karşılamak üzere bir adet kapalı genleşme kabı
konulması öngörülmüştür. Bu aşamada genleşme kabı değiştirilebilir membranlı, özel
emniyet valfine haiz, manometresi ve doldurma valfli olacak şekilde seçilmiştir. Genleşme
deposunun kapasitesinin belirlenmesi için öncelikle sistemde genleşen su hacmi
hesaplanmalıdır. Çizelge 3.10’da farklı ısıtıcı tiplerine karşılık gelen w katsayısı verilerek;
ks QwV ⋅= (3.2.6)
yazılır. Burada;
sV : Sıcak sulu kalorifer sistemindeki su hacmi (l)
w : Isıtma sisteminin tipine bağlı olarak alınan katsayı (l/kW)
kQ : Kalorifer kazanı ısıl gücü (kW)
ifade etmektedir.
Çizelge 3.10. w katsayısı (Güngör ve ark., 2004)
Isıtıcı tipi w (l/kW) Konvektör 5.2 Panel radyatör 8.3 Döküm radyatör 12 Çelik radyatör 16 Döşemeden ısıtma 18.5
Kapalı genleşme deposu hacmini etkileyen diğer faktörler ise, emniyet ventili açma
basıncı, sistemin statik basıncı, suyun buharlaşma efektif basıncı, suyun depoya ilk girişinde
genleşme deposundaki gaz basıncı, sistemin işletme sıcaklığı ile temiz kullanma suyu
sıcaklıkları arasındaki fark sayılabilir. Bu faktörler göz önüne alınarak yapılan hesaplamalar
“Bulgular” bölümünde verilmiştir.
31
3.2.6. Baca hesabı
Isıtma kazanına ait baca kesiti hesabının yapılabilmesi amacıyla geliştirilmiş çok
sayıda standart mevcuttur. Burada TS 2165 ve DIN 4705’e dayanan daha basitleştirilmiş bir
hesap yöntemi kullanılmıştır (Genceli ve ark., 2004).
Eşitlik (3.2.7) kullanılarak baca kesiti hesaplanmıştır.
PH= PL + Pw + PA + PE (3.2.7)
Burada;
PH : Doğal Baca Çekişi
PL : Yakma havası emilmemesi için basınç kaybı (Pa)
Pw : Kazandaki basınç kaybı (Pa)
PA :Bağlantı kanallarındaki basınç kaybı (Pa)
PE :Bacadaki basınç kaybı (Pa)
ifade edilmektedir. Şekil 3.1’de bu basınç kayıplarının ne anlama geldiği açıkça görülmektedir.
Şekil 3.1. Bir kazanda basınç kayıpları ve baca çekişinin şematik gösterimi.
32
Baca çapının belirlenmesine ilişkin hesaplamalar yukarıda belirtilen hususlara göre
yapılmış ve Ek 5’te ayrıntılı bir biçimde sunulmuştur.
3.2.7. Kullanma sıcak su ihtiyacının hesaplanması
Yapıda kullanım noktalarında ve mutfakta kullanma sıcak suyu ihtiyacını karşılamak
üzere bodrum katta teknik merkezde boyler düşünülmektedir. Sıcak su ihtiyacının
hesaplanmasında TS 1258’den faydalanılacaktır. Bu standartta göre konutlarda sıcak su
ihtiyacının belirlenmesinde Çizelge 3.11 kullanılır.
Çizelge 3.11. Çeşitli kullanım yerleri için ani sıcak su ihtiyaç değerleri (l/h) (Genceli ve ark., 2004)
Bağımsız Ev Apartman Hastane Otel İş yeri Okul
Endüstriyel Tesis
Özel Lavabo 7.5-9 7.5-9 7.5-9 7.5-9 7.5-9 7.5-9 7.5-9 Genel Lavabo - 15-18 20-27 30-36 23-27 50-68 40-54 Banyo 90-250 76-250 76-250 76-250 - - - Bulaşık Makinası 40-68 40-68 160-680 160-760 - 75-450 75-450 Eviye 35-45 35-45 70-90 70-136 38-90 35-90 70-90 Çamaşır Teknesi 70-90 70-90 75-126 75-126 - - - Çamaşır Makinası 70-90 70-90 75-126 75-126 - - -
Duş 136-250 114-250 250-340 250-340 114-136 250-1000 750-1000
Kullanma eş faktörü 0.30 0.30 0.25 0.25 0.30 0.40 0.40 Depolama faktörü 0.70 1.25 0.60 0.80 2 1 1
Çizelge 3.11’den edinilen değerler ile proje üzerinden alınan armatür sayılarının ve
kullanma eş zaman faktörü, depolama faktörü çarpımı neticesinde kullanma sıcak su ihtiyacı
elde edilir. Yapılan çalışmada sıcak su ihtiyacının yanı sıra ısıtma desteği de yapacak olan
güneş enerji sistemine uygun boyler seçilmiştir.
3.2.8. Güneş enerjisi hesapları
Güneş kollektörlü sıcak su sistemlerini projelendirmede farklı yöntemler izlenebilir.
Projelendirmede ihtiyacın güneşten karşılanma oranı %100 olmayacağı gibi bu oran % 10’un
altında da olmamalıdır. Genel olarak Mayıs ayında ihtiyacın %70’inin karşılanacağını
düşünerek projelendirme yapılır. Projelendirmede kişi başına tüketim, konutlarda 50, otel,
motel gibi turistik tesislerde 75 ve hastanelerde 100 litre/gün olarak alınır. Projelendirmede
aşağıdaki sıra izlenmelidir (Güngör, 1994).
33
1. Tesisin günlük sıcak su tüketimi (sm ) hesaplanır.
sm = Kişi adedi x Kişi başına günlük sıcak su gereksinimi [lt/gün] (3.2.8)
2. Tesisin günlük enerji gereksinimi ( günQ ) bulunur.
)(şebistssgün ttcmQ −××= [kcal] (3.2.9)
sc : Suyun özgül ısısı (kcal/kg ºC)
istt : İstenilen su sıcaklığı ( ºC)
Güneşli sıcak su hazırlama sistemlerinde özel bir değer istenmedikçe istenilen su sıcaklığı için
50ºC değeri alınır (Güngör, 1994). Bu değerin yüksek alınmasının bir avantajı
bulunmamaktadır.
şebt : Şebeke suyu sıcaklığı ( ºC)
Ek 9’da verilen tablodan Van için yıllık şebeke suyu sıcaklığı değeri alınmıştır.
3. Toplayıcı ortalama sıcaklığı (kort ) hesaplanır.
Toplayıcıların hesaplanan ay için günlük ortalama verimlerinin belirlenmesinde kullanılmak
üzere ;
3
)2( ⋅+=
istşeb
kor
ttt [ ºC] (3.2.10)
formülü ile hesaplanır.
4. β eğimli toplayıcı yüzeyine gelen günlük ortalama anlık toplam ışınım ( tI ) bulunur.
3600⋅
⋅=
T
RII kol
t [W/m²] (3.2.11)
I : Yatay yüzeye gelen toplam ışınım (MJ/m²).
Ek 7‘den Van için bütün yıl gelen toplam ışınım değeri okunur.
kolR : Eğimli toplayıcı yüzey dönüşüm faktörü.
Ek 8‘den alınır. Coğrafi konuma karşılık gelen enlem değeri baz alınarak φβ = ifadesindeki
değer okunur. Bu tabloda φβ = ifadesi bütün yılı 15−= φβ ifadesi ise yaz aylarını
belirtmektedir.
T : Güneşlenme süresi (saat)
Ek 6 ‘dan alınır. Coğrafi konuma karşılık gelen yıllık ortalama süre okunur.
5. Toplayıcı verimi ( korη ) elde edilir.
34
Toplayıcı verimlilik değerleri ilgili standartlara göre (TS 3817) deneysel çalışmalarla
belirlenir (Güngör, 1994). Toplayıcı verimi yılın her ayında farklılık göstermektedir. Bu
sebeple verime bağlı olarak toplayıcı alanı seçiminde 12 aya göre ayrı hesap yapmak
gerekebilir. Toplayıcı verimi eşitlik (3.2.12) ile hesaplanır (Güngör, 1994).
]/)[( torkorkor Ittba −−=η (3.2.12)
a ve b değerleri : Kollektörün tipine göre farklı değerlerde alınır. Ek 10‘da buna ilişkin
değerler verilmiştir. Bu çalışmada seçilen kollektör bakır absorber, tek cam, siyah boyalıdır.
ort : Ortalama günlük dış hava sıcaklığı ( ºC).
Ek 11‘den Van için yıllık ortalama dış hava sıcaklık değeri alınmıştır.
6. Gerekli toplayıcı alan (A) tüm bulunan değerler yerine konarak hesaplanır.
korkol
gün
RI
QA
η⋅⋅= [m²] (3.2.13)
7. Sonuçta gerekli toplayıcı sayısı (N) bulunur.
kolA
AN = [adet] (3.2.14)
kolA : Bir toplayıcının alanı (m²) .
Üretici firma kataloglarından ortalama bir değer alınır.
Yapılan hesaplamalar sonucunda elde edilen değerler yerine konarak ısıtma sistemi
tasarlanmıştır. Isıtma sistemine ait girdiler ISISAN firmasının lisanslı yazılımı vasıtasıyla
simule edilmiş ve elde edilen veriler “Bulgular” Bölümünde değerlendirilmiştir.
3.2.9. Yapım kullanım maliyeti
Bu çalışmada yatırımcıya yönelik parasal fayda ve masraflar dikkate alınarak bir
ekonomik değerlendirme yapılmıştır. Bu ekonomik değerlendirmenin oluşturulmasında
ISISAN firmasından alınan parasal veriler kullanılmıştır. Ekonomik değerlendirme de Van
şartları için, güneşli hacim ısıtılmasının yapım kullanım maliyetleri (LCC) tekniği
kullanılarak, seçili sistemlerin birikimli maliyet akışları karşılaştırılmıştır. Karşılaştırmada
fuel-oil ile çalışan ısıtma sistemiyle, güneş enerjisi destekli ısıtma sistemi seçenekleri ele
alınmıştır.
Ekonomik değerlendirmeye tabi bu binanın ısıtılması için iki seçenekten
bahsedilmiştir. Birinci seçenek geleneksel tip fuel-oil yakılan ısıtma sistemi, ikincisi ise güneş
35
enerjisi destekli ısıtma sistemidir. Her iki tasarımın da en az 20 yıl ekonomik ömrü olacağı ve
bu dönem sonunda hurda değeri olmayacağı varsayılmıştır.
Van şartlarında çalışma konusu binanın ısıtma aylarının Ekimden Nisan sonuna kadar
olduğu ve günde 16 saat ısıtılacağı varsayılmıştır.
"Yapım kullanım maliyeti", enerji giderleri, satın alma ve montaj giderleri, bakım-
onarım işletme giderleri ve yenileme giderleri toplanarak hesaplanır (Ataş,2001). Bu maliyeti
hesaplarken hurda değerinin olmadığı düşünülmüştür.
Yapım kullanım maliyetinin hesabı eşitlik (3.2.15) deki gibi gösterilebilir;
LCC= P-(S+O+Y+E) (3.2.15)
Burada;
LCC :Yapım kullanım maliyeti
P : Satın alma ve montaj giderleri
S : Hurda değeri ( Hurda değerlerinin 20 yıl sonunda olmadığı kabul edilmiştir.)
O : Bakım –onarım ( İhmal edilmiştir.)
Y :Yenileme giderleri
E : Enerji giderleri -işletme giderlerini
ifade etmektedir.
4. BULGULAR ve TARTIŞMA
4.1. Isı Kayıplarına Ait Bulgular
Burada, “Materyal ve Yöntem” bölümünde açıklanan ısı kaybı hesaplarına ilişkin
bulguların ortaya konulmuş ve bir takım değerlendirmeler yapılmıştır. Isıtma tesisatını
oluştururken yapılmış tüm hesaplamalar bize çalışma konusu konutun ısıl ihtiyacını vermiştir.
Elde edilen ısıl ihtiyacı en iyi şekilde karşılayacak sistemin tasarlanması ise bu ihtiyacın doğru
yorumlanmasına bağlıdır.
Çizelge 4.1’de sisteme ait ısı kaybına ait bulgular özetlenmiştir. Tüm sisteme ait ısı
kaybı hesap cetvelleri Ek 3’te detaylı bir biçimde ayrıca verilmiştir.
Çizelge 4.1. Mahal ısı kayıpları
Mahal no
Mahal adı
Mahal iç sıcaklığı
(0C) Mahal
Alanı (m2)
Artırımlı ısı kaybı
(kcal/h)
Hava sızıntısı
ısı kaybı (kcal/h)
Toplam ısı kaybı (kcal/h)
101 Hol 20 17.20 520 141 661
102 Oturma Odası 22 23.36 1519 149 1668
103 Yatak Odası 20 23.36 1697 529 2226
104 Banyo 26 6.04 617 165 782
105 Yatak Odası 20 19.76 1228 298 1526
106 Banyo 26 5.04 544 165 709
107 Yatak Odası 20 17.63 1228 298 1526
Z01 Hol 20 8.11 734 306 1040 Z02 Mutfak 20 26.03 2286 1339 3625 Z03 Salon 22 60.14 4650 1915 6565 Z04 Hol 20 9.09 453 243 696 Z05 WC 18 2.84 119 119
Z06 Çalışma Odası 20 10.37 820 251 1071
B01 Depo 20 15.59 578 164 742
B02 Çamaşır Odası 20 7.80 167 167
B03 Sığınak 20 20.14 654 164 818 B04 Banyo 26 4.55 216 92 308 B05 Depo 20 58.44 3097 1254 4351 B06 Hol 20 17.20 566 243 809
37
Çizelge 4.1 incelendiğinde ısıtılması gereken hacim büyüdükçe ısıl ihtiyacın arttığı
görülmüştür. Ayrıca hava sızıntısı kaynaklı ısı kaybının yapı bileşenleri kaynaklı ısı kaybına
oranının bazı mahallerde (Z02 Mutfak) %58 civarında olduğu tespit edilmiştir. Bu sonuçtan
yola çıkarak hava sızıntısına bağlı ısı kaybının hiçte ihmal edilir seviyede olmadığı
değerlendirilmiştir.
Bu çizelgeye ait bir başka önemli değerlendirme de TS 2164’ten alınan ve ısı kaybının
hesaplanmasında esas veri olarak ön görülen iç sıcaklık değerlerinin ısı kaybını direkt etkilemiş
olduğudur. İki derecelik iç sıcaklık farkına rağmen 102 Oturma Odası ve 103 Yatak Odası
mahallerin karşılaştırılmasında, hava sızıntısı ısı kaybı göz ardı edildiğinde %11’lik bir fark
olduğu görülmüştür. Bu sonuç bize mahal iç sıcaklıklarını seçerken optimum konfor şartlarını
sağlamanın enerjiyi etkin kullanma yönünde yarar sağladığını göstermiştir.
4.2. Isıtma Tesisatında Elde Edilen Bulgular
Burada, çalışma konusu villaya ait hesaplanan ve tasarımı yapılan ısı kaybı bulgularından
bahsedilmiştir. Villa, bodrum katta bulunan teknik merkezde kazan tarafından hazırlanan
ısıtma sıcak suyunun dağıtımı üç ana zonda gerçekleşmiştir. Bunlar;
a. Isıtma devresi (Radyatör devresi) ( 90/70 °C) – Dış havaya göre kompanzasyonlu
b. Isıtma devresi (Döşemeden ısıtma devresi) ( 60/50 °C)
c. Sıcak su hazırlama sistemi ( 90/70 °C)
şeklindedir.Bu biçimde ayrı kullanım ve kontrol karakteristiğine sahip üç ana eleman grubu
kollektör çıkışında kendi içlerinde tertiplenen üç yollu vana ve pompaj sistemine haiz teşkil
edilmiştir.
Bodrum katta bulunan teknik merkezde ısıtma sıcak suyu üretimi için tertiplenen
kazanın kapasite seçimlerinde, bu merkeze bağlı ısıtma devrelerinin ısıtma ihtiyaçları hesaba
katılmıştır. Isı kaybı hesaplarından aktarılan bu değerler Çizelge 4.2’de özetlenmiş ve buna
göre, ısıtma kazanı 52000 kcal/h kapasiteli sıvı yakıtla çalışma özelliğine sahip olarak
seçilmiştir.
Çizelge 4.2. Isıtma yükleri
Devre Isıtma Yükü (kcal/h) Radyatör ısıtma 34886 Döşemeden ısıtma 6500 Sıcak su Hazırlama 5000 TOPLAM 46386
38
Isıtma kazanına ait brülör hesabı eşitlik (3.2.5) de değerlerin yerine konmasıyla
hesaplandığında;
kQ : Seçilen kazan kapasitesi 52000 kcal/h
uH : Fuel-oil’in alt ısıl değeri TS 2164’ten alınan değerle 9984 kcal/kg
kη : Kazan verimi 0.75
7 kg/h kapasiteli brülör seçilmiştir.
Yakıt deposunun hesabında eşitlik (3.2.6) da aşağıdaki değerlerin göz önüne
alınmasıyla yapılan hesaplar sonucunda;
gZ : Günlük çalışma süresi (16 saat)
pZ : Depolama gün sayısı (20 gün)
pB = 2222 kg. bulunmuştur. Yakıt tankı hacmi ise depolanacak yakıt miktarının yakıt
yoğunluğuna bölünmesiyle bulunmuştur. Fuel-oil için yakıt yoğunluğu 860 kg/m³ dir.
Bulunan sonuç 2.58 m³ olmuştur. Sonuçta 3m³’lük TS 712’ye uygun elektrikli ısıtıcı ilaveli
ana yakıt tankı seçilmiştir.
Isıtma sistemine genleşen suyun sistem içerisinde dengelenmesi ve belirli ölçüde
sistemden eksilen suyun takviye edilmesini sağlamak amacıyla kapalı tip genleşme deposu
tertip edilmiştir. Bu kapalı genleşme deposunun hesabı aşağıda özetlenmiştir.
Kazan kapasitesi : 52000 kcal/h (60.5 kW)
Sistemdeki yaklaşık su miktarı : 800 lt
Bina yüksekliği : 7 m
Emniyet ventili basıncı : Psv = 3.0 bar
Sistem son basıncı : Pe = 2.5 bar
Sistem ilk basıncı : Pa = 0.7 bar
Suyun genleşme miktarı : Ve = Va x n = 800 lt x 3.55 / 100 = 28.5 lt
Basınç faktörü :F = (1+Pe) / (Pe-Po) = (1+2.5) / (2.5-0.7) = 1.95
Su dolumu :Vs = 0.005 x 800 = 4 lt
Seçilen Tank Hacmi :V = (4 + 28.5) x 1.95 = 63.2 lt
Yapılan hesaba uygun bir adet 80 lt kapasitesinde, 3/0.7-2.5 bar işletme basıncında genleşme
kabı seçilemiştir. Genleşme kabı, değiştirilebilir membranlı tipte olup manometresi, emniyet
ile doldurma valfine sahiptir.
Bahsedildiği üzere, ısıtma sistemi gidiş kollektörü çıkışında üç adet ısıtma devresi teşkil
edilmiştir. Bu devrelerde kullanılacak pompaların özellikleri;
39
a. Radyatör Isıtma Devresi Sirkülasyon Pompaları
Debi= 28.927 / (20*1000) = 1.45 m3/h
Buna göre, düz boruya takılabilen tip çok devirli 1 asıl,1 yedek pompa seçilmiştir.
V = 2 m3/h mH = 4.5 mSS
b. Döşemeden Isıtma Devresi Sirkülasyon Pompaları
Debi= 5.000 / (10*1000) = 0.5 m3/h
Buna göre, düz boruya takılabilen tip çok devirli 1 asıl,1 yedek pompa seçilmiştir.
V = 1 m3/h mH = 2.0 mSS
c. Sıcak Su hazırlama Devresi Sirkülasyon Pompaları
Debi= 10.000 / (20*1000) = 0.5 m3/h
Buna göre, düz boruya takılabilen tip çok devirli 1 asıl,1 yedek pompa seçilmiştir.
V = 0.5 m3/h mH = 4 mSS
şeklinde özetlenmiştir.
Baca çapına ilişkin hesaplamalar DIN 4705’ün sadeleştirilmiş hesap yöntemine göre
yapılmış olup Ek 5’te detaylı bir biçimde sunulmuştur.
TS 1258 “Temiz su tesisatı hesaplama kuralları” baz alınarak belirlenen sıcak su
ihtiyacının karşılanmasına yönelik yapılan hesaplamaların sonucu Çizelge 4.3’te
özetlenmiştir.
Çizelge 4.3. Saatlik sıcak su ihtiyacı
Armatür Adet Sarfiyat (lt/h) Toplam Sarfiyat (lt/h) Lavabo 3 7.5 22.5 Duş 1 136 136 Eviye 1 35 35 Küvet 2 90 180 Ç.Makinası 1 70 70 Toplam 443.5 Kullanma Faktörü 0.3 133.05 Depolama Faktörü 0.7 93.135
Buna göre emniyetle seçilen boyler kapasitesi 100 lt. dir.
Kullanım sıcak suyunun borularda soğumasını önlemek amacı ile 1 adet düz boruya
takılabilen tip ıslak rotorlu sirkülasyon pompası seçilmiştir.
Kapasite : 1 m3/h
Tüm veriler ışığında seçilen cihazlar ısıtma tesisatı projelerinde yerleştirilerek Ek 1’de
gösterilmiştir.
40
4.3. Güneş Enerjisi Tesisatı Hesap Bulguları
Bu sisteme güneş enerji sisteminin adaptasyonunu yapacak olursak öncelikle “Yöntem”
bölümünde anlatılan kollektör seçimine ait hesapların yapılması gerekir. Bu anlamda güneş
enerji sistemi için Ek 6-11 arasında verilmiş tablolar kullanılarak Van için okunan değerler
ışığında gerekli hesaplamalar yapılmıştır.
Tesisin kurulacağı yerin enlemi : VAN 38º 28’ Toplayıcı azimut açısı : γ = 0º (ideal çözüm için) Kişi adedi : 5 kişi Kişi başına günlük sıcak su tüketimi : 50 lt/gün-kişi
sc : 4.18 kcal/kg ºC
istt : 50 ºC
şebt : 12.3ºC (Ek 9’dan)
I : 14.151 MJ/m² (Ek 7’den)
kolR : 0.76 (Ek 8’den)
T : 7.36 saat (Ek 6’dan)
a : 0.579 (Ek 10’dan)
b : 5.7 (Ek 10’dan)
ort : 8.8 (Ek 11’den)
kolA : 1.85 m² (kabul edilen ortalama kollektör alanı)
1. Eşitlik (3.2.8) kullanılarak tesisin günlük sıcak su tüketimi ( sm );
sm = 250 [lt/gün]
2. Eşitlik (3.2.9) kullanılarak tesisin günlük enerji gereksinimi ( günQ );
=günQ 39396.5 [kcal]
3. Eşitlik (3.2.10) ile toplayıcı ortalama sıcaklığı ( kort );
kort = 24.86 [ ºC]
4. β eğimli toplayıcı yüzeyine gelen günlük ortalama anlık toplam ışınım ( tI ) eşitlik (3.2.11)
kullanılarak;
tI = 405.9 [W/m²]
5. Eşitlik (3.2.12) kullanılarak toplayıcı verimi ( korη );
korη = 0.353
41
6. Gerekli toplayıcı alan (A) eşitlik (3.2.13) kullanılarak;
A= 3.79 [m²]
7. Eşitlik (3.2.14) ile gerekli toplayıcı sayısı (N);
N= 2.04 [adet]
Bulunur ve emniyetle üç adet kollektör seçilir.
Proje konusu binanın güneş enerji destekli ısıtma sistemine ait bilgisayar destekli
hesaplamalar T*SOL 4.4 programı vasıtasıyla yapılmıştır. Programa girilen değerler
neticesinde alınan sonuçlar ışığında bize bilgisayar tarafından oluşturulan sistemin şematik
gösterimi verilmiştir. Şekil 4.1’deki şematik gösterimde, günlük sıcak su ihtiyacını ve ısıtma
desteğini yıl boyunca karşılamak amacıyla gerekli kollektör yüzey alanı görülmektedir.
Gerekli güneş kollektör yüzey alanına Van ili için karşılık gelen kollektör yüzey alanı
radyasyonu yine program sayesinde elde edilmiştir. Güneş radyasyonuna karşılık gelen enerji
miktarı ve verim değerleri de bize sağlanan enerji tasarrufu konusunda somut deliller verir.
Şekil 4.1. Güneş enerji destekli mahal ısıtma sistemi program çıktısı.
Programdan elde edilen değerler Çizelge 4.5’te verilmiştir. Eşitlikler yardımıyla
kullanma sıcak su elde etmeye yönelik yapılan hesaplamalarda 3.79 m²’lik kollektör yüzeyi
hesaplanırken, mahal ısıtma desteğinde programın verdiği yüzey değeri 4.81 m² olmuştur.
42
Basit bir konut için sadece %21’lik ek yatırım söz konusudur. Bunun yanında sistem
veriminde %1.4’lük bir düşüş gözlenmektedir. Çizelge 4.4’te dikkat çeken en önemli nokta
yıllık tabanda sağlanan yakıt tasarrufudur.
Çizelge 4.4. Güneş enerji destekli mahal ısıtma Tsol Pro 4.4 program verileri
Yüklenen Kollektör
Gücü (kW)
Kollektör Yüzey Alanı
Radyasyonu (kWh/m2)
Kollektörlerin Ürettiği
Enerji(kWh/m2)
Fuel-Oil Tasarrufu
(lt/yıl)
Sistem Verimi
(%) 3.37 1679.34 846.76 362.1 33.9
Şekil 4.2 ise aynı programın toplam tüketimdeki güneş enerji tüketim yüzdesini
gösteren grafiktir. Bu grafik incelendiğinde güneş enerji sisteminin toplam tüketimin %65’ine
yakın bir bölümünü karşıladığı görülmüştür. Yazın, özelikle Temmuz, Ağustos ve Eylül
aylarında bu karşılama oranının %100’e ulaştığı durumlar söz konusudur. Sadece sıcak su
ihtiyacının karşılanması için bile güneş enerji sisteminin Van için çok önemli olduğu
söylenebilir.
Şekil 4.2. Güneş enerjisi tüketim eğrisi program çıktısı.
Şekil 4.3 güneş kollektör sıcaklığının aylara göre değişimini göstermektedir. Yine yazın,
Temmuz, Ağustos ve Eylül aylarında kollektör sıcaklığı en yüksek noktaya ulaşmaktadır.
43
Şekil 4.3. Kollektör sıcaklık eğrisi program çıktısı.
4.4. Güneş Enerji Tesisatının Ekonomik Analizi
Bu sisteme ait ekonomik veriler ise yine T*SOL 4.4 program sağlayıcısı ISISAN
firması tarafından proje üzerinden sisteme ilişkin teklif şeklinde sunulmuştur. Bu bağlamda
oluşturulan maliyet analiz tablosu üzerinden yorumlamak daha anlaşılır olmaktadır.
Burada, Van ilinde tasarımı yapılan villanın kışın ısıtılması ve yıl boyunca sıcak su
ihtiyacının karşılanmasında geleneksel sistem ve güneş enerjisi destekli ısıtma sisteminin
kurulmasıyla, kullanımının ekonomik açıdan değerlendirilmesine yer verilmiştir.
Bir enerji yatırımının ekonomik açıdan gerekli olup olmadığının değerlendirilmesi için
getireceği fayda ve masraflar yönünden ölçülmesi gerekmektedir. Enerji yatırımının
getireceği fayda ve masraflar, parasal ve parasal olmayan şeklinde sınıflandırılabilir. Güneş
enerjisi sisteminde parasal faydadan kasıt enerji temin etmedeki bağımsızlık, parasal olmayan
faydadan kasıt ise, sağladığı çevresel hava kalitesinin iyileştirilmesi gösterilebilir (Ataş,
2001).
Enerji Piyasası Düzenleme Kurumundan (EPDK) Van için alınan veriler
doğrultusunda kalorifer yakıtı olarak kullanılan fuel-oil no: 4’ün litre fiyatı 1.68 YTL
civarındadır (Anonim, 2007c). Bu sonuçtan yola çıkarak yıllık tabanda sağlanan yakıt
tasarrufunun parasal değeri 608.32 YTL olduğu tespit edilmiştir.
Yapılan hesaplamaların sonuçları Çizelge 4.5.‘de verilmiştir. Çizelgede;
fP : Fuel-oil ile çalışan sistemin ilk kurulum maliyetini,
44
gP : Güneş enerji destekli ısıtma sisteminin ilk kurulum maliyetini,
fE : Fuel-oil ile çalışan sistemin enerji ve işletme giderlerini,
gE : Güneş enerji destekli ısıtma sisteminin enerji ve işletme giderlerini,
fLCC : Fuel-oil ile çalışan sistemin yapım kullanım maliyetini,
gLCC : Güneş enerji destekli ısıtma sisteminin yapım kullanım maliyetini,
LOS : Yapım kullanım tasarruflarını göstermektedir.
Çizelge 4.5. Geleneksel ısıtma sistemi ile güneş enerji destekli ısıtma sisteminin ekonomik karşılaştırması
Yıl Pf
*(YTL) Pg
(YTL) Ef
(YTL) Eg
(YTL) LCCf
(YTL) LCCg
(YTL) LOS (YTL)
Kümülatif LCC (YTL)
1 2750.00 8780.00 35145.00 34602.00 37895.00 43382.00 -5487.00 -5487.00 2 37253.70 36678.12 37253.70 36678.12 575.58 -4911.42 3 39488.92 38878.81 39488.92 38878.81 610.11 -4301.31 4 41858.26 41211.54 41858.26 41211.54 646.72 -3654.58 5 44369.75 43684.23 44369.75 43684.23 685.52 -2969.06 6 47031.94 46305.28 47031.94 46305.28 726.66 -2242.40 7 49853.85 49083.60 49853.85 49083.60 770.26 -1472.15 8 52845.09 52028.61 52845.09 52028.61 816.47 -655.67 9 56015.79 55150.33 56015.79 55150.33 865.46 209.78
10 59376.74 58459.35 59376.74 58459.35 917.39 1127.17 11 62939.34 61966.91 62939.34 61966.91 972.43 2099.60 12 66715.70 65684.93 66715.70 65684.93 1030.78 3130.38 13 70718.65 69626.02 70718.65 69626.02 1092.62 4223.00 14 74961.76 73803.58 74961.76 73803.58 1158.18 5381.18 15 79459.47 78231.80 79459.47 78231.80 1227.67 6608.85 16 84227.04 82925.71 84227.04 82925.71 1301.33 7910.18 17 89280.66 87901.25 89280.66 87901.25 1379.41 9289.59 18 94637.50 93175.32 94637.50 93175.32 1462.18 10751.77 19 100315.75 98765.84 100315.75 98765.84 1549.91 12301.68 20 106334.69 104691.79 106334.69 104691.79 1642.90 13944.58
* YTL Yeni Türk Lirasını ifade eder.
Çizelge 4.5. bize şu sonuçları vermektedir.
a. Yapım kullanım tasarrufları güneş enerji destekli ısıtma sistemi lehine ikinci yıldan itibaren
pozitif değerler almaktadır. İlk yılda negatif olmasının sebebi ilk yatırım maliyetinin daha
yüksek olmasıdır.
45
b. Kümülatif yapım kullanım tasarrufları incelendiğinde güneş enerji destekli ısıtma sistemi
dokuzuncu yıldan itibaren kendini amorti etmektedir. Sistem bu yıldan sonra ekonomik olarak
fayda sağlamaya başlamıştır.
c. Bu durumda sistemin Van ilinde mahal ısıtma desteği de vermek suretiyle dokuz yıl
sonunda sağladığı enerji tasarrufu neticesinde maliyetini çıkardığı söylenebilir.
5. SONUÇ ve ÖNERİLER
Enerjinin ana kullanım alanları sanayi, ulaştırma ve binalardır. Enerjinin kullanım
alanlarında enerjiyi etkin kullanacak uygulamalar geliştirmek, gelişen teknoloji ve enerji
kaynaklarının sınırlı olması bakımından değer taşımaktadır. Gelişmiş ülkeler enerji
maliyetlerinin artması ve çevre kirliliğinin yoğunlaşmasıyla paralel olarak daha az enerji
tüketen binalar tasarlamaktadırlar. Bu kapsamda akla ilk gelen binaların güneşten daha iyi
yararlanacak şekilde inşa edilmesi, bina yalıtımına önem verilmesi, doğal havalandırma
yöntemlerinin kullanılması ve ısı geri kazanım sistemlerinin tasarlanması gelmektedir.
Yapılan araştırmalar bu şekilde tasarlanan binaların %30–50 arasında tasarruf yaptığını
göstermektedir.
Yapılan çalışmada öncelikle Van ilinde konumlanmış bir villanın ısı kaybı
hesaplanmıştır. Her hacmin ısı kaybı ayrı ayrı hesaplanarak villanın ısı kaybı 46386 kcal/h
olarak ortaya konulmuştur. Bu sonuçtan yola çıkarak araştırma konusu binanın ısıtma tesisatı
projelendirilmiştir. Isıtma kazanı olarak emniyetle 52000 kcal/h kapasiteli sıvı yakıtlı sıcak su
üreticili kazan seçilmiştir. Kalorifer kazanına ait diğer donanımlar sırasıyla 7 kg/h kapasiteli
brülör, 3 m³ kapasiteli yakıt deposu, 80 lt. kapasiteli kapalı genleşme deposu, 2 m³/h debiye
sahip radyatör ısıtma devresi devridaim pompası, 1 m³/h debiye sahip döşemeden ısıtma
devresi devridaim pompası, 0.5 m³/h debiye sahip sıcak su hazırlama devresi devridaim
pompası ile 100 lt kapasiteli sıcak su boyleri şeklinde hesaplanmıştır.
Araştırma konusu güneş enerji sistemlerine yönelik olmasından ötürü, bu yönde
yapılan hesaplamalar sonucunda gerekli kollektör yüzey alanı 3.79 m² bulunmuştur. Bu
kollektör alanına karşılık gelen kollektör sayısı üç olarak tespit edilmiştir.
Ekonomik verilerin araştırmayı daha etkin kılması açısından ISISAN firmasına ait
yazılımın çalıştırılmasıyla, sağlanabilecek yıllık yakıt tasarrufu 362.1 lt olarak elde edilmiştir.
Yine bu program vasıtasıyla elde edilen diğer veriler, 4.81 m² gerekli kollektör yüzeyi, 846.76
kWh/m² bu alana karşılık gelen kollektörlerin ürettiği enerji şeklindedir. Program verileriyle,
yapılan hesapların uyuşması çok dikkat çekicidir. ISISAN firmasından alınan keşif
maliyetlerinin analiz edilmesi ışığında sağlanan yakıt tasarrufu ile sistemin dokuzuncu yılda
ilk kurulum maliyetini karşıladığı tespit edilmiştir.
Yenilenebilir enerji kaynaklarının yaygın olarak kullanılmasının ana sebebi ilk
kurulum maliyetlerinin daha yüksek olmasıdır. Ancak bu çalışmadan da elde edilen veriler
47
ışığında güneş enerjili sıcak su sisteminin ilk yatırım maliyetlerini, geleneksel tip sistemlerle
karşılaştırıldığında ekonomik ömrünün yarısı dolmadan amorti ettiği görülmektedir. Bunun
yanı sıra geleneksel tip sistemlerin çevreye verdiği kirliliği temizlemek için harcanan
masrafları da göz önüne aldığımızda güneş enerjili sistemin maddi değerinin yanında çevresel
faydalar getirdiği bir gerçektir.
Bu sonuçtan hareketle, güneş enerjisine ait uygulamaların yaygınlaştırılması ve
bu yönde yatırım yapılması devlet politikası olmalıdır. Böylelikle günümüzde süre gelen
enerji dar boğazlarının aşılmasında etkin bir rol üstlenilebilir.
Yapılan çalışmanın sayısal olması güneş enerjisine yönelik deneysel yatırımın önünü
açması bakımından değer taşımaktadır. Tasarlanan sisteme ait ekonomik girdilerin yanı sıra
çevre temizliğine katkıları göz önüne alındığında yakın vadede çok önemli kazanımlar elde
edilmesi muhtemeldir. Bu bakımdan değerlendirildiğinde bile yenilenebilir enerji
kaynaklarına yönelmek ülke ekonomisi ve yaşanabilir bir çevre için kaçınılmaz olmaktadır.
KAYNAKLAR Aghbalou, F., Badia, F., Illa, J., 2006. Exergetic Optimization of Solar Collector and Thermal
Energy Storage System. International Journal of Heat and Mass Transfer, 49:1255-
1263.
Altuntop, N., Tekin, Y., İlbaş, M., 2001. Güneş Enerjisi Tesisatı Kollektör Ve Boru
Bağlantılarında Yapılan Hataların Isıl Verime Etkisinin Deneysel İncelenmesi.
Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu ve Sergisi . 12-13 Ekim 2001. Kayseri.
43-52. MMO, Yay. No: E/2001/275.
Altuntop, N., Tekin, Y., 2003. Güneşli Sıcak Su Üretim Sistemlerinde Otomatik Kontrol
Uygulamaları. Güneş Enerjisi Sistemleri Sempozyumu ve Sergisi . 20-21 Haziran 2003.
Mersin. 62-69. MMO, Yay. No: E/2003/321. Mersin. 295.
Altuntop, N., 2005. Güneş Enerjisi Tesisatlarında Antifriz Olarak Etilen ve Propilen Glikol
Kullanımının İncelenmesi. Tesisat Mühendisliği Dergisi, 31-38.
Anonim, 2001. Binalarda Isı Yalıtım Proje Hazırlama Esasları. MMO, Yay. No: 247,
Ankara. 59.
Anonim, 2003. Güneş Enerjisi Tesisatı. Isısan Çalışmaları, Yay. No: 325, İstanbul. 152.
Anonim, 2007a. www.eie.gov.tr, (05.03.2007).
Anonim, 2007b. www.viessmann.com.tr, (05.03.2007).
Anonim, 2007c. http://akaryakit.epdk.org.tr, (10.05.2007).
Ataş, A., 2001. Güneş Enerjisinden Yararlanarak Konutların Isıtılması ve Sıcak Su Elde
Edilmesi Üzerine Bir Araştırma (yüksek lisans tezi, basılmamış). Gazi Üniversitesi,
Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
Battisti, R., Corrado, A., 2005. Enviromental Assessment of Solar Thermal Collectors with
Integrated Water Storage. Journal of Cleaner Production, 13 :1295-1300.
Çakmanus, İ., Böke, A., 2001. Binaların Güneş Enerjisi ile Pasif Isıtılması ve Soğutulması.
Tesisat Mühendisliği Dergisi, 7-16.
Çolak, M., 1993. Güneş Enerjili Su Isıtıcılarında Ayar ve Kontrol Yöntemleri. Tesisat
Mühendisliği Dergisi, 1 (5):38-41.
Dağsöz, A. K., 1993. Güneş Enerjisinden Yararlanılarak Binaların Isıtılması. Tesisat
Mühendisliği Dergisi, 1 (5):58-62.
Ekmekçi, İ., Dizdar, H., Özçelebi, S., 2001. Kocaeli İli İçin Bir Güneş Enerjili Su Isıtma
Sistemi ve Boyutlandırılması. Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu ve Sergisi
. 12-13 Ekim 2001. Kayseri. 35-41. MMO, Yay. No: E/2001/275.
49
Eltez, M., 2003. Güneş Enerjisi Kullanımında Isıl Odaklama Teknolojileri ve Uygulama
Örnekleri. Güneş Enerjisi Sistemleri Sempozyumu ve Sergisi . 20-21 Haziran 2003.
Mersin. 1-13. MMO, Yay. No: E/2003/321. Mersin. 295.
Evcilmen, S., 1993. Doğal Enerji Kaynağı Güneş Enerjisi ve Güneş Enerji Sistemleri. Tesisat
Mühendisliği Dergisi, 1 (5):26-29.
Genceli, O. F., Parmaksızoğlu, İ. C., 2004. Kalorifer Tesisatı. MMO, Yay. No: 352/2,
İstanbul. 411.
Güngör, A., 1994. Güneş Enerjisi ile Sıcak Su Hazırlama Sistemleri Projelendirme
Esasları. Ege Üniversitesi, Güneş Enerjisi Enstitüsü, İzmir.
Güngör, A., 1993. Binaların Doğal Isıtma ve Soğutulması İçin Güneş Enerjili Pasif
Sistemlerin Kullanımı. Tesisat Mühendisliği Dergisi, 1 (5):20-25.
Günerhan, H., 1993. Sıvılı Düzlemsel Güneş Kollektörleri Üzerine Parametrik Bir İnceleme.
Tesisat Mühendisliği Dergisi, 1 (5):42-45.
Kalogirou, S., Florides, G., Tripanagnostopoulos, Y., Souliotis, M., 2006. Performance of a
Solar System Used for Heating, Cooling and Hot Water Production Employing Colored
Collectors. Türk Tesisat Mühendisleri Derneği,46:37-41.
Kaşka, Ö., 2002. Experimental Investigation of Performance of Solar Assisted Heat Pump
Space Heating System with an Energy Storage (yüksek lisans tezi, basılmamış).
Gaziantep Üniversitesi, Makine Mühendisliği, Gaziantep.
Kılıç, A., 1993a. Güneş Enerjili Sıcak Su Sistemlerinin Seçimi, Tasarımı ve İşletilmesi.
Tesisat Mühendisliği Dergisi, 1 (5):30-37.
Kılıç, A., 1993b. Güneş Enerjisi ve Uygulamaları. Tesisat Mühendisliği Dergisi, 1 (5):6-13.
Oral, G. K., 2003. Güneş Enerjisinden Yararlanmada Pasif Sistem Tasarımı. Güneş Enerjisi
Sistemleri Sempozyumu ve Sergisi . 20-21 Haziran 2003. Mersin. 178-186. MMO, Yay.
No: E/2003/321. Mersin. 295.
Reyes, E. T., Gortari, J. G. C., Salazar B. A. I., Nunez M. P., 2001. A Design Method of Flat-
Plate Solar Collectors Based on Minimum Entropy Generation. Exergy an
International Journal , 1 (1):46-52.
Uzunoğlu, M., Yüksel, R., Ok, M., 2001. Güneş Enerjisi ve Kulanı Alanları. Yenilenebilir
Enerji Kaynakları Sempozyumu ve Sergisi . 12-13 Ekim 2001. Kayseri. 89-95. MMO,
Yay. No: E/2001/275.
56
EK-3. Isı kaybı hesabı.
VİLLA ISI KAYBI HESABI (I. KAT)
TİP YÖN BOY(M) YÜK.(M) ADET ALAN(M2) ÇIKAN (M2) NET
ALAN(M2) U ∆T C˚
KAYIP (kcal/h)
101 HOL 20 C˚ Qt = 661 kcal/h CP K 0.90 0.90 1 0.81 0.81 2.8 35 79
KİR. K 3.00 0.60 1 1.80 1.80 0.7 35 44
DD K 3.00 3.00 1 9.00 2.61 6.39 0.45 35 101 Ta 6.00 4.00 1 24.00 24.00 0.3 29 209
∑ (a.l) = ( 1 * 2.0 * 3.6 ) Qo = 433 Zo% = 15 Zw = 0 Zh% = 5 Zt% = 20 Qz = 520 ∑ (a.l) * H * R * Ze * ( Ti – Td ) = 7.2 * 0.8 * 0.7 * 1.0 * 35 Qs = 141
TİP YÖN BOY(M) YÜK.(M) ADET ALAN(M2) ÇIKAN (M2) NET
ALAN(M2) U ∆T C˚
KAYIP (kcal/h)
102 GÜNLÜK OTURMA ODASI 22 C˚ Qt = 1668 kcal/h CP K 2.20 2.20 1 4.84 4.84 2.8 37 501
KİR. K 11.20 0.60 1 6.72 6.72 0.7 37 174
DD K 11.20 3.00 1 33.60 11.56 22.04 0.45 37 367 Ta 6.00 4.00 1 24.00 24.00 0.3 31 223 ∑ (a.l) = ( 1 * 2.0 * 3.6 ) Qo = 1266 Zo% = 15 Zw = 0 Zh% = 5 Zt% = 20 Qz = 1519 ∑ (a.l) * H * R * Ze * ( Ti – Td ) = 7.2 * 0.8 * 0.7 * 1.0 * 37 Qs = 149
TİP YÖN BOY(M) YÜK.(M) ADET ALAN(M2) ÇIKAN (M2) NET
ALAN(M2) U ∆T C˚
KAYIP (kcal/h)
103 EBEVEYN YATAK ODASI 20 C˚ Qt = 2266 kcal/h CP K 2.20 2.20 1 4.84 4.84 2.8 35 474
CP K 0.75 1.60 1 1.20 1.20 2.8 35 118
KİR. K 12.50 0.60 1 7.50 7.50 0.7 35 184
DD K 12.50 3.00 1 37.50 13.54 23.96 0.45 35 377
Ta 6.00 5.00 1 30.00 30.00 0.3 29 261 ∑ (a.l) = ( 1 * 2.0 * 8.8 ) + ( 1 * 2.0 * 4.7 ) Qo = 1414 Zo% = 15 Zw = 0 Zh% = 5 Zt% = 20 Qz = 1697 ∑ (a.l) * H * R * Ze * ( Ti – Td ) = 27.0 * 0.8 * 0.7 * 1.0 * 35 Qs = 529
TİP YÖN BOY(M) YÜK.(M) ADET ALAN(M2) ÇIKAN (M2) NET
ALAN(M2) U ∆T C˚
KAYIP (kcal/h)
104 BANYO 26 C˚ Qt = 782 kcal/h CP K 0.90 0.90 1 0.81 0.81 2.8 41 93
KİR. K 3.00 0.60 1 1.80 1.80 0.7 41 52
DD K 3.00 3.00 1 9.00 2.61 6.39 0.45 41 118
Ta 6.00 4.00 1 24.00 24.00 0.3 35 252 ∑ (a.l) = ( 1 * 2.0 * 3.6 ) Qo = 515 Zo% = 15 Zw = 0 Zh% = 5 Zt% = 20 Qz = 617
57
∑ (a.l) * H * R * Ze * ( Ti – Td ) = 7.2 * 0.8 * 0.7 * 1.0 * 41 Qs = 165
EK-3. (Devam) Isı kaybı hesabı.
TİP YÖN BOY(M) YÜK.(M) ADET ALAN(M2) ÇIKAN (M2) NET
ALAN(M2) U ∆T C˚
KAYIP (kcal/h)
105 YATAK ODASI 20 C˚ Qt = 1526 kcal/h CP K 1.60 2.20 1 3.52 3.52 2.8 35 345
KİR. K 11.00 0.60 1 6.60 6.60 0.7 35 162
DD K 11.00 3.00 1 33.00 10.12 22.88 0.45 35 360
Ta 3.00 6.00 1 18.00 18.00 0.3 29 157 ∑ (a.l) = ( 1 * 2.0 * 7.6 ) Qo = 1024 Zo% = 15 Zw = 0 Zh% = 5 Zt% = 20 Qz = 1228 ∑ (a.l) * H * R * Ze * ( Ti – Td ) = 15.2 * 0.8 * 0.7 * 1.0 * 35 Qs = 298
TİP YÖN BOY(M) YÜK.(M) ADET ALAN(M2) ÇIKAN (M2) NET
ALAN(M2) U ∆T C˚
KAYIP (kcal/h)
106 BANYO 26 C˚ Qt = 709 kcal/h CP K 0.90 0.90 1 0.81 0.81 2.8 41 93
KİR. K 2.00 0.60 1 1.20 1.20 0.7 41 34
DD K 2.00 3.00 1 6.00 2.01 3.99 0.45 41 74
Ta 6.00 4.00 1 24.00 24.00 0.3 35 252 ∑ (a.l) = ( 1 * 2.0 * 3.6 ) Qo = 453 Zo% = 15 Zw = 0 Zh% = 5 Zt% = 20 Qz = 544 ∑ (a.l) * H * R * Ze * ( Ti – Td ) = 7.2 * 0.8 * 0.7 * 1.0 * 41 Qs = 165
TİP YÖN BOY(M) YÜK.(M) ADET ALAN(M2) ÇIKAN (M2) NET
ALAN(M2) U ∆T C˚
KAYIP (kcal/h)
107 YATAK ODASI 20 C˚ Qt = 1526 kcal/h CP K 1.60 2.20 1 3.52 3.52 2.8 35 345
KİR. K 11.00 0.60 1 6.60 6.60 0.7 35 162
DD K 11.00 3.00 1 33.00 10.12 22.88 0.45 35 360 Ta 3.00 6.00 1 18.00 18.00 0.3 29 157 ∑ (a.l) = ( 1 * 2.0 * 7.6 ) Qo = 1024 Zo% = 15 Zw = 0 Zh% = 5 Zt% = 20 Qz = 1228 ∑ (a.l) * H * R * Ze * ( Ti – Td ) = 15.2 * 0.8 * 0.7 * 1.0 * 35 Qs = 298
VİLLA ISI KAYBI HESABI ( ZEMİN KAT)
TİP YÖN BOY(M) YÜK.(M) ADET ALAN(M2) ÇIKAN (M2) NET
ALAN(M2) U ∆T C˚
KAYIP (kcal/h)
ZO1 HOL 20 C˚ Qt = 1040 kcal/h DK K 1.70 2.20 1 3.74 3.74 4 35 524
KİR. K 2.80 0.60 1 1.68 1.68 0.7 35 41 DD K 2.80 3.00 1 8.40 5.42 2.98 0.45 35 47 ∑ (a.l) = ( 1 * 2.0 * 7.8 ) Qo = 612 Zo% = 15 Zw = 0 Zh% = 5 Zt% = 20 Qz = 734 ∑ (a.l) * H * R * Ze * ( Ti – Td ) = 15.6 * 0.8 * 0.7 * 1.0 * 35 Qs = 306
58
EK-3. (Devam) Isı kaybı hesabı.
TİP YÖN BOY(M) YÜK.(M) ADET ALAN(M2) ÇIKAN (M2) NET
ALAN(M2) U ∆T C˚
KAYIP (kcal/h)
ZO2 MUTFAK 20 C˚ Qt = 3625 kcal/h CP K 0.90 1.30 1 1.17 1.17 2.8 35 115
CP K 0.70 2.65 2 3.71 3.71 2.8 35 364 CP K 2.32 2.65 1 6.15 6.15 2.8 35 603 CP K 1.60 1.60 1 2.56 2.56 2.8 35 251
KİR. K 15.00 0.60 1 9.00 9.00 0.7 35 221
DD K 15.00 3.00 1 45.00 22.59 22.41 0.45 35 353 ∑ (a.l) = ( 1 * 2.0 * 4.4 ) + ( 2 * 2.0 * 6.7 ) + ( 1* 2.0 * 9.9 ) + ( 1 * 2.0 * 6.4) Qo = 1905 Zo% = 15 Zw = 0 Zh% = 5 Zt% = 20 Qz = 2286 ∑ (a.l) * H * R * Ze * ( Ti – Td ) = 68.3 * 0.8 * 0.7 * 1.0 * 35 Qs = 1339
TİP YÖN BOY(M) YÜK.(M) ADET ALAN
(M2) ÇIKAN (M2) NET
ALAN(M2) U ∆T C˚
KAYIP (kcal/h)
ZO3 SALON 22 C˚ Qt = 6565 kcal/h CP K 2.20 1.60 2 7.04 7.04 2.8 37 729
CP K 0.75 1.60 2 2.40 2.40 2.8 37 249
CP K 1.70 1.60 1 2.72 2.72 2.8 37 282 KİR. K 24.00 0.60 1 14.40 14.40 0.7 37 373
DD K 24.00 3.00 1 72.00 26.56 45.44 0.45 37 757
CP K 2.40 5.10 1 12.24 12.24 2.8 37 1268
KİR. K 4.00 0.60 1 2.40 2.40 0.7 37 62 DD K 4.00 6.00 1 24.00 14.64 9.36 0.45 37 156 ∑ (a.l) = ( 2 * 2.0 * 7.6 ) + ( 2 * 2.0 * 4.7 ) + ( 1* 2.0 * 6.6 ) + ( 1 * 2.0 * 15 ) Qo = 3875 Zo% = 15 Zw = 0 Zh% = 5 Zt% = 20 Qz = 4650 ∑ (a.l) * H * R * Ze * ( Ti – Td ) = 92.4 * 0.8 * 0.7 * 1.0 * 37 Qs = 1915
TİP YÖN BOY(M) YÜK.(M) ADET ALAN(M2) ÇIKAN (M2) NET
ALAN(M2) U ∆T C˚
KAYIP (kcal/h)
ZO4 HOL 20 C˚ Qt = 696 kcal/h DK K 0.90 2.20 1 1.98 1.98 4 35 277
KİR. K 2.50 0.60 1 1.50 1.50 0.7 35 36.75
DD K 2.50 3.00 1 7.50 3.48 4.02 0.45 35 63 ∑ (a.l) = ( 1 * 2.0 * 6.2 ) Qo = 377 Zo% = 15 Zw = 0 Zh% = 5 Zt% = 20 Qz = 453 ∑ (a.l) * H * R * Ze * ( Ti – Td ) = 12.4 * 0.8 * 0.7 * 1.0 * 35 Qs = 243
TİP YÖN BOY(M) YÜK.(M) ADET ALAN(M2) ÇIKAN(M2) NET
ALAN(M2) U ∆T C˚
KAYIP (kcal/h)
ZO5 WC 18 C˚ Qt = 119 kcal/h KİR. K 2.00 0.60 1 1.20 1.20 0.70 33 28
DD K 2.00 3.00 1 6.00 1.20 4.80 0.45 33 71 Qs = 0 Qo = 99 Zo% = 15 Zw = 0 Zh% = 5 Zt% = 20 Qz = 119
59
EK-3. (Devam) Isı kaybı hesabı.
TİP YÖN BOY(M) YÜK.(M) ADET ALAN(M2) ÇIKAN (M2) NET
ALAN(M2) U ∆T C˚
KAYIP (kcal/h)
Z06 ÇALIŞMA ODASI 20 C˚ Qt = 1071 kcal/h CP K 1.60 1.60 1 2.56 2.56 2.80 35 251
KİR. K 9.00 0.60 1 5.40 5.40 0.70 35 132 DD K 9.00 3.00 1 27.00 7.96 19.04 0.45 35 300 ∑ (a.l) = ( 1 * 2.0 * 6.4 ) Qo = 683 Zo% = 15 Zw = 0 Zh% = 5 Zt% = 20 Qz = 820 ∑ (a.l) * H * R * Ze * ( Ti – Td ) = 12.8 * 0.8 * 0.7 * 1.0 * 35 Qs = 251
VİLLA ISI KAYBI HESABI ( BODRUM KAT )
TİP YÖN BOY(M) YÜK.(M) ADET ALAN(M2) ÇIKAN (M2) NET
ALAN(M2) U ∆T C˚
KAYIP (kcal/h)
B01 DEPO 20 C˚ Qt = 742 kcal/h CP 1.60 0.50 1 0.80 0.80 2.80 35 78
DD 11.00 3.00 1 33.00 0.80 32.20 0.45 21 304
Dö 4.00 4.00 1 16.00 16.00 0.50 15 120 ∑ (a.l) = ( 1 * 2.0 * 4.2 ) Qo = 503 Zo% = 15 Zw = 0 Zh% = 0 Zt% = 15 Qz = 578 ∑ (a.l) * H * R * Ze * ( Ti – Td ) = 8.4 * 0.8 * 0.7 * 1.0 * 35 Qs = 164
TİP YÖN BOY(M) YÜK.(M) ADET ALAN(M2) ÇIKAN (M2) NET
ALAN(M2) U ∆T C˚
KAYIP (kcal/h)
B02 ÇAMAŞIR ODASI 20 C˚ Qt = 167 kcal/h DD 2.80 3.00 1 8.40 8.40 0.45 21 79
Dö 2.00 4.00 1 8.00 8.00 0.50 15 60 ∑ (a.l) = ( 1 * 2.0 * 4.2 ) Qo = 139 Zo% = 20 Zw = 0 Zh% = 0 Zt% = 20 Qz = 167
TİP YÖN BOY(M) YÜK.(M) ADET ALAN(M2) ÇIKAN (M2) NET
ALAN(M2) U ∆T C˚
KAYIP (kcal/h)
B03 SIĞINAK 20 C˚ Qt = 818 kcal/h CP 1.60 0.50 1 0.80 0.80 2.8 35 78 DD 12.00 3.00 1 36.00 0.80 35.20 0.45 21 333
Dö 3.00 7.00 1 21.00 21.00 0.50 15 158 ∑ (a.l) = ( 1 * 2.0 * 4.2 ) Qo = 569 Zo% = 15 Zw = 0 Zh% = 0 Zt% = 15 Qz = 654 ∑ (a.l) * H * R * Ze * ( Ti – Td ) = 8.4 * 0.8 * 0.7 * 1.0 * 35 Qs = 164
TİP YÖN BOY(M) YÜK.(M) ADET ALAN(M2) ÇIKAN (M2) NET
ALAN(M2) U ∆T C˚
KAYIP (kcal/h)
B04 BANYO 26 C˚ Qt = 308 kcal/h CP 0.50 0.50 1 0.25 0.25 2.80 41 29
DD 3.00 3.00 1 9.00 0.25 8.75 0.45 27 106
Dö 2.00 2.50 1 5.00 5.00 0.50 21 53 ∑ (a.l) = ( 1 * 2.0 * 2.0 )
60
Qo = 188
EK-3. (Devam) Isı kaybı hesabı. Zo% = 15 Zw = 0 Zh% = 0 Zt% = 15 Qz = 216 ∑ (a.l) * H * R * Ze * ( Ti – Td ) = 4.0 * 0.8 * 0.7 * 1.0 * 41 Qs = 92
TİP YÖN BOY(M) YÜK.(M) ADET ALAN(M2) ÇIKAN (M2) NET
ALAN(M2) U ∆T C˚
KAYIP (kcal/h)
B05 DEPO KÖMÜRLÜK 20 C˚ Qt = 4351 kcal/h CP K 2.40 2.20 1 5.28 5.28 2.80 35 517 CP K 2.20 1.60 2 7.04 7.04 2.80 35 690 CP K 1.70 0.70 1 1.19 1.19 2.80 35 117
KİR. K 25.00 0.60 1 15.00 15.00 0.70 35 368
DD K 25.00 3.00 1 75.00 28.51 46.49 0.45 21 439
Dö 4.00 15.00 1 60.00 60.00 0.50 15 450 ∑ (a.l) = ( 1 * 2.0 * 9.2 ) + ( 2 * 2.0 * 7.6 ) + ( 1 * 2.0 * 7.6 ) Qo = 2581 Zo% = 15 Zw = 0 Zh% = 5 Zt% = 20 Qz = 3097 ∑ (a.l) * H * R * Ze * ( Ti – Td ) = 64.0 * 0.8 * 0.7 * 1.0 * 35 Qs = 1254
TİP YÖN BOY(M) YÜK.(M) ADET ALAN(M2) ÇIKAN (M2) NET
ALAN(M2) U ∆T C˚
KAYIP (kcal/h)
B06 HOL 20 C˚ Qt = 809 kcal/h DK K 0.90 2.20 1 1.98 1.98 4.00 35 277
KİR. K 2.50 0.60 1 1.50 1.50 0.70 35 37 DD K 2.50 3.00 1 7.50 3.48 4.02 0.45 21 38
Dö 4.00 4.00 1 16.00 16.00 0.50 15 120 ∑ (a.l) = ( 1 * 2.0 * 6.2 ) Qo = 472 Zo% = 15 Zw = 0 Zh% = 5 Zt% = 20 Qz = 566 ∑ (a.l) * H * R * Ze * ( Ti – Td ) = 12.4 * 0.8 * 0.7 * 1.0 * 35 Qs = 243
61
EK-4. Radyatör cetveli.
RADYATÖR CETVELİ
ODA NO ODA ADI SIC. ISI
KAYBI ISITICI ELEMAN
TOPLAM GRUP UZUNLUK TİP VERİM VERİM ºC kcal/h SAYISI m. kcal/h kcal/h 1. KAT 101 HOL 20 661 1 0.5 PKKP/400 1652 826 102 OTURMA ODASI 22 1168 1 1 PKKP/600 2209 2209 103 YATAK ODASI 20 2266 2 0.8 PKKP/400 1652 2643.2 104 BANYO 26 782 1 0.5 PKKP/600 1999 999.5 105 YATAK ODASI 20 1526 1 1 PKKP/600 2312 2312 106 BANYO 26 709 1 0.5 PKKP/600 1999 999.5 107 YATAK ODASI 20 1526 1 1 PKKP/600 2312 2312 ZEMİN KAT Z01 HOL 20 1855 1 1 PKKP/600 2312 2312
Z02 MUTFAK 20 3625 2 1 PKKP/600 2312 4624 Z03 SALON 22 6565 4 1 PKKP/600 2209 8836 Z04 HOL 20 696 Z01'E EKLENDİ Z05 WC 18 119 Z01'E EKLENDİ Z06 CALISMA ODASI 20 1071 1 1 PKKP/400 1652 1652
BODRUM KAT B01 DEPO 20 742 1 0.5 PKKP/600 2312 1156 B02 CAMASIR ODASI 20 167 1 0.5 PKKP/600 2312 1156 B03 SIGINAK 20 818 1 0.8 PKKP/600 2312 1849.6 B04 BANYO 26 308 1 0.5 PKKP/600 1999 999.5
B05 DEPO KOMURLUK 20 5160 *Yerden Isıtma 6316
B06 HOL 20 809 B05'E EKLENDİ
TOPLAM ISI KAYBI : 29449 TOPLAM KAZAN YÜKÜ : 34886.3
* B05 ‘deki yerden ısıtma, radyatör devresi yükünün toplamına dahil edilmemiştir.
62
EK-5. Baca hesabı. (DIN 4705)
1. Sistemdeki kalorifer kazanının baca kesit hesapları MMO Yayın No: 352'de verilen DIN
4705'e göre yapılmıştır. Seçilen kazan için alçak basınçlı üflemeli brülör kullanılmıştır. Eşitlik
(3.2.7) kullanılarak baca kesiti hesaplanmıştır.
2. Baca kesiti F seçilir. H = 9 m baca yüksekliği ve kazan kapasitesi 60 kW dır. Baca kesiti
20x20 cm kare olarak kabul edilmiştir.Buna göre hesaplar kontrol edildiğinde;
3. Duman gazı hesapları (Vg):
Vg = mxQk / 1000 (kg/s)
Vg = 0.6 x 60 /1000 = 0.036 (kg/s)
m =0.6 (Genceli ve ark., 2004)
bulunmuştur.
4. Baca çekişi PH belirlenir. H = 9 m baca yüksekliği ve baca gazı sıcaklığı 150 ° C alınmıştır.
PH = 25 Pa (Genceli ve ark., 2004).
5. Hava emilmesi için belirlenir. PL = 0 seçilmiştir. Bu değer sadece kömürlü kazanlar için
kullanılır.
6. Kazandaki gaz tarafı basınç kaybı : Pw = 20 Pa (Demirdöküm katoloğundan seçilmiştir.)
7.Bağlantı kayıpları ile bacadaki kayıplar PA ve PE aşağıdaki gibi hesaplanır.
Kazan alçak basınçlı sıvı yakıtlı olduğundan dolayı;
T=150°C (Baca gazı sıcaklığı)
Kazan bağlantı kanalı çapı Ф 20 cm, kesiti = 0.0314 m2, uzunluğu = 1 m
Kanalda 1 adet 90 ° dirsek ve bacaya giriş bulunmaktadır.
Baca etkin yüksekliği H = 9 m
kullanılmıştır. Buna göre;
* Baca çapı 20 x 20 cm (F= 0.04 m2) (Baca kare baca)
* Duman gaz miktarı Vg = 0.036 kg / sn
* PH = 25 Pa
* PL = 0 (Üflemeli brülörlü kazan )
* Pw = 20 Pa
* PAiçin;
PA = 1.27 x 273 / (273+150) = 0.82 kg / m3 ; VM= 0.036/(0.82 x 0.0314) = 1.4 m/sn ;
r = 0.0015 , λ = 0.045 Z = 0.6+ 0.6 = 1.2
63
PA= 0.75 x 0.82 x( 1.4 ) 2 ( 0.045x1 / 0.20 + 1.2)= 1.72 Pa
* PE için,;
Wm = 0.036 / 0.82 x 0.25 = 1.10 m / sn
r = 0.004, λ = 0.057, Z=1
PE = 0.75 x 0.82 x( 1.10 f{ 0.057x9/ 0.2+ 1 ) = 2.65 Pa
elde edilir.
8. Eşitlik (3.2.7) de bulunan değerler yerlerine konulursa;
PH = 25 Pa = 0 + 20 + 1.72 + 2.65 = 24.37 25 Pa < 25 Pa
olduğu görülmüştür. Bu durumda yapılan hesap doğrudur. Hesaplanan değerler aşağıdaki
gibidir özetlenmiştir;
Baca kesiti: 20 x 20 cm
Baca yüksekliği h = 9 cm
Baca imalat malzemesi: Tuğla duvarlı bacalar
Kazan Baca bağlantı kanalı : Ф 20 cm.
64
EK-6. İl ve ilçelerimizin aylık ortalama güneşlenme süreleri. (Güngör, 1994)
EK-7. Yatay yüzeye gelen toplam güneş ışınımı ortalama değerleri (MJ/m²). (Güngör, 1994)
65
EK-8. Güneş enerjisi toplayıcıları eğim açısına göre günlük ortalama güneş ışınımı dönüşüm
katsayıları. (Güngör, 1994)
EK-9. Ortalama şehir şebeke suyu sıcaklığı değerleri. (Güngör, 1994)
66
EK-10. Bazı farklı güneş enerjisi toplayıcıları için verim faktörleri. (Güngör, 1994)
EK-11. Bazı istasyonlar için ortalama çevre sıcaklığı. (Güngör, 1994)
67
ÖZ GEÇMİŞ
1977 yılında Adıyaman’da doğdu. İlköğrenimini Aydın’ın Söke ilçesinde
Kocagözoğlu İlkokulunda, ortaokul ve lise öğrenimini ise İzmir 60 ncı Yıl Anadolu Lisesinde
tamamladı. 2000 yılında Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine
Mühendisliği Bölümünden mezun oldu. İzmir’de Genta Uluslar arası İnş. ve Taah.Tic.A.Ş’de
şantiye planlama mühendisi olarak çalıştıktan sonra 2003 yılında Milli Savunma Bakanlığı
İnş.Eml. ve NATO Enf. Dairesine bağlı Diyarbakır Bölge Başkanlığında kontrol mühendisi
olarak atandı. Evlidir ve 2006 yılından itibaren Milli Savunma Bakanlığı İnş.Eml. ve NATO
Enf. Dairesinde proje inceleme mühendisi olarak çalışmaya devam etmektedir.