HEHeHeİlB - TMMOB Makina Mühendisleri Odası Arşivi - Makina ...

Geneş enerjisiyle ısı pompasının birlikte kullanıldığı
sistemler:
Güneş enerjisiyle ısı pompasının birlikte kullanıldığı
iki sistem vardır. Bunlar:
1. paralel sistem
2. seri sistem
dir. Her iki sistemin de birbirine göre üstünlükleri ve sakıncaları
vardır. Birinci sistemde güneş enerjisinin ve ısı pompasının
ayrı ayrı ısıtmaya katkıları öngörüldüğü halde, ikinci
sistemde güneş enerjisinin ısıtmaya olan etkisi kaldırılarak,
yalnızca ısı pompasının buharlaşma sıcaklığı iyileştirilmeye
çalışılmıştır.
Kuşkusuz, her iki sistemi ayn ayrı incelememiz, bizi
daha akılcı bir üçüncü sistem fikrine yöneltecektir.
Paralel Sistem
Güneş enerjisi konusunda yapılan araştırmaların uzantısında,
en düşüK yatırım ve işletme masraflarının gerçekleştirilmesi
amacıyla, paralel ve seri olmak üzere iki sistem
önerilmiş ve geliştirilmiştir. Paralel sistemde, güneş enerjisi
ve ısı pompası ayrı ayn çalışarak, dış atmosferden aldıkları
ısıyı ısıtılacak ortama gönderirler. Seri sistemde ise; ısı pompası,
güneş toplayıcılarında biriken ısıyı değerlendirerek
ısıtılacak ortama ısı transferini gerçekleştirirler.
Yapılan araştırmalara göre, aynı tasarım koşullan için,
aşağı yukarı eş bir performans faktörü ortaya çıkarılmıştır.
Bir başka deyişle, ekonomik açıdan sistemlerin birbirlerine
göre belirgin bir üstünlükleri yoktur.
Şekil 1 Paralel Sistem
Şekil 1. de görülen paralel güneş yardımlı ısı pompası
sisteminde, ısı pompası ve güneş enerjisi birbirinden bağımsız
olarak ısıtmada kullanılır. Gerektiğinde kullanılması
amacıyla, bir de yardımcı ısıtma devresi eklenmiştir.
Seri Sistem
Bölüm 2.1 de belirtildiği gibi, paralel ve seri sistem
arasında sistem tasarımı, termik ve ekonomik analiz, kullanım
kolaylığı, bakımı vs. açısından pek fazla fark yoktur.
Uygulanım yerine göre, ikisinin de üstünlükleri ve sakıncaları
vardır. Şekil 2'de görüldüğü gibi, seri sistem sürekli
olarak güneş enerjisinden yararlanır. Böylece;
24
Şekil 2 Seri Sistem
daha yüksek bir buharlaşma şartı elde edildiğinden, Carnot
çevriminden de hatırlanacağı gibi, yoğuşma sıcaklığı daha
yüksek olacaktır. Güneş kollektörlerinde toplanan ısının her
türlü iklim koşullarında değerlendirilmesinin mümkün
olması seri sistemlerin üstün yanıdır. Sakıncalı tarafı ise,
güneş enerjisinin, ısı kaybını tek başına karşılıyabilmesinin
mümkün olması halinde dahi ısı pompasının devreye
girme zorunluluğudur.
Önerilen Yeni Sistem, "Birleşik Sistem"
Seri ve paralel sistemlerin birbirlerine göre çok sayıda
üstün ve sakıncalı yönleri vardır. Sürekli olarak ısı pompasının
çalışma zorunluluğu (Özellikle güneş radyasyonunun
yüksek olduğu günler için) seri sistemin en büyük sakıncasıdır.
Ancak; güneş radyasyonunun çok az olduğu günlerde
güneşin yüke katkıda bulunamaması da paralel sistemin
sakıncalı yanıdır.
Mevcut iki sistemin birleştirilmesi, her ikisinin de üstün
yanlarının korunabilmesi ve daha az kullanma masrafının
sağlanabilmesi amacıyla, bu çalışmada üçüncü bir sistem
geliştirilmeye çalışılmıştır. "Birleşik güneş yardımlı ısı
pompası " adını verebileceğimiz sistem, şekil 3'de görüldüğü
gibi, paralel ve seri sistemlerin birleştirilmiş şeklidir. Bir
başka deyişle, gerektiğinde seri sistem, gerektiğinde ise
paralel sistemdir. Yukarda belirtildiği gibi, güneş radyasonunun
az olduğu anlarda ısı pompası çalışacak ve böylece
yükün tamamı ısı pompası (ve yardımcı ısıtma devresi)
tarafından karşılanacaktır. Güneş radyasyonunun yüksek
olduğu ve güneş devresinin tek başına yeterli olduğu anlarda
ise, - ısı pompası çalışmaksızın- güneş devresi (ve
yardımcı ısıtma devresi) yükün tamamını karşılayacaktır.
Şekil 3 Birleşik Sistem
MÜHENDİS VE MAKİ NA DERGİSİ CİLT : 27 SAYI : 318 TEMMUZ 1986