GÜNEŞ ENERJİSİ SİSTEMLERİNİN
ÇALIŞMA PRENSİPLERİ

Güneş kollektörlü sıcak su sistemleri, güneş enerjisini toplayan düzlemsel kollektörler, ısınan suyun toplandığı depo ve bu iki kısım arasında bağlantıyı sağlayan yalıtımlı borular, pompa ve kontrol edici gibi sistemi tamamlayan elemanlardan oluşmaktadır.

A- DOĞAL SİRKÜLASYONLU SİSTEMLER

Isıtıcı akışkanın ilave bir pompa veya benzeri herhangi bir hareket mekanizması olmaksızın kollektör ile depo arasındaki sirkülasyonun kendiliğinden gerçekleşmesidir. Bilindiği gibi ısınan suyun yoğunluğu azalır ve sistemin üst kısmına doğru toplanmaya başlar. Soğuk, yani yoğunluğu yüksek olan su ise aşağıya doğru yönelerek sistemin alt kısmında toplanır. Doğal sirkülasyonun mantığında sıcaklık farklılığından kaynaklanan bu yoğunluk değişmesi ile kendiliğinden oluşan harekettir. Bu hareket kollektör ile depo arasındaki ısı alışverişinin gerçekleşmesini sağlar. Doğal sirkülasyonlu sistemlerde ısı transfer akışkanı gün boyunca depo ile kollektör arasında sirkülasyon eder. Bu sistemlerde kollektör ile depo arasındaki yükseklik farkı 30-50 cm civarında olmalıdır. Aynı zamanda deponun devamlı suretle kollektörün üstünde olması gerekir. Depo ile kollektör arasındaki kot farkı daha az olduğunda doğal sirkülasyon zayıflar.

Doğal sirkülasyonlu sistemler Kapalı ve Açık devre sistemler olarak ikiye ayrılmaktadır.

1 > Kapalı devre sistemler

Kapalı devre sistemlerde birbirinden bağımsız çalışan iki ayrı devre bulunmaktadır. kollektör devresinde bulunan su güneşten aldığı enerjiyi şehir şebekesinden gelen kullanım suyuna transfer eder. Kollektör devresinde bulunan akışkan, kış aylarında donma riskinin bulunduğu bölgelere bağlı olarak değişir. uygun orandaki antifriz su karışımından oluşur. Antifriz seçiminde dikkat edilecek en önemli husus piyasada güven veren bir marka ve kollektör cinsine göre uygun inhibitörlü antifriz tercih edilmelidir. Antifrizin köpürmeyen türden olmasına özen gösterilmelidir. İçine su katılmadan saf haldeki antifrizin donma sıcaklığı eksi 36 °C'dir. Şehir merkezlerine göre sistemde kollektör devresinde dolaşan suya ilave edilmesi gereken antifriz miktarı bölgelere göre değişebilir.

Kapalı devre sistemler ikiye ayrılmaktadır:

1.a. Şamandıralı Sistemler
Bu tür sistemler genelde üst üste iki ayrı depodan oluşur. Üst depo soğuk su deposudur. Soğuk su deposunda bir adet şamandıra bulunur. Şamandıraya soğuk şebeke suyu bağlanır sistem kullanılmaya başlandığında eksilen suyu şamandıradan takviye edilir.
Alt taraftaki depo sıcak su deposudur. Deponun dış kısmında bir gömlek bulunmaktadır. Kollektör bu gömleğe bağlanır. Antifrizli su (kollektör devresi) bu gömlekte dolaşarak güneşten aldığı ısıyı şehir şebekesinden gelen kullanım suyuna transfer eder. Soğuk su deposu ile sıcak su deposu birbirine bağlanır. Sıcak su kullanıldığında eksilen su, soğuk su deposundan takviye edilir. Soğuk su deposundaki seviye eksildiğinde şamandıra devreye girerek şebekeden eksilen suyu takviye eder.

Şamandıralı sistemler ikiye ayrılmaktadır:

- Dik depolu sistemler
- Yatık depolu sistemler.

1.b. Basınçlı Sistemler
Bu sistemlerde soğuk su beslemesi ilave bir şamandıralı depo olmaksızın direkt şebekeden sıcak su deposu içerisine yapılır. Dolayısıyla sistem daha çalışmaya başlamadan şebeke basıncına ulaşır. Sistem çalışmaya başladığında da sıcaklık arttıkça basınç da artar. Kapalı kaplar prensibine göre de basınç arttıkça deponun içindeki suyun sıcaklığı diğer şamandıralı sistemlere göre daha yüksek değerlere ulaşır.

Basınçlı sistemler açık devre veya kapalı devre olarak imal edilirler. Açık devrede kullanım suyu kollektör içerisinde dolaşarak direkt olarak ısınır. Kapalı devrede olduğu gibi ilave bir ısı transfer akışkanına ihtiyaç yoktur. Bu sistemler kapalı sistemlere nazaran daha yüksek sıcaklıklara ulaşırlar. Fakat bu sistemlerin dezavantajlarından biri dış ortam sıcaklığı 0'ın altına düşen bölgelerde dört mevsim kullanılamaz. Kış aylarında sistemdeki suyun boşaltılması gerekir.

Basınçlı sistemlerin şamandıralı sistemlere göre bir avantajı da kullanım yerinde soğuk su ile aynı veya daha yüksek basınç da olmasıdır. Bu sayede banyoda çok sıcak su ile haşlanma riski daha azdır. Şamandıralı sistemlerde sıcak su basıncı sadece depo seviyesi ile kullanım yeri arasındaki kod farkından kaynaklanan statik basınç kadardır. Bu ise armatürlerde soğuk suyun sıcak suya yukarıya ötelemesine ve dengesiz bir sıcaklık akışına neden olmaktadır.

2 > Açık Devre Sistemler
Açık devrede kullanım suyu kollektör içerisinde dolaşarak direkt olarak ısınır. Kapalı devrede olduğu gibi ilave bir ısı transfer akışkanına ihtiyaç yoktur. Bu sistemler kapalı sistemlere nazaran daha yüksek sıcaklıklara ulaşırlar. Fakat bu sistemlerin dezavantajlarından biri dış ortam sıcaklığı 0 °C'nin altına düşen bölgelerde dört mevsim kullanılamaz. Kış aylarında sistemdeki suyun mutlaka boşaltılması gerekir. Bu sistemler genelde çift depo soğuk su izolesiz olarak piyasada yer alır. Açık devre sistemler don ve yüksek orandaki kireç problemleri sebebiyle firmamız tarafından tavsiye edilmemektedir.

B- CEBRİ SİRKÜLASYONLU SİSTEMLER
Bu sistemlerde kollektör devresindeki akışkan bir pompa ile hareket ettirilir. Bu sayede doğal sirkülasyonda olduğu gibi deponun kollektörden daha yüksek bir noktada olması gerekmez. Depo istenilen yükseklikte ve kollektörden daha aşağıda da olabilir. Cebri sirkülasyonlu sistemler doğal sirkülasyona göre daha verimlidirler. kollektörde dolaşan akışkan miktarı ve hızı kontrol edilebildiğinden kollektör ve sistem verimleri daha yüksektir. Bu tür sistemler sürekli elektrik enerjisine gereksinim duyarlar.