Yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan güneş enerjisi, ısı ve elektrik üretmek amacıyla kullanılmaktadır. Her geçen gün yenilenebilir enerji kaynaklarından faydalanılarak oluşturulan elektrik üretimi artmaktadır. Güneş enerjisi kullanılarak fotovaltaik sistemlerle, güneşten elektrik üretimi popülerleşse de, güneşin ısıl uygulamalarda kullanıldığı güneş duvarı sistemi de yaygınlaşmaya başlamıştır.

Güneş duvarı, bir binayı ısıtmak için kullanılan bir teknolojidir. Duvarlar, gün boyunca ısıyı toplayabilmeleri ve gece boyunca yavaş yavaş evin içine bırakabilmeleri için kalın ısı emici malzemeden yapılmıştır.

Güneş duvarı, trombe duvarları veya güneş bacalarına benzer şekilde, enerji verimli bina tasarımı elde etmenin bir başka yoludur. Güneş duvarları, iç mekanları ısıtmak ve havalandırmak için güneş enerjisinden faydalanmak üzere dış yapıya yerleştirilerek, iç cihazlarla birleştirilir. Güneş duvarları, yeni binalara monte edilebilir veya sonradan donatılabilir.

Güneş Duvarı Nasıl Monte Edilir?

Güneş duvarı, önce bir binanın dış duvarına metal güneş kaplaması yerleştirilerek inşa edilir. Bu kaplama, delikli ve halihazırda mevcut bir bina duvarının önüne inşa edilmiştir. Güneş duvarı gün boyunca güneşten gelen ısıyı emerek çalışır. Duvarın ısınması zaman alır ve ısı duvarın tüm kalınlığı boyunca depolanır. Bir duvar bilinçli olarak tasarlanmışsa, ısı akşamları duvarın içine ulaşacak ve gece boyunca ısıyı yavaşça serbest bırakacaktır. Duvarın geniş yüzey alanı, odayı daha eşit şekilde ısıtmaya yardımcı olur. Güneş duvarı, dış duvar ile 10 – 30 cm aralıkla monte edilir.

Kolektör paneller iki duvar arasına hava kanalı oluşturacak şekilde montajı sağlanır. Hava kanalları, ısınan havanın değişimini sağlamak için kullanılır. Kollektörler ise; genellikle 1mm civarında kalınlığa sahip ve yüzeyi boya ile kaplanmış, ısı iletim katsayısı yüksek alüminyum veya çelik levhalardan meydana gelir.

Trombe duvarının verimliliği güneş ışınımının mümkün olan en büyük kullanımına dayandığından güney yönüne sahip olmalıdır. Bu, güneş ışığının en yoğun olduğu saatlere denk gelecek, ancak güneş ısınmayı bıraktığında süreç duracak, bu nedenle gece saatlerinde ısı kaybı olabilir.

Güneş Duvarı Nasıl Çalışır?

Binanın dışındaki delikli kaplama, güneşten gelen güneş ışınları ile ısıtılır. Güneşten gelen ışınların, duvardan yansıma miktarını azaltmak için, güneş duvarları genellikle çok koyu veya siyah renktedir. Duvarlar arasındaki hava kanalında negatif basınç oluşturmak için havalandırma fanları kullanıldığı için sistem binaların HVAC sistemine bağlanmalıdır.

Negatif basınç, güneş tarafından ısıtılan havayı binaya çeker. Soğuk hava, duvarın altında bulunan bir menfez vasıtasıyla binanın içinden hava kanalına atılır. Bu hava bir kez ısıtıldığında yükselmeye başlar ve daha sonra duvarın üst kısmında bulunan bir havalandırma yoluyla HVAC sistemine beslenir. Sıcak hava, HVAC sistemi girişleri aracılığıyla binaya verilir ve bina içinde dağıtılır.

Güneş Duvarı Sistem Çeşitleri

Güneş duvarı sistemleri ön ısıtma amacıyla 1981 yılında, birçok Avrupa ülkesi başta olmak üzere, ABD ve Kanada’da yer alan; alışveriş merkezi, belediye binası, okul vb. birçok yapıda kullanılmıştır. Özellikle sıcak iklime sahip ülkelerde ısıtmanın dışında, kurutma göreviyle de kullanmaktadır.

Güneş duvarı sisteminin kullanıldığı birçok yapıda yüksek verimler elde edilip, aynı zamanda tasarruf sağlandığı görülmüştür.

Günümüzde, güneş duvarı sistemleri, birçok ülkede; tek aşamalı ve iki aşamalı olmak üzere iki şekilde uygulanmaktadır.

Tek Aşamalı Güneş Duvarı Sistemi

Dünya’da SolarWall olarak bilinen güneş duvarı sistemleri, güneşin gücünün etkin bir şekilde kullanıldığı hava sistemleri olarak her geçen gün artan bir talep ile karşı karşıyadır. Isıtma sezonu boyunca enerji tüketimini, ısıtma maliyetlerini ve karbon emisyonlarını en aza indirir. Güneş duvarı sistemi, bina enerji tüketiminin en büyük kaynakları olan; iç mekan ve havalandırma ısıtmasına doğrudan hitap eder. SolarWall ısıtma, binaların enerji maliyetlerini veya karbon emisyonlarını artırmadan havalandırma havasını artırmasını da sağlar.

Tamamen metalden oluşan SolarWall sistemleri tamamen metalden oluşur ve sürekli bakım gereksinimi duymazlar. Çeşitli panel profilleri ve renkleri bulunan güneş duvarı sistemi, onu diğer yenilenebilir enerji teknolojilerinden ayırır.

Nasıl Çalışır?

Merkezi ısıtma ve havalandırma sistemlerine sahip binalar, taze havayı HVAC üniteleri yardımıyla çeker. Kışın bu üniteler gelen soğuk havayı konforlu iç ortam sıcaklıklarına ısıtmak için muazzam miktarda enerji tüketir. Güneş duvarı sistemi ile gelen taze hava, HVAC veya HRV/ERV ünitesinin temiz hava kısmına ulaşamadan önce güneş enerjisiyle ısıtılır, böylece ısıtma sezonu boyunca bina yakıt tüketimi en aza iner.

Güneş ışınları, güneş duvarı cephesinin yüzeyini ısıttığında, kollektörün yüzeyinde güneş tarafından ısıtılan hava birikir. Mevcut HVAC üniteleri, güneş enerjisiyle ısıtılan bu havayı güneş duvarı panellerindeki binlerce küçük delikten içeri çeker. Güneş enerjisiyle ısıtılan bu hava, güneş duvarı panellerinin arkasındaki hava boşluğunda toplanır ve mekanik kanallar aracılığıyla mevcut HVAC ünitesinin taze hava girişine gider. Yaz aylarında güneş enerjisiyle ısıtılan hava istenmediğinde güneş duvarı sistemi atlanır ve HVAC sistemi doğrudan ortamdan çekilir.

Güneş duvarı sistemin çalışması

Güneş duvarı tek kademeli sistemler;  gelen taze havayı ortam sıcaklıklarının 75°F üzerine kadar ısıtabilir. Bu konfigürasyonda, binanın taze hava beslemesini ısıtmak için önemli ölçüde daha az ısıtma yakıtı gereklidir. Aslında, bağımsız izleme çalışmaları, etkin bir şekilde tasarlanmış güneş duvarı sistemlerinin bina ısıtma yükünün %20-50’sini değiştirebileceğini göstermiştir.

Güneş duvarı teknolojisi bazen camsız transpired kolektörden (UTC) veya transpired solar kollektörden (TSC) güneş enerjisiyle ısıtılan duvar, güneş havalandırma ön ısıtması veya güneş delikli duvar gibi farklı isimlerle anılabilir.

İki Aşamalı Güneş Duvarı Sistemi

Güçli bir alan ısıtma uygulaması olan Solarwall 2 aşamalı sistem, orijinal SolarWall güneş enerjili hava ısıtma teknolojisini bir adım öteye taşıyor. İki aşamalı güneş duvarı sistemi, şeffaf cam panellerle donatılmıştır ve gelen taze havayı iki ısıtma aşamasına yönlendirir. Bu tasarım, bina enerji tasarrufunu, ısıtma maliyet tasarruflarını ve sera gazı emisyonlarını azaltmayı en üst düzeye çıkaran daha da büyük bir sıcaklık artışı sağlar.

İlk Isıtma Aşaması

Güneş ışınları, metal güneş duvarı panellerini ısıtır ve kollektörün yüzeyinde taze, güneş enerjisiyle ısıtılan havanın bir sınır tabakasını oluşturur. Giriş fanları bu sıcak havayı panellerdeki binlerce mikro delikten çeker. Sıcak hava, kollektör içindeki hava boşluğunda toplanır.

SolarWall ısıtıcısının 2. kademesi

İkinci Isıtma Aşaması:

Güneş ışınları, polikarbonat cama nüfuz ederek metal SolarWall panellerinin 2. aşamasını ısıtır. Rüzgar esintisi ile ısı kaybından korunan boşluk içindeki sıcak hava, SolarWall ısıtıcısının 2. kademesindeki deliklerden çekilmeden önce daha da fazla ısı alır.

Ön ısıtma uygulaması: Mevcut HVAC fanları, güneş duvarı kolektörü aracılığıyla güneş enerjisiyle ısıtılan havayı binanın ısıtma ve havalandırma ağına çeker .Isıtma mevsimi boyunca, güneş enerjisiyle ısıtılan temiz havayı, ayarlanan noktaya kadar ısıtmak için önemli ölçüde daha az ısıtma yakıtı gerekir. Soğutma mevsiminde güneş duvarı basitçe atlanır.

Alan ısıtma uygulaması: Güneş duvarı emiş fanları, ısı gerektiğinde güneş enerjisiyle ısıtılan havayı toplayıcıdan ve tesise çeker. Yüksek alanlarda, katman giderme fanları, sıcak havayı doluluk seviyesine indirerek, kullanıcı konforunu ve enerji tasarrufunu en üst düzeye çıkarır.

Güneş Duvarı Nerelerde Kullanılır?

Güneş duvarı sistemlerinin birçok ısıl uygulama alanı vardır. Güneş duvarı nelereler kullanılır? Maddeler halinde inceleyelim.

  • Endüstriyel ve tarımsal kurutma uygulamalarında,
  • Konutların ısıtılmasında,
  • Havalandırma sistemlerinde ön ısıtıcı yerine kullanılması amacıyla,
  • Sıcak havanın gerekli olduğu diğer uygulamalarda kullanılır.

BİR CEVAP BIRAK

Please enter your comment!
Please enter your name here