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.

ii

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.

iv

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.

vi

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

viii

EKLER 50

ÖZ GEÇMİŞ 67

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

x

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

xii

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

xiv

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

xvi

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

xviii

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

xx

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.

EKLER

51

52

53

54

55

EK-2. Dış sıcaklık değerleri (TS 2164).

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.