Çatılarda yan yana dizilmiş depolar ve cam yüzeyli paneller, Türkiye’nin özellikle güney ve batı illerinde alışılmış bir görüntüdür. Güneş enerjisi ile su ısıtma, güneş ışınımını doğrudan ısıya çeviren, yakıt tüketmeyen ve yapısı oldukça sade bir yöntemdir. Elektrik üreten fotovoltaik panellerden farklı olarak burada amaç, suyu ya da bir ısı taşıyıcı akışkanı ısıtıp depolamaktır. Doğru seçilmiş ve doğru yerleştirilmiş bir güneş enerjili su ısıtıcı, yılın büyük bölümünde bir evin sıcak su ihtiyacının önemli kısmını karşılayabilir. Aşağıda sistemin çalışma mantığını, parçalarını ve türlerini adım adım ele alıyoruz.
Güneş Enerjisi ile Su Isıtma Sistemi Nasıl Çalışır?
Sistemin kalbi kolektör, yani toplayıcıdır. Kolektörün içindeki koyu renkli emici yüzey güneş ışınlarını soğurur ve ısınır. Bu yüzeyin içinden ya da arkasından geçen borulardaki akışkan ısıyı alır ve depoya taşır. Depodaki su ısındıkça üst kısımda toplanır, kullanım sırasında musluğa buradan gider; alttan giren soğuk su ise yeniden kolektöre yönelir. Bu döngü güneş olduğu sürece devam eder.
Güneş enerjisinden sıcak su üretimi iki şekilde yapılabilir:
- Açık devre: Kullanım suyu doğrudan kolektörden geçer. Yapısı basit ve ucuzdur, ancak kireçlenmeye ve donmaya karşı hassastır.
- Kapalı devre: Kolektörde antifrizli bir akışkan dolaşır; bu akışkan ısısını depodaki bir serpantin ya da ceket aracılığıyla kullanım suyuna aktarır. Soğuk ve suyu kireçli bölgelerde tercih edilir.
Güneş Enerjisi ile Su Isıtma Bileşenleri Nelerdir?
Kolektör
En yaygın iki tür düzlemsel kolektör ve vakum tüplü kolektördür. Düzlemsel kolektörde cam bir örtünün altında metal emici plaka ve borular bulunur; arkası ve yanları yalıtılmıştır. Vakum tüplü kolektörde ise iç içe iki cam tüp arasındaki hava boşaltılmıştır; bu sayede ısı kaybı azalır ve soğuk havalarda verim daha iyi korunur.
Depo
Isınan suyun bekletildiği yalıtımlı tanktır. İç yüzeyi emaye kaplı ya da paslanmaz çelik olabilir. Yalıtım kalınlığı ve kalitesi, gece boyunca suyun ne kadar sıcak kalacağını belirler. Kapalı devre sistemlerde depo içinde ısı değiştirici bulunur.
Bağlantı Boruları ve Yalıtım
Kolektör ile depo arasındaki borular ısıya ve dış ortam koşullarına dayanıklı olmalı, güneş ışığına dayanıklı bir yalıtımla sarılmalıdır. Yalıtımsız borular kışın hem ısı kaybına hem donma riskine yol açar.
Yardımcı Elemanlar
- Taşıyıcı sehpa ve çatı bağlantı elemanları
- Emniyet ventili, çekvalf ve hava tahliye elemanları
- Kapalı devrelerde genleşme tankı
- Pompalı sistemlerde sirkülasyon pompası ve sıcaklık farkına göre çalışan kontrol ünitesi
- Bulutlu günler için elektrikli ısıtıcı (rezistans) ya da kombi bağlantısı
Elektrikli yedek ısıtıcının ve pompanın bağlantıları mutlaka yetkili bir elektrikçi tarafından, uygun kesitte kablo ve kaçak akım korumasıyla yapılmalıdır. Güneşten elektrik elde etmek isteyenler için ise ayrı bir teknoloji söz konusudur; aradaki farkı güneş panelinin ne işe yaradığını anlattığımız yazıda görebilirsiniz.
Akış Tiplerine Göre Güneş Enerjisi ile Su Isıtma Sistemleri
Doğal Dolaşımlı (Termosifon) Sistemler
Isınan suyun yoğunluğu azalır ve kendiliğinden yükselir; soğuk su ise aşağı iner. Bu fizik kuralından yararlanan sistemlerde pompa yoktur, bu nedenle depo mutlaka kolektörün üst seviyesinde durur. Müstakil evlerde ve apartman çatılarında gördüğümüz klasik sistemler bu türdendir. Hareketli parça olmadığından arıza ihtimali düşüktür ve elektrik gerektirmez.
Zorlanmış Dolaşımlı (Pompalı) Sistemler
Akışkan bir pompa yardımıyla dolaştırılır. Kontrol ünitesi, kolektör sıcaklığı depo sıcaklığını belirli bir farkla geçtiğinde pompayı çalıştırır. Depo bodrumda ya da kazan dairesinde durabilir; çatıda yalnızca kolektörler kalır. Oteller, siteler, yurtlar gibi büyük tüketimli yapılarda ve mimari görünümün önemsendiği binalarda bu sistem kullanılır.
Basınçlı ve Basınçsız Sistemler
Basınçsız sistemlerde su, çatıdaki bir besleme deposundan kendi ağırlığıyla akar; musluktaki basınç düşüktür. Basınçlı sistemlerde ise depo şebeke basıncına dayanıklıdır ve sıcak su, soğuk suyla aynı basınçta gelir. Çok katlı binalarda ve duş konforunun önemsendiği evlerde basınçlı tip daha uygun olur.
Kışın Güneş Enerjisi ile Su Isıtma
Kış aylarında güneşlenme süresi kısalır, ışınların geliş açısı düşer ve dış ortam soğuktur. Sistem yine çalışır ama elde edilen sıcaklık yaza göre düşük kalır. Verimi korumak için şu noktalara dikkat edilir:
- Kolektörler güneye bakmalı, çevredeki bina ve ağaçların gölgesinde kalmamalıdır.
- Eğim açısı bulunulan bölgeye göre ayarlanmalı; kış kullanımı ön plandaysa biraz daha dik yerleşim tercih edilir.
- Don görülen yerlerde kapalı devre ve uygun oranda antifriz kullanılmalıdır.
- Cam yüzeyler toz ve kar birikintisinden temizlenmelidir.
- Güneşin yetmediği günlerde yedek ısıtıcı devreye alınmalıdır.
Sistem Seçerken Nelere Bakılmalı?
Hane halkı sayısı ve günlük sıcak su tüketimi, depo hacmini ve kolektör yüzey alanını belirler. Bölgenin iklimi açık ya da kapalı devre tercihini, su sertliği ise depo malzemesini etkiler. Çatının taşıma kapasitesi, yönü ve kullanılabilir alanı da keşif sırasında değerlendirilmelidir. Fiyatlar malzeme kalitesine ve kapasiteye göre değiştiği için birkaç firmadan keşif sonrası yazılı teklif almak en sağlıklı yoldur.
Sık Sorulan Sorular
Güneş enerjili su ısıtıcı bulutlu havada çalışır mı?
Dağınık ışınım sayesinde bir miktar ısı toplanır, ancak su sıcaklığı güneşli günlere göre belirgin biçimde düşer. Bu nedenle sistemlerin çoğunda elektrikli ya da kombi destekli yedek ısıtma bulunur.
Vakum tüplü mü, düzlemsel kolektör mü tercih edilmeli?
Soğuk ve rüzgarlı bölgelerde vakum tüplü kolektörler ısıyı daha iyi korur. Ilıman iklimde ise düzlemsel kolektörler dayanıklılığı ve kolay bakımıyla yeterli olur. Karar iklim, bütçe ve kullanım alışkanlığına göre verilmelidir.
Sistemin bakımı nasıl yapılır?
Yılda bir kez bağlantıların, yalıtımın ve emniyet ventilinin kontrol edilmesi, kapalı devrelerde antifriz seviyesinin ölçülmesi ve camların temizlenmesi önerilir. Kireçli sularda depo içinin belirli aralıklarla temizletilmesi ömrü uzatır.
