Güneş 20.yüzyılın başlarından bu yana tüm dünyada farklı enerji ihtiyaçları için kullanılan, en önemli yenilenebilir enerji kaynaklarından biridir. Güneş panelleri aracılığıyla güneş ışınlarının toplandığı ve enerjiye dönüştürüldüğü bu sistemin en yaygın kullanıldığı alanlardan birisi ise ısıtma uygulamaları, yani güneşten elde edilen enerjinin ısıya dönüştürülüp kullanıldığı uygulamalardır. Güneş enerjisi su ısıtma sistemi, güneş enerjisinden elde edilen ısı enerjisinin suyun ısıtılması amacıyla kullanılmasıdır.

Güneş enerjisiyle su ısıtma, Türkiye gibi yılın önemli bir bölümünü güneşli geçiren ülkelerde pek çok alanda kullanılır. Bireysel güneş panelleri ile evlerde sıcak su elde edilebileceği gibi binalara uygulanan sistemler, su ısıtmanın yanı sıra, ısıtma soğutma sistemlerinde kullanılabilir. Ayrıca yüzme havuzlarında kullanılan suyun ısıtılması için de güneş enerjisi ile su ısıtmadan faydalanılabilir. Su ısıtmak için şebeke elektriği yerine güneş enerjisinden faydalanmanız, daha ucuz elektrik faturaları ödemenizi sağlar. 

Güneş Enerjisiyle Su Isıtma Nasıl Çalışır?

Güneş enerjisiyle su ısıtma sistemleri, çalışma prensibi olarak aktif ve pasif olmak üzere iki başlıkta incelenebilir.

‍Aktif Güneş Enerjisiyle Su Isıtma Sistemleri: Güneş ışınları panellerde toplanarak ısı enerjisine dönüştürülür. Daha sonra bu enerji paneldeki sıvıya aktarılır ve bu sıvı ısıtılır. Doğrudan akışlı sistemlerde solar sıvı yoktur; doğrudan kullanım suyu ısıtılır. Kollektördeki sıvı yeteri kadar ısıtıldığında kontrol ünitesi tarafından akış başlatılır ve pompalama işlemi başlar. Isı eşanjörü bu aşamada devreye girer. Tankta bulunan kullanım suyunun ısınması için ısı aktarılır. Suyu ısıtan solar sıvı daha sonra kollektör paneline döner. Bu döngü sürekli devam eder.

‍Pasif Güneş Enerjisiyle Su Isıtma Sistemleri: Şebekeden gelen su ilk olarak tanktan geçer. Böylece sistemde sürekli su olur. Kollektörler, bu suyu güneş enerjisinden elde ettikleri enerji ile ısıtır. Isınan su tankın üst kısmına hareket eder. Güneş enerjisi su ısıtma sistemine su geldikçe döngü bu şekilde devam eder. Isınan su, tankın üst düzeyine hareket ettiği için bir pompa yoktur.Güneş Enerjisiyle Su Isıtma Sistemleri

Güneş enerjisinden sıcak su elde edilmesini sağlayan farklı teknolojiler ve sistemler vardır. Bu sistemlerden en çok tercih edilenleri ve kullanım özellikleri şu şekilde özetlenebilir:

Pasif Güneş Enerjisi Sistemleri

‍Güneş enerjisiyle su ısıtma sistemleri arasında en yaygın kullanılanlarındandır. Karmaşık bir teknoloji gerektirmemesi ve düşük maliyetli olması önemli bir avantaj sağlar. Güneş enerjisinin toplanması için panel ve ekipmanlar; çatı ve cam duvarlar gibi sürekli güneş gören alanlara yerleştirilir. Daha sonra toplanan bu enerji depolanır ve su ısıtmada kullanılmak üzere iç mekânlara dağıtılır. Pasif güneş enerjisi sistemleri iki kategoriye ayrılır:

Doğrudan pasif güneş sistemleri: Güneş alınan saatlerde elde edilen enerji depolanır. Depolanan enerji, gece saatlerinde iç mekâna aktarılır. Yapının tasarımı ile doğrudan alınan güneş ışınları, farklı bir sistem olmadan cam yüzeylerden geçerek depolanır.

Dolaylı pasif güneş sistemleri: Güneş enerjisi, sıcak suyun kullanılacağı bölümde depolanır, ihtiyaç halinde diğer bölümlere aktarılır.

Aktif Güneş Enerjisi Sistemleri

Aktif güneş sistemleri, güneş enerjisinden sıcak su ve elektrik üretilmesini sağlayan entegre elektronik ve mekanik sistemlerdir. Aktif güneş enerjisi sistemlerinde yüksek verimli toplayıcılar ve güneş pilleri kullanılır. Ek ısı depolamak üzere mekanik donanıma sahip olan bu sistemler, ısı dağılımını da sürekli denetler. Aktif güneş sistemlerinin tasarım ve inşaat aşamasında kurulumu önemlidir. Tamamlanmış yapılara daha sonra uygulanan sistemler, yapının estetiğinin bozulmasına sebep olur. Aktif sistemler elde edilen enerjiye göre ikiye ayrılır:

Güneş kolektörleri (Isıtma sistemleri)

Fotovoltaik sistemler (Elektrik üreten sistemler)

Güneş enerjisi su ısıtma sistemlerinin kolektörlerde dolaşan suyun kullanım şekline göre ve devre tipine göre farklı çeşitleri vardır. Kollektörlerde dolaşan suyun kullanım şekline göre olan çeşitler doğal dolaşımlı ve pompalı dolaşımlıdır. Devre tipine göre olan çeşitler ise açık ve kapalı olmak üzere ikiye ayrılır. ‍

Doğal Dolaşımlı Açık Devreli Sistem

Bu sistemde kullanılan sıcak su toplayıcıda dolaşan sudur. Isınan su depoda toplanır; oradan da kullanım yerine gönderilir. Toplayıcıda toplanan su doğrudan kullanıldığı için suya antifriz katılamaz. Bu sebeple, donmaması için kış aylarında suyun tahliye edilmesi gerekir. Şebeke suyunun kireç oranı düşükse açık devreli sistemler daha verimlidir.

Doğal Dolaşımlı Kapalı Devreli Sistem

Kapalı devreli sistemlerde toplayıcıdaki sıcak su, boyler olarak adlandırılan ısı değiştiricisi ile ısıyı kullanma temiz suyuna aktarır. Bu şekilde, kirli su ile kullanım suyunun karışması engellenir. Bu sayede toplayıcıya antifriz konulabilir ve kış mevsiminde donma riski ortadan kalkar.

Pompalı Dolaşımlı Sistemler‍

Pompalı dolaşımlı sistemlerde toplayıcı ile depo arasındaki su transferi, sirkülasyon pompası aracılığıyla yapılır. Bu sistemlerde de açık ve kapalı olmak üzere iki farklı devre kullanılır; ancak kapalı devreli sistemler çok daha yaygındır.

Kapalı Devre Pompalı Güneş Enerjisi: Güneş enerjisi ile ısıtılan su, pompa ile dolaştırılır. Bu sistemlerde deponun çatıda olması gerekmez. Depo ve kollektör çıkışına konulan ısı ölçerler sıcaklık farkını sürekli ölçer. Kollektörlerdeki suyun depodaki sudan 10 derece daha sıcak olması halinde sıcak su, depoya pompalanır.Bu fark 3 dereceye düşünce pompa kapanır.

Açık Devre Pompalı Güneş Enerjisi: Kollektör ile depodaki suyun sıcaklığı sık sık değiştiği için pompa, sürekli devreye girer. Bu durum sudaki kireç kollektörün verimini etkilediği için açık devre pompalı güneş enerjisi sistemi daha az tercih edilir.