Farklı Derece-Gün Bölgelerindeki Şehirler İçin Optimum Eğim Açısının Belirlenmesi

Güneş enerjili sistemlerin tasarımı yapılırken güneş ışınlarından en iyi şekilde yararlanabilmek için güneş kollektörleri güneşe karşı doğru açıda yerleştirilmelidir. Bu şekilde daha fazla güneş ışınımının güneş kollektörü yüzeyine dik gelmesi sağlanmaktadır. Güneş geliş açıları, bölgenin coğrafik yapısına ve zamana bağlı olarak değişmektedir. Bu değişimlerin etkisini minimize etmek için güneş kollektörü belirli bir dönem boyunca o döneme uygun olacak şekilde optimum bir açıyla yerleştirilmelidir. Bu çalışmada güneş enerjili sistemlerde kollektörlerden yıl boyunca en iyi şekilde yararlanılabilmesi için kollektörün eğim açılarının çeşitli derece-gün bölgeleri için optimum değerleri hesaplanmıştır. Bunun için farklı derece-gün bölgelerinden dört şehir (İstanbul, Ankara, Erzurum, Adana) seçilmiştir ve her bir şehir için yılın her ayında kullanılabilecek optimum eğim açıları, teorik hesaplama ve Hottel & Woertz metotları ile ayrı ayrı belirlenmiş ve birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Sonuçlar incelendiğinde, teorik hesaplama metodu ile bulunan en yüksek optimum eğim açısının 56° ile Aralık ayında Erzurum ilinde, en düşük açının ise 12° ile Haziran ayında Adana ilinde gerçekleştiği görülmektedir. İki ayrı metotla hesaplanan optimum eğim açıları arasında en büyük fark İstanbul ilinde Ocak ayında %19.3 olarak gerçekleşirken, en düşük fark Ankara ve Erzurum illerinde Temmuz ayında %4 olarak gerçekleşmiştir. Tüm şehirler ve tüm aylar hesaba katıldığında, iki yöntem arasındaki ortalama farkın %12.64 olduğu görülmüştür.

Anahtar Kelimeler:

Güneş kollektörü, Eğim açısı; Güneş ışınımı; Teorik hesaplama; Derece-gün bölgeleri

PDF

___

[1] Şenpınar, A. 2006. Güneş Açılarına Bağlı Olarak Optimum Sabit Güneş Paneli Açısının Belirlenmesi. Doğu Anadolu Bölgesi Araştırmaları; 2006, 36-41.
[2] Duffie, J. A., Beckman, W. A. 2013. Solar Engineering of Thermal Processes. Second edition. Jon Wiley and Sons New Jersey, 919s.
[3] Heywood, H. 1971. Operational Experience with Solar Water Heating. J Inst Heat Vent Energy, 39, 63-9.
[4] Doğan, İ. 1995. Optimum Tilt Angle for Solar Collectors Used in Cyprus. Renewable Energy, 6-7, 813-819.
[5] Tiris, M., Tiris, C., Ture, I. E. 1996. Correlations of Monthly-Average Daily Global, Diffuse and Beam Radiations with Hours of Bright Sunshine in Gebze, Turkey. Energy Conversion and Management, 37(9), 1417-1421.
[6] Bakırcı, K. 2009. Correlations for Estimation of Daily Global Solar Radiation with Hours of Bright Sunshine in Turkey. Energy, 34(4), 485-501.
[7] Ulgen, K., Hepbasli, A. 2003. Comparison of The Diffuse Fraction of Daily and Monthly Global Radiation for İzmir, Turkey. Energy Sources, 25, 637-649.
[8] Bakırcı, K. 2009. A Simple Calculation Method for Estimation of Instantaneous Global Solar Radiation on Horizontal Surface. Journal of Thermal Science and Technology, 29(2), 53-58.
[9] Runsheng, T., Tong, W. 2004. Optimal Tilt-Angles for Solar Collectors Used in China. Applied Energy, 79, 239-248.
[10] Bakırcı, K. 2006. Optimum Toplayıcı Eğim Açısının Aylara Göre Değişimi. Mühendis ve Makina Dergisi, 47(562), 26-30.
[11] Bulut, H. 2008. Adana İlinde Eğik Yüzeylere Gelen Güneş Işınım Miktarının Belirlenmesi. Çukurova Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi 30.Yıl Sempozyumu, 16-17 Ekim, Adana, 1-6.
[12] Camelia, S., Dorin, S. 2014. Optimum Tilt Angle for Flat Plate Collectors All Over The World – A Declination Dependence Formula and Comparisons of Three Solar Radiation Models. Energy Conversion and Management, 81, 133-143.
[13] Soulayman, S., Hammoud, M. 2016. Optimum Tilt Angle of Solar Collectors for Building Applications in Mid-Latitude Zone. Energy Conversion and Management, 124, 20-28.
[14] Yiğit, A., Atmaca, İ. 2010. Güneş Enerjisi, Alfa Aktüel Yayınları, 216s.