Güneş enerjili (solar) soğutma, güneşten gelen ısıyı soğutma ve iklimlendirme için kullanılabilen soğutma enerjisine dönüştüren bir sistemdir. Bu sistem, güneş enerjisini toplar ve termal olarak tahrik edilen bir soğutma işleminde kullanır. Bu soğutma prosesi bir bina, tesis ya da fabrika için soğutulmuş su veya iklimlendirme havası üretir ve böylelikle sıcaklığı düşürebilir ve kontrol edebilir. Solar soğutma sistemleri farklı soğutma çevrimleriyle çalışabilmektedir. Günümüzde en yaygın tekniklerden bazıları şunlardır:
- Absorpsiyonlu soğutma sistemleri
- Kurutma sistemleri
- Güneş enerjili mekanik çevrimler
Oteller, güneş enerjisini kullanma konusunda çok büyük bir potansiyele sahiptir. Bu enerjiyi doğrudan elektrik üretmek, misafirlere sıcak su sağlamak veya konsantre güneş enerjisi sistemleriyle buhar jeneratörleri için yüksek sıcaklık ve basınçta buhar elde etmek için kullanabilir. Aynı şekilde doğru bir planlama ve yatırım ile tesisin soğutma ihtiyacını uzun vadede düşük enerji maliyetleriyle ve sıfıra yakın karbon emisyonlarıyla karşılamak için solar soğutma sistemlerini de kullanabilir. Günümüzde özellikle güneşlenme süresi uzun ve yaz sezonunun çok sıcak ve haliyle soğutma maliyetlerinin çok yüksek olduğu konaklama tesisleri için güneş enerjili soğutma sistemleri önerilmektedir.
Solar Soğutma Sistemleri Nasıl Çalışır?
Kullanılan teknikten bağımsız olarak bir güneş enerjili soğutma sistemi tipik olarak üç temel bileşenden oluşmaktadır:
- Güneş radyasyonunu ısıya veya mekanik işe dönüştürmek için kullanılan güneş paneli gibi bir güneş kolektörü
- Soğutmayı üretmek için kullanılan bir soğutma veya iklimlendirme tesisi
- Sistemden atılan ısıyı toplayan ve sistemden uzağa yayan bir ısı emici komponent (ısı eşanjörü gibi)
Güneş enerjisiyle soğutmayı gerçekleştirmek için kullanılan teknikler değişse de sistemin nihai hedefi aynıdır. Bu sistemlerde ortam sıcaklığını toplamak için güneş paneli gibi harici bir ısı kaynağı kullanılır ve ardından bu ısı kapalı bir soğutucu döngüsü içinde basınç oluşturmak için bir soğutucu akışkan ile kullanılır. Böylelikle solar soğutma sisteminin çalışması sağlanır. Burada soğutucu akışkan, ortamdaki ısıyı emen ve kompresörler ve evaporatörler gibi diğer gerekli bileşenlerle birleştiğinde soğutma veya iklimlendirme enerjisi oluşturabilen bir madde veya karışımdır. Çoğu soğutma çevriminde, soğutucu akışkan sıvı fazdan gaz fazına geçmekte ve sonra soğutma amacına ulaşmak için tekrar geri dönmektedir.
- Absorpsiyonlu Soğutma Sistemleri
Absorpsiyon çevrimlerinde soğutma işlemi, bir soğutucu akışkanın buharlaşarak etkileşimde olduğu ortamı soğutmasına dayanmaktadır. Buharlaşma enerji girdisi gerektirdiğinden, süreç sistemden ısı alır ve kalan sıvıyı eskisinden daha soğuk bırakır. Absorpsiyon döngüleri, mekanik bir kompresör kullanmak yerine sıvıyı kolayca emen bir ortam ya da komponent içinde soğutucuyu çözerek basınçlandırmayı tamamlar.
Absorpsiyonlu soğutma çevrimleri dört spesifik ana bileşene sahiptir: Bunlar absorber (emici), jeneratör, kondenser (yoğuşturucu) ve evaporatördür (buharlaştırıcı). Evaporatör esas olarak soğutmanın gerçekleştiği yer olduğu için tüm soğutma sistemlerinde kullanılan ortak soğutma veya iklimlendirme bileşenidir.
Bir absorpsiyon döngüsünde soğutma işlemi şu şekilde ilerler:
- Absorber, bir sıvı pompası aracılığıyla jeneratöre iletilen bir emici-soğutucu karışımını tutar.
- Jeneratör, emici-soğutucu karışımını alır ve güneş paneli gibi bir kaynaktan toplanan harici güneş enerjisini kullanarak ısıtır. Çözelti, ısıya tepki olarak kaynamaya başlar ve suyu yoğunlaştırıcıya akan buhara dönüştürür.
- Kondenser, su buharını sıvılaştırır ve ısı emici tarafından toplanan süreçte ısıyı dışarı atar. Yeni yoğuşmuş sıvı daha sonra bir genleşme valfi aracılığıyla evaporatöre yönlendirilir.
- Son olarak, soğutucu akışkanın düşük basınçta buharlaşması, evaporatörün soğutulmuş alandan ısıyı emmesine neden olarak soğutma etkisi yaratır.
Sonunda, buharlaşan soğutucu akışkan absorbere geri döner ve döngü tekrarlanır. Bu döngünün devam etmesi için gerekli olan tahrik enerjisi güneş panelleriyle sağlanır.
Çatılarına veya tesisin yakınlarına yeteri sayıda, kapasitede ve doğru pozisyonda güneş panelleri yerleştiren oteller absorpsiyonlu soğutma sistemleri ile tesisin soğutma yükünü karşılayabilir. Bu sayede konvansiyonel buhar sıkıştırmalı mekanik soğutma çevrimlerinde yüksek enerjiyle tahrik üretebilen kompresörlerin kullanımına ihtiyaç kalmamaktadır.
- Kurutma Sistemleri
Kurutucu soğutma sistemleri, döngüsel nem alma-nemlendirme işlemlerine dayanmaktadır. Bu sistemlerde nem giderme için çevresinden suyu kolayca çeken maddeler ve malzemeler kullanır. Bu malzemeler kurutucu olarak bilinir. Kurutucular, güneş enerjisi uygulanarak döngüde sürekli olarak yenilenir ve dolaştırılır.
Kurutucu soğutma sistemleri hem sıvı hem de katı kurutucularla çalışabilir. Kurutucu soğutma işlemi temel olarak şu adımlarla çalışır:
- Kurutucular su buharını emer ve nem alma veya absorber ünitesindeki proses havasındaki nemi giderir. Buhar basıncındaki farktan dolayı bir ısı transferi meydana gelir, böylece suyun yoğuşması nedeniyle ısı açığa çıkar ve bir ısı değişimi gerçekleşir.
- Hava daha sonra seyreltilmiş kurutucu rejeneratöre gönderilirken daha fazla soğutma için boşluğa veya buharlaşmalı bir soğutucuya verilir. Ancak, seyreltilmiş kurutucu rejeneratöre girmeden önce, sıcaklığını yükseltmek için bir sıvı-sıvı ısı eşanjöründen ve bir ısıtma bobininden geçmelidir.
- Rejeneratöre girdikten sonra ısıtılmış, seyreltilmiş kurutucu rejeneratif havaya maruz bırakılır ve nemin seyreltilmiş çözeltiden havaya aktarılmasına neden olur. Bu transfer, buhar basıncında yaratılan farktan kaynaklanmaktadır.
- Ardından, elde edilen daha konsantre kurutucu, bir soğutma bobininin yanı sıra sıvı-sıvı ısı eşanjöründen bir kez daha geçer ve daha sonra nem alma ünitesine geri dönerek döngünün tekrarlanmasına izin verir.
- Güneş Enerjili Mekanik Çevrimler
Solar mekanik çevrimler, absorpsiyon ve kurutucu çevrimlerinden çok farklı çalışır. Tamamen yeni bir sistem oluşturmak yerine, güneş enerjisiyle çalışan mekanik çevrimi geleneksel soğutma sistemleriyle birleştirir. Bu çevrimde, hem absorpsiyonlu hem de kurutucu çevrimlerde olduğu gibi absorpsiyonlu soğutucuyu beslemek yerine tüm soğutma sistemini çalıştırmak için kullanılan enerjiyi üreten asıl motora (kompresöre) enerji sağlamak için güneş enerjisi kullanılır. Güneş enerjisi potansiyeli çok yüksek olan oteller, solar elektrik sistemlerinde ürettiği enerjiyi klasik soğutma sistemlerinin en önemli komponenti olan kompresörleri çalıştırmak için kullanabilir.
Solar Soğutma Uygulamaları
Güneş enerjisiyle çalışan soğutma sistemleri öncelikle iki ana amaç için tasarlanmıştır. Bunlar soğuk gıda depolama ve soğutma veya iklimlendirmedir. Örneğin, bu sistemi soğutma amacıyla için kullanan karavanlar ve kamp araçlarında güneş enerjisiyle soğutma prensibi görülebilir. Son derece düşük proses sıcaklıklarının gerekli olduğu endüstrilerde kullanılan buhar absorpsiyonlu soğutma sistemleri ve büyük termal kapasiteler (oteller gibi) de güneş enerjisi ile soğutmanın kullanımını göstermektedir.
Güneş enerjisiyle soğutmanın en faydalı uygulaması, geleneksel soğutma sistemlerinin gerektirdiği toplam elektrik ve enerji maliyetini ve yükünü kaldıramayacak olan bölgelere veya tesislere soğutma sistemleri sağlanmasıdır. Solar soğutma, gıda ve tarım ürünleri gibi ihtiyaçları soğutmak için gereken enerji miktarını büyük ölçüde azaltır ve bu da yenilenebilir enerji kullanarak ve ozon tabakasına zarar veren malzemelerin kullanımını azaltarak maliyet tasarrufu ve çevresel fayda sağlar.
Oteller için Solar Soğutma Sistemleri Kurulumu
Güneş enerjili soğtuma çeşitli endüstriyel ortamlarda uygulanmış olsa da birçok zorluğu ve riski beraberinde getirmektedir. Sistemlerin beklenen yüksek maliyeti ve düşük verimliliği, daha geniş uygulamalarda önemli bir engel olmaktadır. Ayrıca, sistemin uzun vadeli işletme maliyetleri, geleneksel soğutma sistemlerinden daha az olmakla birlikte, güneş kolektörü ve depolama tankları gibi sistem bileşenlerinin daha küçük tedariki ve pahalı fiyatları nedeniyle ilk yatırım maliyeti çok daha yüksektir. Bu sistemlerden maksimum verimi almak için doğru, tutarlı, her şeyiyle öngörülebilir bir projelendirme çalışması gerekmektedir.
Günümüzde otellerin solar enerjili soğutma sistemlerine karşı mesafeli olmasının en önemli nedeni sistemle ilgili teknik detayların tam olarak anlaşılamaması, çeşitli belirsizlikler ve doğru bir proje firmasıyla çalışılamamasıdır. VERTA Enerji, otellere solar enerji sistemlerinin kurulması konusunda oldukça tecrübelidir ve uzman kadrosu ve kaliteli hizmet anlayışıyla her bir tesis için en uygun çözümleri üretmektedir. Güneş enerjili soğutma sistemleri kurmak isteyen otel işletmeleri VERTA Enerji ile iletişime geçerek projenin fikir aşamasından sistemin kurulup devreye alınmasına kadar geçen tüm süreç hakkına bilgi alabilir.
