GÜLSERİN GÜNAŞTI MESLEKİ VE TEKNİK LİSESİ ÇUKUR AYNADAN FAYDALANILARAK KUZEY CEPHELİ EVLERİN ISITILMASI

Büşra SAYAN Büşra MUSLU YILDIZLAR GRUBU Büşra SAYAN Büşra MUSLU 10/D SINIFI 10/E SINIFI İbrahim Halİl AYDIN DanIşman Öğretmen Fİzİk Öğretmenİ

PROJEMİZİN AMACI Projenin amacı, parabolik aynaların (Çukur ayna) ışığı odaklama özelliğinden yararlanılarak basit bir ısıtma sistemi oluşturulması ve kış aylarında özellikle güneş ışığı alamayan kuzey cepheli evlerin güneş ışığından elde edilen ısı enerjisini oluşturulan bu sistem yardımıyla taşınıp ısıtılmasıdır.

NEDEN BU PROJE İnsanların hayatlarını devam ettirebilmesi için enerjiye ihtiyaç duyduğu hepimiz tarafından bilinmektedir. Dünyamızda var olan enerji kaynaklarının gün geçtikçe azalması ve enerji ihtiyacının kendini hissettirmesi sorunu bilinmektedir. Bu sorun insanlığın elinde var olan enerji kaynaklarını verimli kullanma yönünde çalışmalar yapmaya ve tükenmekte olan enerji kaynaklarına alternatif enerji kaynakları aramaya yöneltmiştir. Bu çalışmayla güneş ışığından yararlanarak herhangi bir ortamın ısı ihtiyacını karşılamaya yardımcı ek bir düzenek oluşturmak hedeflenmiştir.

Parabolik Aynaların Işığı Bir Noktada Odaklaması: Bir parabolik ayna, üzerine gelen paralel ışık demetini bir noktada toplar. Paralel ışık demetinin toplandığı bu nokta parabolik aynalarda odak noktası olarak bilinir.

ODAK NOKTASININ BELİRLENMESİ Çukur aynada ışığın odak noktasında toplanması.

Çukur aynada asal eksene paralel gelen ışınlar, çukur aynadan yansıdıktan sonra odak noktasından geçer. Asal eksene paralel gelen ışığın odak noktasında toplanmasıyla odakta yoğun bir ışık demeti oluşur. Bu ışık demeti ile maddelerin ısıtılarak sıcaklığı arttırılır.

ISI İLETİMİ Maddeyi oluşturan taneciklerin birbirine çarpması ile ısı enerjisinin aktarılmasına ısının iletim yoluyla yayılması denir. Isı enerjisi vakumda termal radyasyon, katılarda elektron veya foton, gazlarda ise gaz molekülleri tarafından taşınır.

PARABOLİK AYNA SİSTEMİNİN OLUŞTURULMASI Çukur aynayı elde etmek için içi alüminyum folyo ile kaplı çanak antenin iç kısmı 2*2 ölçülere sahip küçük aynaları yapıştırarak elde edildi. Kesilen ayna parçaları silikon yardımıyla çanak antenin iç kısmına yapıştırıldı.

DÜZENEĞİN OLUŞTURULMASI Çanak antenin alüminyum folyo ile kaplanması

DÜZENEĞİN OLUŞTURULMASI Parabolik aynanın oluşturulması

DÜZENEĞİN OLUŞTURULMASI 2*2 ebatlarında kesilmiş küçük ayna parçalarının çanak antene yapıştırıldı.

DÜZENEĞİN OLUŞTURULMASI Elektriksel bağlantının yapılması.

DÜZENEĞİN OLUŞTURULMASI Su motorunun düzeneğe bağlanması

DÜZENEĞİN OLUŞTURULMASI Çanağın monte edilmesi.

DÜZENEĞİN OLUŞTURULMASI Sisteme su motorunun bağlanması.

DÜZENEĞİN OLUŞTURULMASI Gelen güneş ışınlarının açıları da göz önünde bulundurularak çatıya çıkarılmış olan düzenekte aynanın odak noktası yoğunlaşan ışık demeti yardımıyla belirlendi. Belirlenen odak noktasına su haznesi monte edildi.

DÜZENEĞİN OLUŞTURULMASI Küresel aynanın odak noktasının belirlenmesi.

DÜZENEĞİN OLUŞTURULMASI Suyun ısınmasının gerçekleşeceği su haznesi hazırlandı ve lnb’nin bağlandığı yere monte edilerek düzeneğe bağlantısı gerçekleştirildi.

DÜZENEĞİN OLUŞTURULMASI Aynanın odak noktasının belirlenmesi

DÜZENEĞİN OLUŞTURULMASI Kalorifer peteğinin ölçümünün yapılması

GÜNEŞ PİLİ Güneş hücresi (İngilizce: solar cell) ışığı doğrudan elektrik akımına dönüştüren (fotovoltaik) bir araçtır. Yarı iletken bir diyot olarak çalışan güneş hücresi, güneş ışığının taşıdığı enerjiyi iç fotoelektrik reaksiyondan faydalanarak doğrudan elektrik enerjisine dönüştürür.

GÜNEŞ PİLİ Güneş pili en basit anlamda eskiden beri kullandığımız hesap makinaları içerisinde bulunan ve güneşten enerjisini elektrik enerjisine çeviren pillerdir. Düşük ve yüksek voltajlı birçok uygulama için farklı güneş pilleri elektrik ihtiyacı bulunan her alanda kullanılabilme özelliğine sahiptir

GÜNEŞ PİLİ Depolama özelliği gösteren araçlarda piyasada bulunabilen yerküre bazında kullanılan silikon piller kullanılır. Tek tek sayısız hücreler “Güneş Panelini” oluşturmak için bir araya getirilir. Kullanılan motora bağlı olarak bu paneller 12 ila 1000 volt arasında gerilimde ve sonsuz watta kadar güç sağlayabilirler. Güneş ışığının yoğunluğu, havanın bulutu olması ve hava sıcaklığı güneş panelinin ürettiği gücü etkiler.

GÜNEŞ PİLİ GÖRSELLERİ

DÜZENEĞİN OLUŞTURULMASI Güneş pilinin (panelinin) düzeneğe bağlanması

DÜZENEĞİN OLUŞTURULMASI Su tesisat bağlantısının yapılması.

DÜZENEĞİN OLUŞTURULMASI Güneş panelinin düzeneğe bağlanması.

DÜZENEĞİN ÇALIŞMASI 10cm*20cm*5cm ebatlarında galvanizli sacdan hazırlanmış metal kutunun ön tarafına silikon yardımıyla cam yapıştırıldı. Hazırlanan kutu lnb’nin bağlı olduğu çanağın odak noktası olan bölüme bağlandı. “Çukur aynaya paralel gelen ışınlar odak noktasında toplanır.” kuralına göre güneşten gelen ve paralel olarak kabul edilebilecek kadar küçük açılarla (sıfır açı) gelen güneş ışınları çukur aynanın odak noktasında toplanır.

DÜZENEĞİN ÇALIŞMASI Odak noktasına bağlı olan ve içi su dolu olan kutu gerekli ayarlamalarla odak noktasına senkronize edilir. Küresel ayna yardımıyla odak noktasında yoğunlaşan güneş ışınları kaptaki suyu ısıtır. Isınan su güneş paneline bağlı ve güneş enerjisi tarafından beslenen su motoru yardımıyla kombiye taşınır. Bu şekilde yenilenebilir enerji kaynağı olan güneş enerjisi kullanılarak hem temiz hem de ekonomik olarak evler ısıtılmış olur ayrıca doğaya da zarar vermez.

DÜZENEĞİN OLUŞTURULMASI Su döngüsünün gerçekleşeceği temsili kalorifer düzeneği, oluşturulan ayna düzeneğinin üzerine yerleştirildi. Düzenek güneş alabileceği bir noktaya taşındı.

PROJEMİZ VE BİZ

PROJEMİZ VE BİZ

PROJEMİZ VE BİZ

PROJEMİZ VE BİZ

SİSTEMİN ÇALIŞMASI Sistemin ışığı odakladığı nokta belirlendi. Sistemde bulunan su haznesi çanağın odak noktasına (lnb’nin bağlandığı konum) bağlandı. Odak noktasına sabitlenen su haznesi gelen güneş ışınlarını soğurdu. Soğrulan güneş ışığı yardımıyla su ısıtılmış oldu. Isınan su enerjisini güneş panelinden alan su devir-daim motoru yardımıyla sıcak su tertibatından dolanımı sağlanarak odaya ısı verildi. Isı alan ortam sıcaklığı arttırıldı.

SİSTEMİN ÇALIŞMASI Sistemin referans ve çıkış noktalarına yerleştirilen termometreler yardımıyla sıcaklık değişimi gözlenerek not edildi. Referans ve çıkış notalarındaki cıvalı termometrelerden okunan değerler 15 er dakikalık aralıklarla ölçülmüş ve not edilmiştir.

BULGULAR Başlangıçta çanak alüminyum folyo ile kaplı iken yeterli Sıcaklık artışı meydana gelmedi. Sıcaklık artışını sağlamak için çanak yüzeyi ayna parçaları ile kaplandı ve bu yolla suyun ısıtılması sağlandı.

BULGULAR Tablodaki değerlerden yola çıkarak yukarıdaki grafiği elde ettik. Grafikten elde edilen değerlere göre kombiye giden suyun sıcaklığı güneş enerjisi tarafından oda sıcaklığını istenilen değere getirecek seviyeye yükselttiği gözlemlendi.

BULGULAR Yukarıda da görüldüğü gibi 30 dakika gibi kısa bir sürede düzenek suyun sıcaklığını 150 den 600 çıkarabildiğini gözlemledik. Isıttığımız su evin kalorifer tesisatından dolandırıldığında odanın sıcaklığını da arttıracağı sonucuna ulaşıldı.

Sıcaklık – Zaman Grafiği BULGULAR Sıcaklık – Zaman Grafiği

SONUÇ VE TARTIŞMA Amaca uygun olarak oluşturulan düzenek yardımıyla Tablo – 1’ deki sonuçlar elde edilmiştir. Tablo – 1’ den görüldüğü üzere iki termometre arasında anlamlı bir fark mevcuttur. Parabolik ayna ile odakladığımız ışık, su haznesi tarafından soğurulmuştur. Enerjiyi soğuran su, kalorifer tesisatı yardımıyla eve aktarılarak etrafındaki havayı ısıtmıştır. Isınan su, güneş enerjisi ile çalışan su motoru yardımıyla çekilerek tekrar odaya verilmiştir. Böylece oda sıcaklığının arttığı gözlenmiştir.

SONUÇ VE TARTIŞMA Düzeneğimizle oda sıcaklığı sürdürülebilir enerji kaynağı olan güneş tarafından ısıtılan su yardımıyla arttırılmıştır. Kış aylarında güneş almayan özellikle kuzey cepheli evlerin çevreyi kirletmeden ısıtılmaları sağlanmıştır. Evlerde çok uygun bir maliyetle kurulumu yapıldıktan sonra fazla bakım gerektirmeyen bir yapıya sahiptir.

PROJEMİZİN ARTILARI Çalışmasını ise tamamen güneşten aldığı enerjiyle yaptığı için maliyeti sıfıra indirmekle birlikte çevreye hiçbir zarar vermemektedir. Özellikle enerji rezervlerimizin tükenmeye başladığı ve çevre kirliliğinin had safhaya ulaştığı günümüzde, çevreci ve ekonomik olan projemizin önemi bir kez daha ortaya çıkıyor.

KAYNAKÇA [1] http://www.maxicep.com/forum/konu/kuresel-aynalar-fizik.109618/ [2] http://tr.wikipedia.org/wiki/%C3%87ukur_ayna [3] http://www.limitsizenerji.com/haberler/makaleler/ 511-gunes-enerjisi-ile-calisan-sicak-su-sistemleri [4] http://www.muhteva.com/isinin-iletim-yoluyla-yayilmasi-t203417.html [5] VII. Ulusal Temiz Enerji Sempozyumu, UTES’2008 17-19 Aralık 2008, İstanbul [6] Aydoğdu,Y. , Dedeoğlu, E. , Ortaöğretim Fizik 10 Ders Kitabı, Ada Yayınları, Ankara, Sayfa: 200-2002.