Pasif Solar Enerji
Doğal Isıtma ve Soğutma Rehberi
Bruce Anderson ve Malcolm Wells (çeviri : Anday Ataman)
Bölüm I – Niye Pasif Solar ?
Pasif solar dizayn oldukça basit bir yapıdır. Basitlik daha güvenilir, düşük maliyetli ve uzun ömürlü sistemlerin kurulabilmesine olanak sağlar.
Pasif sistemler çok az (eğer varsa) hareketli parça içerir, bu nedenle sessiz ve kolay çalışır. Mekanik ve/veya elektrikli destek sistemlerine ihtiyaç duymaz. Basitlik maliyeti düşürür. Motorlu sistemler, otomatik vana- karışık kontrol sistemleri veya yüksek teknolojik ekipmana ihtiyaç yoktur. Çoğunlukla temel yapı malzemeleri ve teknikleri ile tüm tasarım yapılır ve uygulanır.
Pasif solar sistemlerin en belirgin avantajı en az evin diğer elemanları kadar dayanıklı ve sürdürülebilir olmasıdır. Çok az bir bakım gereksinimi duyar ve evin diğer bölümleri kadar ömre sahiptir. Konvansiyonel yapı elemanları cam, beton ve tuğla dış koşullara dayanıklı ve uzun ömürlüdür. Pasif solar sistemler de evin ömrü boyunca iş yapma kapasitesini ve değerini korumalıdır, ancak bir duvar veya çatıdan biraz daha fazla bakıma ihtiyaç duyarlar.
Pasif solar uygulama istenilen her ölçekde yapılabilir. Bu nedenle başlangıçta büyük bir ekonomik yatırım ve efora gerek duymayan küçük ölçeklerde uygulamalar tercih edilebilir.
Optimal performans için bazı solar sistemler günlük veya aylık periodik ayarlamalara (gölgeleme, havalandırma vb) ihtiyaç duyabilir. Bazı insanlar bunu kısıtlayıcı ve uygulamasını zor bulabilir ancak gerçekte bulaşık makinasını kullanmak veya akşamları perdeleri kapatmakdan daha zor değildir. Genelde pasif solar ev sahipleri bunu keyif verici bulurlar ve bu yolla çevre ile uyumlu çalışan evlerine katkıda bulunup kendilerini çevreye daha uyumlu hissederler. Bu yolla para ve enerji tasarrufu yanında hayatlarına bir zenginlik katarlar.
Pasif kolektörlerden gelen ısı genellikle sıcak hava ve sıcak su ile ısıtma sistemlerinden daha konforludur. İyi bir tasarım yapılarak ev içi sıcaklık varyasyonu 5-10 derece aralığında tutulabilir. Tasarım iyi değilse daha yüksek sıcaklık varyasyonu görülebilir. Bazı solar enerji meraklıları bu yüksek varyasyonu normal bulur ve rahatsız olmaz. Gerçekte çoğu solar ev sahibi güneşli bir kış gününde, yüksek bile olsa, sıcak havadan hoşnuttur.
Pasif solar sistemler fosil yakıt ihtiyacını azaltır. Bu ekonomi için iyidir. Pasif enerji sistemleri nakliye-ulaşım hattı, boru hattı veya maden ocaklarına ihtiyaç duymaz, tehlikeli radyoaktif atıkları yoktur, suyu veya havayı kirletmez. Yenilenebilir veya dönüştürülmüş maddeleri kullanabilir ve çoğunlukla lokal, yeni iş alanları yaratırlar.
Bir evin ısıtma ve soğutma enerji ihtiyacı düşükse ve küçük bir kısmını solar yolla karşılamayı planlıyorsak, küçük bir sistem yeterli olur ve evin genel görünümü etkilenmez, evi çirkinleştirmez hatta iyi bir tasarımla daha çekici bile yapabilir.
Güney yönünde arka bahçenize bakan bir pencereyi düşünün, bitkiler için yılboyunca güneşlenme imkanı yaratır, enerji-para tasrrufu sağlar, yaşama ortamının kalitesini arttırır ve hepsini aynı anda yapar. Standart bir ev ile solar pasif evin karşılaştırılması, günümüz pratik bisikletleri ile 1890larda ilk yapılan hantal modellerin arasındaki fark gibi belirgindir.
Basit Dediğinizi Sanmıştım : 
Evet gayet basit. Pasif solar tasarım için gerekli tüm ekipman ve prensipler günlük yaşamdan alınmıştır. Bir buz kütlesinin erimesi veya taş yığınlarının güneş battıktan sonra a sıcak kalması gibi gözlemler pasif tasarımın temel taşlarıdır. En önemli basamak terminolojiyi doğru olarak öğrenmektir. Bu yolla yazılı literatürü daha kolay anlıyabilir ve tartışmalara katılabilirsiniz. Böylece her seferinde “taşların günbatımı sonrasında sıcak kalması olayı” demek zorunda kalmazsınız ve “termal kütle” demeniz yeterli olur.
Kondüksiyon : objeler arası direkt temas yolu ile ısı transferi.
Doğal Konveksiyon : Su ve hava hareketleri ile ısı transferi.
Termal Işıma : elektromanyetik ışıma ile ısı transferi.
Ortalama Radian Sıcaklık : Çevredeki tüm cisimlerden gelen (oda duvarı, zemin, tavan, mobilyalar ve diğer insanlar) sıcaklığın algılandığı ortalama değerdir.
Hava Katmanlaşması : Isınan havanın yükselmesive en sıcak katmanın en üstte yer alması şeklinde katmanlara ayrılmasıdır.
Buharlaşma Serinliği : Suyun buharlaşırken ısı emme yetisi nedeni ile oluşan doğal serinlik hissi.
Derece Günü : Kışın sertliğini ölçen bir skaladır. Derece günleri sayısı arttıkça kış sertliği daha fazladır.
Yalıtım : Isıyı daha az ileten maddeler, bir alandan veya objeden ısı kaybını azaltır.
Pencereler : Pencereler ışığı ve ısıyı içeri alır ve dışarı çıkarır.
Kaplama : Solar sistemlerde kullanılan cam veya plastik katmanları, ışığı daha fazla alırken ısı kaybını azaltmayı amaçlar.
Gölgeleme : İstenmeyen günışığını evden uzak tutup aşırı sıcaklık artışını engellemek için kullanılır.
Hareketli Yalıtım : Perde ve panjurlar geceleri kapatılır ve ısı kaybını azaltır.
Yansıtıcı Yüzey : Güneş ışığını ihtiyaç duyulan yere yansıtan parlak yüzeylerdir.
Termal Kütle : Isı depolayan maddelerdir. Ağır maddeler beton, taş ve hatta su, hafif maddelerle karşılaştırıldığında, daha düşük volümde daha fazla ısı tutar ve gerektiğinde serbest bırakır.
Füzyon Depo Madde Isısı : Eritilebilen maddeler faz değiştirdiğinde ısı depolar. Örneğin katı halden sıvı hale geçtiğinde ısı depolar ve tekrar katı hale dönerken ısıyı serbest bırakır. Konvansiyonel ısı depolama materyallerine göre daha düşük kütle ve volüm değerlerinde aynı miktarda ısı depoluyabilirler ve faz değişimi için küçük sıcaklık değişimleri yeterlidir.
R- Değeri : Bir maddenin ısı yalıtım katsayısıdır. R değeri yükseldikçe yalıtım daha iyi demektir ve ısı kaybı azalır.
U- Değeri : Bir maddenin ısı kaybı katsayısıdır. U değeri arttıkça ısı kaybı artar.
Aşağıda bu kitapda anlatılan pasif solar sistemler özetlenmiştir. Herşeyde olduğu gibi avantajlar ve dezavantajlar sözkonusudur. Bizim gibi solar pasif tasarım meraklıları için avantajlar çok önde gelmektedir.
1- Solar Pencereler : Evinizin güneye bakan duvarına (çev. notu : kuzey yarımkürede) çok sayıda pencere yerleştirmek için bilinçli bir çaba gösteriyorsanız bunlara “solar pencere” demenizde bir sakınca yoktur. Evinize pencerelerden giren günışığı ısıya dönüşecektir. Bir kısım ısı hemen kullanılır. Evin zemini, duvarlar, tavan ve mobilyalar aşırı ısıyı depolar. Hareketli yalıtım ile geceleri ısı kaybı engellenebilir. Güney pencereleri kış güneşinin daha alçakdan gelmesi avantajını kullanır. Yaz döneminde güneş gökyüzünde yüksek yerleşim gösterirken pencereler, saçak veya ağaçlar yolu ile gölgelenebilir. Solar pencereler “direkt kazanım” sistemleridir.
Avantajlar : En basit solar tasarım elemanı olup herkes tarafından kullanılabilir, hatta kullanılmaktadır. Çoğumuz onları halihazırda kullanıyoruz ama avantajlarını maksimize edecek kadar değil. Solar pencelerin maliyeti düşüktür ve aydınlık-ferah bir ortam sağlarlar.
Dezavantajlar : Herkes günboyu günışığına maruz kalmak istememez. Bir çok insan ekstra ısı ve sıcaklık artışından memnun olsa da fazla günışığı rahatsız edici olabilir, mobilya ve kumaşlarda yıpranmaya neden olur.
2- Solar Bacalar : Solar yolla ısınan bir yüzeye dokunan hava ısınır. Isınan hava yükselir ve yerini soğuk hava alır. Normal bir bacada gerçekleşen proses bu sırayla gerçekleşir. Güney duvarına yerleştirilen bir solar kollektör ile eviniz arasında doğal konveksiyon döngüsü kurulabilir. Solar kollektör içerisinde hava ısındıkça yükselir ve evin içine girer, evden çıkan soğuk hava kollektöre girer ve bir döngü oluşur. Bu nedenle solar bacalar “konveksiyon halkası” olarak bilinir. Çok geç kalmadan bir solar kollektör almalısınız.
Avantajlar : Solar bacalar oldukça basit sistemlerdir ve direkt kazanım sistemlerinin bir çok probleminden muaftır. Örneğin aşırı aydınlık ve ısı kaybı gibi. Bunu yanında halihazırdaki evinize montajı kolaydır.
Dezavantajlar : Büyük bir sistem ev sıcaklığında rahatsız edici düzeyde artışa neden olabilir. Verimli çalışan dayanıklı bir sistem için iyi tasarım ve dikkatli uygulama önemlidir.
3- Solar Duvarlar : Güneş ısısını absorbe edecek olan kütle bir camın altında yer alıyorsa bu bir “solar duvardır”. Duvar koyu renkde boyanırsa ısıyı daha iyi absorbe edecektir. Daha sonra depolanan ısı eve iletilir. Duvar olarak su dolu silindirler kullanarak da solar duvarlar yapılabilir. Uzun silindirik 250 litre hacminde bloklar veya fabrika yapımı özel su duvarları bulunmaktadır. Su hazneleri önce ısıyı depolar daha sonra ışıma yolu ile odanın içine yayar. Bu duvarlar genellikle “termal depolama duvarı” olarak bilinir.
Avantajlar : Termal depolama duvarları, konveksiyon döngü sistemlerinin sahip olduğu bir çok avantaja sahiptir. Ek olarak ısı depolama avantajına sahiptir. Termal kütle tam ihtiyaç duyulan yerde konumlanmış olup ve ev sıcaklığını 24 saat boyunca dengede tutmaya yardımcı olurlar.
Dezavantajlar : Duvar camlardan dışarı da ısı kaybına neden olur. Camlara ekstra kaplama yaparak veya hareketli yalıtım elemanları kullanarak bu sorun çözülebilir ancak bunlar ek maliyet anlamına gelir. Akılda tutulması gereken bu duvarların maliyetinin yüksek olması ve ev içi kullanım alanında azalmaya neden olmasıdır.
4- Solar Çatılar : Solar çatılar aynı solar duvarlara benzerler, yalnızca yerleşim farklıdır. Bir çok solar çatıda su dolu siyah plastik kaplar (su yatağı gibi) ısı depolar. Bu su havuzları ısıyı depolar ve çatıdan evin içine yayar. Yalıtım panelleri kullanılarak gece ısı kaybı azaltılır.
Solar çatılar bazı iklimlerde yaz aylarında evi serinletmek için de kullanılır. Su gündüz evde yükselen ısıyı absorbe eder, geceleri hava serinleyince dışarıya verir. Yalıtım panelleri ise gündüzleri kapatılır ve aşırı ısınmayı engeller. En bilinen solar çatı örneği Harold Hay tarafından geliştirilen “skytherm” dir.
Avantajlar : Bu sistemler bazı iklim koşullarında tün ısınma ve soğutma ihtiyaçlarını karşılıyabilir. Ayrıca konvansiyonel ve solar tüm ısıtma sistemlerinin en konforlusu olarak bilirinirler.
Dezavantajlar : Solar havuzların tasarım, mühendislik ve uygulaması özenle yapılmalı ve dikkatle uygulanmalıdır. Yeni bir sistem olduğu için uzun dönem sonuçları bilinmemektedir ancak bir çok yeni uygulama ve araştırma yapılmaktadır.Verim açısından ve fiyat-kazanç oranı dikkate alındığında soğuk iklimlerde başarılı değildir. Daha çok kışları kuru ve bol güneşli geçen ılıman iklim koşullarına uygundur.
5- Solar Odalar : Solar yolla ısıtılmış odalar, sera, camlı teras ve solaryumlar en cazip pasif solar sistemlerdir. Bunlar eve ekstra yaşam alanı sağlar. Bir ferahlık hissi ve dışarıda olma hissi yaratırlar. Ev ile dış dünya arasında yüksek ısı farkına karşı bir tampon vazifesi görürler. Solar odalar genellikle “eklenmiş güneş alanı” olarak bilinir.
Avantajlar : Solar odalar evin iç iklimini çok olumlu etkiler. Solar odanın kendı sıcaklık varyasyonu çok yüksek olabilir, fakat ev içi sıcaklık değişimini 3-8 derece arasında tutarlar. Solar odalar istenirse ev havasını nemlendirmeye yardımcı olur. Solar odalar düşük bir maliyetle keyifli bir yaşam alanı yaratır. Bunu yanında tüm insanlar solar odaları severler ve halihazırdaki evinize kolayca adapte olurlar.
Dezavantajlar : Zayıf bir tasarım, verimsiz çalışan solar odalara yolaçabilir. Yapım maliyeti genel olarak düşük olsa da kaliteli imalat yapıldığında maliyet yüksek olabilir. Hazır kitler almak genellikle kolay ama pahalıdır.
NOT : “Passive Solar Energy — The Homeowner’s Guide to Natural Heating and Cooling“, Bruce Anderson and Malcolm Wells.
free download pdf : link
