TEKNOFEST
HAVACILIK, UZAY VE TEKNOLOJİ FESTİVALİ
İNSANLIK YARARINA TEKNOLOJİ YARIŞMASI PROJE DETAY RAPORU
PROJE KATEGORİSİ: Sosyal İnovasyon
PROJE ADI: EBUKUBEYS
TAKIM ADI: GÜNEŞ ENERJİLİ SU ISI SİSTEMLERİNDE MAKSİMUM KULANIM
Başvuru ID: 70782
TAKIM SEVİYESİ: İlkokul-Ortaokul
İçindekiler
1. Proje Özeti (Proje Tanımı)
Güneş bizlere bedava sunulan bir enerji kaynağıdır. Ülkemizin büyük bir bölümü kışın dahi sabahtan aksama kadar güneş alarak güneş enerjisi sayesinde sıcak suyu elde edebilmektedir. Ancak ülkemizin bulunduğu coğrafi konum gereği günlük sıcaklık farkı gündüz +5 ila +20 derece gece gece ise -1 ila -20 derece arasına ulaşması anlamına gelmektedir.
Sıfırın altına düşen hava sıcaklığına ulaşıldığında gecenin ilerleyen vakitlerinde olduğu
için herhangi bir kullanım yapılmaz ve borularda bir dolaşım hareketliliği yaşanmaz bu da ısınan suyun deposu ile bina arasındaki boruların donmasına sebep olur.
Bizde bu sorunu tespit ettikten sonra ilk olarak içinden ısıtıcı ince bir ısıtma bobin teli geçebilecek genişlikte bir boru yerleştirilmiş bir pvc boru tasarladık. Hava sıcaklığının eksi 1 derecenin daha altına inmesi ile mikrodenetleyiciye (mikro denetleyici olarak DENEYEAP KART kullandık) bağlı rölenin tetiklenmesi ile ısıtma bobinlerinin aktif olmaktadır. Bu sistem otomatik olarak çalıştığından hiç bir kullanıcı donma sorunu yasamadan kış güneşinde bile ısıtma sistemini aktif kullanabilecektir.
Tasarım: Güneş enerjili su ısı sistemi maketi üzerine protip cihazımız yerleştirilmiş olup.
Cihazın kontrol kutusu kullanıcının evinin herhangi bir noktasına 3B yazıcı ile tasarladığımız ve içine mikro denetleyici ve komponentler yerleştirdiğimiz cihaz kutusu yerleştirildi.
Yazılım: MBLOK 5 proğramında kodlaması yapılmış ve ide programıyla Deneyap Karta yüklenmiştir.
MBLOK KODLARI:
Montaj: mikro denetleyiciye bağlı çalışan ısıtma bobin telleri güneş enerjili ısı sisteminin soğuk su girişinde ve sıcak su çıkısındaki pvc borularının içine montajlanmıştır.
2. Problem/Sorun:
Özellikle günlük sıcaklık farkı çok yüksek miktarlara ulaştığı Türkiye'nin Orta, kuzey ve Doğu bölgelerinde gecenin ilerleyen vakitlerinde dolaşım hareketliliği yaşanmadığından boruların donmasına hatta boruların patlamasına sebep olur ve ertesi gün güneş olsa dahi belki 1 gün belki de 10 gün don çözülemez. Bu sebeple ısı sistemi uzun bir süre devre dışı kalır ve halkımız daha pahalı yöntemlerle suyunu ısıtmak zorunda kalır.
Durumun daha kötüsü ise donmuş su boruları 15 – 20 gün sonra çözülürken suyun hal değiştirirken genleşme / hacim oranı farklılığından dolayı borular çatlamakta ve kullanıcılara extra tamir bakım masrafı yapmasına neden olmaktadır.
Maksimum kullanım sağlanamayan bu durum teknolojik olarak çözülebilecek bi durumda iken neden insanlar elindeki imkânı tam kullanmasın ki? Tam da bu soruna çözüm ürettik.
3. Çözüm
Çözüm olarak denetleyici ile otomatik çalışan bir boru ısıtma sistemi geliştirdik. Bu sistemle güneş enerjili su ısı sistemi kullanıcıları gece dışarıda hava sıcaklığı ne olursa olsun güneş enerjili su ısı sistemlerini hiçbir şekilde donma dan ve herhangi bir şey yapmadan gündüzleri güneşi her gördüklerinde maksimum kullanım imkanına sahip olacaklardır.
Günümüzde bu sorunun en bilindik çözümü boruların bir izolasyon malzemeleri ile kaplanması ile sağlanmaktadır. Bu yöntem Türkiye'nin en batı ve Güney bölgelerinde etkili olmaktadır.
Ancak bu durum bile bazen yeterli olamamaktadır. Türkiye'nin orta ve doğu bölgelerinde ise hiç işe yaramamaktadır.
Ayrıca bulduğunuz problem ve çözümün eğitim ve öğretim süreçleri açısından önemi donma genleşme ve denetleyici kullanarak insan ihtiyaçlarını karşılamak için bazı otomasyon yapılabileceği konusunda farkındalık oluşturulur
Hazırlık çalışmalarından resimler:
4. Yöntem
Otomatik çalışan boru içi ısıtma sistemi gerekli malzemeleri
mikrodenetleyici (Deneyap kart)
LCD ekran
ısı sensörü
role
ısıtıcı bobin telleri
kırmızı ve yeşil led
bazır ara kablolar
PVC boru ve önceden hazırladığımız güneş enerjili sistemi maketi
+ 3D yazıcıdan sistem kutusu.
Yapılışı
Öncelikle mikro denetleyicimize sensörler ve diye uyarıcılardan oluşan komponentleri eldeki kablolarla uygun pin giriş noktalarına bağlayıp yerleştirdik. mikro denetleyicimize bütün komponentler nasıl çalışması gerekiyorsa bunu planlayarak kodlarımızı şu komutlarla kodladık
*Cihaz çalıştığı sürece kırmızı led yanar.
*Hava sıcaklığı her an ölçülür.
*Eğer hava sıcaklığı -1 derecenin altında ise röle aktifleştirir ve 2 LED yanar ve 1 dakika boyunca bazı çalışır.
*Eğer hava sıcaklığı -1 derecenin altında olmaya devam ederse röle Her biri 3 dakikada bir dakika pasifleştirilir.
*LCD ekranda hava sıcaklığını ve rölenin aktif mi pasif mi olduğunu her an ölçer gösterilir.
İlk denememiz başarıyla sonuçlandı.
Soğuk ortama ısı sensörü koyarak sisteminin çalışmasını denedik.
Kodlama da bazı hatalar tespit ettik.
ve kodlama sayfasındaki Hatalarımızı düzelttikten sonra tam istediğimiz gibi kodlama ile verdiğimiz kodların Başarılı bir şekilde çalıştığını gördük.
PVC boru içerisine yerleştirdiğimiz ısıtma bugün tellerini 220 voltu röle bağlantı neden geçirerek bağladık.
Artık Güneş Enerji Lift sistemi maketi ile birleştirdiğimiz donma önleyici otomatik sistemimizin prototipi hazırdır.
Sıcaklık-5 derece ve röle aktif =>>>
Sıcaklık +12 derece ve röle pasif =>>>
<<<<<<<=Cihazın arka taraftan görünüşü
Projemizde DENEYAP KART KULLANILMIŞTIR. =>>>>>>>
5. Yenilikçi (İnovatif) Yönü
Günümüzde bu sorunun en bilindik çözümü boruların bir izolasyon malzemeleri ile kaplanması ile sağlanmaktadır. Bu yöntem Türkiye'nin en batı ve Güney bölgelerinde etkili olmaktadır.
Ancak bu durum bile bazen yeterli olamamaktadır. Türkiye'nin orta ve doğu bölgelerinde ise hiç işe yaramamaktadır.
Projemiz ise hava sıcaklığı -1 derecenin altına düştüğünde mikro denetleyici üzerine bağlı olan rölenin otomatik bir şekilde çalıştırılarak otomatik bir şekilde boruların donması %100 engellenmiş olur. Dolayısıyla hiçbir güneş enerjili ısı sistemi kullanıcı bu işlemin farkında olmaz ve otomasyonun keyfini sürer.
Projemizde ilk defa Yerli yazılımcıların tasarladığı yerli ve 1 yıllık mazisi olan yerli ve milli mikro denetleyici olan Deneyep Kart Kullanılmıştır.
6. Uygulanabilirlik
Projemiz özellikle kışları soğuk geçen karasal iklimde yaşayan kişileri kullandıkları güneş enerjili su ısıtma sistemlerine monte edilebilir bu bölgelerde dolan boruların açılması bazı zamanlarda yaklaşık 1 ayı bulabilmektedir.
projemiz sayesinde kullanıcılar herhangi biri donma sorunu ile artık karşılaşmayacaktır.
Seri üretimde oldukça düşük maliyetli bir sistem olduğundan ticari bir potansiyel taşımaktadır herhangi bir risk teşkil etmeden Türkiye'nin her yerindeki güneş enerjili sistemi kullanıcıları bu cihazı ısı sistemlerine monte ederek rahatlıkla kullanabilir.
7. Tahmini Maliyet ve Proje Zaman Planlaması
Projemizin zaman planlaması tablosu:
1. aşama 2. aşama 3. aşama 4. aşama
LİTERATÜR TARAMA
PROTOTİP VE CİHAZ KUTUSU TASARIMI VE
YAZIMI
GÖZLEM VE
SONUÇLAR RAPOR YAZMA
Projenizin tahmini bütçesi planlamsı:
Mikro dneyeteyici + sensör ve algılayıcı komponentler + Güneş enerjili su ısı sistemi maketi hazırlanması + 3B yazıcı çıktısı için flamentler + deneme için kullanılan mini soğutucu ve kodlama ve yazılım yükleme ve geliştirme için bilgisayar kullanılmıştır.
Tüm bunların maliyeti yaklaşık olarak bilgisayar hariç 2500 TL civarındadır.
Proje planımıza bağlı olarak maddi yönden tüm harcamalar yukarıdaki tabloda belirtilen 2. Aşamada kullanılması planlanmıştır.
8. Proje Fikrinin Hedef Kitlesi (Kullanıcılar):
Günlük sıcaklık farkı 20-30 derece arasında olan yerlerde güneş enerjilerindeki boruların donmasından dolayı sıcak suya her zaman ulaşamayan kullanıcıların tamamı bu projenin kullanıcı paydaşı durumundadır.
Problemi bizzat yaşamaktayız. Bizler Kayseri de yaşıyoruz. Ve maalesef kendi ailemize ait Güneş enerjili su ısı sistemimiz de kışları yılda 3 ve ya 4 defa donmaktadır. Ve donun kendiliğinden çözülmesi en az 15 – 20 gün sürmektedir. Bölgemizde yaşayan binlerce kullanıcı bu sorunu yaşamaktadır. Ülkemizin doğusu ise bizden daha fazla yaşamaktadır.
9. Riskler
Projeyi olumsuz yönde etkileyecek unsurlar bulunmamaktadır. Olabilecek en kötü senaryo kullanılan kabloların veya komponentlerin eskiyerek yada aşınarak kullanım dışı kalmasıdır. Bu malzemelerin bozulması kullanıcıya veya proje içeriğine ciddi bir külfet oluşturmamaktadır.
10. Kaynaklar
Demiralay, İ., 1977. Toprak Fiziği Ders Notları. Atatürk Üniv. Ziraat Fak. Toprak İlmi Böl., Erzurum, 66-110.
J.S.Curran, A.M.Featherstone, “Electric-Induction Fluid Heaters”, Power Engineering Journal, 2(3), 157-160, (1988)
M. Kenada, S.Hishikawa, T. Tanaka, B.Guo, M.Nakaoka,“Innovative Electromagnetic Induction Eddy Current-Based Dual Packs Heater Using Voltage-Fed High-Frequency PWM Resonant Inverter for Continuous Fluid Processing in Pipeline”, IEEE Engineering Technologies, Vol.2, 797- 802, (1999)
Eren, H. (1999). Measurements, Sensors and Electric Portable Instruments Paperback. Prentice Hall PTR.
Purdum, J. J. (2015). Beginning C for Arduino : learn C programming for the Arduino. New York:
Apress.
Semiz, T. Y. (2017, Ekim 4). Sensör Nedir? Ne İşe Yarar? Robotistan Blog:
https://maker.robotistan.com/robot-kontrolculeri-sensorler/ adresinden alındı
Sözbir, N. (2014). Isı İletim Katsayısının Belirlenmesi Deneyi. Sakarya.
Şevket, Y. (2016). Arduino Temel Bilgiler.
