Farklı amaçlarla kullanılan binaların ısıtma ve soğutma yüklerine göre optimum yalıtım kalınlıklarının teorik ve uygulamalı olarak belirlenmesi
Determining theoretically and practically the optimum insulation thickness of buildings used for different purposes according to heating and cooling loads
Yazar: OKAN KON
Danışman: PROF. DR. BEDRİ YÜKSEL
Balıkesir Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Enerji = Energy ; Makine mühendisliği = Mechanical engineering

Özet:
Çalışmada, farklı amaçlarla kullanılan Balıkesir Üniversitesi Rektörlük Binasının enerji tüketimleri incelenmiştir. Bina, ana bina ve atölye olarak kullanılan matbaa binalarından oluşmaktadır. Enerji tüketim ölçümleri için ısı merkezine ölçüm sistemleri kurularak, ısıtma döneminde 04.01.2010-31.12.2010 tarihleri arası (107 iş günü) ve soğutma döneminde ise 11.06.2010-20.09.2010 tarihleri arası (63 iş günü) su sıcaklık ve basınç değerleri ölçülmüştür. Doğal gazın tüketim değeri ve soğutma gruplarının (chiller lerin) elektrik tüketimleri tespit edilmiştir. Isı akış plakası ile dış duvarların birim alan başına ısı akışı ölçülmüştür. Bunlara bağlı olarak çalışmada ilk olarak, ısıtma ve soğutma döneminde ölçülen enerji, verim ve COP değerlerinin meteorolojik parametreler ile nasıl değiştiği tespit edilmiştir. Meteorolojik verilere bağlı olarak regresyon analizi yapılarak enerji analizleri için uygun denklemler elde edilmiştir. İkinci olarak; ısıtma, soğutma ve ısıtma+soğutma için, 1999-2010 yılları arası (12 yıllık) meteoroloji günlük ortalama dış hava sıcaklık verileri ve TS 825 aylık dış hava ortalama sıcaklık verileri ile derece-gün değerleri hesaplanmıştır. Bunlara bağlı olarak bulunan optimum yalıtım kalınlıkları; dokuz çeşit yalıtım malzemesi için tüm bina hacimlerinin hesaplanan ve ölçülen ısı transfer katsayısı ile teorik ve ölçülen verim ile COP (Coefficient of Performance) değerine göre tespit edilmiştir. Dış duvarlar, tavan ve taban için optimum yalıtım kalınlığı hesaplarında, derece-gün metodu ve ömür maliyet analizi kullanılmıştır. Dış Duvar için ısıtma, soğutma ve ısıtma+soğutma döneminin optimum yalıtım kalınlığına bağlı regresyon analizleri yapılmıştır. Çalışmada son olarak; tesisatlar da kullanılan sirkülasyon pompalarının enerji tüketimleri ve verim değerlerinin, ölçümler yapılarak gerçek değerleri tespit edilmiştir. Ömür boyu maliyet analizi ile ölçülen ve teorik enerji tüketiminin, 10 ve 20 yıllık dönemler için maliyet analizi sonuçları verilmiştir. Sonuç olarak, ölçüm sistemleri ile elde edilen verilere bağlı olarak yıllık ortalama ısıtma sistemi verimi % 49 ve soğutma sitemi COP (Coefficient of Performance) değeri 2.09 olarak bulunmuştur. Bu ölçülen değerler için ısıtma dönemi optimum yalıtım kalınlığının en yüksek değeri 0.208 m, soğutma dönemi 0.064 m, ısıtma+soğutma dönemi 0.228 m olarak tespit edilmiştir.

Abstract:
In this thesis, energy consumptions of Balikesir University rectorate building which is used for different purposes have been examined. The building consists of the main building and printing houses that are used as workshops. Measurement systems installed to the heat center in order to measure water temperature and pressure to determine the energy consumptions for both the heating period which is 107 working days between the dates of 01.04.2010-12.31.2010, and the cooling period that is 63 working days in the interval of time between 06.11.2010-09.20.2010. In addition, consumptions of natural gas and electricity of chillers were determined, and heat flows per unit area in outer walls were measured by heat flow plates.In parallel with these studies, firstly, it was determined how the values of energy, efficiency and COP (Coefficient of Performance) which were measured during the heating and the cooling periods are ranged according to meteorological parameters. Depending on meteorological data eligible equations were obtained for the energy analysis by analysis of regression.Secondly, degree-day values for the heating, cooling and the heating+cooling were calculated with the daily average outdoor air temperature meteorological data between the years of 1999-2010 (12 years) and TS 825 monthly average outdoor air temperature data. Consequently, the optimum insulation thickness for the nine types of insulation materials was determined by the measured and calculated heat transfer coefficient for the entire building volume and the theoretical and measured efficiency in accordance with the COP value. The degree-day method and life cycle cost analysis were used in the calculation of optimum insulation thickness of outer walls, ceilings and floors. Based on the optimum thickness of the insulation, regression analyzes were performed for outer walls in heating, cooling and heating+cooling periods.Lastly, the actual values of the energy consumption and the efficiency of circulation pumps which are used in installments were determined by making measurements. For the measured and theoretical energy consumptions in 10 and 20-year periods, the results of life cycle cost analysis were given. As a result, depending on the data obtained from the measuring system annual average efficiency of the heating system was found to be 49% while the cooling system COP value was 2.09. For these measured values, the highest value of the optimum thickness of insulation is determined as 0.208 m for heating period, 0.064 m for the cooling period, and 0.228 m for heating+cooling period.