Düşük enerjili optimum güneş evi tasarımı
Low energy optimum solar hose design
Yazar: IMAN AHMED NOORULDEEN NOORULDEEN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜL NİHAL GÜĞÜL
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control

Özet:
Akıllı ev sistemleri, elektrikli aletlerin ve enerji sistemlerinin uzaktan izlenerek kontrol edilmesine olanak sağlayan iletişim ağları içerirler. Geçmişte, akıllı ev kavramı uzaktan manuel kontrole dayalı bir kavramdı. Yapay zekanın gelişmesiyle enerji tasarrufu elde etmek ve konfor seviyesini arttırmak amacı ile optimizasyon teknikleri içeren otomatik sistemler yapılmaya başlanmıştır. Bu çalışmada müstakil bir konutun akıllı iklimlendirme sistemi ve sisteme entegre güneş enerjisi bulundurulması durumunun fizibilitesi gerçekleştirilmiştir. Konutta sıcaklık ve hareket sensörü kullanılarak iç ortamda ölçümler yapılmıştır. Bir fotovoltaik panelin elektrik üretim verisi kullanılarak radyasyon miktarı hesaplanmıştır. Dış ortama ait sıcaklık ve radyasyon verisi saatlik olarak Tipik Meteorolojik Yıllar (TMY) veri seti formatında internetten temin edilmiştir. Bir ay süresince veri toplanmıştır. Temin edilen ve ölçülen veriler ile konutun iç ortam sıcaklığı, odalarda insan bulunma durumu, dış ortam radyasyon miktarı ve hava sıcaklığı verileri toplanmıştır. Yılın kalan ayları için hareket sensöründen elde edilen verilerin aynı olduğu varsayılmıştır. Doğrusal Olmayan programlama (Nonlinear programing) ile optimum panel açısı ve duvar ısı iletkenlik değerleri hesaplanmıştır. Bu tez çalışmasında, hareket sensörlerinden gelen verileri analiz ederek insan bulunmayan odaların sıcaklığını değiştiren akıllı bir iklimlendirme sisteminin enerji tasarruf potansiyelini hesaplanmıştır. Aynı zamanda bu sistemin enerji talebini karşılayacak optimum fotovoltaik panel sisteminin kapasitesi hesaplanmıştır. Evin iç ortam sıcaklığı kışın 22 °C, yazın 27°C'de tutulmaktadır. Bu çalışmanın sonucunda, binanın optimum ısı iletkenlik değeri dış duvarı için 0.4 (W/m2K), pencere için 0.71 (W/m2K) olarak hesaplanmıştır. Bu durumda konutun iklimlendirme sisteminin elektrik tüketiminin 5.942'den (kwh/yıl) 2339'e (kwh/yıl) düştüğü görülmüştür. Optimum dış cephe ile yıllık elektrik tüketiminde % 61 tasarruf sağlanacağı görülmüştür. İnsan bulunmayan odaların sıcaklığının 2-4 °C arasında değiştirilmesine olanak sağlayan akıllı iklimlendirme sisteminin kullanılması ile % 11 - % 21 arası enerji tasarrufu yapılabileceği görülmüştür. Son olarak, iklimlendirme sisteminin yıllık elektrik tüketimini karşılayacak optimum fotovoltaik sistemin 3 kW kapasitesinde 35 derece eğimle güneye yönelmiş olması gerektiği hesaplanmıştır.

Abstract:
Smart home systems possess networks that connect electrical appliances and energy systems in order to allow them to be monitored and controlled remotely. Backward, the theme of smart home was based on remote manual control. With the development of artificial intelligence, automatic systems including optimization techniques have been build up to save energy and increase the comfort level.  In this study, the feasibility of a solar energy integrated smart air conditioning system in a single detached house has been analyzed. Indoor measurements were performed using temperature and motion sensors in the house. The radiation value was calculated using the electricity generation data of a photovoltaic panel. Hourly temperature and radiation data of the outdoor environment are provided in Typical Meteorological Years (TMY) data set format from internet. Measured data were collected for one month. With the provided and measured data, the indoor temperature of the house, the presence of people in the rooms, the amount of outdoor radiation and air temperature data were collected. It is assumed that the data obtained from the motion sensor is the same for the remaining months of the year. Optimum panel angle and wall thermal conductivity value were calculated with nonlinear programming. In this thesis, the energy saving potential of a smart air conditioning system, which changes the temperature of manless rooms was obtained by analyzing the data gained from the motion sensors. Meanwhile, optimum photovoltaic panel system capacity to meet the energy demand of this system has been evaluated. The indoor temperature of the house is kept at 22 °C in winter and 27 °C in summer. As a result of this study, the optimum thermal conductivity value of the building was obtained as 0.4 (W/m2K) for the exterior walls and 0.71 (W/m2K) for the windows. In the present case, the electricity consumption of the air-conditioning system of the house is observed to decrease from 5.942 (kWh/year) to 2339 (kWh/year). Saving of 61% in annual electricity consumption is observed to be achieved with the optimum envelope. Smart air conditioning system that allows changing the temperature of the manless rooms between 2-4 °C, is observed to achieve energy saving between 11% and 21%. Finally, the optimum photovoltaic system that meets the annual electricity consumption of the air conditioning system is calculated to own 3 kW capacity directed to south with 35 degrees inclination angle.