Binalarda güneş ısısı kazanç faktörü ve yüzey sıcaklıklarının saydam ve opak yüzey tasarımına etkisinin deneysel olarak araştırılması
Experimental investigation of solar heat gain factor in buildings and the effects of surface temperatures on transparent and opaque surface design
Yazar: BETÜL BEKTAŞ EKİCİ
Danışman: DOÇ. DR. U. TEOMAN AKSOY
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Yapı Eğitimi Ana Bilim Dalı / Yapı Tasarımı Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Enerji = Energy ; Mimarlık = Architecture ; Teknik Eğitim = Technical Education
Dizin: Enerji verimliliği = Energy efficiency ; Güneş radyasyonu = Solar radiation ; Termal görüntüleme = Thermal imaging

Özet:
Bu çalışmada, bina yatay ve düşey yüzeyleri üzerine gelen güneş ışınımı değerlerinin gerçek zamanlı ölçümü ile elde edilen verilerinden yola çıkılarak, bina enerji simülasyonları, iklimlendirme ekipmanlarının boyutlandırılması ve güneş enerjisi uygulamalarında kullanılabilecek TS 825 Binalarda Isı Yalıtımı Kuralları Standardı ve ASHRAE güneş ışınımı tablolarına alternatif yeni bir veri tabanı oluşturulmasında kullanılabilecek bir yöntemin temelleri atılmıştır.Çalışmanın amacı, bina simülasyon ve güneş enerjisi sistem tasarımlarında kullanılacak olan ekipman boyut ve kapasitesinin belirlenmesinde önemli ölçüde etkili olan güneş ışınımı verisinin doğru olarak tespit edilmesi ve bu verilerden yola çıkılarak farklı cephelerde konumlandırılan opak ve saydam yüzeylerin güneş etkisi altındaki davranışlarının değerlendirilmesidir.Çalışmada sekizgen plana sahip tek bir bölmeden oluşan bir bina prototipi üzerinden yatay düzlem ile dört ana ve dört arayöne ait güneş ışınımı değerleri piranometreler ve bir veri kaydedicisi yardımı ile ölçülmüş ve kayıt altına alınmıştır. Elde edilen bu toplam güneş ışınımı değerlerinden yola çıkarak, sayısal bağıntılar yardımı ile güneş ışınımının doğrudan, yayılı ve yansıyan bileşenleri hesap edilmiştir.Ölçülen ve hesaplanan güneş ışınımı verileri kullanılarak 27 Temmuz 2010 - 4 Temmuz 2011 tarihleri arasındaki 343 güne ait saatlik SHGF değerleri MATLAB ortamında hazırlanmış olan bir bilgisayar programı ile hesaplanmış ve aylık ortalama değerler tespit edilmiştir. Ölçülen güneş ışınımı değerlerinin doğruluğunun tespit edilebilmesi için güneş ışınımı ölçümü yapılan dönem içerisindeki günlere ait saatlik güneş ışınımı değerleri sayısal metotlar ve MATLAB ortamında yazılan bir bilgisayar programı ile saatlik olarak hesaplanmıştır.Sonuç olarak, ölçülen, hesaplanan ve TS 825 Binalarda Isı Yalıtım Kuralları Standardı EK-C'de verilen güneş ışınımı değerleri karşılaştırılmıştır. Ana ve ara yönlerin aylara göre günlük ortalama saatlik SHGF değerleri grafikler ile sunulmuş ve tartışılmıştır. Bunun yanı sıra ASHRAE tarafından 40o Kuzey enlemi için verilen SHGF değerleri ile Elazığ ili ölçüm yapılan döneme ait SHGF değerleri karşılaştırılarak değerlendirilmiştir. Son olarak her ayın 1., 11. ve 21. günlerinde güneş ışınımı etkisi altında bina cephelerinin yüzey sıcaklık davranışları termal kamera ile saatlik olarak izlenmiş, grafik ve tablolar ile sunulmuştur.

Abstract:
In this study, the basis of a method for establishing a new data-base alternative to the solar radiation values given in TS 825 Thermal Insulation Rules in Buildings and ASHRAE Handbook of Fundamentals is developed by using the real time measured solar radiation on building?s horizontal and vertical surfaces which will be used in building energy simulations, sizing of air-conditioning equipments and solar energy applications is presented.The purpose of this study is to determine the accurate solar radiation data which has a major influence on building simulations and sizing and determining the capacity of the equipment used in solar energy system design.Solar radiation on the horizontal, four main and four intermediate directions on the surfaces of a building prototype consisting of an octagonal plan with a single pane is measured with pyranometers and recorded with a datalogger. Based on the obtained values of the total solar radiation, direct, diffuse and reflected components were calculated by using numerical relations.By using the measured and calculated solar radiation data, hourly SHGF values of 343 day between 27th July 2010 and 4th July 2011 were calculated with a computer program written in MATLAB and monthly average values were obtained. For the detection of the accuracy of the measured solar radiation values, the amount of hourly solar radiation of the days during the measurement period of solar radiation were calculated by using numerical methods and running a computer program written in MATLAB.As a result, the measured, calculated solar radiation and the values given in TS 825 Thermal Insulation Rules in Buildings Standard Appendix-C were compared. Monthly average hourly SHGF values of horizontal, main and intermediate directions were discussed and presented in graphics. In addition the SHGF values given for the 40o North latitude by ASHRAE compared and evaluated with the calculated values belong to the measurement period for Elazığ. Finally the thermal behavior of the building facades under the influence of solar radiation were observed hourly for the 1st, 11th and 21st days of each month and presented in graphs and tables.