Faz değiştiren malzemelerin bina duvarlarına uygulanmasının ısıtma ve soğutma yüküne etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of application of phase changematerials to building walls on heating and cooling load
Yazar: HİLAL ÇALIK ÖZDEMİR
Danışman: PROF. DR. BURHANETTİN ÇETİN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Isı Proses Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bilindiği üzere tüketim hızı aynı şekilde devam ederse petrol 50-60 yıl sonra, kömür ise 100-150 yıl sonra tükenecektir. Bu nedenle enerji tüketiminin minimuma indirilmesi ve yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı ile ilgili birçok çalışmalar yapılmaktadır. Bu tezde Türkiye'de bulunan bina duvarlarına Faz değiştiren madde(FDM) uygulanması sonucunda ısıtma ve soğutma sistemlerinde verimliliğin arttırılması amaçlanmıştır. FDM'lerin izotermal davranışları ve yüksek hacimsel depolama özellikleri, tesis edilen bir test odasında ısıtma ve soğutma yükünü azaltmak amacı ile kullanılmıştır. Deney sonucunda yapılan değerlendirmeler, bina duvarlarında FDM kullanımının enerji tasarrufuna olumlu yönde katkı sağladığını göstermektedir. Mikrokapsüllenmiş FDM kullanımının yaz döneminde soğutma yüküne yaklaşık olarak %5,84; kış döneminde ise ısıtma yükünde %4,5 katkı sağladığı tespit edilmiştir. Yapılan çalışmada analitik modelleme için iki ayrı senaryo belirlenmiştir. 1. senaryoda iç sıcaklık ve dış sıcaklık değerlerine göre 2 cm kalınlığındaki FDM sıcaklık değişimi incelenmiştir. 2. Senaryoda ise dış sıcaklık sabitken 2 cm kalınlığındaki FDM etkisiyle iç sıcaklık değişimi incelenmiştir. Deneysel sonuçlar yapılan modelleme ile de %4 (1.senaryo için) ve %3,6 (2.senaryo için) rölatif hata
ile doğrulanmıştır. Bu çalışma sonucunda simülasyon sonuçlarının deney sonuçları ile uyum gösterdiği bu tür uygulamaların yapılabileceği anlaşılmıştır. FDM'lerin bina duvarlarına uygulanması, fosil yakıt ve elektrik tüketiminde tasarruf sağlamamıza katkıda bulunacak ve dışa bağımlılığı azaltacaktır. Sonuç olarak, kaynakların daha verimli kullanılmasıyla daha az yatırım yapılacak ve emisyon tasarrufu sağlanacaktır.

Abstract:
As it is known, if the consumption rate continues in the same way, oil will run out after 50-60 years and coal will run out after 100-150 years. For this reason, many studies are carried out on minimizing energy consumption and using renewable energy sources. In this thesis, it is aimed to increase the efficiency in heating and cooling systems as a result of the application of phase change material (FDM) to the building walls in Turkey. The isothermal behavior and high volumetric storage properties of FDMs were used to reduce the heating and cooling load in an established test room. The evaluations made as a result of the experiment show that the use of FDM in building walls contributes positively to energy savings. The use of microencapsulated PCM contributes approximately 5.84% to the cooling load in the summer period; In the winter period, it has been determined that it contributes 4.5% to the heating load. In the study, two different scenarios were determined for analytical modeling. In the first scenario, the temperature change of 2 cm thick FDM was investigated according to the internal and external temperature values. In the 2nd scenario, the internal temperature change was investigated with the effect of 2 cm thick FDM while the external temperature was constant. Experimental results were confirmed by modeling with relative errors of 4% (scenario 1) and 3.6% (scenario 2). As a result of this study, it has been understood that such applications can be made, in which the simulation results are compatible with the experimental results. The application of FDMs to building walls will contribute to our savings in fossil fuel and electricity consumption and will reduce foreign dependency. As a result, less investment will be made and emission savings will be achieved by using resources more efficiently.