Ankara'da müstakil bir konutun nihai enerji tüketimini en aza indirebilmenin yollarının araştırılması ve tekno-ekonomik değerlendirilmesi
Investigation and techno-economic evaluation of the ways to minimize the final energy consumption of a detached house in Ankara
Yazar: GÜL NİHAL GÜĞÜL
Danışman: DOÇ. DR. MERİH AYDINALP KÖKSAL
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Enerji = Energy ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Bilgisayar destekli modelleme = Computer aided modelling ; Yapı-çevre ilişkisi = Building-environment relationship ; Çevre = Environment

Özet:
Konut sektöründe tüketilen enerji toplam enerji tüketiminin içinde yaklaşık % 30'a yakın bir paya sahiptir. Türkiye'de konut sayısının artması ile birlikte konutlarda tüketilen enerji miktarı ve buna bağlı CO2 salımı da artmaktadır. Bu çalışmada, Ankara'da bulunan müstakil bir konutta enerji talebinin azaltılmasının potansiyeli araştırılmıştır. Konutun ısıtma amaçlı saatlik enerji talep modeli ESP-r bina enerji simülasyon yazılımı kullanılarak oluşturulmuştur. Isıtma talebi modelinin oluşturulmasında konutun mimari çizimi, inşası sırasında kullanılan malzemeler ve ısı kazançları hakkında bilgiler temin edilmiştir. Konutun bulunduğu bölgeye ait iklim verileri de meteoroloji istasyonlarından temin edilmiştir. Bunlara ek olarak, konutun bir yıllık saatlik elektrik ve günlük doğalgaz tüketimi verileri kayıt edilmiştir. Konutun ısıtma talebi tahmini ile ısıtma amaçlı doğalgaz ölçüm verileri karşılaştırılmış ve R2 ile ortalama mutlak yüzde hata değerleri 0,94 ve %28 olarak hesaplanmıştır. Konutun ısıtma talebini azaltmak için konutun fiziksel yapısında iyileştirmeleri (pencere camı, dış duvar ve çatı yalıtımı) ve yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanılmasını (fotovoltaik panel, güneş enerjisi ile su ısıtma sistemi, toprak kaynaklı ısı pompası) öngören senaryolar modele uygulanmıştır. Senaryo sonuçlarının tekno-ekonomik analizleri, konutta fiziksel yapıda iyileştirmelerin öngörüldüğü senaryoların enerji tasarrufu ve CO2 salımı azalması açısından tercih edilebilir olduğunu göstermiştir. Fotovoltaik panel ve toprak kaynaklı ısı pompası kullanımının geri ödeme süresinin yüksek çıkması sebebi ile İç Anadolu iklimi için tercih edilmeyecekleri sonucuna varılmıştır. Güneş enerjisi ile su ısıtma sisteminin kabul edilebilir bir geri ödeme süresinin olması ve %68 enerji tasarrufu sağlanabilmesinden dolayı konutta uygulanmasının makul olacağı sonucuna varılmıştır. Ankara'da 2005'den sonra inşa edilen ve model konut ile aynı enerji sınıfında bulunan müstakil konutlara, pencere, dış duvar ve çatıda iyileştirme yapılması ile sıcak su temini için gerekli enerji talebinin güneş enerjisi ile sağlanması senaryoları uygulanmıştır. Bu analizler ile Ankara'da 12 milyon m3/yıl doğalgaz eşdeğeri enerji tasarrufunun elde edileceği sonucuna varılmıştır.Bu çalışma, Ankara ikliminde bulunan müstakil konutlarda tercih edilebilecek enerji tasarruflarının potansiyellerinin belirlenmesinde önemli bir adımdır.

Abstract:
Amount of energy consumed by residential sector has an important share in total energy consumption. Together with the increase in the number of houses in Turkey, the amount of energy consumption and associated CO2 emissions of the residential sector are also increasing. In this study, the potential in energy consumption reduction of a single detached dwelling has been investigated. The hourly space heating consumption model of the dwelling has been developed using ESP-r building energy simulation software. Architectural drawings of the dwelling, materials used in the construction, and heat gain information of the dwelling were obtained to develop the space heating consumption model. Climate data of the region where dwelling was located were also obtained from the meteorological stations. In addition, hourly electricity and daily natural gas consumption of the dwelling were monitored for a year. Space heating consumption predictions of the dwelling were compared with the monitored natural gas consumption for heating data, and the R2 value and mean absolute percentage error were calculated as 0.94 and 28%, respectively. Scenarios based on the improvements of the dwelling's physical structure (window glazing, exterior walls, and roof insulation) and using renewable energy sources (photovoltaic panels, water heating system with solar energy, ground source heat pump) were integrated to the model. The techno-economic analysis of the scenarios' results indicated that scenarios based on the physical improvements in the structure of the dwelling were preferable in energy saving and reducing CO2 emissions. Since the use of photovoltaic panel and ground source heat pump resulted in high pay back periods, these scenarios were concluded to be not preferable for the Central Anatolian climate. Due to the acceptable payback period of solar domestic hot water system and its 68% energy savings, using this system in the dwelling was concluded to be feasible. The window, exterior wall, and roof insulation improvements, and solar domestic hot water scenarios are applied to the single detached dwellings built in Ankara after 2005 and in the same energy class with the model house. These analyses indicate that 12 million m3/year natural gas equivalent energy savings are possible in Ankara. This study is an important step in determining the potential of energy saving of the single detached dwellings located at Ankara climate.