Konutlarda kullanılan büyük pencere alanlarının ısı yalıtım kalınlığına etkisi ve maliyet analizi
The effect of on heat insulati̇on thi̇ckness usi̇ng tall wi̇ndows i̇n resi̇dences and cost analysis
Yazar: ZEYNEP AZRA GÜNGÖR
Danışman: DOÇ. DR. ŞÜKRAN EFE
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Günümüzde gelişen teknolojinin etkisiyle çok katlı ve kompleks mimarili binalar yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Binalarda genellikle şehirleşmenin negatif etkisini bertaraf etmek ve daha konforlu yaşam alanları oluşturmak için ya tamamen cam kaplamalı dış yüzeyler veya büyük alanlı pencereler tercih edilmekte ancak bu dış yüzeyler binanın ısıl yükünde olumsuz etkiye sebep olmaktadır. Türkiye'de yıllık enerji tüketiminin yaklaşık %24'ünün konutlarda olduğu göz önüne alınırsa, ülkemiz gibi enerjide dışa bağımlı olan ülkelerde bu durum büyük önem arz etmektedir.
Bu çalışmada, konutlarda kullanımı her geçen gün artan ve piyasada Fransız Pencere Tipi olarak da bilinen büyük alanlı pencere kullanımının, konutların ısıl yüküne etkisini incelenmiş ve bu ısı yükünü maliyet açısından minimum yapacak optimum yalıtım kalınlığı tespit edilmiştir. Literatürde bina dış kabuğundaki cam yüzey alanını %10, %20 gibi yaklaşık oranlarda artıran birçok çalışma bulunmasına rağmen, bu çalışmada piyasadaki mevcut pencere boyutları kullanıldığı için elde edilen sonuçlar gerçek piyasa şartlarına çok daha yakındır. Çalışma, iklimler arası sıcaklık farkının yüksek olduğu Kayseri ilinde bulunan ayrık nizamlı bir konut mimarisi üzerinde yürütülmüştür. Öncelikle pencere yüksekliği 150 cm ve altı farklı mahale (salon, mutfak vs.) sahip bir referans binası modellenmiştir. Daha sonra artan pencere boyutun etkisini karşılaştırmalı olarak inceleyebilmek için her bir mahalin pencere yüksekliğini sırasıyla 150 cm'den 220 cm'ye kadar artırarak altı farklı bina tipi daha tasarlanmıştır. Artan pencere yüksekliğinin binanın ısı yüküne etkisine ek olarak, pencere tipinin etkisini de inceleyebilmek için hem iki farklı cam tipi (çift cam ve low-e kaplamalı cam) hem de iki farklı ara dolgu malzemesi (hava ve argon gazı) için hesaplamalar tekrar edilmiştir. Dört farklı pencere tipi için yedi farklı bina tipinde yürütülen çalışmada, binaların ısıl yükleri hesaplanmış ve pencere boyutu ile pencere tipinin bina ısı yüküne etkisi karşılaştırılmalı olarak sunulmuştur.
Yapılan çalışma ile %46,67 oranında artan pencere boyutuna karşılık hava ara dolgulu çift camlı pencereli binalarda %8,49, low-e pencereli binalarda %6,98 iken bu değerler argon dolgulu pencerelerde sırasıyla %7,82 ve %6,11'dir. Işınımla ısı kazanımı, pencere yüzey alanı ile doğru orantılı olduğu için bütün pencere tiplerin de %46,67'dir. Bütün mahallerinin pencere yükseklikleri 220 cm olarak kabul edilen Tip-6 binasında ısı yalıtım kalınlığının 8 cm'den 11 cm'ye kadar artırıldığında, ısı kayıp değerinin en az argon dolgulu Low-e pencereli binada, en fazla da hava dolgulu çift camlı binada olduğu görülmektedir. 10,50 cm yalıtım kalınlığı için enerji tüketim miktarlarının yapılan maliyet araştırmasın da %5,44 ile hava dolgulu çift camlı pencerenin en yüksek olduğu ve %3,00 ile argon dolgulu low-e camlı pencerenin en düşük olduğu görülmektedir.

Abstract:
Today, with the effect of developing technology, multi-stories and complex architectural buildings are widely used. In buildings, either completely glass-covered exterior surfaces or large-area windows are generally preferred to eliminate the negative effects of urbanization and to create more comfortable living spaces, but these exterior surfaces cause a negative effect on the thermal load of the building. Considering that approximately 24% of the annual energy consumption of Turkey is in residences, this situation is of great importance in countries like our country that are dependent on foreign energy.
In this study, the effect of the use of large-area windows, also known as French Window Type, on the thermal load of the residences, which is increasing day by day in the market, has been investigated and the optimum insulation thickness that will minimize terms of cost this heat load has been determined. Although there are many studies in the literature that increase the glass surface area in the exterior surfaces of the building by 10%, 20%, etc. since the window sizes available in the market are used in this study, obtained results are much closer to the real market conditions. The study was carried out on a residential architecture located in the province of Kayseri, where the temperature difference between climates is high and detached building. Firstly, a reference building with a window height of 150 cm and six different spaces (living room, kitchen, etc.) was modeled. Then, six different building types were also designed by increasing the window height of each location from 150 cm to 220 cm, in order to examine the effect of increasing window size comparatively, respectively. Calculations were repeated for both two different glass types (double glazing and low-e coated glass) and two different filler materials (air and argon gas) in order to examine the effect of window type in addition to the effect of increasing window height on the heat load of the building. 
According to the study, while the window size increased by 46.67%, it was 8.49% in buildings with air-filled double-glazed windows and 6.98% in buildings with low-e windows, while these values were 7.82% and 6.11%, respectively, in argon-filled windows. Since heat gain by radiation is directly proportional to the window surface area, it is 46.67% for all window types. In a Type-6 building, window heights are 220 cm, when the thermal insulation thickness is increased from 8 cm to 11 cm, it is seen that the heat loss value is the least in the building with argon-filled Low-e windows and the highest in the air-filled double-glazed building. In the cost research of energy consumption amounts for 10.50 cm insulation thickness, it is seen that the air-filled double glazed window with 5.44%  is the highest and the argon-filled low-e glass window with 3.00% is the lowest.