Pasif güneş enerjisi sistemi ile bina ısıtmasının sayısal ve ekonomik analizi
Numeric and economic analysis of building heating with passive solar heating
Yazar: FATİH ÖZTÜRK
Danışman: PROF. DR. GALİP TEMİR
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Isı Proses Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Pasif ısıtma sistemi = Passive heating system

Özet:
Bu çalışmada, güneş enerjisinin bina ısıtmasında kullanılması için bir yöntem olan pasif güneş enerji sistemleri incelenmiştir. Bir enerji kaynağı olarak güneş enerjisinin bina ısıtmasında kullanma potansiyeli ve yöntemleri ele alınarak konunun önemine dikkat çekilmiştir. Tezimizin esasını oluşturan bina ısıtmasında pasif güneş enerji sistemlerinden yararlanma teknikleri ve bu tekniklerin pasif bina dizaynına uygulanmasındaki parametreler araştırılmıştır.Pasif güneş enerjisi sistemlerinin performansının değerlendilmesi için öncelikle camdan bina içine gelen güneş ışınımı ve bu ışınımın bina duvarları tarafından absorbe etme hesabı metodolojisi geliştirilmiştir. Daha sonra Direkt ve Trombe duvar sisteminin verimliliğinin göstergesi olan güneş enerjisinden yararlanma oranının bulunması araştırılmıştır. Direkt ve Trombe duvar sisteminin teorik analizi yapıldıktan sonra her iki sistem ve pasif sistem performansının karşılaştırılmasında kullanılacak konvansiyonel sistemin mimarisi tasarlanarak binanın güneş enerjisinden yararlanma oranı ve yıllık yardımcı enerji ihtiyacı bulunmuştur. Bu sonuç üzerinden yola çıkarak pasif performansını etkileyen parametreler üzerinde analiz yapılmıştır. Sayısal analizden sonra pasif sistemin ekonomikliği üzerinde durulmuştur. İstanbul ili için model alınan bina için ekonomik olarak direkt kazanç sisteminin Trombe duvar sisteminden daha avantajlı olduğu görülmüştür. Ayrıca her iki sistemin de yatırım maliyetini karşılama süresi 10 yılın üzerinde bir zaman alacağı görülmüştür. Ancak ülkemizde hem bina ısıtmasında kullanılan enerjinin dışa bağımlı olması ve hem de çevre kirliliği problemleri dolayısıyla ekonomik parametrelerin göz ardı edilebileceği aşikardır.Anahtar Kelimeler : Pasif güneş enerji sistemleri, güneş kükü oranı, güneş enerjisinden yararlanma oranı, direkt kazanç, trombe duvarı, termal kütle, güneş mimarisi

Abstract:
In this study, passive solar energy systems as a kind of solar energy technique in building heating are investigated. As an energy sources, the potential and methods of solar energy in building heating are examined and the importance of the subject is highlighted.The bases of the thesis which are the techniques to benefit passive solar energy systems and the parameters for application of these techniques on a passive building design are studied.To evaluate the passive solar energy systems performance, firstly, the calculation of solar radiation throughout the window into the building and absorbsion by the walls is developed. Afterwards, the ratio of utilization from solar energy which is an indicator of direct and trombe wall system efficiency is studied. After analyzing the direct and trombe wall systems, conventional system is designed to compare both two systems and passive system performances and ratio of utilization from solar energy and annual auxiliary energy demand are found. The parameters affecting the passive performance are analyzed. After the numeric analysis, economic aspects of the passive system are studied. Direct wall system is founded to be beter than trombe wall system compared in terms of economic parameters for a sample building in İstanbul. However, both of the systems? break-even period is longer than 10 years. On the other hand, it is possible not to take into the consideration due to the facts first of which is that our country is highly dependent on energy and second of which is the pollution problems are increasing rapidly.Keywords: Passive solar energy systems, solar load ratio, solar savings fraction, direct gain, Trombe wall, thermal mass, solar architecture