Güneş bacalarının binalarda havalandırma amaçlı kullanımı üzerine bir öneri
A proposal for the use of solar chimneys in buildings for ventilation
Yazar: OKAY GÖNÜLOL
Danışman: PROF. DR. MÜJDE ALTIN
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Yapı Bilgisi Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Mimarlık = Architecture
Dizin: Güneş bacası = Solar chimney ; Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) = Computational fluid dynamics (HAD)

Özet:
Havalandırma süreci, sağlıklı bir yaşam tarzı için hayati bir gerekliliktir. Bu gereklilik ve konfor koşulları ile doğrudan bağlantısında ötürü, doğal ve mekanik havalandırma sistemlerinin neredeyse tüm binalarda kullanıldığı söylenebilir. Tüm dünyada enerji tüketiminin yüzde 40'tan fazlası, binaların ısıtma, soğutma, iklimlendirme sistemi (HVAC) ve elektrik temini gibi ihtiyaçlarından kaynaklanmaktadır.

	Yüksek sıcaklıkların yıl boyunca hâkim olduğu neredeyse tüm ülkelerde, binalarda pasif soğutma ve havalandırma stratejileri büyük ilgi görmektedir. Güneş bacaları, yenilenebilir enerji alanında elektrik üretimi veya bina içi doğal havalandırma için kullanılabilen nispeten modern mekanizmalar arasındadır ve doğal havalandırma için kullanıldığında, özellikle sıcak ve nemli iklimlerde uygun bir seçenektir. Bu sistemler, konut ve ticari alanların havalandırma, soğutma ve ısıtma verimliliğini artırmada etkin rol oynar.

	Bu çalışmada; İzmir iklim koşullarında, (güneş bacasıyla havalandırılan) deney odası ve (normal koşulların gözlemlendiği) gözlem odası olarak iki eş mekana ayrılmış bir konteynere, üç alternatif güneş bacası senaryosu önerilmiştir. Önerilen bu güneş bacası senaryoları ve eş hacimler DesignBuilder programı kullanılarak modellenmiş, bu senaryoların hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizleri (CFD) yapılarak İzmir için sıcaklık ve hava hızı bakımından en başarılı senaryo seçilmiştir.

	Yapılan analizler ve edinilen bulgular sonucunda İzmir için en başarılı senaryo olarak seçilen senaryoda; deney odasında gözlem odasına göre 4,4C daha düşük sıcaklık elde edilmiş, hissedilen sıcaklığın 9,1C daha az olduğu görülmüş ve deney odası içinde 1,55m/s hava hızı gözlemlenmiştir.

	Bu çalışmanın amacı; İzmir ili iklim koşullarında en verimli güneş bacası senaryosunu, CFD analizi tekniği kullanılarak ve gerekli simülasyonlar yürütülerek elde etmektir. Elde edilen senaryo kapsamında uygulanan güneş bacası sistemiyle, mevcut binaların azalan serinletme ve havalandırma enerji ihtiyacı kadar tasarruf ettirmek, böylece ülkemizin enerji açısından dışa bağımlılığı da azaltmak bu çalışmanın amaçları arasındadır. Elde edilen model mevcut yapılı binalara uygulanacağı gibi, yeni yapılacak binalarda da kullanılabilecektir.

Abstract:
The ventilation process is a vital requirement for a healthy lifestyle. Due to this requirement and its direct connection with comfort conditions, it can be said that natural and mechanical ventilation systems are used in almost all buildings. More than 40 percent of energy consumption worldwide comes from requirements of buildings such as heating, cooling, air conditioning system (HVAC) and electricity supply.

	In almost all countries where high temperatures prevail throughout the year, passive cooling and ventilation strategies in buildings are of great interest. Solar chimneys are among the relatively modern mechanisms that can be used for electricity generation in the field of renewable energy or for natural ventilation inside buildings, and when used for natural ventilation, they are a particularly suitable option in hot and humid climates. These systems play an active role in increasing the ventilation, cooling and heating efficiency of residential and commercial areas.

	In this study; three alternative solar chimney scenarios were proposed for a container divided into two identical spaces: the experimental room (ventilated by a solar chimney) and the observation room (where normal conditions are observed) under Izmir climate conditions. These proposed solar chimney scenarios and equivalent volumes were modeled using the DesignBuilder program, and computational fluid dynamics analyzes (CFD) of these scenarios were performed and the most successful scenario was selected for Izmir in terms of temperature and air speed.

	As a result of the analyzes and findings obtained, the scenario selected as the most successful scenario for Izmir; the temperature was 4.4°C lower in the experiment room than in the observation room, the perceived temperature was 9.1°C lower, and an air speed of 1.55m/s was observed in the experiment room.

	The aim of this study is to obtain the most efficient solar chimney scenario in the climate conditions of Izmir province by using CFD analysis technique and running the necessary simulations. Among the aims of this study are to save energy as much as the decreasing cooling and ventilation energy needs of existing buildings with the solar chimney system applied within the scope of the scenario obtained, thus reducing our country's dependence on foreign energy. The resulting model can be applied to existing buildings as well as used in new buildings.