Binalarda enerji korunumu açısından ısı pompalarının farklı iklim bölgelerinde uygulanması
Heat pump applications in different climatic zones from the energy conservation point of view
Yazar: BANU ERDİM
Danışman: YRD. DOÇ. DR. GÜLTEN MANİOĞLU
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Çevre Kontrolü ve Yapı Teknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Mimarlık = Architecture

Özet:
Bu çalışmada; binalarda enerji korunumunu ve iklimsel konforu sağlamak amacıyla, farklı iklim bölgelerinde ısı pompalarının enerji harcamalarını, tasarım aşamasında binaya ilişkin tasarım parametreleri için alınan kararlar yardımıyla kontrol altına almayı hedefleyen bir yaklaşım geliştirilmiştir.Bu amaçla geliştirilen yaklaşımda, Türkiye'nin beş iklim bölgesini temsil eden, İstanbul (ılımlı-nemli), Ankara (ılımlı-kuru), Antalya (sıcak-nemli), Diyarbakır (sıcak-kuru) ve Erzurum (soğuk iklim) şehirlerinde taban alanları, iç hacimleri ve bina kabuğu optik ve termofiziksel özellikleri aynı olan kare, dikdörtgen, L, H ve avlulu bina formlarında, hava ve dikey tip toprak kaynaklı ısı pompaları bir bina simülasyon programı olan eQUEST programı yardımı ile değerlendirilmiştir. Her iklim bölgesinde, her bir bina formu için dikey tip toprak ve hava kaynaklı ısı pompalarının yıllık toplam ısıtma ve soğutma enerji harcamaları hesaplanmıştır. Çalışma yedi ana bölümden ve eklerden oluşmaktadır.Birinci bölümde, yapma ısıtma ve soğutma sistemlerinin binalarda enerji korunumunun ve iklimsel konforun sağlanmasındaki önemi, gerekliliği tartışılmış ve çalışmanın amacı açıklanmıştır.İkinci bölümde, binalarda iklimsel konforla birlikte binalarda yapma ısıtma ve soğutma sistemlerinin gereksinimleri değerlendirilmiş ve yapma ısıtma ve soğutma enerjisi harcamalarını etkileyen binaya ilişkin dizayn parametreleri anlatılmıştır.Üçüncü bölümde, ısı pompası sistemlerinin çalışma prensibi ve elemanları, kaynaklarına göre çeşitleri, yurtiçindeki ve yurtdışındaki uygulama örnekleriyle birlikte ısı pompalarıyla ilgili standart, yönetmelikler ve teşvikler hakkında bilgiler verilmiştir.Dördüncü bölümde, binalarda enerji korunumu açısından ısı pompalarının farklı iklim bölgelerinde uygulanmasında kullanılabilecek bir yaklaşım önerilmiştir.Beşinci bölümde, önerilen yaklaşımın Türkiye'nin beş iklim bölgesini temsil eden İstanbul, Ankara, Erzurum, Diyarbakır, Antalya şehirlerinde uygulanması anlatılmıştır.Altıncı bölümde, yaklaşımın uygulanması sonucunda ortaya çıkan bulgular, grafikler yardımıyla değerlendirilmiştir.Yedinci bölümde, çalışmanın sonuçları yer almaktadır.Ekler bölümünde ise kullanılan simülasyon programının tanıtımı ve simülasyon programında elde edilen her bir bina formunda uygulanan hava kaynaklı ve dikey tip toprak kaynaklı ısı pompalarının farklı iklim bölgelerinde aylık toplam enerji harcamalarını gösteren grafikler yer almaktadır.

Abstract:
In this study; in order to provide energy consumption and climatic comfort in buildings, an approach which aims to get energy consumption of heat pumps under control in different climatic zones by the help of decisions of design parameters relating to the building has been developed.In this approach, the vertical loop ground and air source heat pump were examined by using building simulation program, eQUEST; for square, rectangular, L, H and atrium building forms which have the same floor area, volume and optical and thermophysical properties of building envelope in İstanbul, Ankara, Erzurum, Antalya and Diyarbakır which are representative cities of Turkey for temperate-humid, temperate-dry, cold, hot-humid and hot-dry zones respectively. Annual total heating and cooling energy consumptions of vertical loop ground and air source heat pump are calculated for every building forms in every different climatic zones. The study consists of eight chapters and an appendix.In the first chapter, the importance and necessity for heating and cooling systems for climatic comfort conditions and energy conservation in buildings are discussed, and the aim of the study is explained.In the second chapter, the need of climatic comfort, together with heating and cooling systems are analyzed, and building design parameters which affect energy consumption of heating and cooling systems are explained.In the third chapter, the working principle and components of heat pump systems, the heat pump classification due to heat source, domestic and foreign heat pump applications, standards, regulations and incentives are explained.In the fourth chapter, a new approach for heat pump applications in different climatic zones from the energy conservation point of view is proposed.In the fifth chapter, the application of proposed approach for five representative cities; İstanbul, Ankara, Erzurum, Antalya, Diyarbakır for different climatic zones in Turkey is explained.In the sixth chapter, results of the application are evaluated by means of graphics.In the seventh chapter, the study are explained.In the appendix; the explanation of building simulation program and the graphics of the calculated monthly total energy consumption of vertical loop ground and air source heat pumps for every building forms in different climatic zones are presented.