Çift kabuk cephe sistemlerinin binanın ısıtma ve soğutma yüküne etkisinin farklı iklim bölgeleri için incelenmesi
Investigation of the effect of double skin facade systems on heating and cooling loads of the building for different climate regions
Yazar: ELİF NUR YÜKSEL
Danışman: PROF. DR. BETÜL BEKTAŞ EKİCİ
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Mimarlık = Architecture

Özet:
Son yıllarda, giderek artan ve oldukça önemli olan iklim değişikliği sorunları yaşanmaktadır. Dünya genelinde enerji tüketiminde ilk sırada yer alan ve yaşanılan enerji krizlerinde başrolü çeken yapı sektörüne hasarlarının telafisi için önemli sorumluluklar düşmektedir. Sektörel olarak tüketim oranlarının yüksek olması, binalarda gerçekleşen bu kayıpların enerji etkin stratejilerle önlenmesini zorunlu hale getirmektedir. Bunun sonucu olarak ortaya çıkan bir yaklaşım olan enerji etkin yapı tasarımında temel amaç, dış ortam koşullarına karşı minimum enerji harcayarak optimum iç ortam konforunun sağlanmasıdır. Yapılarda enerji kayıplarının yoğun olarak gerçekleştiği bölüm dış ortam koşulları ile temas halinde olan yapı kabuğudur. Bina enerji ihtiyaçlarının belirlenmesinde önemli rol oynayan yapı kabuğu, çevresel parametrelerle doğrudan temas halinde bulunan ara yüz olduğundan, enerji etkin tasarım önlemlerinin alınabileceği başlıca bileşen durumundadır. Özellikle kentlerin kalabalıklaşması ve yüksek katlı binaların artmasıyla düşey yüzeylerde alınacak önlemler bina enerji yüklerinin azaltılmasında büyük oranda etkili olmaktadır. Artan enerji tüketiminden kaynaklanan enerji kayıplarını en az seviyeye düşürüp kullanılan enerjiden maksimum düzeyde faydalanılması amacıyla kurgulanan çift kabuklu cephe sistemleri, iki cam katman arasında oluşturulan boşluk ile havalandırılmış ısıl tampon bölge prensibiyle çalışmaktadır. Bu tampon bölge kış aylarında fazla olan ısı kaybını, yaz aylarında ise fazla ısı kazançlarını azaltırken gün ışığından yararlanmaya da fayda sağlar. Bu sayede yapının enerji tüketimini minimum seviyeye getirerek kullanıcının ısıl konforunu arttırmanın yanı sıra yapı içerisinde yeterli aydınlatma sağlanmasına destek olur.
Bu çalışmanın amacı; çift kabuklu cephe sistemlerinin farklı iklim bölgelerinde binalardaki ısıtma ve soğutma yüklerine etkisini incelemektir. Bu çalışmada örnek bir ofis binasının güney cephesinin mevcut durumu ile 60 cm, 80 cm, 100 cm, 120 cm, 140 cm, 160 cm, 180 cm ve 200 cm genişliğinde çift kabuklu cephe durumlarının TS 825 Binalarda Isı Yalıtım Kuralları Standardı'nda verilen beş farklı iklim bölgesini temsil için seçilen bölgelerdeki performanslarının değerlendirilmesi hedeflenmektedir. Bu doğrultuda örnek binanın EnergyPlus tabanlı bir yazılım aracı olan Design Builder yazılımı ile üç boyutlu modeli hazırlanarak yapının ısıtma ve soğutma yükleri hesaplanmıştır. Böylelikle çift kabuklu cephe sisteminin Adana (1. Bölge), Balıkesir (2. Bölge), Elazığ (3. Bölge), Sivas (4. Bölge) ve Erzurum (5. Bölge) illerinde bulunduğu varsayılan ofis binalarının ısıl performanslarına etkisi değerlendirilerek, sonuçlar karşılaştırmalı şekil ve tablolarla sunulmuştur.

Abstract:
In recent years, there have been increasing and very important climate change problems. The building sector, which ranks first in the energy consumption worldwide and plays a leading role in the energy crises, has important responsibilities in energy conservation to compensate for its damages. The high consumption rates in the sector make it necessary to prevent these losses in buildings with energy-efficient strategies. The main purpose of the energy efficient structure design, which is an approach that emerges as a result of this, is to provide optimum indoor comfort by consuming minimum energy against outdoor conditions. The part where energy losses occur intensively in the buildings is the building shell that is in contact with the external environment conditions. Since the building shell, which plays an important role in determining the energy needs of the building, is the interface that is in direct contact with environmental parameters, it is the main component that energy-efficient design measures can be taken. Especially with the overcrowding of cities and the increase in high-rise buildings, the measures to be taken on vertical surfaces are largely effective in reducing building energy loads. The double-shell facade systems, which are designed to minimize energy losses caused by increased energy consumption and to make maximum use of the energy used, operate with the principle of ventilated thermal buffer zone with the space created between two glass layers. This buffer area also benefits from daylight while reducing heat loss in winter and excess heat gains in summer. In this way, it helps to increase the thermal comfort of the user by minimizing the energy consumption of the building as well as to provide sufficient lighting within the building.
The aim of this study is to examine the effect of the double skin facade system on heating and cooling loads in buildings in different climatic regions. In this study, it is aimed to evaluate the current situation of the southern facade of a sample office building and the performance of 60 cm, 80 cm, 100 cm, 120 cm, 140 cm, 160 cm, 180 cm and 200 cm wide double skin facade situations in the selected regions to represent five different climate regions given in TS 825. In this direction, the heating and cooling loads of the building were calculated by preparing a three-dimensional model with the Design Builder software, which is an EnergyPlus-based software tool of the sample building. Thus, the double skin facade system was developed in Adana (1st Region), Balıkesir (2nd Region), Elazığ (3rd Region), Sivas (4th District) and Erzurum (5th Regional) provinces, the results are presented in comparative figures and tables.