Radyant ısıtma ve soğutma sistemlerinin ısıl konfor ve enerji verimliliğinin sayısal analizi
Numerical analysis of thermal comfort and energy efficiency of radiant heating and cooling systems
Yazar: KORAY BEDİR
Danışman: DOÇ. DR. Y.ERHAN BÖKE
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Isı-Akışkan Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Enerji tasarrufu = Energy saving ; Radyant sistem = Radiant system ; Termal konfor = Thermal comfort

Özet:
Bu çalışmada, boyutları 6 m x 4 m x 3 m olan bir odanın radyant panellerle ısıtma ve soğutma durumunda odanın ısıl konfor durumu hem genel ısıl konfor parametrelerine (PMV (Tahmini ortalama oy), PPD (Tahmini memnuniyetsizlik oranı), çalışma sıcaklığı) hem de yerel ısıl konfor parametrelerine (radyant sıcaklık asimetrisi, hava akımı, düşey yöndeki hava sıcaklık farkı, zemin yüzey sıcaklığı) göre ISO 7730 ve ASHRAE 55 kriterleri dikkate alınarak sayısal yöntemlerle incelenmiştir. ISO 7730 ve ASHRAE 55 kriterlerine göre oda içerisinde ısıl konforun sağlanması için panellere verilmesi gereken ısı akısı değerleri ve bu ısı akısı değerlerine karşılık gelen oda sıcaklıkları bulunmuştur. Aynı ısıl konfor durumunda radyant ve klasik ısıtma sistemleri arasında bir karşılaştırma yapılmış, bunun sonucunda radyant ısıtma sisteminde oda içerisinde klasik sisteme göre 1.1°C daha düşük hava sıcaklığı elde edildiği görülmüştür. İki sistem için ısıtma durumunda yıllık yakıt tüketim maliyetleri hesaplanarak birbiriyle karşılaştırılması sonucunda radyant ısıtmada klasik sisteme göre enerji tasarrufu sağlandığı tespit edilmiştir. Dış hava sıcaklıklarının daha düşük olduğu bölgelerde enerji tasarrufunda kayda değer bir artış olmuştur. Soğutma durumunda ise iki sistem için yıllık elektrik tüketim tutarları karşılaştırıldığında radyant soğutmada klasik sisteme göre daha az enerji tüketimi gerçekleşeceği görülmüştür. Fakat soğutma sezonunda iç ve dış ortam sıcaklığı arasındaki farkın düşük ve soğutma periyodunun daha kısa olması nedeniyle bu enerji tasarrufu soğutma durumunda daha azdır. Yaz ve kış sezonu için oda içerisinde ısıl konforun sağlandığı durumdaki giysi yalıtım değer ve aktivite düzey aralıkları bulunmuştur ve bu aralıkta ısıl dengenin sağlandığı nokta değerler belirlenmiştir.

Abstract:
In this study characteristics of a model room with dimensions of 6 m x 4 m x 3 m has been investigated numerically with regard to thermal comfort, in case of that the room is heated and cooled by the means of radiant panels. Both general thermal comfort parameters (PMV, PPD, operating temperature) and local thermal comfort parameters (radiant temperature asymmetry, draught, vertical air temperature difference, warm and cool floors) which are described by the standards ISO 7730 and ASHRAE 55 have been taken into consideration. Heat fluxes from radiant panels and corresponding values of room mean temperature required in order the conditions of thermal comfort described by the standards ISO 7730 to be met have been determined. Having compared radiant and conventional heating systems under similar thermal conditions, indoor air temperature is found to be 1.1°C less in case of radiant heating than of conventional heating. Annual energy consumption is investigated for both systems in heating and cooling mode and it is concluded that there is remarkable energy saving using radiant system for heating, even much more in colder areas in Turkey. In cooling season energy saving associated with radiant system is lower than it is in heating season, since there is a smaller difference between values of indoor and outdoor temperature, and furthermore, cooling period is shorter than its heating counterpart. Provided that thermal comfort is achieved, the level of activity and the range through which values of clothing insulation may be assigned have been determined.