Faz değiştiren malzemelerin farklı iklim bölgelerinde bulunan binalardaki enerji tasarrufu üzerindeki etkisinin sayısal olarak incelenmesi
A numerical investigation of effect of various phase change materials on the energy saving in buildings considering different climate zones
Yazar: FEYZA BİLGİN
Danışman: DOÇ. DR. MÜSLÜM ARICI
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Enerji tasarrufu = Energy saving

Özet:
Bu çalışmada, 12 farklı faz değiştiren malzemenin termofiziksel özelliklerinin ve malzemenin
bina duvarı içerisindeki konumunun enerji tasarrufu, genlik küçültme faktörü ve zaman
gecikmesi üzerindeki etkisi bir boyutlu açık sonlu farklar yöntemi kullanılarak sayısal olarak
incelendi. İklim koşulu olarak, ısıtma durumunda 21 Ocak, soğutma durumunda 21 Temmuz
günleri seçildi ve Türkiye'nin farklı iklim bölgesinden seçilen şehirlere ait dış hava sıcaklığı
ve güneş ışınımının günlük değişimi kullanıldı.

Bu çalışmanın sonuçları, faz değiştiren malzemenin termofiziksel özelliklerinin, malzemenin
duvar içerisindeki konumunun ve iklim koşullarının, enerji tasarrufu, genlik küçültme faktörü
ve zaman gecikmesi üzerinde etkili olduğunu gösterdi. Maksimum enerji tasarrufu sağlamak
için iklim koşullarına uygun erime sıcaklığında malzemelerin seçilmesi gerektiği ve seçilen
malzemelerin duvar içerisindeki konumunun belirlenmesinin önemli olduğu belirlendi. Isıtma
ve soğutma koşullarında faz değiştiren malzemelerin betonun ortasına ya da iç sıva ile beton
arasına yerleştirilmesine kıyasla dış sıva ile beton arasına yerleştirilmesi ile ciddi miktarda
enerji tasarrufu sağlayabileceği sonucuna varıldı. Genel olarak, ısıtma koşulunda iç yüzey
sıcaklığının arttığı, soğutma koşulunda ise iç yüzey sıcaklığının azaldığı belirlendi ve bu
durumun termal konforu arttırdığı sonucuna varıldı. Ayrıca, faz değiştiren malzemelerin erime
ve katılaşma süresi boyunca sıcaklığının erime sıcaklığında sabit kalması nedeniyle genlik
küçültme faktörünün azaldığı ve zaman gecikmelerinin arttığı sonucuna varıldı.

Abstract:
In this study, 12 different phase change materials were analyzed numerically in order to
investigate the effect of their thermophysical properties and their positions in the building wall
on energy saving, decrement factor and time lag. One-dimensional explicit finite difference
method was used. Climatic conditions were selected as 21st January and 21st July for heating
and cooling condition, respectively. The daily variation of the outside air temperature and the
solar radiation of the selected cities from different climate regions of Turkey were used.

The result of the current study indicated that thermophysical properties of phase change
materials, their positions in the wall and climatic conditions have significant effect on energy
saving, decrement factor and time lag. To ensure maximum energy savings, materials and
their locations must be selected appropriately. The materials must have a melting temperature
appropriate to the climatic conditions and the position of the selected materials in the wall
must be suitable. Under heating and cooling conditions, it has been concluded that a
considerable amount of energy can be saved by changing the position of the phase change
material within the wall. Placing the material between the outer plaster and concrete provides
more energy savings compare to placing it in center of the concrete or placing it between the
inner plaster and the concrete. In general, it was observed that inside surface temperature
increased in heating conditions and decreased in cooling conditions. Hence, it was concluded
that thermal comfort can be enhanced considerably. As a consequence of the using phase
change material; the decrement factor decreased and the time lag increased.