Bir Toki konut örneğinde ısıtma ve soğutma enerji yüklerinin farklı iklim bölgelerine bağlı olarak değerlendirilmesi
Evaluation of heating and cooling energy loads for different climate regions in the example of Toki housing
Yazar: BAŞAR ÜNSAL
Danışman: PROF. DR. GÜL KOÇLAR ORAL
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Bölümü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Çevre Kontrolü ve Yapı Teknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Enerji = Energy ; Mimarlık = Architecture

Özet:
Türkiye'de enerji kullanımının önemli bir kısmını konutlarda ısıtma ve soğutma enerjisi kullanımı oluşturmaktadır. Son yıllarda toplu konut uygulamalarının giderek artması ile iklim bölgelerine bağlı olarak ısıtma ve soğutma enerjisi ihtiyacının da giderek artması konutlarda ısıtma ve soğutma enerjisi giderlerini azaltıcı yönde çalışmaların yapılmasını zorunlu kılmaktadır. Günümüzde toplu konut uygulamalarının artmasında TOKİ (Toplu Konut İdaresi Başkanlığı) uygulamalarının etkin rol oynadığı bilinmektedir. Bu nedenle bu çalışma TOKİ Konut uygulamalarından bir konut örneği ele alınarak farklı iklim bölgeleri için enerji yüklerinin hesaplanması ve enerji yüklerini azaltıcı yönde önerilerin geliştirilmesini ele almıştır.Çalışmanın temel amacı, farklı iklim bölgeleri için TOKİ C tipi konutlarında kullanıcı konforunu sağlayarak enerji performansının artırılması ve enerji korunumunu sağlayan çözümlerin ortaya konmasını sağlamaktır. Çalışma beş ana bölüm ve ekler bölümünden oluşmaktadır.Birinci bölümde çalışmanın giriş bölümü yer almaktadır. Bu bölümde enerji korunumunun önemi, çalışmanın amacı ve kapsamı anlatılmıştır.İkinci bölümde, konutlarda enerji giderlerinde etkili olan dış çevre parametreleri ve binaya ilişkin parametreler açıklanmıştır.Üçüncü bölümde Türkiye'deki iklim bölgeleri ve iklim bölgelerine bağlı olarak ısıtma ve soğutma enerji yüklerinin azaltılmasındaki mimari yaklaşımlar ele alınmıştır.Dördüncü bölümde ise TOKİ C tipi konut örneğinin tanıtımı yapılmış ve bu konut örneğinde ısıtma ve soğutma enerjisi yüklerinin azaltılmasına yönelik bir uygulama çalışması yapılmıştır. Enerji etkin yenileme kapsamında farklı iklim bölgelerinde alternatiflerin uygulanması durumunda TOKİ C tipi konut örneğinin ısıtma ve soğutma enerji yükleri hesaplanmış ve elde edilen bulgular grafikler aracılığıyla açıklanmıştır. Enerji simülasyonları, bina için ve ısıl zonlar (binada bulunan daireler) için ayrı ayrı yapılarak;?Farklı yönlendiriliş durumlarının,?TS 825'de öngörülen sınır U değerlerini sağlayan opak bina kabuğu detaylarının,?Farklı saydam ve opak katmanlaşma detaylarının,?Farklı saydamlık oranlarının,enerji etkinliği açısından değerlendirilerek, enerji etkin iyileştirmeye yönelik alternatifler geliştirilmiştir.Beşinci bölümde çalışmanın sonuçları yer almaktadır.Ekler bölümünde ise uygulama sonuçlarına ilişkin grafikler, uygulamadan kullanılan simülasyon programının tanıtılması, TOKİ konutuna ilişkin planlar, kesitler ve cepheler yer almaktadır.

Abstract:
Energy resources are rapidly consumed by humanbeing for technological development and comfort desire. Demand for energy resources is increasing regularly in the world and in Turkey so that new resources and alternative solutions are being seeked. Most common used energy resources (petroleum, coal) are being consumed rapidly. The greenhouse gas emission caused by consumption of fossil fuels is the main reason of global warming and climate change througout the world. In the long run, buildings are the main energy consuming products so that they are evaluated as primitive study fields in the strategies and programs about climate change and for enhancing energy efficiency.Energy efficiency is reducing energy consumption in products and unit service without causing decrease in life standards and service quality in buildings, production quality and supply in industrial corporations. All countries in the world take precautions about energy efficiency. For this purpose standarts, regulations and legislations are prepared to limit the energy consumption of the buildings. Buildings have 40-50 % share in total enrgy consumption in the world. Also in Turkey significant amount of energy is consumed for providing climatic comfort in buildings. This fact indicates the importance of heating and cooling energy saving and management.In Turkey, significant amount of energy usage is consumed for heating and cooling purposes in the residential buildings. In recent years, the becoming widespread of mass housing applications and the increase in energy demand for heating and cooling depending upon the climate regions, necessiates detailed solutions for reducing the energy expenses for heating and cooling the residential buildings. Nowadays it is known that applications of TOKI (Toplu Konut İdaresi Başkanlığı) have significant role in becoming widespread of mass housing. Therefore, this study covers energy simulation calculations and developing recommendations in order to reduce the energy loads for different climate regions, regarding a reference residential building of TOKI applications.The main aim of the study is to develope strategies oriented to increase the energy performance depending upon the thermal comfort conditions of the users in TOKI C type housing in different climate regions and setting forth solutions to provide energy conservation. This study consists of five main chapters and the appendix part.In the first chapter the introduction part takes place. In this part the significance of preservation of energy, object and scope of the study are explained.In the second chapter the environmental parameters and the parameters regarding to building that affect energy expenses in the houses are explained. In the environmental parameters section; climatic factors (solar radiation, outside air temperature, outside air humidity, wind) and topoghraphic subjects are explained. In the ?parameters regarding to building? section;?Building site,?Location of the building,?Orientation of the building,?Building form,?Optical and thermophysical properties of building envelope,subjects are explained.In the third chapter the climate regions in Turkey and the main principles of architectural approach for reducing heating and cooling energy loads depending upon these climate regions are explained. This section covers pre-design principles indicated to achieve the design that is suitable for the climate regions of the building location.In the fourth chapter TOKI C type housings are demonstrated and application study is explained to reduce the heating and cooling energy loads in these types of housings. Cooling and heating energy loads of type C housings are calculated in case of applied alternatives in different climate regions within the scope of energy efficient renovation and the obtained findings are explained by means of the graphs. Energy simulations are done seperately for the building and for the thermal zones (flats in the building). Therefore;?Different orientation cases,?Details of opaque building envelope that satisfies limiting U values estimated in TS 825,?Details of different transculent and opaque stratifications,?Different transculency rates,are examined in terms of energy efficiency and alternative solutions are developed oriented towards energy efficient renovations. The results are computed and explained with charts. The effects of the alternatives on energy consumption are analyzed in Designbuilder program that is user-friendly visual interface of EnergyPlus. Energy consumption of each zone are determined by orienting the thermal zones (flats in the building) of the building structure to different directions. Alternatives are developed for building envelope to ensure that heating and cooling energy loads of the thermal zones are equal. In the southern facade, solar control components are applied. In addition, insulation thickness is increased in the envelopes of northern facades of the building. Also alternative solutions are developed for eliminating heating and cooling energy loads difference between the thermal zones.In the fifth chapter the results of the study are discussed. According to conclusions, new reccomendations, new suggestions are recommended.In the appendix, graphes related to application results, the introduction of simulation program used for the application, plans related to TOKI housing, cross sections and facades are given.