Optimum maliyet düzeyine göre enerji etkin konutların ısıl performansının araştırılması
Investigation of thermal performance of energy effective building according to the optimum cost
Yazar: HÜSEYİN ÖKTEM
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKHAN ARSLAN
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
2012 yılında yapılan bir araştırmada Ülkemizde toplam enerji tüketiminin %35'lik kısmının bina ve hizmet sektörü tarafından harcandığı belirtilmiştir. Bu nedenle binalarda enerji tüketiminin en aza indirgenmesi ve verimli enerji kullanımının sağlanabilmesi için gerekli olan Ulusal ve Uluslararası mevzuat, yönetmelik ve şartnamelere göre bina tasarım ve uygulamaları yapılması sağlanmalıdır. Bir konutun enerji ihtiyacı birçok parametreye bağlıdır. Binanın coğrafik konumu, mimari yapısı, yapı bileşenlerinin özellikleri, ısıtma ve soğutma sistemi tasarımları ve performansları başlıca parametrelerdir. Her bir parametrenin konut enerji sarfiyatı ve sera gazı salınımına bir etkisi vardır. Bu anlamda bu çalışmada, Mersin İli şartlarında optimum maliyet düzeyine göre enerji etkin konutların Isıl Performansının araştırılması yapılmıştır. Mersin ilinde yer alan birçok yapının ortak özelliklerini taşıyan örnek çok katlı konut ; *Aylık Statik hesaplama metodu (İzoder), *Basit saatlik dinamik hesaplama metodu(Bep-Tr) ve *Detaylı dinamik hesaplama metodu (Energy Plus) yöntemleriyle incelenerek yukarıda bahsedilen parametrelerden, dış duvarlar için farklı yalıtım kalınlığına bağlı olarak konutun enerji sarfiyatını ve çevreye verdiği zararı en aza indirecek uygulamalar yapılıp, optimum maliyet analizi araştırması yapılmıştır.
Araştırmada incelenen bina Mersin İli iklim şartlarında ve konut olarak kullanılan (Zemin+3) katlı bir yapı olup, hesaplamalar binanın mimari projesindeki ölçüler üzerinden gerçekleştirilmiştir. Sıcaklığın bina içerisindeki tüm mahallerde aynı ve 19 °C olduğu kabul edilmiştir. Binada kullanılan ve benzer teknik özelliklere sahip diğer yapı elemanları arasında en fazla ısı kaybının, binayı çevreleyen dış duvarlardan gerçekleşeceği kabul edilerek, dış duvar yalıtımsız bina tasarımıyla ve yalıtım yapılmasıyla oluşan ısıl performans analizinin optimum maliyet değeri çıkarılmıştır. TS825'e göre 1. Bölgede bulunan Mersin İli için, yüksek güneş enerjisi potansiyeli ısıtma yükü için artı kazanç, soğutma yükü için ise eksi kazanç sağlamaktadır. Optimizasyon süreci, yalıtımsız dış duvar ve COP (2.5) için elde edilen şimdiki değer faktörü (PWF) 'nün yıllık simülasyon periyodunda yalıtımlı ve COP (3) değeri % 14 oranında, yalıtımlı ve COP (4) için % 32 oranında ve COP (5) değeri için % 43 oranında azaltılabileceğini göstermiştir. Dış duvarlarda optimum yalıtım kalınlığının tavsiye edilen değerleri, COP (2.5) değeri için 3.45 cm, COP (3) değeri için 2.99 cm ,COP (4) değeri için 2.4 cm, COP (5) değeri için 1.99 cm 'dir. Dış duvar 3 cm(xps) yalıtım kalınlığında en düşük net birincil enerji kullanımı beklendiği gibi en yüksek COP (5) değeri için elde edilmiş ve % 43 oranında azalmıştır. Pencere Isıl geçirgenlik değerinde hatırı sayılır iyileştirme uygulaması (Isıl geçirgenlik değerinin U=5W/m2K 'den U=3W/m2K'e düşürülmesi) yapılmış olup, dış duvar farklı yalıtım kalınlığı değerlerinde ısıtma yükleri değerleri optimize edilmiş simülasyonlar için benzer çıkmıştır ve yaklaşık % 1 oranında artmıştır. Soğutma Yükü değerlerinde ise % 11 mertebelerinde azalma görülmüştür. Yalıtım olmayan dış duvar durumundaki binada yıllık Isıtma ve Soğutma yük değerleri ile pencereye hava boşluklu çift cam uygulama iyileştirmesi yapılması sonrasında oluşan yıllık ısıtma ve soğutma yük değerleri arasında %4.6 azalma tespit edilmiştir.

Abstract:
In a study conducted in 2012, 35% of total energy consumption in our country is performed by building and service sector. In order to ensure energy efficiency in buildings, it is necessary to comply with the energy efficient building design regulations and standards in force in this respect. The energy requirement of a building depends on many parameters. The geographical location, architectural structure, characteristics of building components, heating and cooling system designs and performances are the main parameters of the building. Each parameter has an effect on building energy consumption and greenhouse gas emissions. In this study, the thermal performance of energy efficient building was investigated according to the optimum cost level in Mersin Province. The sample multi-storey residence has the common features of many buildings in Mersin province; * Based on monthly static calculation method (Izoder), * simple hourly dynamic calculation method (Bep-Tr) and * detailed dynamic calculation method (Energy Plus) methods, the energy consumption of the dwelling according to the different insulation thickness for outer walls, The most cost-effective applications were made and optimum cost analysis research was conducted.
The building investigated in the study is a building (Ground + 3) which is used as a residence in the climatic conditions of Mersin Province, the calculations are made on the basis of the architectural project of the building. It is assumed that the temperature is the same in all the places in the building and it is 19 ° C. The optimum cost value of the thermal performance analysis, which is achieved by building design without external wall insulation and insulation, has been removed by considering that the most heat loss among building components used in the building and having similar technical characteristics will be caused by external walls surrounding the building. According to TS825, for Mersin Province which is located in the 1st section, it gains positive gain for High Solar Energy Potential Heating Load and minus gain for cooling load. The optimization process shows that the value-factor ratio (PWF) obtained for the uninsulated outer wall and COP = 2.5 can be reduced by using the COP = 3% 14%, C 4 = 32% and COP = 5% . The recommended values for the optimum insulation thickness on the exterior walls are 3.45 cm for COP (2.5), 2.99 cm for COP (3), 2.4 cm for COP (4), and 1.99 cm for COP (5). The outer wall was obtained for the highest COP (5) value and reduced by 43% as expected with the lowest net primary energy use at insulation thickness of 3 cm (xps). The thermal conductivity value of the window was considerably improved (thermal conductivity value is decreased from 5 W/m2K to 3W/m2K), and the heating values of the outer wall at different insulation thickness values were similar for optimized simulations and increased by about 1%. Cooling load values decreased by 11 %. The yearly heating and cooling load values of the building in the case of non-insulation outer wall were determined to 4.6 % reduction in annual heating and cooling load values after double glass application improvement with window air gap.