Enerji verimli alternatif yapı malzemelerinin ısıl performanslarının belirlenmesine yönelik deneysel yöntem geliştirilmesi
Development of an experimental method for determination of thermal performances of energy efficient alternative building materials
Yazar: YUSUF İŞIKER
Danışman: PROF. DR. BÜLENT YEŞİLATA
Harran Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Yapı sektöründe yaygın olarak kullanılan kompozit yapı malzemelerinin ısıl performansının belirlenmesi, ilgili endüstriyel uygulamalar için kritik bir öneme sahiptir. Ancak literatürde ısı iletim katsayılarının hassas ve doğru olarak belirlenmesine yönelik standartlaştırılmış bir cihaz bulunmamaktadır. Homojen yapıdaki ısıl davranışı ölçen mevcut yöntemler ile yapılan ölçümler, düşük doğrulukta sonuçlar vermektedir. Mevcut yöntemler sürekli rejim, geçici rejim ve kalorometrik yöntemler olarak üç ana başlık altında toplanabilir. Bu yöntemlerin tümü ölçüm teknikleri homojen morfolojiye sahip izotropik malzemelerde doğru sonuçlar vermektedir. Ancak başta beton esaslı yapı malzemeleri olmak üzere; izotropik olmayan kompozit morfolojiye sahip malzemelerde doğru sonuçlar elde edilememektedir. Bu duruma neden olan en önemli faktörlerden biri, numune boyutunun büyük olması nedeniyle özel sensör dizaynı gerekmektedir. Sensör ile tek bölgede alınan değerler malzemeye ait ortalama değeri temsil etmemektedir. Çok sayıda bölgede ardışık olarak alınması gerekli ölçümler sırasında dış faktörlerin sabit korunamaması söz konusudur. Ayrıca ölçüm cihazların çok yüksek maliyetlerde olması diğer olumsuz faktörlerden biridir. Tez çalışmasının birincil amacı yukarıda değinilen olumsuzlukları giderecek kompozit malzemelerin ısıl davranışını ölçen endüstriyel adyabatik esaslı bir yöntemin geliştirilmesidir.  Bu çerçevede tez çalışması:
a.	Geliştirilen yöntem kapsamında deney düzeneğinin hazırlanması ve kalibrasyonların yapılması
b.	Katkı oranı farklı çok sayıda numunenin hazırlanması (katkı oranı ve numune geometrisinden bağımsız ölçülebilirliliğin tespiti için kademeli olarak çok fazla numene hazırlanmıştır)
c.	Belirli numunelerin mevcut yöntemler ile ısıl davranışının ölçülmesi
d.	Geliştirilen teknik ile ölçümlerin alınması
e.	Geliştirilen teknik ile mevcut tekniklerin ölçümler dikkate alınarak karşılaştırılması,
şeklinde beş aşamada yürütülmüştür. Bu beş aşamanın yürütülmesi sürecinde, (i) tez çalışmasının katkı oranının ve (ii) dış iklim koşullarının yapı malzemelerinin ısıl davranışına etkisi şeklindeki tez çalışmasının diğer amaçlarına da ulaşılmıştır. Geliştirilen tekniğin güvenilirliğini belirlemek amacıyla homojen yapı malzemeler için yapılan ölçümlerde, ısı iletim katsayısındaki sapma oranı %2 ile %6 arasında olduğu tespit edilmiştir. Bu sonuç geliştirilen tekniğin güvenilirliğini ölçen en önemli parametrelerden biridir.

Abstract:
Determining the thermal performance of composite building materials commonly used in the building industry has a critical importance for the relevant industrial applications. Despite this critical precaution, there is no standardized device for precise and accurate determination of heat transfer coefficients in the literature. Measurements made with current methods that measure thermal behaviour in a homogeneous structure give results with low accuracy. Current methods can be grouped under three main headings as continuous regime, transient regime and calorimetric methods. All of these methods give accurate results in isotropic materials with homogeneous morphology of measurement techniques. However, mainly concrete based building materials; accurate results can not be obtained in materials with non-isotropic composite morphology. One of the most important factors that cause this is the need for special sensor design because of the large sample size. The values taken in one region with the sensor do not represent the average value of the material. The unable to keep external factors constant during the measurements required to be taken consecutively in a large number of regions are at stake. This is one of the other negative factors that the cost of providing such devices is very high. The primary objective of the thesis work is to develop an industrial adiabatic-based method that measures the thermal behavior of composite materials that will overcome the above-mentioned drawbacks. Thesis study in this framework:
a. Preparation and calibration of experimental design within the scope of developed technics
b. Preparation of a large number of samples with different additive rates (too many samples were prepared in stages to determine the additive ratio and the measurability independent of the sample geometry)
c. Measuring the thermal behavior of certain samples with existing methods
d. Taking measurements with developed technique
e. By comparing the developed technique with the existing techniques considering the measurements, In five steps. 
During the execution of these five processes, secondary objectives of (i) the contribution rate of the thesis study and (ii) the thesis study of external climatic conditions as an effect on thermal behavior of building materials have been reached. For measurements made for homogeneous building materials to determine the reliability of the developed technique, the deviation rate in the heat transfer coefficient was found to be between 2-6%. This result is one of the most important parameters that measure the reliability of the developed technique.