Kabin tipi ofislerin iklimlendirilmesinde hız ve sıcaklık dağılımlarının sayısal olarak incelenmesi
Numerical analysis of velocity and temperature distributions for air conditioning of cabin type offices
Yazar: MUHAMMED YASİN YAVUZ
Danışman: PROF. DR. CENGİZ YILDIZ
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Hız dağılımı = Velocity distribution ; Sayısal analiz = Numerical analysis ; Sıcaklık dağılımı = Temperature distribution ; İklimlendirme = Air conditioning

Özet:
Çalışma ofisi ortamlarında, gerekli konfor koşulları sağlanarak insanların rahat olabilmesi insanların sağlık ve iş performansı bakımdan önem arz etmektedir. Uygulamada bu şartların en verimli bir şekilde gerçekleştirilmesi açından iklimlendirme sistemlerinin uygun tasarlanması zorunlu olmaktadır.  Çünkü çalışma ofisinin alanında bulunan havanın gerekli şartları sağlamaması ve kalitesiz olması, çalışanların için standartlardan uzak kötü bir soluma, baş ağrısı, halsizlik, stres, huzursuzluk ve iştahsızlık gibi ortamda bulunan insanların çalışma performansını olumsuz yönde etkileyen koşullara neden olur. Ayrıca, iklimlendirme sistemlerinin çalışma ortamının havasını insan biyolojisi için gerekli şartlara getirmek ve sıcaklığı azaltmak için uygulanan örneğin açılan pencere ve bunun gibi havalandırma açıklarından ısı kaybı veya kazanımı gibi durumlar oluşan sorunlara da çözüm olarak uygulanması gerekmektedir. İklimlendirme sistemlerinin uygulandığı bir çalışma ortamında, havanın koşullara göre yeterli düzeyde ısıtılması veya soğutulması, havanın filtrelerden geçirilerek kalitesinin arttırılması ve neminin düzeyinin ayarlanması sağlanması gereken başlıca önemli hedeftir. İklimlendirme sistemlerinde çoğunlukla karşılaşılan ve gözlemlenen sorunların büyük bir kısmını, hava dağıtım menfezlerinin yanlış seçimi ve uygulanan ortama doğru olmayan yerleşimi oluşturmaktadır. 
Bu nedenden dolayı bu çalışmada menfez ve difüzörlerin ülkemiz koşullarında yılın belirli aylarında ve havanın istenen hızlarında hangi yerleşimde en verimli olacağı FLUENT-ANSYS programı ile simülasyon edilerek araştırılmış ve sonuçlar gözlenmiştir. Bu amaçla kabin tipi ofislerin iklimlendirilmesinde hız ve sıcaklık dağılımları sayısal olarak incelenmiştir. Kabin tipi ofislerin iklimlendirilmesinde kullanılan emme ve egzoz menfezlerinin oluşturduğu hava akımı ve sıcaklık dağılımı belirlenen sınır şartları altında üç boyutlu olarak modellenmiştir.  Matematik modelde zamanla değişen akım şartları için momentum, süreklilik, enerji ve k-ε türbülans denklemleri kullanılmıştır.   Çözüm ve simülasyonlarında FLUENT programı kullanılmıştır. Çözüm sonunda elde edilen sıcaklık konturları, hız vektörleri ve basınç dağılımları ofis içerisinde ve belirli kesitlerde gösterilerek yorumlanmıştır. Çalışmanın sonucunda kabin tipi ofisler için en uygun iklimlendirmenin tavandan üfleme ve yan duvarlarda emme menfezlerinin olduğu tasarım görülmüştür.

Anahtar Kelimeler: İklimlendirme, Hız dağılımı, Sıcaklık Dağılımı, Sayısal analiz

Abstract:
It is important for people to be comfortable by providing necessary comfort conditions in working office environments in terms of health and work performance of people. In practice, it is necessary to design air conditioning systems properly in order to realize these conditions in the most efficient way. Because the air in the work office area does not meet the necessary conditions and is of poor quality, bad breathing for the employees, headache, weakness, stress, restlessness and loss of appetite cause conditions that negatively affect the working performance of the people in the environment. Also, Air conditioning systems should also be applied as a solution to the problems that occur in cases such as heat loss or gain from ventilation openings such as opened windows and such that are applied to bring the air of the working environment to the necessary conditions for human biology and to reduce the temperature. In a working environment where air conditioning systems are applied, the main goal is to heat or cool the air sufficiently according to the conditions, to increase the quality of the air by filtering and to adjust the level of humidity. It has been observed that about 70% of the problems that are mostly encountered and observed in air conditioning systems, wrong selection of air distribution grilles and improper placement in the applied environment. 
For this reason, in this study, the most efficient location of the grilles and diffusers at certain months of the year and the desired air velocities was investigated by simulating with the FLUENT-ANSYS program, and the results were observed. For this purpose, the velocity and temperature distributions in the air conditioning of cabin-type offices were analyzed numerically. The air flow and temperature distribution created by the intake and exhaust vents used in the air conditioning of the cabin-type offices are modeled in three dimensions under the determined boundary conditions. In the mathematical model, momentum, continuity, energy and k-ε turbulence equations are used for time varying flow conditions. FLUENT program was used in solutions and simulations. Temperature contours, velocity vectors and pressure distributions obtained at the end of the solution are displayed and interpreted in the office and in certain sections. As a result of the study, it was seen that the most suitable air conditioning for cabin-type offices was the design with blowing vents on the ceiling and suction vents on the side walls.

Keywords: Air conditioning, Velocity distribution, Temperature Distribution, Numerical analysis