Havalandırmalı Duvar Konstrüksiyonlarında Faz Değiştiren Malzeme Kullanımının Konut Binalarının Enerji Yüklerine Etkisinin İncelenmesi
Investigating of Effects on Energy Loads of Residential Buildings of Using Phase Change Metarials in the Ventilated Exterior Wall Constructions
Yazar: Saylam Canım, Deniz; Macka Kalfa, Sibel
Dergi: Duzce University Journal of Science and Technology, Vol. 10 No. 2, 2021
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; Phase change material,Ventilate dexterior wall,Latent heat,Energy load,Energy simulation ; Faz değiştiren malzeme,Havalandırmalı dış duvar,Gizli ısı,Enerji yükü,Enerji simülasyonu

Binalarda enerjinin önemli bir kısmı ısıtma ve soğutma için kullanılmaktadır. Avrupa direktifi (EPBD-Recast) bu enerji kullanımından kaynaklı olumsuz çevresel etkileri azaltmak amacıyla, daha yüksek ısı yalıtımı seviyelerini ve hafif binaları teşvik etmektedir. Hafif binaların en büyük dezavantajı ise düşük termal kütleleridir. Son yıllarda hafif binaların termal kütlelerini artırarak enerji tasarrufu sağlayan ve enerjiyi termal kütlede gizli ısı olarak depolayan faz değiştiren malzemeler (FDM), bir alternatif olarak büyük ilgi görmekte ve binaların enerji yüklerini azaltabileceği yönünde önemli görüşlere yer verilmektedir. Bu çalışmada amaç bina kabuğunda dış duvar konstrüksiyonlarında FDM kullanımı ile ne oranda enerji yüklerinde bir iyileştirme sağlanabileceğinin tespit edilmesidir. Bu bağlamda, bu çalışma iki aşamadan oluşturulmuştur. İlk aşamada literatür araştırması ile faz değiştiren malzemelerin binada kullanım yerleri, çeşitleri, birleştirme teknikleri ve kullanılan simülasyon programları başlıklarında veriler elde edilmiştir. İkinci aşamada literatür araştırmasında elde edilen veriler doğrultusunda FDM’nin referans duvar konstrüksiyonlarının iç yüzeyine hava boşluğu bırakılarak uygulanmasına karar verilmiştir. Bu amaçla 21 ve 23 0C’lik erime noktasına sahip BioPCM'ler, 24, 36, 48 ve 60 mm'lik kalınlıklarda kullanılarak 15, 25, 35 ve 45 mm'lik hava boşluklarına sahip duvar konstrüksiyonlarının iç yüzeyine uygulanmıştır. Oluşturulan duvar konstrüksiyonlarına ait senaryolar ılıman-nemli iklime sahip Trabzon ili iklim verileri kullanılarak Design Builder simülasyon programı ile varsayımsal olarak tasarlanmış tek katlı 150 m2 taban alanına sahip bir konutun dış duvar konstrüksiyonlarında kullanılmıştır. Senaryoların yıllık toplam ısıtma-soğutma enerji yükleri hesaplanmıştır. Çalışma sonucunda, FDM kullanımı ile geliştirilen havalandırmalı duvar konstrüksiyonlarının bina enerji yüklerinde %2 ile %6 arasında iyileştirme sağlayabileceği ve en önemlisi FDM’lerin her iklim koşulunda bina kabuğunda kullanıma uygun, düşük maliyetli ve sürdürülebilir bir malzeme olarak geliştirilmesinin büyük önem arz ettiği belirlenmiştir.

A significant portion of the energy in buildings is used for heating and cooling. The European directive (EPBD-Recast) promotes higher levels of thermal insulation and lightweight buildings in order to reduce the negative environmental impacts from this energy use. The biggest disadvantage of lightweight buildings is their low thermal mass. In recent years, PCM, which save energy by increasing the thermal mass of lightweight buildings and store energy as latent heat in thermal mass, have attracted great interest as an alternative and important views are given that they can reduce the energy loads of buildings. The aim of this study is to determine to what extent energy loads can be improved by using PCM in exterior wall constructions in the building envelope. In this context, this study is composed of two stages. In the first stage, data were obtained under the titles of usage places, types, joining techniques and used simulation programs of  phase change materials with the literatüre research. For this purpose, BioPCMs with melting points of 21 0C  and 23 0C were used in thicknesses of  24, 36, 48 and 60 mm and applied to the inner surface of the wall construction with 15, 25, 35 and 45 mm air gaps. The scenarios of the wall construction created were used in the exterior wall constructions of a single-storey residence with a floor area of 150 m2, which was hypothetically designed with the Design Builder simulation program, using the climate data of the province of Trabzon with a moderate-humid climate. Annual total heating-cooling energy loads of the scenarios were calculated. As a result of the study, it has been determined that ventilated wall constructions developed with the use of PCM can provide an improvement between 2% and 10% in building energy loads, and most importantly, it is of great importance that PCMs are developed as a low cost and sustainable material suitable for use in the building envelope in all climatic conditions.