Impact of different transparency ratios of building envelope on building energy performance in various climatic zones

Günümüzde enerji her zamankinden daha fazla önem kazanmakla birlikte, hızla artan nüfus, doğal kaynakların aşırı ve bilinçsizce kullanımı, doğal kaynakların gün geçtikçe azalması, yeni teknolojiler ile yeni kaynaklara yönelişleri mecbur kılmış, ihtiyaç duyulan ve tüketilen enerji miktarlarını azaltmaya yönelik çalışmalar yapılmaya başlanmıştır. Teknoloji ilerledikçe ihtiyaç duyulan enerji daha da artmış ve bu yüzden yine teknolojiyi kullanarak enerji etkin tasarımlar yapılmaya, yöntemler geliştirilmeye çalışılmıştır. Yapılarda enerji kayıplarının büyük bir kısmı yapılardaki açıklıklardan yani pencerelerden olmaktadır. Bu bilgiler gözetilerek bu çalışmada; binalarda en fazla enerji tüketimi kullanılan iklimlendirme sistemlerinin ısıtma ve soğutma enerji yükleri için olduğu bilinerek DesignBuilder ve EnergyPlus bina simülasyon programları ile, karesel formda, ev işlevi verilen ve blok diye adlandırılan bir yapı tasarlanmıştır. Bu blok ile A1, A2, B1, B2, C1 ve C2 diye adlandırılan farklı senaryolar oluşturulmuştur. Her bir senaryo bu kare yapının dört farklı saydamlık oranına sahip bloklardan oluşmaktadır. Bu dört yapının cephelerdeki saydamlık oranları A1, B1 ve C1 senaryolarında kuzeyde %20, doğuda %30, batıda %20 sabit olacak şekilde, güneyde ise sırasıyla %20, %30, %40, %50 olacak şekilde kademeli olarak değiştirilmiştir. A2, B2, C2 senaryolarında ise diğer yönlerdeki saydamlık oranları A1, B1 ve C1 senaryosu ile aynı olup, sadece kuzey cephesinde %20, %30, %40 ve %50 olacak şekilde değişiklik yapılmıştır. Bloklar ve senaryoların kendi içlerinde olmak üzere iki değişkeni vardır. Birincisi senaryo bloklarının değişen pencere/duvar alanı oranları başka bir deyişle saydamlık oranları, ikincisi senaryolarda kullanılan cam çeşitleridir. A senaryosunda tek cam, B senaryosunda çift cam ve C senaryosunda kaplamalı çift cam tercih edilmiştir. Bu araştırma öncelikle değişen saydamlık oranlarının, neden olduğu ısı kayıp veya kazançlarına bağlı olarak yapı enerji performansına olan etkisini değerlendirmektedir. Bunun yanında, yapılarda kullanılan farklı cam çeşitlerinin de aynı etki ile yapıların ısıtma, soğutma ve toplam enerji yük durumuna etkisinin ortaya koyulduğu bir çalışmadır. Bu yapılar Türkiye'de görülen üç iklim türünde; Karasal, Akdeniz, Marmara, belirlenen pilot illerde enerji yük analizleri yapılmıştır. Analizlerden elde edilen veriler ile senaryo bloklarının enerji tasarruf oranları da hesaplanmıştır. Bu araştırmaların neticesinde, yapıların kuzeyde ve güneyde değişen saydamlık oranlarının bina enerji performansını ısıtma, soğutma ve toplam enerji yük durumu açısından farklı etkilediği görülmüştür. Kullanılan farklı cam çeşitlerinin de etkisi büyüktür. Bu tez çalışmasında kullanılan DesignBuilder programınn arayüz simülasyon aracı EnergyPlus ile ortaya çıkan bazı önemli sonuçlara göre, saydamlık oranının artmasıyla tasarlanan kuzeye yönlendirilmiş senaryo bloklarında, kuzey cephelerdeki ısı kayıplarından dolayı ısıtma ve toplam yük artmıştır. Güneye yönlendirilmiş yapılarda ise, güney cephelerdeki ısı kazançlarından dolayı soğutma ve toplam yük artmıştır. Bu çalışmanın sınırlılıkları kapsamında, kullanılan maksimum %50 saydamlık oranı yapı enerji performansını olumsuz etkilemiştir. Senaryolarda kullanılan tek cam, çift cam ve kaplamalı çift cam çeşitlerinin enerji yüklerine olan etkisi incelendiğinde en büyük tasarrufun tüm senaryo blokları için kaplamalı çift camda olduğu görülmüştür. Tek camlı senaryo bloklarında ise en az olduğu ortaya çıkmıştır. Kuzeye yönlendirilmiş senaryo bloklarında kuzey cephelerde saydamlık oranının mümkün olduğunca minimum, bu tez çalışması için %20, tutulması gerektiği ortaya çıkmıştır. Kaplamalı çift camın özellikle soğuk iklim bölgelerinde kuzeye yönlendirilmiş blokların artan saydamlık oranında, büyük ısı kayıplarının önüne geçtiği için enerji yüklerinde etkili olduğu görülmüştür. Aynı yöne yönlendirilmiş senaryo blokları aynı il içinde, sıcak iklim bölgesinde olan Antalya ve Marmara ikliminde olan İstanbul için, karşılaştırıldığında, çift cam ve kaplamalı çift camın enerji yüklerinde belirgin bir fark yaratacak kadar etkisi olduğu, kuzey ve güney olarak karşılaştırıldığında ise enerji yüklerinde belirgin bir farkın oluşmadığı ortaya çıkmıştır. Yapılardaki enerji kayıplarının başında saydam yüzeylerin geldiğini, ve ısıtma ve soğutma için harcanan enerjinin en fazla olduğunu düşünürsek; farklı pencere/duvar oranlarının ve cam çeşitlerinin yapılarda ısıtma ve soğutma yükleri ile ilişkili olarak bu çalışmada incelenmesi ve araştırmaların yapılması bina enerji verimliliği konusunda ileriye atılan çok önemli adımlardan biri olacaktır.