Faz değiştiren malzemelerin dış duvarda kullanımındagüneş ışınımı katkısının bina enerji etkinliği açısındandeğerlendirilmesi: İzmir ili örneği

Günümüzde binaların teknolojik özelliklerinin artmasıyla beraber binaların enerji gereksinimleri de artmıştır. Binalardaki enerji taleplerinin uzun süreli ve kesintisiz karşılanabilmesi için enerji depolama sistemleri büyük önem kazanmıştır. Bir ısıl enerji depolama maddesi olan Faz Değiştiren Malzemeler ; sıcaklık yükselmesi ile faz değiştirerek bünyesinde gizli ısıyı depolar ve sıcaklık düşüşünde eski haline dönerek ortama ısı verir. Böylelikle binalarda kullanılan FDM'ler, ortamdaki fazla enerjinin depolanması ve ortam sıcaklığı azaldığında depolanan enerjinin kullanılmasına olanak vermesi ile binalarda enerji taleplerinin karşılanmasına, ısıtma ve soğutma enerji tüketimlerinin düşürülmesine katkıda bulunmaktadır. Bu konuda yapılmış bililmsel çalışmalar, bina kabuğunda kullanılan FDM'lerin, gece-gündüz sıcaklık farkının fazla olduğu şehirlerde daha verimli çalıştığını göstermektedir. Bununla beraber, hava sıcaklığının yanında güneş ışınımı ile FDM'nin sıcaklığının arttırılıp faz değiştirmesine olanak sağlanabilir. Bu doğrultuda, bu düşünceden hareketle, bu çalışmada gece-gündüz sıcaklık farkının az, güneşlenme süresi ve miktarının fazla olduğu İzmir İli'nde dış duvarda kullanılan FDM'lerin güneş ışınımının katkısıyla enerji verimliliğine etkisinin değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Bina kabuğunda iç yüzeyde bulunan FDM'lerde iç mekandaki sistemlerden kaynaklanan ısıyla ve dış yüzeyden içeri ısı akışının etkisi ile faz değiştirmesine imkan sağlanmaktadır. Bu çalışmada ise duvar dış yüzeyindeki FDM'nin doğrudan veya dolaylı şekilde aldığı güneş ışınımı ile malzemenin faz değişimine imkan vererek bunun enerji performansına etkisi araştırılmıştır. İzmir İli'nde yaz aylarında duvar dış yüzeyinde bulunan FDM'nin, güneş ışınımının etkisiyle faz değiştirerek ısı enerjisini bünyesinde depolayacağı, böylece depolama görevi yanında aynı zamanda bir ısıl kütle gibi davranarak yazın iç mekana fazla ısıyı iletmeyip iç mekan sıcaklıklarını çok fazla soğutma enerjisi harcamadan belirli bir değerde koruyacağı düşünülebilir. Kış aylarında ise güneş ışınımı etkisiyle faz değiştiren malzeme ısı enerjisini depolar ve iç mekan sıcaklığı düştüğü durumda ihtiyaç halinde tersine tepkimeyle faz değiştirip bu fazla ısıyı gerivererek hem duvar yüzeyinin kışın aşırı soğumasını engellemiş olur hem de iç mekan sıcaklığı için bir nevi ayar değeri ile çalışan ısıtma sistemi gibi görev yapar. Bu fikirden yola çıkarak FDM'lerin güneş ışınımının etkisiyle yaz aylarında soğutmaya, kış aylarında ise ısıtmaya katkıda bulunacağı varsayımıyla benzetim programı aracılığıyla hesaplamalar yapılmıştır. FDM'nin duvar katmanındaki yerine, yönüne, ürün türüne ve erime sıcaklığına göre çeşitli senaryolar oluşturulup kompakt bir kütle modeli için hesaplamalar yapılmış, FDM'nin enerji verimliliğine etkisi açısından ısıtma, soğutma ve toplam enerji ihtiyaçlarına bakılmıştır. Direkt güneş ışınımı etkisini değerlendirebilmek için de iç hava sıcaklıkları ve duvar yüzey sıcaklıkları incelenmiştir. Yapılan değerlendirmede; pasif bir enerji depolama sistemi olan FDM'lerin duvar dış yüzeyinde kullanımının İzmir ili için özellikle soğutmanın istendiği dönemde büyük katkı sağlayabileceği belirlenmiştir. Gelişen teknolojiyle beraber artan enerji taleplerinin karşılanabilmesi için farklı sektörlerde enerji depolama amaçlı kullanılan FDM'ler, aynı zamanda binalarda iklimlendirme sistemi enerji ihtiyacını azaltmaya yönelik gelişmiş bir alternatif olarak düşünülebilir. Küresel ısınmanın sürdürülebilir çevreye etkileri göz önüne alındığında, FDM kullanımı, iç mekan sıcaklıklarını belirli aralıklarda tutarak bina enerji tüketimlerinin ve CO2 emisyonlarının azaltılmasına katkıda bulunabilir ve küresel ısınma problemini önlemek için de olası bir çözüm önerisi olarak akla gelebilir.