Paralel yüzeyli ısı köprüsü içeren yapı elemanında yüzey sıcaklıklarının hesaplanmasında kullanılabilecek bir yöntem

Abstract

ÖZET îlk çağlardan beri insanlar tabiattaki olaylardan ko runmaya çalışmış ve kendilerine en iyi yaşama koşullarını sağlayacak barınakları, olanakları el verdiğince yaratma ya çalışmışlardır. Böylece zaman içinde insanlığın evrimi ile birlikte yarattıkları ve yaşadıkları barınakların 'da evrimi söz konusu olmuş ve günümüz yapılarına gelinmiştir. Özellikle yaşama biçiminin, modern mimari anlayışı nın, endüstri ve ekonomik koşullarının değişmesi ile yapı da ısı korunumu günümüzde de güncelliğini korumuştur. Bugüne kadar ülkemizde ve yabancı ülkelerde uygula nan standartlar, yönetmelikler ve yapılan çalışmalarda ho mojen bir yapı elemanının yüzey sıcaklıkları hesabı, ısı akımının yüzeye dik doğrultuda ve tek yönlü olduğu kabulü ne dayandırılmıştır. Ancak bu yöntem ısı köprüsü içeren yapı elemanlarında yanal ısı akımının ihmal edilmesi ne deniyle yeterli olmamaktadır. Burada uygulayıcıya belli yaklaşım kriterleri verilmelidir. Bu tip veriler ancak ısı köprüleri ve civarlarmdaki sıcaklık ve ısı akımlarının dağılımları konusunda kesin bilgiler varsa elde edilebilir. Bundan dolayı, paralel yüzeyli ısı köprüsü içeren ya pı elemanlarında yüzey sıcaklıklarının hesaplanmasında kul lanılabilecek bir yöntemin geliştirilmesi bu tezin konusu nu oluşturmuştur. Isı köprüleri çevrelerine oranla fazla ısı iletkenli ği özelliği taşıyan yapı bileşenleridir ve kesit yüzeyele- rinin biçimine göre; lineer, paralel ve noktasal olarak sınıflandırılabilirler. Burada, genel hesaplama kabulleri yapılarak birinci aşamada termoelektrik anolojisi temeline oturan bir ağ- sistemi yöntemi geliştirilmiş, ikinci aşamada yöntemin geçerliliği deneysel olarak test edilmiştir. Deneysel ça lışma betonarme kolon-düzlemsel duvar ve betonarme kiriş- düzlemsel duvar birleşimini içeren ve yapılarda en çok raslanan iki farklı ısı köprüsü modeli üzerinde yapılmış tır. Bu çalışmada önerilen yönteme göre hesaplanan değer lerle, deneysel olarak ölçülen değerler karşılaştırılmış ve teorik yöntemin yeterli doğruluk ve duyarlılıkta sonuç lar verdiği gözlenmiştir. Sonuç olarak bu yöntemle paralel yüzeyli ısı köprüsü içeren yapı elemanlarının ısı korunu mu hesaplarında yüzeysel yoğuşma ve ısı kaybına ısı köprü sünün etkisi hakkında kesin bilgiler elde edilir. -ıx-

SUMMARY Since the early ages, human beings have tried to pro tect themselves against the natural phenomena and to crea te the housing facilities for providing the best living conditions possible. Hence, the improvement of housing conditions and technological facilities together with the evolution of the human kind in time, resulted in the costruction of contemparary buildings. As a result of changes in the living standards, con cept of modern architecture and technological and econo mical conditions, the conservation of heat in the buil dings has become a more significant aspect. In the standards and regulations used in Turkey and other countries, the calculation of surface temperatures of a homogeneous structural element is based on the assump tions that the heat flow is unidirectional and perpendicu lar to the surface. However, this approach is not suffici ent, because it does not include the side way component of the heat flow in building elements which contain heat bridges. Therefore the designer has to be provided by some definite approach criteria. Such data can only be obteined if definite information on the distribution of temperatu re and heat flow in heat bridges and around them is provi ded. Therefore, the purpose of this thesis is to develope a method which can be used for computation of surface tem peratures in building elements that contain heat bridges with parallel surfaces. Heat bridges are structure components which has re latively higher heat conducting characteristics than their surroundings, and can be classified as linear, parallel or point-type depending on their cross sectional surface shapes. In this thesis, the following assumptions were made:. The materials are isotropic, which means that the coef ficient of heat conduction is the same in all directions throughout the material.. In multilayered systems, the bounderies of the layers are parallel to the external surfaces. -x-. Surface heat transfer cofficient (a) is constant for internal and external surfaces.. Heat flow is independent of time.. The system does not generate heat.. The specific densities and specific heat coefficients of the materials are constant.. Coefficient of heat conduction (A) is independent of direction and is constant in a single layer for the multilayered systems.. The problem is two dimensional, because the heat flow in the z direction is assumed to be constant.. In all calculations the internal and external medium temperatures are constant. In the first stage of this work, a network method based on the thermo-electrical analogy has been develo ped. In the second stage the validity of this method has been tested experimentally. Experimental work has been carried out on two different linear heat bridge models which are most ferequently encountered in buildings. On the surfaces of these models, the horizantal axis has been marked using the model based on column-planar wall heat bridge relation and the vertical axis has been mar ked using the model based on beam-planar wall heat bridge relation. The thermal elements have been located on the specified positions on their axes. In this way, surface temperatures have been obtained by taking thirty five measurements in each position. In this thesis, the experimentally measured values were compared with those calculated using the method proposed. It has been observed that the proposed thero- tical method produced accurate and precise results. It was concluded that, with this method, accurate informa tion can be obtained on the effects of heat bridge on the surface condensation and the heat loss values used in the computations of heat conservations of the building elements which contain heat bridges with parallel surfa ces. -xi-