Design and thermal analysis ofa rotating solar building

Abstract

Adı-Soyadı: Çağlar KARADAĞOkul: zmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüAnabilim Dalı: Enerji MühendisliğiProgramı: Enerji Mühendisliği (Yüksek Lisans)Tez Başlığı: Dönen Güneş Evi Tasarımı ve Isıl AnaliziÖZETSon yıllarda dönme fonksiyonuna sahip konut, restoran ve bar amaçlı çeşitli binalartasarlanmaya ve inşa edilmeye başlanmıştır. Ancak bu binaların pek çoğunda pasif solar dizaynözellikleri bulunmamaktadır yada pasif solar dizayn özelliklerini tam olarak karşılayamamaktadırlar.Çünkü bu dönen binaların çoğunun tasarım amacı binanın bütün odalarının manzaradan istenilenşekilde faydalanmasını sağlamaktır.Pasif solar dizayn, bir binanın verimliliğini arttırmak için binanın mimari özelliklerindenoptimum derecede faydalanarak, uygun malzeme seçimiyle ısıtma, soğutma ve gün içerisindekiaydınlatmada binanın kendi kendisine yetebilmesi için yapılan tasarımlardır. Bir pasif solar binatasarlanırken binanın konumu, binanın inşa edileceği yerin enlemi, iklimsel özellikleri gibi faktörleringöz önünde bulundurulması gerekir.Her ne kadar pasif solar bir binanın geleneksel binalara göre birçok üstünlüğü olsa da onlarında bir takım aksaklıkları mevcuttur. Kışın ısı kazancını arttırmak için planlanan güneye bakan büyükpencereler, izole edilseler dahi, soğuk kış gecelerinde bir miktar ısı kaybına neden olurlar ve sıcak yazgünlerinde binanın aşırı ısı kazanmasına neden olabilirler. Pasif solar dizaynın sahip olduğu bu gibidezavantajların önüne geçebilmek için binanın döndürülerek kış ve yaz mevsiminde yönlerinindeğiştirilmesinin faydalı olabileceği düşünülmektedir.Bu çalışmada dönem bir binanın termal performansı incelenmektedir. Bu amaçla, yoğun birliteratür araştırması yapılmıştır. lk olarak, solar dizayn araçları tanımlanmıştır. kinci olarak, dönenbina örnekleri incelenmiştir. Daha sonra zmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü kampüsünde inşa edilecekbir kafe-IYTE Cafe-pasif solar dizayn kriterlerine göre tasarlanmıştır. Kafenin yılda iki kezdöndüğü varsayılarak, binanın performansı geleneksel bir pasif solar binanın performansı ile ısı ilekazanç ve kayıp hesapları yapılarak karşılaştırılmıştır. Dönem bir ev ile önemli ölçüde enerjitasarrufu sağlanabileceği görülmüştür. Ayrıca yaz ve kış koşullarındaki enerji tasarrufu sırasıyla % 14ve % 23 olarak bulunmuştur.

Name: Çağlar KARADAĞSchool: zmir Institute of TechnologyDepartment: Energy EngineeringMajor: Energy Engineering (Master)Title of Thesis: Design and Thermal Analysis of a Rotating Solar BuildingABSTRACTIn recent years, various rotating buildings such as residential buildings, restaurants and pubshave been designed and constructed. Most of these rotating buildings do not possess passive solardesign features or they cannot respond passive solar design principles entirely because the primarydesign purpose of these rotating buildings is to make all spaces view the landscape as required.Passive solar design is the optimum utilization of architectural peculiarities of a building andappropriate material selection for improving energy efficiency of a building in heating, cooling andnatural lighting. While projecting a passive solar building, different factors including buildingorientation, latitude of the location and climatic properties must be taken into consideration.Although passive solar buildings are superior to conventional buildings in terms of variousaspects, they have some deficiencies as well. Despite insulation, large south-facing windows which aredesigned to maximize solar heat gain in winter turn out to be heat loss areas in cold winter nights.They also cause excessive solar heat gain in summer. So as to eliminate such disadvantages of passivesolar buildings, direction of buildings can be changed in winter and in summer by rotating them.In this project, a rotating building?s thermal performance is investigated. For doing this, athorough literature review is carried out. First, passive solar design tools are identified. Second,examples of rotating buildings are analysed. Then, a rotating cafe located at IZTECH Campus-IYTECafe - is designed on the basis of passive solar design criteria. The cafe is assumed to be rotating twotimes a year and performance of the building is compared with a conventional passive solar buildingby calculating heat gain and heat loss of each building. It is found that, substantial energy savingscould be possible through a rotating building. Furthermore, energy savings in summer and in winterconditions are calculated respectively as 14 % and 23 %.