Design and optimization of a zero energy building

Abstract

oz 1992 yılında kurulan tzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, İzmir'in üçüncü devlet üniversitesidir. Kampus alanı yenilenebilir enerji kaynakları bakımından oldukça zengindir. Tezin ana amacı, bu kaynakları kullanarak, kendi enerjisini tamamiyle kendisi üretebilen, sıfır enerjili bina olarak tanımlanan bir binanın tasarımının ve, optimizusyonunun yapılmasıdır. Gülbahçe Sıfır Enerjili Evi (OUZEB), bir kütüphane ve galeri olarak kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Sempozyum ve toplantı gibi faaliyetlerde de kullanılabilecektir. Kampus alanında ve bina yerleşimi yakınında bulunan antik bir hamamdan, yaklaşık 32°C de çıkan jeotermal su, binanın ısıtma sisteminde ve sıcak su karşılamasında kullanılacaktır. Bina ısıtmasında, bu sıcaklıktaki su için yerden ısıtma yöntemi en uygun ısıtma sistemi olarak belirlenmiştir. Bina ısıtması için gerekli boru uzunluğu FLUENT programında ınodellenerek bulunmuştur. Bina için gerekli soğutma yükü saatlik yük dağılımı hesaba alınarak ve alınmayarak iki şekilde hesaplanmıştır. Saatlik yük dağılımı soğutma yükü hesabı, Alarko-Carrierin IIVAC Dizaynı Saatlik Analiz Programı kullanılarak yapılmıştır. Ayrıca, soğulma yükünü karşılayacak soğutma grubu için, enerji depolama yöntemi önerilmiştir. Bu yöntemle, sempozyum, toplantı gibi ender günlerin soğutma yükü değerine göre soğutma grubu seçmek yerine, enerji depolayarak daha küçük bir soğutma grubu seçilmesi önerilmiştir. Bu sayede, soğutma grubunun elektrik yükünün düşürülmesi düşünülmüştür. Bina tasarımında kullanılan silica-aerogel bazlı malzemeler ve çeşitli izolasyon malzemeleriyle, bina yalıtımı desteklenmiş, fiber aydınlatma önerisiyle, aydınlatma yükü azaltılmaya çalışılmış, otomatik kontrollü perde ve panellerle yaz aylarında güneş ışınının bina içerisine girişi kontrol altına alınmaya çalışılmıştır. Böylelikle, bina için gerekli elektrik ihtiyacı düşürülmeye çalışılmıştır. Bölgenin rüzgar hızı 5-7 m/s arasındadır. Buna göre seçilecek rüzgar türbini ve uygun pozisyonda yerleştirilecek güneş panclleriyle tüm elektrik ihtiyacının karşılanabileceği düşünülmektedir.

ABSTRACT Izmir Instilulc of Technology (IZTECII), founded in 1992, is the third stale university of Izmir. The campus area has the renewable energy sources of several kinds. The aim of this thesis is to design and optimize a building, which produce its own energy by using these sources. Gülbahçe Zero Energy Building (GUZEB) is designed as a library and a gallery, and to be used for symposiums and special day meetings. 32`C geothennal water that is from the ancient cave, which is located in campus area and close to the location of the building, will be used for heating and to meet the hot water requirement of the building. Floor heating system considered being the best heating option with 32°C water source. Necessary pipe length for floor healing system is found by using the software FLUENT. Necessary cooling load is calculated in two different ways by with and without hourly load distribution. With hourly load distribution cooling load calculation is made by using Alarko-Carrier 's HVAC Design Hourly Analysis Program. Additionally, energy storage method is recommended for the cooling plant, which will meet the cooling load. With this method, smaller cooling plant can be chosen instead of choosing cooling plant, which meets the load of symposium days or special day meetings that both are rare. Because of this, electrical load of the cooling plant considered to be lower. Silica-aerogel and many different isolation materials are used in the design of the building's isolation. Fiber lighting is recommended to decrease the lighting load of the building and with automatic controlled curtains and panels; daylight can be controlled during the summer days. So, electric consumption of the building can be tried to be decrease. The wind speed or the location is 5-7 m/s. Electric demand can be met with the photovoltaic panels and wind turbine that will be located in suitable position. iii