Sıcak kuru iklim bölgelerinde enerji korunumu açısından bina dış kabuğu alternatiflerinin bina formuna bağlı olarak belirlenmesi

Abstract

SICAK KURU İKLİM BÖLGELERİNDE ENERJİ KORUNUMU AÇISINDAN BİNA DIŞ KABUĞU ALTERNATİFLERİNİN BİNA FORMUNA BAĞLI OLARAK BELİRLENMESİ ÖZET Çalışmanın amacı sıcak-kuru iklim bölgelerinde enerji korunumu açısından bina dış kabuğu alternatiflerinin bina formuna bağlı olarak belirlenmesidir. Bu çalışma, ısıtmanın istendiği dönemde bina kabuğundan kaybedilen, ısıtmanın istenmediği dönemde bina kabuğundan kazanılan ısı miktarının iklimsel konfor ve enerji korunumu açısından izin verilebilir sınır değerlerine ve bina formu dışındaki dizayn parametrelerine bağlı olarak belirlenmiş ısı geçirme katsayısı değerlerinin bina formuna bağlı olarak düzeltilmesini kapsamaktadır. Çalışma, Türkiye'de sıcak-kuru iklim bölgesini temsilen Diyarbakır yöresi için uygulanmıştır. Çalışma altı ana bölüm ve ekler bölümünden oluşmaktadır. Birinci bölüm olan giriş bölümünde, enerji korunumunun önemi ve çalışmanın amacı açıklanmaktadır. ikinci bölümde, enerji korunumunda bina ölçeğindeki bir yapma çevrede etkili olan dizayn parametreleri acılanmaktadır. Bu parametreler,. Binanın yönlendirilmesi,. Binanın formu,. Bina dış kabuğunun optik ve termofiziksel özellikleri şeklinde sıralanmaktadır. Bina formunun tanımlanmasında, planda bina uzunluğunun bina derinliğine oram olarak belirlenen biçim faktörü, bina yüksekliği, bina çatı türü (kırma çatı veya beşik çatı), çatı eğimi, cephe eğimi gibi bina ile ilişkili geometrik değişkenler etkilidir. Aynı hacimli, farklı dış cephe alanına sahip bina formları oluşturmak mümkündür. Buna bağlı olarak da farklı formlardaki bina kabuğundan gerçekleşen ısı kayıp ve kazançları da farklı değerlerde olacaktır. Bu durumda aynı alanda farklı A/V oranına sahip bina formları için A/V ve Q (tüm bina kabuğundan kaybedilen ısı miktarı) arasındaki ilişkinin incelenmesi gerekmektedir. Üçüncü bölümde sıcak-kuru iklim özellikleri ve bu iklim bölgeleri için geçerli başlıca tasarım kriterleri açıklanmaktadır. Dördüncü bölümde, uygulanan yöntem anlatılmaktadır. Yöntemin adımları ; 1. Bina Kabuğu Termofiziksel Özellikleri için Uyun Değerlerin Bina Formundan Bağımsız Olarak Belirlenmesi,. Dizayn Günlerinin Seçilmesi ve Dış Dizayn Koşullarının Belirlenmesi. İç Dizayn Koşullarının Belirlenmesi. Yapma Çevre Değişkenlerinin Belirlenmesi. Dış Kabuk Elemanım Etkileyen Sol-air Sıcaklıkların Hesaplanması. Opak Bileşenin İç Yüzey Sıcaklığının Isısal Konfor Açısından İzin Verilebilir Sınır Değerinin Hesaplanması 2. Farklı Formlara Sahip Bina Alternatiflerinin Oluşturulması İçin Taban Alam ve A/V Değişim Alan Ve Aralıklarının Seçilmesi 3. Isıtmanın İstendiği Dönemde Tüm Bina Kabuğundan Kaybedilen, Isıtmanın İstenmediği Dönemde Tüm Bina Kabuğundan Kazanılan Günlük Ortalama Saatlik Isı Miktarlarının Hesaplanması 4. Referans Bina Formlanmn Belirlenmesi 5. Bina Dış Kabuğunun Toplam Isı Geçirme Katsayısının Referans Bina Formuna Bağlı Olarak Düzeltilmesi 6. Referans A/V Oranım Sağlayan Bina Formu İçin Uygun Kabuk AJtenmtfflerinin Oluşturulması ve Enerji korunumu Açısından En Uygun Alternatifin Seçilmesi Beşinci bölümde ise yöntemin Diyarbakır yöresine uygulanması anlatılmaktadır. Sonuçlar bölümünde, elde edilen sonuçlar ekler bölümünde yer alan grafik ve tablolar aracılığı ile derlenmiştir. Sıcak-kuru iklim bölgesinde enerji korunumu açısından bina kabuğu ve bina formu ilişkisinden yola çıkarak, Diyarbakır yöresi için uygun bina formları ( referans A/V ) ve bina kabuğu alternatifleri belirlenmiştir. Söz konusu alternatifler arasında enerji korunumu açısından en uygun olanının tespit edilebilmesi için ısı depolama kapasftelerinin ihmal edilmediği zamana bağlı rejimde gerçekleştirdikleri ısı kayıp ve kazanç değerleri karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonucunda, bu alternatifler arasından, ısıtmanın istendiği dönemde minimum ısı kaybım ısıtmanın istenmediği dönemde ise minimum ısı kazancım sağlayan dış kabuk alternatifi enerji korunumu açısından en uygun alternatif olarak seçilmiştir. XI

DETERMINATION OF EXTERNAL BUILDING ENVELOPE ALTERNATIVES ACCORDING TO BUILDING FORM FROM ENERGY CONSERVATION POINT OF VD3W FOR HOT - DRY CLIMATIC ZONE SUMMARY The aim of this study is to determine the external building envelope alternatives according to the building form from the energy conservation view point for hot-dry climatic zone.This research consists of revising heat transfer coefficient determined according to the limit values of the heat loss for the underheated period and the heat gain for overheated period from climatic comfort and energy conservation point of view and the other design parameters. The research was carried out for Diyarbakır that is represantative city of Turkey for hot-dry climatic zone. This study consist of six main chapters. In the first chapter, the importance energy conservation and the aim of the study is explained. In the second chapter, the main design parameters related with energy conservation in the scale of building in the environment. These parameters are;. Orientation of the building. Building form. Optical and thermopyhsical proporties of the building envelope Building form can be defined by basing on the shape factor ( the ratio building length to building depth ), height and roof type. It is possible to determine a lot of building forms which have same valume but dirrrent facade area. Therefore the value of heat loss and heat gain through the whole building envelope will be different for different building forms. Thus U-value of building envelope is determined in accordance with the ratio of A/V in this study. In the third chapter, the main properties of hot-dry climate and the design parameters for this climate are explained. In the fourth chapter, the methodology is explained. The steps of the methodology ; 1. Determination of the appropriate thermophysical properties of building envelope independently form building form. Selection of the design days and determination of outdoor design conditions. Determination of indoor design conditions Xll. Selection of the values of the other design parameters related with building environment. Calculating of the sol-air temperatures affecting of the building envelope components. Determination of the U-values for opaque components depending on the upper limit value of heat loss per unit area 2. Selection of the floor area and A/V ratios in order to determine of building form alternatives 3. Calculation of heat loss through the whole building envelope for underheated period, calculation of heat gain through the whole building envelope for over heated period. 4. Determination of the reference building forms 5. Revision of the overall heat transfer coefficient values of the opaque components in accordance with the reference A/V ratios. In the fifth chapter, the application of the method for Diyarbakır region is explained. In the sixth chapter, results of the study are presented with graphic systems and tables. As a result of the study the relation between the building form and the building envelope was determined for Diyarbakır that is representative city of Turkey for hot-dry climatic zone. The appropriate building forms and the external building envelope alternatives were determined based on the reference building form. In order to determine the most appropriate building envelope alternative, the values of heat loss and the heat gain through the external building envelope which was calculated in unsteady-state conditions for these alternatives were compared. As a result of the comparison of the values of heat flows for these alternatives, the alternative which provides minimum heat loss during the underheated period and minimum heat gain during the overheated period can be selected the most appropriate one from the energy conservation point of view. XUl