BİNA KABUĞU YÜZEY ALANI VE YALITIM KALINLIĞININ ISITMA MALİYETİ ÜZERİNDE ETKİLERİ

Transkript

1 Gaz Ünv. Müh. Mm. Fak. Der. J. Fac. Eng. Arch. Gaz Unv. Clt, No 1, 13-19, 7 Vol, No 1, 13-19, 7 BİNA KABUĞU YÜZEY ALANI VE YALITIM KALINLIĞININ ISITMA MALİYETİ ÜZERİNDE ETKİLERİ U. Teoman AKSOY ve Ömer KELEŞOĞLU Yapı Eğtm Bölümü, Teknk Eğtm Fakültes, Fırat Ünverstes, 3119 Elazığ taksoy@frat.edu.tr, okelesoglu@frat.edu.tr (Gelş/Receved: ; Kabul/Accepted: 1.8.6) ÖZET Bu çalışmada, bna kabuğu opak bölümlerndek enerj kayıpları, bna kabuğu yüzey alanı, yönlendrlş durumu ve yalıtım kalınlığına göre araştırılmıştır. Bu amaçla ncelenecek olan bna dış kabuğunda, geçc rejmde br boyutlu ısı letmnn gerçekleştğ kabul edlmş ve sıcaklık dağılımı problemnn çözümünde explct sonlu fark yaklaşımı kullanılmıştır. Çalışmada uzun kenarları doğu-batı, kısa kenarları kuzey-güney yönünde olan bnada hesaplanan saatlk ısı kayıplarına göre, maksmum ısı kaybı yüzey alanı büyüklüğünden dolayı batı ve doğu yönlernde gerçekleşmştr. Yalıtım kalınlığına bağlı olarak, %19 le %77 arasında değşen enerj tasarrufu sağlanmıştır. Yalıtım malyetne göre kaybedlen enerjnn ger dönüşüm süres se, 5.3 le 13.6 yıl arasındadır. Hesaplamalarda, Türkye nn soğuk şehrlernden br olan Elazığ ın klmsel verler kullanılmıştır. Anahtar Kelmeler: Bna yönlendrlmes, ısı yalıtımı, bna kabuğu, ısıtma malyet. EFFECTS OF BUILDING ENVELOPE SURFACE AREA AND INSULATION THICKNESS ON HEATING COST ABSTRACT In ths study, the energy losses from opaque parts of buldng envelope are nvestgated accordng to surface area, buldng orentaton stated and nsulaton thckness. Tme-dependent one dmensonal heat transfer s assumed to exst n external walls and an explct fnte dfference method s used n the soluton of conducton heat transfer problem of the external walls. Calculatons were done wth the clmatc data of Elazığ, where s one of the coldest ctes of Turkey. Accordng to heat losses calculated for a buldng whch has long sdes orented to east-west and short sdes to north-south, the maxmum amount of heat losses occurs n east-west drecton because of the large of the surface area n ths drectons. Energy savngs wth amount of 19% - 77% provded dependng on nsulaton thckness. Payback perod of lost energy based on nsulaton cost s 5.3 and 13.6 years. Keywords: Buldng orentaton, nsulaton thckness, buldng envelope, heatng cost. 1. GİRİŞ (INTRODUCTION) İnsan sağlığı ve çalışma vermllğ çn gerekl olan ısısal konfor htyacı, nüfus ve şehrleşmeyle brlkte hızla artmaktadır. Isısal konfor htyacından dolayı, artan enerj talebnn büyük br bölümü, bnaların ısıtılmasında tüketlmektedr [1]. Fosl yakıt stoklarının azalması ve sebep olduğu zararları da düşünürsek, enerj tasarrufu br zorunluluk olmaktadır. Bna kabuğu, yalıtım ve malyet enerj tasarrufunda değerlendrlmes gereken öneml parametrelerdendr. Bna kabuğu çn, malzemelern fzksel özellkler, kalınlık ve yapım şekl önemldr. Isı yalıtımı eklenmesyle, bna kabuğundan maksmum performans beklenr. Isı yalıtımı, bnanın lk yatırım malyetn arttırır. Ancak, elde edlecek enerj tasarrufuyla, brkaç yıl çersnde, bna kendsn amort edecektr. Enerj htyacını en az malyetle karşılamak temel kuraldır. Ekonomk analz yaparak, ısıtma enerjs ve yalıtım malyetne bağlı olan, toplam malyet belrlemek gerekr. Yalıtım kalınlığı mnmum malyet çn önemldr []. Bna tasarımında, enerj tasarrufunu maksmum edeblmek çn yapılan çalışmalarda, sayısal smülasyon ve pasf güneş teknkler kullanılmakta ve bu çalışmalar devam etmektedr. Steward a [3] göre; enerj tasarrufu, bna kabuğu, enerj kullanım sstemler ve kullanıcıla-

2 T. Aksoy ve Ö. Keleşoğlu Bna Kabuğu Yüzey Alanı ve Yalıtım Kalınlığının Isıtma Malyet Üzerndek Etkler rın katkılarıyla sağlanablr. Gandara [4]; bna yönü, pencere ve gölgelenmes gb pasf parametrelerle, ç ortam sıcaklığı arasındak lşky araştırmış ve br ekonomk değerlendrme de yapmıştır. Grata [5]; ısıtma enerjs hesaplamalarında kullanılablecek br blgsayar programı (OPTI) gelştrmş ve bna yönü ve bçm, pencere tp ve alanı, gölgeleme gb parametrelere göre ısıtma enerjs hesaplamaları yapmıştır. Geseler [6]; bna kabuğundak farklı ısı yalıtımı uygulamalarının ekonomklğ üzerne durmuş, örnek olarak aldığı tek katlı br bnada yön, boyut ve cam malzeme gb parametrelere bağlı olarak yıllık enerj tasarrufu hesaplamaları yapmış ve yapı elemanlarının U-değerlern de hesaplamıştır. Oral [7]; bna yüzey alanının bna hacmne oranı (A/V) le bna kabuğu U-değer, U-değer le bna formu arasındak lşky araştırmış ve bna formuna bağlı olarak U-değer hesaplamaları yapmıştır. Bu çalışmada da; bna kabuğu yüzey alanı ve yalıtım kalınlığının ısıtma enerjs üzerndek etksn görmek amacıyla, dar cepheler kuzey-güney, uzun cepheler doğu-batı yönünde konumlandırılmış, penceresz ve bçm faktörü (bna dernlğnn uzunluğa oranı) (BF1/) olan kütlesel br yapıdak ısıtma enerjs mktarı ve bağlı olarak, malyet, ger dönüşüm süres ve tasarruf oranları hesaplanmıştır. Bna kabuğundak zamana bağlı sıcaklık dağılımı problem, explct sonlu farklar yöntem kullanılarak çözülmüştür. Çalışma, bna kabuğundak sıcaklık dağılımına göre, opak yüzeylerde olan ısı geçşn hesaplayan ve sonuçları br yıllık peryot çn ısıtma enerjs mktarı olarak veren, Fortran blgsayar programı [8] le gerçekleştrlmştr. Çözümlemede, Elazığ l klmsel verler kullanılmıştır.. METOT (METHOD) Bu çalışma, Türkye nn soğuk şehrlernden br olan Elazığ da, bna kabuğu yüzey alanı ve yalıtım kalınlığının enerj tasarrufu üzerndek etksn araştırmak çn yapılmıştır. Blndğ gb bna kabuğu, opak ve saydam bölümlerden meydana gelr. Saydam bölüm çn tek kaplama malzemes cam olurken, opak bölümlerde farklı malzemeler terch edeblrz. Bu nedenle bna kabuğunun sadece opak kısımlarındak anlık ısı kaybına göre, bnanın yıllık ısıtma enerjs hesaplanmıştır. K Sıva Sıva Delkl Tuğla Yüzey alanı ve yalıtım kalınlığı parametrelerne göre kabuk senaryolarının yıllık ısıtma enerjs mktarları hesaplanmış ve değerlendrlmştr. Çalışmada k ön kabuller aşağıda sıralanmıştır: Çalışma, br bnanın ara katında olduğu varsayılan kütlesel br yapı çn yapılmıştır. Bna kuzey-güney-doğu-batı doğrultusunda zemne konumlandırılmıştır (Şekl 1). Bna kabuğunun, ısı yalıtımsız ve.5, 5, 1, 15 cm ısı yalıtımlı alternatfler düşünülmüştür. Bna kabuğu, dışta ısı yalıtımı, ortada delkl tuğla ve her k kenarda da sıva le şekllendrlmştr (Şekl ). Kabukta kullanılan malzemelere at fzksel özellkler Tablo 1 de verlmştr. Bnanın kat yükseklğ 3. m ve boyutları m dr. Bna kabuğunun opak kısımları araştırıldığından pencere düşünülmemştr. Bnada, nsanlardan, elektronk araçlardan olan ısı kazançları le, çatı, döşeme ve pencerelerden olan ısı kayıpları, bu çalışmada dkkate alınmamıştır. Ger dönüşüm süres hesaplamalarında, duvarın yaşam dönem çndek, bakım-onarım vb. malyetler dkkate alınmamıştır..1. Güneş Radyasyonu Hesaplamaları (The Calculatons of Solar Radaton) Sıva Delkl Tuğla Yalıtım Sıva.5.5,5,1,15.5 Şekl. Bna kabuk detayı (Detals of the buldng envelope) BF1/ Çalışma katı (Ara kat) Çalışmada, saatlk güneş radyasyonu hesaplamalarında, klmsel özellklere bağlı olmayan ve güneş ışınımı ölçümlerne göre de daha güvenlr olan astronomk hesaplamalar kullanılmıştır. Dünyanın etrafında br atmosfer 7.8m 15.6m Şekl 1. Bna şekl ve konumlandırılması (The shape and orentaton of the buldng) Tablo 1. Duvar bleşenlerne at fzksel özellkler (Thermal characterstcs of materals used buldng envelope) Isı letm Yoğunluk Malzeme katsayısı ρ (kg/m k, (W/mK) 3 ) Özgül Isı c (J/kgK) Sıva Tuğla Isı yalıtımı (EPS-strafor) Gaz Ünv. Müh. Mm. Fak. Der. Clt, No 1, 7

3 Bna Kabuğu Yüzey Alanı ve Yalıtım Kalınlığının Isıtma Malyet Üzerndek Etkler T. Aksoy ve Ö. Keleşoğlu tabakası olmasaydı, güneş ışınlarına dk olan her yüzeye ortalama 1353 W/m güneş enerjs gelecekt. Lteratürde de güneş ışınımı çn sabt br değer olarak 1353 W/m alınmaktadır [9] ve bu değer güneş sabt olarak adlandırılmaktadır. Yeryüzünde eğk düzlem olarak ntelendrdğmz bna kabuğu yüzeyne gelen toplam güneş ışınımı drek, yayılı ve yansıyarak gelen güneş ışınımlarının toplamına eşttr. Bu fade çn Duffe [1] aşağıdak eştlğ vermştr. 1 + cosβ 1 cos I = R I + I + I p β d d y a (1) Burada, β eğk düzlemn yatayla yaptığı açıdır 9 o dr. p yern yansıtma oranı olup. olarak alınmıştır. I d, I y ve I a (W/m ) sırasıyla, yatay düzleme gelen ortalama drek, yayılı ve tüm güneş ışınımı şddet olup, I = r Q () y y y Ia = ryq (3) I d = I I (4) a y eştlkleryle hesaplanır. Burada, Q y ve Q sırasıyla, yatay düzleme gelen günlük yayılı ve tüm güneş ışınımıdır. r y ve r t se, r y π Cosw Cosws = (5) 4 π Snws ws Cosws 18 π 18 w r t = Cos + ( 1 ψ) (6) 4t ws π w ψ = exp 4 1 (7) ws eştlkleryle hesaplanır. Eştlklerde, w saat açısı, ws güneş doğuş ve batış saat açısı ve t gün uzunluğudur. Eştlk (1) dek R paremetres se, R d d cos δ sn φcos γ cos w + cos δ sn γ sn w = cos φcos δ cos w + sn φ sn δ sn δ cos ϕcos γ cos φcos δ cos w + sn φ sn δ eştlğyle hesaplanmıştır. Burada, δ denklnasyon açısı, φ enlem açısı ve γ azmut açısıdır... Isıtma Enerjs ve Malyet Hesaplamaları (The Calculatons of Heatng Energy and Costs) (8) Bna kabuğu çersndek sıcaklık dağılımının hesaplanmasında explct sonlu fark yaklaşımı kullanılmıştır. Bna kabuğunda meydana gelen ısı letmnn Taşınım sonlu fark formülasyonunda, Şekl 3 te gösterlen hacm eleman kullanılmıştır. Katı br csmn herhang br düğümündek ısı kazancı, enerj denges yazılarak fade edlr. Seçlen zaman aralığında br csmn herhang br m-düğümü çn explct sonlu fark formülasyonu [11], +1 Tm Tm tüm yüzeyler Q + Geleman = ρvelemanc (9) Δt şeklnde fade edlr. Burada, Q csmn tüm yüzeylernden letmle ısı transfern, G eleman csmn çersn- de üretlen ısı mktarını fade etmektedr. Eştlk (9) temel alınarak, kabuk elemanın ç düğümlerndek yen sıcaklık ( T ) hesaplamaları çn, +1 m + 1 gmδx Tm = τ(tm 1 + Tm+ 1 ) + ( 1- τ) Tm + τ k (1) eştlğn elde ederz. Burada, α = k / ρc ve τ = αδt /( Δx ) dr. Bna kabuğunun ç ve dış yüzeynde taşınım sınır şartı geçerldr. Kabuk elemanın sınır düğümlerndek yen sıcaklıklar [11], T T h, T M 1 3 = L M Δx 1. Sıva. Düşey delkl tuğla 3. Isı yalıtımı h Δx = 1 τ τ T + τ T1 k h Δx g Δx + τ T τ + k k hd Δx = 1 τ τ T k hd Δx + τ T k d κq + τ M + τ T güneş k Δx m-1 (11) (1) eştlkler le hesaplanır. Burada h d dış ısı transfer katsayısı, h ç ısı transfer katsayısı, T ç ortam sıcaklığı olup o C alınmıştır. Td dış ortam sıcaklığı, κ yüzeyn güneş ışınımını yutma katsayısı (açık renkl duvar çn κ =.5) ve q eğk yüzeye gelen toplam güneş güneş 1 Taşınım h d, T d q güneş Şekl 3. Bna kabuğunda sonlu fark formülasyonu (The fnte dfference formulaton n the buldng envelope) Gaz Ünv. Müh. Mm. Fak. Der. Clt, No 1, 7 15

4 T. Aksoy ve Ö. Keleşoğlu Bna Kabuğu Yüzey Alanı ve Yalıtım Kalınlığının Isıtma Malyet Üzerndek Etkler ışınımıdır. g m ve g sırasıyla csmn m ve düğümlerndek ç ısı üretmn fade etmekte olup, csm çersnde ısı üretm olmadığından değerler sıfırdır. İk farklı malzemeden meydana gelen bna kabuğunun, ara yüzeyndek m-düğümünün sıcaklığı çn, + 1 τ A,B τ A,B Tm = 1 Tm kb k A (13) + Tm 1 T τ + m+ 1 A,B k A kb eştlğ elde edlr. Burada τ A,B ara yüzeydek bleşenlere at Fourer sayısıdır. Bna kabuğu kestne göre elde edlen denklem takımları, düğümlern yen sıcaklıkları (Tm + 1 ), br sonrak adımda lk sıcaklık (Tm ), olmak üzere terasyon metodu kullanılarak çözülmüş ve sıcaklık dağılımı bulunmuştur. 876 saatlk süre boyunca elde edlen kabuk eleman yüzey sıcaklıkları, q = h (T T ) (14) d eştlğnde kullanılarak, bna kabuğunun opak yüzeylernden ısı kaybı-kazancı hesaplanmıştır. Burada T d kabuk elemanın ç yüzey sıcaklığıdır. Br bnanın yıllık yakıt malyet [1], 3.6Qk B y = F (15) H η u u eştlğyle bulunur. Burada, Q k yıllık ısı kaybı mktarı (kcal), H u yakıtın alt ısıl değer (kcal/kg), η u verm (%) ve F yakıtın malyetdr (YTL/kg). Çalışmada ncelenen bna kabuğuna göre, toplam yalıtım malyet, Bayındırlık ve İskan Bakanlığı 5 brm fyat lstesnden alınmıştır [13]. 5 cm exterude polstren köpük ısı yalıtım levhası le dış duvara dıştan ısı yalıtımı ve ısı yalıtım sıvası yapılmasına (mantolama) at brm fyat analz Tablo de verlmştr. Isı yalıtımı le elde edlen tasarrufun toplam malyet üzerndek etks, ger dönüşüm süresyle değerlendrlmştr. Ger dönüşüm süres (yıl), yalıtım malyetnn yıllık enerj tasarrufuna bölünmesyle hesaplanmış [14] ve G = Y / B (16) d t t eştlğ kullanılmıştır. Burada, Y t yalıtım malyet ve B t yalıtımsız duruma göre yalıtımlı bnanın enerj tasarrufudur. 5 cm ısı yalıtımının malyet (karsız, 5.7 YTL/m ) Tablo ye göre hesaplanmıştır..5, 1 ve 15 cm ısı yalıtımı malyetler se, Tablo ve mktarları (m 3 ) göz önüne alınarak bulunmuştur..3. Bulgular ve Değerlendrme (Fndngs and Evaluatons) Isıtma enerjs açısından, kuzey yarı küredek bnaların, dar kenarlarının doğu-batı, uzun kenarlarının kuzeygüney doğrultusunda olması terch edlen br durumdur. Bu durum göz önüne alınarak, çalışmada, dar kenarları 7.8 m ve yüzey alanı =3.4 m, uzun kenarları 15.6 m ve yüzey alanı = 46.8 m olan bnanın, yön ve yalıtım kalınlığına göre ısıtma enerjs htyacı hesaplanmış ve Şekl 4 te gösterlmştr. Maksmum toplam ısıtma enerjs htyacı, kwh la (57.6 kwh/m ) yalıtımsız bnada hesaplanmıştır. Yalıtım kalınlığının artmasıyla, orantılı olarak enerj htyacı da azalmıştır. Örneğn; 15 cm yalıtımlı bnada kwh (1.8 kwh/m ) dr. Maksmum ısı kaybı, kuzey (15) yerne, yüzey alanından dolayı, doğu ve batı cephelernde tespt edlmştr..5 cm yalıtımlı durumda; batıda 181. kwh (46.6 kwh/m ), doğuda kwh (46 Tablo. 5 cm lk ısı yalıtımı uygulamasının brm fyat analz [13] (The unt prce analyss of 5 cm heat nsulaton applcaton) Poz Blgler er Poz Blgler Poz No 19.55/C1 (Dk Çekme dayanım>=1 KpaTR1)5 cm exterude polstren köpük ısı yalıtım levhası le Tanımı dış duvara dıştan ısı yalıtımı ve ısı yalıtım sıvası yapılması (mantolama) Brm m Rayç No Tanımı Fyat- Brm Mktar YTL MALZEME 4.61/4C1a Ekstrüde polstren köpük (yüzey pürüzlü) 1kPa basınç day. m /b1 Plastk çvl ısı yalıtım dübel (9-15 cm) Ad Isı yalıtım levhaları yapıştırıcısı (çmento esaslı polmer) kg Sıva fles (145 le 16 g/m alkalye dayanımlı) kg Isı yalıtım sıvası (çmento esaslı polmer katkılı, elastk) kg Su-beton sulama suyu m İŞÇİLİK 1.1 Yalıtımcı ustası Saat Yalıtımcı usta yardımcısı Saat Düz şç Saat Gaz Ünv. Müh. Mm. Fak. Der. Clt, No 1, 7

5 Bna Kabuğu Yüzey Alanı ve Yalıtım Kalınlığının Isıtma Malyet Üzerndek Etkler T. Aksoy ve Ö. Keleşoğlu Isıtma enerjs (kwh) kuzey doğu güney batı toplam kwh/m ), kuzeyde 13.5 kwh (5.7 kwh/m ) ve güneyde kwh (41.4 kwh/m ) dr. Yalıtımlı ve yalıtımsız bna kabuğu arasındak tasarruf oranları Şekl 5 te, yalıtım kalınlığı farklı bnaların brbrne göre tasarrufları se, Şekl 6 da gösterlmştr. Yalıtımsız duruma göre,.5 cm yalıtımla %19.1, 15 cm yalıtımla %77.8 tasarruf sağlanmıştır. 5 cm yalıtım,.5 cm yalıtıma göre, %34.6, 15 cm yalıtım,.5 ve 1 cm yalıtıma sırasıyla, %7.6 ve %9 tasarruf sağlamıştır. Şekl 4. Farklı yönlerdek bna kabuğuna göre gerçekleşen ısıtma enerjs (The heatng energy accordng to dfferent orentated buldng envelope) Enerj tasarrufu (%) Kuzey Yönler Toplam.5 cm yalıtım 5 cm yalıtım 1 cm yalıtım 15 cm yalıtım Şekl 5. Farklı yönlerdek ısı yalıtımlı bna kabuğuna göre gerçekleşen enerj tasarrufu (The energy savngs accordng to dfferent orentated buldng envelope wth heat nsulaton) Enerj tasarrufu (%) ,1 Yalıtımsız.5 cm yalıtım 5 cm yalıtım 1 cm yalıtım 47,1 34,6 68,7 61,4 4,9 77,8 58,1 9, ,6 Şekl 6. Farklı yalıtım kalınlığına sahp bna kabuğuna göre enerj tasarrufu (The energy savngs accordng to buldng envelopes whch are havng dfferent nsulaton thckness) Toplam ısıtma malyet(ytl) (yakıt malyet+yalıtım malyet) 8, 7, 6, 5, 4, 3,, 1,,, kuzey doğu güney batı toplam Şekl 7. Yalıtım kalınlığı ve ısıtma malyet lşks (The relatonshp between nsulaton thckness and heatng cost) Enerj htyacına göre hesaplanan toplam ısıtma enerjs malyetnde (yakıt malyet + yalıtım malyet) se, en az malyet yalıtımsız bnada hesaplanmıştır. Yalıtım kalınlığının artmasıyla toplam malyet artmıştır (Şekl 7). Yalıtım, bnanın lk yatırım malyetn attırmaktadır. Bna kabuğu yüzey alanının büyümesyle, toplam malyet daha da artmıştır (Şekl 7). Ancak elde edlecek tasarruf, ler yıllarda bnanın kendsn amort etmesn sağlayacaktır. Yüzey alanıyön ve yalıtım kalınlığına bağlı olarak hesaplanan, ger dönüşüm süreler Şekl 8 de gösterlmştr. Bna kabuğundan kaybolan enerjnn ger dönüşüm süres, yalıtım kalınlığına bağlı olarak 5.3 yıl le 13.6 yıl arasında değşmektedr..5 cm yalıtımlı kuzey duvarı, 1.44 yılda kendsn amort ederken, aynı yalıtımlı doğu duvarı yüzey alanının büyüklüğünden dolayı yılda kendsn amort etmektedr. Aynı duvarlar, 15 cm yalıtımlı durumda sırasıyla; 6.1 ve 7.7 yılda kendlern amort etmektedr. Yalıtım kalınlığının artmasıyla ger dönüşüm süreler de kısalmaktadır. Ancak, 15 cm yalıtımlı durumda, her yön çn ger dönüşüm süres artmıştır. Dolayısıyla yalıtım kalınlığı belrlerken, br optmum değern kullanılması gerçeğ ortaya çıkmıştır. Bu değern, çalışmanın yapıldığı Elazığ l çn 5 le 1 cm arasında olması gerektğ Şekl 8 de görülmektedr. Optmum değern net olarak belrlenmes lerk çalışmalarda yapılacaktır. Ger dönüşüm süreler, bna ölçeğnde değerlendrldğnde se, tüm duvarları.5, 5, 1 ve 15 cm yalıtımlı bnalar çn sırasıyla 11.81, 6.16, 6.1 ve 7.3 yıldır. 3. SONUÇLAR (CONCLUSIONS) Bu çalışmada, bna kabuğu yüzey alanı ve farklı yalıtım kalınlığının, yöne bağlı olarak ısıtma enerjs üzerndek etkler,. bölümde açıklanan sınırlamalar ve kabuller altında araştırılmıştır. Kuzey cephede, en fazla ısı kaybının olduğu blnen gerçeğ doğrultusunda, batı, doğu, kuzey ve güney cephelerndek yüzey alanlarının 1m arttırılması, bna ölçeğndek toplam kayıpları sırasıyla; %.713, %.74, %.85 ve %.63 arttırmıştır. Ancak duvar yüzey alanları dkkate alındığında, en fazla ısı kaybı batı ve doğu cephelernde gerçekleşmştr. İk kat daha fazla yüzey alanına sahp batı ve doğu cephelernde, kuzey cepheye göre sırasıyla; %44 ve %43, güney cepheye göre de; %55 ve %56 daha fazla ısı kaybı hesaplanmıştır. Güney cephe le aynı yüzey alanına sahp kuzey cephede, % daha Gaz Ünv. Müh. Mm. Fak. Der. Clt, No 1, 7 17

6 T. Aksoy ve Ö. Keleşoğlu Bna Kabuğu Yüzey Alanı ve Yalıtım Kalınlığının Isıtma Malyet Üzerndek Etkler Kuzey (3.4 m ) Batı (46.8m ) Ger dönüşüm süres (yıl) Ger dönüşüm süres Isıtma enerjs Isıtma enerjs (kwh) Ger dönüşüm süres (yıl) Ger dönüşüm süres Isıtma enerjs Isıtma enerjs (kwh) Doğu (46.8m ) Güney (3.4m ) Ger dönüşüm süres (yıl) Ger dönüşüm süres Isıtma enerjs Isıtma enerjs (kwh) Ger dönüşüm süres (yıl) Ger dönüşüm süres Isıtma enerjs Şekl 8. Yöne göre yalıtım kalınlığı ve ger dönüşüm süres lşks (The relatonshp between nsulaton thckness and payback perod accordng to orentaton) Isıtma enerjs (kwh) fazla ısı kaybı gerçekleşmştr. Bna kabuğundak.5, 5, 1 ve 15 cm lk yalıtım uygulamaları, her yön çn sırasıyla; %19, %47, %68 ve %77 enerj tasarrufu sağlamıştır. Yalıtım malyetne bağlı olarak hesaplanan ger dönüşüm süreler duvar elemanlarda, 5.4 le 13.6 yıl arasında, bna ölçeğnde se 6.1 le 11.8 yıl arasında hesap edlmştr. Bu sürelerden sonrak yıllarda elde edlecek tasarruf, artı br kazanç olarak, ülke ekonomsne eklenecektr. 15 cm yalıtımlı durumda, her yön çn ger dönüşüm süres artmıştır. Dolayısıyla yalıtım kalınlığı belrlerken, br optmum değern kullanılması gerçeğ ortaya çıkmıştır. Şekl 8 dkkate alındığında, çalışmanın yapıldığı Elazığ çn, bu değern, 5 le 1 cm arasında olması gerektğ anlaşılmıştır. Bu konudak çalışma devam etmektedr. Sonuç olarak enerj tasarruflu bna tasarımında, bna kabuğu yüzey alanı ve ısı yalıtımına mutlaka dkkat edlmes gerektğ ve bna kabuğu yüzey alanına karar verrken, yön durumunun da göz önüne alınması gereken br parametre olduğu anlaşılmıştır. SEMBOLLER LİSTESİ (NOMENCLATURE) B y Yıllık yakıt malyet (YTL) B t Yalıtımsız bnaya göre enerj tasarrufu (kwh) C Özgül ısı (J/kgK) F Yakıt brm fyatı (YTL) G d Ger dönüşüm süres (yıl) Yakıtın alt ısıl değer (kcal/kg) H u h d Dış yüzey ısı taşınım katsayısı (W/m o C) h İç yüzey ısı taşınım katsayısı (W/m o C) k Isı letm katsayısı (W/mK) I a Yatay düzleme gelen anlık tüm güneş ışınımı (W/m ) I d Yatay düzleme gelen doğrudan ışınım (W/m ) I y Yatay düzleme gelen yayılı ışınım (W/m ) p Yeryüzünün yansıtma oranı Q Yatay düzleme gelen günlük toplam güneş ışınımı (MJ/m -gün) Q y Yatay düzleme gelen günlük toplam yayılı ışınım (MJ/m -gün) Q k Yıllık ısı kaybı (kcal) q güneş Toplam güneş ışınımı (W/m ) R d Yatay ve eğk yüzey üzerndek doğrudan güneş ışınımı oranı r y Yatay düzleme gelen aylık yayılı ışınımın günlük toplam yayılı ışınıma oranı r t Yatay düzleme gelen anlık tüm güneş ışınımının günlük toplam güneş ışınımına oranı T d Dış çevre sıcaklığı ( o C) T d İç yüzey sıcaklığı ( o C) T İç ortam sıcaklığı ( o C) Y t Yakıt brm fyatı (YTL) w Saat açısı ( o ) ws Güneş doğuş-batış saat açısı ( o ) α Isıl dfüzyon katsayısı (m /s) φ Enlem açısı ( o ) γ Azmut açısı ( o ) β Eğk düzlemn yatayla yaptığı açı ( o ) 18 Gaz Ünv. Müh. Mm. Fak. Der. Clt, No 1, 7

7 Bna Kabuğu Yüzey Alanı ve Yalıtım Kalınlığının Isıtma Malyet Üzerndek Etkler T. Aksoy ve Ö. Keleşoğlu δ Denklnasyon açısı ( o ) κ Yüzeyn ışınımı yutma oranı η u Verm (%) ρ Yoğunluk (kg/m 3 ) τ Fourer sayısı Δt Zaman aralığı (sn) Δx Koordnat aralığı (m) KAYNAKLAR (REFERENCES) 1. Oral, G.K., Approprate Wndow Type Concernng Energy Consumpton for Heatng, Energy and Buldngs, Clt 3, 95-1,.. Mohammed, J. Al-Khawaja, Determnaton and Selectng the Optmum Thckness of Insulaton for Buldngs n Hot Countres by Accountng for Solar Radaton, Appled Thermal Engneerng, Clt 4, 61-61, Steward, F.M., Energy Effcency Programs for Exstng Buldngs, Apply Energy, Clt 36, 7-1, Mguel A. P.-G., Eduardo R., Jose L. F. and Vctor G. M., Effect of Passve Technques on Interor Temperature n Small Houses n the Dry, Hot Clmate of Northwestern Mexco, Renewable Energy, Clt 6, ,. 5. Elsabeth, G., Andre De, H., A Smple Desgn Tool for the Thermal Study of an Offce Buldng, Enery and Buldng, Clt 34, 79-9,. 6. Geseler, U.D.J., Hedt, F.D., Ber, W., Evaluaton of the Cost Effcency of an Energy Effcent Buldng, Renewable Energy, Clt, 9, , Koçlar G.O., Yılmaz, Z., Buldng Form for Cold Clmatc Zones Related to Buldng Envelope from Heatng Energy Conservaton Pont of Vew, Enery and Buldng, Clt 35, 83-88, Aksoy, U.T., İklmsel Konfor Açısından Bna Yönlendrlmes ve Bna Bçmlendrlmesnn Isıtma Malyetne Etks, Doktora Tez, Fırat Ünverstes, Fen Blmler Ensttüsü, Elazığ,. 9. Therlked, J.L., Thermal Envronmental Engneerng, Second Edton, Prentce- Hall, Inc., Englwood Clffs, New Jersey, Duffe, J.A., and Beckman, W.A., Solar Engneerng of Thermal Process, John Wley and Sons, Inc., New York, Çengel,Y., Heat Transfer, McGraw-Hll Book Company, New York, Karakoç, T.H., Bnyıldız, E., Turan, O., Bnalarda ve Tessatta Isı Yalıtımı, ODE Teknk Yayınları No:G, İstanbul, Bayındırlık ve İskan Bakanlığı, İnşaat Brm Fyat Analzler, Ankara, Hasan, A., Optmzng Insulaton Thkness for Buldngs Usng Lfe Cycle Cost, Appled Energy, Clt 63, , Gaz Ünv. Müh. Mm. Fak. Der. Clt, No 1, 7 19

8