Bina simülasyonları kullanılarak enerji etkin bina tasarımı. Dipl.-Ing. Stefan Krämer, Dr. İbrahim Çakmanus. Özet

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "Bina simülasyonları kullanılarak enerji etkin bina tasarımı. Dipl.-Ing. Stefan Krämer, Dr. İbrahim Çakmanus. Özet"

Hazan Yıldırım
8 yıl önce
İzleme sayısı:

1 Bina simülasyonları kullanılarak enerji etkin bina tasarımı Dipl.-Ing. Stefan Krämer, Dr. İbrahim Çakmanus Özet Yeni bir bina çok dikkatli planlanmış olsa bile, kullanıcıların tüm gereksinmeleri karşılanmamış olabilir. HVAC sisttemlerinin enerji maliyeti, yazın aşırı ısınma ve istenmeyen havalandırma gibi sorunlar bunlardan en çok rastlanananlarıdır. Bu sorunların temel nedenleri, bina planlamasının sınırları ve olanakları içerisindedir. Durumu çözüme kavuşturmak için yeni yöntemler önermek ve yeni teknolojiler geloiştirmek için geniş bir çaba harcanması gerekmektedir. Örnek: Londra daki İsviçre bankası tasarım yanlışları nedeniyle dan fazla kayba uğramıştır. Dünya nın hemen her ülkesinde benzer durumlarla kaşılaşmak olasıdır. Sonuç olarak bina planlaması ve inşaatı ile ilgili değişik bireyleri olaya dahil etmek için binaların bütüncül planlaması gibi yeni bir kavram geliştirilmiştir. (IPB). Buradaki amaç, uzmanlarımızın ve bina simülasyonları yapan modern bilgiayar sistemlerimizin yardımıyla yatırım ve işletme maliyetlerinin düşürülmesidir. Bütüncül planlama her proje partnerinin (mimar, mühendis, inşaatçı ve yatırımcı) gereksinimlerinin erkenden saptanmasını içerir. 1. Binaların Bütüncül Planlaması Bir binannın enerji tüketimi, projenin başlangıç aşamalarında bir mimari öneriyle aşağı yukıarı belirlenmiştir. İnşaat alt yapısının ve bu değerlerin değişmesi olasılıklsrı oldukça sınırlıdır. Buna gore teknik planlamacılar ve mühendislerin proje tasarımını değiştirmeksizin ellerinden geleni yapmak zorundadırlar. Müşteri Yatırımcı Mimar Mühendis İnşaat

HVAC sisttemlerinin enerji maliyeti, yazın aşırı ısınma ve istenmeyen havalandırma gibi sorunlar bunlardan en çok rastlanananlarıdır.

2 Bir binanın güç gereksinimi geniş ölçüde tasarım sürecinde belirlenir. Bu gün, belirli bir tasarım için optimal bir enerji kavramı geliştirmek mühendisin görevidir. Çok başlardan itibaren yatırımcı, mimar, mühendis ve simülayon uzmanı arasındaki koordinasyon güç gerekinimlerini ve- sonuçtta bina maliyetini azaltmakta, en yüksk iç mahal konforu bağlamında anahtar öneme sahiptir. Bütüncül (ya da bütünler planlama) binanın mimari potansiyelini, HVAC ekipman ve tesisatını opttimalleştirmek üzere ilgili her kesimin ilgilerini yönetmek, ortaya mükemmel bir ürün koymak adına yatırımı, işletme maliyetlerini optimalleştirmek üzere bir yol ortaya koyar. Diğer bir değişle, yılın her saatinde iç mahal konforu sağlayan bir optimal bina elde etmek olanaklıdır. Mimar Müşteri Yatırımcı Binalarda bütüncül planlama Mühendis İnşaatçı Bu bağlamda önemli bir uzmanlık aracı simülasyon yazılımıdır. Bina simülasyonu, kritik tasarım kararları alınmadan önce optimal bina performansını desteklemek üzere önemli bir görüş sağlar. Çalışmamızı konforlu bir iç mahal iklimi ile işletme (aydınlatma, ısıtma, soğutma, havalandırma) ve sermaye maliyetlerinin azaltılmasına odaklanırız. Aynı zamanda Gün-ışığından yararlanma ya da hava hızı/hava çekmeleri ile iligli değişik yazılımlar kullanırız.

Bina projesinde enerji tasarruflu planlama ya da etkin enerji yönetimine gore tasarımda aşamalar aşağıdaki gibi olmalıdır. Konunun analizi. Teknik ve ekonomik sınır koşulların analizi.

3 Bina projesinde enerji tasarruflu planlama ya da etkin enerji yönetimine gore tasarımda aşamalar aşağıdaki gibi olmalıdır. Konunun analizi. Teknik ve ekonomik sınır koşulların analizi. Ayrıntılı mührndilik vr mimamari analiz. Enerji tasarrufu potansiyelinin belirlenmesi.amortisman hesapları. Sözleşme hazırlanması. Planlanan adımların gerçekleştirilmesi. Binanın işletimi/yönetimi.tasarruf edilen enerji maliyetleri bağlamında amortisman

Ayrıntılı mührndilik vr mimamari analiz. Enerji tasarrufu potansiyelinin belirlenmesi.amortisman hesapları.

4 2. Bina simülasyonu Girdiler Yeni veya mevcut bir binada, iç mahal konforunu sağlamak,cekipman boyutlandırması yapmak, ve enerji talebi belirlemek için bina simülasyonu, meslek adamlarının değişik ısıtma/sooğutma alternatiflerini karşılaştırma olanağı veren ve değişik cephe tasarımı yapmaya olanak sağlayan tam bir süreçtir. Öncelikle gerek duyulan şey; bir 3-D modelleme yapabilmek veya bir CADdosyası import edebilmek için binanın planlarıdır. Adım1 - Geometri Binanın 3D-modelini yarattıktan sonra zonları grafik olarak oluştururuz. Bir zon, bir ofis, bir daire, bir giriş holü,ya da bir alış-veriş alanı olabilir ve buraların iç koşulları, kulllanım programları (schedule) ve hava değişimleri belirlenmelidir. Adım 2 zonlar Bundan sonra, doğrudan ve dağınık radyasyonun hessaplanması için yılın her saatine göre bina yerleşimi, çevredeki binalar ve ufuk çizgisi dikkate alınarak binanın bir gölgeleme simülasyonu yapılır. Adım 3-3-D-model ve gögeleme durumu

Öncelikle gerek duyulan şey; bir 3-D modelleme yapabilmek veya bir CADdosyası import edebilmek için binanın planlarıdır.

3D simülasyon modelimiz, gerçekeçi biçimde fiziksel dünyayı temsil eder. Doğal hava akışını ve bina yapısından gün ışığı geçişini tahmin edebilir binanın dinamik tepkisini belirleyebiliriz.

5 3D simülasyon modelimiz, gerçekeçi biçimde fiziksel dünyayı temsil eder. Doğal hava akışını ve bina yapısından gün ışığı geçişini tahmin edebilir binanın dinamik tepkisini belirleyebiliriz. Isıl kütlenin etkin kullanımı, güneşten korunma ve doğal ya da karışık mod havalandırma rejimlerinin hepsi, bütüncül bir simülasyonda görülebilir. Pencerelerin açılması, güneş kontrollerinin kullanımı, meskun mahal ve dış iklime göre bir dizi performans parametresine göre programlanabilmektedir. İç koşullar Bir binadaki insan sayısı, değişik günler ve kullanım programlarına gore bir takvim oluşturur. Adım 4 İç koşullar / Isıtma yükleri. Dış hava koşulları Dünya genelinde 2,500 den fazla kayıtlı hava istasyonuna ulaşmış durumdayız. βûnlardan elde edilen veriler güneş radyasyanonu saatlik değerleri,sıcaklık, nem, rüzgar hızı ve yönüdür. Adım 5 Pencereler, çatı pencereleri ve çift camlı cepheden doğal havalandırma. Isıtma/ HVAC Bir eleman kitaplığından [component library] seçilen simgelerle bir system diyagramı oluşturulur. Bu basit süreç, sistem ve kontroller için bir simülasyon modeli oluşturur. Binanın ve tesisin birleşik simülsyonu ekipman büyüklüklerini, hava debilerini, ekipman ve tesis bağlamında enerji tüketimini otomatik olarak verir. Fanlar, chiller ler, kazanlar vb nın kısmi yük karakteristikleri açıklanabilir.

Pencerelerin açılması, güneş kontrollerinin kullanımı, meskun mahal ve dış iklime göre bir dizi performans parametresine göre programlanabilmektedir.

6 Adım 6 Bir havalandırma sistem şeması Gün-ışığı analizi Simülasyon modeli gün-ışığı analizine de uygulanır. Radyasyon hesapları için hazırlanmış üçgen haldeki ızgara yapısına ship değişik konstrüksiyon ve cam türleri de eksport edilebilir. Gökyüzü koşullarını belirleyerek, binayı herhangii bir tarih ve zamanda dünyanın herhangi bir yerine yerleştiririz. Aydınlatma simülasyonu bittiğinde sadece bir görünüş değil bütün binaya ait fotoğraf kalitesinde modl oluşturulur. Bu model, her hangi bir konumdan görüntülenebilir ve bölümler arasında uçuş yapılabilir. Gün-ışığı analizi, her hangi bir iç yüzydeki gün ışığı düzeylerini belirlemek üzere mahallere gore de yapılabilir.

Gökyüzü koşullarını belirleyerek, binayı herhangii bir tarih ve zamanda dünyanın herhangi bir yerine yerleştiririz.

7 Aydınlatma lüks düzeyleri sınır çizgileri veya renkli harita görünümü ile verilebilir.

8 Sonuçlar Isıtma ve soğutma yüklerinin belirlenmesi mühendisin önemli görevlerindendir. Değişik ısıtma ve soğutma stratejilerinin yararlarını karşılaştırmak için simülasyonu kulolanırız. Bu yolla, standart fasn-coil veya vav sistemleri de dahil olmak üzere yer-değiştirme havalandırması, soğuk tavanlı mahallerde taze havanın döşemeden verildiği daha yeni sistemler de analiz edilebilmektedir. Öncelikle aşırı yaz ve kış performsndlsrını belirlemek için tipik hava koşulları araştırılır. Adım 1: Tipik yaz ve kış durumlarını gösteren diyagram T Yeşil çizgiler: Güneş radyasyonu (W/m²) kırmızı çizgiler: Dış sıcaklık( C) Mavi bölgenin içinde en iyi konforu garanti ederiz.sarı bölgenin içinde konfor olfukça iyi durumdadır. Renkli bölgenin dışında sıcaklıkloar çok yüksek veya çok düşüktür. Adım 2:Konfor dış (x ekseni) ve iç (y ekseni) sıcaklığa bağlıdır. Her işaret ölçülen bir dğeri ifade eder.bu diyagram, yılda 250 saatten fazla konfor zonunda kalışı göstermektedir. Birçok gün boyunca, sıcaklık dış mahal sıcaklığından 8.C ye kadar yüksektir. Burada gölgelemenin yeterli olup olmadığı fazladan, soğutma sistemine gerek olup olmadığı control edilir.

edilebilmektedir. Öncelikle aşırı yaz ve kış performsndlsrını belirlemek için tipik hava koşulları araştırılır.

9 Adım 3:Bütüncül planlamanın yararları,e paraaaaaaaasal tasarruf sağlamak üzere son derece geniştir. Simülasyon için harcanan ek bedeller, elde edilen tasarruflarla ortalama 1-3 yıl gibi kısa sürede karşılanır. Yazarlar: Adı Soyadı: Dipl.-Ing. Stefan Krämer, Dr. İbrahim ÇAKMANUS ÇAKMANUS MÜH. ENERJİ LTD. ŞTİ. Ivedik OSB Hasemek Koop Sok. No:69 Ostim/Ankara Tel: Fax: Ibrahim@cakmanus.com.tr Company: Integral Ingenieure Address: Oranienstr Aachen Germany Telephone: (+49) s.kraemer@integral-ingenieure.de

Stefan Krämer, Dr. İbrahim ÇAKMANUS ÇAKMANUS MÜH. ENERJİ LTD. ŞTİ. Ivedik OSB Hasemek Koop. 667. Sok.

Benzer belgeler

Bina simülasyonları kullanılarak enerji etkin bina tasarımı. Dipl.-Ing. Stefan Krämer, Dr. İbrahim Çakmanus

Bina simülasyonları kullanılarak enerji etkin bina tasarımı Dipl.-Ing. Stefan Krämer, Dr. İbrahim Çakmanus Özet Simülasyon genel bir terim olup; a) bir sistemin simülasyonu, bu sistemi temsil edebilecek