TÜRKİYE İÇİN TİPİK METEOROLOJİK YILLARIN BELİRLENMESİ DETERMINATION OF TYPICAL METEOROLOGICAL YEARS FOR TURKEY

Transkript

1 TÜRKİYE İÇİN TİPİK METEOROLOJİK YILLARIN BELİRLENMESİ Şaban PUSAT *, İsmail EKMEKÇİ ** * Yıldız Teknik Üniversitesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Beşiktaş, İstanbul spusat@yildiz.edu.tr ** İstanbul Ticaret Üniversitesi, Mühendislik ve Tasarım Fakültesi, Küçükyalı, İstanbul iekmekci@ticaret.edu.tr Özet: Bu çalışmanın konusu Türkiye için tipik meteorolojik yılların belirlenmesidir. Tipik meteorolojik yıl (TMY) konusunda Türkiye için sadece 3 adet çalışma bulunmaktadır. Bu çalışma kapsamında, 81 şehir için TMY lar belirlenmiştir. TMY çalışmasında Finkelstein-Schafer istatistiği yöntemi kullanılmıştır. TMY çalışmasında kullanılan iklim veriler şu şekildedir: Ortalama, maksimum ve minimum günlük kuru termometre sıcaklığı, ortalama ve maksimum günlük rüzgâr, ortalama günlük güneş ışınımı ve ortalama günlük bağıl nem. TMY oluşturmak için seçilen yıllar tablolar halinde sunulmuş ve gerekli değerlendirmeler verilmiştir. Anahtar Kelimler: Tipik meteorolojik yıl, Türkiye, Bina enerji performansı, İklim verileri DETERMINATION OF TYPICAL METEOROLOGICAL YEARS FOR TURKEY Abstract: Topic of this study is determination of typical meteorological years (TMY) for Turkey. In the literature, there are only three studies on TMY for Turkey. In this study, TMY were determined for 81 cities. In TMY works, the Finkelstein-Schafer statistical method was used. The meteorological data used in TMY works are mean, maximum and minimum daily dry-bulb temperatures, mean and maximum daily wind speeds, mean daily global solar radiation, and mean daily relative humidity. The selected years in TMY analyses were tabulated and the necessary evaluations were done. Keywords: Typical meteorological year; Turkey; Building energy performance; Climate data GİRİŞ Binaların ısıl performansı temel olarak binanın termofiziksel özelliklerine ve sıcaklık, nem, rüzgâr ve güneş ışınım şiddeti gibi iklim verilerine bağlıdır. Bina ısıl performans analizlerinde tek bir yıla ait veriler kullanılabileceği gibi birçok yılın verisi de kullanılabilir. Verilerin kullanıldığı yılın/yılların karakteristiğine göre ısıl performans analiz sonuçları değişecektir. Isıl performans analizlerinde kullanılan iklim verilerinin etkisini en aza indirmek için ve bölgenin iklim özelliklerini temsil eden bir veri setinin oluşturulması amacıyla TMY yöntemi geliştirilmiştir. TMY yöntemleri bina enerji simülasyonlarında yıllık enerji ihtiyacının belirlenmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır (Jiang, 2010). Türkiye için TMY konusunda sadece 3 adet çalışma bulunmaktadır. Bu durum, TMY konusunun Türkiye için hala bir eksiklik olduğunu göstermektedir. Ecevit vd. Ankara için TMY verilerini oluşturmuştur (Ecevit 1 vd., 2002). Türkiye deki güneş ışınım verilerinin güvenilir olmadığını belirtmişler yıllarının iklim verilerini kullanmışlar. Üner ve İleri, yıllarının iklim verilerini kullanarak 23 şehir için TMY verilerini hazırlamışlar (Üner ve İleri, 2000). Bu çalışmanın en önemli eksikliği sadece 7 yıllık verinin kullanılmış olmasıdır. Pusat vd. Türkiye nin genel iklim özelliklerini temsil eden seçilmiş 8 şehir için TMY verilerini hazırlamışlar (Pusat vd., 2015). Bu çalışma, Pusat vd. (2015) tarafından yapılan çalışmanın 81 şehir için genişletilmiş halidir. Çalışma kapsamında, TMY seçiminde kullanılan ağırlık katsayıları belirlenmiştir. TMY oluşturmak için seçilen yıllar tablolar halinde sunulmuş ve gerekli değerlendirmeler verilmiştir. YÖNTEM TMY, farklı yıllar içerisinden, uzun dönemdeki aylık iklim özelliklerini en iyi gösteren ayların belirlenmesi ve seçilen en iyi ayların birleştirilmesi ile oluşturulur. TMY konusunda literatürde birçok çalışma mevcuttur

2 (Janjai ve Deeyai, 2009, Petrakis vd., 1998, Pissimanis vd., 1988). TMY verileri hazırlanırken kullanılan en yaygın yöntem Finkelstein-Schafer (FS) istatistiğidir (Finkelstein ve Schafer, 1971). FS istatistiğinde kullanılan denklem: (1) Her bir iklim parametresi için minimum FS değerine sahip aylar uzun yılların ortalamasına en yakın aylar anlamına gelmektedir. Bina performans analizlerinde, kullanılan iklim parametrelerinin tümünün etkisini değerlendirmek için ağırlık katsayıları (W) kullanılır. Ağrılık katsayıları parametrelerin önemini ifade etmektedir. Literatüre bakıldığında, farkı ağırlık katsayılarının kullanıldığı görülmektedir (Tablo 1). Tablo 1 Literatürdeki ağırlık katsayıları (Pusat vd., 2015) Parametreler Mak. kuru Min. kuru Ort. kuru Mak. Min. Ort. Mak. rüz. Min. rüz. Ort. rüz. Toplam ışınım Direkt ışınım 5/100 1/24 1/20 1/20 1/20 1/4 1/24 5/100 1/24 1/20 1/20 1/20 30/100 2/24 3/20 2/20 6/20 2.5/100 1/24 1/20 1/40 1/4 1/24 2.5/100 1/24 1/20 1/20 1/40 5/100 2/24 2/20 2/20 1/20 W 5/100 2/24 1/20 1/20 1/20 1/4 11/24 5/100 2/24 1/20 1/20 1/20 40/100 12/24 5/20 5/20 8/20 1/4 11/24 5/20 5/20 Bağıl nem Bu çalışmada ise literatürde kullanılan ağırlık katsayılarından farklı değerler kullanılmıştır. Bu çalışmada kullanılan ağırlık katsayıları Tablo 2 de verilmiştir. FS değerleri ve ağırlık katsayıları kullanılarak ağırlıklı toplamlar (WS) elde edilir: (2) En düşük WS değerine sahip aylar uzun yıllar ortalamasını yansıtan en iyi aylar olarak belirlenir. Her ay için seçilen en iyi yıllara ait veriler birleştirilerek TMY verileri hazırlanır. Tablo 2 TMY hesabında kullanılan ağırlık katsayıları Parametreler W Maksimum kuru termometre sıcaklığı 5/100 Minimum kuru termometre sıcaklığı 5/100 Ortalama kuru termometre sıcaklığı 30/100 Maksimum rüzgâr 5/100 Ortalama rüzgâr 5/100 Toplam güneş ışınımı 40/100 Bağıl nem 10/100 Türkiye nin 81 ili için yapılan TMY çalışmasında kullanılan meteorolojik veriler Devlet Meteoroloji İşleri nden temin edilmiştir. Alınan veriler çoğunlukla 1989 yılından başlamakla birlikte bitiş yılı değişkenlik göstermektedir. Ancak, her şehir için ortalama 19 yıllık veri alınmıştır. Verilerdeki eksiklikler ve hatalar çeşitli istatistiki yöntemler kullanılarak giderilmiş ve TMY analizinde düzeltilmiş halleri kullanılmıştır. SONUÇLAR Bu bölümde, 81 şehir için yapılan TMY çalışmasının sonuçları verilmiştir. Tablo 3 de her şehir için yapılan TMY çalışması sonucunda belirlenen her ay için uzun yıllar ortalamasına en yakın yıllar verilmiştir. TMY sonuçları incelendiğinde 2004 yılının 96 defa en iyi yılın seçiminde ilk sırada yer aldığı görüldü yılını takiben, 1991, 2005 ve 1999 yılları sırasıyla 95, 89 ve 68 defa en iyi yıl seçiminde ilk sırada yer aldığı belirlendi yılı ise sadece 5 defa en iyi yıl seçiminde ilk sırada yer almıştır. 81 il için yapılan analizlere bakıldığında, en iyi mart aylarının seçiminde 28 defa 2005 yılının ilk sırada yer aldığı görüldü. Bu değer aylık olarak en yüksek değerdir. En iyi Ocak, Kasım ve Aralık aylarının seçiminde ise sırasıyla 1991, 2001 ve 2003 yılları 25, 23 ve 22 defa ilk sırada yer almıştır. Bütün şehirler için yapılan TMY çalışmasına göre 12 ay için seçilen en iyi yıl sayısı 7-11 aralığında değişmektedir. Ardahan, Çorum ve Kilis için yapılan TMY çalışması sonucunda, 12 ay için 11 farklı yıl en iyi ay olarak belirlendi. 11 şehirde ise, 12 ay için 7 farklı yıl en iyi ay olarak belirlendi. 2

3 Tablo 3 Türkiye deki tüm şehirler için TMY sonuçları Şehirler Ocak Şubat Mart Nisan Mayıs Haziran Temmuz Ağustos Eylül Ekim Kasım Aralık Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkâri Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir Kahramanmaraş Karabük

4 Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kilis Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Şanlıurfa Siirt Sinop Şırnak Sivas Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak SONUÇ Bu çalışma ile Türkiye deki 81 şehir için TMY yılları belirlenmiştir. Türkiye için daha önce bu kapsamda bir çalışma olmadığı için literatüre önemli bir katkı sağlanmıştır. Elde edilen sonuçlar yıllık ve aylık olarak değerlendirilmiştir. 2004, 1991, 2005 ve 1999 yıllarının sırasıyla 96, 95, 89 ve 68 defa en iyi yıl 4 seçiminde ilk sırada yer aldığı belirlenmiştir yılı ise sadece 5 defa en iyi yıl seçiminde ilk sırada yer almıştır. Elde edilen TMY analiz çalışmasının sonuçları, bina enerji performansı yazılımlarının ve diğer ısıtma, soğutma ve havalandırma uygulamalarının ihtiyaç duyduğu iklim verilerinin hazırlanmasında kullanılabilir.

5 KAYNAKLAR Ecevit A, Akinoglu BG, Aksoy B. Generation of typical meteorological year using sunshine duration data. Energy 2002;27:947e54. Finkelstein JM, Schafer RE. Improved goodness-of-fit tests. Biometrika 1971;58(3):641e5. Jiang Y. Generation of typical meteorological year for different climates of China. Energy 2010;35:1946e53. Janjai, S., Deeyai, P. Comparison of methods for generating typical meteorological year using meteorological data from a tropical environment. Applied Energy 2009; 86: Pusat, S., Ekmekci, I., Akkoyunlu, MT. Generation of typical meteorological year for different climates of Turkey. Renewable Energy 2015;75: Petrakis, M., Kambezidis, HD., Lykoudis, S., Adamopoulos, AD., Kassomenos, P., Michaelides, IM., et al. Generation of a typical meteorological year for Nicosia, Cyprus. Renewable Energy 1998; 13: Pissimanis, D., Karras, G., Notaridou, V., Gavra, K. The generation of a typical meteorological year for the city of Athens. Solar Energy 1988; 40: Uner M, Ileri A. Typical weather data of main Turkish cities for energy applications. Int J Energy Res 2000;24(8):727e48. 5