DIŞ DUVARDA ISIL DAVRANIŞLARIN MEKAN KONFORUNA ETKİSİ

Transkript

1 X. ULUSAL TESİSAT MÜHEDİSLİĞİ KOGRESİ 3/6 İSA 0/İZMİR _ 449 DIŞ DUVARDA ISIL DAVRAIŞLARI MEKA KOFORUA ETKİSİ Türkan GÖKSAL ÖZBALTA ecet ÖZBALTA ÖZET Bu çalışmaa ısıtma yükünün yüksek oluğu Eskşehr l klmsel koşullarına 3 farklı ış uvar kuruluşu çn otmum yalıtım kalınlığı, yıllık enerj tasarrufu ve ger öeme süres hesalanmış olu, yalıtım malzemes olarak eane olstren (EPS-Karbon takvyel ve k farklı yakıt türü (kömür ve oğal gaz ele alınmıştır. Hesalara P -P metou kullanılmış ve ekonomk analz süres 0 yıl alınmıştır. Sonuç olarak, kullanılan yakıt türü ve uvar kuruluşuna bağlı olarak, yalıtım kalınlığı m, enerj tasarrufu $/m ve yıl arasına eğşen ger öeme süres bulunmuştur. Mekan konforu açısınan, bna ış uvarlarının ısı eolama kaastelernn yorumlanmasına faz kayması ve sönüm oranı öneml arametrelerr. Çok katmanlı uvar kuruluşuna, her katmanın yer ve kalınlığının, faz kayması ve sönüm oranı üzerne etks varır. Çalışmaa br boyutlu, zamana bağlı ısı letm enklem sonlu farklar yöntem le katmanların termofzksel özellkler e kkate alınarak çözülmüştür. Dıştan yalıtılmış uvar kuruluşuna faz kayması betonarme, tuğla, haff beton olmak üzere h, çten yalıtılmış uvar kuruluşuna se h olarak bulunmuştur. Sönüm oranı se sırası le , 0.033, ve 0.09, 0.044, aralığına hesalanmış olu, ısıl kütlenn etkn olarak kullanılablmes çn ısı yalıtımının uvar ış yüzeyne konumlanması gereğ test elmştr. Anahtar Kelmeler: Dış uvarlar, Otmum yalıtım kalınlığı, Enerj kazancı, Faz kayması, Sönüm oranı. ABSTRAT In ths stuy, whch conssts of two arts, eamnes the effcency of nsulaton locaton an thermohyscal roertes of varous eternal wall materals. In the frst art, the otmum nsulaton thckness of eternal walls for varous wall materals (concrete, brck an lghtweght concrete an fferent fuel tyes (coal an natural gas n col regon (Eskşehr has been nvestgate. The otmzaton s base on the P -P metho. It was foun out that the otmum nsulaton thcknesses for nvestgate wall materals vary between an 0.69 m, energy savng $/m an ayback ero 0.8 an.56 years. Beses, the effect of the thermal roertes of fferent wall constructons (concrete, brck an lghtweght concrete an the locaton of nsulaton on tme lag an ecrement factor are stue; as known they have effect on the noor thermal comfort, an then, the aly thermal behavours of varous wall constructons are smulate. As known In consequence of the stuy, tme lags were etermne for concrete, brck an lghtweght concrete walls between h on the outer nsulate walls an h on the nner nsulate walls. The ecrement factor was comute between , 0.033, an 0.09, 0.044, resectvely. Key Wors: Eternal wall, Otmum nsulaton thckness, Energy savng, Tme lag, Decrement factor. Konfor ve Ekonom Semner

2 X. ULUSAL TESİSAT MÜHEDİSLİĞİ KOGRESİ 3/6 İSA 0/İZMİR _ 450. GİRİŞ Teknolojk gelşmeler, hızlı nüfus artışı ve kentleşme, artan konfor taleler enerj tüketm artışını hızlanırmaktaır. Türkye nn yıllık nüfus artış oranı 009 yılına.45 % gerçekleşmştr []. Ayrıca sınırlı özkaynaklar ve enerj tüketmne yaklaşık % 75 oranına ışa bağımlılık, enerjy verml kullanmanın önemn artırmaktaır. Türkye e tolam enerj tüketmnn yaklaşık % 37 s bnalara kullanılmaktaır [,3]. Blnğ gb bnaların yaı kabuğunan olan ısı kayılarına, ış ortam le lşkl olan uvarlar ve çatılar öneml rol oynamaktaır. Dolayısı le uvar kuruluşlarına yalıtım uygulamaları, enerj kayılarının azaltılması ve ç mekan konforunun sağlanmasına en etkl yöntemleren brr. Ayrıca enerjnn korunumu, yakıt tüketmn ve çevreye verlen emsyonları azaltmaktaır. Gelşen çevre blnc aralelne kaynakların verml kullanımı ve enerjnn korunumu, ülkelern enerj oltkalarına ön lana yer almaktaır. Bu bağlama Avrua Brlğ tarafınan 00 yılına yürürlüğe konan E/00/9 Euroean Drectve on the Energy Performance of Bulngs (EPBD öneml br önüm noktası oluşturmaktaır [4]. Yaı kabuğu kuruluşuna kullanılan malzeme ve yalıtım, ısıtma/soğutma amaçlı enerj tüketm ve ç mekan konforunun sağlanmasına etklr. Uygun uvar malzemes ve yalıtım kalınlığı kullanımı le ısı yalıtım sstemnn erformansı artırılarak enerj vermllğ sağlanablr. Enerj vermllğ konusunak önem ve otansyel açısınan otmum yalıtım kalınlığına lşkn çok sayıa çalışma yaılmıştır. Bolattürk çalışmasına Türkye nn farklı klm bölgeler çn otmum yalıtım kalınlığını m, enerj tasarruf otansyeln se % -79 olarak satamıştır [5]. Br ğer çalışmaa se Akenz Bölges klm koşullarına farklı k yalıtım malzemes kullanılarak otmum yalıtım kalınlığı, yaım kullanım malyet yöntem kullanılarak brm uvar alanı çn $ olarak bulunmuştur [6]. Çomaklı ve Yüksel çalışmalarına soğuk klm bölges koşullarına otmum yalıtım kalınlığını m, brm uvar alanı çn enerj tasarrufunu.4 $ olarak bulmuşlarır [7]. Blnğ üzere çevresel sorunlar ve enerj fyatlarının sürekl yükselmes neen le ış uvarlara ısı yalıtımı uygulanması konusu gerek önem kazanmaktaır. Otmum yalıtım kalınlığı, ısı yalıtım malzemes ve enerj fyatına, ısıtma ve soğutma yüküne, ısıtma sstemnn vermllğne, bna yaşam süresne ve ekonomk krterlere (enflasyon ve faz oranı bağlıır. Dış uvarların termofzksel özellkler, enerj korunumu ve ç mekan konforunun sağlanmasına etklr. Enerj etkn bna tasarım krterlernn en önemllernen br bna kabuğuna ısı yalıtımı uygulanması le ele elen üşük ısı geçrgenlk katsayısıır (U-eğer [8]. Ancak ısı geçrgenlk katsayısı yanı sıra bna kabuğunu oluşturan malzemelern ısıl kütle özellğ e önemlr. Bna kabuğunun ısıl erformansı, malzemenn ısıl özellkler, sıralanışı, güneş enerjs yutma kaastes ve ısı geçrgenlğ le lşklr. Bu bağlama ış uvar kuruluşlarının zaman geckmes ve sönüm oranı özellklernn kkate alınması yararlıır [9 ]. Bu çalışmaa ç ve ış yüzeyne ısı yalıtımı uygulanan betonarme, tuğla ve haff beton malzemelerle oluşturulan ış uvarların ısıl erformansı araştırılmıştır. Bu amaçla 3 farklı ış uvar kuruluşu çn, farklı yakıt türler kullanılarak, ısıtma erece-gün sayısı 3649 olan, TS 85 e göre 3. Bölgee yer alan Eskşehr [,3] (Rakım 800 m, Boylam 30 3' Doğu, Enlem 39 46' Kuzey, (Tablo klm koşullarına otmum yalıtım kalınlıkları P -P metou le hesalanmıştır. Isıtma önem Ekm-san ayları arasına olu, yakıt türü olarak kömür ve oğal gaz enerjs kkate alınmıştır. Söz konusu yakıtların alt ısıl eğerler ve fyatları, ısıtma sstemlernn etknlğ Tablo e verlmştr [4 6]. Konfor ve Ekonom Semner

3 X. ULUSAL TESİSAT MÜHEDİSLİĞİ KOGRESİ 3/6 İSA 0/İZMİR _ 45 Tablo. Eskşehr İl İklmsel Verler Aylar Aylık ortalama günlük sıcaklık 0 Aylık ortalama günlük ışınım MJ m - ay - Maksmum Sıcaklık 0 Mnmum Sıcaklık Yıllık ortalama Ayrıca uvar kuruluşuna yalıtım malzemes konumunun (ç yüzey, ış yüzey faz kayması ve sönüm oranı üzernek etks ncelenmştr. Tablo. Hesalara Kullanılan Parametreler Parametre Isıtma-Derece-Gün İç Sıcaklık Yakıt Alt ısıl eğer (H Isıtma sstem verm (η Fyat Yalıtım Malzemes Eksane Polstren (EPS- Karbon takv. Isıl letkenlk Yoğunluk Fyat Faz oranı Enflasyon oranı g P Ekonomk analz süres ( Değer DD =3649 o gün 0 o Kömür Doğalgaz MJ/kg MJ/m $/kg $/m 3 k =0.035 W/mK ρ = 6 kg/m $/m 3 % 7.37 % yıl. DIŞ DUVAR KURULUŞU VE DUVAR MALZEMELERİ Dış uvar kuruluşları strüktür çnek şlevlerne bağlı olarak farklı malzeme ve katmanlaran oluşur. Bu çalışmaa, ç ve ış sıvaya sah, betonarme, tuğla ve haff beton malzemelernen oluşan uvar kuruluşları ele alınmıştır (Şekl, Tablo 3 [7 0]. Ayrıca yalıtım malzemes olarak eane olstren (EPS-Karbon takvyel seçlmş ve yalıtımın uvarın ış yüzeyne ve ç yüzeyne yer alığı kabul elmştr. Konfor ve Ekonom Semner

4 X. ULUSAL TESİSAT MÜHEDİSLİĞİ KOGRESİ 3/6 İSA 0/İZMİR _ 45 İç sıva Duvar Dış sıva Duvar Duvar Duvar 3 Betonarme Tuğla Haff Beton Şekl. Duvar Kuruluşları ve Malzemeler Tablo 3. Duvar Kuruluşu ve Malzemelern Isıl Özellkler Duvar t Kalınlık (m Isı katsayısı k (W/mK letm Yoğunluk ρ (kg/m 3 Özgül ısı c (J/kg K Isıl renç R (m K/W Duvar - Betonarme Dış sıva Betonarme İç sıva Duvar - Tuğla Dış sıva Yatay elkl tuğla İç sıva Duvar 3 Haff beton Dış sıva Haff beton İç sıva DIŞ DUVARLARDA ISITMA YÜKÜÜ HESAPLAMASI Bnalara ısı kayıları, ış uvarlaran, encereleren, tavan/öşemeleren ve nfltrasyon yolu le gerçekleşr. Bu çalışmaa saece ış uvarlaran olan ısı kaybı kkate alınmıştır. Dış uvarın brm yüzeyne meyana gelen yıllık ısı kaybı, q A DDU (J/m yıl ( eştlğyle hesalanır [6 ]. Buraa, U tolam ısı geçrgenlk katsayısı, DD erece-gün sayısını göstermekter. Tolam ısı geçrgenlk katsayısı (U, Konfor ve Ekonom Semner

5 X. ULUSAL TESİSAT MÜHEDİSLİĞİ KOGRESİ 3/6 İSA 0/İZMİR _ 453 U ( R Rw Rns Ro (W/m K ( eştlğ le hesalanır. R ve R o ç ve ış yüzey ısı taşınım rencn, R w se yalıtımsız uvarın ısı letm rencn fae eer. Yalıtım katmanının ısı letm renc (R ns se, R ns / k (m K/W (3 olarak hesalanır. Buraa, yalıtım malzemesnn kalınlığını, k se ısı letm katsayısını vermekter. Dolayısı le tolam ısı geçrgenlk katsayısı (U; U ( Rtw / k (W/m K (4 şeklne fae elr. Buraa R tw, yalıtımsız uvarın tolam ısıl rencn fae eer. Isıtma sstemnn etknlğ (kkate alınığına, ısıtma çn harcanan yıllık enerj mktarı se, E A DD Rtw k (J/m yıl (5 eştlğnen hesalanır. Hesalara kullanılan arametreler Tablo e verlmştr. 4. OPTİMUM YALITIM KALILIĞII HESAPLAMASI VE YILLIK EERJİ TASARRUFU Çalışmaa otmum yalıtım kalınlığının hesalanması çn P -P metou kullanılmıştır [ 3]. P, kullanım ömrü süresnce yakıt malyetnek kazancın, sstemn lk kullanım yılına sağlanan yakıt malyetnek kazanca oranıır. P arametres P ( PWF(,, (- (6 şeklne tanımlanır. Buraa enflasyon oranı, faz oranı, yatırımın gelr getr getrmemesnn ayıracı olu, sırasıyla veya 0 eğerlern alır. Yatırım gelr getrmeğ çn =0 alınmıştır. PWF se şmk eğer faktörüür. ekonomk analz süres olu, hesalamalara 0 yıl olarak alınmıştır. P, ek sermaye yatırımları neenyle kullanım ömrü süresnce öenecek gerlern, yatırım gerne oranı olu, ( P D M S ( PWF(,, RV (- (7 ( eştlğ le tanımlanır. Buraa M S lk yılak sgorta, bakım gb gerlern, lk yatırım gerne oranı, D başlangıçta eşn olarak öenen mktarın yatırım gerne oranı, R V ekonomk analz eryou sonunak hura eğernn başlangıçtak eğere oranıır. Bu çalışmaa, verg aes, bakım, sgorta gerler sıfır olarak alınmıştır. Yatırım gerlernn tümü başlangıçta eşn öenğnen D = olarak alınmıştır. Dolayısıyla bu çalışmaa P eğer e eşttr. Şmk eğer faktörü (PWF ekonomk krterlere bağlı olarak aşağıak eştlkler kullanılarak hesalanır: Konfor ve Ekonom Semner

6 _ 454 X. ULUSAL TESİSAT MÜHEDİSLİĞİ KOGRESİ 3/6 İSA 0/İZMİR f f PWF j j j ( ( ( (,, ( (- (8 Yalıtımın kalınlığı olmak üzere brm yüzey alanı çn yalıtım malyet, ns ($/m (9 eştlğ le, yıllık ısıtma malyet se H k R DD tw f h ( ($/m yıl (0 eştlğ le hesalanır. Buraa, f yakıtın brm fyatı, ısıtma sstemnn vermllğ, H yakıt alt ısıl eğerr. Yalıtılmış bnanın tolam ısıtma malyet P P h t ($/m ( eştlğ le bulunur ve eştlk 0 ve kullanılarak yalıtılmış bnanın tolam ısıtma malyet P H k R DD P tw f t ( ($/m ( şeklne yazılablr. Tolam malyet mnmum yaacak yalıtım kalınlığı, otmum yalıtım kalınlığıır. Eştlk en otmum yalıtım kalınlığı tw f ot R k H P DD k P / (m (3 olarak ele elr. Yalıtım malyetnn ger öeme süres se eştlk 4 veya 5 kullanılarak hesalanır. eger DD H R k R P f w w ln ( ( ln (yıl (4 eger DD R k R H P f w w ( ( (yıl (5 Konfor ve Ekonom Semner

7 X. ULUSAL TESİSAT MÜHEDİSLİĞİ KOGRESİ 3/6 İSA 0/İZMİR _ DUVARDA ISI YALITIMI KOUMUU FAZ KAYMASI VE SÖÜM ORAIA ETKİSİ Sürekl eğşen klmsel koşullar etksne kalan ış uvarlar, ısıl kütle olarak ısıtma/soğutma yükünün azaltılmasına rol oynarlar. Duvar malzemesnn özellklerne bağlı olarak güneş enerjsnen ve ç ortam ısısınan eolama aracılığı le kazanç sağlanarak, eolanan enerjnn ç mekana aktarılması olanaklıır. Dış uvarlara oak ve sayam yüzeyleren ele elen enerjnn belrlenmesne maksmum ısı kazancı ve zamanı önemlr. Ayrıca uvarı oluşturan katmanların termofzksel özellkler ve bu katmanların konumu, bnanın ısıl erformansının belrlenmesne öneml arametrelerr. Bu bağlama faz kayması ve sönüm oranı bnanın ısıl enerj eolamasına belrleyc rol oynar. Günlük sıcaklık eğşmlernn büyük oluğu bölgelere, faz kayması ve sönüm oranının belrlenmes, enerj etkn bna tasarımına ısıtma yükünün azaltılması çn önemlr. Faz kayması ve sönüm oranı, uvarı oluşturan malzeme özellkler, kalınlığı ve uvar kuruluşunak konumuna bağlıır [4 7]. Sönüm oranı (f; Duvar çnen zamana bağlı olarak ısı geçş süresnce, ç ve ış yüzeyek sıcaklık genlklernn br brne oranı olarak tanımlanır. f Tw(ma Tw(mn (- (6 T T wo(ma wo(mn Buraa T w(ma, T w(mn, T wo(ma, T wo(mn uvarın ç ve ış yüzeynek maksmum ve mnmum sıcaklıklarıır. Faz kayması ( se; t t (h (7 Tw(ma Two(ma eştlğ le fae elr; buraa; t Tw(ma t Two(ma ç ve ış yüzey sıcaklıklarının maksmum üzeye ulaştıkları zamanı göstermekter. Yalıtımın uvar katmanı çnek konumu, faz kaymasının maksmum, sönüm oranının se mnmum olmasını sağlamalıır. Bunun çn br boyutlu, zamana bağlı ısı letm enklem, sınır koşulları kkate alınarak sonlu farklar yöntem ve açık yaklaşımla çözülmüştür. İncelemee uvar kuruluşuna ısı letmnn br boyutlu ve zamana bağlı oluğu varsayılmıştır. Bu süreçte ısı letm enklem aşağıak eştlkle tanımlanır: [8 30]. ( T / t ( T / (K/s (8 Buraa uvar çne t anına ve konumunak sıcaklık T(,t, α se ısıl yayınım katsayısıır. Çok katmanlı uvara, eşeğer uvar özellklernn (ısı letm katsayısı, ısıl enerj eolama kaastes hesalanması Ek-I e verlmştr [3]. Enerj enges güneş ışınımı a kkate alınarak oluşturulursa, uvar ış yüzeyne (=0 ısı akısı q out şeklne yazılır. ( t,0 I( t h T ( t T ( t,0 (W/m (9 g out out Buraa I(t uvar yüzeyne gelen güneş ışınımı, a g uvar ış yüzeynn güneş ışınımını yutma katsayısı, h out uvar ış yüzey ve ış ortam arasına ısı taşınım katsayısı, T out (t ış ortam sıcaklığı, T(t,0 uvar ış yüzey sıcaklığıır. Duvar ç yüzeynek ısı akısı, Konfor ve Ekonom Semner

8 X. ULUSAL TESİSAT MÜHEDİSLİĞİ KOGRESİ 3/6 İSA 0/İZMİR q n n n _ 456 ( t,0 h T ( t, L T (W/m (0 eştlğ le hesalanır. Buraa h n, ç ortam ve ç yüzey arasına ısı taşınım katsayısı, T n, ç ortam sıcaklığı, T(t,L uvar ç yüzey sıcaklığıır. Bu çalışmaa 3 farklı uvar (betonarme, tuğla ve haff beton kuruluşunun günlük ısıl avranışları ncelenmştr. Br boyutlu, zamana bağlı ısı letm enklem, katmanların termofzksel özellkler ve sınır koşulları a kkate alınarak sonlu farklar yöntem ve açık yaklaşımla çözülmüştür. M katmanlı brleşk üzlem uvara kararlılık krter sağlanacak şekle üğüm noktaları oluşturulmuştur (Şekl. Enerj korunumu uygulanarak, katmanların ara yüzey, her katmanın ç bölges, sınır koşulları a kkate alınarak ç ve ış yüzey çn sonlu farklar enklemler oluşturulmuştur [3 33]. Dış yüzeye üğüm noktası (0 çn: Şekl. M Katmanlı Brleşk Düzlem Duvara Düğüm oktaları Fo B Fo T Fo B TS T0 T0 (K ( Buraa Fo t / ve B hout / k olu, eşeğer çevre sıcaklığı T S aşağıa tanımlanmıştır: [34]. T T ( t I( t / h (K ( S out g out (K ve (K+ katmanları arasınak üğüm noktası ( çn: T ( k K / T ( k K / T T [ B ( k K / ( k K / B ] (K (3 Buraa B / t olarak tanımlanmıştır. ( K K K K M katmanı çnek üğüm noktaları (j çn Fo Fo T T T j T j M M j j (K (4 Buraa FoM M t / olarak tanımlanmıştır. İç yüzeyek üğüm noktası ( çn: n Fo B Fo T Fo B T n n T T n (K (5 Konfor ve Ekonom Semner

9 X. ULUSAL TESİSAT MÜHEDİSLİĞİ KOGRESİ 3/6 İSA 0/İZMİR _ 457 Buraa Fo t / ve B hn / k olarak tanımlanmıştır. Ele elen sonlu farklar enklem takımı, Gauss Seel terasyon yöntem kullanılarak çözülmüştür [35-36]. Her katman çn kararlılık krter sağlanacak şekle üğüm noktaları arasınak uzaklık = 0,0 m alınmıştır. Duvar kuruluşu çne sıcaklık ağılımının saatlk eğşm, tüm üğüm noktaları çn yazılan sonlu farklar enklemlernn açık yaklaşımla, eşzamanlı çözümüyle ele elmştr. Çözümlemee uvar ç ve ış yüzeynek ısı taşınım katsayıları 8,4 W/m K, 3,6 W/m K, uvar yüzeynn güneş ışınımını yutuma katsayısı 0,6 alınmıştır [8]. SOUÇ Enerj kayıları artan yalıtım kalınlığına bağlı olarak azalır. Yalıtım uygulanması urumuna ısı yükü ve yakıt malyet azalır. Otmum yalıtım kalınlığı, klmsel koşullar, yalıtım malzemesnn özellğ ve ekonomk arametrelere bağlıır [7-37]. Yalıtım kalınlığına bağlı olarak, yalıtım ve yakıt malyetler le tolam malyetn eğşm Eskşehr klm koşullarına, yaygın olarak kullanılan oğalgaz kkate alınarak betonarme, tuğla ve haff beton uvar kuruluşları çn Şekl 3a,b,c e verlmştr. 70 Malyet ($/m ,05 0, 0,5 0, 0,5 0,3 0,35 Yalıtım kalınlığı (m Yalıtım malyet Yakıt malyet Tolam malyet Şekl. 3a.Betonarme Duvara Isıtma Yalıtım ve Tolam Malyetn Yalıtım Kalınlığı le Değşm Duvar Malyet ($/m ,05 0, 0,5 0, 0,5 0,3 0,35 Yalıtım kalınlığı (m Yalıtım malyet Yakıt malyet Tolam malyet Şekl. 3b. Tuğla Duvara Isıtma, Yalıtım ve Tolam Malyetn Yalıtım Kalınlığı le Değşm- Duvar Konfor ve Ekonom Semner

10 X. ULUSAL TESİSAT MÜHEDİSLİĞİ KOGRESİ 3/6 İSA 0/İZMİR _ 458 Malyet ($/m ,05 0, 0,5 0, 0,5 0,3 0,35 Yalıtım kalınlığı (m Yalıtım malyet Yakıt malyet Tolam malyet Şekl. 3c.Haff Beton Duvara Isıtma Yalıtım ve Tolam Malyetn Yalıtım Kalınlığı le Değşm Duvar 3 Farklı uvar tler çn otmum yalıtım kalınlığı eştlk 3 kullanılarak hesalanmıştır. Farklı yakıt türü ve uvar kuruluşları çn sonuçlar Tablo 4 e görülmekter. Otmum yalıtım kalınlığı betonarme uvar kuruluşu çn m, tuğla uvar çn m ve haff beton uvar çn m arasına bulunmuştur. Tablo 4. Farklı Duvar T ve Yakıt Türü İçn Otmum Yalıtım Kalınlığı, Enerj Kazancı ve Ger Öeme Süres Duvar T Betonarme Tuğla Haff beton Otmum yalıtım kalınlığı Enerj kazancı EPS Ger öeme süres EPS (Karbon takvyel (m (Karbon takvyel ($/m EPS (Karbon takvyel (yıl Kömür Doğal Gaz Kömür Doğal Gaz Kömür Doğal Gaz P arametres gb otmum yalıtım kalınlığı a faz ve enflasyon oranları gb ekonomk krterleren etklenr. Yakıt malyetnn yüksek olması urumuna otmum yalıtım kalınlığının arttığı gözlenr. Dış uvarlara otmum yalıtım kalınlığının uygulanması öneml ölçüe enerj tasarrufu sağlar. Enerj tasarrufu ış uvar kuruluşunun ısıl özellklerne, klm koşullarına ve yakıt malyetne bağlıır. Enerj tasarrufuna farklı yakıt türlernn etks Şekl 4 a,b,c e görülmekter. 5 Yıllk kazanç ($/m Yalıtım kalınlığı (m Kömür Doğal gaz Şekl 4a. Betonarme uvara farklı yakıt türler çn yalıtım kalınlığının enerj tasarrufuna etks-duvar Konfor ve Ekonom Semner

11 X. ULUSAL TESİSAT MÜHEDİSLİĞİ KOGRESİ 3/6 İSA 0/İZMİR _ 459 Yıllık kazanç ($/m ,05 0, 0,5 0, 0,5 0,3 0,35 Yalıtım kalınlığı (m Kömür Doğal gaz Şekl 4b.Tuğla Duvara Farklı Yakıt Türler İçn Yalıtım Kalınlığının Enerj Tasarrufuna Etks Duvar Yıllık kazanç ($/m Yalıtım kalınlığı (m Kömür Doğal gaz Şekl 4c. Haff Beton Duvara Farklı Yakıt Türler İçn Yalıtım Kalınlığının Enerj Tasarrufuna Etks- Duvar 3 Dış uvarların otmum yalıtılması le sağlanacak kazançlar, betonarme uvar çn $/m, tuğla uvar çn $/m ve haff beton uvar çn $/m olarak bulunmuştur. Farklı uvar tler ve yakıt türler çn ger öeme süreler Tablo 4 e görülmekter. Ger öeme süreler betonarme uvar kuruluş çn yıl, tuğla uvar çn yıl, haff beton uvar kuruluşu çn yıl olarak hesalanmıştır. Duvar malzemelernn termofzksel özellklerne bağlı olarak faz kayması ve sönüm oranı eğerler Tablo 3 ve 5 e verlmştr. Betonarme uvar kuruluşu (Duvar -ıştan yalıtım çn faz kayması ve sönüm oranları sırasıyla 7.58 h, eğerlerner. Eşeğer ısı eolama kaastes se yüksek olu kj/m 3 K ve ısıl yayınım katsayısı *0-7 m /s r. Tuğla uvar (Duvar -ıştan yalıtım çn faz kayması ve sönüm oranı eğerler sırasıyla 7.08 h ve olarak bulunmuştur. Eşeğer ısı eolama kaastes kj/m 3 K ve ısıl yayınım katsayısı se.037*0-7 m /s olarak hesalanmıştır. Haff beton uvar (Duvar 3 - ıştan yalıtım kuruluşu çn faz kayması ve sönüm oranı eğerler sırasıyla 6.75 h ve eğerler arasına eğşmekter. Haff beton uvar kuruluşunun eşeğer ısı eolama kaastes üşük olu kj/m 3 K, ısıl yayınım katsayısı se (.303*0-7 m /s betonarme ve tuğla uvara göre yüksektr (Tablo 3-5. İçten yalıtımlı betonarme uvar kuruluşu (Duvar çn faz kayması ve sönüm oranları sırasıyla 6.5 h, 0.09; tuğla uvar kuruluşu (Duvar çn 6.35 h ve 0.044; haff beton uvar kuruluşu (Duvar 3 çn se 5.9 h ve eğerler arasına eğşmekter. Konfor ve Ekonom Semner

12 X. ULUSAL TESİSAT MÜHEDİSLİĞİ KOGRESİ 3/6 İSA 0/İZMİR _ 460 Tablo 5. Faz Kayması Ve Sönüm Oranına Malzeme Özellklernn Etks Duvar t Duvar Betonarm e Duvar Tuğla Duvar 3 Haff Beton Eşeğer ısı letm katsayısı k eq (W/mK Eşeğer ısı eolama kaastes (ρ c eq (kj/m 3 K Eşeğer ısıl yayınım katsayısı α eq *0 7 (m /s Dıştan yalıtımlı uvar Sönüm oranı Faz kayması (h İçten yalıtımlı uvar Sönüm oranı Faz kayması (h h h h h h h TARTIŞMA Bu çalışmaa ısıtma yükünün yüksek oluğu Eskşehr l klmsel koşullarına 3 farklı ış uvar kuruluşu çn otmum yalıtım kalınlığı, yıllık enerj tasarrufu ve ger öeme süres hesalanmış olu, yalıtım malzemes olarak EPS (karbon takvyel ve k farklı yakıt türü ele alınmıştır. Hesalara P -P metou kullanılmış ve ekonomk analz süres 0 yıl alınmıştır. Sonuç olarak, kullanılan yakıt türü ve uvar kuruluşuna bağlı olarak, yalıtım kalınlığı m, enerj tasarrufu $/m ve yıl arasına eğşen ger öeme süres bulunmuştur. Ele elen sonuçlara göre kömür kullanımına oğalgaza kıyasla aha fazla enerj tasarrufu görülmekter. Blnğ gb Eskşehr çn yaygın olarak kullanılan yakıt türler oğalgaz ve kömürür. Bna ış uvarlarının ısı eolama kaastelernn yorumlanmasına faz kayması ve sönüm oranı öneml arametrelerr. Çok katmanlı uvar kuruluşuna, her katmanın yer ve kalınlığının, faz kayması ve sönüm oranı üzerne etks varır. Çalışmaa br boyutlu, zamana bağlı ısı letm enklem sonlu farklar yöntem le katmanların termofzksel özellkler e kkate alınarak çözülmüştür. Dıştan yalıtılmış uvar kuruluşuna faz kayması betonarme, tuğla ve haff beton çn sırası le 7.58 h, 7.08 h ve 6.75 h, çten yalıtılmış uvar kuruluşuna se 6.5 h, 6.35 h ve 5.9 h olarak bulunmuştur. Sönüm oranı se ıştan yalıtımlı uvara sırası le , ve ve çten yalıtımlı uvar kuruluşlarına 0.09, ve aralığına hesalanmıştır. Isıl kütlenn etkn olarak kullanılablmes çn ısı yalıtımının uvar ış yüzeyne konumlanması gereğ test elmekle beraber, yoğunluğu yüksek olan betonarme uvar her k yalıtım yerleşm (ış-ç çn gerek faz kayması gerekse sönüm oranı açısınan en uygun eğerler vermştr. Duvarın ısı eolama kaastesnn yüksek olması, faz kaymasını arttırır, sönüm oranını se küçültür. Faz kaymasının büyük, sönüm oranının küçük eğerlere olması, ç mekan konforu açısınan stenen br urumur. Dğer yanan ısı yayınım katsayısının yüksek olması faz kaymasının küçülmesne, sönüm oranının se artmasına neen olur. Gerek ç mekan konforunun sağlanması gerekse enerj etkn bna tasarımına katmanların türü, kalınlığı, konumu, termofzksel özellkler, faz kayması ve sönüm oranı kkate alınması gereken öneml arametrelerr. KAYAKLAR [] TUIK, htt:// Konfor ve Ekonom Semner

13 X. ULUSAL TESİSAT MÜHEDİSLİĞİ KOGRESİ 3/6 İSA 0/İZMİR _ 46 [] AO, Reort on Energy effcency n the Worl an Turkey, h. Mech. Eng [3] ERDAL, G., ERDAL, H., ESEGÜ, K., The causalty between energy consumton an economc growth n Turkey, Energy Polcy, 36: , 008. [4] THEODOSIOU, T.G., PAPADOPOULOS, A.M., The mact of thermal brges on the energy eman of bulngs wth ouble brck, Energy. Bul., 40(: , 008. [5] BOLATTÜRK, A., Determnaton of otmum nsulaton thckness for bulng walls wth resect to varous fuels an clmate zones n Turkey, Al. Therm. Eng., 6: , 006. [6] HASA, A., Otmzng nsulaton thckness for bulngs usng lfe cycle cost, Al. Energy, 63: 5-4, 999. [7] ÇOMAKLI, K., YÜKSEL, B., Otmum nsulaton thckness of eternal walls for energy savng, Al. Therm. Eng., 3: , 003. [8] ASTE,., AGELOTTI, A., BUZZETTI, M., The nfluence of the eternal walls thermal nerta on the energy erformance of well nsulate bulngs, Energy. Bul., 4: 8-87, 009. [9] VIJAYALAKSMI, M.M., ATARAJA, E., SHAMUGASUDARAM, V., Thermal behavour of bulng wall elements, Jour. of Al. Sc., 6(5: , 006. [0] ASA, H., SAAKTAR, Y.S., Effects of wall s thermohyscal roertes on tme lag an ecrement factor, Energy. Bul., 8: 59-66, 998. [] YUMRUTAŞ, R., KAŞKA, Ö., YILDIRIM, E., Estmaton of total equvalent temerature fference values for multlayer walls an flat roofs by usng eroc soluton, Bul. Envron., 4: , 007. [] TS 85, Bnalara Isı Yalıtım Kuralları 998, TSE Ankara, Türkye. [3] BÜYÜKALAA, O., BULUT, H., YILMAZ, T., Analyss of varable-base heatng an coolng egree-ays for Turkey, Al. Energy., 69: 69-83, 00. [4] DOSIDER, htt:// [5] ÇOBA, M.T., alculaton of system erformance an nvestgaton of esgn arameters on 0 kw sol oe fuel cell system usng natural gas as the fuel, Meetng on natural gas, -3 Jun, Denzl, 006. [6] AO, Prncles of nustral energy management. Volume, General rectorate of electrcal ower resources survey an eveloment amnstraton, 997. [7] TSILIGIRIS, P.T., On the thermal tme constant of structural walls, Al. Ther. Eng., 4: , 004. [8] SAMBOU, V., LARTIGUE, B., MOHOUX, F., ADJ, M., Thermal otmzaton of multlayere walls usng genetc algorthms, Energy. Bul., 4: , 009. [9] VIVAOS, J.L., SOTO, J., PEREZ, I., ROS-LIS, J.V., MARTIIEZ-MAEZ, R., A new moel base on eermental results for the thermal characterzaton of brcks, Bul. Envron., 44(5: , 009. [0] ZÜRHER,., FRAK, T., Bauhysk Bau un Energe, Letfaen für Planung un Pras, Teubner, 998. [] YU, J., YAG,., TIA, L., LIAO, D., A stuy on otmum nsulaton thcknesses of eternal walls n hot summer an col wnter zone of hna, Al. Energy, 86: 50-59, 009. [] DUFFIE, J.A., BEKMA, W., Solar Engneerng of Thermal Processes, John Wley an Sons Inc [3] BAOS, G.., TSAGAS,.F., Technology, thermal analyss an economc evaluaton of a sunsace locate n orthern Greece, Energy an Bul., 3(3: 6-66, 000. [4] ASA, H., umercal comutaton of tme lags an ecrement factors for fferent bulng materals, Bul. Envron., 4(5: 65-60, 006. [5] KOTOLEO, K.J., BIKAS, D.K., The effect of south wall s outoor absorton coeffcent on tme lag, ecrement factor an temerature varatons, Energy. Bul., 39: 0-09, 007. [6] KOTOLEO, K.J., EUMORFOPOULOU, E.A., The nfluence of wall orentaton an eteror surface solar absortvty on tme lag ecrement factor n Greek regon, Ren. Energy, 33(7: , 008. [7] ASA, H., Effects of Wall s nsulaton thckness an oston on tme lag an ecrement factor, Energy. Bul., 8: , 998. [8] ATOOPOULOS, K.A., VALSAMAKIS, S.P., Effects of noor an outoor heat-transfer coeffcents an solar absortance on heat flow through walls. Energy, 8(3: 59-7, 993. [9] ATOOPOULOS, K.A., DEMORITOU, F., orrelatons for the mamum transent noneroc noor heat flow through 5 tycal walls, Energy, 8(7: , 993. Konfor ve Ekonom Semner

14 X. ULUSAL TESİSAT MÜHEDİSLİĞİ KOGRESİ 3/6 İSA 0/İZMİR _ 46 [30] ÖZBALTA, T.G., ÖZBALTA,., Theoretcal an eermental analyss of the solar energy gan of transarent nsulate eternal wall n clmatc contons of İzmr, Energy Eu. Sc. Tech. Part A: Energy Sc. Res., 5(: 69-86, 00. [3] TSILIGIRIS, P.T., On the transent thermal behavour of structural walls-the combne effect of tme varyng solar raaton an ambent temerature, Ren. Energy., 7: , 00. [3] AL-SAEA, S.A., Thermal erformance of bulng roof elements, Bul. Envron., 37: , 00. [33] ÖZEL, M., PIHTILI, K., Otmum locaton an strbuton of nsulaton layers on bulng walls wth varous orentatons, Bul. Envron., 4: , 007. [34] KUEH, T.H., RAMSY, J.W., THRELKELD, J.L., Thermal Envronmental Engneerng, Prentce Hall, 998. [35] IROPERA, F.P., DEWITT, D.P., Funamentals of Heat an Mass transfer, John Wley an Sons, 996. [36] ÖZIŞIK, M.., Heat onucton, John Wley an Sons, 980. [37] SÖYLEMEZ, M.S., ÜSAL, M., Otmum nsulaton thckness for refrgeraton alcatons, Energy onv. Man., 40: 3-,999. Ek-I Isı eolama kaastes olarak smlenrlen, özgül ısı ve yoğunluk çarımı, malzemenn ısıl enerj eolama yeteneğnn ölçütüür. Çok katmanlı uvarın eşeğer ısı eolama kaastes aşağıak eştlk kullanılarak hesalanır: [30] ( c eq n n c Çok katmanlı uvarın eşeğer ısı letm katsayısı aşağıak eştlk kullanılarak hesalanır: k eq n n k Isıl yayınım katsayısı, malzemenn ısı letkenlğnn ısı kaastesne oranını veren öneml br özellktr. Çok katmanlı uvarın eşeğer ısıl yayınım katsayısı k eq c eq eq enklem le tanımlanır. SEMBOLLER B Bot sayısı (- yatırımın gelr getrme ayıracı (- yalıtım malzemes malyet $/m 3 Konfor ve Ekonom Semner

15 X. ULUSAL TESİSAT MÜHEDİSLİĞİ KOGRESİ 3/6 İSA 0/İZMİR _ 463 f yakıt malyet ($/kg, $/m 3 h yıllık ısıtma malyet ($/m ns yalıtım malyet ($/m t yalıtılmış bnanın tolam ısıtma malyet ($/m D lk yatırımın gernn başlangıçta eşn öenen oranı (- faz oranı (- DD erece-gün sayısı ( o -gün E A yıllık ısıtma enerjs (J/m yıl f sönüm oranı (- Fo Fourer sayısı (- H yakıt tne bağlı olarak alt ısıl eğer (J/kg, J/m 3 h ısı taşınım katsayısı (W/m K enflasyon oranı (- k ısı letm katsayısı (W/mK M S lk yılak sgorta, bakım gb gerlern, yatırım gerne oranı (- ekonomk analz süres (yıl P kullanım ömrü süresnce yakıt malyetnek kazancın, sstemn lk kullanım yılına sağlanan yakıt malyetnek kazanca oranı (- P ek sermaye yatırımları neenyle kullanım ömrü süresnce öenecek gerlern, yatırım gerne oranı (- PWF şmk eğer faktörü (- R ısıl renç (m K/W R ç yüzey ısı taşınım renc (m K/W R ns yalıtım ısıl renc (m K/W R o ış yüzey ısı taşınım renc (m K/W R w yalıtımsız uvarın ısı letm renc (m K/W R tw yalıtımsız uvarın tolam ısıl renc (m K/W R V ekonomk analz eryou sonunak hura eğernn başlangıçtak eğere oranı (- T sıcaklık ( t zaman (s q A ısı kaybı (J/m yıl q ısı akısı (W/m U tolam ısı geçrgenlk katsayısı (W/m K kalınlık (m, kartezyen koornat (- ot otmum yalıtım kalınlığı (m α ısıl yayınım katsayısı (m /s α g yutma katsayısı (- faz kayması (h ısıtma sstemnn etknlğ (- yoğunluk (kg/m 3 Δ üğüm noktaları arası uzaklık (m Δt zaman aralığı (s İDİSLER A eq f ns o ot t w yıllık eşeğer yakıt ç yalıtım ış otmum tolam uvar malzemes Konfor ve Ekonom Semner

16 X. ULUSAL TESİSAT MÜHEDİSLİĞİ KOGRESİ 3/6 İSA 0/İZMİR _ 464 ÖZGEÇMİŞ Türkan GÖKSAL ÖZBALTA Eskşehr oğumluur, Lsans öğrenmn FH Hamburg, Yüksek Lsans Mmar Snan Ünverstes, Doktora çalışmasını Dortmun Ünverstes ne yamıştır. 985 yılına Anaolu Ünverstes, Mmarlık Bölümüne göreve başlamış, yılları arasına Dortmun Ünverstesne oktorasını tamamlamış ve yılları arasına Anaolu Ünverstes Mmarlık Bölümü Yaı Anablm Dalına öğretm üyes olarak görev yamıştır. Halen Ege Ünverstes İnşaat Mühenslğ Bölümüne Doç.Dr. olarak görevn sürürmekter. Blmsel çalışmaları yanı sıra mmar roje uygulamaları a bulunmakta olu, Yaıma Enüstrleşme, Güneş Mmars ve Enerj Etkn Bnalar konularına çalışmaktaır. ecet ÖZBALTA 953 İzmr oğumluur. Ege Ünverstes Mühenslk Blmler Fakültes Kmya Mühenslğ Bölümü nen 976 yılına Mühens, Ege Ünverstes Güneş Enerjs Ensttüsü nen 986 yılına Doktor Mühens erecelern alı. Yenleneblr Enerj Sstemler Blm Dalına 989 yılına Doçent, 996 yılına se Profesör unvanını alı yılları arasına Ege Ünverstes Güneş Enerjs Ensttüsü Müürlüğü görevne bulunmuştur. 994 yılına Mühenslk Fakültes Makna Mühenslğ Bölümü ne görevlenrlmştr. 997 yılına atanığı Makna Mühenslğ Bölümü Enerj Anablm Dalı Başkanlığını ve Makna Mühenslğ Bölümü nek öğretm üyelğ görevn halen sürürmekter. Konfor ve Ekonom Semner