ISITMA VE SOĞUTMA UYGULAMALARINDA OPTİMUM YALITIM KALINLIĞI VE ENERJİ TASARRUFU ANALİZİ

Transkript

1 496 th International Clean Energ Smposium, 4-6 October 6, Istanbul, Turke ISITMA VE SOĞUTMA UYGULAMALARINDA OPTİMUM YALITIM KALINLIĞI VE ENERJİ TASARRUFU ANALİZİ Mustafa ERTÜRK,*, Ali KEÇEBAŞ, Ali DAŞDEMİR 3, Hüsein KURT 4 Meslek Yüksek Okulu, Balıkesir Üniversitesi Balıkesir Balıkesir, Türkie * mertürk@balıkesir.edu.tr Muğla Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi 48 Muğla, Türkie 3 Köceğiz Mesleki ve Teknik Eğitim Merkezi 488 Köceğiz, Muğla, Türkie 4 Karabük Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi 78 Karabük, Türkie Özet Bu çalışmada, I. ve II. ısı bölgesinden seçilen 6 farklı ilde, sandviç ve dıştan alıtımlı iki farklı duvar konstrüksionu, alıtım malzemesi olarak taş ünü, genleştirilmiş polistiren (EPS) ve sıkıştırılmış polistiren (XPS); akıt olarak doğal gaz, kömür ve elektrik kullanılarak, ısıtma ve soğutma ugulamalarında dış duvarlara ugulanacak optimum alıtım kalınlığı, ıllık kazanç, geri ödeme süresi ve alıtımın baca gazı emisonlarına etkisi derece-saat ve ömür maliet analizi öntemine göre belirlenmiştir. Çalışmadan elde edilen sonuçlara göre, ısıtma ve soğutma ugulamalarında, ısıtma derece saat (IDS) ve soğutma derece saat (SDS) değerlerine bağlı olarak, en küçük optimum alıtım kalınlığı, maksimum ıllık kazanç, minimum geri ödeme süresi, minimum baca gazı emisonu, sandviç duvarda, alıtım malzemesi olarak XPS, akıt olarak doğal gaz kullanılması durumunda gerçekleşmiştir. Anahtar Kelimeler: Isıtma ve soğutma ükü, optimum alıtım kalınlığı, ıllık enerji tasarrufu, baca gazı emisonu. Abstract In this stud, the optimum insulation thickness, annual saving, paback period and flue gas emissions are determined for two different wall tpes as sandwich and insulated on external side wall; three different insulation materials as rock wool, expanded and extruded polstrene; three fuel tpes as natural gas, coal, electricit in 6 cities of the two degree-das regions b using degree hours and life ccle cost analsis method. According to obtained results, minimum optimum insulation thickness, maximum annual saving, minimum paback period and minimum flue gas emissions as depending on heating degree hour (HDH) and cooling degree hour (CDH) values were obtained when natural gas are used as energ source and extruded polstrene (XPS) for heating and cooling applications. Kewords: Heating and cooling load, optimum insulation thickness, annual energ saving, flue gas emission. Giriş Türkie gibi enerji ihtiacının büük bir kısmını ithal eden ülkelerde enerji tasarrufu ve enerjinin tasarruflu kullanımı, önemini her geçen daha fazla hissettirmektedir. Ülkemizde tüketilen enerjinin büük bir kısmının ısıtmada kullanıldığı bilinmektedir. Isıtma için kullanılan enerjiden en fazla tasarrufu sağlamak için ugulanacak olan en ii öntem ısı alıtımıdır. Isı alıtımı apılan apıların kışın ısı kabı, azın da ısı kazancı düşecektir. Bunun için alıtım kalınlığı ne kadar fazla olursa o kadar kazanç fazla olur. Ancak, alıtım kalınlığının artması, beraberinde atırım malietini de arttıracaktır, bu nedenle alıtım kalınlığı seçilirken en ugun alıtım kalınlığı belirlenmelidir. Dombacı vd. Denizli deki binalarda, ısıtma için farklı enerji kanaklarının kullanılması halinde dış duvarlar için optimum alıtım kalınlığını, derece-gün saısını esas alarak hesaplamışlar, enerji kanağı olarak kömür kullanıldığında; optimum alıtım kalınlığı, ıllık tasarruf ve geri ödeme süresini sırasıla,48 m, %4 ve,4 ıl

2 497 th International Clean Energ Smposium, 4-6 October 6, Istanbul, Turke olarak elde etmişlerdir []. Bolattürk, Isparta bölgesindeki binaların duvar ve çatı döşemeleri için derece-gün öntemini kullanarak optimum alıtım kalınlığı ve enerji tasarrufunu araştırmıştır []. Bolattürk diğer bir çalışmasında binaların dış duvarlarındaki optimum alıtım kalınlığını, ıllık ısıtma ve soğutma üklerini dikkate alarak hesaplamıştır. Adana, Antala, Adın, Hata, İzmir ve Mersin illerinin ıllık ısıtma ve soğutma derece saatlerini hesaplaarak optimum alıtım kalınlığını, P -P öntemi ile de ısıtma ve soğutma malietini belirlemiştir [3]. Öztuna, Edirne ilinde altı farklı akıt türü ve iki farklı duvar konstrüksionu için derece gün öntemini kullanarak optimum alıtım kalınlığının enerji tasarrufuna etkisini incelemiştir. Yakıt olarak erli kömür seçildiğinde, EPS alıtım malzemesi için iki farklı duvar konstrüksionu için optimum alıtım kalınlığını,8 ile 3,9 cm, geri ödeme süresini, ile 4, ıl, enerji tasarrufunu ise %4 ile %47 aralığında bulmuştur [4]. Ça, aptığı çalışmada Düzce ilinde bulunan bir bina dış duvarında farklı apı malzemeleri kullanımında oluşacak optimum ısı alıtım kalınlıkları, enerji tasarrufları ve geri ödeme süreleri hesaplamıştır. Çalışma sonunda, apı malzemesi olarak ata delikli tuğla kullanıldığında, en düşük optimum alıtım kalınlığının,6 m olduğu belirlenmiştir. Bu durumda enerji tasarrufu %5 olarak belirlenirken geri ödeme süresi,9 ıl olarak bulunmuştur [5]. Deniz vd, Muğla için kömürün akıt olarak kullanılması durumunda optimum alıtım kalınlığını ve enerji tasarrufuna etkisini araştırmışlar, akıt türü olarak kömür kullanılması halinde alıtım kalınlığını,4 m olarak tespit etmişlerdir [6].Yıldız ve Gürlek, aptıkları çalışmada ısı alıtımının çevresel etkilerini hesaplamış salınan gazların analizini apmışlardır [7]. Mahlia et al. Maldivler için, optimum alıtım kalınlığı hesabını, kullanılan akıt türüne göre salınan CO ve SO miktarları üzerinden araştırmışlar ve maliet analizi apmıştır. Çalışma sonunda duvar bileşenleri içerisinde hava boşluğu kullanılması durumunda alıtım kalınlığının düştüğünü CO salınımında %5 e, toplam gaz salınımında ise %77 e varan azalmalar olduğunu göstermişlerdir [8]. Çomaklı ve Yüksel, Erzurum, Kars ve Erzincan gibi Türkie nin en soğuk üç şehri için optimum alıtım kalınlığını derece gün saılarını esas alarak araştırmışlar [9]. Akso ve Keleşoğlu, bina kabuğu üze alanı ve alıtım kalınlığının ısıtma enerjisi üzerindeki etkisini görmek amacıla, dar cepheleri kuze-güne, uzun cepheleri doğu-batı önünde konumlandırılmış penceresiz bir apıdaki ısıtma enerjisi miktarı, geri dönüşüm süresi ve tasarruf oranlarını hesaplamışlardır. Sonuç olarak, alıtım kalınlığına bağlı %9 ile %77 arasında değişen enerji tasarrufu elde etmişlerdir []. Kanaklı ve Yamankaradeniz, bir bölgenin derece-gün (DG) saısının hesaplanmasına ve dış duvarlara ugulanacak alıtım kalınlığının tespitine önelik bir prosedür sunmuşlardır []. Öztürk, klima kullanılan sistemlerde alıtımın etkisini incelemiş, dış apı kabuğu alıtımının diğer alıtımlardan enerji açısından çok daha önemli olduğunu vurgulaarak, klima kullanılan bir binanın en ugun dış apı kabuğu alıtım kalınlığının elde edilme metodu, atırım ve işletme malietleri göz önünde bulundurularak açıklamıştır []. Özel ve Pıhtılı, dış duvarlara ugulanan alıtımın optimum kalınlığı ısıtma ve soğutma derece gün değerleri birlikte ele alarak incelemişlerdir. Hesaplamalar Adana, Elazığ, Erzurum, İstanbul ve İzmir illeri için apılmıştır. Bu durumda dış duvarlara ekstrüde polistren alıtımı ugulanarak, artan alıtım kalınlıklarına göre optimum alıtım kalınlığı, enerji tasarrufu ve geri ödeme sürelerini hesaplamışlardır. Sonuç olarak, incelenen illere göre optimum alıtım kalınlığının,4 ile,84 m arasında değiştiği, ıllık tasarrufun,94 ile 97, YTL/m arasında değiştiği ve geri ödeme süresinin ise,45 ile,5 ıl arasında değiştiği görülmüştür [3]. Ça, aptığı çalışmasında optimum alıtım kalınlığının enerji tasarrufu üzerindeki etkisini farklı akıt türleri ve farklı alıtım malzemelerine göre araştırmış ve ıllık enerji tasarrufunun optimum alıtım kalınlığında % ile %8 arasında değiştiğini geri ödeme sürelerinin de,4 ıl ile 4,6 ıl arasında değiştiğini elde etmiştir [4]. Kecebas ve Kafeci soğuk oda tasarımı için optimum alıtım kalınlığı hesaplamasında kullandıkları optimum alıtım kalınlığı ile enerji tasarrufu ve maliet ilişkileri üzerinde durmuşlar, seçilen illerde optimum alıtım kalınlıklarının,7 ile,67 m arasında değiştiğini, ıllık kazancında 437$/8m e kadar çıktığını belirtmişlerdir [5]. Gürel ve Daşdemir farklı iklim bölgelerinden seçilen Adın, Edirne, Malata ve Sivas illerinde ısıtma ve soğutma ükleri için optimum alıtım kalınlıkları ve enerji tasarruflarını hesaplamışlardır. Dış duvarda alıtım malzemesi olarak XPS ve EPS seçilmiştir. Yakıt olarak ısıtma için doğal gaz, soğutma için ise elektrik kullanılmıştır. Sonuçlar alıtım malzemesi ve seçilen ile bağlı olarak optimum kalınlık,36 ile, m arasında, enerji tasarruflarının ise,8 TL/m ve 58,8 TL/m arasında, geri ödeme sürelerinin,5 ve,5 ıl arasında değiştiğini göstermiştir [6]. Binaların dış duvarlarına ugulanan alıtım kalınlığının ugunluğunun tespiti için değişik metotlarla apılmış çalışmalar mevcuttur. Materal ve Yöntem Bu çalışmada, I. ve II. ısı bölgesinden seçilen 6 farklı ilin ısıtma ve soğutma derece saat değerleri baz alınarak iki farklı duvar tipi ve üç faklı alıtım malzemesine göre ıllık ısıtma ve soğutma enerjisi ihtiacı, ısıtma ve soğutma maliet analizi ve ömür maliet analizine göre optimum alıtım kalınlıkları hesaplanmıştır.

3 498 th International Clean Energ Smposium, 4-6 October 6, Istanbul, Turke Yıllık Isıtma Enerjisi İhtiacı Isıtma ve soğutma ugulamaları konusunda apılan akademik çalışmalarda, TS 85 belirlenen ısı bölgelerinden farklı ısı bölgeleri belirlenmiştir. Belirlenen bu ısı bölgeleri bölgesel olabildiği gibi ülke genelini de kapsaacak şekilde olabilmektedir. Akdeniz bölgesi için apılan bir çalışmada; en az 5 ıllık saatlik kuru termometre sıcaklık değerleri kullanılarak, farklı sıcaklıklar için ısıtma derece saat ve soğutma derece saat değerleri belirlenmiştir [7]. Bilindiği gibi apı bileşenleri iklim bölgelerine vea apı malzemelerinin bulunup bulunmamasına göre farklılıklar gösterir. Örneğin Karadeniz bölgesinde mimaride ağırlıklı olarak ahşap kullanılırken, Ege ve Akdeniz gibi bölgelerde ince bir katman ile tuğla kullanımı daha agındır. Yapılan bu çalışmada, dış duvarlardan medana gelecek kaıpları en aza indirgemek için Şekil 4.3 te gösterilen sandviç duvar tipi ve dıştan alıtımlı gaz beton duvar tipi kullanılmıştır. Duvar bileşenleri; () iç sıva, () Tuğla, (3) alıtım malzemesi, (4) dış sıva ve (5) gaz betondan oluşmaktadır. Şekil. Çalışmada kullanılan duvar tipleri. Dış duvarların birim alanından medana gelen ısı kabı aşağıdaki denklem ile elde hesap edilir [8]. q U T b T o () Denklem () de verilen U toplam ısı transfer katsaısı olup, alıtımsız haldeki tipik bir duvar için toplam ısı transfer katsaısı aşağıda verilen denklemden elde edilir. U R R R () i w d Burada, R i ve R d, sırası ile iç ve dış üzein ısıl dirençlerini, R w ise alıtımsız duvar bileşenlerinin ısıl direncini ifade etmektedir. Yalıtım tabakasının ısıl direnci arı bir şekilde ifade edilirse, aşağıda verilen denklem (3) ile hesaplanabilir. x R (3) k Denklemde x alıtım tabakasının kalınlığını, k ise alıtım malzemesinin ısı iletim katsaısını ifade eder. Yalıtımsız bir duvar tabakasının toplam ısıl direnci, R d, R w ve R i nin toplamı R wt kabul edilirse denklem (), denklem (4) teki ifadee dönüşür. U (4) R R wt Yalıtımlı ve alıtımsız duvarın toplam ısı transfer katsaıları farkı aşağıda verilen denklem (5) ten elde edilir.

4 499 th International Clean Energ Smposium, 4-6 October 6, Istanbul, Turke U U U (5) R x wt Rwt k Yalıtımlı ve alıtımsız haldeki bir binanın dış duvarlarında medana gelen ısı kaıplarını karşılamak için ısıtma için gerekli olan ıllık enerji ihtiacı denklem (6) da verilen eşitlikten hesaplanır. C akıa IDS U E AI (6) LHV Denklem (6) da, C akıt ısıtma için kullanılan akıt malietini (TL/m 3 ), IDS ısıtma derece-saat saısını, LHV akıtın alt ısıl değeri (kj/m 3 ), η ısıtma sisteminin verimini ifade etmektedir. Yıllık akıt tüketimi ise, denklem (7) den hesaplanabilir. IDSU m f (7) LHV Isıtma maliet analizi Optimum alıtım kalınlığını belirlenirken ömür maliet analizinin apılması gerekmektedir. Toplam ısıtma malieti hesaplanırken ıllık ömür süresi (N) ile şimdiki değer faktörü (P) birlikte değerlendirilir. Şimdiki değer faktörü, faiz oranı (i), enflason oranı (d) ve alıtımın ömrüne (N) bağlı olarak değişir. Yalıtım ile olan net enerji tasarrufu miktarı P -P metodu kullanılarak elde edilir. Şimdiki değer faktörü, faiz ve enflason oranlarının eşit olup olmaması durumuna göre aşağıdaki eşitliklerden hesaplanır [8]. N i P eğer i d (8) ( d i ) d Eğer faiz oranı ve enflason oranı bir birine eşit ise aşağıdaki eşitlikten ararlanılır. P N eğer i=d (9) i P ise alıtımın ilk atırım malieti, işletme giderleri ve bakım giderleri olarak alınmıştır. P aşağıda verilen denklem ardımıla hesaplanabilir [8]. Rv P P M s () d N Eşitlikte M s ıllık bakım ve işçilik malietinin ilk alınan maliet değerine oranı, R v perakende satış değerinin ilk satış değerine oranıdır. Buna göre bakım ve işçilik malietleri sıfır kabul edilirse, P değeri alınabilir. Yalıtım malieti (C al ) ise; alıtım malzemesi birim hacim fiatı (C ) ve alıtım malzemesi kalınlığının çarpımı ile aşağıdaki eşitlikten bulunabilir. C al C x () Yalıtılmış bir binanın toplam ısıtma malieti (C TI ) ise, denklem () den hesaplanabilir. C TI P E P C () AI al P -P metoduna göre ısıtma için elde edilecek enerji tasarrufu denklem (3) den elde edilir.

5 5 th International Clean Energ Smposium, 4-6 October 6, Istanbul, Turke P C ak U S CTI P C al vea S IDS P C x LVH (3) Isıtma için optimum alıtım kalınlığının hesaplanması Binaların dış duvarlarına alıtım ugulaması apılması sonucunda, ısı kabı ve kazancı değerlerinde önemli ölçüde azalma medana gelir. Enerji tasarrufu ve maliet açısından alıtım kalınlığının en ugun değerde olması gerekmektedir. Yalıtım kalınlığını da dış ortam sıcaklığı, bina duvar bileşenleri, alıtım malzemesinin özellikleri gibi unsurlar etkilemektedir. Optimum alıtım kalınlığı, toplam malieti en aza indirgemekle vea ıllık kazancı en üst seviee getirmekle elde edilir ve aşağıda verilen denklemden hesaplanır. x opt P C ak IDS k P LHV C / k R wt (4) Geri ödeme süresi Geri ödeme süresi, alıtım kalınlığı malietinin enerji tasarrufu üzerindeki etkisinin kendini karşılama süreci olarak değerlendirilebilir. Yapılan alıtımın geri ödeme süresi, duvar bileşenlerinin özelliklerine, alıtım malzemesinin özelliklerine, akıtın türüne, derece saat değerine ve ıllık faiz oranına bağlı olarak değişir. Yalıtım kalınlığı arttıkça, geri ödeme süresi artacaktır. Geri ödeme süresi, denklem (5) kullanılarak hesaplanır. P C LVH ( Rwt x R GÖS C IDS ak Yıllık Soğutma Enerjisi İhtiacı wt k ) ( i ) (5) Soğutma amaçlı optimum alıtım kalınlığı hesaplanırken farklı öntemler mevcuttur. Bu çalışmada kullanılan öntem, ısıtma ükündeki hesaba benzer olan derece saat öntemidir. Isı transferi, iletim, taşınım ve ışınım olmak üzere üç farklı şekilde gerçekleşir. Bir mahalin soğutulması sırasında gerçekleşen ısı transferi aşağıdaki eşitlikten hesaplanabilir. Q U A(T T ) U A T (6) o,des s Eşitlikte, T o,des dış hava tasarım sıcaklığını, T s ise soğutulmak istenen mahal sıcaklığını ifade etmektedir. Yaz alarında, Eğe, Akdeniz ve Günedoğu Anadolu bölgesinde soğutma amaçlı klima kullanımı her geçen gün artmaktadır. Ortalama güçte bir klima için ıllık harcanan toplam enerji miktarı aşağıdaki eşitlikten bulunabilir. E AS CE U SDS (7) COP Eşitlikte, C E elektrik malietini, SDS ıllık soğutma derece saat saısını, COP ise soğutma sisteminin performans katsaısını ifade etmektedir. Yalıtılmış bir binanın toplam soğutma malieti (C TS ) ise, Denklem (9) dan hesaplanabilir. C TS P E P C (8) AS al Binanın alıtımlı ve alıtımsız haldeki enerji malietleri farkı, soğutma için ıllık enerji tasarruf miktarını verecektir. P -P metoduna göre soğutma için elde edilecek enerji tasarrufu denklem () den elde edilir. P C U S CTS P C al vea S E SDS P C x COP (9)

6 5 th International Clean Energ Smposium, 4-6 October 6, Istanbul, Turke Soğutma için optimum alıtım kalınlığının hesaplanması Isıtmada da belirtildiği gibi toplam malietin minimum, ıllık kazancın maksimum olduğu nokta optimum alıtım kalınlığına karşılık gelmektedir. Isıtma ugulamasına benzer olarak soğutma ugulaması için en ugun alıtım kalınlığı aşağıda verilen denklem () den hesaplanır. x opt P k CE SDS Rwt k () P C COP Geri ödeme süresi Soğutma ugulaması için geri ödeme süresi, ısıtma ugulamasındakine benzer şekilde Denklem () den belirlenebilir. P C COP( Rwt x Rwt k ) ( i ) GÖS () C SDH E Isıtma ve soğutma ugulamalarına ait hesaplamalarda kullanılan akıtın ve alıtım malzemelerinin özellikleri Tablolar ve de, ekonomik analizde kullanılan parametreler Tablo 3 te, derece saat değerleri ise Tablo 4 te verilmiştir. Derece saat değerleri, bu konuda daha önce apılmış olan kanak [7] den alınarak düzenlenmiştir. Tablo. Çalışmada kullanılan akıtlara ait özellikler Yakıt Fiat Alt Isıl Değer (kj/m 3 ) Verim (%) Kömür (İthal),5 TL/kg 9,3x 6 65 Doğal Gaz,64 TL/m 3 34,54x 6 93 Elektrik, TL/kWh 3,6x 6 99 Tablo. Çalışmada kullanılan alıtım malzemelerine ait özellikler Yalıtım Malzemesi İletkenlik (W/m-K) Maliet (TL/m 3 ) XPS,36 67 EPS,4 85 Taş Yünü,4 Tablo 3. Hesaplamada kullanılan parametreler Parametre Değer Isıtma için denge sıcaklığı 8 ºC Soğutma için denge sıcaklığı ºC. Duvar Tipi R wt,84 m K/W. Duvar Tipi R wt,86 m K/W Faiz Oranı (i),5 Enflason Oranı (d),5 COP,4 Ömür (N) ıl Tablo 4. Isıtma ve soğutma derece saat değerleri İller Isıtma Derece Saat Soğutma Derece Saat İller Isıtma Derece Saat Soğutma Derece Saat 4 ºC 6 ºC 8 ºC ºC ºC 4 ºC 4ºC 6 ºC 8 ºC ºC ºC 4 ºC Adana K. Maraş Adıaman Kilis Antala Manisa Adın Mardin Batman Mersin D. Bakır Siirt

7 Maliet (TL/m ) 5 th International Clean Energ Smposium, 4-6 October 6, Istanbul, Turke G. Antep Ş. Urfa Hata İzmir Araştırma Bulguları ve Tartışma Isıtma Ugulaması için Elde Edilen Sonuçların Değerlendirilmesi Bu çalışmada, Türkie nin farklı ısı bölgelerinde bulunan 6 ilin bina dış duvarlarına apılan alıtımın ısıtma ve soğutma ugulamaları için iki farklı duvar tipi, üç farklı akıt ve üç farklı alıtım malzemesi dikkate alınarak optimum alıtım kalınlığı, ıllık enerji tasarrufu, ıllık kazanç, geri ödeme süresi ve baca gazı emisonları belirlenmiştir. Hesaplamalarda, derece saat ve ömür maliet analizi metotları kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, optimum alıtım kalınlığının en düşük değeri; alıtım malzemesi XPS, akıt türü olarak doğal gaz kullanıldığında her iki duvar tipinde de Mersin ili için elde edilmiştir. Seçilen iller içinde en fazla alıtım kalınlığı ise Diarbakır'da elde edilmiştir Şekil. Yalıtım malzemelerinin optimum alıtım kalınlığı üzerindeki etkisi incelendiğinde ise, en ii alıtım malzemesi XPS, taş ünü ve EPS şeklinde olmuştur. Yalıtım Kalınlığı (m) EPS Taş Yünü XPS Şekil. Isıtma ugulamasında I. tip duvar için akıt olarak doğal gaz kullanılması durumunda seçilen iller için optimum alıtım kalınlıkları. En üksek derece saat değerine sahip Diarbakır ve en düşük derece saat değerine sahip Mersin için alıtım kalınlığı ile maliet ilişkisi Şekiller ve 3 de görülmektedir. Diarbakır ın IDS değeri büük olduğundan dolaı ısıtma enerji ihtiacı diğer illere oranla daha fazla olmuştur. Mersin için ise tam tersi durum söz konusudur. Yıllık ısıtma malieti Diarbakır da en büük değeri alırken, Mersin de ise küçük değere sahip olmaktadır Yalıtım Yakıt Yalıtım Kalınlığı (m) Şekil. Diarbakır ili için ısıtma ugulamasında I. tip duvarda XPS alıtım malzemesi ve akıt olarak doğal gaz kullanılması durumunda alıtım kalınlığı-maliet ilişkisi

8 Maliet (TL/m ) 53 th International Clean Energ Smposium, 4-6 October 6, Istanbul, Turke Yalıtım Yakıt Toplam,,4,6,8,,,4,6 Yalıtım Kalınlığı (m) Şekil 3. Mersin ili için ısıtma ugulamasında I. tip duvarda XPS alıtım malzemesi ve akıt olarak doğal gaz kullanılması durumunda alıtım kalınlığı-maliet ilişkisi Isıtma ugulamasında I. tip duvar için akıt olarak doğal gaz kullanılması durumunda seçilen iller için geri ödeme süreleri Şekil 5.6 da verilmiştir. Geri ödeme süresi, alıtım malzemesinin birim fiatına, IDS değerine, şimdiki değer faktörüne gibi parametrelere bağlı olarak değişmektedir. Yalıtım malzemesinin birim fiatı geri ödeme süresini doğru orantılı, IDS değeri ise ters orantılı olarak etkilemektedir. Buna göre en küçük geri ödeme süresi IDS değeri en büük il olan Diarbakır da birim fiatı en düşük olan alıtım malzemesi EPS kullanıldığında elde edilmiştir. Şekilden de görülebileceği gibi, IDS değeri küçüldükçe geri ödeme süresi artmış, alıtım malzemesinin birim fiatı düştükçe geri ödeme süresi azalmaktadır. Geri Ödeme Süresi (Yıl) EPS Taş Yünü XPS Şekil 3. Isıtma ugulamasında I. tip duvar için akıt olarak doğal gaz kullanılması durumunda seçilen illerin geri ödeme süresi. Soğutma Ugulaması için Elde Edilen Sonuçların Değerlendirilmesi En üksek SDS değerine sahip Şanlıurfa ve en düşük SDS değerine sahip Mersin için soğutma ugulamasında alıtım kalınlığı ile maliet ilişkisi Şekiller 5 ve 6 da görülmektedir. Şanlıurfa nın SDS değeri büük olduğundan dolaı soğutma enerji ihtiacı diğer illere oranla daha fazla olmuştur. Mersin, Gaziantep ve İzmir için ise tam tersi durum söz konusudur. Yıllık soğutma malieti Şanlıurfa da en büük değeri alırken, en küçük soğutma malieti ise Mersin, Gaziantep ve İzmir de gerçekleşmektedir.

9 Geri Ödeme Süresi (ıl) Maliet (TL/m ) Maliet (TL/m ) 54 th International Clean Energ Smposium, 4-6 October 6, Istanbul, Turke Yalıtım Yakıt Toplam Yalıtım Kalınlığı (m) Şekil 5. Şanlıurfa ili için soğutma ugulamasında II. tip duvarda XPS alıtım malzemesi kullanılması durumunda alıtım kalınlığı-maliet ilişkisi 5 Yalıtım Yakıt Toplam Yalıtım Kalınlığı (m) Şekil 6. Mersin ili için soğutma ugulamasında II. tip duvarda XPS alıtım malzemesi kullanılması durumunda alıtım kalınlığı-maliet ilişkisi 5 EPS Taş Yünü XPS 4 3 Şekil 7. Soğutma ugulamasında II. tip duvar için seçilen illerin geri ödeme süresi Soğutma ugulamasında II. tip duvar için seçilen illerin geri ödeme süreleri Şekil 7 de verilmiştir. Isıtma ugulamasında olduğu gibi, geri ödeme süresi, alıtım malzemesinin birim fiatına, SDS değerine, şimdiki değer faktörüne gibi parametrelere bağlı olarak değişmektedir. Yalıtım malzemesinin birim fiatı geri ödeme süresini doğru orantılı, SDS değeri ise ters orantılı olarak etkilemektedir. Buna göre en küçük geri ödeme süresi SDS değeri en büük il olan Şanlıurfa da birim fiatı en düşük olan alıtım malzemesi EPS kullanıldığında elde edilmiştir. Şekilden de görülebileceği gibi, SDS değeri küçüldükçe geri ödeme süresi artmakta, alıtım malzemesinin birim fiatı düştükçe geri ödeme süresi azalmaktadır.

10 Optimum Yalıtım Kalınlığı (m) 55 th International Clean Energ Smposium, 4-6 October 6, Istanbul, Turke,,9,8,7,6,5,4,3,, Derece Saat (Bin) Şekil 8. Optimum alıtım kalınlığının derece saat değeri ile değişimi Derece saat değerleri iklim koşullarına göre oldukça değişkenlik göstermektedir. Derece saat değeri üksek olan illerde, derece saat değeri düşük olan illere göre daha fazla enerjie ihtiaç duulmaktadır. Enerji ihtiacındaki bu ciddi farklılık optimum alıtım kalınlığını da önemli ölçüde etkilemektedir. Derece saat değerinin -5 arasındaki değişiminin optimum alıtım kalınlığına etkisi Şekil 8 de görülmektedir. derece saat değerine sahip bir bölgede optimum alıtım kalınlığı. m olarak elde edilirken, 5 derece saat değerine sahip bir bölgede bu değer aklaşık.9 m olmaktadır. Dolaısıla ülkemizde bina ugulamalarında, iklim koşullarına dikkat edilmeli, her il için meteorolojik koşullar göz önünde bulundurularak alıtım kalınlıkları hesaplanmalıdır. Sonuç ve Öneriler Enerji verimliliğini arttırmak ve enerji tasarrufunu en üst düzee çıkartmak için ısı alıtımı en ii öntemlerin başında gelmektedir. Bina dış duvarlarına ugulanacak olan ısı alıtımı ile kış alarında medana gelen ısı kabı, az alarında ise oluşan ısı kazancı, büük ölçüde önlenmiş olur. Anı zamanda binalarda ugulanacak ısı alıtımı, tüketilen akıt miktarını azaltacağı için çevree salınan zararlı gazları da önemli ölçüde azaltacaktır. Bina ısı alıtımı, bina duvarlarının gerek kışın, gerekse azın karşılaşacağı iç ve dış ortam şartlarını optimum seviede karşılaabilecek şekilde apılmalıdır. Bu çalışmada, seçilen 6 ilde, iki tip duvar konstrüksionu için alıtım malzemesi olarak taş ünü, genleştirilmiş polistiren (EPS) ve sıkıştırılmış polistiren (XPS); akıt olarak doğal gaz, kömür ve elektrik kullanılarak ısıtma ve soğutma ugulamaları için optimum alıtım kalınlığı, ıllık kazanç, geri ödeme süresi belirlenmiştir. Bu çalışmada, ısıtma ve soğutma üklerinin belirlenmesinde derece saat değerlerine göre öntemi kullanılmıştır. Arıca çalışma içerisinde soğutma için ıllık eşdeğer tam ükte çalışma saati belirlenerek soğutma için optimum alıtım kalınlığı, kazanç ve geri dönüş süreleri hesaplanmış ve kullanılan hesaplama metotları karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre seçilen bütün iller için en ugun alıtım malzemesi XPS ve en ugun akıt türü de doğal gaz olduğu belirlenmiştir. Yalıtım malzemelerinde ısıl iletkenlik arttıkça alıtım kalınlığı da anı oranda artış göstermektedir. Buna göre en fazla alıtım gereksinimi, ısıtma için Diarbakır da soğutma için ise Şanlıurfa dadır. Isıtma ugulamalarında XPS alıtım malzemesi kullanılması haline Diarbakır da optimum alıtım kalınlığı,59 m iken bu değer Mersin de,6 m olmaktadır. Soğutma için karşılaştırma apıldığında ise XPS alıtım malzemesi kullanıldığı zaman en ugun alıtım kalınlığı Şanlıurfa da,44 m iken Mersin de,3 m olarak elde edilmiştir. Simgeler C : Maliet [TL/kg, TL/m 3, TL/kWh] COP : Soğutma tesir katsaısı d : Enflason oranı [%] EAI : Isıtma için gerekli ıllık enerji miktarı [Jm - ıl - ] EAS : Soğutma için gerekli ıllık enerji miktarı [Jm - ıl - ] i : Faiz oranı [%] k : Yalıtım malzemesinin ısıl iletim katsaısı [W/mK] LHV : Yakıtın alt ısıl değeri [J/kg, J/m 3, J/kWh] mf : Yıllık akıt tüketimi [kgm - ıl -, m 3 m - ıl -, kwhm - ıl - ] q : Yıllık ısı kabı [Wm - ] r : Gerçek faiz oranı R : Isıl direnç [m KW - ] S : Yıllık Kazanç [TLm - ] Tb : Mahal sıcaklığı [ C] To : Ortalama dış sıcaklık [ C] Todes : Dış hava tasarım sıcaklığı [ C] U : Toplam ısı transfer katsaısı [W/m - K - ] al : Yalıtım

11 56 th International Clean Energ Smposium, 4-6 October 6, Istanbul, Turke Ms : Yıllık bakım malieti [TL m - ] P : Şimdiki değer faktörü P : İlk atırım malieti [TL m - ] ak η x : Yakıt : Yakma sisteminin verimi : Yalıtım kalınlığı [m] Kanaklar. Gölcü, M., Dombacı, A., Abalı, S., Denizli İçin Optimum Yalıtım Kalınlığının Enerji Tasarrufuna Etkisi ve Sonuçları, Gazi Üniversitesi Müh. Mim. Fak. Dergisi, cilt, Bolattürk, A., Optimum insulation thicknesses for building walls with respect to cooling and heating degree-hours in the warmest zone of Turke, Building and Environment, 43 (6): (8). 3. Bolattürk, A., Determination of optimum insulation thickness for building walls with respect to various fuels and climate zones in Turke, Applied Thermal Engineering, 6 (-): 3 39 (6). 4. Gölcü, M., Dombacı, A. ve Abalı, S., Denizli için optimum alıtım kalınlığının enerji tasarrufuna etkisi ve sonuçları, Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der, (4): (6). 5. Öztuna, S. ve Dereli E., Edirne ilinde optimum duvar alıtım kalınlığının enerji tasarrufuna etkisi, Traka Univ J Sci, (): (9). 6. Ça Y., Farklı apı malzemeleri kullanımında ısı alıtım kalınlığının enerji tasarrufuna etkileri, Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, 8 (): (). 7. Deniz, E.,Gürel, A.E., Daşdemir, A. and Çamur, D., Fuel consumption and influences of external wall optimum insulation thickness to owning cost of energ, Karabuk Unv, Technolog, (4): 83-9 (9). 8. Yildiz, A., Gürlek, G., Erkek, M. and Özbalta, N., Economical and environmental analses of thermal insulation thickness in buildings, Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi, 8 (): 5-34 (8). 9. Mahlia, T.M.I. and Iqbal, A., Cost benefits analsis and emission reductions of optimum thickness and air gapsfor selected insulation materials for building walls in Maldives, Energ, 35 (5): 4-5 ().. Çomaklı, K., and Yüksel, B., Optimum insulation thickness of external walls for energ saving, Applied Thermal Engineering, 3 (4): (3).. Akso, U.T. and Keleşoğlu, Ö., Bina kabuğu üze alanı ve alıtım kalınlığının ısıtma malieti üzerinde etkileri, Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Dergisi, (): 3-9 (7).. Kanaklı, Ö. ve Yamankaradeniz, R., Isıtma süreci ve optimum alıtım kalınlığı hesabı, Tesisat Mühendisliği Dergisi, 4 (3): 9-5 (8). 3. Al-Khawaja, M.J., Determination and selecting the optimum thickness of insulation for buildings in hot countries b accounting for solar radiation, Applied Thermal Engineering, 4 (7-8): 6-6 (4). 4. Özel, M. and Pıhtılı, K., Determination of optimum insulation thickness b using heating and cooling degree-da values, Sigma, 6 (3): 9-97 (8). 5. Keçebas, A. and Kafeci, M., Effect on optimum insulation thickness,cost and saving of storage desing temperature in cold storage in Turke, Energ Education Science and Technolog, 5 (): 7-7 (). 6. Gürel, A., Daşdemir, A., Türkie nin Dört Farklı İklim Bölgesinde Isıtma ve Soğutma Yükleri İçin Optimum Yalıtım Kalınlıklarının Belirlenmesi, Ercies Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, cilt 7, ,. 7. Bulut, H. ve Büükalaca, O., Türkie için ısıtma ve soğutma derece gün bölgeleri, ULIBTK 7 6.Ulusal Isı Bilimi ve Tekniği Kongresi, Kaseri, : (7). 8. Dağıdır, C. ve Bolattürk, A. Sıcak iklim bölgelerindeki binalarda ısıtma ve soğutma üküne göre tespit edilen optimum alıtım kalınlıklarının karşılaştırılması,. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi, İzmir, : 5-73 ().