İNSAN VÜCUDUNUN ISIL TAKLİDİ İLE ODA TİPİ BİR OPERATİF SICAKLIK ÖLÇERİN TASARIMI, PROTOTİP İMALATI VE KALİBRASYONU

Benzer belgeler
KONTROLLÜ BĠR HVAC TEST ODASININ OPERATĠF SICAKLIK TEMELLĠ DENEYSEL DOĞRULAMASI

DUVARMATĠK 1150 MODÜLER DUVAR PANELĠNĠN ISI ĠLETĠM KATSAYISININ VE SES ĠLETĠM KAYBININ TAYĠNĠ

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY - 5 PSİKROMETRİK İŞLEMLERDE ENERJİ VE KÜTLE DENGESİ

TAŞIT MOTORLARI İÇİN REZONATÖR TİP SUSTURUCU TASARIMI

EŞANJÖR (ISI DEĞİŞTİRİCİSİ) DENEYİ FÖYÜ

1. AMAÇ Işınımla ısı transferi olayının tanıtılması, Stefan-Boltzman kanunun ve ters kare kanunun gösterilmesi.

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

NET-SIFIR EKSERJİ BİNALARINDA ISIL KONFOR

OREN303 ENERJİ YÖNETİMİ KERESTE KURUTMADA ENERJİ ANALİZİ/SÜREÇ YÖNETİMİ

KBM0308 Kimya Mühendisliği Laboratuvarı I ISI İLETİMİ DENEYİ. Bursa Teknik Üniversitesi DBMMF Kimya Mühendisliği Bölümü 1

ÜNĠVERSĠTE DERSLĠKLERĠNĠN ISIL KONFORUNUN BELĠRLENMESĠNE YÖNELĠK BĠR ÇALIġMA

AKIŞKANLARIN ISI İLETİM KATSAYILARININ BELİRLENMESİ DENEYİ

2. Sonsuz uzunluk kabul edilebilmesi için çubuklar ne kadar uzunlukta olmalıdır? Resim 1

ISI ĠLETĠM KATSAYISININ TESPĠTĠ DENEY FÖYÜ

DEÜ Makina Mühendisliği Bölümü MAK 4097

Abs tract: Key Words: Meral ÖZEL Serhat ŞENGÜR

T.C. GAZİ ÜNİVERSİTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ISI LABORATUVARI DOĞAL VE ZORLANMIŞ TAŞINIM DENEY FÖYÜ

M 324 YAPI DONATIMI ISITICI ELEMANLAR. Dr. Salih KARAASLAN. Gazi Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü

PMV METODU İLE ISIL KONFOR ÖLÇÜMÜ VE HESAPLANMASI

2. Teori Hesaplamalarla ilgili prensipler ve kanunlar Isı Transfer ve Termodinamik derslerinde verilmiştir. İlgili konular gözden geçirilmelidir.

Ýklimlendirme Yapýlacak Tesislerde Enerji Tasarrufu Tedbirleri

İKLİM ODASI SOĞUK KİRİŞ ÇÖZÜMLERİ. Ekim 2014 Sayı 69

GÜNEŞLİ SU ISITICILARI

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 4

FARKLI PLAKA AÇILARINA SAHĠP PLAKALI ISI EġANJÖRLERĠNDE ISI TRANSFERĠ VE ETKĠNLĠĞĠN DENEYSEL OLARAK ĠNCELENMESĠ

T.C. GAZİ ÜNİVERSİTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ISI TRANSFER LABORATUVARI SUDAN SUYA TÜRBÜLANSLI AKIŞ ISI DEĞİŞTİRİCİSİ

ISI DEĞĠġTĠRGEÇLERĠ DENEYĠ

MAK-LAB009 DOĞAL VE ZORLANMIġ TAġINIM YOLUYLA ISI TRANSFERĠ DENEYĠ

ÇĠFT KADEMELĠ ABSORBSĠYONLU - BUHAR SIKIġTIRMALI KASKAD SOĞUTMA ÇEVRĠMĠNĠN TERMODĠNAMĠK ANALĠZĠ

ADIYAMAN ÜNİVERSİTESİ

Işınım ile Isı Transferi Deneyi Föyü

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

(Mekanik Sistemlerde PID Kontrol Uygulaması - 3) HAVA KÜTLE AKIŞ SİSTEMLERİNDE PID İLE SICAKLIK KONTROLÜ. DENEY SORUMLUSU Arş.Gör.

FOTOVOLTAİK SİSTEM DENEY FÖYÜ

FAYDALI BİLGİLER TERMİK KONFOR VE HAVA DAĞITIM ELEMANLARI TERMİK KONFOR NEDİR

4.Sıkıştırılamayan Akışkanlarda Sürtünme Kayıpları

formülü verilmektedir. Bu formüldeki sembollerin anlamları şöyledir: için aşağıdaki değerler verilmektedir.

Abs tract: Key Words: Meral ÖZEL Nesrin İLGİN

HAVA ARAÇLARINDAKİ ELEKTRONİK EKİPMANLARIN SOĞUTULMASINDA KULLANILAN SOĞUTMA SIVILARININ PERFORMANSA BAĞLI SEÇİM KRİTERLERİ

T.C. GAZİ ÜNİVERSİTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ISI LABORATUVARI ISI İLETİM KATSAYISININ TESPİTİ DENEY FÖYÜ

Isıtma tesisatında yıllık yakıt miktarı hesaplanarak, yakıt deposu tesisin en az 20 günlük yakıt gereksinimini karşılayacak büyüklükte olmalıdır.

GÜNEŞ ENERJĐSĐ IV. BÖLÜM. Prof. Dr. Olcay KINCAY

OTG-130 BİLGİSAYAR KONTROLLÜ ISI DEĞİTİRİCİ EĞİTİM SETİ.

MAK-LAB007 AKIŞKAN YATAĞINDA AKIŞKANLAŞTIRMA DENEYİ

İnsan Vücudundan Solunum Yoluyla Gerçekleşen Isı Kaybının Analizi

JEOTERMAL ENERJĠLĠ ÇĠFT ETKĠLĠ LĠTYUM BROMÜR - SU AKIġKANLI ABSORPSĠYONLU SOĞUTMA SĠSTEMĠNĠN EKSERJĠ ANALĠZĠ

Paket Tip Isı Pompaları

Dr. Osman TURAN. Makine ve İmalat Mühendisliği Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi ISI TRANSFERİ

Heating (A7/W65) kw Heating (A2/W65) kw 14.6 Heating (A-2/W65) kw 15.7 Heating (A-7/W65) kw 15.1 Heating (A7/W65) kw 6.13

OKG-240 TÜNEL TİPİ TEPSİLİ KURUTUCU EĞİTİM SETİ

Termal Konfor. Kadir KADİROĞULLARI İSG Uzmanı - Fizikçi. Kasım, 2018

ADIYAMAN ÜNİVERSİTESİ

ÜÇ BÜYÜK ġehġr MERKEZĠ ĠÇĠN BĠN-DATA DEĞERLERĠNĠN BELĠRLENMESĠ

ISIL KONFOR PARAMETRELERĐNĐN OPTĐMĐZASYONU

LÜLEBURGAZDAKİ BİNA DIŞ DUVARLARI İÇİN OPTİMUM YALITIM KALINLIĞININ BELİRLENMESİ VE MALİYET ANALİZİ

KBM0308 Kimya Mühendisliği Laboratuvarı I HAVA AKIŞ DENEYİ. Bursa Teknik Üniversitesi DBMMF Kimya Mühendisliği Bölümü 1

Termodinamik. Öğretim Görevlisi Prof. Dr. Lütfullah Kuddusi. Bölüm 2 Problemler. Problem numaraları kitabın «5 th Edition» ile aynıdır.

ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ KİMYA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KMB-305 KİMYA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI I

İKLİMLENDİRİLEN ORTAMLARDA SOĞUK YÜZEYLERİN ISIL KONFOR ÜZERİNE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

SIVI YOĞUNLUKLARININ BİRİNCİL SEVİYEDE BELİRLENMESİNİ SAĞLAYAN ÖLÇÜM DÜZENEĞİ

HT 500 HT HT HT

Betonarme Yapılarda Perde Duvar Kullanımının Önemi

EMME ve BASMA HATLARI KAPASİTE TABLOLARI

4.2. EKSENEL VANTİLATÖRLERİN BİLGİSAYARLA BOYUTLANDIRILMASI

EN EN

OTOMOBİL KABİNİ İÇERİSİNDEKİ HAVA HIZININ ISIL KONFORA ETKİSİNİN İNCELENMESİ EFFECT OF AIR VELOCITY ON THERMAL COMFORT IN AN AUTOMOBILE CABIN

İÇİNDE OTURAN İNSAN OLAN RADYATÖRLE ISITILAN BİR ODADAKİ ISIL KONFOR, AKIŞ VE ISI TRANSFERİNİN ÜÇ BOYUTLU SAYISAL ANALİZİ

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

A) DENEY NO: HT B) DENEYİN ADI: Doğrusal Isı İletimi Deneyi

MAĞAZALARDA SPOT LAMBALARIN İNSAN ISIL KONFORUNA ETKİSİNİN TAGUCHİ YÖNTEMİYLE İNCELENMESİ

SOĞUTMA YÜKÜ HESAPLAMALARININ BİLGİSAYAR DESTEKLİ ANALİZİ

SERALARIN TASARIMI (Seralarda Isıtma Sistemleri) Doç. Dr. Berna KENDİRLİ A. Ü. Ziraat Fakültesi Tarımsal Yapılar ve Sulama Bölümü

METRO ĠSTASYONLARINDA ĠġLETME ġartlarinin ISIL KONFORA ETKĠSĠ

ŞEKİL P4. Tavanarası boşluğu. Tavanarası boşluğu. 60 o C. Hava 80 o C 0.15 m 3 /s. Hava 85 o C 0.1 m 3 /s. 70 o C

İNSAN VÜCUDUNDAN ORTAMA TAŞINIM, IŞINIM VE NEM TRANSFERİ İLE GERÇEKLEŞEN ISI TRANSFERİNİN BİRLEŞİK MODELLEMEYLE ÜÇ BOYUTLU SAYISAL ÇÖZÜMLEMESİ

BURSA TEKNİK ÜNİVERSİTESİ DOĞA BİLİMLERİ, MİMARLIK VE MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ 3 NOKTA EĞME DENEYİ FÖYÜ

UNITEST DENEY VE KALİBRASYON HİZMETLERİ A.Ş.

Öğrencinin Adı, Soyadı: Numarası:

= σ ε = Elastiklik sınırı: Elastik şekil değişiminin görüldüğü en yüksek gerilme değerine denir.

"İŞ'TE SİZİ ISITAN TEKNOLOJİ.." KANAL TİPİ ISITICILAR

Isı transferi (taşınımı)

BİR OFİSTE DÖŞEMEDEN VE RADYATÖRDEN ISITMANIN KONFOR BAKIMINDAN KIYASLANMASI

Problem 2.6 Problem 2.21 Problem 2.23

VRF DEĞİŞKEN SOĞUTUCU DEBİLİ KLİMA SİSTEMLERİ

SU-SU ÇİFTİ TÜRBÜLANSLI AKIŞ ISI EŞANJÖRÜ DENEYİ ISI EŞANJÖRÜNDE ETKENLİK TAYİNİ DENEYİ

T. C. GÜMÜŞHANE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK VE DOĞA BİLİMLERİ FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ DENEYLER 2

ÇOKLU BUHARLAŞTIRICILI SOĞUTMA SİSTEMLERİNDE ENERJİ VERİMLİLİĞİNİN ARTTIRILMASI

T.C. ONDOKUZ MAYIS ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ MAKĠNA MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ SANTRĠFÜJ POMPA DENEY FÖYÜ HAZIRLAYANLAR. Prof. Dr.

PLAKALI ISI EŞANJÖRÜ SEÇĐMĐ: [1)YÜZME HAVUZLARININ ISITILMASINDA ÇAĞDAŞ ÇÖZÜM. Semih Ferit Emekli

Doğu Akdeniz Bölgesindeki Mevsimsel Hava Değişikliklerin İnsan Vücudundan Transfer Edilen Isı Kaybı Üzerindeki Etkileri

ISIL KONFOR İLE İLGİLİ MEVCUT STANDARTLAR ve KONFOR PARAMETRELERİNİN ÇEŞİTLİ MODELLER İLE İNCELENMESİ

KIġ DÖNEMĠ ĠÇĠN YAPI KABUĞUNDA SAYDAM YALITIM UYGULAMASI ÜZERĠNE BĠR ÇALIġMA

ESKĠġEHĠR ĠKLĠM KOġULLARINDA FARKLI YÖNLERE BAKAN OFĠS BĠNALARININ ISIL PERFORMANSLARININ ĠRDELENMESĠ

ÖLÇME YÖNTEMLERİ. Ders Öğretim Üyeleri Prof. Dr. Hüsamettin BULUT Yrd. Doç. Dr. M. Azmi AKTACĠR

İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü. Gazbeton, Bimsblok ve Tuğla Binalarda Isıl Davranış

HİJYENİK KLİMA SANTRAL KAVRAMI

ĠSTANBUL TEKNĠK ÜNĠVERSĠTESĠ MAKĠNA FAKÜLTESĠ MAKĠNE MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ

ECOMFORT 3 YIL. Avantajları. Fonksiyonu. Enerji Ekonomisi. Modeller

Transkript:

TESKON 2015 / ISIL KONFOR SEMPOZYUMU Bu bir MMO yayınıdır MMO bu yayındaki ifadelerden, fikirlerden, toplantıda çıkan sonuçlardan, teknik bilgi ve basım hatalarından sorumlu değildir. İNSAN VÜCUDUNUN ISIL TAKLİDİ İLE ODA TİPİ BİR OPERATİF SICAKLIK ÖLÇERİN TASARIMI, PROTOTİP İMALATI VE KALİBRASYONU FATİH EVREN HEZARFEN ENERJĠ BİROL KILKIŞ BAġKENT ÜNĠVERSĠTESĠ MAKİNA MÜHENDİSLERİ ODASI BİLDİRİ

2379 İNSAN VÜCUDUNUN ISIL TAKLİDİ İLE ODA TİPİ BİR OPERATİF SICAKLIK ÖLÇERİN TASARIMI, PROTOTİP İMALATI VE KALİBRASYONU Fatih EVREN Birol KILKIŞ ÖZET Operatif sıcaklık, insan ısıl konforunu belirleyen temel çevre sıcaklığı olup; giysi türü, kuru-termometre hava sıcaklığı, çevre yüzey sıcaklıkları, gibi pek çok parametreyi bünyesinde barındırmaktadır. Bu çalıģmada oda tipi bir operatif sıcaklık ölçer tasarımı, prototip imalatı ve kalibrasyon deneyleri yapılmıģtır. Ġnsan vücudunun ısıl özelliklerini benzeģtiren bir mini-manken tasarlanıp imal edilmiģ ve oluģturulan algoritma ile operatif sıcaklık ölçümü ile iliģkilendirilerek cihaz prototipi ortaya çıkarılmıģtır. Cihazın kalibrasyonu için ANSI/ASHRAE 138 standardı göz önünde bulundurularak operatif sıcaklığın kontrol edilebildiği bir deney odası tasarlanıp kurulmuģtur. Oda içerisinde her bir duvarın yüzey sıcaklığı ve hava sıcaklığı bağımsız olarak ayarlanarak operatif sıcaklık kontrollü olarak değiģtirilmiģ ve prototip kalibrasyonu yapılmıģtır. Elde edilen veriler teoriyi doğrular niteliktedir. Anahtar Kelimeler: Operatif sıcaklık, Isıl konfor sıcaklığı, Operatif sıcaklık ölçer, Isıl konfor ABSTRACT As fundamental determinant of human thermal comfort, operative temperature that consists of many parameters as clothing type, dry-bulb air temperature, environmental surface temperature. In this study, a room type operative temperature sensor is designed, prototype is manufactured and calibration experiments is done. A mini-mannequin is designed which is mimics thermal properties of human body and an algorithm is developed which is set connection between mini-mannequin and operative temperature measurement. A test chamber is designed and set up taking into account ANSI/ASHRAE Standard 138 to calibrate prototype. In order to alter operative temperature under control, interior wall surface temperature for each wall of the test chamber and dry-bulb air temperature are adjusted independently. Thus, calibration of prototype is accomplished. Data results are significantly parallel with applied theory. Key Words: Operative temperature, Thermal comfort temperature, Operative temperature sensor, Thermal comfort GİRİŞ Operatif sıcaklık insan bedeninin ısıl konforunu belirleyen temel sıcaklık olup, kuru termometre hava sıcaklığı, çevre yüzeylerinin ortalama ıģınım sıcaklığı, hava hızı, insanın giysi ve aktivite düzeyini bünyesinde barındırmaktadır. ISO 7730 - Isıl Çevre Ergonomisi ve ASHRAE 55 - Ġnsanların Kullandığı Mekânlar Ġçin Isıl Çevre ġartları standartlarında ısıl konfor, operatif sıcaklık üzerinden

2380 tariflenmektedir. ġekil 1 de ASHRAE ısıl konfor diyagramı sunulmuģtur, diyagramda konfor sıcaklığı bölgesi operatif sıcaklık ile ifade edilmiģtir. Şekil 1. Yaz ve kıģ için ısıl konfor bölgeleri [1]. Günümüzde operatif sıcaklığı ölçebilecek ucuz, basit ve günlük kullanıma uygun bir cihaz bulunmamakta, ısıl konfor sıcaklığı hava sıcaklığına indirgenerek oda termostatları ile ölçülmektedir. Bu durum hem ısıl konforu olumsuz etkilemekte hem de HVAC sistemlerinin optimum noktada çalıģmasının önüne geçmektedir. Diğer önemli bir nokta da mevcut standartların ısıl konforu sadece insanın çevresi ile olan ısıl dengesini niceliksel olarak ele almalarıdır. Oysa insan vücudunun çevresi ile ısıl dengesinin yanında ekserji kayıpları da dikkate alınmalıdır. ġekil 2 de insan vücudunun ekserji kaybı diyagramı görülmektedir. Diyagrama göre iç hava sıcaklığı ve ortalama ıģınım sıcaklığının optimum bir bileģkesinde insan vücudunun ekserji kaybı minimum olmaktadır. Diyagramda yer alan bileģenler aynı zamanda operatif sıcaklık parametreleridir [2]. Dolayısı ile bir mekânda ısıl konfor ölçümünün operatif sıcaklık üzerinden yapılabilmesi enerji dengesi bakımından konforu iyileģtireceği gibi insan vücudunun ekserji kaybı da dikkate alınabilmiģ olacaktır. Tüm bu veriler dikkate alındığında bina otomasyon sistemlerinde kullanılabilecek, ucuz, basit ve yeterli ölçümü alabilecek bir operatif sıcaklık ölçerin gerekliliği ortaya çıkmaktadır.

2381 Şekil 2. Ġnsan vücudu ekserji kaybı diyagramı [2]. TEORİ Operatif sıcaklık ölçüm ve hesaplama yöntemleri ġekil 3 te insan vücudunun çevresi ile etkileģiminin silindirik modeli sunulmuģtur. Vücutta üretilen toplam metabolik enerji M ile gösterilmiģtir. Vücudun enerji üretiminin bir bölümü, çevreye karģı kas iģi olarak harcanabilir. Çevreye karģı yapılan kas iģi, W ile gösterilmiģtir. M-W ile gösterilen net ısıl üretim, ya depolanarak vücut sıcaklığının artmasına neden olur veya deri yüzeyinden ya da solunum ile çevreye yayılır. Deriden duyulur ısı geçiģi, C+R ile gösterilmiģ olup; ıģınım, R, ve taģınım, C, ile vücuttan toplam duyulur ısı kaybı olarak ifade edilmektedir [1]. Ġnsan vücudunun çevresi ile ısıl denge sağlamak için gerçekleģtirdiği ıģınımsal ve taģınımsal ısı transferi ile operatif arasındaki bağıntı Denklem 1 de sunulmuģtur [1]; (W/m 2 ) (1) C+R, E B : İnsan vücudundan taşınım ve ışınımla hissedilir ısı kaybı, [W/m 2 ] t sk : İnsan derisi yüzey sıcaklığı, [ C] t o : Operatif sıcaklık, [ C] R cl : Giysilerin ısıl direnci, [m 2 K/W] f cl : Giysi alan çarpanı, - h: Toplam ısı geçiş katsayısı, [W/m 2.K]

2382 Şekil 3. Ġnsan Vücudu ile Çevrenin Isıl EtkileĢiminin Silindirik Modeli [1]. Denklemde yer alan toplam ısı geçiģ katsayısı, h, ıģınımsal ısı geçiģ katsayısı, h r, ve taģınımsal ısı geçiģ katsayısı, h c nin toplamıdır [1]. (W/m 2.K) (2) h r : Işınımsal ısı geçiş katsayısı, [W/m 2.K] (W/m 2.K) (3) h c : Taşınımsal ısı geçiş katsayısı, [W/m 2.K] IĢınımsal ısı transferi katsayısı, h r, normal iç ortam koģulları için sabit kabul edilebilir. TaĢınımsal ısı transferi katsayısı ise çeģitli faktörlere bağlıdır [2]. Operatif sıcaklığın ortamdaki yüzey sıcaklıkları ile iliģkisi Denklem 4 te sunulmuģtur [1]. ANSI/ASHRAE Standart 138 e göre kalibrasyon odası özelinde bu eģitlik Denklem 5 te sunulan basitleģtirilmiģ hali ile kullanılabilir [3]. ( C) (4) t mr : Ortalama ışınım sıcaklığı, [ C] t a : İç hava kuru termometre sıcaklığı, [ C] ( C) (5) Ortalama ıģınım sıcaklığını, t mr, ölçmek için; siyah küre sıcaklık probu, kuru termometre hava sıcaklık probu ve anemometre kullanılabilmektedir. Bu verilerin elde edilebildiği durum için ortalama ıģınım sıcaklığı bağıntısı Denklem 6 da sunulmuģtur [4]. ( C) (6)

2383 t g : Siyah küre sıcaklığı, [ C] V a : Hava hızı, [m/s] ε : Emisivite (Siyah küre için 0.95), - D: Siyah küre sıcaklık probu çapı, [m] Ortalama ıģınım sıcaklığı ANSI / ASHRAE Standart 138 de Denklem 7 de görüldüğü Ģekilde verilmiģtir [3]. Bu standart, bir mekânın ısıtılması ya da soğutulması için kullanılan panellerin testi ve kalibrasyonu için gerekli yöntemi içermektedir. Denklem 7 de görülen A po ve t po terimleri ANSI / ASHRAE Standart 138 e göre kalibrasyonu yapılan test panelinin etkin yüzey alanını ve yüzey sıcaklığını ifade etmektedir. Bu çalıģmada test paneli bulunmayıp mini-manken test edilmektedir. Dolayısı ile A po ve t po, mini-manken yüzey alanı ve yüzey sıcaklığını ifade etmektedir ve t mr değerine etkileri ihmal edilebilecek düzeydedir. Bu durum için yeniden düzenleme yapıldığımda Denklem 8 elde edilmektedir. ( C) (7) ( C) (8) A 1,2,3,4 : 1, 2, 3, 4 numaralı kalibrasyon odası duvarlarının iç yüzey alanları, [m 2 ] A ta : Kalibrasyon odası tavanının iç yüzey alanı, [m 2 ] A po : Test paneli etkin yüzey alanı (ANSI/ASHRAE 138 e göre), [m 2 ] t po : Test paneli etkin yüzey sıcaklığı (ANSI/ASHRAE 138 e göre), [ C] A dö : Kalibrasyon odası döşemesi iç yüzey alanı, [m 2 ] T 1,2,3,4 : Kalibrasyon odası duvar sıcaklıkları, [ C] t ta : Kalibrasyon odası tavan yüzey sıcaklığı, [ C] t dö : Kalibrasyon odası döşeme yüzey sıcaklığı, [ C] TEORİ Birol KILKIġ ın A Dynamic Operative Temperature Sensor for Low-Exergy High Performance Buildings adlı çalıģmasında Denklem 1 deki iliģki üzerinden çalıģabilecek bir operatif sıcaklık ölçer algoritması sunulmuģtur. ÇalıĢmada insan ile çevresi arasındaki ısı transferini ve ısıl dengeyi benzeģtirerek çalıģabilecek bir mini-manken tasarımı önerilmiģtir [2]. Mini-manken içerisine bir elektrikli ısıtıcı yerleģtirilerek, insanın çevresi ile ısıl etkileģimi sırasında harcadığı metabolik gücün benzeģtirilebileceği belirtilmiģtir. Ayrıca mini-manken içerisine insan vücut sıvısını temsil edebilecek bir sıvı doldurularak insan ile benzeģiminin arttırılabileceği ifade edilmiģtir. Sunulan konseptte solunum, terleme gibi etkilerin ihmal edilebileceği gibi, bu etkilerin modele dâhil edilerek modelin iyileģtirilebileceği vurgulanmıģtır [2]. Denklem 1 de yer alan R cl, f cl, ve h terimlerinin test koģulları altında deney sabitleri olarak alınmasının mümkün olduğu ifade edilmiģtir. Bu durumda E B ile t o arasındaki iliģkinin lineer olması gerektiği, dolayısı ile kalibrasyon deneyleri neticesinde ortaya çıkacak olan kalibrasyon denklemlerinin de lineer olması gerektiği ortaya konulmuģtur [2]. ÇalıĢmada, testlerin ANSI / ASHRAE 138 standardının öngördüğü ortam içerisinde yapılabileceği, testler sırasında manken yüzey sıcaklığının referans değerde sabit tutulması gerektiği ve ölçüm noktalarının kararlı halde alınması gerektiği ifade edilmiģtir [2].

2384 MİNİ-MANKEN TASARIM VE İMALATI Bu çalıģmada insan vücudunun ısıl özelliklerini benzeģtirilebilen bir mini-manken tasarımı ve imalatı gerçekleģtirilmiģtir. Deneyler bu mini-manken kullanılarak yapılmıģtır. ġekil 4 te mini-manken Ģematik olarak gösterilmiģtir. Şekil 4. Mini-Manken Mini-manken normal insan boyu ve ağırlığı üzerinden oransal benzeģim ile tasarlanıp imal edilmiģtir. Normal insan boyu 1.73 m ve normal insan kütlesi 70 kg olarak kabul edilmiģtir. Bu değerlere göre normal insan vücudunun yüzey alanını hesaplamak için DuBois yüzey alanı formülü kullanılmıģtır [1]. (m 2 ) (9) A DB : DuBois yüzey alanı, [m 2 ] m: kütle, [kg] l: boy, [m] Değerler yerine konulduğunda normal insan çıplak yüzey alanı, A DB, 1.83 m 2 olarak bulunmaktadır. Ġmal edilen mini-mankenin boyu, l m, 12 cm olup, geometrik benzeģim uygulandığında, mini mankenin yüzey alanının 88 cm 2 olması gerektiği ortaya çıkmaktadır. Mini-manken belirtilen boyut ve alan göz önünde bulundurularak bakırdan imal edilmiģtir. Kafkas ırkı Ġnsan teninin emisivitesi 0,95 tir [5]. Mini-manken yüzeyi belirtilen emisivite değerine yakın değere sahip olan siyah boya ile boyanmıģtır. DENEYLER Deney Düzeneği Deneyler tüm iç yüzeyleri ıģınımsal paneller ile donatılmıģ özel bir test odasında gerçekleģtirilmiģtir. Test odası ANSI/ASHRAE 138 standardı göz önünde bulundurularak kurulmuģtur. Oda boyutları 2,5 m x 3 m x 2, 8 m dir.

2385 IĢınımsal ısıtma/soğutma yapabilmek için, tüm duvarlara, zemine ve tavana borular döģenmiģtir. Standartta hissedilir ısıtma/soğutma yapan tavan panellerinin test edilmesi öngörülmüģ ve bu nedenle tavanın ısıtılıp soğutulması istenmemiģtir. Bu çalıģmada tavana da ısıtma/soğutma boruları döģenerek tüm yüzeylerin sıcaklık kontrolü sağlanmıģtır. ġekil 5 te test odası duvarlarına döģenen borular Ģematik olarak gösterilmiģtir. ANSI/ASHRAE 138 de test odasının yüzeylerinin 0,9 ya da daha yüksek emisiviteye sahip olması gerektiği belirtilmiģtir. Bu çalıģmada test odası iç yüzeyleri özel bir boya ile boyanarak 0.9 emisivite değeri elde edilmiģtir. Şekil 5. Duvarlara döģenen boruların yerleģimi Test odası içerisinde yüzey sıcaklıklarının birbirlerinden bağımsız olarak kontrol edilebilmesi için 6 zon oluģturulmuģ ve her zon 3 adet otomatik kontrol vanası ile kontrol edilebilecek Ģekilde tasarlanmıģtır. Kontrol vanaları aç/kapa kontrollü olup açıp kapama süresi 10 saniyedir. 8 kw kapasiteli bir ısı pompası kullanılarak soğuk su ihtiyacı karģılanmıģtır. Sıcak su ise 3 kw kapasiteli elektrikli kazan kullanılarak elde edilmiģtir. ġekil 6 da sistemin mekanik tesisat Ģeması verilmiģtir. Oda içerisinde 80 noktaya yerleģtirilen K tipi ısıl-çift ile duvar yüzey sıcaklıkları ölçülebilmektedir.

2386 Şekil 6. Mekanik Tesisat ġeması Hava sıcaklığı ve hava hızı ölçülebilmesi için oda hacminin orta noktasına sıcak tel anemometresi yerleģtirilmiģtir. Aynı konuma bir siyah küre sıcaklık probu yerleģtirilmiģtir. Deneylerin Yapılışı ÇalıĢmada operatif sıcaklık Denklem 6 ve Denklem 8 den elde edilen ortalama ıģınım sıcaklıkları kullanılarak ayrı ayrı hesaplanmıģ ve kıyaslanarak deney düzeneği doğrulanmıģtır. Kalibrasyon odası içerisinde operatif sıcaklık kontrollü olarak değiģtirilerek mini-manken yüzey sıcaklığını sabit tutmak için gerekli güç miktarı belirlenmiģ ve o andaki operatif sıcaklık değeri, Denklem 5 kullanılarak, hesaplanmıģtır. Operatif sıcaklık ve güç değerleri için en küçük kareler metodu ile doğru denklemleri elde edilmiģtir. Bu denklemler üzerinden mini-manken yüzey sıcaklığını sabit tutmak için ısıtıcıya verilen güç miktarı kullanılarak operatif sıcaklık değeri hesaplanabilmektedir. Deneylerin yapılıģı sırasında tüm ölçümler sistem ısıl denge durumuna geldikten sonra alınmıģtır. Ġki ölçüm noktası arasında sistemin ve cihazın ısıl dengeye gelmesi için en az 45 dakika ara verilmiģtir. ġekil 7 de test odası duvar isimlendirmeleri ve ölçüm noktaları görülmektedir. Tüm mini-mankenler düģeyde orta noktada (test odası yüksekliğine göre orta nokta olup, 1,20 m dir) konumlanmıģlardır. Duvara sabitlenmiģ olan mini-mankenlerin (D1-2, D1-3, D2-1, D3-1) duvar ile arasındaki mesafe tüm deneylerde sabit olup 15 cm dir. DO-1 ile isimlendirilen mini-manken oda hacminin orta noktasında bulunmaktadır.

2387 Deneyler tüm duvar sıcaklıklarının eģit ve farklı olduğu durumlarda ayrı olarak gerçekleģtirilmiģtir. Bu sayede farklı duvar sıcaklıkları altında kalibrasyon eğrilerindeki farklılıklar görülmüģtür. Şekil 7. Kalibrasyon Odası Ġçerisinde Mini-Manken Konumları Deney Sonuçları Eşit Duvar Sıcaklıkları Grafik 1 de ölçüm verilerine uydurulan doğrular verilmiģtir. Grafikte beģ farklı konumda alınan verilere uydurulan doğrular yer almaktadır. Bu baģlık altında ele alınan deneylerde tüm duvar sıcaklıkları birbirlerine eģittir. Herhangi bir duvarın ortalama yüzey sıcaklığının, duvar yüzey sıcaklıkları ortalamasından sapması ± 1,5 C aralığındadır.

t o [ C] 12. ULUSAL TESĠSAT MÜHENDĠSLĠĞĠ KONGRESĠ 8-11 NĠSAN 2015/ĠZMĠR 2388 40,00 t o - GÜÇ (Eşit Duvar Sıcaklıkları) 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 GÜÇ *W] R² = 0.9855 R² = 0.9652 R² = 0.9748 R² = 0.9711 R² = 0.988 D1-2 D1-3 D2-1 D3-1 DO-1 Doğrusal (D1-2) Doğrusal (D1-3) Doğrusal (D2-1) Grafik 1. Test Sonuçları (EĢit Duvar Sıcaklıkları) Grafik 1 de yer alan doğruların denklemleri kullanılarak hesaplanan operatif sıcaklık değerleri Tablo 1 de sunulmuģtur. Tabloda görüldüğü üzere konumlara bağlı olarak denklemlerden elde edilen operatif sıcaklık değerlerinin ortalamadan sapması ± 0,5 C aralığındadır. Tablo 2. t o - P değerleri tablosu Konuma Göre Hesaplanan OT * C] P D1-2 D1-3 D2-1 D3-1 DO-1 Ortalama* 0,20 32,93 32,99 33,19 32,76 33,13 33,00 0,40 31,33 31,38 31,59 31,24 31,58 31,42 0,60 29,74 29,76 29,99 29,72 30,02 29,85 0,80 28,15 28,15 28,39 28,20 28,47 28,27 1,00 26,56 26,53 26,79 26,68 26,92 26,70 1,20 24,96 24,92 25,20 25,16 25,36 25,12 1,40 23,37 23,31 23,60 23,64 23,81 23,55 1,60 21,78 21,69 22,00 22,12 22,26 21,97 1,80 20,19 20,08 20,40 20,60 20,70 20,39 2,00 18,59 18,46 18,80 19,08 19,15 18,82 2,20 17,00 16,85 17,20 17,56 17,60 17,24 2,40 15,41 15,24 15,61 16,04 16,04 15,67 2,60 13,82 13,62 14,01 14,52 14,49 14,09 *Ortalama; Tablo 2 de ilgili satırdaki değerlerin ortalamasını ifade etmektedir.

t o [ C] 12. ULUSAL TESĠSAT MÜHENDĠSLĠĞĠ KONGRESĠ 8-11 NĠSAN 2015/ĠZMĠR 2389 Farklı Duvar Sıcaklıkları 35,00 t o - GÜÇ (Farklı Duvar Sıcaklıkları) 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 GÜÇ *W] R² = 0,9115 R² = 0,8943 R² = 0,8918 R² = 0,8852 R² = 0,7114 D1-2 D1-3 D2-1 D3-1 DO-1 Doğrusal (D1-2) Doğrusal (D1-3) Doğrusal (D2-1) Grafik 2. Kalibrasyon Grafiği (Farklı Duvar Sıcaklıkları) Grafik 2 de farklı duvar sıcaklıkları altında ölçüm noktaları ve uydurulan doğrular görülmektedir. Bu grafikte yer alan R 2 değerlerinin Grafik 1 de yer alan değerlere nazaran 1 den daha uzak olduğu görülmektedir. Bu grafikte yer alan ölçüm noktalarında herhangi bir duvar sıcaklığının alan ağırlıklı ortalama yüzey sıcaklığından sapması 8 C ye kadar ulaģabilmekte olup duvar sıcaklıkları arasındaki iliģki rastgele seçilmiģtir. SONUÇ Deneyler sonucunda ortaya çıkan lineer kalibrasyon grafikleri ile teori doğrulanmıģtır. Prototip yaklaģık 30 dakika sonra ısıl denge sağlayarak istenilen ölçümü alabilmektedir. Prototipin iyileģtirilmesi ile insanın giysi, aktivite düzeyi ve terleme faktörü de ölçüme dâhil edilebilecek bunun yanında ölçüm süresi kısaltılabilecektir. EĢit duvar sıcaklıkları altında yapılan deneylerde, uydurulan doğruların R 2 değerleri 1 e oldukça yakındır. Prototip cihazların duvar sıcaklıklarının birbirinden çok farklı olan ortamlarda muhtemel davranıģını belirleyebilmek için yapılan farklı duvar sıcaklıkları altındaki deneylerde ise R 2 değerleri beklenilen Ģekilde 1 den uzaklaģmıģ olup denklemlerinin kabul edilebilir olduğu düģünülmektedir. Yapılan çalıģma sonucunda bina otomasyonlarına entegre edilerek oda termostatlarının yerini alabilecek, insan vücudunun ısıl özelliklerini benzeģtirerek gerçekçi ölçüm alabilen, fiyat bakımından mevcut termostatlarla rekabet edebilecek bir operatif sıcaklık ölçer cihazın prototipi ortaya çıkarılarak konsept doğrulaması yapılmıģtır.

2390 SİMGELER A 1,2,3,4 1, 2, 3, 4 numaralı kalibrasyon odası duvarlarının iç yüzey alanları, [m 2 ] A DB DuBois yüzey alanı, [m 2 ] A dö Kalibrasyon odası döģemesi iç yüzey alanı, [m 2 ] Apo Test paneli etkin yüzey alanı (ANSI/ASHRAE 138 e göre), [m 2 ] A ta Kalibrasyon odası tavanı iç yüzey alanı, [m 2 ] C+R Ġnsan vücudundan taģınım ve ıģınımla hissedilir ısı kaybı, [W/m 2 ] D Siyah küre sıcaklık probu çapı, [m] E B Ġnsan vücudundan taģınım ve ıģınımla hissedilir ısı kaybı, [W/m 2 ] f cl H Giysi alan çarpanı, - Toplam ısı geçiģ katsayısı, [w/m 2.K] h c TaĢınımsal ısı geçiģ katsayısı, [W/m 2.K] h r IĢınımsal ısı geçiģ katsayısı, [W/m 2.K] l Boy, [m] l p Ortalama insan boyu, [cm] m Kütle, [kg] P Mini-manken in çevre ile ısıl dengeye gelmek için sarf ettiği güç miktarı, [W] R cl Giysilerin ısıl direnci, [m 2 K/W] T 1,2,3,4 Kalibrasyon odası duvar sıcaklıkları, [ C] t a Ġç hava kuru termometre sıcaklığı, [ C] t dö Kalibrasyon odası döģeme yüzey sıcaklığı, [ C] t g Siyah küre probu ile ölçülen sıcaklık, [ C] t mr Ortalama ıģınım sıcaklığı, [ C] t o Operatif sıcaklık, [ C] t po Test paneli etkin yüzey sıcaklığı (ANSI/ASHRAE 138 e göre), [ C] t sk Ġnsan derisi yüzey sıcaklığı, [ C] t ta Kalibrasyon odası tavan yüzey sıcaklığı, [ C] V a Hava hızı, [m/s] ε Emisivite (Siyah küre için 0.95), - BİLGİLENDİRME Bu çalıģma Türkiye Bilimsel ve Teknik AraĢtırmalar Kurumu (TÜBĠTAK) tarafından desteklenen 2120177 numaralı proje kapsamında gerçekleģtirilmiģtir. KAYNAKLAR [1] ASHRAE Temel El Kitabı., Fizyolojik Ġlkeler ve Isıl Konfor, Çeviren: T. DERBENTLĠ, Tesisat Mühendisleri Derneği, 1997. [2] KILKIġ, B., A Dynamic Operative Temperature Sensor for Low-Exergy High Performance Buildings, ASHRAE Transactions, Vol.116, Part2, pp:108-115, 2009. [3] ANSI / ASHRAE Standart 138, Method of Testing for Rating Ceiling Panels for Sensible Heating and Cooling, Atlanta, 2013. [4] ASHRAE Fundamentals., MEASUREMENT AND INSTRUMENTS, American Society of Heating Refrigeration and Air Conditioning Engineers, Inc., Atlanta, 2009. [5] INCROPERA, F. P., Fundamentals of Heat and Mass Transfer (6.th ed.), John Wiley & Sons, Inc., 2006.

2391 ÖZGEÇMİŞ Fatih EVREN 2012 yılında BaĢkent Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümünden mezun olmuģ ve Hezarfen Enerji Ar-Ge Ģirketini kurmuģtur. Hâlen Gazi Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümünde yüksek lisans öğrenimine devam etmektedir. Isıl konfor ve melez klima sistemleri baģlıca çalıģma alanlarıdır. Birol KILKIŞ Dr. KılkıĢ, 1949 yılında Ankara da doğdu. 1970 yılında ODTÜ Makine Mühendisliği Bölümünden yüksek Ģeref derecesi ile mezun oldu. Aynı bölümden M. Sc ve Doktor derecelerini alarak von Karman Enstitüsünden AkıĢkanlar Mekaniği dalında Ģeref derecesi ile mezun oldu. 1981 yılında TÜBĠTAK TeĢvik Ödülünü Kazandı. ASHRAE Yüksek Performans Binaları Komitesi üyesi ve ASHRAE TC 7.4 Sürdürülebilir Binalar Ġçin Ekserji Analizi Teknik Komitesi Ġkinci BaĢkanıdır. Diğer beģ komitenin de üyesidir. Halen BaĢkent Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümünde Profesör kadrosunda hizmet vermektedir. Ayrıca Enerji Mühendisliği Yüksek Lisans Programı Ana Bilim Dalı BaĢkanı, Avrupa Birliği GüneĢ Enerjisi Paneli Yönetim Kurulu Üyesidir....