Fırat Üniv. Fen ve Müh. Bil. Der. Science and Eng. J. of Fırat Univ. 17 (3), 499-58, 25 17 (3), 499-58, 25 Soğuk İklimlerdeki Binalarda Pencere Sistemlerinin Enerji Performansı Betül BEKTAŞ ve U. Teoman AKSOY Fırat Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi,Yapı Eğitimi Bölümü, ELAZIĞ bbektas@firat.edu.tr (Geliş/Received: 12.3.25; Kabul/Accepted: 15.9.25) Özet: Çalışmanın amacı, konutlarda pencere yönleri ile farklı cam ünitelerinin ısıtma enerjisi ihtiyacı üzerindeki etkisini değerlendirmektir. Çalışma, soğuk iklim bölgesinde yer alan Elazığ da olduğu varsayılan müstakil tek katlı bir konut için TS 825 Binalarda Isı Yalıtımı Kuralları standardındaki hesaplama yöntemiyle gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla örnek konut için dört ana yönde bulunan farklı pencere alanları, doğrama (ahşap, plastik ve alüminyum) ve cam (tek cam, low-e kaplamalı çift cam) türleri, için binanın yıllık ısıtma enerjisi ihtiyaçları hesaplanmıştır. Sonuç olarak; pencereler, binalarda ısı kayıplarının yoğun olarak gerçekleştiği yerlerdir. Ancak uygun yönlenme ve uygun cam ünitelerinin kullanıldığı durumlarda ise ısıtma enerjisi ihtiyaçlarında ve dolayısıyla maliyetinde % 2 ile % 3 arasında fayda sağlanabilmektedir. Anahtar Kelimeler: Enerji tasarrufu, Cam, Isıtma enerjisi, Pencere Energy Performance of Window Systems of Buildings in Cold Climate Regions Abstract: The purpose of this paper is to evaluate the effects of window directions and different window units on heating energy consumption of buildings. The method used in this study comprises the calculated values of annual heating energy consumption of a detached house which is assumed in a cold region climate, Elazığ, according to TS 825 Heat Insulation Regulations At Building Turkish Standard. Four different ratio of windows area of the house (oriented to four main directions), three different casements (wooden, plastic and aluminium) and two different types of glasses (single glass, Low-E coated double glass) were considered in calculations. As a result, windows are the parts of building envelope where the heat loss mostly occurs. On the other hand, with appropriate orientation and window units, there will be an advantage with the amount of % 2-3 in heating energy consumptions and costs. Key Words: Energy conservation, Glass, Heating energy, Window 1. Giriş Bir binanın ana görevi, içerisinde yaşayanların sağlıklı bir hayat sürdürebilmeleri için gerekli olan iç ortam şartlarını sağlamaktır. Bu şartlardan en önemlisi ısıl konfordur. Binalarda ısıl konforun sağlanmasında ısıtma ve soğutma amacıyla kullanılan enerjinin çoğu kömür, petrol, doğalgaz, LPG gibi geri dönüşümü olmayan maddelerin tüketilmesiyle elde edilmektedir. Mevcut fosil yakıtların gün geçtikçe azalması ve aşırı kullanılması sonucu ekolojik dengenin bozulması ve oluşan çevre kirliliği dünyanın karşı karşıya kaldığı en büyük problemlerdendir [1]. Binaların mimari tasarımları kullanım süresi boyunca, ihtiyaç duyulacak enerji masraflarını da doğrudan etkilemektedir [2]. Özellikle bina tasarımı ve inşası sırasında uygun olmayan yapı malzemelerinin seçimi ve göz ardı edilen basit karar ve uygulamalar binanın kullanım ömrü süresince, hem konut sahiplerini hem de fazla enerji tüketimi ile çevreyi olumsuz yönde etkiler.
B. Bektaş ve U. T. Aksoy Geçtiğimiz yüzyıl ortalarında ortaya çıkan enerji krizi ile birlikte yapılacak olan tasarımlarda zaten az olan ve kullanıldığında çevreye büyük zararlar veren bu kaynakların tüketimini minimum seviyede tutacak, kullanıcıların ısıl konfor ihtiyaçlarını enerji tüketimini azaltarak karşılayacak yeni yaklaşımlar aranmaktadır. Literatürde konuyla ilgili olarak Dilmaç [3]; TS 825, ISO 9164, EN 832 ve Alman yönetmeliklerine göre enerji taleplerinde iklimsel parametreler ile bina tiplerinin etkilerini, hangi parametrelerin sabit tutulması gerektiği araştırmış ve binalarda enerji ihtiyaçlarını etkin bir şekilde azaltmak için tasarımcılara kontrol edilmesi gereken parametreleri göstermiştir. Akıncıtürk [4]; farklı alan ve hacimlerde, farklı iklim bölgelerinde bulunan örnek binalardaki pencerelerin enerji performanslarını değerlendirmiştir. Tavil [5]; pencere sistemlerinin, Türkiye de farklı iklimlerdeki konut binalarının ısıtma ve soğutma ihtiyaçları üzerindeki etkilerini araştırmıştır. Sürmeli [6]; yapı kabuğunun ısıl performansının değerlendirilmesinde farklı pencere ünitelerinin etkilerini karşılaştırmıştır. Bu çalışmada ise aynı konut üzerinde sadece farklı pencere ünitelerinin değil aynı zamanda farklı yönlerdeki pencerelerin de binanın ısıtma enerjisi ihtiyacı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Çalışmada varsayılan her bir durum için binanın toplam ısıtma enerjisi miktarının bulunmasında TS 825 Binalarda Isı Yalıtım Kuralları [7] standardındaki hesaplama yöntemine göre İzoder [8] tarafından hazırlanan paket program kullanılmıştır. Örnek binada toplam pencere alanı sabit tutulup, cephelere göre dağılımının farklı beş durumu için hesaplamalar yapılmıştır. Hesaplamalarda ahşap, plastik ve alüminyum doğramalı pencereler için kullanılan U-değerleri cam + doğrama için geçerlidir [8]. 2. Saydam Yüzeyler ve Çalışmadaki Varsayımlar Binalardaki duvar, çatı ve zemin elemanlarını yalıtım malzemeleriyle ısıl açıdan daha az geçirimli kılmak mümkündür. Ancak görevi iç hacimlerin yeterli ölçüde aydınlatılması ve iç ortam ile dış ortam arasındaki görsel bağı sağlamak olan ve bu yüzden de saydam bir eleman olması gereken pencereler yapı kabuğunda ısı kaybının en çok gerçekleştiği bileşenlerdir. Büyük ısı kayıplarına sebep olan bu yüzeyler güneşli kış günlerinde ışınımla ısı kazancı sağlamalarına karşı, kapalı kış günlerinde kazanç çok az olduğu için dışarıya olan ısı kayıpları nedeniyle toplamda binanın ısı ihtiyacının artmasına neden olurlar. Özellikle gün batımından sonra hiçbir kazanç sağlayamadıkları için bu açıklıklar, çift cam olsalar bile yalnızca ısı kaybı kaynağı haline gelirler [9]. Isıtma ihtiyacını belirleyen önemli bir parametre pencerelerde kullanılan cam türüdür. Tek satıhlı cam yüzeylerin ısı iletim değeri duvarların yaklaşık 5 katı kadardır [1]. Pencerelerden kaynaklanan ısı kaybının azaltılması için çift camlı ünitelerin kullanılması yaygın bir uygulamadır. Bu sistemin ısı iletim değeri, aradaki hava tabakasının kalınlığına bağlı olarak yalıtımsız bir duvarınkine eşit olabilmektedir. Ancak yeni binaların neredeyse tamamında kullanılan çift camlar ısı yalıtımı açısından artık tek başına yeterli olamamaktadır. Low-e ısı yalıtım kaplamaları güneşin görünür ve görünmez ışınım enerjisini içeri geçirirken, odanın sıcaklığından kaynaklanan daha uzun dalgalı ışınım enerjisinin dışa kaçışını engeller. Pencerelerden kaybedilen enerjinin % 7 i ışınımla, % 3 u ise iletimle gerçekleşmektedir. Low-e kaplamalar ısı kaçışının % 7 lik büyük bölümünü denetleyebildiği için ısı kontrolünde etkili olabilmekte, örneğin 12 mm ara boşluklu ısıcama kıyasla yalıtım değerini % 36 oranında iyileştirebilmektedir [11]. Isıtma enerjisi ihtiyacı hesaplanırken göz önünde bulundurulması gereken diğer bir husus pencerelerin yönleridir. Yönlere bağımlı olarak değişen yalnızca güneşten ısı kazancıdır. Bu nedenle güneş enerjisinden pasif olarak doğrudan yararlanan sistemlerde, pencere alanının, cephelere göre dağılımları değiştirilerek uygulanmaktadır. Böylece binanın ısı kaybının artmasına neden olmaksızın kış mevsiminde ısı kazançlarının arttırılması sağlanabilir [9]. Uygulama çalışmasında, yıllık ısıtma enerjisi ihtiyacı ve pencerelerden kaynaklanan ısıtma enerjisi ihtiyacı hesaplanan binanın soğuk iklim bölgesindeki Elazığ da, müstakil bir konut olduğu varsayılmıştır (Şekil 1). Bina, tuğla malzemeyle yığma olarak inşa edilmiştir. Bodrum katı yoktur. Taban döşemesi zemine oturan döşemedir. Ağaçlardan kaynaklanan gölgelemeye maruz kalmamaktadır. Yıllık ısıtma enerjisi miktarları hesaplanırken kullanıldığı varsayılan pencerelerin özellikleri ve U-değerleri Tablo 1 de verilmiştir. 5
Soğuk İklimlerdeki Binalarda Pencere Sistemlerinin Enerji Performansı Tablo 1. Uygulama çalışmasında kullanılan pencereler ve U-değerleri Pencere Türü U-değeri Ahşap Doğramalı Tek (P1) 5.1 W/m 2 K Ahşap Doğramalı Çift (P2) 2.3 W/m 2 K Plastik Doğramalı Tek (P3) 5.2 W/m 2 K Plastik Doğramalı Çift (P4) 2.4 W/m 2 K Alüminyum Doğramalı Tek (P5) 5.9 W/m 2 K Alüminyum Doğramalı Çift (P6) 3.1 W/m 2 K K +. Taban Alanı : 147.82 m 2 Tavan Alanı : 147.82 m 2 Toplam Pencere Alanı : 16.5 m 2 Hacmi (V brüt ) : 458.24 m 3 +. Şekil 1. Örnek bina Çalışmada, yön ve pencere alanına bağlı olarak beş farklı durum varsayılmıştır. Her durum için, örnek binanın toplam pencere alanı sabit tutulmuş fakat yönlere göre farklı pencere alanları düşünülmüştür. Hesaplamalarda kullanılan veriler Tablo 2 de verilmiştir. Tablo 2. Yönlendiriliş durumuna göre pencerelerin oran ve alan değerleri Pencere Yönü, Oranı ve Alanı Varsayımlar Kuzey Doğu Güney Batı Oran (%) Alan (m 2 ) Oran (%) Alan (m 2 ) Oran (%) Alan (m 2 ) Oran (%) Alan (m 2 ) I. Durum 3 4.95 1 1.65 3 4.95 3 4.95 II. Durum 3 4.95 3 4.95 1 1.65 3 4.95 III. Durum 1 1.65 3 4.95 3 4.95 3 4.95 IV. Durum 25 4.125 25 4.125 25 4.125 25 4.125 V. Durum 15 2.475 35 5.775 15 2.475 35 5.775 3. Binanın Isıtma Enerjisi İhtiyacının Hesaplanması Çalışmada varsayılan her bir durum için binanın toplam ısıtma enerjisi miktarının bulunmasında, TS 825 Binalarda Isı Yalıtımı Kuralları standardındaki [7] hesaplama yöntemine göre, İzoder tarafından hazırlanan paket program kullanılmıştır [8]. Binanın pencerelerinden kaynaklanan ısı kayıplarını hesaplarken de, bina geneli için geçerli olan ısı kaybının hesaplanması yöntemi kullanılmış ve penceredeki ısı kaybı; H = AU + (1) pencere H h 51
B. Bektaş ve U. T. Aksoy eşitliğiyle hesaplanmıştır. Burada ΣAU, iletim yoluyla pencerelerden kaybedilen ısı miktarı olup pencereler için kabul edilen ısı iletimi değeri ile toplam pencere alanının çarpımıdır. H h ise havalandırma yoluyla gerçekleşen ısı kaybıdır ve aşağıdaki eşitliğe göre hesaplanır [7]. H h = ρ c V '' V '' = n V ' (2) h h Burada, ρ havanın yoğunluğu (kg/m 3 ), c havanın özgül ısısı (J/kgK), n h hava değişim sayısı (h - 1 ) ve V h havalandırılan hacim (m 3 ) dir. Standarda göre ρ x c çarpımı sabit kabul edilmekte ve.33 olarak alınmaktadır. n h değeri ise 1 olarak alınmıştır. Binanın aylık toplam ısıtma enerjisi ihtiyacı miktarı, Q [ H ( T T ) ( φ + )] t ay = i d ay i φgay η (3) ve pencerelerden kaynaklanan aylık ısıtma enerjisi ihtiyacı ise; Q = H T T η φ (4) ( ( )) ( ) t ay pecere pencere i d gay eşitlikleri ile hesaplanmıştır. Burada; H ve H pencere sırasıyla binanın özgül ve pencerelerden iletim yoluyla olan ısı kaybı, T i ve T d ( o C) sırasıyla iç ve dış ortam sıcaklıkları olup, iç ortam sıcaklığı 19 o C, dış ortam sıcaklığı olarak, TS 825 de 3. bölge için verilen aylık ortalama değerler alınmıştır. η kazanç kullanım faktörüdür. Ø i ve Ø g (W) değerleri de sırasıyla binanın iç ve güneş ışınımı kazancıdır. Konut için iç ısı kazancı (Ø i ), binanın kullanım alanı ve binanın brüt hacmi kullanılarak aşağıdaki eşitlikle hesaplanmıştır. 5 Α =, 32 V (5) φ iay xα N N brüt Yıl boyunca pencerelerden elde edilen ışınımla ısı kazancı Ø g, pencerelerden aylık olarak elde edilen ışınımla ısı kazancı Ø gay değerlerinin toplamıdır ve φ gay = riay giay Iiay Ai (6) φ g = φgay (7) eşitlikleriyle hesaplanmıştır. Burada, i yönünde saydam yüzeyin aylık ortalama gölgeleme faktörü (r iay ), i yönünde saydam elemanın güneş geçirme faktörü (g iay ), i yönünde dik yüzeylere gelen aylık ortalama güneş ışınımı şiddetidir (I iay ). Binanın yıllık toplam ve pencerelerden yıl boyunca kaynaklanan ısıtma enerjisi miktarları her ay için hesaplanan Q ay ve Q aypencere değerlerinin toplanmasıyla bulunmuş ve, Q yıı = Qay Q (8) yıılpencer e = Qaypencere eşitlikleri kullanılmıştır. Yukarıdaki eşitlikler, Excel ortamında hazırlanmış bilgisayar programında kullanılarak, yıl boyunca pencerelerden kaynaklanan ısı kayıplarına göre aylık ısıtma enerjisi miktarları hesaplanmıştır. Kazanç kullanım faktörü olan η ise standarda uygun olarak konutun ısıtma enerjisi kazançları ile kayıplarının oranlanması ile elde edilen kazanç kullanım oranı KKO nun (1) eşitliğinde kullanılmasıyla elde edilmiştir. φi + φg KKO = H ( T T ) i 1 KKO d η = 1 e (1) Pencerelerden elde edilen ışınımla ısı kazancı, yöne ve katman sayısına göre değişmektedir. Çalışmada, incelenen beş farklı durum ve cam katmanlarına bağlı olarak (9) 52
Soğuk İklimlerdeki Binalarda Pencere Sistemlerinin Enerji Performansı İzoder [8] paket programıyla hesaplanan ışınımla ısı kazanç miktarları, Şekil 2 de gösterilmiştir. Işınımla Isı Kazancı (W) 11 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Aylar 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 Şekil 2. Örnek binanın pencerelerden ışınımla ısı kazancı I. Durum Tek Camlı Pencere I. Durum Çift Camlı Pencere II. Durum Tek Camlı Pencere II. Durum Çift Camlı Pencere III. Durum Tek III. Durum Çift IV. Durum Tek IV. Durum Çift V. Durum Tek V. Durum Çift Çalışmadaki örnek bina için farklı doğrama ve cam türleri ele alınarak hesaplanan yıllık ısıtma enerjisi ve pencerelerden kaynaklanan ısıtma enerjisi miktarları Tablo 3 ile Şekil 3 ve 4 de verilmiştir. 53
B. Bektaş ve U. T. Aksoy Tablo 3. Beş farklı durum, doğrama ve cam türlerine bağlı, binanın yıllık ısıtma enerjisi ihtiyacı miktarları Isıtma Enerjisi İhtiyacı Miktarları (kwh) Pencereler I. Durum II. Durum III. Durum IV. Durum V. Durum Toplam Pencere Toplam Pencere Toplam Pencere Toplam Pencere Toplam Pencere P1 53266 11488.6 53431.6 1165.2 5345.6 1128. 5325.5 11475 53223 11451.5 P2 5287.9 8558.3 5439.6 873.5 593.1 8374.2 5274.1 8543.4 5249.6 8522.1 P3 53386.3 1166.5 53551.9 11768.1 53165.8 11397.9 5337.8 11593 53343.2 11569.3 P4 548.2 8673.3 5559.9 8821.4 5213.3 8488.8 5394.4 8661.2 5369.8 864 P5 54228.5 12438.8 54394 1261.3 547.3 12222.8 54212.8 12422.1 54184.7 12395.5 P6 5125.6 9498.7 5142.1 9646.6 5155 9313.9 51236.5 9486.5 51211.5 9465.1 4. Bulgular ve Değerlendirme Beş durum için oluşturulan otuz farklı senaryo ile elde edilen sonuçlar doğrama türlerine göre değerlendirilmiştir. Bu değerlendirme yapılırken binanın toplam ısıtma enerjisi ihtiyacı yerine pencerelerden kaynaklanan ısıtma enerjisi ihtiyacı miktarları karşılaştırılmıştır. Bunun sebebi pencerelerden kaynaklanan ısıtma enerjisi değerleri karşılaştırıldığında elde edilen oranların daha net değerler olmasıdır. Farklı durumlar için pencerelerin bina yıllık ısıtma enerjisi ihtiyacı üzerideki etkileri ve pencerelerin birbirlerine göre enerji tasarrufları Tablo 4 ve 5 de verilmiştir. Her durum için binanın pencerelerinden kaynaklanan ısıtma enerjisi miktarları ise doğrama ve cam tipine göre Şekil 5, 6, 7, 8 ve 9 da gösterilmiştir. Tablo 4. Farklı durumlar için pencerelerin bina yıllık ısıtma enerjisi ihtiyacı üzerideki etkileri Pencerelerin Yıllık Isıtma Enerjisi Üzerindeki Etkileri (%) P1/B.Y.E* P2/B.Y.E* P3/B.Y.E* P4/B.Y.E* P5/B.Y.E* P6/B.Y.E* I. Durum 21.56 17.2 21.74 17.2 22.91 18.53 II. Durum 21.8 17.25 21.97 17.44 23.18 18.76 III. Durum 21.26 16.71 21.44 16.9 22.63 18.24 IV. Durum 21.55 16.99 21.72 17.18 22.91 18.51 V. Durum 21.51 16.96 21.68 17.15 22.87 18.48 B.Y.E*: Binanın Yıllık Isıtma Enerjisi İhtiyacı Pencereler arasında binanın yıllık ısıtma enerjisindeki en büyük paya alüminyum doğramalı tek camlı pencereler % 22.91, en az paya ise ahşap doğramalı çift camlı pencereler %16.71 sahiptir. 54
Soğuk İklimlerdeki Binalarda Pencere Sistemlerinin Enerji Performansı Tablo 5. Farklı durumlar için pencerelerin birbirlerine göre enerji tasarrufları Pencerelerin Birbirlerine Göre Enerji Performansları (%) P1/P2 P1/P3 P1/P5 P2/P4 P2/P6 P3/P4 P5/P6 P3/P5 P4/P6 I. Durum 31.73 1.1 7.64 9.57 17.43 25.27 23.64 6.69 8.68 II. Durum 25.29 1. 7.61 1.33 9.77 25.4 23.5 6.67 8.55 III. Durum 3.55 1.3 7.71 7.71 15.88 25.52 23.8 6.74 8.85 IV.Durum 25.55 1.2 7.62 1.36 9.94 25.29 23.63 6.67 8.69 V. Durum 25.58 1.2 7.61 1.36 9.96 25.32 23.64 6.66 8.71 Isıtma Enerjisi (kwh) 12 1 8 6 4 2 1 2 3 4 5 6 Aylar 7 8 9 1 11 12 Ahşap D. Tek Alüminyum D. Tek Ahşap D. Çift Plastik D. Çift Alüminyum D. Çift Şekil 3. I. Durumda pencerelerden kaynaklanan ısıtma enerjisi ihtiyacı Isıtma Enerjisi (kwh) 12 1 8 6 4 2 1 2 3 4 5 6 Aylar 7 8 9 1 11 12 Ahşap D. Tek Ahşap D. Çift Alüminyum D. Tek Alüminyum D. Çift Şekil 4. II. Durumda pencerelerden kaynaklanan ısıtma enerjisi ihtiyacı 55
B. Bektaş ve U. T. Aksoy Isıtma Enerjisi (kwh) 12 1 8 6 4 2 1 2 3 4 5 6 Aylar 7 8 9 1 11 12 Ahşap D. Tek Ahşap D. Çift Plastik D. Çift Alüminyum D. Tek Alüminyum D. Çift Şekil 5. III. Durumda pencerelerden kaynaklanan ısıtma enerjisi ihtiyacı Isıtma Enerjisi (kwh) 12 1 8 6 4 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 Aylar Ahşap D. Tek Alüminyum D. Tek Ahşap D. Çift Plastik D. Çift Alüminyum D. Çift Şekil 6. IV. Durumda pencerelerden kaynaklanan ısıtma enerjisi ihtiyacı Isıtma Enerjisi (kwh) 12 1 8 6 4 2 1 2 3 4 5 6 Aylar 7 8 9 1 11 12 Ahşap D. Tek Ahşap D. Çift Plastik D. Çift Alüminyum D. Tek Alüminyum D. Çift Şekil 7. V. Durumda pencerelerden kaynaklanan ısıtma enerjisi ihtiyacı 56
Soğuk İklimlerdeki Binalarda Pencere Sistemlerinin Enerji Performansı I. durum, II. duruma göre tek camlı pencerelerde yaklaşık % 1.4, çift camlı pencerelerde ise % 1.6 oranlarında tasarruf sağlamıştır. Bunun nedeni ışınımla ısı kazancının yüksek olduğu güney cephedeki pencere oranının II. durumda % 2 azalmasıdır. III. durumda I. duruma göre tek camlı pencerelerde % 1.8, çift camlılarda da % 2.1 tasarruf sağlanmıştır. II. duruma göre ise; tek ve çift camlı pencereler sırasıyla % 3.1 ve % 3.5 tasarrufludur. Bunun nedeni kuzey cephedeki pencere oranının % 1 seviyesine düşürülmesidir. Pencere alanlarının dört yön için de eşit olduğu IV. durum I. durum ile hemen hemen aynı ısıtma enerjisi ihtiyacına sahiptir. II. durumdan tek camlı pencerelerde % 1.5, çift camlı olanlarda ise % 1.8 daha tasarrufludur. III. durum IV. duruma göre tek camlı olanlara göre % 1.7, çift camlı olanlarda % 1.9 daha tasarrufludur. V. durumda ise doğu ve batı yönlerindeki pencere alanları arttırılmış, kuzey ve güney yönünde pencere alanları azaltılmıştır. Bunun sonucu olarak ısıtma enerjisi ihtiyacı I. ve IV. durum ile hemen hemen aynıdır. Ancak II. duruma göre tek camlı pencerelerde % 1.7 çift camlılarda da % 2.1 daha avantajlıdır. III. durum V. duruma göre tek camlı pencerelerde % 1.5, çift camlı olanlarda da % 1.7 daha tasarrufludur. 5. Sonuç Soğuk iklimde yer alan Elazığ da, yapılan bu çalışmada tek katlı ve taban alanının hacmine oranı A/V=.322 olan örnek binadaki ısı kayıplarının % 15-25 arasında pencerelerden kaynaklandığı tespit edilmiştir. Pencerelerden iletimle ısı kayıplarında belirleyici olan etkenler, doğrama türü, camın cinsi ve pencerenin yönlendirilmesidir. Bu üç parametreyi de gözeterek oluşturulan otuz farklı senaryo için yapılan hesaplar, geleneksel tek camın yerine ileri teknoloji ile üretilmiş çift camların kullanılması, binalarda sadece pencerelerden kaynaklanan ısıtma enerjisinde yaklaşık % 2 ile % 3 arasında tasarruf sağlandığını göstermektedir. Yapı kabuğunda pencere alanlarını, özellikle çift cam olarak güney cephede arttırıp, ısı kazançları yönünden pek etkili olmayan kuzey cephede en az seviyede tutmak, cam yüzeylerin yoğun olarak kullanıldığı binalarda ısıtma enerjisini azalmak için en etkili çözüm olacaktır. Doğu ve batı yönlerindeki ışınımla ısı kazancı eşit kabul edildiğinden, pencere alanlarının arttırılıp veya azaltılması kış aylarında, ısıtma enerjisi ihtiyacında belirleyici olmamakta, ancak yaz aylarında aşırı ısınmalara sebep olup binanın soğutma yükünü arttırmaktadır. Minimum ısıtma enerjisi miktarı, kuzey cephedeki pencere alanının minimum olduğu III. durumda (kuzey % 1,güney % 3, doğu % 3 ve batı %3), maksimum ısıtma enerjisi ise, güney cephedeki pencere alanının minimum olduğu II. durumda (kuzey % 3,güney % 1, doğu % 3 ve batı % 3) tespit edilmiştir. Doğu ve batı yönündeki pencere alanının en fazla olduğu V. durumda (kuzey % 15,güney % 15, doğu % 35 ve batı % 35) ışınımla ısı kazancı yaz aylarında maksimum olarak elde edilmiştir. Isıtma enerjisi tasarrufu açısından III. durumu sırasıyla, V., IV. (kuzey % 25,güney % 25, doğu % 25 ve batı % 25) ve I. durum (kuzey % 3,güney % 3, doğu % 1 ve batı % 3) takip etmiş ve en dezavantajlı olarak II. durum belirlenmiştir. Özellikle soğuk iklimlerde bu sıralamaya bağlı olarak pencere alanlarının tercih edilmesi, daha az ısıtma enerjisi tüketimine sebep olacaktır. Kuzey cephedeki pencere alanlarının % 1 artması ısıtma enerjisinde tek camlı pencerelerde %.16, çift camlı pencerelerde de %.74 artışa, güney cephedeki pencere alanlarının % 1 artışı ise yine aynı oranlarda azalmaya sebep olmaktadır. Kullanılan üç farklı doğrama türünden, ahşap doğramalı pencereler, plastik ve alüminyum doğramalı pencerelere göre daha düşük U-değerine sahip olmalarından dolayı, pencerelerden kaynaklanan ısıtma enerjisi ihtiyacında, cam katman sayısına bağlı olarak % 1 ile % 18 oranları arasında tasarruf sağlamıştır. Dolayısıyla soğuk iklim bölgeleri için ahşap doğramalı çift camlı pencereler sızdırmazlığın sağlanması şartıyla en uygun çözümlerdir. 57
B. Bektaş ve U. T. Aksoy Kaynaklar 1. M. Bodart, A. De Herde, Global Energy Savings İn Offices Buildings By The Use Of Daylighting, Energy and Buildings, vol.34-5, 421-429,22. 2. Wojciech Marks, Multicriteria Optimisation Of Shape Of Energy-Saving Buildings, Building and Environment, vol.32-4, 331-339,1997. 3. Ş. Dilmaç, N. Kesen, A Comparison Of New Turkish Thermal İnsulation Standard (TS 825), ISO 9164, EN 832 and German Regulation, Energy and Building vol. 35, 161-174, 23. 4. N. Akıncıtürk, F. Şenkal Sezer, Konutlarda TS 825 e Göre Isıl Konforun Sağlanmasında Optimal Cam Malzeme Seçimi Üzerine Bir Araştırma, Sürdürülebilir Çevre İçin Enerji Denetimi-Yalıtım Kongresi ve Sergisi Bildiriler Kitabı, 81-87,24. 5. A. Tavil, Enerji Etkin Pencere Sistemlerinin Türkiye Koşullarında Değerlendirilmesi, Sürdürülebilir Çevre İçin Enerji Denetimi-Yalıtım Kongresi ve Sergisi Bildiriler Kitabı,153-159, 24. 6. A. N. Sürmeli,Enerji Tasarrufu İçin Yapı Kabuğunun Isıl Performansının Değerlendirilmesi, Sürdürülebilir Çevre İçin Enerji Denetimi-Yalıtım Kongresi ve Sergisi Bildiriler Kitabı, 185-191, 24. 7. TSE, TS 825 Binalarda Isı Yalıtım Kuralları, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara,2. 8. İzocam, TS 825 Hesaplama Programa, 21. 9. F.N. Demirbilek, Mimarlıkta Güneşten pasif Yöntemlerle Yararlanma ve Korunma; Dünyadan ve Türkiye den Örnekler, Güneş Günü Sempozyum Bildirisi, 112-119, 1999. 1. N. Toydemir, Cam Yapı Malzemeleri, Sakarya Gazetecilik ve Matbaacılık Tic. A.Ş., Eskişehir, 5, 199. 11. Yücel Akyürek, Enerjinin Verimli Kullanımı ve Cam, www.trakyacam.com.tr 58