tmmob makina mühendisleri odası I. DOĞAL GAZ & ENERJİ YONETIIII I I KONGRE ve SERGİSİ İH II GAZİANTEP mmo yayın no : E / / EYLÜL I
tmmob makina mühendisleri odası Sümer Sokak No : 6/ -A Demirtepe 644 - ANKARA Tel : 59-64 - 8-8 98 Faks : 65 f '- ODA YAYIN NO : E / / ISBN 975-95 - 67-4 " BU YAPITIN YAYIN HAKKI MMO'NA AİTTİR " BASKI : UĞUR MATBAASI Incilipınar Mh. Nail Bilen Cad. No /d GAZİANTEP Tel: 4 5 7 4 n
tmmob makina mühendisleri odası II. DOĞAL GAZ & ENERJİ YÖNETİMİ KONGRESİ Eylül / GAZİANTEP BİNALARDA ENERJİ TÜKETİMİNİN SICAKLIK ARALIĞI (BİN) YÖNTEMİ İLE BELİRLENMESİ Hüsamettin BULUT, Orhan BÜYÜKALACA" ve Tuncay YILMAZ" a Harran Üniversitesi, Makina Mühendisliği Bölümü b Çukurova Üniversitesi, Makina Mühendisliği Bölümü, 9
II. DOĞALGAZ & ENERJİ YÖNETİMİ KONGRE VE SERGİSİ TMMOB Makina Mühendisleri Odası Gaziantep Şubesi Gaziantep, Eylül BİNALARDA ENERJİ TÜKETİMİNİN SICAKLIK ARALIĞI (BİN) YÖNTEMİ İLE BELİRLENMESİ Hüsamettin BULUT", Orhan BÜYÜKALACA" ve Tuncay YILMAZ" "Harran Üniversitesi, Makina Mühendisliği Bölümü b Çukurova Üniversitesi, Makina Mühendisliği Bölümü, ÖZET Bu çalışmada, binalarda enerji tüketim miktarının belirlenmesi için sıcaklık aralığı (bin) yöntemi ele alınmıştır. Bin yönteminin örnek uygulaması, Gaziantep ili için yapılmıştır. Bu amaçla Devlet Meteoroloji İşlerinden (DMİ) temin edilen 9 yıllık saatlik kuru termometre sıcaklık değerleri kullanılarak, Gaziantep ili için -9 C ile 45 C aralığında, C'lik dilimler için 4'er saatlik 6 ayrı zaman dilimine ait bin değerleri tespit edilmiştir. Bin değerleri aylık ve yıllık olarak tablolarda verilmiştir. Eski ve yeni TS 85-Binalarda Isı Yalıtım Kuralları- standardına uygun tipik bir bina seçilerek, bu binanın aylık ve yıllık ısıtma enerjisi miktarı ve yakıt (doğal gaz) tüketimi hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar tartışılmıştır. GİRİŞ Günümüzde enerjinin önemli bir kısmı binalarda ısıl konfor şartlarını sağlamak için ısıtma veya soğutma amaçlı olarak tüketilmektedir. Enerji üretimi ve tüketimi ile ilgili kaygılar, enerji kaynaklarının sınırlı olması, binaların tasarım ve işletilmesinde ve özellikle uygun iklimlendirme sisteminin seçimi enerji tahmin yöntemlerinin önemini ortaya koymuştur []. Binalarda ısıtma veya soğutma için gerekli enerji miktarının hesabı için bir çok yöntem mevcuttur. Bu yöntemler basit elle hesap yöntemlerinden, detaylı ve karmaşık bilgisayar simülasyonlarına kadar çeşitlilik göstermektedir. Sıcaklık aralığı (bin) yöntemi, ısıtma, soğutma ve havalandırma sistemlerinin verimlerinin, denge noktası sıcaklığının, bina kullanım şeklinin ve toplam ısı transfer katsayısının sabit olmadığı pek çok uygulamada, basit enerji tahmin yöntemi olarak derece-gün metodundan daha hassas sonuçlar verdiğinden, yaygın olarak kullanılmaktadır [-4]. Bin yönteminde günlük ortalama dış ortam sıcaklığı yerine, saatlik iklim verileri kullanılarak ve sıcaklık ve zaman aralıkları ayrı ayrı değerlendirilerek enerji tüketimi günlük, aylık veya yıllık olarak belirlenebilmektedir [5]. Gelişmiş ülkelerde enerji tahmin yöntemleri yaygın olarak kullanılmasına rağmen, ülkemizde derece-gün ve özellikle bin yöntemi gerektiği kadar tanınmamaktadır. Son senelerde bin ve özellikle derece-gün değerleri ile ilgili bazı bağımsız çalışmalar olmasına rağmen [5-9], enerji tahmin yöntemlerinin henüz yeterli seviyede ele alındığını söylemek zordur. Bu çalışmada, binalarda enerji tüketim miktarını belirlemek amacıyla bin yöntemi açıklanmış ve 95
Gaziantep ili için veriler tespit edilmiştir. Elde edilen bin değerleri kullanılarak, Gaziantep'te i tipik bir binanın iki farklı durumu için enerji tüketim miktarı hesaplanmış ve sonuçlar.<; irdelenmiştir. BİN YÖNTEMİ Bin yönteminde sıcaklık ve zaman aralıkları ayrı ayrı değerlendirilerek gerek aylık, gerekse yıllık enerji sarfiyatı kolaylıkla belirlenebilir. Bin yöntemi, ısıtma, soğutma ve havalandırma sistemlerinin verimlerinin, denge noktası sıcaklığının, bina kullanım şeklinin ve toplam ısı transfer katsayısının sabit olmadığı pek çok uygulamada kullanılır. Bin yöntemi, j günlük ortalama dış ortam sıcaklığından ziyade saatlik iklim verilerine dayandığından dolayı, / v derece-gün yönteminden daha hassas sonuçlar verir [4]. Bin yönteminde, belirli bir dönem içerisinde (ay, yıl) dış hava sıcaklığının (T Oı i) ele alınan belirli aralıklarında (bin) kaç saat (Nbin.d oluştuğu tespit edilir. Bu sıcaklık değerinin oluşma süresine (saatine) göre enerji miktarı tespit edilir. Toplam enerji sarfiyatı, bütün sıcaklık aralıklarındaki enerji sarfiyatları toplanarak bulunur [5]; (j () Burada; K, op [W/ C] binanın toplam ısı transfer katsayısı, t] ısıtma veya soğutma sisteminin verimi, Nbt n,i [h] belirli bir sıcaklık aralığında geçen saat sayısı, T Oıi sıcaklık aralığının orta, noktası, T b ise denge noktası sıcaklığıdır. Denge noktası sıcaklığı, bir binada ısıtmaya veya f soğutmaya ihtiyaç duyulmadığı durumdaki dış ortam sıcaklığıdır. Bu değer ısıtmada '/ genellikle 8 C alınır. Eşitlik l'de parantezin üzerindeki ± işareti ısıtma için pozitif değerlerin, soğutma için ise negatif değerlerin hesaba katılacağını göstermektedir. Toplam enerji sarfiyatı tüm sıcaklık aralıkları için eşitlik l'den hesaplanan Qbin,i değerlerinin toplamı ile bulunur;, () Burada, m sıcaklık aralıklarının toplam sayısını göstermektedir. H yakıtın alt ısıl değeri olmak üzere, toplam yakıt miktarı aşağıdaki eşitlikten hesaplanabilir: j F top = KJ) ' Bu çalışmada, Gaziantep ili için kuru termometre sıcaklığının -9 C ile 45 C aralığında, C'lik dilimler için 4'er saatlik 6 ayrı zaman dilimine ait bin değerleri (Nbin) tespit edilmiştir. Bin değerlerinin hesaplanmasında, 98- yılları arası DMİ tarafından ölçülen toplam 9 yıllık saatlik kuru termometre sıcaklıkları kullanılmıştır. Çizelge l'de kuru termometre sıcaklığı için Gaziantep'e ait aylık ayrıntılı bin değerleri verilmiştir. Çizelgeden, gözlemlenen en düşük sıcaklık aralığının -7.5 C (-9 C -6 C ) (Şubat ayında 9 saat), en yüksek sıcaklık aralığının ise 4.5 C (4 C /45 C) (Temmuz ayında 9 saat) olduğu tespit edilmiştir. Çizelge 'de ise yıllık toplam bin değerleri verilmiştir. Yıllık toplam en büyük Nbin değerinin, 979 saat ile 7.5 C (6 C/9 C) sıcaklık aralığında olduğu görülmektedir. i Şekil l'de Gaziantep için aylık Nbin değerlerinin değişimi gösterilmiştir. Bu şekilden >; ısıtma ve soğutma sezonları görülebilir. Kış aylarının grafiğin soluna, yaz aylarının grafiğin sağına kaydığı ve geçiş döneminin ise grafiğin ortasında kaldığı görülmektedir. Şekil 'de ise 96
Gaziantep için yıllık toplam bin değerlerinin yığmalı (kümülatif) grafiği verilmiştir. Şekilden, bir denge noktası sıcaklığı seçilerek ısıtma veya soğutma sezonuna ait toplam süre yaklaşık olarak tespit edilebilir. Örneğin 8 C denge noktası sıcaklığı için ısıtma sezonunun toplam 558 saat olduğu belirlenebilir. Gün içerisindeki zaman dilimlerinin bin değerleri üzerindeki etkisi Şekil 'te gösterilmiştir. Genel olarak sıcaklık değerlerinin tüm zaman dilimlerinde meydana geldiği görülmektedir. Gün içindeki sıcaklık dağılımı göz önüne alındığında bu beklenen bir sonuçtur. 97
Çizelge. Gaziantep için aylık Nbm değerleri [saat/ay] Ay Ocak Şubat Mart Nisan Mayıs Saat Aralığı -4 5-8 9- -6 7- -4 Toplam -4 5-8 9- -6 7- -4 Toplam -4 5-8 9- -6 7- -4 Toplam -4 5-8 9- -6 7- -4 Toplam -4 5-8 9- -6 7- -4 Toplam -4 5-8 Haziran 9- -6 7- -4 Toplam -9/-6 4 9 o -6/- 5 8 8 8 4 5 O 6 -/ 6 8 7 95 6 4 7 4 7 9 9 5 5 / 44 4 8 5 4 4 4 5 7 8 8 4 6 6 7 5 /6 4 4 9 6 4 7 6 9 4 9 4 4 4 7 4 48 5 5 5 6/9 8 4 6 8 7 7 5 9 5 7 4 9 7 5 8 5 7 6. 6 Sıcaklık Aralığı 9/ 4 9 7 5 7 69 8 7 9 7 9 8 57 5 5 67 /5 4 7 8 8 5 6 4 8 86 9 4 7 7 9 9 7 4 6 8 9 8 9 5/88/ 5 7 5 5 7 6 7 5 5 6 4 4 8 7 49 5 5 76 6 4 4 4 5 4 9 6 77 4 4 6 8 44 8 8 8 cı /4 4/7 7/ / /6 6/94/45 5 8 47 7 4 9 7 4 6 7 5 5 9 9 84 4 4 6 4 4 5 8 5 8 5 6 6 8 5 8 6 5 9 8 4 6 9 5 6 4 4 4 98
Çizelge. (Devam) Gaziantep için aylık N^n değerleri [saat/ay] Ay / a f. Aralığı -4 5-8 Temmuz 9- -6 7- -4 Toplam -4 5-8 Ağustos 9- -6 7- -4 Toplam -4 5-8 Eylül 9- -6 7- -4 Toplam -9/-6-6/- -/ / /6 6/9 Sıcaklık Aralığı ' C] 9/ /5 5/8 8/ /4 4/7 7/ / /6 6/9 4/45 4 8 89 58 9-4 4 5 45 5 5-8 6 7 4 5 Ekim 9-6 8-6 7- -4 Toplam -4 5-8 Kasım 9- -6 7- -4 Toplam -4 5-8 Aralık 9- -6 7- -4 Toplam 4 5 4 5 5 o' 5 9 6 6 4 6 6 5 6 7 5 8 48 7 7 8 4 5 5 4 8 4 5 9 4 7 4 6 7 58 6 4 7 4 9 4 8 6 87 5 5 76 4 6 4 69 4 8 7 8 9. 6 4 6 4 8 5 45 5 56 4 5 8 6 44 6 5 5 46 4 9 44 9 99! 56 44 4 59 5 6 49 8 45 5 8 7 8 8 4 6 4 58 58 8 7 8 9 59 6 5 7 9 95 7 8 55 7 6 4 6 5 6 4 9 7 7 8 6 8 7 95 47 5 9 4 7 47 7 7 7 47 87 7 9 5 5 5 5 7 7 4 4 7 5 4 5 49 7 9 99
Çizelge. Gaziantep için günün farklı 6 zaman dilimine ait yıllık A^, n değerleri [saat/yıl] Saat Sıcaklık Aralığı "C] Aralığı.97.6-6/- -/ / /6 6/9 9/ /5 5/88//4 4/7 7/ / /6 6/9 4/45-4 5 79 5 96 74 5 7 9 59 6 8 5-8 9 86 57 9 6 4 9 5 54 99 8 9-7 67 7 5 5 6 95 4 5 54 84 o -6 8 8 8 48 9 9 98 9 5 56 74 7-5 6 8 5 77 4 6 6 97 5 8 4 56-4 55 8 78 85 4 4 7 45 64 5 5 5 O O O Toplam 5 75 7 6 99 979 855 7 76 747 789 74 57 44 96 6 Ocak Nisan Temmuz Ekim Yıllık Toplam Şubat Mayıs Ağustos Kasım -7.5-4.5 -.5.5 4.5 7.5.5.5 6.5 9.5.5 5.5 8.5.5 4.5 7.5 4.5 4.5 Sıcaklık [ C] Şekil. Gaziantep ili için toplam aylık ve yıllık bin değerlerinin değişimi. 876 7884 876-556 - 7884 876-7.5-4.5-.5.5 4.5 7.5.5.5 6.5 9.5.5 5.5 8.5.5 4.5 7.5 4.5 4.5 Şekil. Gaziantep ili için yıllık toplam bin değerlerinin yığmalı (kümülatif) değişimi.
Sıcaklık Aralığı [ C] co co Şekil. Gün içerisindeki zaman dilimlerinin bin değerleri üzerindeki etkisi. Tipik Bir Bina İçin Yıllık Isıtma Enerjisi İhtiyacının ve Yakıt Miktarının Hesabı Hesaplamalarda tipik bina iki farklı şekilde ele alınmıştır. Birinci olarak bina, 4 Haziran tarihinden itibaren mecburi standart olarak yürürlüğe giren TS 85 "Binalarda Isı Yalıtımı Kuralları" standardına [] uygun seçilmiş (Tip A) ve buna göre hesaplamalar yapılmıştır. İkinci olarak aynı binanın 6 Ocak 985 tarihinde yayınlanan eski TS 85'e [] göre uygun olması durumunda (Tip B) yıllık ısıtma enerjisi ve gerekli doğal gaz miktarı belirlenmiştir. Bina Gaziantep'te konut amaçlı kullanılmakta olup, toplam kullanım alanı 67 m ve 6 katlıdır []. Bina, eski ve yeni TS 85 "Binalarda Isı Yalıtımı Kuralları" standardına uygundur [, ]. Binaya ait fiziksel ve ısıl özellikler çizelge 'te verilmiştir. Isıtma sisteminin verimi.9 (doğal gaz yakıtlı) olduğu kabul edilmiştir. Isıtma için denge noktası sıcaklığı 8 C seçilmiştir. Binanın hava değişim katsayısı olarak alınmıştır. Binanın, haftanın 7 günü, tüm gün boyunca kullanımda olduğu varsayılmıştır. Çizelge. Tipik binaya ait ısıl ve fiziksel özellikler [] Yapı Elemanı Dış Duvar Dış Duvar Tavan Taban (Döşeme) Pencere (Çift camlı) Havalandırma Alan [m ] 7.45 548. 5. 5. 8. - t/[w/m o C] Tip A TipB.58.6.65.6.58.48.66.5.6.6 - - K top =I.UA UA [W/ C] Tip A 7.9 4.5 4. 65. 69. 64. 847.6 TipB 87.7 65.68 9.8.57 69. 67. 485.
Tip A için Hesaplamalar Çizelge 'den bulunan A^, n değerleri, binanın toplam ısı transfer katsayısı AT, op =847.6 W/ C, 77=.9 ve T b =\S C değerleri, eşitlik ve 'de yerine konulursa, yıllık ısıtma enerjisi gereksinimi Q top =965 kwh olarak bulunur. Doğal gazın alt ısıl değeri 454.5 kj/m olarak alınırsa, eşitlik 'ten yeni TS 85'e uyan Tip A binasının yıllık yakıt miktarı tüketimi /?,= m olarak bulunur. Her bir sıcaklık ve zaman aralığı için gerekli <o/ yıllık ısıtma enerjisi çizelge 4'da verilmiştir. Çizelge 4. Tip A için farklı zaman ve sıcaklık aralıklarında hesaplanan yıllık ısıtma enerjisi Saat -9/-6-6/- -/ / /6 6/9 Sıcaklık Aralığı C] 9/ /5 5/8 8/ /4 4/7 7/ / /6 6/9 Toplam [k\vh] -4 5-8 9- -6 7- -4 Toplam [kwh] 64 747 6 5 79 644 74 4 66 764 84 784 76 475 4485 9 96 87 89 8 47 86 65 46 6 55 77 46 76 6675 575 777 49 464 4454 64 48 8 665 684 665 4485 88 5 84 44 4 74 757 485 5 499 688 795 449 4659 467 775 4 88 449 965 Bu çalışmada ayrıca aylık ısıtma enerjisi miktarı da hesaplanmıştır. Burada örnek olarak Ocak ayına ait ısıtma enerjisi miktarı çizelge 5'te verilmiştir. Şekil 4'te ısıtma için gerekli doğal gaz miktarının yıl boyunca değişimi görülmektedir. Çizelge 5. Tip A için farklı zaman ve sıcaklık aralıklarında Ocak ayına ait ısıtma enerjisi Saat -9/-6-6/- -/ / /6 6/9 Sıcaklık Aralığı C] 9/ /5 5/8 8/ /4 4/7 7/ / /6 6/9 Toplam [kwh] -4 5-8 9- -6 7- -4 Toplam [kwh] 7 94 9 94 47 65 8 57 45 86 7 7747 6 86 967 75 9 58 5 87 9 5 967 49 5 45 45 49 7 477 95 5797 49 9 568 56 7 6 857 8695 666 56 776 855 4466
5 45 4 5 6 A y 7 8 9 Şekil 4. Tipik Bina (Tip A) için aylık doğal gaz miktarının değişimi. Tip B için Hesaplamalar Çizelge 'den bulunan Nbm değerleri, binanın toplam ısı transfer katsayısı ^=485. W/ C, rç=.9, 7*= 8 C ve H= 454.5 kj/m değerleri eşitlikler -'de yerine konulursa, yıllık ısıtma enerjisi gereksinimi Q top =65958 kwh ve yıllık yakıt gereksinimi F top =774 m olarak bulunur. Her bir sıcaklık ve zaman aralığı için gerekli yıllık ısıtma enerjisi çizelge 6'da verilmiştir. Çizelge 6. Tip B için farklı zaman ve sıcaklık aralıklarında hesaplanan yıllık ısıtma enerjisi Saat -4 5-8 9- -6 7- -4 Toplam [kwh] -9/-6 799 9 66 998-6/- 98 48 5 588 58 -/ 846 8759 7 85 648 56 / 8 5 467 5774 75 6894 /6 8955 578 959 55 6/9 954 8774 86 784 977 45 55 Sıcaklık Aralığı [ C] 9/ 5876 56 5 5797 556 884 76 556 649 5688 49 78 55 /5 5/8 8/ /4 4/7 7/ / /6 6/9 985 867 7 76 94 89 8 854 8 97 Toplam [kwh] 587 585 8 678 8474 5476 65958 Sonuçların Karşılaştırılması Örnek binanın yeni ve eski TS 85'e uygun olması durumlarında (Tip A ve B) bin yöntemiyle elde edilen yıllık ısıtma enerjisi gereksinimi ve doğal gaz miktarı, yeni TS 85'te verilen hesap yönteminden elde edilen değerlerle çizelge 7'de karşılaştırılmıştır. Bin yöntemiyle yapılan hesaplarda binanın denge noktası sıcaklığı olarak 7^=8 C alınmıştır. Çizelgeden, Tip B'nin, Tip A'ya göre % daha fazla doğal gaz tüketeceği görülmektedir. Bu değer binaların yeni TS 85'e [] uyularak yapılması halinde elde edilebilecek enerji tasarrufunu göstermektedir. Yeni TS 85'te verilen yönteme göre hesaplanan ısıtma enerjisi ve dolayısıyla doğal gaz miktarının, bin yönteminden bulunan değerlerden oldukça düşük olduğu çizelge 8'den açıkça görülmektedir. Bu farklılık yeni TS 85'te uygulanan hesap yönteminden
kaynaklanmaktadır. Yeni TS 85 'te iç ve dış ısı kazançları göz önüne alınmakla birlikte, hesaplamalarda aylık ortalama dış sıcaklık ve güneş ışınım değerleri bölgesel bazda alınmaktadır. Gerçeğe yakın ısıtma enerjisi miktarının tespiti için yerel değerlerin alınması gerekir []. Bin yönteminde binanın iç ve dış ısı kazançları, ısıtma enerjisi gereksinimi hesaplarına doğrudan girmemekte olup, bu kazançlar binanın denge noktası sıcaklığını (Tb) etkilemektedir. Kazançların artmasıyla birlikte binanın denge noktası sıcaklığı da düşecektir. Daha düşük denge noktası sıcaklıklarında (7V=6 ve 4 C) elde edilen yıllık ısıtma enerjisi gereksinimleri ve yakıt tüketimleri de Çizelge 7'de gösterilmiştir. Çizelgeden de görülebileceği gibi, 7Vnin azalmasıyla birlikte, bin yönteminden ve yeni TS85'de önerilen yöntemden elde edilen yıllık ısıtma enerjisi değerleri birbirine yaklaşmaktadır. Tip A için, 7^=4 C'de, iki yöntemden elde değerler hemen hemen aynıdır. Bin yöntemiyle ısıtma enerjisi gereksinimini doğru olarak tahmin edebilmek için, öncelikle binanın iç ve dış ısı kazançlarının denge noktası sıcaklığı üzerine etkisi ortaya konmalıdır. Bunu yapabilmek için detaylı bilgi literatürde [, 4, 4, 5] mevcuttur. Çizelge 7. Yıllık ısıtma enerji gereksinimleri ve doğal gaz miktarlarının karşılaştırılması Yıllık Isıtma Enerjisi [kwh] Doğal Gaz Miktarı [m J ] Y öntem T b =8 C T b =6 C T b =4 C T b =8 C T b =6 C T b =4 C Tip A 965 774 449 79 9 Bin TipB 65958 4475 66655 774 58 77 TS85 766 499 SONUÇ Bu çalışmada enerji tahmin yöntemlerinden birisi olan bin metodu ile binalarda ısıtma enerjisi ve yakıt miktarının hesaplanması açıklanmıştır. Bin metodunda kullanılmak üzere Gaziantep ili için gerekli veriler 9 yıllık saatlik ölçüm değerleri kullanılarak tespit edilmiştir. Gaziantep'te tipik bir binanın eski ve yeni TS 85'e uygun olması durumlarında gerekli ısıtma enerjisi miktarı ve doğal gaz miktarı hesaplanmıştır. Yeni TS 85'e uygun binalarda ısıtma için gerekli doğal gaz miktarının daha az olduğu tespit edilmiştir. Yeni TS 85'te verilen hesap yöntemine göre elde edilen ısıtma enerjisi miktarının, 7^=8 C için bin yöntemine göre daha düşük çıktığı belirlenmiştir. Denge noktası sıcaklığının azalmasıyla iki yöntem arasındaki fark azalmaktadır. Sonuç olarak, bin yöntemi ile binalarda ısıtma için gerekli yakıt miktarı kolaylıkla tahmin edilebilir. Daha geniş bir çapta il merkezindeki binaların özellikleri bilinirse, belirli bir zaman periyodu için gerekli doğal gaz miktarı belirlenebilir. Ancak binanın iç ve dış ısı kazançları göz önünde bulundurularak denge noktası sıcaklığı doğru olarak tespit edilmelidir. SİMGELER A : Alan [m ] F top : Toplam yakıt gereksinimi [m ] veya [kg] H : Yakıtın ısıl değeri [kj/ m ] veya [kj/ kg] i : Sıcaklık aralığı r\ : Isıtma sisteminin verimi 4
<>p M N, bin Q T b T o top U Binanın toplam ısı transferi katsayısı [W/ C] Toplam sıcaklık aralığı sayısı Belirli bir sıcaklık aralığında geçen süre [saat] Yıllık enerji miktarı [W.h] Denge noktası sıcaklığı [ C] Sıcaklık aralığının orta noktası [ C] Toplam Isı transfer katsayısı [W/m C] KAYNAKLAR. Bulut, H., Büyükalaca, O. and Yılmaz, T.,. Determination and Application of the Data Used in Energy Estimation Methods for İstanbul. Proceedings of 5th International HVAC&R Technology Symposium, TTMD- The Turkish Society of HVAC&Sanitary Engineers, 9 April- May, İstanbul.. ASHRAE- Fundamentals 99. Chapter 8- Energy Estimating Methods. Atlanta, USA.. Kreider, J. F. and Rabl, A., 994. Heating and Cooling of Buildings-Design Efficiency, Chapter-8. McGraw-Hill, Inc. 4. Al-Homoud, M. S.,. Computer-Aided Building Energy Analysis Techniques. Building and Environment, Vol. 6, pp. 4-4. 5. Bulut, H., Büyükalaca, O., and Yılmaz, T.,. Bin Weather Data for Turkey. Applied Energy, Vol. 7, No:, pp. 5-55. 6. Satman, A., Altun, G. ve Göktekin, A., 99O.Türkiye'de Konutların Isıtılmasında Doğal Gazın Kullanım Potansiyeli. Türkiye 5. Enerji Kongresi Teknik Oturum Tebliğleri, Cilt, Sayfa - 44, Ankara. 7. Kılkış, B. ve Okutan, C, 99. Isıtma ve Soğutmada İleri Teknoloji Sistemleri ile Akılcı Enerji Kullanımı. Türkiye 5. Enerji Kongresi Teknik Oturum Tebliğleri, Cilt, Sayfa 89-4, Ankara. 8. İleri, A. ve Üner, M., 998. Türkiye Şehirleri İçin Tipik İklim Verileri, Mühendis ve Makine, Cilt 9, Sayı 46, Sayfa -4. 9. Dağsöz, A. K., ve Bayraktar, K. G., 999. Türkiye'de Derece-Gün Sayıları ve Enerji Politikamız. MMO Tesisat Mühendisliği Dergisi, Temmuz-Ağustos 999, Sayfa -4.. Büyükalaca, O., Bulut, H. ve Yılmaz, T.,. Türkiye'nin Bazı İlleri İçin Derece-Gün Değerleri.. Ulusal Isı Bilimi ve Tekniği Kongresi Bildiriler Kitabı, Sakarya, Cilt, Sayfa 7-.. Bulut, H., Büyükalaca, O. ve Yılmaz T.,. Adana İlinde Binalarda Enerji Analizi İçin Detaylı Meteorolojik Değerler", 6. Ulusal Soğutma ve İklimlendirme Tekniği Kongresi Bildiriler Kitabı, Sayfa.5-, Adana.. Gümrah, F., Katırcıoğlu, D., Okumuş, S., Aykan, Y. ve Kılınçer, N.,. Derece-Gün Kavramıyla Ankara İçin Gaz Talebinin Modellenmesi, Türkiye 8. Enerji Kongresi Bildiriler Kitabı, Ankara, Sayfa 7-87.. TTMD,. Türkiye İklim Verileri. Türkiye Tesisat Mühendisleri Derneği Teknik Yayınları, Ankara. 4. Büyükalaca, O., Bulut, H. and Yılmaz, T.,. Analysis of Variable-Base Heating and Cooling Degree-Days for Turkey. Applied Energy, Vol. 69, No: 4, pp. 69-8. 5. Arısoy, A., Demirçivi, T., Toros, H., Şen, O. ve Şayian, L., 999. Sıcaklık Aralığı Yöntemiyle Yıllık Yakıt Tüketiminin Hesabı. Tesisat Dergisi, Mart 999, Sayı 9, Sayfa -5. 6. Durmayaz, A., Kadıoğlu, M. and Şen, Z.,. An Application of the Degree-Hours Method to Estimate the Residential Heating Energy Requirement and Fuel Consumption in İstanbul. Energy, Vol. 5, pp. 45-56. 7. Durmayaz, A. and Kadıoğlu, M.,. Heating Energy Requirements and Fuel Consumptions in the Biggest City Centers of Turkey. Energy Conversion & Management Vol. 44, pp. 77-9. 5
8. Sarak, H. and Satman A.,. The Degree-Day Method to Estimate the Residential Heating Natural Gas Consumption in Turkey: A Case Study. Energy, Vol. 8, pp. 99-99. 9. Bulut, H., Büyükalaca, O., Yılmaz, T. ve Aktacir, M. A.,. GAP Bölgesi İçin Detaylı İklim Verileri. GAP IV. Mühendislik Kongresi Bildiriler Kitabı, Sayfa 8-9, 6-8 Haziran, Şanlıurfa.. TS 85, 998. Binalarda Isı Yalıtım Kuralları, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.. MMO Yayın No: 84, 99. Kalorifer Tesisatı Proje Hazırlama Teknik Esasları, TMMOB Makine Mühendisleri Odası, 9. Baskı, Ankara.. Karakoç, H.,. Uygulamalı TS 85 ve Kalorifer Tesisatı Hesabı, İzocam yayınları.. Bulut, H., Büyükalaca, O., Yılmaz,. Binalarda Isı Yalıtım Hesabında Kullanılan Aylık i Ortalama Dış Sıcaklık Değerlerinin İncelenmesi.. Ulusal Isı Bilimi ve Tekniği Kongresi ; Bildiriler Kitabı, Sayfa 89-94, Konya. ' TA. Kodah, Z. H., El-Shaarawi, M. A. I., 99. Weather Data in Jordan for Conventional and Solar HVAC Systems. ASHRAE Transactions, Vol. 96(), pp. 4-. 5. Claridge, D. E., Bida, M., Krarti, M., Jeon, H. S., Hamzavvi, E, and Zwack, W., 987. A Validation Study of Variable-Base Degree-Day Heating Calculations. ASHRAE Transactions, Vol. 9(), pp. 57-89. BİLDİRİ YAZARLARI Yrd. Doç. Dr. Hüsamettin BULUT 97 yılında Halilan-Mardin'da doğdu. İlk, orta ve lise öğrenimini Batman'da tamamladı. 99 yılında Çukurova Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Makina Mühendisliği Bölümünden mezun oldu. Aynı yıl Harran Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümünde araştırma görevlisi olarak göreve başladı. Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Makina Mühendisliği Anabilim Dalında 996 yılında, Yüksek Lisansını, yılında Doktorasını ise tamamladı. 99-998 yılları arasında f Harran Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümünde, 998- '/ yılları arasında ise Çukurova Üniversitesinde Araştırma Görevlisi olarak çalıştı. Halen Harran Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümünde Yrd. Doç. Dr. olarak çalışmaktadır. Çalışma alanları ısıtma ve soğutma sistemleri için iklim verilerinin analizi, enerji analizi, ısıtma ve soğutma sistemleri ve uygulamalarıdır. Doç. Dr. Orhan BÜYÜKALACA 964'te Kaş-Antalya'da doğdu. İlk, orta ve lise öğrenimini Antalya'da tamamladı. 984 yılında Çukurova Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fakültesi, Makina Mühendisliği Bölümünden mezun oldu ve aynı bölümde araştırma görevlisi olarak çalışmaya başladı. 987 ı yılında Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makina Mühendisliği Anabilim f Dalında Yüksek Lisansını tamamladı. 99 yılında Manchester Üniversitesinde Doktorasını V tamamladı ve aynı yıl Çukurova Üniversitesi, Makina Mühendisliği Bölümüne Yrd. Doç. Olarak atandı. 998 yılında Makina Mühendisliğinde Isı Tekniği Bilim Dalında Doçent oldu. Halen aynı bölümde öğretim üyesidir. 99 ve 996 yıllarında School of Engineering, University of Manchester, UK'de Visiting Researcher olarak bulundu. 99- yılları arası Çukurova Üniversitesi, Soğutma ve İklimlendirme Tekniği Uygulama ve Araştırma Merkezi 6
(SİMER) Müdür Yardımcılığı görevini yürüttü. yılından itibaren SiMER Müdürlüğü görevini sürdürmektedir. Çalışma alanları ısıtma ve soğutma sistemleri için iklim verilerinin analizi, enerji analizi, ısı pompaları ve türbülanslı akışta konveksiyonla ısı transferi ve soğutma sistemleri uygulamalarıdır. Prof. Dr. Tuncay YILMAZ 945 yılında Tarsus'ta doğdu. 968 yılında Berlin Teknik Üniversitesi Makine Fakültesini bitirdi. 97 yılında aynı Üniversitede doktorasını tamamladı. 97 yılında Karadeniz Teknik Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümünde göreve başladı. 977 yılında Makine Mühendisliği Bölümünde Isı ve Kütle Transferi Bilim Dalında doçent oldu. 98 yılında Çukurova Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü Termodinamik Anabilim Dalına Profesör olarak atandı. Almanya dışında İngiltere'de Cambridge ve Liverpool Üniversitelerinde, ABD'de Massachusetts Institute of Technology'de misafir öğretim üyesi olarak bulundu. 98-98 yılları arası Karadeniz Teknik Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölüm Başkanlığı görevi yaptı. 986-989 yılları arasında Çukurova Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dekanlığını ve 98- yılları arasında da Çukurova Üniversitesi, Makine Mühendisliği Bölüm Başkanlığını yürüttü. Çukurova Üniversitesi, Soğutma ve İklimlendirme Tekniği Uygulama ve Araştırma Merkezi (SİMER) Müdürlüğü görevini 99- yılları arasında sürdürdü. Halen, Çukurova Üniversitesi, Mühendislik- Mimarlık Fakültesi Dekanlığı görevini yürütmektedir. Isı transferi, ısıtma ve soğutma sistemleri ve uygulamaları, enerji analizleri, iklim verileri ve çok fazlı akışlar üzerine çalışmaktadır. 7
tmmob makina mühendisleri odası II. DOĞAL GAZ & ENERJİ YÖNETİMİ KONGRESİ Eylül / GAZİANTEP ISI YALITIMI İLE ENERJİNİN VERİMLİ KULLANILMASI Timur DİZ İZODER
II. DOĞALGAZ & ENERJİ YÖNETİMİ KONGRE ve SERGİSİ TMMOB Makina Mühendisleri Odası Gaziantep Şubesi Gaziantep, Eylül ISI YALITIMI İLE ENERJİNİN VERİMLİ KULLANILMASI Timur DİZ İZODER t, f ÖZET Dünya üzerindeki birincil enerji kaynaklarının hızla tükenmesi üzerine gelişmiş ülkeler başta olmak üzere tüm ülkeler enerji ihtiyaçlarını kontrol altına alma ve enerjiyi etkin kullanma yöntemleri geliştirmişlerdir. Ülkemizde de; başta sanayi ve konut sektörlerinde olmak üzere, enerji tüketimleri her geçen yıl artmaktadır. Konutlarda kullanılan enerjinin büyük bir kısmı ısıtma amaçlı olarak tüketilmektedir. Söz konusu bu enerjinin; etkin kullanılması, ısı yalıtımı ile sağlanabilir. i Enerjinin etkin kullanılmamasının bir diğer sonucu ise; hava kirliliğidir. Hava kirliliğine büyük ölçüde CO sebep olmaktadır ve CO her yanma reaksiyonu sonucuda yanma ürünü olarak atmosfere atılmaktadır. Kullanılan yakıtlar içerisinde (Petrol, kömür,vs.) yanma ürünü olarak en az CO oluşturan yakıt; doğalgazdır. Fakat ülkemizde doğalgaz ihtiyacının büyük bir kısmı ithal edilmektedir. Doğalgazın ithal edilmesi birim fiyatının; dışa bağlı etmenlerden etkilenmesine neden olmaktadır. İthal edilen doğalgaz miktarını ' arttırmadan daha çok kişinin bu enerjiden faydalanması için enerji ihtiyaçlarının kontrol altına alınması, yani binalarda ısı yalıtımı yapılması gerekmektedir. 9 Nisan 998'de yayımlanan TS 85 "Binalarda Isı Yalıtımı Kuralları" standardı; 4 j Haziran tarihinde uygulanması zorunlu standart olarak yürürlüğe girmiştir. Söz konusu.<; standart binalarda ısıtma amaçlı kullanılan enerji miktarını sınırlandırarak, enerji tasarrufu sağlamayı hedeflemektedir. Bu yönüyle TS 85 standardı, binalarda enerji verimliliği açısından bir dönüm noktası olarak kabul edilebilir. Standart bu haliyle sadece tarihinden sonra yapılan binalar için geçerlidir ve mevcut binaları kapsamına almamaktadır. Mevcut binaların hemen hemen hepsi yalıtımsızdır. Dolayısıyla bu binalarda çok büyük j miktarda enerji kaybı olmaktadır. Yalıtımsız binanın harcadığı doğalgaz ile Isı Yalıtımı ' yapılmış iki bina ısıtılabilir. Böylece doğalgaz yaygınlaştırılarak hava kirliliği azalabilir. -GİRİŞ / Gelişmekte olan ülkemizin, gerek nüfûs sayısındaki artış, gerekse de sanayide yapmış >ı olduğu atılım sebebiyle; enerji ihtiyaçları her geçen gün artmaktadır. Ülkemizin enerji kaynaklan, maalesef sürekli artan enerji ihtiyaçlarına cevap verememektedir. Günümüzde enerji ihtiyaçlarımız; sürekli artan enerji ithalatı ile sağlanmaktadır. Enerji ihtiyaçlarının artması ve verimli enerji kullanılmaması sonucunda; hava kirliliği artmaktadır. Global, anlamda hava kirliliğindeki bu artma kendisini küresel ısınma ve iklim değişikliği ile gösterir. )
5 s ^ î f " - "?;' ( ' * " '*' * " : - " ^ * ' $!" ' * ". 5 'ğ IIIMfflf '' 5 W 5 9 9 9 9 94 95 96 97 98 99 Yıllar. 'i! ^!. -il Kömür (xton) Dogalgaz (Mio. m) fi Petrol (xtons) Grafik : Yıllara göre birincil enerji ihtiyacının değişimi Dengesiz kentleşmenin ve enerjinin verimli kullanılmaması sonucu kişi başına tüketilen enerji miktarı büyük değişiklikler göstermekte ve hızla artmaktadır. IEA ülkelerinde 97 yılında kişi başına 4,68 TEP enerji tüketilirken, bu değer yılında 5 TEP değerine gelmiş ve 7 yıllık süreçte kişi başına tüketilen enerji miktarı teknolojinin gelişmesi sebebiyle sadece %7 oranında artış göstermiştir. Buna karşılık ülkemizde; kişi başına tüketilen enerji miktarı 97 ile yılları arasında %5,76 gibi dengesiz bir oranda artmıştır. 97 98 99 998 I Enerji Tüketimi (TEP/kişi) Grafik : Yıllara göre kişi başına tüketilen enerji miktarlarının değişimi Artan enerji ihtiyaçları, enerji üretiminin, enerji talebini karşılama oranını; 99 yılında %49 iken, 995 yılında %4'e, yılında %4'e gerilemiştir. 5 yılında bu oranın %5'e düşeceği hesaplanmıştır [4]. Mantıklı üretim-tüketim oranı değerlerine ulaşmak
için; enerji üretimini arttırmalı ve enerji verimli kullanılmalıdır. Bu oranlar grafik 'de gösterilmiştir. 6 5 49 48 48 45 46 4 4 4 9 8 7 4 5 L 9 9 9 9 94 95 96 97 98 99 Üretim/Tüketim (% Grafik : Yıllara üretim - tüketim oranları 97-998 yılları arasındaki Nihai Enerji tüketiminin (Çevrim Sektörü Hariç) sektörlere göre dağılımı incelendiğinde; Konutlarda ve Sanayide kullanılan enerjinin; toplam enerji tüketiminin ortalama %7-75'i mertebesindedir. [] Dolayısıyla bu sektörlerde enerji verimliliğine öncelikli olarak önem verilmeli ve gerekli düzenlemeler yapılarak hayata geçirilmelidir. Diğer 8% Kon ut o 4 % Sanayi 8% Grafik 4: Nihai enerji enerji tüketimlerinin sektörlere göre dağılımı (998). Dünyada küresel ısınma tehdidi ve hava kirliliğini azaltmak; günümüzün en önemli konularının başında gelir. Küresel ısınmanın oluşumunda sera gazının etkisi büyüktür. Sera etkisinin ana sebebi (%55 oranında) atmosfere atılan CCh'dir. Söz konusu CO, güneşten gelen ışınların bir kısmını absorbe ederken, kalan kısmını yansıtmaktadır. CO miktarı arttıkça, absorbe edilen enerji artar ve yansıyan ışın miktarı azalır. Böylece atmosfere atılan
CO küresel ısınmaya neden olmaktadır. Doğadaki bu denge değişimi; buzulların erimesine ve iklim şartlarının değişmesine yol açmaktadır. 98 yılında 8 milyon ton CO atmosfere atılmışken, yılında bu değer %5 oramda artış ile 55 milyon ton CO değerine ulaşmıştır. IEA'ya kıyasla düşük olmasına rağmen artış çok hızlıdır ve mutlaka bu artışın önüne geçilmelidir. CO; kömür veya petrol gibi fosil yakıtlar yandığında meydana gelen renksiz ve yanmayan bir gazdır. Atmosferde tehlikeli boyutlara varan insan kaynaklı sera gazı emisyonlarının iklim sistemi üzerindeki olumsuz etkisini önlemek ve CO emisyonlarının yılında 99 seviyesinde tutmak amacıyla İklim Değişikliği Çerçevesi Sözleşmesi 99 yılında imzaya açılmış ve 994 yılında yürürlüğe girmiştir.bu süreç devam ederken Aralık 997 de Kyoto'da toplanan.taraflar konferansı sırasında sera gazlarının yarattığı emisyon oranlarının sınırlandırılmasının yanı sıra 8- yıllarında bu gazların toplam emisyonları 99 yılı seviyesinin en az %5 altına çekilmesini öngören Kyoto protokolü imzaya açılmış ve gerekli prosedürlerin tamamlanmasından sonra yürürlüğe girmiştir. [7] Bu göstergelerin hepsi, eğer etkin enerji tasarrufu politikaları uygulanmazsa, önümüzdeki yıllarda da enerji ve çevre sorunları ile karşı karşıya kalınacağını ve enerjinin mutlaka tüm sektörlerde verimli kullanılması gerektiğini ortaya koymaktadır. Enerjinin verimli kullanılması; Binalarda Isı Yalıtımı ile enerji tasarrufu, Bina kabuğunda yalıtımlı doğrama ve camların kullanımı ile enerji tasarrufu Otomatik kontrol sistemleri ve verimli cihazların kullanılması ile enerji tasarrufu sağlanabilir. Konutlarda harcanan enerjinin yaklaşık %8'i ısıtma amaçlı olarak kullanılmaktadır. Bu konutların ısıtılması için savurgan yakıt kullanımı hem ekonomik olarak ülkemize zarar vermekte hem de yaşadığımız ortamı kirletmemize neden olmaktadır. Devlet İstatistik Enstitüsünün yılında yaptığı bina sayımına göre; Türkiye'de 7.88.675 adet bina bulunmaktadır ve bu binaların % l'i İstanbul'da yer almaktadır. [] Konutların ısıtılması için tüketilen enerjiyi azaltmanın en etkili yöntemi ısı yalıtımı yapmaktır [5]. Binalarda ısı yalıtımı uygulanması ile; Çatı, duvar ve döşemelerde tekniğine uygun ısı yalıtımı malzemeleri kullanılması ile ısıtma ve soğutma amaçlı tüketilen yakıt miktarının azalması, Hava kirliliği azalması, Sağlıklı ve konforlu bir ortam oluşması sonucunda sağlık giderlerinin azalması, Yapı bileşenlerinin yoğuşma sonucu korozyona uğraması önlenerek binanın korunması sağlanır. Binalarda enerji verimliliği ile ilgili olarak TS 85 "Binalarda Isı Yalıtım Kuralları Standardı", 9 Nisan 998 tarihinde tavsiye niteliğinde yürülüğe girmiş bu standardın paralelinde hazırlanan 8 Mayıs tarihli Isı Yalıtımı Yönetmeliği'nin yürürlüğe girmesinin ardından, 4 Haziran tarihinde uygulaması zorunlu hale gelmiştir [6].
Ağustos tarihinde yayımlanan "Yapı Denetim Kuruluşlarının Çalışma Usul ve Esasları" yönetmeliği ile ısı yalıtımı uygulamalarının kontrolü yapı denetim kuruluşlarına verilmiştir. - AMAÇ İnsanların gerekli konfor koşullarında yaşaması için; ilk ve en temel gereksinim ısınma ihtiyacıdır. Yaşadığımız ortamların ısıtılması; ilk çağlardan beri yakıt yakılması ile sağlanmaktadır. Doğa kanunları gereği ısı her zaman sıcak ortamdan, soğuk ortama doğru transfer olmaktadır. Dolayısıyla kışın sıcak olan yaşam alanlarından, soğuk olan dış ortama olan ısı geçişi, konfor şartlarının devamlılığının sağlanması için ısıtma sistemlerinde yakıt yakılarak kaybedilen enerji tekrar ortama verilmektedir. Kaybedilen enerjinin büyüklüğü; yakılan yakıt miktarını belirlediğinden enerji tasarrufu sağlamak için yaşadığımız mahalin ısı kaybı azaltılmalıdır. Yapı bileşenleri üzerinden geçen ısıl enerji miktarını sınırlandırmak yalıtımla mümkündür. Enerji tasarrufu sağlamak amacıyla Türkiye'de dahil bir çok ülke binalardan kaybedilen enerji miktarlarını yönetmelik ve standartlarla kontrol altına almıştır. Standart ye yönetmelikler zamanla güncellenerek binalardan kaybedilen ısıl enerji miktarının sınır değerleri aşağıya çekilmiştir. Türkiye'de 98 yılındaki ısı yalıtımı yönetmeliği, enerji tasarrufu sağlamak amacıyla 998 yılında yeniden düzenlenerek yürürlüğe girmiştir. TS 85 standardı ile önemli ölçüde iyileştirme yapılmış olsa da bu standardın halen geliştirilmeye ve yeni sınır limitleri ile yürürlüğe girmesi gerekmektedir...4.6.8. A/V (Alan - Hacim Oranı) 98 Türkiye 995 Almanya Türkiye Almanya Grafik 5: Almanya ve Türkiye'de Binalarda enerji kaybı limitleri. [] Bu çalışmanın amacı; yürürlüğe giren TS 85 "Binalarda Isı Yalıtımım Kuralları" standardının getirdiği kuralların uygulanması durumunda elde edilecek kazançların mertebeleri elde edilmeye çalışılmıştır. - Yalıtmışız Durumda Binanın Enerji İhtiyacı (Mevcut Durum); 4
İstanbul'da inşa edilecek olan; tuğla duvarlı betonarme karkas yapıda, 8 m taban alanı ve.4 m yüksekliğe sahip bir bina hesaplamalarımızda model olarak ele alınmıştır. Modelimizin ısı kaybeden yüzey alanlarını bulabilmek için; Modelin tuğla duvar alanı, toplam dış cephe alanının %5'si, Betonarme perde duvar alanı, toplam dış cephe alanının %5'i Pencere alanı, toplam dış cephe alanının %5'i olduğu kabul edilmiştir. Modelin tuğla duvarlı betonarme karkas yapıda olduğu kabulünden yola çıkarak, binanın yalıtımsız durumdaki çatı, duvar, taban ve pencere detayları gerçek uygulamalar göz önüne alınarak tespit edilmiştir. Tespit edilen bu detaylar aşağıda verilmiştir. Dolgu duvarlar: Betonarme duvarlar: Çatı: Taban: Pencereler: 9 cm yatay delikli tuğla üzerine içten cm ve dıştan cm sıvalı cm donatılı beton duvar üzerine îçten cm ve dıştan cm sıvalı cm iç sıva ve 5 cm betonarme yalıtımsız kırma çatı Yalıtımsız toprağa oturan taban Çift camlı plastik doğramalı pencere Model binanın ısı kaybeden kısımları üzerinde kademeli yalıtım yapılarak parasal tasarrufa ve kayıp ısı oranına etkileri incelenmiştir. Hesaplamalar TS 85 "Binalarda Isı Yalıtım Kuralları" Standartı esas alınmıştır []. Buna göre ısıtılan hacmin sıcaklığı 9 C ve dış ortam sıcaklığı II.Derece Gün bölgesinin aylık ortalama dış sıcaklık değerleri kullanılmıştır. Bu durumda yalıtımsız binanın yıllık net ısıl ihtiyacı Qmev=97'.77 kwh/yıl olarak hesaplanmıştır. 4. Yalıtımlı Durumda Binanın Enerji İhtiyacı (TS85 'e uygun olan durum); Model binanın, dış kabuğundaki yalıtım kalınlıkları TS 85 "Binalarda Isı Yalıtımı Kuralları" standardına göre hesaplanmıtır. Çatı yalıtım malzemesi olarak ısıl iletkenlik hesap değeri A h =,4 W/mK mineral veya bitkisel lifli ısı yalıtım malzemesi kullanılmıştır. Dış duvar yalıtım malzemesi olarak ısıl iletkenlik hesap değeri /\.h=, W/mK yüzeyi pürüzlü veya kanallı sentetik köpük ısı yalıtım malzemesi kullanılmıştır. Toprağa basan döşemelerde, yalıtım malzemesi olarak ısıl iletkenlik hesap değeri  h =,8 W/mK yüzeyi düzgün sentetik köpük ısı yalıtım malzemesi kullanılmıştır. Bu durumda yalıtımlı binanın yıllık net ısıl ihtiyacı QYAL=8.6 kwh/yıl olarak hesaplanmıştır. Model binada yalıtımlı durumdaki yapı bileşenleri aşağıda belirtilmiştir. Dolgu duvarlar: Betonarme duvarlar: Çatı: Pencereler: Toprak temaslı döşemeler: Yalıtımsız durumdaki detaya ek 4 cm ısı yalıtım tabakası Yalıtımsız durumdaki detaya ek 4 cm ısı yalıtım tabakası Yalıtımsız durumdaki detaya ek cm ısı yalıtım tabakası Çift camlı plastik doğramalı pencere Yalıtımsız durumdaki detaya ek 4 cm ısı yalıtım tabakası 5. Yalıtımlı ve Yalıtımsız Durumdaki Binanın Mukayesesi: 5
Yalıtımsız ve TS 85 standartına uygun olarak yalıtılmış, durumlar için model binanın yıllık net ısı ihtiyacı Tablo. 'de karşılaştırılmıştır. Doğalgaz bitim fiyatı 4. TL/m olarak alınmıştır. Yapı Bileşeninin Yalıtım Durumu Yıllık Isı kaybı kwh Isı Kaybı Oranı (%) Yakıt Tüketimi (m DG) Yakıt Maliyeti (TL/Periyod) Parasal Tasarruf (TL) YALITIMSIZ 9.77.498 4.599.6. TS 85'e göre YALITIMLI 8.6 4,9 4.74.88.4.8.77.64.98 Tablo. Yalıtımlı ve yalıtımsız durumda model binanın yakıt tüketimi ve parasal karşılığı. Tablo incelenirse;yalıtımlı durumda modelin bir yıllık ısı kaybı, yalıtımsız duruma göre yaklaşık %6 azaldığı görülür. Mikro ölçekte oluşacak değişikliğin makro ölçekte Türkiye'deki bina stoğunun enerji tüketimindeki etkisi,7 Milyar $ mertebesindedir. YILLAR Bina Sayısı Konut Sayısı 86. 45. 7.. Toplam bina ve 4 konut 6.5 565. Tablo. yılından sonra yapılan bina sayısı (TS 85 kapsamında olan binalar) Devlet İstatistik Enstitüsü verilerine göre Türkiye'de 998 yılında toplam 75 milyon m ruhsatlı bina yapılmıştır. TS-85 standardının uygulanması ile m"'de 8 kwh tasarruf sağlamak mümkündür. Bu tasarruf değeri tüm binalarda,5 milyar kwh ısıl enerjiye karşılık gelmektedir. Bu ısıl enerjiyi elde etmek için,4 milyon m doğalgaz yakılması gerekir. TS 85 standardının hasas bir şekilde uygulanması durumunda 998 yılından sonra yapılan ruhsatli binalarda yaklaşık olarak yılda 7.. ton CO ve Milyon USD değerinde enerji tasarrufu potansiyeli elde edilebilir. [8] EV APARTMAN TİCARİ, SIH, SOS. ENDÜSTRİYEL TOPLAM inşaat Alanı (m ).. 4.87. 4.56. 6.4. 75.. Tasarruf (8kWh/m ) x ( kwh).858. 7.897..6..5..5. Doğal Gaz x m 94. 8. 7...4. co Emisyonu Ton.. 9.87..76..44. 7.. Tablo 4.998 Yılından Sonra Yapılarda Yıllık Enerji Tasarrufu Potansiyeli 6
6- ÖNERİ: Binalarda, ısı yalıtımı uygulaması ile: > Mevcut yakıt miktarının yarısı ile tüm bina stoğu ısıtılabilir, > Sera gazı oluşumu ve hava kirliliği yarı yarıya azalır, > Yapı içerinde sağlıklı ve konforlu yaşam koşulları oluşur, > Ülkemizin toplam yakıt tüketiminde % 5 tasarruf sağlanır. TS 85 standartının amacı, ülkemizdeki binaların ısıtılmasında kullanılan enerji miktarlarını sınırlamayı, dolayısıyla enerji tasarrufunu arttırmayı hedeflemektedir. Standart bu amaca yönelik bir hesaplama metodunu ve değerlerini vermektedir. TS 85 standardı 4 Haziran tarihinden önce yapılmış binalara uygulanmamaktadır. Türkiye'de binaların sadece %,6'sının yalıtımlı olduğu göz önüne alınırsa mevcut binalarda önemli miktarda enerji potansiyeli mevcuttur. Bu durum "MEVCUT BİNALARDA ISI YALITIM YÖNETMELİĞİ" 'nin hayata geçirilerek, mevcut binalar için ısı yalıtımı uygulamalarının, kamuoyuna özendirilmesi ve "TEŞVİK SİSTEMİ" 'nin oluşturulması gerekliliğini göstermektedir. Kamuoyunun bilinçlendirilmesine yönelik Isı Yalıtımı ve Enerji Verimliliğinin; aile bütçesine olumlu katkılarının, konutlardaki daha sağlıklı ve kaliteli yaşam olanakları arttırıcı etkilerinin, şehirlerimizde temiz bir çevre oluşumunda ve hava kirliliğinin azaltılmasına yönelik faydalarının, anlatıldığı broşür, afiş, kitapçık vb hazırlanmalı ve ısı yalıtımı ve enerji verimliliği kavramlarının, halkımıza sevdirilmesi ile enerji verimliliği talebinin oluşması sağlanmalıdır. Bu konuda İZODER'in İstanbul ve Ankara'daki gaz dağıtım şirketleri ile yaptığı broşür ve afiş çalışmalar büyük ilgi görmüş, dağıtılan.7. adet broşürler ile vatandaşlarımıza yalıtım yoluyla enerji verimliliği konusunda bilgiler verilmiştir. Broşürlerde yer alan ücretsiz danışma hattı kurularak, vatandaşlarımızın şikayetleri kayda alınmış ve İZODER üyesi firmalar aracılığı ile çözülmüştür. 6- REFERANSLAR: [] Dünya Enerji Konseyi Türk Milli Komitesi, "Enerji İstatistikleri", 998 [] T.C. Başbakanlık Devlet İstatistik Enstitüsü, "Bina Sayımı ", [] T.C. Başbakanlık Devlet İstatistik Enstitüsü, "Bina İnşaatı İstatistikleri ", [4]A.K.Dagsöz, H.M.Yüksel, " Yapılarda Isı Yalıtımının Bireylere ve Ülke Ekonomisine Katkıları" Ulusal Enerji Verimliliği Kongresi,, s:9 [5] A.K.Dağsöz, "Yapılarda Isı Yalıtımı ve Buhar Geçişi" 99, Ankara 7
[6] T.C. Bayındırlık ve İskan Bakanlığı, "TS 85 Binalarda Isı Yalıtımı Kuralları Mecburi Standart Tebliği", 999, Ankara [7] İZODER, İzolasyon Dünyası Mayıs Haziran sayısı. [8] İZODER, Binalarda Enerji verimliliği seminer notları [9] İZODER, TS 85 Hesaplama Programı. [] B. H. Buyruk, " Binalarda Isı Yalıtım Kuralları" Ulusal Enerji Verimliliği Kongresi, 998, s: BİLDİRİ YAZARLARI TİMUR DİZ PROFESYONEL DENEYİM EĞİTİM 998-999 ERA Şehircilik Mimalık Müşavirlik Lmt.Şti. Kozyatağı/İstanbul 999 - Besa Mekanik Ltd.Şti. Mecidiyeköy/İstanbul - İZODER Mecidiyeköy/İstanbul 99-99 Pertevniyal Lisesi (Fen-Matematik Branşı) Lisans Eğitimi Yüksek Lisans Eğitimi 99-998 Y.T.Ü. Makine Fakültesi Makine Müh. Bölümü Beşiktaş/İstanbul 999- Y.T.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Mühendisliği Bölümü Termodinamik ve Isı tekniği Ana Bilim Dalı Beşiktaş/İstanbul KİŞİSEL BİLGİ Doğum Tarihi:..975 Doğum Yeri: Siegburg / Almanya 8
tmmob makina mühendisleri odası II. DOĞAL GAZ & ENERJİ YÖNETİMİ KONGRESİ Eylül / GAZİANTEP ISI YALITIMI VE ENERJİ TASARRUFU M. Hilmi ÖZTEMİR TMMOB MMO Gaziantep Şubesi Tesisat Komisyonu Başkanı 9
II. DOĞALGAZ & ENERJİ YÖNETİMİ KONGRE VE SERGİSİ TMMOB Makina Mühendisleri Odası Gaziantep Şubesi Gaziantep, Eylül ISI YALITIMI VE ENERJİ TASARRUFU M. Hilmi ÖZTEMİR TMMOB MMO Gaziantep Şubesi Tesisat Komisyonu Başkanı ÖZET Yalıtım kavramı ülkemizde henüz yeni zikredilmekle beraber, tarihte çok eskilerden beri varolmuştur. Kırsal kesimden, kentlere aşırı göç yapıların denetimini yok denecek yüzdelere ulaştırmış ve yalıtım ihmal edildiğinden "EKOLOJİK" denge bozulmuştur. Ülkemizde ısı yalıtımı, TS 85 Binalarda Isı Yalıtımı Kuralları ile mecburi hale getirilmiştir. Bu standart revize edilerek 4-Haziran-999 da Resmi gazetede yayınlanarak, Haziran- de yürürlüğe girmiştir. Ülkemizde gelişmeye paralel olarak daha fazla enerjiye gereksinim duyulmaktadır. Bunun neticesi enerji, bütçemizden önemli bir pay almaktadır. TS 85 standardın ısı ile ilgili tanımlar bölümünde, binalarda sıcaktan veya soğuktan korunma, yakıt ekonomisi ve yalıtım gider bilgileri, TASARRUF fikrini ortaya koymaktadır. Yalıtım kuralları, binanın yıllık ısı kaybına sınırlama getirerek enerji TASARRUFU sağlamayı ön görmüştür. Bu tasarruf, uygulamanın doğru yapılması ile yılda % 5-6 civarında olması mümkün olacaktır. Enerji politikaları, üretilen enerjiyi teşvik etmekte, ancak uygulama ihmal edilmektedir. Ucuz enerji kaynağı temin edilmesi ile enerjide büyük ölçüde tasarruf sağlamak mümkün olacaktır. Ülkemizde kullanılan enerjinin %6'sı sanayide, %5'i ise konutlarda kullanılmaktadır. Bu iki kesimde alınacak önlemler ile kuralların uygulanması çok önemlidir. Konutlarda ve sanayide enerji tasarrufunu, binaların tasarımından başlayarak, Dış kabuk, Yalıtım malzemeleri, akışkan taşıyan elemanların izolasyonu ve sanayide bazı pratik çözümler ile sağlamak mümkün olacaktır. Isı yalıtım kurallarının uygulanması kesin olarak ihmal edilememelidir. Mevcut standartlar yetersizdir, günün koşulları ve yöresel şartlar göz önüne alınarak revize edilmesi kaçınılmazdır
GİRİŞ ISI YALITIMI Isı yalıtımı, farklı sıcaklıktaki iki ortam arasındaki ısı transferini azaltmak için yapılan işlemdir. Isı yalıtımı, binanın tasarımından başlayarak, inşaatın bitimine kadar çeşitli kademelerde gerekli kurallar uygulanarak sağlamak mümkündür. Bunlar; Binanın proje aşamasında tasarımları, Dış kabuk malzemeleri tayini, Standart gereği yalıtım uygulamaları, Enerji taşıyan elemanların izolasyonu, Eski konut ve sanayi binalarında yalıtımın iyileştirilmesidir. Isı yalıtımı uygulamaları doğru şekilde yapılırsa aşağıdaki faydaları sağlamak mümkündür. Bunlar; Isı kaybını (%4-%8) arasında azaltmak mümkündür. Buna aynı oranda yakıt miktarının azalması ile TASARRUF demektir. Yakıt miktarının azalması, baca gazlarının azalması, dolayısı ile HAVA KİRLİLİĞİ- NİN azalması demektir. Daha sağlıklı konfor koşulları oluşur. Isıtma yükü azaldığından, tesis yatırım maliyeti azalır. Isı yalıtımı harcamalarını - sene gibi kısa bir zamanda amorti eder. TS - 85 BİNALARDA ISI YALITIM KURALLARI Ülkemizde yalıtım kurallarını belirleyen, revize edilerek Haziran/ de yürürlüğe giren TS-85 standardı binalarda MECBURİ hale gelmiştir. ı Isı yalıtımın amacı ilgili, standart Madde-4 de ülkemizdeki binaların ısıtılmasında enerji miktarlarını sınırlamayı dolayısı ile enerji "TASARRUFUNU" artırmayı ve enerji ihtiyacının hesaplanması sırasında kullanılarak standart hesap metodunu ve değerlerini belirtmekte-
dir. Madde metninde esasın "TASARRUF" olduğu aşikardır. Bu standartta uygulama alanları Madde-5 te belirtilmiştir. Ülkemiz ısıtma ve Enerji tasarrufu konusunda ısı yalıtım şartlarını belirleyen "TS 85 Binalarda Isı Yalıtım Kuralları ile TS 64 - Kalorifer Tesisatı Projelendirme Kuralları" standart ve yönetmelikleri ile uygulama kurallarıdır. TS 85 standardı Türkiye'yi 4 iklim bölgesine ayırmış ve bu bölgelerde tavsiye edilen toplam ısı geçiş miktarlarını sınırlandırarak yanlış uygulamalara engel olmak farklı hesaplamaları önlemek istemiştir. ısı Bu yaklaşım TS-85'in özünü oluşturmaktadır. Türkiye 4 iklim bölgesi için öngörülen geçiş katsayıları aşağıdaki cetvelde görülmektedir. l.bolge.bolge.bolge 4.BOLGE UD (W/m k),8,6,5,4 UT (W/m k),5,4,,5 UI (W/m k),8,6,45,4 UD= Dış Duvar, UT = Tavan, UI = Döşeme, UP= Pencere (Ts-64) UP (W/m k),8,6,6,4 ISI YALITIM ŞEKİLLERİ Isı yalıtımı binaların özelliği ve konumu göz önüne alınarak TS-85 standart şarlan yerine getirilerek uygulanmalıdır. Isı yalıtımı genel olarak üç şekilde yapılmaktadır. Bunlar; İçten yalıtım (münferit hacımlar) Sandviç duvarlar Dıştan yalıtım (mantolama) En ideal yalıtım şekli dıştan yalıtımdır. Bu sistemde "ISI KÖPRÜLERİ" tamamen yok olmaktadır. Diğer iki şekilde ısı köprüleri oluşması tedbir alınmazsa kaçınılmazdır. Isı yalıtımının en iyi şekilde olması için, yalıtım projelerinin binaya uygunluğu, yalıtım malzemelerinin seçimi ve uygulama teknik kurallarının yerine getirilmesi çok önemlidir. Detayların tecrübeli ve yetkili teknik elemanlarca yapılması ve uygulanabilir olması lazımdır. Isı yalıtımının yalnız binalarda değil, iç tesisatta kalorifer kazan daireleri ısıtıcı akımını sağlayan borularda ve kanallarda yalıtım önem taşımaktadır.
ISI YALITIM MALZEMELERİ Isı yalıtım malzemeleri, ısı iletkenlik katsayıları (,65 W/mk) dan küçük olan malzemelerdir. (ISO, CENS standartları). Yalıtım malzemelerinin özelliklerine göre binalarda kullanım şekillerinin ve uygunluğunun belirlenmesi önem arz etmektedir. Isı yalıtım malzemelerinin haricinde binanın dış kabuk, yani duvarlarda kullanılan malzeme seçimlerde önemlidir. Bu malzemelerinde, ısı yalıtım özelliğinin olması tercih sebebidir. Isı yalıtım özelliği olan dolgu malzemeleri, hafif malzemeleridir. Bu malzemelerin hafif olması nedeni ile binaya aşırı yük vermemekte, buda deprem açısından olumlu bir nedendir, ayrıca binada kullanılan demirin azalmasını sağlamaktadır. Binalarda kullanılan yalıtım özelliğine sahip dolgu malzemeleri; GAZBETON yapı elemanları BİMS yapı elemanları İZOLASYONLU TUĞLA (Hafif) PERLİT malzeme ve plaklar POMZA taşıdır. Isı Yalıtım Malzemelerinin Teknik Özellikleri: Isı iletim katsayısı (W/mK) Ses Yalıtımı Yangın Sınıfı DIN4 Mekanik dayanım (Basma) Buhar Difüzyon Direnci Su emme (hacimce) Camyünü,4 IYI Al 5-65 kpa %- Taş yünü,4 İYİ Al 5-65 kpa %,5- XPS,8-, - Bl -5 kpa 8-5 %-,5 EPS,4 - B-B 5-5 kpa -5 %-5 Poliüretan, - Bl-- -4 kpa - %-5 Cam köpüğü,58 - Al 4-88 kpa Fenol köpüğü,4 - Al -5 kpa -5 N/A Mantar levha,4-,55 - B N/A N/A N/A 4
BİNALARDA ISI YALITIMI YAPILMASI İLE YAKIT TASARRUFU Binalarda ve sanayi tesislerinde yakıt tasarrufu sağlayabilmek için, ısı yalıtım kurallarının kesinlikle standartlara uygun olarak yapılması ve yöresel olarak kullanılacak yakıtın uygun seçimi gereklidir. Isı yalıtımı uygulanan binada, enerjiden sağlanacak tasarruf TS 85 standartlarına göre %4-%6 arasıdır. Yakıt cinsi olarak (Gaziantep'te) katı yakıt kömür ve sıvı yakıt olarak ta (Fuel-oil) kalorifer yakıtı kullanılmaktadır. Katı yakıt (kömür) ithal Kalorifer yakıtı (Fuel-oil No:4) Doğalgaz (Tahmini) 5..-TL/kg. 9..-TL/kg 9.O.-TL/m Gaziantep - / Mayıs Yakıt Fiyatlarına Göre Tanzim Edilmiştir. YAKIT Kömür (ithal) Fuel-Oil No:4 Doğal gaz ISIL DEĞER 55 kcal/kg. 97 kcal/kg. 85 kcal/kg. BİRİM FİYAT 5..-TL/kg 9..-TL/kg 9..-TL/m ORTALAMA VERİM %65 %8 %9 TL/ kcal 5.x 55x,65 9.x 97x,8 9.x 85x,9 TL/ kcal 6,94 5,8 5,95 YAKIT BEDELİ MUKAYESELİ HESAP Bina iki katlı villa olup alnı 4 m, Hacmi m olursa; Qh Qyıl Qyıl Qyıl = m x 55kcal/h = 6.5 kcal/h = gün x saat x Qh = x x 6.5 = 7.6. kcal/yıl = 7.6.. kcal (Yalıtmışız bina) = 6... kcal (Yalıtımlı bina), (Yalıtımda %5 tasarruf sağlandığı kabul edilmiştir.) 5
YILLIK YAKIT GİDERİ (TL) YAKIT CİNSİ KÖMÜR FUEL-OİL DOĞALGAZ YALITIMSIZ 4.569.444..-TL 8.48.5..-TL.77.48.8.-TL YALITIMLI.84.7..-TL 4.4.66..-TL.885.7.4.-TL YAKIT OLARAK DOĞALGAZ KULLANILIRSA, Yalıtımlı binada tasarruf (Fuel-Oil 'e göre) %75'dir Yalıtımlı binada tasarruf (kömür'e göre) %6'dir ENERJİ TASARRUFU Dünya enerji kaynaklarının giderek azalması, buna karşın teknolojinin hızla yükselmesi, sanayileşmenin hızla artması, insanların yaşam düzeylerinin yükselmesi ile konfor şartlarının gelişmesi neticesinde "ENERJİ" nin etkin biçimde kullanımını zorunlu hale getirmektedir. Tasarruf fikri binaların tasarımını, Endüstriyel Tesislerde enerjinin iktisadi kullanımı ve ucuz enerji kaynaklarının teminini konusunda ön plana çıkarmıştır. Doğal gaz sanayide ve konutlarda enerji tasarrufuna en uygun bir yakıt türüdür. Enerji tasarrufu bilincinin gelişmesi, Isıtılan mahallerin, Sanayi tesislerinin, Enerji taşıyan elemanların "ISI İZOLASYONU" yapılarak PASİF enerji tasarrufu yapılmaktadır. "AKTİF" enerji tasarrufu ise enerjinin ÜRETİM ve KULLANIM safhalarında yapılacak uygulamalarla temin edilebilir. Bina tasarımları, yapılacak olan binanın çevresindeki fiziksel etmenler, binanın çevreye uygun tasarım parametrelerine göre olmalıdır. Tasarım yapılırken aşağıdaki kriterler göz önüne alınmalıdır. Binanın yeri ve konumu Binaların aralıkları Binanın yönü Binanın formu Binanın kabuğu Optik ve Termofiziksel özelliklerdir. 6