Bina Cephelerinde Enerji Etkinliği ve Isı Yalıtımı

More documents

Recommendations

Info

5. Ulusal Çatı & Cephe Sempozyumu 15 -16 Nisan 2010Dokuz Eylül Üniversitesi Mimarlık Fakültesi Tınaztepe yerleşkesi Buca – ĐZMĐRtanımlamada cephe formunun göz önünde bulundurulması gereklidir. Bina cephelerinde enerjietkinliğinin değerlendirilmesi ve ısı yalıtımı kullanımını etkileyen en önemli parametre ise cephekabuğunun optik ve termofiziksel özellikleridir. Bu özellikler aynı zamanda pasif iklimlendirme işleviaçısından cephe kabuğunu tanımlayan özelliklerdir. Pasif iklimlendirme işlevi açısından cephekabuğunun tanımı, kabuğun; Güneş ışınımına ilişkin yutuculuk, geçirgenlik, yansıtıcılık gibi optik ve Toplam ısı geçirme katsayısı, saydamlık oranı, zaman geciktirmesi, genlik küçültme faktörü gibitermofiziksel özellikleri ile yapılmaktadır.Yutuculuk, geçirgenlik ve yansıtıcılık katsayıları, sırasıyla, bileşen tarafından yutulan, geçirilen veyansıtılan güneş ışınımı miktarlarının bileşen dış yüzeyine gelen güneş ışınımına oranlarıdır.Cephenin dış yüzeyindeki güneş ışınımı, bileşenin optik özelliklerine bağlı olarak güneş ısısıkazancına dönüşür.Zaman geciktirmesi ve genlik küçültme faktörü, kabuğun opak bileşeninin katmanlarını oluşturanmalzemelerin ısı depolama kapasitelerine bağlı olan ve bileşenin yalıtım kapasitesini belirleyen ikiözelliktir. Bu özellikler bileşeni oluşturan katmanların, ısı iletkenlik katsayıları, kalınlıkları,yoğunlukları, özgül ısıları ve ısıl kapasitelerinin bir fonksiyonudur. Zaman geciktirmesi, gün içinde,kabuk bileşeni etkileyen maksimum sol-air sıcaklığın (güneş ışınımı ve sıcaklığının birleşik etkisiniifade eden sıcaklık) etkisinin, bileşenin iç yüzünde maksimum yüzey sıcaklığını oluşturuncaya kadargeçen zaman süresi olarak tanımlanmaktadır. Genlik küçültme faktörü ise gün içinde, ele alınanbileşene ilişkin maksimum iç yüzey sıcaklığı ile ortalama iç yüzey sıcaklığı farkının, maksimum solairsıcaklık ile ortalama sol-air sıcaklık farkına olan oranıdır, şeklinde tanımlanmaktadır. Toplam ısıgeçirme katsayısı bina kabuğunun gerek opak, gerekse saydam bileşenlerine ilişkin bir termofizikselözelliktir ve farklı iki çevreyi ayıran bir bina bileşeninin iki tarafında etkili olan hava sıcaklıklarıarasındaki fark 1 °C iken, 1 m 2 alandan, bu alana dik doğrultuda 1 saatte geçen toplam ısı miktarıolarak tanımlanmaktadır. Saydamlık oranı ise, saydam ve opak bileşenlerden oluşmuş binaelemanlarına ilişkin bir özellik olup, saydam bileşen alanının, bina elemanı alanına oranıdır[3].Cephe kabuğunun birim alanından yitirilen ve kazanılan ısı miktarları, ısı yalıtımının özelliklerinebağlı olarak değişim gösterir, dolayısıyla ısıtma ve soğutma yükleri de söz konusu termofizikselözelliklere bağlı olarak değişim gösterirler. Cepheyi oluşturan bina kabuğunun,• ısı yalıtım direncinin azalması, kışın dış ortama olan ısı kayıplarının artması ve bunun sonucuyakıt giderlerinin artması,• Đçeride ısıl konfor koşullarının sağlanamaması sonucunda kullanıcı sağlığı açısından sakıncalarve kullanıcı performansının istenilen düzeyde olmamasıgibi olumsuzluklar oluşmaktadır. Bu olumsuz etkileri gidermek, iç ve dış çevre aralarındaki ısıakımlarını kontrol edebilmek için ısı yalıtımı uygulanmaktadır. Isı yalıtımının kendisinden beklenenperformansı göstermede ne derecede gerekli olduğuna karar verilmesi, bina cephesinin enerji etkinsistemler olarak tasarlanması ile ilişkilidir. Bina cephelerinin ısıtma ve soğutma enerjisi harcamalarınıminimize ederek, enerji etkin sistemler olarak tasarlanması, yukarıda açıklanan yapısal parametreleriiçin en uygun değerlerin belirlenmesi sürecini kapsamaktadır. Bu tür bir tasarım binanın sadecekullanım aşamasında değil tasarım sürecinden itibaren enerji giderlerini minimize edecek şekildetasarlanması ve yapılmasına olanak sağlayabilmektedir.4. BĐR UYGULAMA ÖRNEĞĐBu çalışma, enerji etkinliği sağlama hedefine yönelik olarak bina cephesinin enerji etkin sistemlerolarak işlev görebilmeleri için, tasarım aşamasında enerji giderlerini azaltıcı çalışmaların gerekliliğive farklı yalıtım malzemelerinin bina ısıl yüklerine etkisini vurgulamak için yapılmıştır. Đstanbul’dayer aldığı düşünülen binanın kabuğunda kullanılan farklı yalıtım malzemelerinin, cephe yönüne vesaydamlık oranına bağlı olarak binanın ısıl yüklerine olan etkisini araştırmak için farklı yönlerdesaydam elemana (pencere) sahip 4m x 4m ebatlarında bir blok olduğu varsayılmıştır. Bloklar, tek
5. Ulusal Çatı & Cephe Sempozyumu 15 -16 Nisan 2010Dokuz Eylül Üniversitesi Mimarlık Fakültesi Tınaztepe yerleşkesi Buca – ĐZMĐRzondan oluşmaktadır, düz çatılıdır .Bloklarda saydam eleman olarak ahşap çerçeveli çift camlıpencere düşünülmüştür. Duvarların 20 cm beton bloktan oluştuğu, saydamlık oranının %30 olduğuvarsayılmış ve dış cepheye 5 cm kalınlığında farklı yalıtım malzemeleri uygulanmıştır. Zemine oturandöşeme katmanlarında, içten dışa doğru sırasıyla, 3 cm ahşap kaplama, 10 cm ısı yalıtımı(genleştirilmiş polistiren), 5 cm tesviye betonu, 10 cm grobeton, çatı döşemesinde, dıştan içe doğru suyalıtımı, 5 cm eğim betonu, 5cm ısı yalıtımı (cam yünü), 10 cm betonarme döşeme, 1 cm tavan sıvasıkullanılmıştır.Çalışmada ele alınan alternatifler, düşey cephe kabuğunun (dış duvarlar) yalıtımlı ve yalıtımsız olmasıve farklı ısı yalıtım malzemelerinin kullanılarak, (saydamlık oranı her cephe için %30 olacak şekilde),1. tüm cephelerde pencere olması2. güney cephesinde pencere olması3. kuzey cephesinde pencere olması4. doğu cephesinde pencere olması5. batı cephesinde pencere olması6. tüm cephelerin opak olmasışeklinde 6 alternatif oluşturulmuştur[4]. Bu alternatiflerde kullanılan ısı yalıtım malzemeleri ve bumalzemelerin ısı geçişine ilişkin fiziksel özellikleri herhangi bir firmadan alınmamış olup, söz konusumalzemeler ve fiziksel özellikleri, çalışmada enerji yüklerinin hesaplanmasında kullanılan DesignBuilder adlı enerji simülasyon programının malzeme kataloğundan seçilmiştir[5]. Seçilen vealternatiflerde kullanılan ısı yalıtım malzemeleri ve ısı geçişine ilişkin fiziksel özellikleri tablo 1 deverilmiştir.Tablo. 1. Alternatiflerde ele alınan ısı yalıtım malzemeleri ve ısı geçişine ilişkin fiziksel özellikleri[5].MalzemeIsı Đletkenlikdeğeri (λ), W/mKÖzgül ısı(c), J/kgKYoğunluk(ρ), kg/m 3camyünü 0,036 840 20taşyünü 0,038 840 40genleştirilmiş polistiren 0,04 1400 15ekstrüde polistiren 0,034 1400 35Oluşturulan her bir alternatif için ısıtma ve soğutma enerjisi yükleri yukarıda adı geçen DesignBuilder enerji simülasyon programı ile hesaplanmıştır. Design Builder, simülasyon motoru olarakbütünleşik bir simülasyon programı olan Energy Plus programını kullanan, kullanıcı kolaylığı içingeliştirilmiş görsel ara yüz programıdır[5]. Hesaplama sonuçları şekiller 1-6’da verilmiştir.K3500Yıllık enerji yükleri (kWh)300025002000150010005000Yalıtımsız Camyünü Taşyünü Gen.Isıtma Soğutma ToplamPolistirenEks.PolistirenŞekil 1. Tüm cephelerde pencere olması durumunda yıllık enerji yükleri değişimi
Page 3: 5. Ulusal Çatı & Cephe Sempozyumu
Page 7 and 8: 5. Ulusal Çatı & Cephe Sempozyumu
Page 9: 5. Ulusal Çatı & Cephe Sempozyumu

Bina Cephelerinde Enerji Etkinliği ve Isı Yalıtımı

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?