|
Enerji Etkin Pencere Sistemlerinin Türkiye Koşullarında Değerlendirilmesi
Güneş ısı kazancının sınırlandırılması, enerji korunumu, görsel ve ısıl konfor koşulları, gürültü kontrolü ve güvenliğin sağlanması önemli pencere tasarım ölçütlerini oluşturmaktadır. Geçtiğimiz yüzyılın son 25 yılında pencere sistemlerinin performanslarını artıran, özellikle enerji korunumu ve güneş kontrolü ile ilgili hedefleri gerçekleştiren yeni teknolojiler geliştirilmiştir. Berrak, yansıtıcı ve renkli camlar, düşük yayınımlı (Low-E) ve spektral seçici düşük yayınımlı (SS-LowE) film kaplamalar; düşük iletkenlik değerine sahip argon ve krypton gibi gazlarla bütünleştirilerek çok katmanlı, yalıtımlı cam üniteleri (YCÜ) oluşturularak pencerelerin ısıl performansları önemli düzeyde iyileştirilmiştir. Bu bağlamda farklı cam tipleri, ara dolgu malzemeleri ve doğrama bileşenlerinin kombinasyonları ile pencere seçeneklerinde çeşitlilik sağlanmakta ve bu çeşitlilik pencere tasarım sürecinde etkili olmaktadır. Pencere sistemleri, bina ve iklim bölgelerine göre farklı ısıl performans özellikleri göstermekte ve binanın yaz ve kış aylarındaki enerji davranışını doğrudan etkilemektedir [1]. Türkiye’de konut sektöründeki toplam enerji tüketiminin büyük bölümünün ısınma amaçlı enerji kullanımından kaynaklandığı bilinmektedir ve ülkemizdeki binaların ısıtılmasında kullanılan enerji miktarlarının sınırlandırılması amacına yönelik olarak hazırlanan TS 825 kapsamında binaların ısıtma enerjisi tüketimleri belirlenerek tasarım seçeneklerinin performansları değerlendirilebilmektedir [2]. Son dönemlerde özellikle sıcak dönemin etkin olduğu bölgelerde soğutma sistemlerinin yaygın kullanımına bağlı olarak binaların toplam enerji tüketimlerinde artış olduğu gözlenmekte; ancak standart ve yönetmeliklerde soğutma yüklerinin etkisi dikkate alınmamaktadır. Bu durum güneş ısı kazançlarının yüksek olduğu saydam yapı elemanlarının enerji tüketimine etkileri açısından önem taşımaktadır. Isıtma ve soğutma dönemlerinde binaların enerji tüketimini azaltacak pencere sistem tasarımı, sürdürülebilir gelişmede önemli bir adımı oluşturmaktadır. Bu çalışma genel olarak uygulanabilir pencere sistemlerinin, Türkiye’de farklı iklimlerdeki konut binalarının ısıtma ve soğutma dönemlerindeki enerji performanslarına etkilerinin belirlenmesine odaklanmaktadır. Bu amaca yönelik olarak, pencere teknolojilerindeki gelişmeler ışığında konut binalarında uygulanabilir pencere sistemleri oluşturulmuş ve sistemlerin, örnek bir konut binasında gerçekleşen yıllık toplam ısıtma ve soğutma yüklerine olan etkileri Ankara, İstanbul ve İzmir illeri için nümerik simülasyon yöntemi kullanılarak karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. 2. METODOLOJİ Pencere teknolojilerinin binanın enerji performansına etkilerinin belirlenmesinde DOE 2.1E bilgisayar programı kullanılmış ve girdi dosyalarında binaların ısıl performansını etkileyen koşullar, özellikler ve parametreler ayrıntılı olarak modellenmiştir. 2.1. Çevresel Veriler: Örnek bina simülasyonunda veri oluşturan bina, çevre ve bina alt sistemlerine ilişkin özellikler aşağıda özetlenmiştir: 1. Binaya ilişkin veriler: Bu çalışma kapsamında Türkiye’deki konut binalarını temsil eden 15mx15m boyutlarında, her katında iki konut biriminin yer aldığı, betonarme iskelet taşıyıcı sistemli, 5 katlı bir konut binası tasarlanmış ve çevresinde yer alan benzer binalar ile birlikte modellenmiştir. Binanın toplam kat alanı 1066 m2, brüt hacmi 7000 m3, toplam dış duvar alanı 548 m2 ve pencere alanı 235 m2’dir [3]. Bina cepheleri ana yönlere bakacak şekilde yönlendirilmiştir. Binanın çatı ve toprakla ilişkili yapı elemanlarında 5 cm; dış duvarlarda 1. derece iklim bölgesi için 3 cm ve diğer bölgeler için 5 cm extrüde polistren ile yalıtım öngörülmüştür. Buna göre dıştan yalıtılan dış duvar, çatı ve toprakla ilişkili döşemenin U değerleri sırasıyla 0.747 W/m2K (1. derece iklim bölgesi) 0.523 W/m2K (2. ve 3. derece iklim bölgesi), 0.505 W/m2K, 2.9 W/m2K’dir. 2. Pencere sistemlerine ilişkin veriler: Pencerelerin saydamlık oranı (pencere alanı/toplam cephe alanı) tüm cepheler için % 30 olarak kabul edilmiştir. Pencerelerde iç ortam gölge elemanı olarak tül perdeler tanımlanmış ve gün boyu kapalı olarak modellenmiştir. Pencerelerin 5 cm kalınlığında ahşap doğramalı (U=0.384 W/m2K) olduğu kabul edilmiştir. 3. İklimsel veriler: DOE 2.1E bilgisayar programı [4], saatlik verilere bağlı olarak kabuk yoluyla kaybedilen ve kazanılan ısı miktarını dikkate alarak, sabit bir iç ortam sıcaklık değerine göre binanın bulunduğu bölgede tipik bir yıla ait saatlik veriler (TMY) kullanarak enerji akışı analizi yapmaktadır. Simülasyonlarda Türkiye’de sırasıyla birinci, ikinci ve üçüncü iklim bölgelerini temsil eden iller olan İzmir, İstanbul ve Ankara illerine ait TMY [5] iklimsel veri dosyaları kullanılmıştır. 4. İç ve dış ortam koşullarına ilişkin kabuller: Binanın yaz ve kış dönemlerinde sürekli klimatizasyon ile her üç ilde de iç ortam sıcaklığının kış aylarında 21 ¡C, yaz aylarında 24 ¡C’de sabit tutulduğu varsayılmıştır. İç ortam ısı dengesini etkileyen insanlardan kaynaklanan metabolik ısı kazançları, binayı kullanan kişi sayısı ve kullanım şemaları, aydınlatma sistemi ve kontrol şeması, elektrikli cihazlardan kaynaklanan ısı kazançları ile iç ortam mobilya özellikleri tanımlanmıştır. Ayrıca binanın belli saatlerde doğal olarak havalandırıldığı da öngörülmüştür. 2.2. Pencere Sistem Seçenekleri: Konut binaları pencere seçenekleri için Türkiye’de üretilen 6 mm kalınlığında farklı fiziksel özelliklere sahip camlar öngörülmüştür (Tablo 1). Berrak, Low-E ve SSLow-E camlar ile 12 mm ara boşluklu, argon veya kuru hava dolgulu altı adet çift camlı, yalıtımlı cam ünitesi (YCÜ) oluşturulmuş ve ısı iletkenlik değeri (U), güneş ısı kazanç katsayısı (SHGC) ve gün ışığı geçirgenlik değeri (Tvis), Window5 [6] bilgisayar programı ile hesaplanarak DOE 2.1E programına veri oluşturulmuştur (Tablo 2). 3. SİMÜLASYON SONUÇLARI Farklı pencere seçenekleri uygulanmış örnek binanın üç iklim bölgesine ait TMY iklimsel veri dosyaları kullanılarak DOE 2.1E bilgisayar programı kullanılarak binanın saydam bölümlerinden olan net ısı kazanç (Qp+) ve kayıpları (Qp-) ile binanın toplam ısıtma (Qb-) ve soğutma (Qb+) yükleri hesaplanmış, Tablo 3’te verilmiştir. 4. DEĞERLENDİRME 4.1. Sıcak iklim bölgelerinde seçeneklerin değerlendirilmesi İzmir bölgesinde, konut binasının berrak tek camlı pencere için soğutma yükleri ısıtma yüklerinden % 43 oranında daha yüksektir. YCÜ’lerin kullanılmasıyla toplam ısıtma yükleri, 62.43 MWh’den 34.70 MWh’e kadar düşerken, soğutma yükleri 89.32 MWh den 67.02 MWh’e kadar azalabilmektedir. Berrak tek cam yerine YCÜ’lerin kullanılması pencerelerden gerçekleşen net ısı kazancını (Qp+) % 25 - % 50 oranında azaltmakta ve bu azalma binanın toplam soğutma yükünü (Qb+) % 12 ile % 25 oranları arasında iyileştirmektedir. Pencerelerden kaynaklanan net ısı kazanç ve kayıpları YCÜ’lerin U değeri ve SHGC değerlerine bağlıdır. SHGC değeri düşük olan SSLow-E camlı pencere seçenekleri, soğutma döneminde diğer seçeneklere göre yüksek performans göstermektedirler. Ancak özellikle sıcak iklimlerde pencere tasarımında gölge elemanlarının entegrasyonu ile güneş ısı kazancını azaltıcı ek önlemler de gerekli olmaktadır. İzmir bölgesinde ısıtma yükleri diğer illerle karşılaştırıldığında çok daha düşük değerler almaktadır ve YCÜ’lerden kaynaklanan net ısı kayıplarının toplam ısıtma yükleri içindeki payları (Qp-/Qb-) % 7 ile % 27 arasında değişmektedir. Berrak tek camlı pencereler yerine YCÜ’lerin kullanılması ile pencerelerden gerçekleşen net ısı kayıpları (Qp-) % 61 ile % 92 oranları arasında azalmaktadır ve buna bağlı toplam bina ısıtma yüklerindeki azalma oranı % 29 ile % 44 arasında gerçekleşmektedir. Soğutma döneminde yüksek performansa sahip SSLow-E camlar ısıtma döneminde de binanın enerji performansını tek cama göre yaklaşık % 40 oranında artırmaktadır (Şekil 1). 4.2. Ilıman iklim bölgelerinde seçeneklerin değerlendirilmesi İstanbul bölgesinde berrak tek camlı pencere için konut binasının ısıtma yükleri, soğutma yüklerinden % 52 oranında yüksek olması pencerelerin özellikle ısıl performanslarının iyileştirilmesi gereğini işaret etmektedir. YCÜ’lerin kullanılmasıyla pencerelerden kaynaklanan net ısı kaybı (Qp-) % 55 ile % 84 oranları arasında azaltılabilmekte ve böylece yıllık toplam ısıtma yüklerinde % 28 ile % 42 oranları arasında kazanç sağlanabilmektedir. Örneğin, berrak tek camlı pencereli konut binasında ısıtma yükleri 94.21 MWh’den Low-E kaplamalı ve argon dolgulu YCÜ ile 54.33 MWh’e kadar inebilmektedir. Berrak tek camlı pencerelerin toplam ısıtma yükü içindeki oranı (Qp-/Qb-) % 51 iken argon dolgulu Low-E kaplamalı sistemlerin kullanılması ile bu oran % 15’e kadar inmektedir (Şekil 1). YCÜ’lerin yıllık toplam ısıtma yükleri, soğutma yüklerinden % 1 ile % 19 oranları arasında daha yüksektir; ancak binaları soğutmak için kullanılan elektrik enerjisi maliyetinin ısıtma için kullanılan enerji maliyetinden daha yüksek olduğu düşünüldüğünde soğutma enerjisinin toplam enerji tüketimine etkisinin fazla olduğu söylenebilir. YCÜ’lerin net ısı kayıplarının binanın toplam ısıtma yükü içindeki payları % 15 ile % 32 arasında değişirken, net ısı kazançlarının toplam soğutma enerjisi tüketimindeki payları yaklaşık % 40 oranındadır. Bu nedenle hem ısıtma hem de soğutma döneminin etkili olduğu bölgelerde toplam enerji tüketimini en aza indirmeyi hedefleyen optimum çözümler gerekli olmaktadır. Örneğin, SSLow-E kaplamalı sistemler ısıtma yüklerini yaklaşık % 40, soğutma yüklerini de % 22 oranında azaltarak optimum çözümler sağlamaktadır (Şekil 1). SSLow-E camlar, düşük SHGC değerlerine bağlı olarak kış aylarında faydalı güneş ısı kazançlarını da bir miktar azaltmaktadırlar. 4.3. Soğuk iklim bölgelerinde seçeneklerin değerlendirilmesi Isıtma döneminin etkin olduğu Ankara’da konut binasının tüm pencere sistemleri için toplam soğutma yükleri, ısıtma yüklerinden yaklaşık % 70 oranında daha düşüktür. Pencerelerin binanın toplam ısıtma yükü içindeki payları (Qp-/Qb-), berrak tek camlı pencere için % 45 oranında gerçekleşirken; YCÜ’ler için bu oran % 14 ile % 28 oranları arasında değişmektedir. Berrak tek camlı konut binasının ısıtma yükü 154.3 MWh’den argon gazı dolgulu Low-E kaplamalı YCÜ’nün kullanımıyla 99.4 MWh’e düşmektedir. Böylece pencereden gerçekleşen net ısı kayıpları berrak tek cama göre % 81 oranında azalarak binanın toplam ısıtma yüklerinde % 36 oranında iyileşme sağlanabilmektedir. Isıtma enerjisi miktarı SSLow-E camların kullanımıyla kışın güneş ısı kazançlarının azalmasına bağlı olarak bir miktar yükselse de soğutma döneminde berrak tek cama göre binanın toplam soğutma yükünde yaklaşık % 20 oranında iyileşme sağlamaktadır (Şekil 1). 5. SONUÇLAR Yapılan analizler, pencere sistemlerinin iklimsel bölgelere göre ısıtma ve soğutma dönemlerinde binanın enerji tüketimine olan etkilerinin farklı olduğunu göstermektedir. Bu bağlamda pencere tasarımında, pencere sistemlerinin binanın toplam enerji performansına etkilerinin, sürdürülebilirlik hedeflerine ulaşmada anahtar tasarım ölçütlerinden birisi olarak değerlendirilmesinin önemi ortaya çıkmaktadır. Pencere sistem tasarım ve seçim süreci, konut tasarımı, çevresel etmenler ve iklimsel faktörler arasındaki etkileşimi de kapsayan ısıtma ve soğutma dönemlerindeki enerji tüketiminin optimizasyonu çerçevesinde ele alınmadır. Pencere sistemlerinin performansları farklı iklimsel bölgelerde bina tipine, pencere alanı, yön ve gölge elemanları gibi pek çok parametreye ve bu parametrelerin birbirleriyle etkileşimlerine bağlı farklılık göstermektedir. Bu nedenle pencere performansını etkileyen parametrelerin değerlendirildiği çalışmaların, sürdürülebilirlik hedefine yönelik pencere seçim ve tasarımına veri oluşturacak şekilde kullanıcı, tasarımcı ve malzeme üreticilerinin yararına sunulması önem taşımaktadır.  Ä°lginizi çekebilir... 
Pratik ve Çözüm Üreten Bitümlü Örtülerde Çeşitlilik ArtıyorGelişen teknoloji ve değişen ihtiyaçlar doğrultusunda dünya genelinde yapıların ve inşaat tekniklerinin değiştiğini gözlemliyoruz. Bu değişimlere bağl... 
Üzeri Kumlu Her Membran, Proof Membran DeğildirPiyasada ticari adı proof olan çift yüzü polietilen kaplı bazı membranlar ve bir yüzü kumlu diğer yüzü polietilen film kaplı viyadük membranları,proof... 
Su Yalıtımsız Bina Sismik Performansını SürdüremezBinanızın statik hesapları ve zemin etüdleri mükemmel bir şekilde yapılmış, uygulaması en kaliteli malzemelerle ve üst düzey işçilikle yapılmış olabil... |
TS 825:2024 Binalarda Isı Yalıtımı Kuralları Standardı Revizyonu
Yapı sektörünün Küresel Vitrininde Yalıtım Verimliliği Sağlayan Malzemeler Var
Yılın Profesyoneli Aysun Ecin: " İş felsefem; güven, ekip ruhu ve sürekli gelişimdir."
Yalıtım Sektöründe "Kadın" Başarı Demektir
Bitümlü Proof Membran ile Tek Yüz Perde Uygulama Detayı
Pratik ve Çözüm Üreten Bitümlü Örtülerde Çeşitlilik Artıyor
İzocam Genel Direktörü Murat Savcı: "2050 Yılına Kadar Karbon Nötr Olmayı Hedefliyoruz"
Flokser Kimya'dan Üstün Performanslı Şişen Poliüre Kaplama: Creacase x-500
|
||||||||||||||||||
|
|
©2025 B2B Medya - Teknik Sektör Yayıncılığı A.Åž. | Sektörel Yayıncılar DerneÄŸi üyesidir. | Çerez Bilgisi ve Gizlilik Politikamız için lütfen tıklayınız.
HAKKIMIZDA
