Çok katmanlı cam sistemlerinin ısıl performansının farklı parametrelere bağlı sayısal ve deneysel incelenmesi

Year 2024, Volume: 14 Issue: 3, 685 - 705, 15.09.2024

Nilsu Oğultekin , Murat Koru

https://doi.org/10.17714/gumusfenbil.1261726

Abstract

Ülkemizde binalar için harcanan enerjinin büyük bir kısmı ısıtma ve soğutma işlemleri için kullanılmaktadır. Bu enerji tüketimini azaltmak için doğru enerji kullanımı ve etkili ısı yalıtımı gerekmektedir. Bu çalışma, camlardan kaynaklanan ısıl kaybı minimize etmek ve ısı yalıtımını artırmak amacıyla gerçekleştirilmiştir. İki tür hesaplama yapılmıştır: deneysel ve sayısal. Çeşitli cam numuneleri kullanılarak bu hesaplamalar gerçekleştirilmiştir. Sayısal hesaplamalar için Comsol Multiphysics 5.4 ve Heat Transfer Modülü kullanılırken, deneysel hesaplamalar için ısıl iletkenlik katsayıları ölçümü TS EN 12667 standardına uygun olarak HFM Fox-314 ölçüm cihazı ile yapılmıştır. Isparta ili için yapılan ölçümler ve karşılaştırmalar sonucunda, ısı iletkenlik katsayısı 0.113 W/mK, ısıl geçirgenlik katsayısı 0.388 m2K/W, ısıl geçirgenlik katsayısı 1.1 W/m2K olan üç katmanlı 16 mm gaz dolgulu argon dolgulu Solar Low-e kaplamalı cam uygulamasının en ideal olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca, 10 numunenin TS 825'e göre daha iyi sonuçlar verdiği tespit edilmiştir.

Keywords

Binalarda enerji verimliliği, Binalarda ısı yalıtımı, Cam uygulamalarında ısı transferi, Çok katmanlı cam, Isıl iletkenlik katsayısı

Supporting Institution

Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi

Project Number

2021-YL1-0116

Thanks

Bu çalışma Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi tarafından 2021-YL1-0116 nolu proje kapsamında desteklenmiştir. Yazarlar birime desteklerinden dolayı teşekkür ederler.

Numerical and experimental investigation of thermal performance of multilayer glass systems depending on different parameters

Abstract

Significant portion of the energy consumed in our country is used for heating and cooling processes in buildings. To reduce this energy consumption, proper energy utilization and effective insulation are essential. This study was conducted with the aim of minimizing heat loss through windows and enhancing thermal insulation. Two types of calculations were performed: experimental and numerical. Various glass samples were used for these calculations. Numerical calculations were conducted using Comsol Multiphysics 5.4 and the Heat Transfer Module, while experimental measurements of thermal conductivity coefficients were carried out in accordance with TS EN 12667 standards using the HFM Fox-314 measurement device. Based on the measurements and comparisons conducted for Isparta province, it was determined that the three-layered 16 mm gas-filled argon gas Solar Low-e coated glass with a thermal conductivity coefficient of 0.113 W/mK, a thermal transmittance coefficient of 0.388 m2K/W, and a thermal transmittance coefficient of 1.1 W/m2K is the most ideal application. Furthermore, it was observed that 10 samples outperformed the TS 825 standards.

Keywords

Energy efficiency in buildings, Heat transfer in glass applications, Multi-layered glass, Thermal conductivity coefficient, Thermal insulation in buildings

Project Number

2021-YL1-0116

References

• Aksoy, M. A., Keçeciler, A. & Onural, A. Ş. (2001). Konutlarda Isı Yalıtımı Yöntemlerinde Ekonomik Uygulamalar. TMMOB Makine Mühendisleri Odası Yalıtım Kongresi. Mart 23-25, Eskişehir, 81-86.
• Altınışık, K. (2006). Isı yalıtımı. Ankara: Nobel Yayınevi
• Arıcı, M., Karabay, H. & Kan, M. (2015). Flow and heat transfer in double, triple and quadruple pane windows. Energy and Buildings, 86, 394–402. doi:10.1016/j.enbuild.2014.10.043.
• Aşık, M. Z. & Tezcan, S. (2005). A mathematical model for the behavior of laminated glass beams. Computers and Structures, 83, 1742-1753. doi:10.1016/j.compstruc.2005.02.020.
• Aşık, M. Z., Dural, E., Yetmez, M. & Uzhan, T. (2014). A mathematical model for the behavior of laminated uniformly curved glass beams. Composites Part B: Eng, 58, 593-604. doi: 10.1016/j.compositesb.2013.11.004.
• Atmaca, U. (2016). Ts 825 binalarda ısı yalıtım kuralları standardındaki güncellemeler. Tesisat Mühendisliği, 154, 21-35.
• Duer, K., Svendsen, S., Moller, M. & Birck, J. (2002). Energy labelling of glazings and windows in Denmark: calculated and measured values. Solar Energy, 73(1), 23–31. doi:10.1016/S0038-092X(02)00031-2.
• Ekosmart (t.y.). Enerji verimliliği. https://ekosmart.com.tr/enerji-verimliligi.html (Son erişim tarihi: 13.08.2023)
• Ertürk, M., Pul, H., Daşdemir, A., Coşkun, C. & Oktay, Z. (2016). Pencerelerde Birbirine Paralel Farklı Tabaka Halinde Hava Boşluğunun Enerji Tüketimine Etkisinin Araştırılması, Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 4 (2016) 646-654.
• Eti Yazılım Merkezi (t.y.). Comsol Multıphysıcs. http://www.eti.com.tr/urun.aspx?Marka=Comsol&ContentId=617&CategoryId=15&MnId=244. (Son erişim tarihi: 01.03.2023)
• ETKB-Enerji Tabi ve Kaynaklar Bakanlığı. (2018). 2018 Yılı Enerji Dengesi. https://enerji.gov.tr/eigm-raporlari (Son erişim tarihi: 06.12.2021)
• Etzion, Y. & Erell, E. (2000). Controlling the transmission of radiant energy through windows: a novel ventilated reversible glazing system. Building and Environment, 35(5), 433–444. doi:10.1016/S0360-1323(99)00039-6.
• Fıratpen (t.y.). Pencerelerde camın önemi ve cam çeşitleri. https://www.firatpen.com.tr/pvc-pencerelerde-camin-onemi-ve-cam-cesitleri. (Son erişim tarihi: 06.12.2021)
• Foraboschi, P. (2013). Three-layered sandwich plate: exact mathematical model. Composites Part B: Engineering, 45, 1601-1612. doi:10.1016/j.compositesb.2012.08.003.
• Foraboschi, P. (2014). Three layered plate: elasticity solution. Composites Part B: Engineering, 60, 764-776. doi:10.1016/j.compositesb.2013.06.037.
• Guardianglass (t.y.). Low-E Glass Providing The Comfort Factor. https://www.guardianglass.com/eu/en/our-glass/glass-types/low-e-glass#benefits. (Son erişim tarihi: 02.08.2023)
• Koçu, N. & Korkmaz, Z. (2002). Konya Çevresinde Yapılarda Isı Yalıtım Uygulamalarının TS 825’e Göre Değerlendirilmesi ve Çevre Kirliliğine Etkisi. Tesisat Mühendisliği, 74, 1-12.
• Maccari, A. & Zinzi, M. (2001). Simplified algorithms for the Italian energy rating scheme for fenestration in residential buildings. Solar Energy, 69, 75-92. doi:10.1016/S0038-092X(01)00045-7.
• Özrahat, E. (2007). Değişik Gazlar İçin Çift Camlı Pencere Boyutlarının Sayısal İncelenmesi. (Yüksek lisans tezi, Erciyes Üniversitesi Fen bilimleri Enstitüsü)
• Pilkington (2023). Low-emissivity Glass. https://www.pilkington.com/en/global/knowledge-base/types-of-glass/energy-efficient-glass/low-emissivity-glass. (Son erişim tarihi: 03.08.2023)
• Pul, H., Daşdemir, A., Ertürk, M., Keçebaş, A., Uygunoğlu, T. (2015, Nisan). İl bazında çift ve üç camlı pencereler için optimum hava tabakası kalınlığı analizi. 12. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi, İzmir
• Roos, A. & Karlsson, B. (1994). Optical and thermal characterization of multiple glazed windows with low U-values. Solar Energy, 52(4), 315-325. doi:10.1016/0038-092X(94)90138-4.
• Tainstruments (t.y.). Fox314 heat flow meters. https://www.tainstruments.com/fox-series-314/ (Son erişim tarihi: 13.08.2023)
• TS 825, (2009). Binalarda Isı Yalıtım Kuralları. TS, Revize Tadilatı, Ankara.
• Underwood, C.P. & Yik, W.H. (2004). Modelling Methods For Energy İn Buildings. Blackwell Science Yayınları, Blackwell Yayınevi.
• Vallabhan, C.V.G., Das, Y.C., Magdi, M., Aşık, M. & Bailey, J.R. (1993). Analysis of laminated glass units. Journal of Structural Engineering, 119(5), 1572-1585.
• Yohanis, Y. G. & Norton, B. (1999). Utilization factor for building solar-heat gain for use in a simplified energy model. Applied Energy, 63(4), 227–239. doi:10.1016/S0306-2619(99)00032-X.