Zeminle temas eden yapı kabuğunun ısıl yalıtım kalınlığı için bir model önerisi

Yıl 2020, , 611 - 622, 15.06.2020

İsmail Ağa Gönül , Hatice Çiçek

https://doi.org/10.24012/dumf.617338

Öz

Bu çalışmada, zeminle temas eden yapı kabuğu için ekonomik yarar açısından en uygun ısıl yalıtım kalınlık seçeneğinin belirlenmesinde kullanılabilecek ve (1) zeminle temas eden yapı kabuğunun tüm geometrik özellikleri için hesap olanağı sunabilen esneklikte olacak, (2) zeminle temas eden yapı kabuğu için, sadece ürün standardizasyonu açısından kabul edilebilirliği olan ısıl yalıtım kalınlık seçenekleri içinden ekonomik yarar açısından en uygununun seçilebilmesine olanak tanıyacak, (3) pratik olarak kullanılabilmesini sağlayacak kadar kısa sürede, doğru ve güvenilir sonuç verecek bir optimizasyon modeli geliştirilmesi amaçlanmıştır.
Bu amaçla, öncelikle geliştirilecek optimizasyon modelinde kullanılabilecek ne tür ısıl yalıtım kalınlık seçenekleri, optimizasyon prosedürleri ve hesaplama yöntemleri (toplam ısıtma maliyeti ile yapılardan zemin yolu ile gerçekleşen toplam ısı transferini hesaplamak için) bulunduğu araştırılmış, daha sonra, bunlardan amaçlanan özelliklere sahip olanları belirlenerek yeni bir optimizasyon modeli için bir araya getirilmiştir.
Geliştirilen optimizasyon modeli, hem bodrum katlı hem de bodrum katı olmayan yapıların zeminle temas eden kabuğunun tüm geometrik özellikleri için hesap olanağı sunmaktadır. Optimizasyon modelinin kullanılması ile elde edilecek ısıl yalıtım kalınlıkları (0.01 m aralıklı 0.01-0.20 m arası kalınlıklar), piyasada bulunan veya üretimi standardizasyon açısından kabul edilebilir kalınlıklardır. Bu özellik, daha önce geliştirilen hiçbir optimizasyon modelinde bulunmamaktadır. Doğrulaması (validation) yapılmış hesaplama yöntemleri olan optimizasyon modelinden geliştirilen bilgisayar programı versiyonu sayesinde pratik olarak kullanılabilmesini sağlayacak kadar kısa sürede sonuç alınabilmektedir. 

Anahtar Kelimeler

zemin, yapı kabuğu, ısıl yalıtım kalınlığı, optimizasyon modeli, ekonomik analiz

Kaynakça

• Açıkkalp, E. ve Kandemir, S.Y., (2019). A method for determining optimum insulation thickness: Combined economic and environmental method, Thermal Science and Engineering Progress, 11, 249-253.
• Al-Sanea, S.A., Zedan, M.F. and Al-Ajlan, S.A., (2005). Effect of electricity tariff on the optimum insulation-thickness in building walls as determined by a dynamic heat-transfer model, Applied Energy, 82, 313-330.
• Bolattürk, A., (2006). Determination of optimum insulation thickness for building walls with respect to various fuels and climate zones in Turkey, Applied Thermal Engineering, 26, 1301-1309.
• Carmody, J., Christian, J. and Labs, K., (1991). Builder’s foundation handbook, U.S. Department of Energy, USA.
• Choi, S. ve Krarti, M., (2000). Thermally optimal insulation distribution for underground structures, Energy and Buildings, 32, 251-265.
• Çomaklı, K. and Yüksel, B., (2003). Optimum insulation thickness of external walls for energy saving, Applied Thermal Engineering, 23, 473-479.
• Deru, M., (2001). A model for ground-coupled heat and moisture transfer from buildings, Doktora tezi, Colorado State University, USA.
• Dylewski, R. ve Adamczyk, J., (2011). Economic and environmental benefits of thermal insulation of building external walls, Building and Environment, 46, 2615-2623.
• Evin, D. ve Ucar, A., (2019). Energy impact and eco-efficiency of the envelope insulation in residential buildings in Turkey, Applied Thermal Engineering, 154, 573-584.
• Gönül,İ.A., (2008). Zeminle temas eden yapı kabuğu için ekonomik ısıl yalıtım kalınlığının seçilmesinde kullanılabilecek bir model, Doktora tezi, G.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
• ISO 13370, (1998). Thermal performance of buildings- Heat transfer via the ground- Calculation Methods, The International Organization for Standardization, Switzerland.
• Janssen, H., Carmeliet, J. ve Hens, H., (2004). The influence of soil moisture transfer on building heat loss via the ground, Building and Environment, 39, 825-836.
• Jie, P., Zhang, F., Fang, Z., Wang, H. ve Zhao, Y., (2018). Optimizing the insulation thickness of walls and roofs of existing buildings based on primary energy consumption, global cost and pollutant emissions, Energy, 159, 1132-1147.
• Kalema, T., (2001). Optimisation of the thermal performance of buildings- The OPTIX program, International Journal of Low Energy and Sustainable Buildings, 2, 1-22.
• Kaynaklı, Ö., (2012). A review of the economical and optimum thermal insulation thickness for building applications, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 16, 415-425.
• Kim, B.S. and Kim, K., (2004). Analyses on thermal insulation performance of earth-covered wall for residential underground space by using a numerical simulation program, Journal of Asian Architecture and Building Engineering, 3, 259-266.
• Nematchoua, M.K., Ricciardi, P., Reiter, S. ve Yvon, A., (2017). A comparative study on optimum insulation thickness of walls and energy savings in equatorial and tropical climate, International Journal of Sustainable Built Environment, 6, 170-182.
• Oak Ridge National Laboratory, (2002). Insulation fact sheet, U.S. Department of Energy Report DOE/CE-0180/with Addendum 1, USA.
• Sevindir, M.K., Demir, H., Ağra, Ö., Atayılmaz, Ö. ve Teke, İ., (2017). Modelling the optimum distribution of insulation material, Renewable Energy, 113, 74-84.
• Simona, P.L., Spiru, P. ve Ion, I.V., (2017). Increasing the energy efficiency of buildings by thermal insulation, Energy Procedia, 128, 393-399.
• Stoecker, W.F., (1989). Design of thermal systems, McGraw Hill, USA.
• Thomas, H.R. and Rees, S.W., (1999). The thermal performance of ground floor slabs- a full scale in-situ experiment, Building and Environment, 34, 139-164.