Eğitim yapılarında cephe boşluk oranlarının enerji verimliliği açısından hesaplanması: bir uzman sistem modeli

Abstract

Enerji verimliliği, bütün disiplinler için hem maliyet hem de sürdürülebilirlik açısından ele alınması gereken en önemli kavramlardan birisidir. Yapı sektörü ve binalar enerji kaynak tüketiminde önemli bir paya sahip olduğundan bu sektör için de yenilenebilir enerji kaynakları kullanımı zorunlu hale gelmiştir. Dolayısıyla yapılar için enerji verimliliğinden bahsetmek önemlidir. Yapılarda enerji verimliliğinden söz edebilmek için ısı kayıpları minimum düzeyde, ısı kazançları maksimum düzeyde olmalıdır. Mevsimsel değişikliklere göre, kışın az ısıtma ve yazın az soğutma sağlayarak ısıya bağlı enerji kayıplarını en aza indirebilmek önemlidir. Isı kaybının en çok oluştuğu bölüm yapı yüzeyindeki mat ve saydam bileşenlerdir. Bu bileşenlerin fiziksel ve ısısal özellikleri yapının performansını etkilemektedir. Soğurma, geçirme ve yansıtma olarak sıralanan bu özellikler yapının türüne göre saydam bileşenin malzeme seçimini belirlemektedir. Tezin amacı, bir yapının enerji performansını belirli bir referans aralığında tutmaya yardımcı olacak bir kodlama model önerisi getirmektir. Bu model önerisinde ısı kayıp ve kazançlarının hesaplanması ve hesaplamalar sonucu bir hacim içinde yönlere bağlı olarak yüzeylerde en uygun saydam bileşen oranının taban alanına oranının belirlenmesi hedeflenmektedir. Model önerisi, ısı yalıtımı için referans olmayıp enerji performansını artırmak ve erken tasarım aşamasındayken tasarımcıya bir öngörü oluşturmak ve tasarım kararlarının alınmasını kolaylaştırmak amacını taşımaktadır. Hesaplamalarda ana yönler kullanılacak olup ara yönler kullanılmayacaktır. Hesaplama işlemleri, ısı kazanç ve kayıpları için bir algoritma oluşturulması ve şemalaştırılan algoritmanın PHP betik koda dönüştürülmesi ile yapılmıştır. Kodun çalışabilmesi için bilgisayarda Apache web sunucusu, veri tabanı olarak ise MySQL kullanılmıştır. Model, farklı parametre seçenekleri ile hesaplama yapabilmektedir. Bu parametreler mekân boyutları, yalıtım malzemesi özellikleri ve saydam bileşen özellikleridir. Kod esnek yapıda düşünüldüğü için parametreleri artırmak da mümkündür. Hesaplama parametreleri olarak belirlenen ilk değerler mekân boyutları değerleridir. Duvarlarda kullanılan ısı yalıtım malzemesi için taş yünü ve XPS olarak iki tür seçenek tanımlanmıştır. Bu malzemeler kendi aralarında da ısıl iletkenlik değerlerine göre gruplandırılmışlardır. Taş yünü için dört adet gruplandırma, XPS için üç adet gruplandırma yapılmıştır. Isıl iletkenlik değerleri tablo olarak kodun içine yerleştirilmiştir. Her yalıtım malzemesi için kalınlık değeri verilebilmektedir. Saydam bileşen malzemesi ise, renksiz tek cam ve renksiz yalıtım camı olarak iki seçeneklidir. Bu cam malzemeleri, güneş enerjisi geçirme faktörü açısından farklılık göstermektedir. Duvar için U değerinin hesaplanması için duvar katmanları belirlenmiş ve bu katmanların her birinin ısıl iletkenlik değerleri tanımlanmıştır. Sonuç olarak; çalışma kapsamında, TS 825 Binalarda Isı Yalıtım Kuralları Standardı ve T.C. Millî Eğitim Bakanlığı Eğitim Yapıları Asgari Tasarım Standartları Kılavuzu referans alınarak Türkiye 2. Gün bölgesi şartlarında en uygun pencere alanı-taban alanı oranı için bir algoritma geliştirilmiştir. Algoritmayı oluşturabilmek için akış diyagramlarından yararlanılmıştır. Oluşturulan akış diyagramına göre PHP kod yazılmış ve algoritma çalıştırılmıştır. Algoritmanın çalışmasına ek olarak pencere alanı duvar alanı hesaplayan bir modül de eklenmiş ve bütün algoritma hem yerel sunucuda hem de web sunucuda çalışacak şekilde düzenlenmiştir. Ayrıca kodun farklı ortamlarla veri alış verişi için bir API geliştirilmiş ve bu API ile birlikte kod yerel sunucu ve web sunucu üzerinde çalıştırılmıştır. Web sunucu üzerinde çalıştırılan kodun erişilebilir olabilmesi için bootstrap önyüz çatısı kullanılmış ve bütün tema ayarları için tasarım şablonlarından yararlanılmıştır. Elde edilen veriler düzenlenerek üzerinde işlem yapılır durumda sunulmuştur.