Yüzeyden ısıtma sistemli modüler hibrid duvar panelindeki alüminyum folyonun ölçülerinin belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmada binalarda ısıtma-soğutma, yalıtım ve yapısal problemleri beraber çözecek modüler hibrid duvar yapısı geliştirilmiştir. Tez kapsamında radyant ısıtma-soğutma panellerinin duvar yapı elemanlarıyla uyumu geliştirilecek ve hibrid duvar yapısı ısı transferi açısından incelenecek ve geliştirilecektir. Günümüzde yaygın olarak ısıtma için yüksek sıcaklıklarda çalışan radyatörlü sistemler, soğutma için ise zorlanmış taşınım esasına göre çalışan klima sistemleri tercih edilmektedir. Bu sistemlerin kullanılması durumunda ortamda düşey yönde dengesiz sıcaklık dağılımı, hava hareketi ve radyant asimetri meydana gelmektedir. Bu da mahal içerisinde konforsuz ve insan sağlığı için uygun olmayan bir ortam oluşmaktadır. Bu sistemlere alternatif olarak radyant duvardan ısıtma-soğutma sistemleri son yıllarda yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. Duvardan ısıtma sistemi uygulamalarında ilk etapta boruların duvara belli aralıklarda döşenmesi sonrasında üzerine şap ve sıva atılması şeklinde uygulanıyordu. Son yıllarda ise yalıtımı, ısıyı taşıyan boruları, yüzey dolgu malzemesinin bir arada olduğu modüler paneller geliştirilmiştir. Tez kapsamında geliştirilecek duvar yapısı; yalıtımıyla, ısıyı taşıyan borularıyla, ısı iletimini iyileştiren alüminyum folyo plakasıyla, iç ve dış duvar olmak üzere bitmiş yüzeyiyle kompakt ve modüler bir yapı oluşturarak mevcut radyant ısıtma-soğutma panellerine göre üstünlük sağlamaktadır. Bu tezde, radyant ısıtma-soğutma paneli tasarımcıları tarafından dikkate alınan 3 parametre olan ısıl kapasite, yüzey sıcaklık dağılımının uniformluğu ve panel maliyeti değerlendirilerek optimum bir tasarım elde edilmiştir. Tezde farklı boru mesafesi için folyo genişliği ile kullanılan alüminyum folyonun kalınlığı değerlendirilmiştir. Tez kapsamında sıralı iki boru arasındaki mesafesinin orta noktası ısıl simetri olarak kabul edilerek iki boyutlu numerik modelleme yapılarak sisteme verilen sudan iç mahale ve dış mahale olan ısı transferi çözülmüştür. Farklı sınır şartları için ve panel tasarımları değiştirilerek nümerik olarak duvar yapısının ısıl performansı incelenmiştir. Sayısal analiz çalışmalarının tamamı sayısal modelleme amaçlı bir ticari paket program olan ve içerisinde modelleme işleminin farklı aşamaları için özel modüller bulunduran ANSYS 15 kullanılarak yapılmıştır. İki boyutlu duvar geometrisi Design Modeler programında oluşturulduktan sonra, Meshing modülünde sonlu hacimler metodu kullanılarak ayrıklaştırma işlemi gerçekleştirilmiştir. Sayısal çözümler yaygın olarak kullanılan bir hesaplamalı akışkanlar dinamiği yazılımı olan Fluent programında yapılmıştır. Son işlemci program olarak da CFD Post yazılımı kullanılarak sonuçlar görsel olarak incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar deneysel çalışma ile desteklenerek doğrulanmıştır. Ayrıca, duvar yapısının yatırım ve işletme maliyetleri dikkate alınarak ekonomik analizi yapılmıştır. Yapılan ekonomik analiz ve elde edilen ısıl performans sonuçları ile folyo genişliği ve kalınlığı termo-ekonomik olarak optimize edilmiştir.