Binalarda yıllık ısıtma enerjisi ihtiyacının kış bahçesi uygulaması ile azaltılması

Abstract

Bu tezde bir binanın yıllık ısıtma enerjisi ihtiyacının bir pasif sistem olan kış bahçesi uygulaması ile azaltılması üzerine çalışılmıştır. Binanın ısıtma enerjisi ihtiyacında tasarruf sağlamak amacıyla kış bahçesi tasarımları incelenirken ve analiz edilirken, kış bahçesinin sebep olduğu aşırı ısınma etkisi gölgeleme elemanlarının kullanımı ile kontrol edilmeye çalışılmıştır. Üç boyutlu tasarımlarda ve ısıtma – soğutma enerji ihtiyaçlarının hesaplanmasında IES<VE> paket programı kullanılmıştır. İlk olarak İstanbul iklim şartları için referans binanın ısıtma ve soğutma enerjisi ihtiyaçları hesaplanmıştır. Kış bahçesi referans binanın güney cephesinde olacak şekilde tasarlanmıştır. İlk olarak 3m genişliğe sahip ve bitişiğinde bulunan oda ile arasında duvar yapı elemanı bulunan ve bu duvarda menfez bulunmayan kış bahçesi analiz edilmiştir. Bu tasarıma sahip kış bahçesi ile referans binanın yıllık ısıtma enerjisi ihtiyacından %19,3 tasarruf edilmiştir. Sıcak günlerde ve yaz aylarında kış bahçesinin tüm yüzeylerinde gölgeleme elemanı kullanılmasına rağmen bu tasarımına sahip kış bahçesi referans binanın yıllık soğutma enerjisi ihtiyacını %7,7 oranında artırmıştır. Bu tasarıma sahip kış bahçesinde duvara menfez açılması ile birlikte ısıtma enerjisi ihtiyacındaki tasarruf %25,5 değerine çıkmıştır. Bu durumda soğutma enerjisi ihtiyacındaki artışı aynı seviyede tutmak için gölgeleme elemanlarının kullanımına ek olarak olarak menfez kontrolü de yapılması gerekmektedir. Duvar yapı elemanına sahip kış bahçesinde genişlik 3m’den 4m’ye çıkartıldığında menfez bulunmayan tasarımda ısıtma enerjisi ihtiyacında tasarruf %20,9 olurken soğutma enerjisi ihtiyacındaki artış gölgeleme elemanları kullanımıyla %8,9 değerine ulaşmıştır. 4m genişliğe ve duvar yapı elemanına sahip kış bahçesinde menfez kullanılması durumunda ise ısıtma enerjisi ihtiyacında tasarruf %26,9 olmuştur. Kış bahçesinde bitişik oda ile temas eden yapı elemanı cam olarak tasarlandığında 3m genişliğe sahip ve menfez bulunmayan tasarımda ısıtma enerjisi ihtiyacında tasarruf %33,9 olmakta iken, aynı tasarım referans binanın soğutma enerjisi ihtiyacını %19,8 oranında artırmıştır. Cama menfez açılması durumunda ise ısıtma enerjisi ihtiyacında elde edilen tasarruf %34 olmaktadır. Soğutma enerjisi ihtiyacındaki artışın önüne geçebilmek için gölgeleme elemanlarına ek olarak menfez kontrolü gerekmektedir. Ancak ısıtma enerjisi ihtiyacı tasarrufunda meydana gelen %0,1’lik artış için cam tasarımı menfezli yapmak tartışmaya açık bir konudur. Cam yapı elemanı için kış bahçesinin boyu 4m’ye çıkartıldığında menfez bulunmayan tasarımda ısıtma enerjisi ihtiyacında elde edilen tasarruf %35,5 olurken soğutma enerjisi ihtiyacında meydana gelen artış %21,9 olmaktadır. Aynı uzunluğa sahip kış bahçesi için cama menfez açılması durumda ise ısıtma enerjisi ihtiyacında meydana gelen tasarruf %35,7 olmaktadır. Tüm bu sonuçlardan hareketle, İstanbul iklim şartlarında, 3m genişliğine sahip menfez bulunmayan ve bitişiğindeki oda ile arasındaki yapı elemanı cam olan kış bahçesi üzerine odaklanılmıştır. Çalışmanın sonunda ise 3m genişliğinde menfez bulunmayan cam tasarıma sahip kış bahçesinin farklı derece-gün iklim bölgelerindeki ısıl davranışı incelenmiştir. İstanbul’da elde edilmiş olan 1,5832 MWh’lik tasarrufa karşılık, ısıtma enerjisi ihtiyacında tasarruf miktarı Erzurum’da 3,3366 MWh, Ankara’da 2,2192 MWh ve Antalya’da ise 1,2202 MWh olmaktadır. Kış bahçesinin ısıl verimliliği ise Antalya’da %52, İstanbul’da %34, Ankara’da %30,3 ve Erzurum’da %29,8 olarak hesaplanmıştır. Soğutma enerjisi ihtiyacı ise Antalya’da 0,4329 MWh, İstanbul’da 0,2018 MWh, Ankara’da 0,1749 MWh ve Erzurum’da 0,1050 MWh artış göstermiştir. Soğutma enerjisi ihtiyacında meydana gelen oransal artış ise Erzurum’da %39,7, Ankara’da %31, İstanbul’da %19,8 ve Antalya’da %14,9 olarak hesaplanmıştır.