Geri Dön

Isıtmada enerji ekonomisi ve yaşam dönem maliyeti açısından uygun bina kabuğu ve işletme biçimi seçeneğinin belirlenmesinde kullanılabilecek bir yaklaşım

An Approach for the determination of building envelope and operation period of heating system according to energy conservation and life cycle cost

  1. Tez No: 127207
  2. Yazar: GÜLTEN MANİOĞLU
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ZERRİN YILMAZ
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Mimarlık, Architecture
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2002
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Mimarlık Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 201

Özet

ISITMADA ENERJİ EKONOMİSİ ve YAŞAM DÖNEMİ MALİYETİ AÇISINDAN UYGUN BİNA KABUĞU VE İŞLETME BİÇİMİ SEÇENEĞİNİN BELİRLENMESİNDE KULLANILABİLECEK BİR YAKLAŞIM ÖZET Türkiye'de tüketilen enerjinin büyük bir bölümü ithal edilmekte ve her sene enerji bakımından diğer ülkelere daha da bağımlı hale gelinmektedir. Toplam tüketilen enerjinin oldukça büyük bir bölümü yerleşmelerde, özellikle binaların ısıtılmasında kullanılmaktadır. Enerjiyi daha etkin kullanabilmek için mimarların, her türlü dış iklim koşulunda binaların yeterliliklerini değerlendirerek iklimsel konforu etkileyen yapma çevre değişkenlerinin bileşimlerini optimize etmeleri gerekmektedir. Ancak en iyi ısıtılan veya yalıtılan bina her zaman en iyi çözümlenmiş bina anlamına gelmemektedir. Her tasarım aynı zamanda ekonomik açıdan da uygun olmalıdır. Yapma çevre değişkenlerinin optimize edilmesi çalışmasına ekonomik değerlendirmeler de dahil edilmelidir. Enerjiye ilişkin tüm değişkenler ekonomik açıdan göz önünde bulundurulmalıdır. Bu çalışmanın amacı, iklimsel konforu sağlamayı hedefleyen, en uygun bina kabuğu ve ısıtma sistemi işletme biçimi seçeneğinin yaşam dönemi maliyetleri açısından belirlenmesidir. Bu amaçla en uygun bina kabuğu-işletme biçimi seçeneğinin belirlenmesi için, kesintili çalışmanın uygulandığı ve yılın, ısıtmanın istendiği döneminde ve günün belirli saatlerinde kullanılan bir bina için bir yaklaşım geliştirilmiştir. Yaklaşım Türkiye'nin sırası ile ılımlı-kuru, ılımlı- nemli,sıcak-kuru, sıcak-nemli ve soğuk iklim bölgelerini temsil eden Ankara, İstanbul, Antalya, Diyarbakır ve Erzurum'da uygulanmıştır. Çalışma sekiz bölümden oluşmaktadır. Bölüm 1 Birinci bölümde bina kabuğunun ısıtma sisteminin işletme biçimiyle birlikte önemi ve yaşam dönemi maliyetinin belirlenmesinin gerekliliği tartışılmış ve çalışmanın amacı açıklanmıştır. Bölüm 2 Bu bölümde iklimsel konfor gereksinmesi açıklanmış ve iklimsel konfor koşullarını etkileyen değişkenler değerlendirilmiştir. İklimsel konforu etkileyen faktörler aşağıdaki gibi sınıflandırılmıştır.. Çevresel değişkenler - Hava sıcaklığı - Ortalama ışınımsal sıcaklık - İç hava hareketi hızı XVHavanın nemliliği. Kişisel değişkenler Aktivite düzeyi - Giysi türü İnsanın mekandaki konumu Ek bir ısıtma sistemi gereksinimi ve enerji ekonomisi ve enerji ekonomisinde etkili olan binaya ilişkin başlıca yapma çevre değişkenleri tartışılmıştır. Bu değişkenler; Binanın yeri Binalar arası mesafe Binanın yönlendirilmesi Binanın formu ve biçim faktörü Bina kabuğunun optik ve termofiziksel özellikleri Isıtma sisteminin işletme biçimi Isıtma sistemi ve bina kabuğunun toplam ısı geçirme katsayısı; tüm binadan kaybedilen toplam ısı miktarına bağlı olarak en önemli bileşenler olduklarından ayrıntılarına girilmiştir. Ek bir yapma ısıtma sistemine ihtiyaç duyulduğunda, işletme biçimi ve bina kabuğunun toplam ısı geçirme katsayısı, iklimsel konfor ve enerji ekonomisi bakımından birlikte belirlenmelidir. Bölüm 3 Bu bölüm bina maliyeti ve ekonomik değerlendirmelerle ilgilidir. Bina maliyeti, İlk yatırım maliyeti Bakım, onarım ve işletme maliyetlerinden oluşmaktadır. Bu bölümde ekonomik verimlilik, kar ve maliyetlerin belirlenmesi ve yaşam dönemi maliyeti yaklaşımının önemi açıklanmış ve yaygın olan ekonomik değerlendirme tekniklerinin tanımlamaları verilmiştir. Yaşam dönemi maliyetleri aşağıdaki formül ile hesaplanmaktadır. LCC : l+M+R+E-S (1) I: İlk yatırım maliyeti ($) M: Bakım, onarım, işletme giderleri ($) R: Yenileme giderleri ($) E: Enerji giderleri ($) S: Hurda değeri($) Ekonomik değerlendirme teknikleri aşağıdaki gibi sıralanabilir. Bugünkü değer yöntemi Net bugünkü değer yöntemi Gelecekteki değer yöntemi Net gelecekteki değer yöntemi Yıllık eşdeğer maliyet İç karlılık oranı Dış karlılık oranı Geri ödeme süresi yöntemi XVIGüncelleştirilmiş geri ödeme süresi yöntemi Karlılık indeksi yöntemi Kapitaliza değer yöntemi Rantabilite oranı Başabaş noktası yöntemi Duyarlılık analizi yöntemi Tasarım sürecinde yaşam dönemi maliyetini hesaba katarak karar almanın önemi ve enerji tüketiminin bina kabuğu ve ısıtma sistemine bağlı olan ısıtma enerjisi maliyetini azaltarak kontrol edilmesi gerekliliği açıklanmışitır. Bölüm 4 Binanın termal performansının ekonomik değerlendirmesi ile ilgili mevcut yöntemler verilmiştir. Bu yöntemler tartışıldığında ısıtma sisteminin işletme biçiminin etkisinin genel olarak hesaba katılmadığı görülmüştür. Bölüm 5 Bu bölümde, en uygun bina kabuğu-işletme biçiminin yaşam dönemi maliyeti açısından ısıtma enerjisi ekonomisini amaçlayan yeni bir yaklaşım tanıtılmıştır. Bu yaklaşımın adımları aşağıdaki gibidir.. İç ve dış çevreye ait iklimsel koşulların belirlenmesi Yaklaşımda kullanılan hesaplama için hem ele alınan dönemin karakteristik gününe ilişkin dış iklimsel veriler hem de iç hava sıcaklığı gibi iç iklimsel verilerin gözönünde tutulmasına ihtiyaç vardır.. Isı kayıplarının kontrolünde etkili olan yapma çevre değişkenlerinin belirlenmesi Adımlar; binanın yerinin, binanın diğer binalara göre konumunun, binanın formunun ve biçim faktörünün, binanın yönlendiriliş durumunun, bina kabuğunun yutuculuğunun, saydamlık oranının, opak bileşenin ihtiyaç duyulan ısı geçirme katsayısı değerinin, ihtiyaç duyulan ısı geçirme katsayısını sağlayan opak bileşen detayının ve binanın kullanım süresine bağlı olarak ısıtma sisteminin işletme biçiminin belirlenmesini içerir.. Bina kabuğunun saatlik iç yüzey sıcaklıklarının hesaplanması Binada ek bir yapma ısıtma sistemi olduğu koşullarda opak bileşenin iç yüzey sıcaklığının herhangi bir andaki değerinin ısı geçişini etkileyen tüm yapma çevre değişkenlerine bağlı olarak hesaplanması için sonlu farklar yaklaşımı öngörülmüştür. Sonlu farklar yaklaşımı ile opak bileşen içerisinde ele alınan belirli aralıklarla iç yüzey sıcaklıklarının günlük değişimi, bileşenin ısı geçişini doğrudan etkileyen özelliklere ve zamana bağlı olarak hesaplanabilmektedir. xvn. Tüm bina kabuğundan kaybedilen toplam ısı miktarlarının hesaplanması Bina kabuğundan kaybedilen ısı miktarı; cephe elemanının yönlendirilişine göre farklı toplam ısı geçirme katsayısı, opak bileşenin ısı geçişi ve ısı depolama özelliklerine bağlı olarak belirlenmiştir. Isı kaybı miktarı aşağıdaki formül yardımı ile hesaplanabilir. Tüm bina dış kabuğundan kaybedilen günlük ortalama saatlik ısı miktarları, bir önceki adımda hesaplanan birim alandan kaybedilen günlük ortalama saatlik ısı kayıplarının aynı yöne bakan tüm kabuk alanı ile çarpılması ve her bir cephe için bu çarpımların yapılması sonucu elde edilen ısı kaybı miktarlarının toplanması sonucu elde edilebilir. Buna göre tüm bina kabuğundan kaybedilen günlük ortalama saatlik ısı miktarları (Q ) ; ö = (KorA ) + (

Özet (Çeviri)

AN APPROACH FOR THE DETERMINATION OF BUILDING ENVELOPE AND OPERATION PERIOD OF HEATING SYSTEM ACCORDING TO ENERGY CONSERVATION AND LIFE CYCLE COST SUMMARY As Turkey imports most of the energy that it consumes, the dependence of other countries from the point of view of energy is increasing year by year. A considerable portion of total energy consumption is used in residential sector, especially for heating. To consume the energy most efficiently, architecths should pay attention to optimisation the combination of design parameters affecting the indoor climate by analizing building response to all climatic conditions. But the best heated or insulated building does not necessarily have to be the best solution. Every design should also be agreable from the economic point of view. Moreover, the economic analysis should be integrated into this optimisation issue. All the energy parameters should be taken into consideration with their financial aspects. The aim of this study is the determination of building envelope detail in relation to the operation period of heating system by taking the life cycle cost in account from the standpoint of providing climatic comfort. Thus, an approach for the determination of the most convenient building envelope-operation period alternative in relation to the life cycle cost is improved for a building heated intermittently, used during underheated period of the year and determined time of the day. The methodology was carried out for Ankara, Istanbul, Antalya, Diyarbakır and Erzurum that are representative cities of Turkey for temperate- humide, temperate-dry, hot-humide, hot-dry and cold zones respectively. The study consists of eight chapters. Chapter 1 In the first chapter, the importance of the building envelope with the heating system period and consequently the necessity of determination of the life cycle cost are discussed and the aim of the study is explained. Chapter 2 In this chapter need of the climatic comfort is introduced and indoor climatic variables which influence bioclimatic comfort conditions are analyzed. The factors affecting climatic comfort are classified as follows:. Environmental factors -Air temperature -Mean radiant temperature -Indoor air movement -Indoor air humidity XX. Personal factors -Activity level -Insulation value of clothing -Posture of the person in the room The requirement of a supplementary heating system and energy conservation and the main design parameters related to building and effective on energy conservation are discussed. These parameters are; -Site -Distance between building -Orientation of building -Building form and shape factor -Optical and thermophysica! properties of building envelope -Heating period of mechanical heating system As the mechanical heating system and the overall heat transfer coefficient (U- value) of building envelope are the most important components with respect to total heat loss through the whole building, they have been into detail. When needing a supplementary heating system, heating period and the overall heat transfer coefficient of building envelope should be determined together according to climatic comfort and energy conservation. Chapter 3 This chapter deals with the building costs and economic evaluations. Building cost consists of; - Initial capital cost - Manitenance and repair cost In this chapter the concept of economic efficiency, importance of the measurements of benefits and costs and the life cycle cost approach are explained and a general description of commonly used techniques of economic analyses are provided. The life cycle cost can be calculated by means of the following equation: LCC : l+M+R+E-S (1) I: Initial capital cost ($) M: Manitenance and repair cost ($) R: Replacement^) E: Energy cost ($) S: Salvage cost ($) Economic evaluation techniques are;. Present value (PV). Net present value (NPV). Future value (FV). Net future value (NFV). Annual worth (AW) XXIInternal rate of return (IRR) External rate of return (ERR) Simple payback (SPB Discounted payback (DPB) Saving to investement ratio (SIR) Capitalised ratio (CP) Rentability ratio (RR) Break even analysis (BEA) Sensitivity Analysis (SA) Importance of making decision in design process by taking the life cycle cost into account and the requirement of controlling the energy consumption by minimising the heating energy cost depending on the building envelope and the heating system period are explained. Chapter 4 Current methods related to the economic analyses of thermal performance of buildings are given. When these methods are discussed, it is seen that the effect of the heating period of the heating system is not generally taken into account. Chapter 5 In this chapter a new approach aimed to heating energy conservation for the determination of the optimum building envelope and operation period of heating system alternative by means of life cycle cost analyses is introduced. This approach consists of the following steps:. Determination of the ragional and indoor climatic data For the calculation used in the approach, it is necessary to take into consideration; both the outdoor climatic data according to the design day of the year and the indoor climatic data such as the indoor air temperature.. Determination of design variables affecting heat loss The step includes; the determination of the site of the building, the location of the building according to the other building, the building form and shape factor, the orientation of the building, the absorptivity of the building envelope, the transparency ratio, the value of the required overall heat transfer coefficient of opaque component, the detail of opaque component which satisfied the required overall heat transfer coefficient, and the operation period of the heating system according to the using period of the building.. Calculation of the hourly values of the inner surface temperature of building envelope Considering that there was a supplementary heating system in the building, the internal surface temperature of the opaque component at any particular time, depending on th design variables can be calculated by means of the finite difference method. XXIIBy the finite difference method the daily variation of the inner surface temperatures of the layers of opaque component determined with intervals, can be calculated depending on time affected on heat transfer.. Calculation of the total heat loss through the whole building envelope The heat loss through the building envelope can be determined according to different overall heat transfer coefficients of different oriented facades, decrement factor and time lag depending on heat storage capacity and heat transfer of the opaque component. It is calculated by the following formula: q = ai(toi-ti){\-x) + hi{tci-ti)x (1) q :hourly values of heat loss amount per unit area of building envelope, W/m2, Kcal/ m2h. oci : inner surface heat transfer coefficient, kcal/m2h°C, W/m2°C. t| : comfort value of indoor air temperature, °C. t0i : internal surface temperature of the opaque component, °C. x : transparency ratio. tci : internal surface temperature of transparent component, °C. The daily mean value of heat loss can be calculated by the following formula. (2) ^=IK The total daily average hourly heat loss through the whole building envelope is calculated by multiplying daily average hourly heat loss amount per the total area of the same oriented facades. The total heat loss (Q) through the whole building envelope is calculated by the formula below: Q = (KorA ) + (

Benzer Tezler

  1. Tez No

    296927

    Bir bölgenin ısıtma amaçlı enerji talebinin belirlenmesi ve bölge ısıtma sistemi için uygunluğunun analizi

    Determining the heating demand of a region, and feasibility analysis for district heating system

    ŞABAN PUSAT

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2010

    EnerjiYıldız Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. HASAN HÜSEYİN ERDEM

  2. Tez No

    371581

    Life cycle and economic assessment of electricity generation from combined heat and power plants using woody biomass in Turkey

    Türkiye'de odunsu biyokütle kullanan birleşik ısı ve güç tesislerinde elektrik üretimi yaşam döngüsü ve ekonomik değerlendirmesi

    ZÜHAL MEYDAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2012

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Enerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FİLİZ KARAOSMANOĞLU

  3. Tez No

    169222

    Simav ilçesinde farklı enerji kaynakları ile bina ısıtılmasının ekonomik analizi

    Economical analysis of building heating with different energy sources in Simav

    HASAN ŞAHİN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2005

    Endüstri ve Endüstri MühendisliğiDumlupınar Üniversitesi

    Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA TÜRENGÜL

  4. Tez No

    294081

    Türkiyede elektriğin tarihsel gelişimi (1900-1938)

    Hıstorıcal evolutıon of electric in Turkey (1900-1938)

    NAZİYE ÖZDEMİR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2011

    EnerjiAnkara Üniversitesi

    Atatürk İlkeleri ve İnkılap Tarihi Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. A.LATİF ARMAĞAN

  5. Tez No

    847909

    Karayolu ulaşımının Türkiye'de gelişim tarihi ve çevresel etkilerinin bilimsel çalışmalar ışığında araştırılması

    The history of the highway transportation in Turkey and its environmental impacts in the light of scientific studies

    ZÜMRÜT BAKIŞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Mühendislik BilimleriBatman Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. İSLAM GÖKALP

Geri Dön