Analysis of energy-saving potential of sunspaces incorporating phase change material in different climatic regions of Turkey
Türkiye'nin değişik iklim bölgelerinde faz değişim malzemesi içeren güneş mekanlarının enerji tasarruf potansiyeli
- Tez No: 765537
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MÜSLÜM ARICI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Makine Mühendisliği, Energy, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Kocaeli Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 56
Özet
Güneş mekanları, basit olmasina rağmen etkin sistemlerdir. Güneş mekanına gelen güneş ışınlarındaki enerji, binayı oluşturan yapılarda (duvar, taban vs.) ve de güneş mekanının içindeki hava yardımıyla depo edilip gerektiği zaman kullanılır. Depo edilen ısıyı arttırmak için, termal depolama sistemleri kullanılabilir. Bu tez çalışmasında, güneş mekanı ile oturma odasının arasındaki duvarın içine faz değişim malzemesi (FDM) eklenerek, güneş mekanının ısıyı tutma kapasitesi arttırılmıştır. Aynı zamanda faz değişimi sırasında sıcaklık neredeyse sabit kaldığı için konfor şartlarının daha uzun süre sağlanması amaçlanıp, ısıtma ve soğutma sistemindeki ekipmanların devreye giriş-çıkış sayılarının minimuma indirilmesi amaçlanmıştır. Bu etkileri incelemek amacıyla, Türkiye'nin beş farklı iklim bölgesindeki beş şehir seçilip, müstakil bir bina tasarlanmıştır. Daha sonra, bu binaya güneş mekanı eklenerek, ve bu güneş mekanının parametreleri değiştirilerek, EnergyPlus™ programı yardımıyla aylık ve yıllık enerji ihtiyaçları bulunmuştur. Aktif gölgeleme sistemi, bölme duvarının içinde üç farklı faz değişim malzemesi konumu, altı farklı faz değişim sıcaklığı, ve altı farklı cam tipi incelenen parametreleri oluşturmaktadır. Ayrıca, analizler, faz değiştiren malzemenin gizli ısısının etkisini görmek amacıyla ayrıca FDM özelliklerine sahip ancak faz değişiminin olmadığı (faz stabil malzeme, PSM) bir malzeme için de gerçekleştirilmiştir. Aktif gölgeleme sistemi, 31 Mart-30 Eylül arasında bu perde her gün saat 6:00 ile 18:00 arasında otomatik bir sistemle kapalı olarak tutulmuştur. Diğer günlerde ise aktif gölgeleme sistemi, inaktif duruma gecirilerek gölgeleme yapması engellenmiştir. Faz değişim malzemesinin, bölme duvarının ön, orta ve arka konumlarına yerleştirildiği durumlar için analizler yapılmıştır. Aktif gölgeleme ve faz değişim malzemesi konumu İstanbul iklim koşullarında araştırılmış olup, aktif gölgelemenin tüm konfigürasyonlarda yararlı olduğunun görülmesi ve konumunun ciddi bir etki yapmadığı göz önüne alınarak diğer konfigürasyonlarda aktif gölgeleme sistemi açık ve faz değişim malzemesinin de duvarın orta konumuna yerleştirildiği durumlar dikkate alınarak analizlere devam edilmiştir. Faz değişim sıcaklığı olarak, 19 °C'den 29 °C'ye kadar 2 °C aralıklarla altı farklı sıcaklık seçilmiştir ve tüm iklim bölgeleri için optimum faz değişim sıcaklıkları araştırılmıştır. Faz değişim sıcaklıkları ve faz stabilize malzemenin etkisini görmek için berrak tek cam (single clear glass – SG-1) içeren 1 m derinlikte güneş mekanı seçilmiştir. Optimum faz değişim sıcaklığı bulunduktan sonra, cam tipi değiştirilerek farklı iklim tipleri için optimum cam tipi tespit edilmiştir. Farklı ısıtma ve soğutma sistemlerinin işletme maliyetleri arasında fark oluşacağından ve bu farkı en aza indirmek amacıyla binanın ısıtma ve soğutma ihtiyacını karşılamak için yüksek verimli bir ısı pompası sisteme dahil edilmiştir ve böylece yapının ısıtma ve soğutma için harcadığı yıllık elektirik enerjisi ortaya çıkarılmıştır. Daha sonra bu enerjiye, kayıp kaçak oranı kadar bir pay eklenip, eşdeğer CO2 salınımı bulunmuştur. Yapılan yıllık analizler sonucunda, güneş mekanının ısıtma ve soğutma ihtiyacını azaltmada önemli miktarda katkı sağladığı görülmüştür, bu da daha az enerji tüketimi ve CO2 salınımını sağlamıştır. Kullanılan konfigürasyona göre, gerekli toplam enerjinin 629 kWh kadar azaltılabildiği ve aynı zamanda 168 kg/yıl daha az CO2 emisyonu üretilebildiği görülmüştür. Aynı zamanda, faz değişim malzemesi ilave edilmiş güneş mekanlarının ısıtma ve soğutma yükünden yıllık %20,86'ya kadar enerji tasarrufu sağlayabildiği görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Sunspace integration is an effective yet simple solar system application to improve the energy efficiency of buildings. However, numerous factors can affect their effectiveness. They should be evaluated regarding different design parameters and climatic conditions to achieve the most appropriate implementation. From this point of view, the impacts of sunspace integration to a detached house located in five different climate zones in Turkey were numerically investigated. The effect of the active shading and location of the phase change material (PCM) inside the partition wall were investigated. Also, various PCMs introduced sunspace configurations considering six phase transition temperatures from 19 °C to 29 °C, a phase stabilized material (PSM), and six different glazing unit structures including single, double and triple pane glass, were examined to reveal the most effective designs. The analysis was performed for different climatic conditions in Turkey (namely, for the cities of Ankara, Antalya, Erzurum, Istanbul, and Sivas). By the annual analysis, it was revealed that sunspace attachment is significantly beneficial for the reduction of cooling and heating demands, which leads to lower energy consumption and CO2 emission, for the majority of considered sunspace configurations. Depending on the configuration, it was seen that the total required energy can be reduced by up to 629 kWh while the CO2 emission was reduced by 168 kg/year. It is also seen that a PCM incorporated sunspace can attain a yearly energy saving of up to 20.86%.
Benzer Tezler
- Binalarda enerji verimliliğinin etkinlik analizi
Effectiveness analysis of energy efficiency in buildings
GÖZDE DEMİRSOY
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
EnerjiGazi ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADNAN SÖZEN
- Türkiye iklim koşullarındaki veri merkezlerinin soğutulmasında ekonomizer kullanımının enerji tasarrufu ve ekonomik potansiyel değerlendirmesi
Energy savings and economic potential assessment of economizer use for cooling data centers in Turkey's climate conditions
OZAN GÖZCÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLKER MURAT KOÇ
DR. ÖĞR. ÜYESİ HAMZA SALİH ERDEN
- Gemilerde kullanılan soğutma sistemlerinin değişken çevre şartlarına göre performans analizi
Performance analysis of ship air condition systems in terms of variable environment conditions
VEYSİ BAŞHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
EnerjiYıldız Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADNAN PARLAK
- Bina toplulukları için enerji yönetim yazılımı geliştirilmesi
Development of energy management software for building communities
KENAN GEÇER
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSelçuk ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜL NİHAL GÜĞÜL
- Gemiler için yeni bir elektrik enerjisi yönetim sisteminin akıllı şebeke altyapısına uygun olarak geliştirilmesi
Development of a new electrical energy management system for the ships in accordance with the smart grid infrastructure
KENAN YİĞİT
Doktora
Türkçe
2019
DenizcilikYıldız Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BORA ACARKAN