Thermal performance evaluation of phase change materials in building wall applications and comparative analysis with insulation
Faz değiştiren malzemelerin bina duvarı uygulamalarındaki ısıl performansının değerlendirilmesi ve yalıtım ile karşılaştırmalı analizi
- Tez No: 796455
- Danışmanlar: PROF. DR. MÜSLÜM ARICI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Kocaeli Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Termodinamik ve Isı Tekniği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 84
Özet
Faz değiştiren malzeme (FDM) içeren bir bina duvarının ısıl performans analizi üç farklı yaklaşıma bağlı olarak yapılmıştır. Faz değişim sıcaklığı, FDM kalınlığı ve FDM konumu ısıl analize dayanarak optimize edilmiştir. Seçilen yöntemin FDM'nin enerji tasarrufu üzerindeki etkisini ortaya çıkarmak için her bir yaklaşımda elde edilen optimum değerler verilmiş ve karşılaştırmalı olarak tartışılmıştır. Ayrıca, FDM ve yalıtımın enerji tasarrufu performansları aynı koşullar dikkate alınarak karşılaştırılmıştır. Buna ek olarak, FDM ve yalıtımın kombinasyonu duvarın toplam kalınlığı sabit tutulup karşılaştırılmıştır. Dış ortam sınır koşulu için güneş-hava sıcaklığı yaklaşımı kullanılmıştır. Günlük erime ve katılaşma döngülerinin oluşumunu arttırmak ve böylece gizli ısının maksimum seviyede kullanılabilmesini sağlamak için varsayımsal bir sıcaklık aralığı dikkate alınmıştır. Sonlu fark yaklaşımına dayalı olarak Fortran programlama dilinde bir sayısal kod geliştirilmiştir. Geliştirilen kod sırasıyla Neumann'ın faz değişim çözümü ve deneysel bir çalışmayla analitik ve deneysel olarak doğrulanmıştır. Yöntem-3 ile yapılan ısıl analizlere göre, 8 mm ve 24 mm optimum kalınlık değerleri sırasıyla iç konum ve dış konum için bulunmuş, ancak Yöntem-1 herhangi bir optimum kalınlık değeri sağlamamıştır. Çalışmadaki bulgular, 6 mm kalınlık ve iç konumdaki enerji tasarrufu dikkate alındığında, FDM'nin yalıtıma göre % 16,1 daha iyi performans sağladığını ortaya çıkarmıştır. Ayrıca, duvarda 2 mm FDM ve 38 mm yalıtım kullanılması aynı konumda 40 mm yalıtım kullanılması durumuna göre daha fazla enerji tasarrufu sağlamıştır. Bu şekilde, buna karşılık gelen enerji tasarrufunun 40 mm yalıtım kullanma durumuna göre % 7,3 arttırılabileceği görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Thermal performance evaluation of phase change material (PCM) integrated building wall is conducted based on three different approaches. Optimization of PCM melting temperature, thickness, and location is performed based on thermal analysis. Obtained optimal values depending on each approach is given and discussed comparatively to reveal the effect of chosen method on energy saving performance of PCM. Besides, energy saving performance of PCM and insulation is compared by considering the same conditions. Moreover, combination of PCM and insulation is studied while the total thickness of the wall is kept constant. The solar-air temperature is employed for the outdoor boundary conditions. A hypothetical temperature range is considered in order to increase the occurrence of daily melting and solidification cycles so exploitation of latent heat can be maximized. An in-house numerical code is developed in Fortran programming language based on the finite difference approximation. The code is validated analytically and experimentally by Neumann's solution of phase change and an experimental work, respectively. Based on the thermal analyses with Method-3, 8 mm and 24 mm PCM optimum thicknesses are found for inside and outside locations, respectively, while Method-1 provides no optimum thickness value. The findings revealed that PCM outperforms insulation by 16.1 % in terms of energy saving at 6 mm thickness for inside location. In addition, using 2 mm PCM and 38 mm insulation material in the wall saves more energy than using 40 mm insulation at the same location. In this case, the corresponding energy saving can be increased by up to 7.3 % compared to 40 mm insulation.
Benzer Tezler
- Duvar ve çatı elemanlarında faz değiştiren malzeme kullanımına dayalı ısıl performansın farklı iklim koşullarına bağlı olarak değerlendirilmesi
Evaluation of the thermal performance based on the use of phase change materials in wall and roof components depending on different climate conditions
MERVE ANAYURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İKBAL ÇETİNER
- Binalarda enerji korunumu açısından yapı bileşenlerinde kullanılan faz değiştiren malzemelerin performansının değerlendirilmesi
Evaluation of the performance of building components constructed with phase-change materials in terms of energy conservation in residential building
EDA KÖSE
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜLTEN MANİOĞLU
- Faz değiştiren malzemelerin dış duvarda kullanımındagüneş ışınımı katkısının bina enerji etkinliği açısındandeğerlendirilmesi: İzmir ili örneği
The evaluation of solar radiation contribution on theuse of phase change materials in the exterior wallsregarding building energy efficiency: Example of Izmir,Turkey
ESRA ELVAN ÖZYURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FETHİYE ECEM EDİS
- Yenilikçi ısı depolama sistemi faz değiştiren malzemelerin bina enerji verimliliği üzerindeki etkisinin analizine yönelik yaklaşım: Diyarbakır ve Erzurum örnekleri
The approach of the analysis of the effect of phase change materials as the innovative heat storage system on the building energy efficiency: Diyarbakir and Erzurum samples
DAMLA DEPE
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE ZERRİN YILMAZ
- Ahşap dış duvarların İstanbul'daki uygulamalar üzerinden incelenmesi, ısıl ve nemsel performansın benzetim ile değerlendirilmesi
Examination of wooden external walls through implementations in Istanbul, and evaluation of hygrothermal performance by simulation
BEGÜM SAMANCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜLYA KUŞ