Neredeyse sıfır enerjili bir binanın sayısal, deneysel ve termodinamik analizi
Numerical, experimental, and thermodynamic analysis of a nearly zero energy building
- Tez No: 950321
- Danışmanlar: PROF. DR. HAKAN FEHMİ ÖZTOP
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Makine Mühendisliği, Energy, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Fırat Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 151
Özet
Bu tez çalışması kapsamında, neredeyse sıfır enerjili bina konsepti doğrultusunda tasarlanmış ve inşa edilmiş deneysel bir yapının; yarı saydam fotovoltaik (PV), fotovoltaik-termal kolektörler (PV/T) ve faz değiştiren malzeme (FDM) destekli yerden ısıtma sistemleri, sayısal, deneysel ve termodinamik olarak kapsamlı bir şekilde analiz edilmiştir. Araştırmanın temel amacı, entegre yenilenebilir enerji sistemlerinin elektrik ve ısı üretim performansını ortaya koymak, iç ortam konforuna katkısını değerlendirmek ve enerji bağımsızlığı potansiyelini belirlemektir. Sistem, Elazığ ilinde gerçek iklim koşullarında bir yıl boyunca çalıştırılmış; ölçümler beş dakikalık aralıklarla alınmıştır. Elde edilen verilere göre, sistem yıllık 4335.8 kWh elektrik ve 8671 kWh ısıl enerji üretmiş, toplamda 3033 kWh'lik bir enerji tüketimi gerçekleşmiştir. Kış aylarında cephe kaplama sistemine entegre yarı saydam PV paneller sayesinde dış ortam sıcaklığına karşı iç mekânda pasif bir sıcaklık farkı oluşmuş ve bu durum, binanın soğuk iklim koşullarından korunmasını sağlamıştır. Ayrıca FDM destekli yerden ısıtma sistemi sayesinde, geçiş FDM etkisiyle FDM'siz duruma kıyasla iç ortam sıcaklığında 4 °C'ye kadar artış gözlemlenmiş; böylece ek enerji girdisi olmadan güneş destekli ısıtma sağlanabilmiştir. Sistem, yıllık bazda %143 oranında enerji öz yeterliliği sağlamıştır. PV'lerin ortalama enerji verimi %7.45; PV/T sistemin elektrik verimi %13.9, ısıl verimi %35.4, toplam verimi %49.3'tür. Ekserjiye dayalı verimlilikler PV için %6.89, PV/T için elektrik verimi %13.9, ısıl verimi %9.4 olarak hesaplanmıştır. Enerji geri ödeme süresi 3.5 yıl, finansal geri ödeme süresi ise 8.9 yıl olarak belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
In this thesis study, a comprehensive numerical, experimental and thermodynamic analysis was conducted on a test structure designed and constructed in accordance with the nearly zero energy building (nZEB) concept. The system integrates semi-transparent photovoltaic (PV) modules, photovoltaic-thermal (PV/T) collectors, and a phase change material (PCM)-assisted underfloor heating system. The primary objective of the research is to evaluate the electricity and thermal energy production performance of these integrated renewable energy systems, assess their contribution to indoor thermal comfort, and determine their potential for energy independence. The system was operated under real climatic conditions in the city of Elazığ for one year, with measurements recorded at five-minute intervals. According to the data obtained, the system produced 4335.8 kWh of electrical energy and 8671 kWh of thermal energy annually, while the total annual energy consumption was 3033 kWh.During the winter season, the semi-transparent PV modules integrated into the façade cladding contributed to the formation of a passive indoor-outdoor temperature differential, thereby protecting the building from harsh cold weather conditions. Additionally, during the transitional seasons, the PCM-supported underfloor heating system increased indoor temperature by up to 4 °C compared to the system without PCM, providing solar-assisted heating without the need for supplementary energy input. The system achieved an annual energy self-sufficiency rate of 143%. The average energy efficiency of the PV modules was calculated as 7.45%, while the PV/T system exhibited an electrical efficiency of 13.9%, a thermal efficiency of 35.4%, and a total efficiency of 49.3%. The exergy-based efficiencies were determined as 6.89% for PV modules, and for the PV/T system, 13.9% (electrical) and 9.4% (thermal). The energy payback period was found to be 3.5 years, while the financial payback period was calculated as 8.9 years.
Benzer Tezler
- Techno-economical feasibility analysis of nearly zero energy building (nZEB) strategies for residential buildings in Kirkuk, Iraq
Kerkük, Irak'taki konutlar için neredeyse sıfır enerjili bina (nSEB) stratejilerinin teknolojik ve ekonomik uygunluk analizi
MOHAMMED WALEED ISMAEL ISMAEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
EnerjiAnkara Yıldırım Beyazıt ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BÜLENT YEŞİLATA
- Enerji verimliliği odaklı yapı yönlendirmesi için BIM tabanlı bir model önerisi: Kentsel dönüşüm örneği
A BIM-based model proposal for energy efficiency focused building orientation: An urban transformation area example
MÜBERRA DOLDUR
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. REHA METİN ALKAN
- Pasif ev standartları doğrultusunda mevcut binaların iyileştirilmesi amaçlı bir istatistiksel yaklaşım önerisi
A statistical approach proposal for rehabilitation of existing buildings according to passive house standarts
AHUNUR AŞIKOĞLU
- An approach for cost optimum energy efficient retrofit of primary school buildings in Turkey
Türkiye'de ilköğretim okulu binaların maliyeti optimum enerji etkin iyileştirmesi için bir yaklaşım
NAZANİN MOAZZEN FERDOS
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE ZERRİN YILMAZ
- Comparative evaluations of traditional house to achieved passive house standard in terms of global warming potential and energy efficiency
Geleneksel ev ile ulaşılan pasif ev standardının küresel ısınma potansiyeli ve enerji verimliliği açısından karşılaştırılması
SİMGE VAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HATİCE SÖZER