Determination of Conduction Time Series (CTS) for the Building Cooling Load by Analytical Approach

Abstract

In order to determine the cooling load of buildings, different calculation methods have been developed. ASHRAE proposed for the calculation of cooling load that is Radiation Time Series (RTS) method, which plays a major role for the development and standardization and the emergence of these methods, this difficulty is exceeding by called Conduction Time Series (CTS). However, CTS are given for 35 wall types and 19 roof types at 2009ASHRAE Handbook-Fundamentals. That the CTS values presented are limited in number and they are different from the structure types used heavily in Turkey has given rise to a necessity to find CTS values for all required forms. Therefore, in this study, the CTS values are determined by the analytical method for structure types used heavily in Turkey. Obtained from the solution by using time series is that; the CTS value can be found in MATLAB programming languages with the help of a computer program designed for desire building envelope. Thus, CTS values for structure shells used in our country are provided as a correct calculation instead of selection the nearest form that given in tables. The results show that RTS method in this approach can be used more reliable in analysis of cooling load and energy.

Keywords

• Cooling load, Opaque structure element, Conduction Time Series (CTS), Radiation Time Series (RTS), Turkey

Bina Soğutma Yükü Hesabı İçin İletim Zaman Serisi (CTS) Katsayılarının Analitik Yaklaşımla Belirlenmesi

Abstract

Bina ısıtma/soğutma yükleri; ısıtma, soğutma ve iklimlendirme sistemlerinin tasarımı ve bu sistemlerin enerji analizi için en önemli parametredir. Bir binanın toplam soğutma yükü; aydınlatma, insan ve cihazlardan kaynaklanan iç yükler ve binanın opak (duvar ve çatı) ve saydam (pencere) yüzeylerinden kaynaklanan dış yüklerden oluşur. Binanın opak yüzeylerinden oluşan ısı kazançları, iç yüzeye iletim ısı transferi yoluyla aktarılır. Soğutma yükü ve bina enerji analizi hesaplamalarında iletim ısı transferi; homojen ve sabit yapı özellikleri ile zamana bağlı ve bir boyutlu olarak modellenir ve nümerik yollarla çözülür. Ancak, iklim verilerinin gün içinde farklı değerlerde olması ve opak yapıların ısının bir kısmını depolaması, bu çözümleri zorlaştırmaktadır. Binaların soğutma yükünü belirleyebilmek için; çok basitten oldukça karmaşık yöntemlere kadar değişik hesaplama yöntemleri geliştirilmiştir. Bu yöntemlerin ortaya çıkmasında, geliştirilmesinde ve standartlaştırılmasında önemli rol oynayan ASHRAE’nin soğutma yükü hesabı için önerdiği Işınım Zaman Serileri (RTS) yönteminde, İletim Zaman Serisi olarak adlandırılan CTS katsayıları ile bu zorluk aşılmaktadır. Ancak 2009 ASHRAE Handbook -Fundamentals’da 35 duvar ve 19 çatı tipi için CTS değerleri verilmiştir. Sunulan CTS serilerinin sınırlı sayıda ve özellikle Türkiye’de ağırlıklı olarak kullanılan yapı tiplerinden farklılık göstermesi, istenilen tüm yapı tipleri için CTS değerlerin bulunması ihtiyacını doğurmuştur. Bu nedenle bu çalışmada Türkiye’deki binalarda yaygın olarak kullanılan yapı tipleri için CTS değerleri, analitik yöntem ile tespit edilmektedir. Zaman serileri kullanılarak elde edilen çözüm; MATLAB programlama dilinde hazırlanmış bilgisayar programı yardımıyla istenilen yapı kabuğu için CTS değeri bulunabilmektedir. Bu sayede; CTS değerlerinin ülkemizde kullanılan yapı kabukları için tablolarda verilen en yakın yapı tipi kullanarak seçilmesi yerine; doğru olarak hesaplanabilmesi temin edilebilmektedir. Elde edilen sonuçlar; soğutma yükü ve enerji analizlerinde RTS yönteminin bu yaklaşımla daha güvenilir olarak kullanılabileceğini göstermektedir

Keywords

• Soğutma yükü, Opak yapı elemanı, İletim Zaman Serisi (CTS), Işınım Zaman Serisi (RTS), Türkiye