Comparison of Methods Used in Calculated of Cooling Loads: The Case of Elementary School

Abstract

Nowadays, in terms of continuity of indoor environment comfort conditions and decreased initial investment, maintenance and operating costs, selected of a appropriate cooling system is important in buildings. In the selection of cooling system, system capacity need to determine according to building cooling load. That cooling load is not calculated in the reliability way cause selected cooling system that is not suitable to building, increase cooling system cost and aggravation indoor environment comfort conditions. Therefore, the reliability calculation method should be used in the calculation of building cooling loads. There are several methods that calculates building cooling loads. In this study, TEDT/TA, HB, TFM, CLTD/SCL/CLF and RTS methods that are used commonly from this methods are compared according to their using data, coefficients and calculation procedure. The elementary school that is located in İstanbul is selected to compared of numerical differences among these methods and cooling loads of this building for July 21 that is design day are determined according to calculation templates prepared in MS Excel using TEDT/TA, TFM, CLTD/SCL/CLF and RTS methods. Obtained results are found difference between 5% and 25% according to building occupancy period.

Keywords

• Cooling load; Total equivalent temperature difference; Transfer function method; Heat balance; Cooling load temperature difference; Radiant time series

Soğutma Yüklerinin Hesaplanmasında Kullanılan Yöntemler ve Karşılaştırılması: İlköğretim Okulu Örneği

Abstract

Günümüzde, iç ortam konfor koşullarının sürekliliği ve ilk yatırım, bakım ve işletme maliyetlerinin azaltılması açısından binalarda uygun bir soğutma sisteminin seçilmesi önemlidir. Soğutma sistemi seçiminde, sistemin sahip olduğu kapasitenin binanın soğutma yüküne göre belirlenmesi gereklidir. Soğutma yükünün güvenilir bir şekilde hesaplanamaması, binaya uygun olmayan soğutma sistemi seçimine neden olmakla birlikte, soğutma sistemi maliyetini artırmakta ve iç ortam konfor koşullarını kötü etkilemektedir. Bu nedenle binaların soğutma yüklerinin hesaplanmasında güvenilir bir hesap yönteminin kullanılması gereklidir. Binaların soğutma yüklerini hesaplayan birçok yöntem mevcuttur. Bu çalışmada, bu yöntemlerden yaygın olarak kullanılan TEDT/TA, HB, TFM, CLTD/SCL/CLF ve RTS yöntemleri; kullandıkları veriler, katsayılar ve hesap prosedürlerine göre karşılaştırılmıştır. Yöntemler arasındaki sayısal farkların karşılaştırılmasının yapılabilmesi için İstanbul’da konumlanan bir ilköğretim binası ele alınmış ve bu binanın 21 Temmuz tasarım günü için soğutma yükleri TEDT/TA, TFM, CLTD/SCL/CLF ve RTS yöntemleri kullanılarak MS Excel programında hazırlanan hesap şablonlarına göre elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlar bina kullanım saatlerine göre %5 ile %25 arasında farklı çıkmıştır.

Keywords

• Soğutma yükü; Toplam eşdeğer sıcaklık farkı; Geçiş fonksiyonu yöntemi; Isıl denge; Soğutma yükü sıcaklık farkı; Işınım zaman serisi

References

1. Ahmed, T. (2012). Software Development for Cooling Load Estimation by CLTD Method, IOSR Journal of Mechanical and Civil Engineering (IOSR-JMCE),3,6,1-6. Maçka Kalfa, S., ve Yaşar, Y.: Soğutma Yüklerinin Hesabında Kullanılan Yöntemler ve Karşılaştırılması
2. Aktacir, M.A., Büyükalaca, O. ve Yılmaz, T. (2003). Soğutma Yükü Hesabında Kullanılan Yöntemler, 14. Ulusal Isı Bilimi ve Tekniği Kongresi, Isparta, 64-69.
3. ASHRAE. (2010). Fundementals, Chapter 28 –Nonresidential Cooling and Heating Load Calculations, Atlanta,USA.
4. Balat, M. (2010) Security of energy supply in Turkey: Challenges and solutions, Energy Convers. and Management, 51, 1998-2011.
5. Barnaby, C.S., Spilter, J.D., ve Xiao, D. (2004). Updating the ASHRAE/ACCA Residential heating and Cooling Load Calculation Procedures and Data. ASHRAE Final Report 1199, Atlanta, GA: American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc.
6. Box, G.E.P., and Jenkins, G.M. (1976). Time Series Analysis: Forecasting and Control. Oakland, CA: Holden-Day, Inc.
7. Bulut, H., Durmaz, F. ve Aktacir, M.A. (2006) İklimlendirme Sistemleri İçin Soğutma Yükü Hesap Yöntemlerinin Karşılaştırılması, Türk Tesisat Mühendisliği Derneği, VII. Uluslararası Yapıda Tesisat Teknolojisi Sempozyumu, İstanbul, 1-12.
8. CIBSE. (1999). Guide A, Environmental Design, Yale Press, London, UK.

9. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı, Yapı İşleri Genel Müdürlüğü, Tip Proje, İlköğretim Okulu.
10. http://rredc.nrel.gov/solar/old_data/nsrdb/1991-2005/tmy3/.2008, Erişim Tarihi:14.04.2014, Konu: National Renewable Energy Laboratory (NREL). Typical Meteorological Year 3 Data Set. NREL.
11. Mao, C. ve Haberl, J.S.(2013) Literature Review on the History of Building Peak Load and Annual Energy Use Calculation Methods In the USA, Energy System Laboratory Report,
12. Texas A&M University.
13. McQiston, F.C., Parker, J.D. ve Spitler, J. (2005) Heating,Ventilating, and Air Conditioning Analysis and Design, Six Edition, John Wiley Press, USA.
14. Rudoy, W., ve Duran, F. (1974). ASHRAE RP-138 Development of an Improved Cooling Load Calculation Method, Final Report, Atlanta, GA: American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc.
15. Spitler, J.D., Fısher, D.E. ve Pedersen, C.O. (1997) The Radiant Time Series Cooling Load Calculation Procedure, ASHRAE Transactions, 103,2,503-515.
16. Spitler, J.D. (2002) Load Calculations Heat Balance Method-Theory-Application, Chicago Chapter, ASHRAE.