Mevcut Bir Eğitim Yapısında Enerji Verimliliğini İyileştirmeye Yönelik Bir Analiz

Abstract

Yapı sektörü, yapım ve kullanım aşamaları göz önüne alındığında ülkemizde ve dünyada enerji tüketiminde önemli bir paya sahiptir. Bu durum yapıların enerji etkin hale getirilmesi ihtiyacını doğurmuştur. Mevcut yapıların enerji etkin hale dönüştürülmesinde iki yöntem bulunmaktadır. İlk olarak mevcut yapının yıkılıp yeniden yapılması yöntemi, diğeri ise mevcut yapının uygun enerji etkin tasarım kriterleri doğrultusunda iyileştirilmesidir. Bu çalışmada mevcut bir yapının YBM (Yapı Bilgi Modelleme) ve BEM (Bina Enerji Modelleme) aracılığıyla ısıtma enerjisi analiz edilmiştir. Pasif ve aktif sistemler incelenmiş ve yapılarda uygulanabilirliğine değinilerek yenilenebilir enerji kullanımı değerlendirilmiştir. Pasif sistemler olarak yapının; pencerelerinde ve dış duvarlarında farklı U değerine sahip alternatiflerin simülasyon programları aracılığı ile ısıtma enerjisi üzerine etkisi irdelenmiştir. Aktif sistemler olarak da yapıya PV paneller eklenmiş, HVAC işletim sisteminde yüksek verimli sistemler tercih edilmiş ve simülasyon sonuçları değerlendirilmiştir.

Keywords

• Yapı iyileştirme
• Bina Enerji Modelleme (BEM)
• U değeri
• Enerji etkin tasarım

An Analysis to Improve Energy Efficiency in an Existing Education Structure

Abstract

The building sector has an important share in energy consumption in our country and in the world, considering the construction and usage stages. This situation has led to the need to make the buildings energy efficient. There are two methods for transforming existing structures into energy efficient. First is the method of demolishing and rebuilding the existing building, and the other is the improvement of the existing building in line with the appropriate energy efficient design criteria. In this study, the heating energy of an existing building was analyzed by means of BIM (Building Information Modeling) and BEM (Building Energy Modeling). Passive and active systems have been examined and the use of renewable energy has been evaluated, with reference to their applicability in buildings. As passive systems, the building; the effect of alternatives having different U values on their windows and outer walls on the heating energy was investigated. PV panels were added to the structure as active systems, high efficiency systems were preferred in the HVAC operating system and the simulation results were examined.

Keywords

• Building improvement
• Building Energy Modeling (BEM)
• U value
• Energy efficient design

References

1. [1] Ş. Balku ve F. Koçyiğit, "Low Carbon Architectural Design", Gazi University Journal of Science, c. 31, s. 1, ss. 13-23, 2018.
2. [2] G. Cillari, F. Fantozzi, ve A. Franco, “Passive solar solutions for buildings: Criteria and guidelines for a synergistic design”, Appl. Sci., c. 11, s. 1, ss. 1–19, 2021.
3. [3] D. Elbi, “Yapı bilgi modelleme aracılığı ile enerji etkin yapı tasarımı ve geliştirilmesi: bir konut projesi örneği,” Y. lisans tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, Türkiye, 2019.
4. [4] O. K. Akande, “Passive design strategies for residential buildings in a hot dry climate in Nigeria,” WIT Transactions on Ecology and the Environment (WIT Trans. Ecol. Environ.), c. 128, ss. 61-71, 2010.
5. [5] M. Mokrzecka, “Influence of building shape and orientation on heating demand: simulations for student dormitories in temperate climate conditions”, E3S Web Conf., c. 44, s. 00117, ss. 1-8, 2018.
6. [6] Y. Bichiou ve M. Krarti, “Optimization of envelope and HVAC systems selection for residential buildings,” Energy Build, c. 43, s. 12, ss. 3373-3382, 2011.
7. [7] S. Mirrahimi, M. F. Mohamed, L. C. Haw, N. L. N. Ibrahim, W. F. M. Yusoff ve A. Aflaki, “The effect of building envelope on the thermal comfort and energy saving for high-rise buildings in hot-humid climate, Renew,” Sustain. Energy Rev. c. 53, ss. 1508–1519, 2016.
8. [8] C. R. Yu, H. S. Guo, Q. C. Wang, ve R. D. Chang, “Revealing the ımpacts of passive cooling techniques on building energy performance: a residential case in Hong Kong,” Appl. Sci., c. 10, s. 12, ss. 4188, 2020.

9. [9] Y. Yılmaz ve G. Koçlar Oral, “An approach for cost and energy efficient retrofitting of a lower secondary school,” Building, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, c. 34, s. 1, ss. 393-408, 2019.
10. [10] C. Heracleous ve A. Michael, “Assessment of overheating risk and the ımpact of natural ventilation in educational buildings of Southern Europe under current and future climatic conditions,” Energy, c. 165, ss. 1228-1239, 2018.
11. [11] J. Han ve X. Yang, “Analysis of passive energy-saving retrofitting of rural residential houses in Southern Anhui Province – A case in Hongcun,” Energy Procedia c. 152, ss. 470–474, 2018.
12. [12] S. Kim, P. A. Zadeh, S. Staub-French, T. Froese ve B. Terim Cavka, “Assessment of the impact of window size, position and orientation on building energy load using BIM,” Procedia Engineering, c. 145, ss. 1424–1431, 2016.
13. [13] M. J. Sorgato, A. P. Melo ve R. Lamberts, “The effect of window opening ventilation control on residential building energy consumption,” Energy and Buildings, c. 133, ss. 1–13, 2016.
14. [14] A. S. Shivsharan, D. R. Vaidya ve R. D. Shinde, “3D Modeling and energy analysis of a residential building using BIM tools,” International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET), c. 4, s. 7, ss. 629-636, 2017.
15. [15] G. Tsalikis ve G. Martinopoulos, “Solar energy systems potential for nearly net zero energy residential buildings,” Sol. Energy, c. 115, ss. 743–756, 2015.
16. [16] Y. Huang, J. Niu ve T. Chung, “Comprehensive analysis on thermal and daylighting performance of glazing and shading designs on office building envelope in cooling-dominant climates,” Appl. Energy, c. 134, ss. 215–228, 2014.
17. [17] W. K. Alhuwayil, M. Abdul Mujeebu ve A. M. M. Algarny, “Impact of external shading strategy on energy performance of multi-story hotel building in hot-humid climate,” Energy, c. 169, ss. 1166–1174, 2019.
18. [18] K. Imessad, N.A. Messaoudene ve M. Belhamel, “Performances of the Barra–Costantini passive heating system under Algerian climate conditions,” Renew. Energy, c. 29, ss. 357–367, 2004.
19. [19] Y. Yıldız ve Z. D. Arsan, “Identification of the building parameters that influence heating and cooling energy loads for apartment buildings in hot-humid climates,” Energy, c. 36, s. 7, ss. 4287–4296, 2011.
20. [20] Z. Liu, D. Wu, B.-J. He, Q. Wang, H. Yu ve W. Ma, G. Jin, “Evaluating potentials of passive solar heating renovation for the energy poverty alleviation of plateau areas in developing countries: A case study in rural Qinghai-Tibet Plateau, China,” Sol. Energy, c. 187, ss. 95–107, 2019.
21. [21] F. Bal Koçyiğit, "Zero Consumption Monotype Education Buildings", Gazi University Journal of Science, c. 31, s. 2, ss. 328-340, Haziran 2018.
22. [22] Birleşmiş Milletler Dünya Çevre ve Kalkınma Komisyonu, Ortak Geleceğimiz, Çeviren: B. Çorakçı, 3. baskı, Ankara, Türkiye: Türkiye Çevre Sorunları Vakfı Yayını, 1991, ss. 67-75.
23. [23] A. Sev, Sürdürülebilir Mimarlık, İstanbul, Türkiye: YEM Yayınevi, 2009, ss. 14-53.
24. [24] Ç. Dikmen, “Enerji etkin yapı tasarım ölçütlerinin örneklenmesi,” Politeknik Dergisi, c. 2, ss. 121-134, 2011.
25. [25] G. K. Oral, “Güneş Enerjisi ve Yapı,” Mimarlar Odası Diyarbakır Şube Bülteni, s. 1, ss. 8-20, 2010.
26. [26] A. Gazioğlu, “Enerji etkin bina tasarımında ısıtma enerjisi harcamalarını azaltmaya yönelik bir iyileştirme çalışması,” Y. lisans tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, Türkiye, 2012.
27. [27] G. Manioğlu,” Enerji etkin tasarım ve yenileme çalışmalarının örneklerle değerlendirilmesi,” Tesisat Mühendisliği Dergisi, c. 126, ss. 35-47, 2011.
28. [28] Standart TS-825, Binalarda ısı yalıtımı, Ankara, 1998/2001.
29. [29] Yakıtların Isıl Değerleri. (2021, 11 Temmuz). [Online]. Erişim: http://3l.com.tr/v2/wp-content/uploads/ars1/yakitlarin_isil_degerleri.pdf
30. [30] Measurement of Energy and Demand Savings, ASHRAE GUIDELINE 14, American Society of Heating. Refrig. Air-Cond. Eng, Amerika, 8400, 2002.
31. [31] F. Şenkal Sezer ve N. Karagöz Yeşilyurt, “Türkiye'deki Çift Duvar Arası Isı Yalıtım Uygulamalarında Isı Köprülerinin Analizi ve Yurtdışı Uygulamaları ile Karşılaştırılması”, Uludağ Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, c. 16, s. 1, ss. 1-10, 2011.
32. [32] L. Hernández-Callejo, S. Gallardo-Saavedra ve V. Alonso-Gómez, “A review of photovoltaic systems: Design, operation and maintenance,” Solar Energy, c. 188, ss. 426-440, 2019.