Bina dış duvarlarının termofiziksel özelliklerinin ısı kazancına olan etkilerinin incelenmesi

Yıl 2018, Cilt: 9 Sayı: 2, 805 - 816, 25.09.2018

Murtaza Yıldırım Hasan Oktay Recep Yumrutaş

Öz

Binaların ısıtılması ve soğutulması için tüketilen enerjinin artmasıyla, ısıl performansı yüksek olan bina malzemelerinin geliştirilmesine ihtiyaç duyulmaktadır. Isıl performans ise direk olarak malzemelerin termofiziksel özellikleri ile değişim göstermektedir. Her ne kadar literatürde her bir termofiziksel özelliğin ısıl performansa olan etkisi incelense de, bu özelliklerin birbiri arasındaki ilişkileri göz ardı edilerek sabit kabul edilmektedir. Halbuki gerçekte bu özellikler birbirleriyle değişmektedir.

Bu amaca yönelik olarak; her bir termofiziksel özelliğin arasındaki ilişki deneysel yöntemle bulunarak, bu özelliklerin ısıl kazancına olan etkisi bu çalışmada incelenmiştir. Bu yüzden 102 beton duvar numunesi üretilmiş, bu numunelerin termofiziksel özellikleri ASTM ve EN standartlarına göre ölçülmüş ve birbirleri arasındaki ilişkiler denklemlerle tanımlanmıştır. Bina yapılarının termofiziksel özelliklerinin ısıl performanslarına olan etkisini incelemek amacıyla, yapıların ısı kazanç değerleri Kompleks Sonlu Fourier Dönüşümü (CFFT) tekniğinin ısı transfer problemine uygulanmasıyla hesaplanmıştır. Daha sonra MATLAB tabanlı bir bilgisayar programı kullanılarak herhangi bir termofiziksel özelliği belli olan bina duvar veya çatı yapılarının ısı kazançları kolaylıkla hesaplanmıştır.

Anahtar Kelimeler

Bina duvarları, beton, termofiziksel özellikler, ısı kazancı, Kompleks Sonlu Fourier Dönüşümü

Kaynakça

• ACI Committee 122 (2002). Guide to Thermal Properties of Concrete and Masonry Systems, Ame Concr Inst, ISBN 9780870310850.
• Asan, H. (1998). Effect of Wall’s insulation thickness and position on time lag and decrement factor, Energy and Buildings, 28, 299-305.
• Asan, H., Sancaktar, Y.S. (1998). Effects of Wall’s thermophysical properties on the time lag and decrement factor, Energy and Buildings, 28, 159-166.
• ASHRAE (1993). Handbook-fundamentals, Atlanta: ASHRAE.
• Canakci, H., Demirboga, R., Karakoc, B., Sirin, O. (2007). Thermal conductivity of limestone from Gaziantep (Turkey). Building and Environment, 42, 1777–1782.
• Dilmaç, Ş., Eğrican, N. (1994). Binalarda ısı konforu amaçlı enerji tüketimi üzerine malzeme seçiminin etkisi, Energy with All Aspects in 21st. Century Symposium, Bildiri Kitapçığı, İstanbul, 674-682.
• Duffie, J. A, Beckman, W.A. (1991). Solar engineering of thermal process, Wiley New York.
• Eğrican, N., Onbaşıoğlu, H. (1993). Sinüzoidal dış etkiye maruz homojen bir duvarın ısıl analizi, Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi, 16, 13-22.
• Gagliano, A., Patania, F., Nocera, F., Signorello, C. (2014). Assessment of the dynamic thermal performance of massive buildings, Energy and Buildings, 72. 361–370.
• Jin, X., Zhang, X., Cao, Y., Wang, G. (2012). Thermal performance evaluation of the wall using heat flux time lag and decrement factor, Energy and Buildings, 47, 369–374.
• Khan, M. I. (2002). Factors affecting the thermal properties of concrete and applicability of its prediction models, Building and Environment, 37, 607–614.
• Mc Quiston, F.C., Parker, J.D. (1994). Heating, ventilating, and air conditioning, 4th ed. New York: Wiley.
• McQuistion, F.C., Spitler, J.D. (1992). Cooling and heating load calculation manual, Second Edition, ASHRAE Inc., USA.
• Moosavi, L., Mahyuddin, N., Ghafar, N.A., Ismail, M.A. (2014). Thermal performance of atria: An overview of natural ventilation effective designs, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 34, 654–670.
• Oktay, H., Yumrutas, R., Akpolat, A. (2015). Mechanical and thermophysical properties of lightweight aggregate concretes, Construction and Building Materials, 96, 217–25.
• Threlkeld, J.L. (1998).Thermal Environmental Engineering. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ.
• Ülgen, K. (2002). Experimental and theoretical investigation of effects of wall’s thermophysical properties on time lag and decrement factor. Energy and Buildings, 34, 273-278.
• Unal, O., Uygunoglu, T., Yildiz, A. (2007). Investigation of properties of low-strength lightweight concrete for thermal insulation, Building and Environment, 42, 584–590.
• Yumrutas, R., Unsal, M., Kanoglu, M. (2005). Periodic solution of transient heat flow through multilayer walls and flat roofs by complex finite Fourier transform technique, Building and Environment, 40, 1117–25.
• Zhang, Y., Lin, K., Zhang, Q., Di, H. (2006). Ideal thermophysical properties for free-cooling (or heating) buildings with constant thermal physical property material, Energy and Buildings, 38, 1164–1170.