Optimum Insulation Thickness, Environmental Impact and Condensation Analysis for Cold Climate Regions of Turkey

Öz

The issue of energy conservation and energy saving has gained great importance in our country and the world in recent years. For this purpose, it is aimed to increase the use of renewable energy sources and to reduce the use of energy, especially by buildings, which have a large share in consumption. Insulation applications appear as a method that reduces the economic and environmental impact, especially in reducing the need for heating energy. Optimum insulation thickness applications have been the subject of frequent studies in recent years as a method that both optimizes insulation and fuel costs and has positive effects on reducing the environmental impact of fuel emissions. The purpose of this study; To minimize heat losses in the provinces in the cold climate regions of our country, to ensure the optimization of the insulation material and thickness to be used in the buildings and to evaluate the environmental effects of these applications. In this study in accordance with these purposes, using LCC method Turkey located in cold climatic regions 5 provinces for externally and internally insulated gas concrete, brick, reinforced concrete wall two different types of fuel of which wall model used (natural gas, coal) and four different insulation materials (XPS, EPS, glass wool, rock wool) calculated for were optimum insulation thicknesses, energy savings, payback times and CO2 emissions. It was observed that a significant amount of energy was saved by applying insulation with optimum thickness. It was tried to find the ideal system by condensation control. The best result for each province is obtained when natural gas fuel and EPS insulation material are used in the externally insulated aerated concrete wall model.

Anahtar Kelimeler

• Optimum Insulation thickness
• Energy saving
• Environmental impact
• Condensation Control

Türkiye’nin Soğuk İklim Bölgeleri için Optimum Yalıtım Kalınlığı, Çevresel Etki ve Yoğuşma Analizi

Öz

Enerjinin korunumu ve enerji tasarrufu konusu son yıllarda ülkemizde ve dünyada büyük önem kazanmıştır. Bu amaçla yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımının artırılması ve enerjinin özellikle tüketimde büyük payı olan binalar tarafından daha az kullanılması hedeflenmektedir. Yalıtım uygulamaları, özellikle ısıtma enerjisi ihtiyacının azaltılmasında ekonomik ve çevresel etkiyi azaltan bir yöntem olarak karşımıza çıkmaktadır. Optimum yalıtım kalınlığı uygulamaları ise hem yalıtım ve yakıt maliyetini optimize eden, hem de yakıt emisyonlarının çevresel etkisini azaltmak üzerinde olumlu etkileri olan bir yöntem olarak son yıllarda sıklıkla çalışmalara konu olmaktadır. Bu çalışmada, Türkiye’nin soğuk iklim bölgesinde yer alan beş il (Ağrı, Ardahan, Erzincan, Yozgat, Bayburt) için, üç farklı duvar türü (gazbeton, tuğla ve betonarme) ve dört farklı yalıtım malzemesi (XPS, EPS, cam yünü, taş yünü) dikkate alınarak optimum yalıtım kalınlığı hesabı yapılmıştır. Buna göre sağlanan enerji tasarruflarının ve yakıt emisyonlarının sayısal olarak sunulması, bu iller ve iklim bölgesi için hangi duvar türü ve yalıtım malzemelerinin birlikte kullanımının daha iyi sonuç vereceğinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Ayrıca belirlenen optimum yalıtım kalınlıkları için yoğuşma kontrolü yapılmış olup, yalıtımın içten uygulanmak zorunda kalındığı durumlar özelinde yalıtım malzemeleri ve duvar türleri üzerinden analizler yapılmıştır. En iyi sonuç, her il için aynı olup dıştan yalıtımlı gazbeton duvar malzemesinin, doğal gaz yakıtının ve EPS yalıtım malzemesinin kullanıldığı durumda elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Optimum Yalıtım Kalınlığı
• Enerji Tasarrufu
• Çevresel Etki
• Yoğuşma Kontrolü

Kaynakça

1. Köken K. Sürdürülebilir Kentsel Tasarım Kriterleri Açısından Kentsel Dönüşüm Projelerinin İncelenmesi. Uzmanlık Tezi, İller Bankası Anonim Şirketi, 2017
2. Kurekci NA. Determination of optimum insulation thickness for building walls by using heating and cooling degree-day values of all Turkey’s provincial centers. Energy and Buildings 2016;118:197-213.
3. Demir, İH. Bina Dış Duvarları İçin Optimum Yalıtım Kalınlığının Belirlenmesi ve Maliyet Analizi. Yüksek Lisans Tezi, Fırat Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014.
4. Karakaya H. Farklı Duvar ve Yakıt Tiplerinde Optimum Yalıtım Kalınlığının Isıtma ve Soğutmada Tespiti ve Çevresel Etkileri, Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 2018;30(2):193-202.
5. Kürekçi A, Erdem S. Isıtma ve Soğutma Derece Gün Değerlerinin Binalarda Optimum Yalıtım Kalınlığına Etkisi. Tesisat Mühendisliği Dergisi 2019;172:7-20.
6. Kürekçi NA, Özcan M. A Practical Method for Determination of Economic Insulation Thickness of Steel, Plastic and Copper Hotwater Pipes. Journal of Thermal Engineering 2020; 6 (1):72-86.
7. Aytaç A, Aksoy UT. Enerji Tasarrufu için Dış Duvarlarda Optimum Yalıtım Kalınlığı ve Isıtma Maliyeti İlişkisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 2006; 21(4):753-758.
8. Bolattürk A, Dağıdır C. Güneş Radyasyonu Dikkate Alınarak Sıcak İklim Bölgelerindeki Binalarda Optimum Yalıtım Kalınlığının Belirlenmesi. Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi 2013;33:87-99.

9. Kürekçi A, Bardakçı T, Çubuk H, Emanet Ö. Türkiye’nin Tüm İlleri için Optimum Yalıtım Kalınlığının Belirlenmesi. Tesisat Mühendisliği Dergisi 2012; 131:5-21.
10. Bektaş V. Binalarda Kullanılan Isı Yalıtım Malzemelerinin Karşılaştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2018.
11. Yıldız A, Gürlek G, Erkek M, Özbalta N. Economical and Environmental Analyses of Thermal Insulation Thickness in Buildings. Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi 2008;28:25-34.
12. Kürekçi A, Erdem S. Isıtma ve Soğutma Derece Gün Değerlerinin Binalarda Optimum Yalıtım Kalınlığına Etkisi. Tesisat Mühendisliği Dergisi 2019;172:7-20.
13. Gürel AE, Cingiz Z. Farklı Dış Duvar Yapıları için Optimum Isı Yalıtım Kalınlığı Tespitinin Ekonomik Analizi. Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 2011;15(1):75-81.
14. Gürel AE, Çay Y, Taşdemir A, Küçükkülahlı E. Karabük için Dış Duvar Optimum Yalıtım Kalınlığının Enerji Tasarrufu ve Hava Kirliliğine Etkileri. Tarih Kültür ve Sanat Araştırmaları Dergisi 2012; (1)4: 402-414.
15. Cerit B, Yılmaz B. Isı Yalıtımlı Düşük Enerjili Binalar ve Çevre Kirliliğine Etkileri. Antalya Yöresinin İnşaat Mühendisliği Sorunları Kongresi; 2005; Antalya;625-633.
16. Çamur C. Isı Yalıtım Malzemelerinin Yaşam Döngüsü Değerlendirme Yöntemiyle Çevresel Etkilerinin Değerlendirilmesi. Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2010.
17. Kaya U, Türkeri N. Dış Duvar Sistemlerinde Kullanılan Yapı Malzemelerinin Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi. 5. Ulusal Çatı & Cephe Sempozyumu; 15-16 Nisan 2010; İzmir:1-8.
18. Evin D, Uçar A. Energy Impact and Eco-Efficiency of the Envelope Insulation in Residential Buildings in Turkey. Applied Thermal Engineering 2018; 154:573-584.
19. Dylewski R, Adamczyk J. Optimum Thickness of the Thermal Insulation Layer from the Economic and Ecological Perspective, 4th International Conference On Building Energy Environment; 5-8 February 2018;,Melbourne Australia Avustralya. 91-96.
20. Kürekçi NA, Özcan M. A Practical Method for Determination of Economic Insulation Thickness of Steel, Plastic and Copper Hotwater Pipes. Journal of Thermal Engineering 2020; 6 (1):72-86.
21. Dombaycı ÖA, Gölcü M, Pancar Y. Optimization of insulation thickness for external walls using different energy-sources. Applied Energy 2006; 83:921-928.
22. Yu J, Yang C, Tian L, Liao D. A study on optimum insulation thicknesses of external walls in hot summer and cold winter zone of China. Applied Energy 2009;86(11):2520- 2529.
23. Mishra S, Usmani J, Varshney S. Optimum insulation thickness of building walls for energy saving. International Journal of Engineering Sciences And Management 2012;2(1):88-95.
24. Sancaktar O. Binalarda ısıtma performansının örnek bir uygulama üzerinden incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Enerji Enstitüsü, 2015.
25. Yılmaz A. Apartmanların dış kabuğuna uygulanan ısı yalıtımının bina enerji performansına etkisi. Yüksek Lisans Tezi, Selçuk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2012.
26. Atmaca U. TS 825 Binalarda Isı Yalıtım Kuralları Standardındaki Güncellemeler, Tesisat Mühendisliği Dergisi 2016; 154: 21- 35.
27. https://csb.gov.tr. Erişim tarihi 13 Nisan 2020.
28. https://www.igdas.istanbul/yakit-fiyatlari-karsilastirmasi. Erişim tarihi25 Haziran 2020.
29. Ceylan N. Türkiye’de Konut Dış Duvar Sistemlerinde Gerçekleştirilen Isı Yalıtımı Uygulamalarının Üretim Ve Yapım Süreçlerinin Çevresel Değerlendirmesi. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2012.
30. Tolun M. Farklı Derece-Gün Bölgeleri İçin Yalıtım Probleminin İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Enerji Enstitüsü, 2010.
31. Devlet Meteoroloji Ofisi. www.dmi.gov.tr . Erişim tarihi 25 Ocak 2024.