Cam cepheli binalarda FDM dolgulu güneş kontrol elemanlarının iç yüzey uygulamasının ışık ve ısıl performans analizi

Ali Celik

doi:10.17714/gumusfenbil.1629652

EN TR

Light and thermal performance analysis of ınternal surface application of PCM filled solar control elements in glass facade buildings

Öz

In today's conditions, people spend more time in buildings without compromising on comfort conditions, which has caused the amount of energy consumption to increase. Especially buildings, which are one of the sectors where energy consumption is intense, play a decisive role in the measures that can be taken to provide energy saving. Exterior facade elements have a great potential to increase the energy efficiency and environmental sustainability of buildings. In this study; the light and thermal performance evaluation of the use of phase change material (PCM) filled solar control elements (SCE) on the inner surface of triple-glazed facade systems to increase the energy efficiency of buildings is carried out. The experimental results aim to reduce the heating load of buildings in the winter season and increase the thermal resistance of facades. In the results; compared to the situation where there is no SCE in the triple-glazed system, an increase in thermal energy storage and thermal capacity was observed when the PCM filled rectangular profile inner FCE was positioned at 45o horizontally. Compared to the empty test cabin and empty SCE cases, in the experiment where the PCM filled rectangular profile inner SCE was at 45o horizontally, a 12.2% increase in the air temperature inside the cabin was observed at 40000th second in the cooling period. In the daylight value, a 27% decrease occurred compared to the empty test cabin case. It is anticipated that the study results may guide the design of energy efficient building facades for cold climate regions.

Anahtar Kelimeler

Energy efficiency, Phase change material, Solar control element, Thermal energy storage, Thermal performance

Etik Beyan

The author of this article declares that the materials and methods used in this study do not require ethics committee approval and/or legal-special permission.

Cam cepheli binalarda FDM dolgulu güneş kontrol elemanlarının iç yüzey uygulamasının ışık ve ısıl performans analizi

Öz

Günümüz şartlarında insanların binalarda konfor şartlarından taviz vermeden fazla zaman geçirmesi enerji tüketim miktarının giderek artmasına sebep olmuştur. Özellikle enerji tüketiminin yoğun olduğu sektörlerden biri olan binalar, enerji tasarrufu sağlamak için alınabilecek önlemlerde belirleyici bir rol oynamaktadır. Binaların enerji verimliliğini ve çevresel sürdürülebilirliğini artırmak için dış cephe elemanları büyük bir potansiyele sahiptir. Bu çalışmada; binaların enerji verimliliğini artırmak için üç camlı cephe sistemlerin iç yüzeyinde faz değiştiren malzeme (FDM) dolgulu güneş kontrol elemanları (GKE) kullanılmasının ışık ve ısıl performans değerlendirilmesi yapılmaktadır. Deney sonuçları ile de kış mevsiminde binaların ısıtma yükünün azaltılması ve cephelerde termal direnci artırılması hedeflenmektedir. Sonuçlarda; üçlü cam sistemde GKE’nın olmadığı duruma göre, FDM dolgulu dikdörtgen profil iç GKE’nın yatayda 45o ‘de konumlandırılması durumunda termal enerji depolama ve ısıl kapasitede artış gözlenmiştir. Boş deney kabini ve içi boş GKE’ları olan durumlara göre FDM dolgulu dikdörtgen profil iç GKE’nın yatayla 45o olduğu deneyde soğuma periyotunda 40000.saniyede kabin içerisindeki hava sıcaklığında %12,2’lik bir artış gözlenmiştir. Gün ışığı değerinde ise boş deney kabini olduğu duruma göre %27 oranında azalma meydana gelmiştir. Çalışma sonuçlarının soğuk iklim bölgeleri için enerji etkin bina cephesi tasarımına rehberlik edebileceği ön görülmektedir.

Anahtar Kelimeler

Enerji verimliliği, Faz değiştiren malzeme, Güneş kontrol elemanı, Termal enerji depolama, Termal performans

Etik Beyan

Bu makalenin yazarı, bu çalışmada kullanılan materyal ve yöntemlerin etik kurul izni ve / veya yasal-özel izin gerektirmediğini beyan etmektedir.

Kaynakça

Abanda, F. H., & Byers, L. (2016). An investigation of the impact of building orientation on energy consumption in a domestic building using emerging BIM (Building Information Modelling). Energy, 97, 517-527. https://doi.org/10.1016/j.energy.2015.12.135
Ahamer, G. (2024). The “global change data base” GCDB facilitates a transition to clean energy and sustainability. Clean Energy and Sustainability, 2(1), 10002. https://doi.org/10.35534/ces.2024.10002
Alhawari, A., Gretka, V., Lee, I., Roppel, P., & Mukhopadhyaya, P. (2024). Influence of cladding attachment structural elements on the thermal performance of lightweight steel-framed walls. Journal of Building Engineering, 87, 108838. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2024.108838
Aydın, M. (2020). Türkiye koşullarinda güneş panelleri için optimum sabit ve ayarlanabilir eğim açılarinin belirlenmesi üzerine bir araştırma [Yüksek Lisans Tezi, Uludağ Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü].
Baniassadi, A., Sailor, D. J., & Bryan, H. J. (2019). Effectiveness of phase change materials for improving the resiliency of residential buildings to extreme thermal conditions. Solar Energy, 188, 190-199. https://doi.org/10.1016/j.solener.2019.06.011
Bichiou, Y., & Krarti, M. (2011). Optimization of envelope and HVAC systems selection for residential buildings. Energy and Buildings, 43(12), 3373-3382. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2011.08.031
Ceviz, M. A., Mandev, E., Muratçobanoğlu, B., Çelik, A., & Afshari, F. (2023). Experimental analysis of energy storage performance of phase change materials in horizontal double-glazing applications. Journal of Energy Storage, 73, 108836. https://doi.org/10.1016/j.est.2023.108836
Cumo, F., Pennacchia, E., & Zylka, C. (2023). Energy-efficient solutions: a multi-criteria decision aid tool to achieve the targets of the european epdb directive. Energies, 16(17), 6245. https://doi.org/10.3390/en16176245
Davtalab, J., Deyhimi, S. P., Dessi, V., Hafezi, M. R., & Adib, M. (2020). The impact of green space structure on physiological equivalent temperature index in open space. Urban Climate, 31, 100574. https://doi.org/10.1016/j.uclim.2019.100574
Davtalab, J., & Heidari, A. (2021). The effect of kharkhona on outdoor thermal comfort in hot and dry climate: A case study of Sistan Region in Iran. Sustainable Cities and Society, 65, 102607. https://doi.org/10.1016/j.scs.2020.102607

Faraj, K., Khaled, M., Faraj, J., Hachem, F., & Castelain, C. (2021). A review on phase change materials for thermal energy storage in buildings: Heating and hybrid applications. Journal of Energy Storage, 33, 101913. https://doi.org/10.1016/j.est.2020.101913
Giannarou, S., & Tsatiris, M. (2021). Energy Conservation in Buildings with Passive Heating & Cooling Strategies: A Prospective Study in Greece’s Climatic Zones. Current Approaches in Science and Technology Research, 7, 95-117. https://doi.org/10.9734/bpi/castr/v7/2480F
Gönül, Ö. (2018). Türkiye’nin farkli iklim bölgeleri için optimal fotovoltaik panel eğim açılarının belirlenmesi [Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Enerji Enstitüsü].
Guan, Y., Wang, T., Tang, R., Hu, W., Guo, J., Yang, H., ... & Duan, S. (2020). Numerical study on the heat release capacity of the active-passive phase change wall affected by ventilation velocity. Renewable Energy, 150, 1047-1056. https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.11.026
Haowei, H. U., Xiaonan, C. H. E. N., Tingyong, F. A. N. G., & Mingjun, Z. H. U. (2019). Heat Absorption and Release Characteristics on Heat Storage Walls with Different Materials. E3S Web of Conferences, 136, 02029. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201913602029
Heidari, A., & Davtalab, J. (2020). The Role of Kharkhona in Temperature Adjustment in Rural Houses of Sistan: An Effective Means for Improving Architecture Sustainability. Journal of Sustainable Architecture and Urban Design, 7(2), 55-67. https://doi.org/10.22061/jsaud.2020.5724.1553
Heidari, A., & Davtalab, J. (2024). Effect of Kharkhona on thermal comfort in the indoor space: A case study of Sistan region in Iran. Energy and Buildings, 318, 114431. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2024.114431
Heydari, A., Sadati, S. E., & Gharib, M. R. (2021). Effects of different window configurations on energy consumption in building: Optimization and economic analysis. Journal of Building Engineering, 35, 102099. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2020.102099
Hoffmann, C., Geissler, A., Mutti, M., Wicki, A., & Schwager, F. (2021). Building materials for cities and climate change–A material catalogue with recommendations. In Journal of Physics: Conference Series, 2042, 12057. IOP Publishing. DOI 10.1088/1742-6596/2042/1/012057
Jannat, N., Hussien, A., Abdullah, B., & Cotgrave, A. (2020). A comparative simulation study of the thermal performances of the building envelope wall materials in the tropics. Sustainability, 12(12), 4892. https://doi.org/10.3390/su12124892
Jazaeri, J., Gordon, R. L., & Alpcan, T. (2019). Influence of building envelopes, climates, and occupancy patterns on residential HVAC demand. Journal of Building Engineering, 22, 33-47. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2018.11.011
Kim, M., Leigh, S. B., Kim, T., & Cho, S. (2015). A study on external shading devices for reducing cooling loads and improving daylighting in office buildings. Journal of Asian Architecture and Building Engineering, 14(3), 687-694.https://doi.org/10.3130/jaabe.14.687
Lagou, A., Kylili, A., Šadauskienė, J., & Fokaides, P. A. (2019). Numerical investigation of phase change materials (PCM) optimal melting properties and position in building elements under diverse conditions. Construction and Building Materials, 225, 452-464. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.07.199
Li, G., Bi, X., Feng, G., Chi, L., Zheng, X., & Liu, X. (2020). Phase change material Chinese Kang: Design and experimental performance study. Renewable energy, 150, 821-830. https://doi.org/10.1016/j.renene.2020.01.004
Mao, R., Duan, H., Gao, H., & Wu, H. (2016). Characterizing the generation and management of a new construction waste in China: glass curtain wall. Procedia Environmental Sciences, 31, 204-210. https://doi.org/10.1016/j.proenv.2016.02.027
Miri, A., Heidari, A., Davtalab, J., Nosek, S., & Abdolzadeh, M. (2022). In-situ measurements of indoor dust deposition in Sistan region, Iran–the effect of windcatcher orientation. Building and Environment, 219, 109162. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2022.109162
Mirrahimi, S., Mohamed, M. F., Haw, L. C., Ibrahim, N. L. N., Yusoff, W. F. M., & Aflaki, A. (2016). The effect of building envelope on the thermal comfort and energy saving for high-rise buildings in hot–humid climate. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 53, 1508-1519. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.09.055
Moradzadeh, A., Mansour-Saatloo, A., Mohammadi-Ivatloo, B., & Anvari-Moghaddam, A. (2020). Performance evaluation of two machine learning techniques in heating and cooling loads forecasting of residential buildings. Applied Sciences, 10(11), 3829. https://doi.org/10.3390/app10113829
Muhammad, F., & Wonorahardjo, S. (2020). Building material in the perspective of energy efficiency and thermal environment in TOD Area. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 532, 12021. IOP Publishing. DOI 10.1088/1755-1315/532/1/012021
Myint, N. N., & Shafique, M. (2024). Embodied carbon emissions of buildings: Taking a step towards net zero buildings. Case Studies in Construction Materials, 20, e03024. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2024.e03024
Orr, J., Drewniok, M. P., Walker, I., Ibell, T., Copping, A., & Emmitt, S. (2019). Minimising energy in construction: Practitioners’ views on material efficiency. Resources, Conservation and Recycling, 140, 125-136. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2018.09.015
Ozalp, C., Saydam, D. B., Çerçi, K. N., Hürdoğan, E., & Moran, H. (2019). Evaluation of a sample building with different type building elements in an energetic and environmental perspective. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 115, 109386.https://doi.org/10.1016/j.rser.2019.109386
Owczarek, M. (2021). Thermal fluxes and solar energy storage in a massive brick wall in natural conditions. Energies, 14(23), 8093. https://doi.org/10.3390/en14238093
Udawattha, C., & Halwatura, R. (2018). Thermal performance and structural cooling analysis of brick, cement block, and mud concrete block. Advances in Building Energy Research, 12(2), 150-163. https://doi.org/10.1080/17512549.2016.1257438
Ručevskis, S., Akishin, P., & Korjakins, A. (2020). Parametric analysis and design optimisation of PCM thermal energy storage system for space cooling of buildings. Energy and Buildings, 224, 110288. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2020.110288
Sarbu, I., & Sebarchievici, C. (2018). A comprehensive review of thermal energy storage. Sustainability, 10(1), 191. https://doi.org/10.3390/su10010191
Soares, N., Gaspar, A. R., Santos, P., & Costa, J. J. (2015). Experimental study of the heat transfer through a vertical stack of rectangular cavities filled with phase change materials. Applied energy, 142, 192-205. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2014.12.034
Vaisi, S., Varmazyari, P., Esfandiari, M., & Sharbaf, S. A. (2023). Developing a multi-level energy benchmarking and certification system for office buildings in a cold climate region. Applied Energy, 336, 120824. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2023.120824
Wonorahardjo, S., Sutjahja, I., Aisyah Damiati, S., & Kurnia, D. (2020). Adjustment of indoor temperature using internal thermal mass under different tropical weather conditions. Science and Technology for the Built Environment, 26(2), 115-127. https://doi.org/10.1080/23744731.2019.1608126
Wonorahardjo, S., Sutjahja, I. M., Mardiyati, Y., Andoni, H., Achsani, R. A., Steven, S., ... & Tedja, S. (2022). Effect of different building façade systems on thermal comfort and urban heat island phenomenon: An experimental analysis. Building and Environment, 217, 109063. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2022.109063
Yaman, M. (2021). Different facade types and building integration in energy efficient building design strategies. International Journal of Built Environment and Sustainability, 8(2), 49-61. https://doi.org/10.11113/ijbes.v8.n2.732
Zalewski, L., Lassue, S., Rousse, D., & Boukhalfa, K. (2010). Experimental and numerical characterization of thermal bridges in prefabricated building walls. Energy Conversion and Management, 51(12), 2869-2877. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2010.06.026

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Makine Mühendisliği (Diğer)

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yazarlar

Ali Celik ^*
0000-0001-6359-6698
Türkiye

Yayımlanma Tarihi

15 Eylül 2025

Gönderilme Tarihi

30 Ocak 2025

Kabul Tarihi

8 Eylül 2025

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2025 Cilt: 15 Sayı: 3

DOI

https://doi.org/10.17714/gumusfenbil.1629652

IZ

https://izlik.org/JA74BS66AA

APA

Celik, A. (2025). Cam cepheli binalarda FDM dolgulu güneş kontrol elemanlarının iç yüzey uygulamasının ışık ve ısıl performans analizi. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 15(3), 883-894. https://doi.org/10.17714/gumusfenbil.1629652

AMA

1.Celik A. Cam cepheli binalarda FDM dolgulu güneş kontrol elemanlarının iç yüzey uygulamasının ışık ve ısıl performans analizi. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi. 2025;15(3):883-894. doi:10.17714/gumusfenbil.1629652

Chicago

Celik, Ali. 2025. “Cam cepheli binalarda FDM dolgulu güneş kontrol elemanlarının iç yüzey uygulamasının ışık ve ısıl performans analizi”. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 15 (3): 883-94. https://doi.org/10.17714/gumusfenbil.1629652.

EndNote

Celik A (01 Eylül 2025) Cam cepheli binalarda FDM dolgulu güneş kontrol elemanlarının iç yüzey uygulamasının ışık ve ısıl performans analizi. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 15 3 883–894.

IEEE

[1]A. Celik, “Cam cepheli binalarda FDM dolgulu güneş kontrol elemanlarının iç yüzey uygulamasının ışık ve ısıl performans analizi”, Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, c. 15, sy 3, ss. 883–894, Eyl. 2025, doi: 10.17714/gumusfenbil.1629652.

ISNAD

Celik, Ali. “Cam cepheli binalarda FDM dolgulu güneş kontrol elemanlarının iç yüzey uygulamasının ışık ve ısıl performans analizi”. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 15/3 (01 Eylül 2025): 883-894. https://doi.org/10.17714/gumusfenbil.1629652.

JAMA

1.Celik A. Cam cepheli binalarda FDM dolgulu güneş kontrol elemanlarının iç yüzey uygulamasının ışık ve ısıl performans analizi. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi. 2025;15:883–894.

MLA

Celik, Ali. “Cam cepheli binalarda FDM dolgulu güneş kontrol elemanlarının iç yüzey uygulamasının ışık ve ısıl performans analizi”. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, c. 15, sy 3, Eylül 2025, ss. 883-94, doi:10.17714/gumusfenbil.1629652.

Vancouver

1.Ali Celik. Cam cepheli binalarda FDM dolgulu güneş kontrol elemanlarının iç yüzey uygulamasının ışık ve ısıl performans analizi. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi. 01 Eylül 2025;15(3):883-94. doi:10.17714/gumusfenbil.1629652

e-ISSN: 2146-538X Yayın Modeli: Sürekli Yayın Atıf Dizinleri: TR Dizin , SCOPUS

Light and thermal performance analysis of ınternal surface application of PCM filled solar control elements in glass facade buildings

Öz

Anahtar Kelimeler

Etik Beyan

Cam cepheli binalarda FDM dolgulu güneş kontrol elemanlarının iç yüzey uygulamasının ışık ve ısıl performans analizi

Öz

Anahtar Kelimeler

Etik Beyan

Kaynakça

Ayrıntılar

Birincil Dil

Konular

Bölüm

Yazarlar

Yayımlanma Tarihi

Gönderilme Tarihi

Kabul Tarihi

Yayımlandığı Sayı

DOI

IZ

Kaynak Göster