Yıllık CO2 emisyonunu dikkate alarak bina duvarlarının optimum yalıtım kalınlığının belirlenmesi ve ekonomik analizi

Yıl 2021, Cilt: 27 Sayı: 1, 60 - 69, 08.02.2021

Arzu Şencan Şahin Tuğba Kovacı Erkan Dikmen

Öz

Binalarda kullanılan enerji tüketiminin yaklaşık olarak %70-80’i ısıtma, soğutma ve sıcak su üretimi amaçlıdır. Binalarda enerji tasarrufu için alınabilecek başlıca önlemlerden birisi ısı yalıtımıdır. Bu çalışmada Denizli ili için kış aylarında binaların ısıtılması ve yaz aylarında soğutulmasında enerji tasarrufu için farklı yakıt türlerinde optimum izolasyon kalınlıkları arasındaki en ekonomik kombinasyonun belirlenmesinde farklı izolasyon malzemeleri ve CO2 emisyonları dikkate alınarak karşılaştırmalı bir çalışma sunulmuştur. Bu amaçla derece-saat yöntemi ve ömür maliyet analizi kullanılmıştır. Hesaplamalar dört farklı yalıtım malzemesi ve iki farklı yakıt için yapılmıştır. Çalışmada maliyeti minimum yapan optimum izolasyon kalınlığı, Denizli ili için kış aylarında ısıtma için 0.012-0.031 m, yaz aylarında soğutma için ise 0.009-0.022 m arasında değişmektedir. CO2 emisyonu, artan yalıtım kalınlığı ile logaritmik olarak düşmektedir. Belirlenen koşullar için enerji tasarrufunda %22-24’lük farkla izolasyon malzemesi olarak camyünü uygunken, CO2 emisyonu azlığı bakımından %10-34’lük farkla poliüretan daha uygundur. Enerji tasarrufu dikkate alındığında kömür doğalgaza göre yaklaşık %9-11 arasında daha ekonomiktir. Çevre etkisi açısından ise doğalgaz, kömür ile ısıtmaya göre, %37-40 oranında CO2 emisyonu azlığı ile tercih edilebilir. Denizli ilinde CO2 emisyonu için en düşük değerler, poliüretan yalıtım malzemesi ile kaplı, ısıtma kaynağı olarak doğalgaz kullanılan binada elde edilmektedir.

Anahtar Kelimeler

Isı yalıtımı, Optimum yalıtım kalınlığı, Enerji tasarrufu, CO2 emisyonu

Kaynakça

• [1] Dombayci ÖA, Ozturk HK, Atalay Ö, Acar ŞG, Ulu EY. “The impact of optimum insulation thickness of external walls to energy saving and emissions of CO2 and SO2; for Turkey different climate regions”. Energy and Power Engineering, 8(11), 327-348, 2016.
• [2] Açıkkalp E, Kandemir SY.“A method for determining optimum insulation thickness: Combined economic and environmental method”. Thermal Science and Engineering Progress, 11, 249-253, 2019.
• [3] BOTAŞ. “BOTAŞ Strateji Geliştirme Daire Başkanlığı Sektör Raporu”. Ankara, Türkiye, 2016.
• [4] TMMOB Makine Mühendisleri Odası. “Dünyada ve Türkiye'de Enerji Verimliliği Oda Raporu”. Ankara, Türkiye, 589, 2012.
• [5] Evin D, Ucar A. “Energy impact and eco-efficiency of the envelope insulation in residential buildings in Turkey”. Applied Thermal Engineering, 154, 573-584, 2019.
• [6] Kürekçi A, Bardakçı AT, Çubuk H, Emanet Ö. “Türkiye’nin tüm illeri için optimum yalıtım kalınlığının belirlenmesi”. Tesisat Mühendisliği, 131, 5-21, 2012.
• [7] Fantucci S, Garbaccio S, Lorenzati A, Perino M. “Thermo-economic analysis of building energy retrofits using VIP - Vacuum Insulation Panels”. Energy and Buildings, 196, 269-279, 2019.
• [8] D’Agostino D, de’ Rossi F, Marigliano M, Marino C, Minichiello F. “Evaluation of the optimal thermal insulation thickness for an office building in different climates by means of the basic and modified “cost-optimal” methodology”. Journal of Building Engineering, 24, 100743, 2019.
• [9] Yıldız A, Gürlek G, Erkek M, Özbalta N. “Economical and environmental analyses of thermal insulation thickness in buildings”. Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi, 28(2), 25-34, 2008.
• [10] Dombayci, ÖA, Atalay Ö, Acar ŞG, Ulu EY, Ozturk HK. “Thermoeconomic method for determination of optimum insulation thickness of external walls for the houses: Case study for Turkey”. Sustainable Energy Technologies and Assessments, 22, 1-8, 2017.
• [11] KaynakliO. “Parametric investigation of optimum thermal insulation thickness for external walls”. Energies, 4(12), 913-927, 2011.
• [12] Bolattürk A. “Determination of optimum insulation thickness for building walls with respect to various fuels and climate zones in Turkey”. Applied Thermal Engineering, 26(11-12), 1301-1309, 2006.
• [13] Han Y, Zhu N. “Optimization of insulation thickness for external wall of residential buildings in cold regions of China based on life cycle cost analysis”. 2010 IEEE 17th International Conference on Industrial Engineering and Engineering Management, Xiamen, China, 29-31 October 2010.
• [14] Kayfeci M, Keçebaş A, Gedik E.“Determination of optimum insulation thickness of external walls with two different methods in cooling applications”. Applied Thermal Engineering, 50(1), 217-224, 2013.
• [15] Ghislain T, Cyrille Vincelas FF. “The determination of the most economical combination between external wall and the optimum insulation material in Cameroonian's buildings”. Journal of Building Engineering, 9, 155-163, 2017.
• [16] Axaopoulos I, Axaopoulos P, Panayiotou G, Kalogirou S, Gelegenis J. “Optimal economic thickness of various insulation materials for different orientations of external walls considering the wind characteristics”. Energy, 90, 939-952, 2015.
• [17] Bolattürk A. “Optimum insulation thicknesses for building walls with respect to cooling and heating degree-hours in the warmest zone of Turkey”. Building and Environment, 43(6), 1055-1064, 2008.
• [18] Arslanoglu N, Yigit A. “Investigation of efficient parameters on optimum insulation thickness based on theoretical-Taguchi combined method”. Environmental Progress & Sustainable Energy, 36(6), 1824-1831, 2017.
• [19] Bayram M, Yeşilata B. “Isıtma ve soğutma derece gün sayılarının entegrasyonu”. IX. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi, İstanbul, Türkiye, 06-09 Mayıs 2009.
• [20] Barrau J, Ibañez M, Badia F.“Impact of the optimization criteria on the determination of the insulation thickness”. Energy and Buildings, 76, 459-469, 2014.
• [21] Kumar D, Zou PXW, Memon RA, Alam MDM, Sanjayan JG, Kumar S.“Life-cycle cost analysis of building wall and insulation materials”. Journal of Building Physics, 43(5), 428-455, 2020.
• [22] Meteoroloji Genel Müdürlüğü. “Isıtma ve Soğutma Gün Dereceleri”. https://mgm.gov.tr/veridegerlendirme/gun-derece.aspx (20.12.2017).
• [23] Meral Ö, Pıhtılı K. “Bina dış yüzeylerinin güneş ışınımını yutma oranlarının ısı akısı açısından araştırılması”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 12(2), 167-171, 2011.
• [24] Yazıcı H.“Denizli ilinde bulunan bir binanın TS 825 hesap yöntemine göre yıllık ısı ihtiyacının, yakıt maliyetinin ve emisyon miktarının belirlenmesi”. Selçuk Üniversitesi Sosyal ve Teknik Araştırmalar Dergisi, 1(2), 29-38, 2011.
• [25] Axaopoulos I, Axaopoulos P, Gelegenis J, Fylladitakis ED. “Optimum external wall insulation thickness considering the annual CO2 emissions”. Journal of Building Physics, 42(4), 527-544, 2019.
• [26] Kaynakli Ö, Kaynakli F. “Determination of optimum thermal insulation thicknesses for external walls considering the heating, cooling and annual energy requirements”. Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering, 21(1), 227-242, 2016.
• [27] Afif H. “Optimizing insulation thickness for building using life cycle cost”. Applied Energy, 63, 115-124, 1999.