Villanın ısıtılması için gerekli enerji ihtiyacı

Villanın ısı kaybından güneş enerjisi kazançlarının ve oluşabilecek diğer iç kazançların çıkarılmasıyla aylık net ısı ihtiyacı ortaya çıkmaktadır. Yıllık ısıtma ihtiyacı ise, aylık ısıtma ihtiyaçlarının toplamına eşittir. Bu bağlamda aylık ve yıllık ısıtma ihtiyaçlarının hesabına ilişkin bağıntılar Eş.7.1 ve Eş.7.2’de gösterilmiştir [58].

Q

  Q

Qay = [H x (i,ay - e,ay) - ηay (Фi,ay+ Фg,ay)] x t (7.2)

Kullanım amacına göre hesaplamalarda kullanılacak aylık ortalama iç sıcaklık değerleri (θi,ay) TS 825 standardının “Farklı Amaçlarla Kullanılan Binalar İçin Hesaplamalarda Kullanılacak Aylık Ortalama İç Sıcaklık Değerleri” çizelgesinden 19 °C olarak bulunmuştur. İlgili değerler çizelge Çizelge 7.1’de sunulmuştur [58].

Çizelge 7.1. Farklı amaçlarla kullanılan binalar için hesaplamalarda kullanılacak aylık ortalama iç sıcaklık değerleri çizelgesi

# Isıtılacak binanın adı Sıcaklığı (°C)

1 Konutlar

19 2 Yönetim binaları

3 İş ve hizmet binaları 4 Otel, motel ve lokantalar

20 5 Öğretim binaları

6 Tiyatro ve konser salonları 7 Kışlalar

8 Ceza ve tutuklu evleri 9 Müze ve galeriler 10 Hava limanları

Çizelge 7.1. (devam) Farklı amaçlarla kullanılan binalar için hesaplamalarda kullanılacak aylık ortalama iç sıcaklık değerleri çizelgesi

11 Hastaneler 22

12 Yüzme havuzları 26

13 İmalat ve atölye mahalleri 16

Farklı ısıtma bölgeleri için ısı kaybı ve yoğuşma hesabında kullanılacak aylık ortalama dış sıcaklık değerleri ise Çizelge 7.2’de sunulmuş ve hesaplamalarda bu değerlerden yararlanılmıştır [58].

Çizelge 7.2. Isıtma bölgelerine göre aylık ortalama sıcaklık değerleri

Villanın özgül ısı kaybı hesabı

Özgül ısı kaybı, iç ve dış ortamlar arasında 1 Kelvin sıcaklık farkı olması durumunda, binanın dış kabuğundan iletim ve havalandırma yolu ile birim zamanda kaybedilen ısı enerjisi miktarı olarak tanımlanmaktadır. Özgül ısı kaybı, iletim yoluyla gerçekleşen ısı kaybı (HT)

Aylar 1.Bölge 2.Bölge 3.Bölge 4.Bölge

Ocak 8,4 2,9 -0,3 -5,4

Şubat 9,0 4,4 0,1 -4,7

Mart 11,6 7,3 4,1 1,3

Nisan 15,8 12,8 10,1 7,9

Mayıs 21,2 18,0 14,4 12,8

Haziran 26,3 22,5 18,5 17,3

Temmuz 28,7 24,9 21,7 21,4

Ağustos 27,6 24,3 21,2 21,1

Eylül 23,5 19,9 17,2 16,5

Ekim 18,3 14,1 11,6 10,3

Kasım 13,0 8,5 5,6 3,1

Aralık 9,3 3,8 1,3 -2,8

ve havalandırma yoluyla gerçekleşen ısı kaybının (Hv) toplamına eşit olan ifadedir. Özgül ısı kaybını veren bağıntı Eş.7.3’te gösterilmiştir [58].

H= HT + HV (7.3)

İletim yoluyla oluşan ısı kaybı

İletim yoluyla gerçekleşen ısı kaybı hesabında, villanın dış duvar, kolon, pencere, kapı, tavan ve döşeme alanları bulunur. Yapıda kullanılan elemanların ısıl iletkenlik direnç değerleri TS 825 standartının Ek-E çizelgesinde verilmiş olan tablodan bulunmuş ve Eş.7.4 ve Eş.7.5’te verilen bağıntılar dahilinde hesaplamalar yapılmıştır.

HT = ∑ AU + IUI (7.4)

ΣAU=UDAD + UKAK + UPAP + UkAk + UTRATR + 0,8 UTAT + 0,5UtAt+ UdAd+ UdsAds (7.5)

Bazı yapı elemanlarında oluşan ısı kaybı belirli katsayısılar ile çarpılarak düşürülmektedir.

Bu durum dış havaya açık olmayan ortamlarda ısı kaybının az olmasından kaynaklanmaktadır. Üzeri havalandırılan çatı veya dış ortama açık olan tavanın ısı kaybı azaltmadan ısı kaybına dahil edilmekte iken üzeri havalandırılmayan çatı olan tavanın ısı kaybı 0,8 katsayısı ile çarpılarak hesaba dahil edilir. Tabandaki elemanların ve düşük sıcaklıktaki ortama bakan elemanların ısı kaybı 0,5 katsayısı ile çarpılarak hesaba dahil edilmektedir [58].

Gerçekleştirilen hesaplamalarda tasarıma konu olan villanın iletim yoluyla oluşan ısı kaybı (HT) 99,19 W/K olarak bulunmuştur. Hesaplamalara ilişkin ayrıntılı aylık değerler Ek-1’de sunulmuştur.

Havalandırma yoluyla oluşan ısı kaybı

Binalarda doğal ve mekanik olarak iki farklı havalandırma yöntemi bulunmaktadır.

İncelenen villada mekanik bir havalandırma sistemi bulunmayıp doğal havalandırma yapılmaktadır. Villada oluşan ısı kaybının hesabını veren bağıntı Eş.7.6’da gösterilmiştir.

Havalandırılan hacmi veren ifade ise Eş.7.7’de gösterilmiştir.

𝐻𝑉 = 𝜌 x 𝑐hava x 𝑛ℎ x 𝑉ℎ =0,33𝑛ℎ(0,8𝑉𝑏𝑟ü𝑡) (7.6)

𝑉ℎ =0,8𝑥𝑉𝑏𝑟ü𝑡 (7.7)

Gerçekleştirilen hesaplamalarda tasarıma konu olan villada havalandırma yoluyla oluşan ısı kaybı (HV) 53,54 W/K olarak bulunmuştur. Hesaplamalara ilişkin aylık değerler Ek-1’de sunulmuştur.

Sonuç olarak villanın toplam özgül ısı kaybı (H) 152,73 W/K olarak hesaplanmıştır.

Ortalama iç kazançlar

Gerçekleştirilen hesaplamada ortalama iç kazançları oluşturan faktörler; insanlardan kaynaklanan metabolik ısı kazançları, sıcak su sisteminden kaynaklanan ısı kazançları, yemek pişirme işleminden kaynaklanan ısı kazançları, aydınlatma sisteminden kaynaklanan ısı kazançları, binalarda kullanılan muhtelif elektrikli cihazlardan kaynaklanan ısı kazançları olarak çeşitlendirilebilmektedir [58]. Konutlarda ve normal donanımlı binalarda ortalama iç kazanç ifadesini veren bağıntı Eş.7.8’de gösterilmiştir. Eş.7.8’de An (m²)bina kullanım alanını ifade etmekte olup bu alanın hesabı Eş.7.9’da gösterilmiştir. Eş.7.9’da Vbrüt (m³)binanın ısıtılan brüt hacmini simgelemektedir.

Ф_i,ay ≤ 5xAn (7.8)

An = 0,32 x Vbrüt (7.9)

Gerçekleştirilen hesaplamalarda villanın ortalama iç kazancı yıllık (Фi) 4 872 W olarak bulunmuştur. Hesaplamalara ilişkin aylık değerler Ek-2’de sunulmuştur.

Güneş enerjisinden kaynaklı kazançlar

Güneş enerjisinin yapıda yer alan pencerelerden direk girmesiyle oluşan kazançtır. Bu değeri veren bağıntı Eş.7.10’da açıklanmıştır.

Фg,ay = ∑ ri,ay x gi,ay x Ii,ay x Ai (7.10)

Eş. 7.10’da ri,ay ile simgelenen ifade, saydam yüzeylerin gölgelenme faktörü olup ayrık (müstakil) ve/veya az katlı (3 kata kadar) binaların bulunduğu yönlerde 0,8, ağaçlardan kaynaklanan gölgelenmenin olduğu ve/veya 10 kata kadar yükseklikteki binaların bulunduğu yönlerde 0,6, bitişik nizam ve/veya 10 kattan daha yüksek binaların bulunduğu yönlerde ise 0,5 olarak kabul edilir [58]. Ai i yönünde toplam pencere alanını [m²], Ii,ay i yönünde dik yüzeylere gelen aylık ortalama güneş ışınımı şiddetini [W/m²], gi,ay ise saydam elemanların güneş enerjisi geçirme faktörünü simgelemektedir. gi,ay ifadesinin hesaplanmasına ilişkin bağıntı Eş.7.11’de gösterilmiştir.

gi,ay = Fw.g (7.11)

Eş.7.11’de Fw camlar için düzeltme faktörü olup 0,8 olarak kabul edilir. g ise, laboratuvar şartlarında ölçülen ve yüzeye dik gelen ışın için güneş enerjisi geçirme faktörü olup renksiz tek camlar için 0,85; renksiz yalıtımlı camlar için 0,75; ısıl geçirgenlik katsayısı 2 W/m²K’den daha küçük olan diğer ısı yalıtım birimleri için (belgelemek şartı ile) 0,5 olarak kabul edilmektedir [58].

Gerçekleştirilen hesaplamalarda villanın güneş enerjisinden kaynaklı iç kazancı yıllık (Фg) 7 430 W olarak bulunmuştur. Hesaplamalara ilişkin aylık değerler Ek-2’de sunulmuştur.

Kazanç kullanım faktörü

İç kazançlar ve güneş enerjisi kazançları her zaman faydalı enerji olarak kabul edilemez. Bu durumun temel sebebi, kazançların kayıplardan fazla olduğu anların olması ve ısıtmanın gerekmediği durumlarda kazançların sağlanabilmesinden kaynaklanır. Bu nedenle, kazançlar bir yararlanma faktörü ile azaltılmaktadır. Kazanç kullanım faktörüne ilişkin hesaplama yöntemi Eş.7.12’de gösterilmiştir [58].

(-1/KKOay)

η = 1- e

KKO’yu veren bağıntı Eş.7.13’te gösterilmiştir.

𝐾𝐾𝑂𝑎𝑦= (Фi,ay + Фg,ay)/𝐻(i,ay − e,ay) (7.13)

𝐾𝐾𝑂𝑎𝑦 değeri 2,5 ve üzerinde olduğunda o ay için ısı kaybı olmadığı kabul edilmektedir.

Gerçekleştirilen hesaplamalarda tasarıma konu olan villanın kazanç kullanım faktörünün (ηay) maksimum değeri ocak ayında 0,98 iken minimum değeri Haziran, Temmuz, Ağustos ve Eylül aylarında 0,00’dır. Kazanç kullanım faktörü değerleri aylık olarak Ek-2’de sunulmuştur.

TS 825 standardına göre villa için izin verilen maksimum ısı ihtiyacının belirlenmesi Yalıtımı gerçekleştirilen villanın TS 825 standardına göre maksimum enerji ihtiyacı TS 825

“Bölgelere ve ara değer Atop/Vbrüt oranlarına bağlı olarak sınırlandırılan 𝑄^𝚤’nun hesaplanması” çizelgesinden hesaplanmakta olup ilgili Çizelge 7.3’te gösterilmiştir [58].

Çizelge 7.3. Bölgelere ve ara değer Atop/Vbrüt oranlarına bağlı olarak sınırlandırılan 𝑄𝚤’nun hesaplanması” çizelgesi m³’tür. Bu değerler göz önünde bulundurularak Atop/ Vbrüt oranı 1,173 olarak bulunmuştur.

Çizelge 6.3’te 3.ısıtma bölgesi için A/V oranı> 1,05 olduğundan TS 825 standardına göre

villa için izin verilen maksimum ısı ihtiyacı (𝑄^𝚤) 116,5 kWh/m²’dir. Elde edilen sonuçlar dikkate alındığında villanın yıllık toplam ısıtma ihtiyacı 7246,35 kWh’tir.

Villanın ısıtılan alan başına düşen enerji miktarı, Q (kWh/ m²) Eş.7.14’te gösterilen bağıntı dahilinde hesaplanmıştır.

Q=Qyıl/ An (7.14)

Eş.7.14’te sunulan bağıntı dahilinde gerçekleştirilen hesaplamalarda Q değeri 89,40 kWh/m² bulunmuş olup bu değer 116,5 kWh/m² maksimum ısıtma ihtiyacı değerinin altında olduğundan (89,40 kWh/m²<116,5 kWh/m²) proje bu standartlarda verilen hesap metoduna uygun ısı yalıtım şartlarında tasarlandığı anlaşılmaktadır.

Villanın yıllık ısıtma enerjisi ihtiyacının aylık bazda dağılımı Çizelge 7.4’te incelenmiştir.

Çizelge 7.4. Aylık bazda villanın ısınması için gerekli aylık enerji ihtiyacı miktarı

Ay Isınma İçin

Ankara ili için etkin ısıtma sezonu 1 Ekim ile 30 Nisan arasına dahil aylarıdır. Bu doğrultuda, belirtilen tariihler arasında villanın ısıtılması amacıyla aylık ortalama enerji ihtiyacı 1018,43 kWh’tir.