Calculating thermal efficiency of solar elements with respect to structural constructions and climatic conditions in Turkey

Doktora TeziBu çalışmada Türkiye'nin farklı derece-gün bölgelerinde güneş enerjisinin mekanlarda ısıtma amaçlı kullanımına yönelik olarak, bina kabuğunda alınan önlemlerin uygulanabilirliğine dikkat çekmek amacıyla edilgen sistemlerden kış bahçesi, Trombe duvarı ve saydam yalıtım uygulamalarının enerji kazancına olan etkileri araştırılmış ve hesaplanmıştır. Birinci bölümde çalışmanın amacı ve önemi vurgulanmıştır. Ayrıca enerji tüketiminde önemli bir paya sahip olan bina sektöründe, enerji verimliliğini artırmak amaçlı önlemlerden söz edilerek, yasa ve yönetmeliklerin öngördüğü koşullara değinilmiştir. İkinci bölümde, güneş enerjisinden mekanlarda ısıtma amaçlı kazanç sağlamayı olanaklı kılan ve güneş mimarisine ilişkin literatür çalışması yapılmıştır. Özellikle bina kabuğunu oluşturan opak ve saydam yüzeylerin optik ve termofiziksel özellikleri ile güneş enerjisinden edilgen anlamda kazanç sağlamadaki etkilerinden söz edilmiştir. Ayrıca çalışmanın özünü oluşturan kış bahçesi, Trombe duvarı ve saydam yalıtım uygulaması gibi güneş mimarisi elemanları ile ilgili teorik bilgi verilmiştir. Üçüncü bölümde, güneş mimarisi elemanlarından ısı kazançları eldesi için edilgen sistemlerin tasarımında yararlanılan 'Kullanılamayan Enerji Yöntemi'ne ilişkin hesap adımları ve güneş ışınımı ile ilgili teorik açıklamalar yapılmıştır. Dördüncü bölümde, TS 825 'Binalarda Isı Yalıtım Kuralları Standardı' na göre Türkiye'nin farklı derece-gün bölgelerinden seçilen Antalya, Edirne, Eskişehir ve Erzurum illerine ait iklim verileri açıklanmıştır. Güneş mimarisi elemanları aracılığı ile elde edilecek kazançların hesaplanabilmesi için ele alınan örnek binaya ilişkin özellikler verilmiştir. Binanın mevcut durumundaki ısı kayıplarının tespit edilebilmesi için TS 825'e göre ısı kayıp/kazançları hesaplanmıştır. Beşinci bölümde ise, ele alınan örnek binaya kış bahçesi, Trombe duvarı ve saydam yalıtımlı duvar uygulanarak, güneşten elde edilen ısı kazançları 'Kullanılamayan Enerji Yöntemi' ne göre hesaplanmıştır. Çalışmada güneye yönelik, masif duvar ve döşeme elemanına sahip kış bahçesi ile betonarme, tuğla ve gazbeton duvar malzemelerinden oluşan Trombe duvarı ve saydam yalıtımlı duvar kuruluşunun farklı derece-gün bölgelerindeki güneş enerjisi kazançları elde edilmiştir. Trombe duvarı uygulamasında duvar yüzey renginin koyu, doğal malzeme ve açık renkli seçenekleri ele alınmıştır. Sonuçlar bölümünde, kış bahçesi, Trombe duvarı ve saydam yalıtım uygulaması ile güneş enerjisinden elde edilen ısı kazançlarının binanın enerji etkinliğine olan katkısı irdelenmiştir. Binanın ısı enerjisi ihtiyacının incelenen güneş mimarisi elemanları ile güneş enerjisinden karşılanma oranları ve ısıl verimleri, farklı derece-gün bölgeleri için çalışmada seçilen iller bazında karşılaştırılmıştır. Anahtar kelimeler: Güneş mimarisi elemanları, Trombe duvarı, kış bahçesi, saydam yalıtım malzemesi, ısıl verim, Kullanılamayan Enerji YöntemiIn this thesis study, the effects of greenhouse, Trombe wall and transparent insulation applications on energy gain were calculated by taking into consideration the prevention applications on building wall cover for heat gain from solar energy in different degree-day regions of Turkey. In the first chapter of the study, the previous studies on heat gain were examined by stressing the importance and purpose of this study. In the second chapter, the studies on solar architecture and heat gain from solar energy were examined. In addition, theoretical information about solar architecture elements such as greenhouse, Trombe wall and transparent insulation was presented, and the optical and termophysical properties of the opaque and transparent surfaces on the building cover and th