Energy performance modeling and simulation to desgin a Nearly Zero Energy Building

Son yıllarda Yaklaşık Sıfır Enerjili Bina kavramı, bina enerji verimliliğini artırmak ve enerji tüketimini azaltmak için uygun bir seçenek olarak ortaya çıkmıştır. Yaklaşık Sıfır enerjili bina hedefine ulaşmak için bina sistemleri ve tasarım stratejileri yerel iklim koşullarına bağlı olarak entegre ve optimize edilmelidir. Bu tez çalışmasında, yerel mimari şartlarda alışılagelmiş duvar bileşenleri ve sıradan çift camlı 100 m2 müstakil bir evin enerji performansının, Yaklaşık Sıfır Enerjili Bina (NZEB) haline getirilmesi için teorik ve nümerik analizler yapılarak sonuçlar karşılaştırmalı sunulmuştur. Enerji performansı kapsamında sadece ısıtma-soğutma ve aydınlatma yükleri dikkate alınmıştır. Isıtma–soğutma yükleri olarak iki farklı iklim bölgesi seçilmiştir ki bunlar: soğuk ve sıcak iklim bölgesi olarak sırayla Konya ve Kerkük seçilmiştir. Bu şehirlere ait meteorolojik veriler DESIGN BUILDER programı kütüphanesinden son beş yılı en iyi temsil eden 2021 yılı değerleri esas alınmıştır. Isıtma-soğutma yüklerinde önemli ölçüde tasarruf sağlayacak, bina kabuğu bileşenlerinde (dış duvar, pencere, döşeme ve tavan) yapılacak yalıtım ve iyileştirmeler ile binanın enerji talebini azaltmak üzere farklı çözüm alternatifleri sunulmuştur. Çalışmanın temel hedefi yaklaşık sıfır enerjili binalar için tanımlanmış standartlarda belirtilen en yüksek ısı geçirgenlik katsayıları (U-değeri) ve azami yıllık birincil enerji tüketimi 44 kWh/m2 -yıl değerlerinin altına düşürebilmektir. Sonuç olarak bina kabuğunda yapılan iyileştirmeler ile Yaklaşık Sıfır Enerjili Bina standartlarında öngörülen hedeflere ulaşmak için yapılması gereken yatırım ile elde edilecek enerji tasarruf miktarları ve yapılan yatırımın geri ödeme süreleri belirlenmiştir.In recent years, the concept of nearly zero energy buildings (NZEBs) has emerged as a viable option to improve building energy efficiency and reduce energy consumption. To achieve the NZEB goal, building systems and design strategies must be integrated and optimized based on local climatic conditions. In this study, theoretical and numerical analyzes have been made to transform the energy performance of a 100 m2 single-family home in local architectural conditions by conventional wall components and ordinary double glazing into a Near Zero Energy Building (NZEB). Consequently, the presented results are given comparatively. Within the scope of energy performance, only heating-cooling and lighting loads are considered. Two different climatic zones were chosen as heating-cooling loads, which are respectively Konya and Kirkuk as cold and hot climatic zones. From the DESIGN BUILDER program library the meteorological data of these cities are based on the values of the year 2021, which best represents the last five years. Various solution alternatives have been presented to reduce the energy demand of the building, with insulation and improvements to be made in the building envelope components (external wall, window, floor and ceiling) that will provide significant savings in heating-cooling loads. The main objective of the study is to reduce the highest heat transmission coefficients (U-value) and maximum annual primary energy consumption below 44 kWh/m2-year values specified in the defined standards for nearly zero-energy buildings. As a result, with the improvements made in the building envelope, in order to reach the targets envisaged in the Near Zero Energy Building standards the amount of energy savings and the payback periods have been determined to be achieved with the investment to be made