Dış Cephe Tasarımının Binaların Isı Ekonomisine Etkisinin Sayısal İncelenmesi

Abstract

Son yıllarda, enerjinin üretilmesi kadar tasarruf edilmesi de önem kazanmaya başlamıştır. Yapılan araştırmalar dünyadaki enerji tüketiminin yaklaşık % 42'sinin binalarda oluştuğunu ortaya koymaktadır. Binalarda tüketilen enerjinin hemen hemen yarısı ısı enerjisidir. Bu yüzden enerji tasarrufu, çok önemlidir. Binalarda ısı kayıplarının veya ısı kazançlarının minimize edilebilmesi için iyi bir yalıtım yapılmalıdır. Ancak en az bunun kadar önemli olan, hakim rüzgar durumunu da göz önüne alarak buna uygun bina dış tasarımlarının yapılmasıdır. Bu çalışmanın ilk bölümü iki boyutlu olarak düşünülmüş ve 1 km uzunluğunda, 200 metre yüksekliğinde bir bölge seçilmiştir. Bu bölgede 10 katlı , gömme balkonlu bir bina düşünülmüştür. Bu bina referans binası olarak kabul edilmiştir. Bu binanın önünde ve arkasında değişik yüksekliklerde binalar düşünülmüştür. Bu farklı durumlara göre referans binasının dış cephesinin Nusselt sayıları hesaplanarak ele alınan binaların ısı kayıpları belirlenmiştir. İkinci bölümünde, binalar üç boyutlu inceleme için tasarlanmıştır. Üç boyutlu incelemede, toplam altı adet farklı yüksekliklerde binalar değişik şekillerde yerleştirilmiştir. Yapılan bu çalışmada FLUENT sayısal paket programı kullanılmıştır. Binaların tasarımı AutoCAD programında yapılmıştır. GAMBIT programında ağ örgüsü hazırlanarak FLUENT programına aktarılmıştır. İki boyutlu incelemelerden elde edilen sayısal verilere göre, 4 m/s ye kadar olan düşük hızlarda arkada kalan binaların ısı kayıpları öndeki binalardan daha fazla olmaktadır. Daha yüksek rüzgar hızlarında ise durum değişmekte ve öndeki binaların Nusselt sayıları yükselmektedir.Anahtar kelimeler: Binaların Dış Tasarımı, Binalarda Isı Kayıpları, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD), İki ve Üç Boyutlu ÇözümIn recent years, energy savings has started to gain importance as much as producing energy. Researches have revealed that approximately 42% of energy consumption in the world occurred in buildings. Almost half of the energy consumed in buildings is heat energy. Insulation in buildings must be done well in order to minimize heat losses or heat gains. In addition to this, the exterior design of buildings should be done by taking prevailing wind situation into account. The first part of the study was considered two dimensional and an area of 1 km long and 200 m high was chosen. A ten-storey building with built-in balconies was thought in this area. This building was considered as the reference building. Buildings in different heights which are in front of and behind this building were thought. Heat loses of the buildings which were considered by calculating Nusselt numbers of the reference building?s external wall were determined. In the second part of the study, the buildings were designed for three-dimensional investigation. In this three-dimensional investigation, totally six buildings in different heights were placed in different ways. In this study, Fluent software was used. The building designs were done in AutoCAD. Network was prepared in Gambit and transferred into Fluent. According to the numerical data obtained from two-dimensional investigations, heat loss of the buildings which are in the back part is higher than that of the buildings which are in the front part in low velocity up to 4 m/s. In a higher wind speeds, the situation changes and Nusselt numbers of the front buildings increases.Keywords: Building Exterior Design, Heat Loss from Building, Computational Fluid