Isı Yalıtım Hesabı Örneği

0

Isı yalıtımı projesinde aşağıdaki verilen bilgiler bulunmalıdır:

a) Isı kayıpları, ısı kazançları, kazanç/kayıp oranı, kazanç kullanım faktörü, aylık ve yıllık ısıtma enerjisi ihtiyacının büyüklükleri, bu standardda verilen “binanın özgül ısı kaybı” ve “yıllık ısıtma enerjisi ihtiyacı” çizelgelerindeki örneklerde olduğu gibi çizelgeler hâlinde verilmeli ve hesaplanan yıllık ısıtma enerjisi ihtiyacının (Q), Ek A’da verilen yıllık ısıtma enerjisi (Qı) sınır değerinden büyük olmadığı gösterilmelidir.
b) Konutlar dışında farklı amaçlarla kullanılan binalarda yapılacak hesaplamalarda, binadaki farklı bölümler arasındaki sıcaklık farkı 4 K’den daha fazla ise bu binada birden fazla bölüm için yapılacak olan ısıtma enerjisi ihtiyacı hesabında, bina bölümlerin sınırları şematik olarak çizilmeli, sınırların ölçüleri ve bölümlerin sıcaklık değerleri üzerinde gösterilmelidir.
c) Binanın ısı kaybeden yüzeylerindeki dış duvar, tavan ve taban/döşemelerde kullanılan malzemeler, bu malzemelerin eleman içindeki sıralanışı ve kalınlıkları, duvar, tavan ve taban/döşeme elemanlarının alanları ve “U” değerleri belirtilmelidir.
d) Pencere sistemlerinde kullanılan cam ve çerçevenin tipi, bütün yönler için ayrı ayrı pencere alanları ve “U” değerleri ile çerçeve sistemi için gerekli olan hava değişim oranı (nh) belirtilmelidir.
e) Duvar-pencere, duvar-tavan, taban/döşeme-duvar birleşim yerlerinin detayları çizimlerle gösterilmelidir.
f) Havalandırma tipi belirtilmeli, mekanik havalandırma söz konusu ise, hesaplamalar ve sonuçları belirtilmelidir.
g) Binanın ısı kaybeden yüzeylerinde oluşabilecek yoğuşma, Ek F’de belirtildiği şekilde incelenerek gerekli çizim ve hesaplamalar yapılmalıdır.

Isı Yalıtım Hesabı Örneği

3 ‘üncü derece gün bölgesinde bulunan ve dıştan dışa 9 m eninde, 10 m boyunda ve 5,5 m yüksekliğinde olan  iki katlı yığma olarak inşaa edilmiş bir konut örnek alınarak Madde 2.2 ’de belirtilen tek hacimli binaya örnek olarak yıllık ısıtma enerjisi ihtiyacı aşağıdaki şekilde hesaplanır.

Isı Yalıtım Hesabı Örneği

Öncelikle binadaki dış duvar, pencere, tavan, taban/döşeme, dış ortamla temas eden döşeme alanı vb. alanlar hesaplanır. Örnek binamızda bu alanlar aşağıdaki gibi hesaplanmıştır.

Pencere alanı,     AP = 20 m2
Betonarme alanı, Abet= ((10 x 2 + 9 x 2)x(0,12 x 3)) = 13,7 m2
Dış duvar alanı,   AD =  (9 x 5,5 x 2 + 10 x 5,5 x 2 ) – AP – Abet
AD =   173,3  m2
Tavan alanı,        AT =  9 x 10 = 90 m2
Döşeme alanı,     A=  9 x 10 = 90 m2   dir.
Dış kapı alanı,     Ak = 2 m2
Atop = 389 m2, Vbrüt = 9 x 10 x 5,5 = 495 m3
An = 0,32 x Vbrüt = 0,32 x 495 = 158,4 m2

Daha sonra yapı elemanlarının ayrı ayrı U değerleri hesaplanır. Örnek binamızda yalıtımın standarda uygun olması hedeflenmiştir. Duvarlarda tuğla ve betonarme üzerine dış taraftan l= 0,035 W/mK olan yalıtım malzemesinin kalınlığı 5 cm’dir. Pencereler çok katlı camdır. Tavanda l = 0,040 W/mK olan yalıtım malzemesinin kalınlığı 12 cm’dir. Döşemede l = 0,030 W/mK olan yalıtım malzemesinin kalınlığı 6 cm’dir. Burada anlatılan hesaplamalar Çizelge 7 ve Çizelge 8‘de örnek olarak gösterilmiştir. Ayrıca elemanlarda yoğuşma olmayacak ve ısı köprüsü meydana gelmeyecek şekilde tedbirlerin alındığı kabul edilmiş olup, kat arası betonarme Madde 1.3’te belirtildiği şekilde R direnci 0,8 olacak şekilde yalıtılmıştır. Dolayısıyla yapı elemanlarının “U” değerleri belirtilen klâsik hesap metoduna göre,

UD= 0,48 W/m2K,     UDbet = 0,57 W/m2K,      Up= 1,8 W/m2K,      UT= 0,28 W/m2K,      Ut=0,43 W/m2K,   Uk= 4 W/m2K

Binadan iletim ve taşınım yoluyla olan ısı kaybı “HT” ise  11 no’lu eşitliğe göre,

HT = 173,3 x 0,48 + 13,7 x 0,57 + 20 x 1,8 + 0,8 x 90 x 0,28 + 0,5 x 90 x 0,43 + 2 x 4 = 174,50 W/K’dir.

Yukarıdaki iletimle olan ısı kaybı hesabı yapılırken, örnek olarak seçilen binada yönetmelik gereği bütün betonarme bölümler ısı köprüsü meydana getirmeyecek şekilde yalıtıldığından 11 no’lu eşitlikteki l x UI  katkısı ihmal edilmiştir.

Binadan havalandırma ile olan kayıplar için, mekanik havalandırma olmadığından 0,33.nh.Vn eşitliği kullanılır. Doğal havalandırma olduğundan “nh” = 0,7 h-1 alınır. Binanın havalandırma hesabında kullanılacak olan hacmi (Vh ) ise  0,7 x Vbrüt   = 0,7 x 495 = 346,5 m3 bulunur.

Bu durumda;

Hv = 0,33 x 0,7 x 346,5 = 80,04 W/K’dir.

Dolayısıyla binanın özgül ısı kaybı (H);

H = HT + Hv = 174,5  + 80,04 = 254,54 W/K’dir.

Bina konut olarak kullanılacağı için iç ısı kazançları 5 W/m2 olarak alınabilir (Madde 2.2.2). Bu durumda örnek bina için iç kazançlar; An x 5 =158,4 x 5 = 792 W’tır.

Güneş enerjisi kazançlarının hesaplanması sırasında kullanılacak olan gölgelenme faktörü için, binanın 3 kattan daha az katlı ve etrafının açık olduğu kabul edilerek ve “ri,ay“ = 0,8 değeri seçilir (Çizelge 5).

“gi,ay” değeri pencere sisteminde çok katlı cam kullanılmış olduğu için g^ değeri olarak 0,75 (Çizelge 6) alınır ve gi,ay = Fw.g^ eşitliği kullanılarak hesaplanır. Bu örnekte gi,ay = 0,80 x 0,75 = 0,60’dır.

“Ai” değerleri, yani her yön için toplam pencere alanları hesaplanır. Örnek olarak seçilen binada aşağıda  verilen pencere alanları hesaplanmıştır.

Agüney = 8 m2,     Akuzey = 4 m2,     Adoğu = 4 m2,      Abatı = 4  m2

“Ii,ay” değerleri ise her ay için Ek C’den alınır. Ocak ayı için örnek olmak üzere Ek C‘den alınan aylık güneş ışınımı şiddeti değerleri aşağıdaki gibidir.

Igüney,ocak      = 72 W/m2
Ikuzey,ocak      = 26 W/m2
Ibatı/doğu,ocak   = 43 W/m2

“fs,ocak“ değeri   16 no’lu eşitliğe göre aşağıdaki şekilde hesaplanır.

fs,ocak = 0,8 x 0,6 x 72 x 8 + 0,8 x 0,6 x 26 x 4 + 0,8 x 0,6 x 43 x 4 + 0,8 x 0,6 x 43 x 4  = 492 W’tır.

Kazanç kullanım faktörünün hesaplanması için önce “KKOocak“ 20 nolu eşitliğe göre hesaplanır. Bu eşitlikde gerekli olan “fI“ ve “fs,ocak” değerleri ile H değerleri daha önce hesaplanmış idi.

Bina konut olarak kullanılacağı için qi , Ek B.1’den 19°C alınır.

qe,ocak” ise Ek B.2’den alınır. Üçüncü derece gün bölgesi için bu değer -0,3 °C’tur.

KKOocak = (792+492) / 254,54 x (19-(-0,3)) = 0,26 

Kazanç kullanım faktörü “hocak” ise eşitlik 18’e göre;

hocak           = 1 – e-1/KKOocak =1-e-0,26= 0,98

olarak hesaplanır. Bu durumda Ocak ayı için ısı kazançları

hocak (fI + fs,ocak)  = 0,98 x (792 + 492) = 0,98 x 1284= 1258,32  W

olarak bulunur.

Bulunan değerler aşağıdaki eşitlikte yerlerine konulduğunda;        

Qay = [H (qiqe) – h (fi,ay + fs,ay)] . t

Qay = [ 254,54 x (19 –(-0,3)) – 1258,32] x 86400 x 30 x 10-3

Qay = 9.471.950 kJ

olarak bulunur.

Buraya kadar yapılan hesaplar her ay için tekrarlanarak toplam ısı kaybı bulunur ve karşılaştırma yapılarak standarda uygunluğu kontrol edilir. Bu hesaplamaların daha kolay takip edilebilmesi için Çizelge 7 (binanın özgül ısı kaybı)  ve Çizelge 8 (yıllık ısıtma enerjisi ihtiyacı) örnek olarak verilmiştir.

Not – Hesap örneğinde dış ölçüleri verilen örnek binanın oda yüksekliği 2,60 m’den küçüktür.

Çizelge 7 – Binanın özgül ısı kaybı

1
2
3
4
5
6
7
8
Isı kaybeden yüzey
Binadaki yapı elemanları
Yapı elemanı kalınlığı
d (m)
Isıl iletkenlik hesap değeri
lh (W/mK)
Isıl iletkenlik direnci
R,(m2K/W)
Isı geçirgenlik katsayısı
U(W/m2K)
Isı kaybedilen yüzey A (m2)
Isı kaybı A x U W/K
Duvar Yüzeyleri
RI 1)
0,130
Sıva2)
0,02
1
0,02
DD taşıyıcı tuğla 3)
0,24
0,5
0,48
Isı yalıtım malzemesi4)
0,05
0,035
1,429
Sıva2)
0,008
0,35
0,023
Re1)
0,040
Toplam
2,122
0,471
173,3
81,62
Duvar Yüzeyleri (Betonarme)
RI1)
0,130
Sıva2)
0,02
1
0,02
Betonarme5)
0,24
2,5
0,096
Isı yalıtım malzemesi4)
0,05
0,035
1,429
Sıva2)
0,008
0,35
0,023
Re1)
0,040
Toplam
1,738
0,575
13,7
7,88
Tavan
RI 1)
0,130
Sıva2)
0,02
1
0,02
Betonarme5)
0,12
2,5
0,048
Isı yalıtım malzemesi4)
0,12
0,04
3,000
Re 1)
0,080
Toplam
3,278
0,305 x 0,8
90
21,96
Taban/Döşeme
RI1)
0,170
PVC yer döşemesi6)
0,005
0,23
0,022
Şap7)
0,030
1,40
0,021
Isı yalıtım malzemesi4)
0,060
0,03
2
Tesviye şapı7)
0,020
1,40
0,014
Hafif beton8)
0,100
1,10
0,091
Re1)
0
Toplam
2,318
0,432 x 0,5
90
19,44
Dış kapı
4
2
8
Pencere
1,8
20
36
Yapı elemanlarından iletim  ve taşınım yoluyla gerçekleşen ısı kaybı toplamı   =
174,9
1) Çizelge 1 ‘den alınacaktır.
2) Ek E Sıra no 4‘ten alınmıştır.
3) Ek E  Sıra no 7‘den alınmıştır.
4) Ek E  Sıra no 10 ‘dan alınmıştır.
5) Ek E  Sıra no 5’ten alınmıştır.
6) Ek E  Sıra no 9’dan alınmıştır.
7) Ek E  Sıra no 4‘ten alınmıştır.
8) Ek E  Sıra no 5‘ten alınmıştır.
S AU = UDAD + Up.Ap + 0,8 UT.AT + 0,5 UtAt + UdAd +….
S AU = 174,9 W/KÖzgül ısı kaybı ; H = HT + Hvİletim ve taşınım yoluyla gerçekleşen ısı kaybı ; HT = S AU + l Ul
Havalandırma yoluyla gerçekleşen ısı kaybı
Hv = 0,33 . nh . V=  0,33 x 0,7 x 396 = 91,48 W/K
H = HT + H= 174,9 + 91,48  =  266,38 W/K

 

Çizelge 8 – Yıllık ısıtma enerjisi ihtiyacı

Aylar
Isı  kaybı
Isı kazançları
KKO
Kazanç kullanım faktörü
Isıtma enerjisi ihtiyacı
Özgül ısı kaybı
Sıcaklık farkı
Isı kayıpları
İç ısı kazancı
Güneş enerjisi kazancı
Toplam
H = HT+Hv
QiQe
H(QiQe)
Øi
Øs
ØT =fi +f s
γ
nay
Qay
(W/K)
(K,°C)
(W)
(W)
(W)
(W)
(-)
(-)
(kJ)
Ocak
266,38
19,3
5.141
792
492
1.284
0,25
0,99
10 030 625
Şubat
19,1
5.088
612
1.404
0,28
0,99
9 585 319
Mart
14,9
3.969
760
1.552
0,39
0,99
6 305 091
Nisan
8,9
2.370
791
1.583
0,66
0,98
2 121 967
Mayıs
4,6
1.225
943
1.735
1,41
0,44
1 196 467
Haziran
0,5
133
993
1.785
13,40
0,24
0
Temmuz
Qeyüksek
0
966
1.758
0,00
0
0
Ağustos
Qe yüksek
0
904
1.696
0,00
0
0
Eylül
1,8
479
762
1.554
3,24
0,94
0
Ekim
7,4
1.971
618
1.410
0,71
0,98
1 527 206
Kasım
13,4
3.569
467
1.259
0,35
0,98
6 052 787
Aralık
17,7
4.715
430
1.222
0,25
0,999
9 085 530
Qay = [H (qiqe) – h (fi,ay + fg,ay)] . t  (J)    (1k J = 0.278 x 10-3 kWh)
Qyıl = S Qay   =
45 904 992
Toplam ısı kaybı  Qyıl= 0,278 x 10-3  x  45.904.992 (kj)  =  12.762  kWh
Konutlar için iç ısı kazancı fi,ay£   5 . An    (W)
Güneş enerjisi kazancı       fs,ay = S ri,ay x gi,ay x Ii,ay x Ai
Kazanç kayıp oranı           KKOay = (fi,ay + fs,ay) / H(qi,ayqe,ay)
Kazanç kullanım faktörü      hay  = 1 – e(-1/KKOay)
Örnek binadaki kullanım alanı An başına düşen yıllık ısıtma enerjisi ihtiyacı;
Q  = Qyıl/An =  80,56  kWh/m2
An = 0,32 Vbrüt = 158,4 m2
Atop/Vbrüt = 0,785  oranı  3. bölge için  Ek A‘dan alınan    Qı = 74,2 A/V + 22,5 eşitliğinde yerine konulduğunda örnek bina için olması gereken en büyük ısı kaybı    Qı = 80,75 kWh/m2  bulunur ve hesaplanan Q ile karşılaştırılarak projenin ısı kaybı açısından uygunluğu tanımlanır.
Örnekte Q < Qı  (80,56 < 80,75) olduğundan bu bina için hesaplanan yıllık ısıtma enerjisi ihtiyacının olması gereken en büyük değerin altında olduğu görülmektedir. O halde bu proje, bu standardda verilen hesap metoduna göre uygundur.

TS 825 Binalarda Isı Yalıtım Kuralları Standardı

Yorum Yazın

Lütfen yorumunuzu yazınız
Lütfen adınızı giriniz.