11. ULUSAL TESİSAT MÜHENDİSLİĞİ KONGRESİ – 17/ YÜKSEK

______________________ 1703 _______

11. ULUSAL TESİSAT MÜHENDİSLİĞİ KONGRESİ – 17/20 NİSAN 2013/İZMİR

Yüksek Performanslı Binalar Sempozyumu

YÜKSEK PERFORMANSLI BİNALARIN TASARIMINDA BİNA BENZETİM YAZILIMLARININ YERİ

Özgür EROL ÖZET Gelişen yeni teknolojilerin yüksek performanslı binalarda uygulanması, bu teknolojilerin ve yeni cihazların işletim zaman aralıklarının tespiti ve kapasitelerinin en uygun seçimi önemli birer tasarım parametresi olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu parametrelerin yanı sıra, her geçen gün değiştirilerek daha zorlu bir yarış halini alan yasalar ve standartlar mühendisleri daha hassas hesaplar yapmaya yöneltmektedir. Bu çalışma ile gelişen bilişim teknolojilerinin yüksek performanslı binalara olan uygulamaları ve bu uygulamaların standart hesaplar ile kıyaslandığında sahip olduğu avantajlarının bir incelemesi yapılmaktadır. Anahtar Kelimeler: Simülasyon, Enerji analizi, Yüksek performanslı binalar. ABSTRACT The introduction of new technologies and equipment in high performance buildings, determination of their operation schedules, and optimizing their design capacities are becoming even bigger challenges for designers. In addition to these challenging parameters, new standards and regulations coming into effect necessitates to make more accurate and precise calculations. This study investigates impact of developing information technologies oriented to high performance buildings and analyses their advantages when compared to classical design methodologies. Key Words: Simulation, Energy analysis, High performance buildings. 1. GİRİŞ Yeni enerji kaynaklarının ve yenilenebilir enerji türlerinin gelişmesi ve bu kaynakların istenen verimde işletilebilmesi kadar elde edilen enerjiyi kullanan unsurların geliştirilmesi ve var olanlarının rehabilitasyonu da büyük önem taşımaktadır. Enerjiyi kullanan unsurlar arasında en büyük paylardan birisi hayatımızın çok büyük bölümünü geçirdiğimiz ve medeniyet göstergesi olarak gördüğümüz binalarımızdır. Binalarda konforumuzu sağlamak için harcadığımız enerji toplam enerji tüketiminde ciddi bir yer tutmaktadır. Avrupa birliğinin tahminlerine göre binaların enerji harcaması, birliğin enerji harcamalarının %40’ını oluşturmaktadır [1]. Bu durumda yeni binaların enerji verimli bir şekilde tasarlanması ya da var olan binaların enerji verimli hale getirilmesi büyük önem taşımaktadır. Bu tür binaların tasarımlarının yapılması amacıyla ülkeler ve kuruluşlar (ASHRAE [2], CEN [3], Lowex.net [4]) çeşitli standartlar ve direktifler getirmektedir. Söz konusu standartlardan bazıları ASHRAE 90.1 “Birkaç Katlı Konutların Dışındaki Binalar için Enerji Standardı” [5], ASHRAE 189.1 “Birkaç Katlı Konut Dışı Yüksek Performanslı Yeşil Binaların Tasarımı için Standard” [6], EN 832 “Binaların Termal Performansı. Isıtma için Enerji Kullanımının Hesaplanması. Konutlar için.” [7], EN 13790 “Binaların Enerji Performansı-Isıtma ve Soğutma Enerji Kullanım Hesapları” [8], EN 15603 “Binaların Enerji Performansı – Genel Enerji Kullanımı ve Enerji Değerlendirme Tanımları” [9], EN

______________________ 1704 _______



15217 “Binaların Enerji Performansı – Binaların Enerji Performansını Belirtmek ve Enerji Sertifikasyonu için Yöntemler” [10] ve AB 91/2002/direktifi sayılabilir. Avrupa birliğinin “Binaların Enerji Performansı Direktifi” (EPBD) 91/2002/direktifi Avrupa Standard Komitesi (CEN) tarafından geliştirilerek CEN şemsiyesi (CEN-umbrella) adı altında toplanmıştır. Bu standart EN 832 ve EN 13790 standartlarının bir revizyonu olup binaların [1];

Yaz ve kış işletmelerinde binanın konfor ısıtması, soğutması ve havalandırmasına ilişkin saatlik enerji ihtiyacının

Sıcak servis suyu ve varsa buhar ihtiyacının ve

Elektrik gücü yüklerinin

hesaplama yöntemlerini içermektedir. Standard bu ihtiyaçların [11];

Basitleştirilmiş saatlik hesaplamalar

Basitleştirilmiş aylık hesaplamalar ile

Detay hesaplamalar

olmak üzere üç tip hesaplama yöntemini içerir. Klasik olarak yapılmakta olan hesaplama yöntemleri bina performanslarını dinamik olarak hesaplamada yeterli olmamaktadır. Dolayısı ile binaların saatlik enerji ihtiyaçları bilgisayar teknolojisinin yardımı ile çözülebilir. Dünyada 60’larda başlayan benzetim yazılımları 70’lerde enerji sektöründe çalışanlar arasında popülerlik kazanmaya başlamıştır [12]. Bu konuda ülkemizde yapılan ilk çalışma bilgisayar destekli bina ısıl benzetim modeli ve yazılımıdır [13,14]. Bilgisayar teknolojisindeki gelişmelerle her geçen gün daha kapsamlı çözümler yapabilen program ve yardımcı yazılımların yazılmasını sağlamıştır. Kılkış’ın [15] yapmış olduğu bir çalışmada enerji hesaplamalarında kullanılmakta olan yazılımların bir listesi verilmiştir. Crawley vd.’nin [16] yapmış olduğu bir çalışmada ise bu alanda önemli yirmi adet enerji yazılımının kısa tanıtımları yapılmıştır. Literatür incelendiğinde bina performans hesaplamalarında bazı programların diğerlerinin önüne geçtiği görülmektedir. Bunlar HELIOS, VA114, BSim, TRNSYS, ESP-r, SPARK, HVACSIM, TEKLA, IDA ICE, BLAST, DOE-2, BuildOpt ve EnergyPlus gibi yazılımlardır. Bina benzetiminde ele alınması gerekli diğer bir konu bizatihi yüksek performanslı bina nedir sorusunun teknik cevabının netleştirilmesidir. Bu konuda ASHRAE TC 1.6 nın terminoloji çalışmaları sürmektedir [17]. TEKLA, EN 832 hesaplama yöntemlerini kullanan bir yazılımdır. Sjösten vd. [18] ve Olofsson ile Mahlia’nın [19] yaptıkları çalışmalarda bu kod ile konut olarak kullanılan binalardaki ısıtma yükü hesapları ve programın tanıtımı yapılmıştır. IDA ICE yazılımı ise soğuk iklimlerde (İsveç, Finlandiya ve İsviçre) bulunan bazı ülkelerdeki danışman ve araştırmacılar tarafından kullanılmaktadır. Malin vd’nin [20] yapmış olduğu çalışmada Linköping’de bulunan bir pasif ev incelenmiş ve Poirazis vd’nin [21] yaptığı çalışmada da bu programla cam oranı yüksek olan (örneğin dış cephesi %60 cam olan) binalar üzerinde parametrik analizler yapılmıştır. Strathclyde üniversitesinde geliştirilen ve ücretsiz bir yazılım olan ESP-r [22] ise binaların termal, görsel ve akustik performansının benzetimini yaparak gaz salımlarını hesaplayan bir programdır. Clarke [23], yapmış olduğu çalışmada ESP-r içerisinde bina içerisindeki bölgelerin birleştirilmesinin problemin doğru çözümüne olan etkisi incelenmiştir. Bunun yanında Bourgeois vd.’nin yaptığı çalışmada yazılımın dinamik hesaplama özelliklerini kullanarak statik aydınlatma ile gün ışığının takibi ile yapılan aydınlatma arasındaki fark incelenmiştir. Bina benzetim yazılımları arasında sıkça kullanılan bir başka yazılım ise ticari bir yazılım olan TRNSYS (Transient Systems Simulation) yazılımıdır. Bu yazılımla yapılan çalışmalara bir örnek olarak Al-Ajmi ve Hanby’nin [24] Kuveyt’teki binalar için yapmış oldukları ve farklı parametrelerin değiştirilmesi ile yaptıkları bina enerji benzetimi gösterilebilir.

______________________ 1705 _______



Bina benzetim yazılımlarının yanında bina optimizasyon yazılımları da bulunmaktadır. BuildOpt yazılımı bu tip yazılımlara bir örnektir. Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuarı Benzetim Grubu [25] tarafından hazırlanmış olan bu yazılım çok bölgeli bir bina benzetim ve optimizasyon yazılımıdır. Wetter’in [26] yapmış olduğu çalışmada bu yazılımın tanıtımı yapılmıştır. Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuarından (LBNL) bahsetmişken geçmiş birkaç on yıla damgasını vurmuş olan benzetim yazılımlarının yazarı olan bir kurum olduğundan bahsetmeden geçmemek gerekir. Bu yazılımlar arasında en önemlileri DOE-2.1 ve SPARK yazılımlarıdır. Amerikan Enerji Bakanlığının (DOE) desteklemiş olduğu DOE-2, halen kullanılmakta olan bir yazılımdır. Azar ve Menassa [27] bu yazılım ve onun arayüzü olarak kullanılan eQuest’i kullanarak değişik boyut ve iklim şartlarındaki ofis binaları ile ilgili benzetimler yapmışlardır. Bu yazılımın yanında kullanılmakta olan bir diğer başarılı yazılım ise Illinois Üniversitesinin desteği ile yazılmış olan BLAST (Building Loads Analysis and System Thermodynamics) adlı yazılımdır. Al-Rabghi ve Hittle [28] bu yazlımı kullanarak Jeddah’da (Suudi Arabistan) üç katlı bir okul binasının modelini ve analizini yapmışlardır. Hem DOE-2 hemde BLAST yazılımları 70’lerden 90’ların sonuna kadar kullanılmıştır. 1996’da DOE desteği ile LBNL, DOE-2 ve BLAST’ın özelliklerini içersinde barındıracak EnergyPlus adlı yeni bir yazılımın çalışmalarına başlamıştır [29]. 1999 yılında beta sürümü, 2001 yılında ise ilk sürümü ücretsiz olarak kullanıcıların beğenisine sunulmuştur. EnergyPlus yazılımı kullanılarak bugüne kadar pek çok çalışma yapılmıştır. Cho vd., [30] bu yazılım ile birbirine bağlı bir ofis ve evin enerji ihtiyaçlarını incelemiştir. Pan vd. [31] ise Şangaydaki iki adet ArGe merkezinin benzetimini ve enerji performans optimizasyonunu yapmıştır. Bojic vd.’nin yapmış olduğu çalışmalarda ise [32,33] eski ve yeniden elden geçirilmiş bir evin enerji analizini yapmış ve radyatörlerin yerine düşük sıcaklıklı radyant panellerin konulması ihtimalini incelemiştir. Sailor [34] yapmış olduğu bir çalışmada bir binada yeşil çatı modellemiştir. Eskin ve Türkmen ise [35] EnergyPlus yazılımını kullanarak Türkiye’deki ofis binalarını farklı parametreleri (yalıtım kalınlığı, cam rengi, vb.) değiştirerek incelemiştir. Bu yazılım aynı zamanda farklı yazılımlar ile de senkronize çalışabilmektedir. Pang vd. [36] yapmış olduğu çalışma buna bir örnektir. Literatür olarak verilmiş olan bunca çalışma sonucunda herhangi bir kullanıcının aklına şu soru gelebilir. “Bu yazılım gerçeklerle ne kadar uyuşmaktadır.” Bu konuda İsviçre Federal Laboratuarlarında kurulmuş olan deneysel düzenek ile çeşitli yazılımlar karşılaştırılmıştır [37,38]. Bu çalışmalardan birincisinde deneysel düzenek ile DOE-2, EnergyPlus, ESP-r ve HELIOS, ikincisinde ise deneysel düzenek ile EnergyPlus ve HELIOS yazılımları karşılaştırılmıştır. Bunun gibi pek çok yazılım karşılaştırması literatürde bulunmaktadır. Karşılaştırmalar, farklı senaryolar için gerek deneysel düzenekler ile yazılımların karşılaştırılmasını [39,40], gerekse yazılımların kendi aralarında karşılaştırılmalarını [1,41-43] içermermektedir. Yapılmış olan bu çalışma ile bina benzetim yazılımları hakkında genel bir literatür bilgisi vermenin yanı sıra bu yazılımların hesaplamada kullandıkları parametreler hakkında genel bir bilgi EnergyPlus 6.0 çözümleri eşliğinde verilecek ve yazılımların sadece binanın enerji ihtiyacının hesaplanmasında değil aynı zamanda bina tasarımı esnasında da nasıl kullanılabileceği anlatılacaktır. EnergyPlus yazılımının girdi dosyası bir text dosyası olduğundan bir binanın yazılıma bu şekilde anlatımı çok zordur. Bu nedenle Google Sketchup yazılımı altında çalışan ücretsiz OpenStudio yazılımı [44] gibi çeşitli arayüz dosyaları kullanılmaktadır. Bu çalışmada DesignBuilder 2.4.2.026 [45] arayüz yazılımı kullanılacaktır. Bina benzetim programları ve arayüzleri ile daha fazla bilgi Maile vd. [46] tarafından verilmiştir. 2. DİNAMİK ANALİZ İÇİN KULLANILAN PARAMETRELER Bu bölümde bina benzetim yazılımlarının hesaplamalarında kullanmakta oldukları parametreler hakkında kısa bilgiler verilmektedir. Bilgilerin verilmesi sırasında gösterim amacıyla iki katlı basit bir ev modeli kullanılmış ve parametrelerin nasıl değiştiği gösterilmiştir. Şekil 1 ve 2 binanın dış ve iç görüntülerinden örnekler vermektedir.

______________________ 1706 _______



Şekil 2'de görüldüğü gibi bu modelde her oda bil bölge (zone) olarak alınmaktadır. Hesaplamalar binanın bütünü için olduğu kadar her bir bölge içinde ayrı ayrı yapılmaktadır. Şekilde bu bölgeler "Zone" olarak gösterilmektedir.

Şekil 1. Modelin dış kısmının görünüşü

Şekil 2. Birinci kat Model oluşturulurken aynı zamanda binanın dış kısmında bulunan ayrıntılarında büyük önemi bulunmaktadır. Bu ayrıntılar Şekil 1'de pencere üzerindeki gölgelikler olarak gösterilmektedir. 2.1. İklim Verileri Enerji benzetim yazılımları hesaplamalarında ana olarak ilgili bölgenin iklim verilerini girdi olarak kullanırlar. Buna göre ısı kazançları ve ısı kayıpları hesaplanır ve binanın ısıtma ve soğutma sistemlerinin devreye girip çıkacağı zamanlar ayarlanabilir. Örneğin hastane olarak kullanılan bir

______________________ 1707 _______



binada iç sıcaklık ile dış sıcaklık arasında belli bir fark sağlandığında soğutma işlevini doğal havalandırma yolu ile yapmak istediğimizde yazılımın ilk kontrol edeceği parametrelerden birisi bu veri olacaktır. İklim verileri, dış yaş ve kuru termometre, rüzgar hızı ve yönü, güneş açısı, ışınım kuvveti, atmosferik basınç vb. verilerin saatlik değerlerini içermektedir. Birkaç farklı dosya uzantısı ile birlikte gelmektedirler. Örneğin EnergyPlus için .epw veya .csv, DOE-2 için .fmt veya .txt, BLAST için .blast veya .asc, ESP-r için .esp-r veya .clm, Ecotect için .wea bu dosya uzantılarından bazılarıdır. Şekil 3'de Ankara için bir haftalık bir aralıktaki saatlik iklim verilerinden bazıları verilmektedir.

Şekil 3. 7-9 Temmuz arası iklim verileri (Ankara) Bazı seçilmiş şehirler için iklim verileri EnergyPlus'ın web sitesinden ücretsiz olarak indirilebilmektedir [47]. Bu web sitesinde 1042'si Amerika Birleşik Devletlerinden, 71'i Kanada'dan olmak üzere 100 ülkeden 2100'den fazla noktanın iklim verisi bulunmaktadır (Türkiye için sadece İstanbul, Ankara, İzmir). 2.2. Güneş ve Işınım Hesapları Bu hesaplamalar için gerekli veriler sadece hesaplama yöntemlerinin ve konumun seçilmesi ile sınırlı değildir. Binamızın şekli, iç kısımlarının geometrisi, dış kısımlarında bulunan ayrıntılar, camların konumları ve geometrileri bu hesapların yapılmasında önemli bir yer tutar. Dış kısım ayrıntıları olarak güneş kırıcıların yanısıra etraftaki ağaçlar ve binalar gibi gölge oluşturan nesneler önemli yer tutar. Şekil 4 ve 5 yanında bir bina bulunan modelimiz ile bina bulunmayan modelimizi ve gölgelendirmenin etkilerini göstermektedir.

______________________ 1708 _______



Şekil 4. Yanında Bir Bina Bulunan Model (15 Temmuz saat 15:00)

Şekil 5. Yanında Bir Bina Bulunmayan Model (15 Temmuz saat 15:00) Şekil 6 ise pencere üzerindeki gölgeliklerin etkilerini göstermektedir. Burada gölgeliklerin güneşi engelleyerek odanın içerisine girmesini engellemesi hesaplanmaktadır. Bu ayrıntılar küçük görünmekle birlikte senelik ısıtma ve soğutma harcamalarında fark oluşturabilmektedir. Elde edilen farklar incelenerek daha mimari tasarım esnasında değişiklikler yapılarak çok daha geç zamanda oluşabilecek sorunlar erken teşhis edilebilmektedir.

______________________ 1709 _______



Şekil 6. Gölgeliklerin Etkisi (15 Temmuz saat 10:00) Şekil 7 ve 8'de 2 Ocak ve 15 Temmuz'da model binanın yanında bir başka bina olduğunda ve model bina yalnız olduğunda camlardan elde edilen ısı kazancı görülmektedir.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

00:00 02:24 04:48 07:12 09:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 00:00

Saat

Isı

Ka

za

nc

ı (k

W)

Binasız Binalı

Şekil 7. Modelin Pencerelerden Elde Ettiği Isı Kazancı (2 Ocak)

______________________ 1710 _______



0

1

2

3

4

5

6

7

00:00 02:24 04:48 07:12 09:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 00:00

Saat

Isı

Ka

za

nc

ı (k

W)

Binasız Binalı

Şekil 8. Modelin Pencerelerden Elde Ettiği Isı Kazancı (15 Temmuz)

2.3. İnsanlar Yapılan tüm binalar insanlar içindir ve insanlar hareket eder, terler ve ısı yayarlar. Yayılan bu ısıda ısıtma ve soğutma tasarımlarını etkiler. Bunun yanında insanlar farklı saatlerde binanın içerisinde farklı yoğunluklarda farklı işler yaparlar. Örneğin bir ofis binasında farklı yerlere dağılmış insan toplulukları yemek zamanında yemekhaneye doluşur ve normalde olduklarından daha hareketli olurlar. Bir bina enerji tasarım yazılımı bu insan aktivitelerini göz önüne alarak hesaplamaları yapar. Bu iş için takvimin günlerine göre insanların hangi saatte hangi yoğunlukta oldukları incelenir. Örneğin bir ofis binasında insan yoğunlukları tüm sene belli saatlerde belirli bir değerde iken bir camide bu değer güneşe bağlı olarak senenin hemen her günü farklı saatlerde olacaktır. Şekil 9'da 2 Ocak'ta model bina içerisinde farklı saatlerde insanlardan kaynaklanan ısı kazançları gösterilmektedir.

______________________ 1711 _______



-0,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

00:00 02:24 04:48 07:12 09:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 00:00

Saat

Isı

Kazan

cı

(kW

)

Şekil 9. Model Binada İnsanlardan Kaynaklanan Isı Kazancı (2 Ocak)

2.4. Aydınlatma Kullanılan aydınlatma tipi sadece elektrik faturasına değil ayanı zamanda ısıtma ve soğutma yüklerine de etki eder. Bu nedenle de kullanılan aydınlatma tipi, mimaride istenen aydınlatma miktarı ve verimi önemlidir. Örneğin aydınlatma tavandan sarkan tungsten ampullerle yapılabilir veya yüzeye bağlı fluoresant veya LED ampuller kullanılabilir. Bu tip aydınlatma şekilleri yazılımların kullanım kılavuzlarında ayrıntılı biçimde verilmekte ve yazılımların içerisinde de tanımlanmaktadır. Bunun yanında aydınlatma kontrolü de (eğer varsa) yazılımın içerisinde tanımlanmaktadır. Genelde modelleme yapılırken ışıkların açılacağı zamanlar bir takvimle belirtilir. Ancak bunun yanında yazılımlar içlerinde sensör unsurları da ihtiva eder. Şekil 10'da görüldüğü gibi bölge başına bir veya iki adet sensör tanımlanarak bunların üzerine düşen ışınım miktarına bağlı olarak o bölgedeki aydınlatma miktarları veya aydınlatmanın açık veya kapalı kalacağı zamanlar kontrol edilebilmektedir.

Şekil 10. Bölge İçerisindeki Aydınlatma Sensörleri

______________________ 1712 _______



2.5. Elektronik Cihazlar Binanızın içerisinde bilgisayarlarınız, fotokopi veya faks makineleriniz veya elektrikli diğer tipte cihazlarınız bulunabilir. Bu cihazların etkileri binanın hem ısıtma soğutma yükünü hemde harcadığı elektrik miktarını değiştirme şeklinde olacaktır. Cihazların kullandığı elektrik miktarı ve bu elektriğin ne kadarının ısı olarak ortama verildiği girildiğinde program verilen çalışma takvimine göre bu etkileri hesaba katmaktadır. 2.6. Diğer Kazançlar Evinizin içerisinde veya bulunduğunuz binada yemek pişirmek isterseniz bu da sizin ısıtma ve soğutma hanenize yazılan bir değer olarak karşınıza çıkacaktır. Bunun yanında incelediğiniz bina, fabrika gibi farklı tipte enerji türlerini tüketen bir yer ise (Doğal gaz, LPG, kömür, vs.) bu faaliyetlerde verilen takvim ve harcanan enerji miktarına göre hesaplamalara katılır. 2.7. Kullanılan Ekipman Planladığımız ısıtma ve soğutma sistemleri ve onların performansları da enerji benzetim programlarının ilgi alanları dahilindedir. Isıtma, soğutma ve havalandırma ekipmanlarının kullanım zamanları, verimleri gibi bilgileri kullanarak enerji benzetim programları ihtiyaç duyulan enerji miktarlarını hesaplar. Elde edilen sonuçlara göre binanızın hangi enerji kaynağını ne kadar tükettiğini hesaplamanız mümkün olacaktır. Hatta bazı programlar sayesinde bunun faturasının dahi hesaplanması mümkündür. Programa girilecek olan tarifeler sayesinde tasarımını yaptığınız binanızın enerji faturası da sizin karşınıza gelecektir. Bu sayede farklı tipteki ekipmanların inşaat başlamadan denenme şansı olur. 3. BENZETİM SONUÇLARI İyi bir modelleme ve tanımlamadan sonra sistem ister belirleyeceğiniz bir değer grubuna göre ısıtma ve soğutma için bir günlük saatlik harcamaları veya vereceğiniz bir aralık için saatlik, günlük, aylık veya yıllık harcamaları hesaplar. Yapılan bu hesapların sonuçları enerji benzetim yazılımı tarafından kullanılan ara yüz yazılımına aktarılır veya bir .csv dosyası olarak kullanıcıya verilir. Çıktı olarak Şekil 11, 12 ve 13'de verildiği gibi ısıtma ve soğutma yüklerinin yanı sıra hesaplanan ısı kazanımları, harcanan yakıt miktarları, salınan CO2 miktarları verilmektedir.

Şekil 11. Senelik ısıtma ve soğutma yükleri (günlük grafik)

______________________ 1713 _______



Şekil 12. Senelik yakıt harcama miktarları (günlük grafik)

Şekil 13. Senelik CO2 salım miktarı (günlük grafik) SONUÇ Yapılmış olan bu çalışma ile enerji benzetim yazılımları hakkında kısa bir literatür verilmiş ve bir model üzerinde bu yazılımların tasarım üzerindeki etkileri verilmeye çalışılmıştır. Hesaplama esnasında yazılımların dikkate aldığı belli başlı parametreler tanıtılmış ve hesaplamalar sonucunda elde edilen verilerden bazıları incelenmiştir. Bu parametreler kullanılarak bir binanın dinamik olarak ihtiyaç duyduğu enerji değerleri hesaplanabilir. Saatlik, günlük, aylık ve yıllık olarak sonuçlar alınabilir ki bu değerler klasik hesaplar ile neredeyse alınması imkânsız sonuçlardır. Klasik hesapların yapamayacağı hesaplamalardan birisi de güneşin konumuna bağlı olarak bina içerisindeki ısı kazanımlarının hesabıdır. Yazılımlar, güneş ışığının yerden yansıması ile elde edilen kazançları hesaplayacak kadar hassas işlemler yapabilmektedirler. Bu değerler ile sadece ısıtma soğutma hesapları değil aynı zamanda binanın mimarisi de etkilenmektedir. Daha ilk adımlarından başlayarak bu tip yazılımların desteğini alacak olan mimarlar hem kendi isteklerine uygun hem de mühendislerin enerji konusundaki sıkıntılarını giderebilecek tasarımlar çıkartmayı başarabilir.

______________________ 1714 _______



Aydınlatma hesapları ve aydınlatma türlerinin birkaç değer ile yeniden hesaplanması sayesinde de iç mimarlar ve aydınlatma ile ilgili mühendisler binanın performansını etkilemeden tasarımlarını görme şansına sahip olurlar. Bu kadar ince ayrıntılarla ilgilenmek genellikle klasik hesaplama yöntemlerinin yapmadığı bir durumdur. Belirli varsayımlar ile ilgilenmesi ve güvenli tarafta kalmak amacıyla daha düşük toleranslarla çalışması klasik hesaplar ile seçilecek sistemlerinde ihtiyaçtan daha yüksek olmasına neden olabilmektedir. Sonuç olarak bu tip yazılımların mimari tasarımın başından başlayarak sistemin seçimine kadar bir bina tasarımının hemen hemen tüm noktalarında kullanılabileceği rahatlıkla söylenebilir. Tasarım esnasında ekipmanların seçimi, seçilmiş olan bu ekipmanların hangi sıra ile ve ne kadar süre boyunca çalışacağı yapılan bu hesaplamalar üzerinden yapılabilmektedir. Bu konuda dikkat edilmesi gereken en önemli nokta seçilecek olan yazılımın denenmiş, test edilmiş ve sektör ve standartlar tarafından kabul edilmiş bir yazılım olmasıdır. Örneğin EnergyPlus hesapları LEED tarafından kabul edilen hesaplamalardır [48]. Aynı zamanda yazılımın ilerleyen teknolojiyi takip ederek yeni teknolojileri kendi bünyesine dâhil edebiliyor olması gerekmektedir. Bu sayede yeni teknolojilerin bina modellerinde uygulanması mümkün olur. Özellikle ekserji tabanlı analizlerle yapılmakta olan CO2 salım hesaplarının gerektirdiği saatlik verilere ek alt yazılımlar hazırlanarak çevresel etki değerlendirmelerinde yeni parametreler ve metrikler kullanılabilmekte, parametrik çalışmalar kolaylıkla yapılabilmektedir. Bilgisayar teknolojisinin bu tip yazılımlar için uygun bir noktaya geldiği günümüzde daha tasarımı başında bina benzetim yazılımlarının desteğini almamak düşünülmemesi gereken bir seçenek olarak karşımıza çıkmaktadır. KAYNAKLAR [1] TRONCHIN, L., FABBRI, K., “Energy Performance Building Evaluation in Mediterranean

Countries: Comparison Between Software Simulations and Operating Rating Simulation”, Energy and Buildings, 40, 1176-1187, 2008.

[2] İnternet: www.ashrae.org [3] İnternet: www.cen.eu [4] İnternet: www.lowex.net [5] ASHRAE Standing Standard Project Committee 90.1 TC 7.6, “ANSI/ASHRAE/IESNA Standard

90.1-2010 Energy Standard for Buildings Except Low-Rise Residential Buildings”, 2010. [6] ASHRAE Standing Standard Project Committee 189.1 TC 2.8, “ANSI/ASHRAE/USGBC/IES

Standard 189.1-2011 Standard fort the Design of High-Performance Green Buildings Except Low-Rise Residential Buildings”, 2011.

[7] British-Adopted European Standard, “BS EN 832:2000 Thermal Performance of Buildings. Calculation of Energy Usefor Heating. Residential Buildings”, 2000.

[8] DIN-adopted European-adopted ISO Standard, “DIN EN ISO 13790:2008 Energy Performance of Buildings – Calculation of Energy Use for Space Heating and Cooling”, 2008.

[9] DIN-adopted European Standard, “DIN EN 15603:2008 Energy Performance of Buildings-Overall Energy Use and Definition of Energy Ratings”, 2008.

[10] DIN-adopted European Standard, “DIN EN 15217:2007 Energy Performance of Buildings - Methods for Expressing Energy Performance and for Energy Certification of Buildings”, 2007.

[11] CEN/BT WG 173 EPBD N 15 rev, “Explanation of the General Relationship Between Various CEN Standards and the Energy Performance of Buildings Directive (EPBD) (“Umbrella Document”)”, 25 Ekim 2004.

[12] HONG, T., CHOU, S.K., BONG, T.Y., “Building Simulation: An Overview of Developments and Information Sources”, Building and Environment, 35, 347-361, 2000.

[13] KILKIŞ, B., "Computer Aided Design of Heating Systems of buildings", Y.Lisans tezi, ODTÜ, 1973 [14] KILKIŞ, B., KAFTANOĞLU, B., "Design of a Database and Development of a Computer Program

for Heating and Air Conditioning of Buildings", ASME Design Engineering Technical Conference, ASME Journal of Proceedings, 75-DET-101, 1975.

[15] KILKIŞ, İ.B., “Sustainable Building Simulation.”, Encyclopedia of Energy Engineering and Technology, 2007, Taylor & Francis: New York.

______________________ 1715 _______



[16] CRAWLEY, D.B. vd., “Contrasting the capabilities of building energy performance simulation programs”, Building and Environment,43 (4) , 661-673, 2008.

[17] İnternet: http://www.nibs.org/?page=hpbc [18] SJÖSTEN, J., OLOFSSON, T., GOLRIZ, M., “Heating Energy Use Simulation for Residential

Buildings”, 8th International IBPSA Conference, Eindhoven, Nederlands, Ağustos 2003. [19] OLOFSSON, T., MAHLIA, T.M.I., “Modeling and Simulation of the Energy Use in an Occupied

Residential Building in Cold Climate”, Applied Energy, 91, 432-438, 2012. [20] MALIN, A., ROHDIN, P., MOSHFEGH, B., “Investigation of Energy Performance of Newly Built

Low-Energy Buildings in Sweden”, Energy and Buildings, 43, 2822-2831, 2011. [21] POIRAZIS, H., BLOMSTERBERG, A., WALL, M., “Energy Simulations for Glazed Office Buildings

in Sweden”, Energy and Buildings, 40, 1161-1170, 2008. [22] İnternet: http://www.strath.ac.uk/esru/ [23] CLARKE, J.A., “Domain Integration in Building Simulation”, Energy and Buildings, 33, 303-308,

2001. [24] AL-AJMI, F.F., HANBY, V.I., “Simulation of Energy Consumption for Kuwaiti Domestic Buildings”,

Energy and Buildings, 40, 1101-1109, 2008. [25] İnternet: http://simulationresearch.lbl.gov/ [26] WETTER, M., “BuildOpt – A New Building Energy Simulation Program That is Built on Smooth

Models”, Building and Environment, 40, 1085-1092, 2005. [27] AZAR, E., MENASSA, C.C., “A Comprehensive Analysis of the Impact of Occupancy Parameters

in Energy Simulation of Office Buildings”, Energy and Buildings, 55, 841-853, 2012. [28] AL-RABGHI, O.M., HITTLE, D.C., “Energy Simulation in Buildings: Overview and BLAST

Example”, Energy Conversion and Management, 42, 1623-1635, 2001. [29] CRAWLEY, D.B. vd., “EnergyPlus: Creating a New-Generation Building Energy Simulation

Program”, Energy and Buildings, 33, 319-331, 2001. [30] CHO, S. vd., “Energy Simulation Modeling and Savings Analysis of Load Sharing Between House

and Office”, Renewable Energy, 54, 70-77, 2013. [31] PAN, Y., YIN, R., HUANG, Z., “Energy Modeling of Two Office Buildings with Data Center for

Green Building Design”, Energy and Buildings, 40, 1145-1152, 2008. [32] BOJIC, M. vd., “Decreasing Energy Consumption in Thermally Non-Insulated Old House via

Refurbishment”, Energy and Buildings, 54, 503-510, 2012. [33] BOJIC, M. vd., “Energy, Cost and CO2 Emission Comparison Between Radiant Wall Panel

Systems and Radiator Systems”, Energy and Buildings, 54, 496-502, 2012. [34] SAILOR, D.J., “A Green Roof Model for Building Energy Simulation Programs”, Energy and

Buildings, 40, 1466-1478, 2008. [35] ESKİN, N., TÜRKMEN, H., “Analysis of Annual Heating and Cooling Energy Requirements for

Office Buildings in Different Climates in Turkey”, Energy and Buildings, 40, 763-773, 2008. [36] PANG, X., vd., “A Framework for Simulation-Based Real-Time Whole Building Performance

Assessment”, Building and Environment, 54, 100-108, 2012. [37] MANZ, H. vd., “Series of Experiments for Emprical Validation of Solar Gain Modeling in Building

Energy Simulation Codes – Experimental Setup, Test Cell Characterization, Specifications and Uncertainty Analysis”, Building and Environment, 41, 1784-1797, 2006.

[38] LOUTZENHISER, P.G. vd., “Emprical Validations of Solar Gain Models for a Glazing Unit with Exterior and Interior Blind Assemblies”, Energy and Buildings, 40, 330-340, 2008.

[39] KALYANOVA, O., HEISELBERG, P., “Emprical Validation of Building Simulation Software: Modelling of Double Façades Final Report”, DCE Technical Report No. 027.

[40] NEYMARK, J. vd., “Applying the Building Energy Simulation Test (BESTEST) Diagnostic Method to Verification of Space Conditioning Equipment Models Used in Whole-Building Energy Simulation Programs”, Energy and Buildings, 34, 917-931, 2002.

[41] SOWELL, E.F., HAVES, P., “Efficient Solution Strategies for Building Energy System Simulation”, Energy and Buildings, 33, 309-317, 2001.

[42] ANDOLSUN, S. vd., “EnergyPlus vs. DOE-2.1e: The Effect of Ground-Coupling on Energy Use of a Code House with Basement in a Hot-Humid Climate”, Energy and Buildings, 43, 1663-1675, 2011.

[43] ANDOLSUN, S. vd., “EnergyPlus vs. DOE-2.1e: The Effect of Ground-Coupling on Cooling/Heating Energy Requirements of Slab-on-Grade Code Houses in Four Climates of the U.S.”, Energy and Buildings, 52, 189-206, 2012.

[44] İnternet: http://openstudio.nrel.gov/

______________________ 1716 _______



[45] İnternet: http://www.designbuilder.co.uk/ [46] MAILE, T., FISCHER, M, BAZJANAC, V., “Building Energy Performance Simulation Tools – a Life-

Cycle and Interoperable Perspective”, CIFE Working Paper #WP107, 2007. [47] İnternet: http://apps1.eere.energy.gov/buildings/energyplus/weatherdata_about.cfm [48] MENDON, V.V., "Energy modeling and Analysis of the WRCNC Bulding on NCU's Centennial

Campus", Y. Lisans Tezi, Nort Carolina State University, 2009. ÖZGEÇMİŞ Özgür EROL 1976 yılı Karabük doğumludur. 1999 yılında ODTÜ Makine Mühendisliği bölümünden mezun olmuştur. 2002 yılında aynı bölümden Y.Lisans çalışmasını tamamlamıştır. Bir süre çeşitli firmalarda üretim ve mekanik tasarım mühendisi olarak çalıştıktan sonra 2012 senesinde Gazi Üniversitesi Makine Eğitimi bölümünde doktorasını tamamlamıştır. 2007 yılından itibaren Başkent Üniversitesi Makine Mühendisliği bölümünde Araştırma Görevlisi, 2009 yılından itibaren ise Öğretim Görevlisi olarak görev yapmıştır. 2012 yılından bu yana Başkent Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümünde Yardımcı Doçent olarak görev yapmaktadır.

Documents

11. ULUSAL TESİSAT MÜHENDİSLİĞİ KONGRESİ – 17/ YÜKSEK