Yıllık CO2 emisyonunu dikkate alarak bina duvarlarının optimum yalıtım kalınlığının belirlenmesi ve ekonomik analizi

ŞAHİN ,Arzu ŞENCAN; KOVACI ,Tuğba; DİKMEN ,Erkan

doi:10.5505/pajes.2020.03083

Arzu ŞENCAN ŞAHİN

(Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Isparta, Türkiye)

Tuğba KOVACI

(Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Isparta, Türkiye)

Erkan DİKMEN

(Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Isparta, Türkiye)

Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi

Yıl: 2021Cilt: 27Sayı: 1ISSN: 2147-5881Sayfa Aralığı: 60 - 69Metin Dili: Türkçe

DOI: https://doi.org/10.5505/pajes.2020.03083

85 0

Türkçe
İngilizce

Yıllık CO2 emisyonunu dikkate alarak bina duvarlarının optimum yalıtım kalınlığının belirlenmesi ve ekonomik analizi

Öz: Binalarda kullanılan enerji tüketiminin yaklaşık olarak %70-80’iısıtma, soğutma ve sıcak su üretimi amaçlıdır. Binalarda enerjitasarrufu için alınabilecek başlıca önlemlerden birisi ısı yalıtımıdır. Buçalışmada Denizli ili için kış aylarında binaların ısıtılması ve yazaylarında soğutulmasında enerji tasarrufu için farklı yakıt türlerindeoptimum izolasyon kalınlıkları arasındaki en ekonomik kombinasyonunbelirlenmesinde farklı izolasyon malzemeleri ve CO2 emisyonlarıdikkate alınarak karşılaştırmalı bir çalışma sunulmuştur. Bu amaçladerece-saat yöntemi ve ömür maliyet analizi kullanılmıştır.Hesaplamalar dört farklı yalıtım malzemesi ve iki farklı yakıt içinyapılmıştır. Çalışmada maliyeti minimum yapan optimum izolasyonkalınlığı, Denizli ili için kış aylarında ısıtma için 0.012-0.031 m, yazaylarında soğutma için ise 0.009-0.022 m arasında değişmektedir. CO2emisyonu, artan yalıtım kalınlığı ile logaritmik olarak düşmektedir.Belirlenen koşullar için enerji tasarrufunda %22-24’lük farklaizolasyon malzemesi olarak camyünü uygunken, CO2 emisyonu azlığıbakımından %10-34’lük farkla poliüretan daha uygundur. Enerjitasarrufu dikkate alındığında kömür doğalgaza göre yaklaşık %9-11arasında daha ekonomiktir. Çevre etkisi açısından ise doğalgaz, kömürile ısıtmaya göre, %37-40 oranında CO2 emisyonu azlığı ile tercihedilebilir. Denizli ilinde CO2 emisyonu için en düşük değerler, poliüretanyalıtım malzemesi ile kaplı, ısıtma kaynağı olarak doğalgaz kullanılanbinada elde edilmektedir.

Anahtar Kelimeler:

Konu Alanı:

Determination and economic analysis of the optimum insulation thickness of building walls, considering annual CO2 emission

Öz:Approximately 70-80% of the buildings' energy consumption is for heating, cooling, and hot water production. One of the main measures that can be taken to save energy in buildings is thermal insulation. In this study, a comparative study is presented by considering different insulation materials and CO2 emissions to determine the most economical combination between the optimum insulation thicknesses of different fuel types for heating and cooling of buildings in the Denizli province. For this purpose, a degree-hour method and life cost analysis is used. Calculations are made for four different insulating materials and two different fuels. The optimum insulation thickness, which minimizes the study's cost, varied between 0.012-0.031 m for heating in winter and 0.009-0.022 m for cooling in summer. CO2 emissions are decreasing logarithmically with increasing insulation thickness. Under specified conditions, glass wool is more suitable with a 22-24% difference in energy saving; polyurethane is more suitable with a 10-34% difference in terms of low CO2 emissions. While considering energy saving, coal is more economical between 9-11% compared to natural gas. Natural gas could be preferred with 37-40% CO2 emission reduction compared to heating with coal in terms of environmental impact. The lowest values for CO2 emission in the Denizli province are obtained in the building covered with polyurethane insulation material.

Anahtar Kelimeler:

Konu Alanı:

Belge Türü: DergiMakale Türü: Araştırma MakalesiErişim Formatı: Erişime Açık

[1] Dombayci ÖA, Ozturk HK, Atalay Ö, Acar ŞG, Ulu EY. “The impact of optimum insulation thickness of external walls to energy saving and emissions of CO2 and SO2; for Turkey different climate regions”. Energy and Power Engineering, 8(11), 327-348, 2016.
[2] Açıkkalp E, Kandemir SY.“A method for determining optimum insulation thickness: Combined economic and environmental method”. Thermal Science and Engineering Progress, 11, 249-253, 2019.
[3] BOTAŞ. “BOTAŞ Strateji Geliştirme Daire Başkanlığı Sektör Raporu”. Ankara, Türkiye, 2016.
[4] TMMOB Makine Mühendisleri Odası. “Dünyada ve Türkiye'de Enerji Verimliliği Oda Raporu”. Ankara, Türkiye, 589, 2012.
[5] Evin D, Ucar A. “Energy impact and eco-efficiency of the envelope insulation in residential buildings in Turkey”. Applied Thermal Engineering, 154, 573-584, 2019.
[6] Kürekçi A, Bardakçı AT, Çubuk H, Emanet Ö. “Türkiye’nin tüm illeri için optimum yalıtım kalınlığının belirlenmesi”. Tesisat Mühendisliği, 131, 5-21, 2012.
[7] Fantucci S, Garbaccio S, Lorenzati A, Perino M. “Thermoeconomic analysis of building energy retrofits using VIP - Vacuum Insulation Panels”. Energy and Buildings, 196, 269-279, 2019.
[8] D’Agostino D, de’ Rossi F, Marigliano M, Marino C, Minichiello F. “Evaluation of the optimal thermal insulation thickness for an office building in different climates by means of the basic and modified “costoptimal” methodology”. Journal of Building Engineering, 24, 100743, 2019.
[9] Yıldız A, Gürlek G, Erkek M, Özbalta N. “Economical and environmental analyses of thermal insulation thickness in buildings”. Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi, 28(2), 25-34, 2008.
[10] Dombayci, ÖA, Atalay Ö, Acar ŞG, Ulu EY, Ozturk HK. “Thermoeconomic method for determination of optimum insulation thickness of external walls for the houses: Case study for Turkey”. Sustainable Energy Technologies and Assessments, 22, 1-8, 2017.
[11] KaynakliO. “Parametric investigation of optimum thermal insulation thickness for external walls”. Energies, 4(12), 913-927, 2011.
[12] Bolattürk A. “Determination of optimum insulation thickness for building walls with respect to various fuels and climate zones in Turkey”. Applied Thermal Engineering, 26(11-12), 1301-1309, 2006.
[13] Han Y, Zhu N. “Optimization of insulation thickness for external wall of residential buildings in cold regions of China based on life cycle cost analysis”. 2010 IEEE 17th International Conference on Industrial Engineering and Engineering Management, Xiamen, China, 29-31 October 2010.
[14] Kayfeci M, Keçebaş A, Gedik E.“Determination of optimum insulation thickness of external walls with two different methods in cooling applications”. Applied Thermal Engineering, 50(1), 217-224, 2013.
[15] Ghislain T, Cyrille Vincelas FF. “The determination of the most economical combination between external wall and the optimum insulation material in Cameroonian's buildings”. Journal of Building Engineering, 9, 155-163, 2017.
[16] Axaopoulos I, Axaopoulos P, Panayiotou G, Kalogirou S, Gelegenis J. “Optimal economic thickness of various insulation materials for different orientations of external walls considering the wind characteristics”. Energy, 90, 939-952, 2015.
[17] Bolattürk A. “Optimum insulation thicknesses for building walls with respect to cooling and heating degree-hours in the warmest zone of Turkey”. Building and Environment, 43(6), 1055-1064, 2008.
[18] Arslanoglu N, Yigit A. “Investigation of efficient parameters on optimum insulation thickness based on theoretical-Taguchi combined method”. Environmental Progress & Sustainable Energy, 36(6), 1824-1831, 2017.
[19] Bayram M, Yeşilata B. “Isıtma ve soğutma derece gün sayılarının entegrasyonu”. IX. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi, İstanbul, Türkiye, 06-09 Mayıs 2009.
[20] Barrau J, Ibañez M, Badia F.“Impact of the optimization criteria on the determination of the insulation thickness”. Energy and Buildings, 76, 459-469, 2014.
[21] Kumar D, Zou PXW, Memon RA, Alam MDM, Sanjayan JG, Kumar S.“Life-cycle cost analysis of building wall and insulation materials”. Journal of Building Physics, 43(5), 428-455, 2020.
[22] Meteoroloji Genel Müdürlüğü. “Isıtma ve Soğutma Gün Dereceleri”. https://mgm.gov.tr/veridegerlendirme/gunderece. aspx (20.12.2017).
[23] Meral Ö, Pıhtılı K. “Bina dış yüzeylerinin güneş ışınımını yutma oranlarının ısı akısı açısından araştırılması”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 12(2), 167-171, 2011.
[24] Yazıcı H.“Denizli ilinde bulunan bir binanın TS 825 hesap yöntemine göre yıllık ısı ihtiyacının, yakıt maliyetinin ve emisyon miktarının belirlenmesi”. Selçuk Üniversitesi Sosyal ve Teknik Araştırmalar Dergisi, 1(2), 29-38, 2011.
[25] Axaopoulos I, Axaopoulos P, Gelegenis J, Fylladitakis ED. “Optimum external wall insulation thickness considering the annual CO2 emissions”. Journal of Building Physics, 42(4), 527-544, 2019.
[26] Kaynakli Ö, Kaynakli F. “Determination of optimum thermal insulation thicknesses for external walls considering the heating, cooling and annual energy requirements”. Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering, 21(1), 227-242, 2016.
[27] Afif H. “Optimizing insulation thickness for building using life cycle cost”. Applied Energy, 63, 115-124, 1999.