Farklı çatı geometrilerinin bina ısıl davranışı üzerindeki etkilerinin incelenmesi / Investigation of the effects of different roof geometries on building thermal behavior

Abstract

Bu çalışmanın amacı, konik çatı geometrisinin bina ısıl performansı açısından iç ortam havası sıcaklığına etkisini düz çatılı yapılarla karşılaştırarak araştırmak ve yaz dönemi için bu iki çatı tipinden hangisinin daha enerji verimli olduğunu ortaya çıkarmaktır. Bu kapsamda konik çatı yüzeyine düşen güneş ışınımı ve Harran eviyle aynı taban alanına sahip düz çatı yüzeyine düşen güneş ışınımı analiz edilmiştir. Ayrıca bu iki çatı tipine ait zorlanmış taşınım ısı transfer katsayılarının analizi ve çapraz havalandırma açısından bu çatı geometrilerinin performansı k-ε türbülans modeli kullanılarak üç boyutlu CFD simülasyonu ile gerçekleştirilmiştir. Bu çatı geometrilerine ait doğal taşınım ısı transfer katsayıları ve iç ortam hacimlerinin toplam ısı transfer katsayıları, adyabatik hazne tekniğiyle deneysel olarak incelenmiştir. Sayısal analiz sonucunda, yaz döneminde ve aynı çatı yüzey emiciliği için gün boyunca, konik çatının, birim alana düşen toplam güneş ışınımının %55.7'sini ve düz çatının ise %61'ini emdiği bulunmuştur. Saatlik direkt ve difüz ışınım ortalamalarının günlük toplamları karşılaştırıldığında ise, düz çatı konik çatıya göre birim alan başın yaklaşık %100 daha fazla direkt ışınım ve %33 daha fazla difüz ışınım almaktadır. Ayrıca Harran evi çapraz havalandırma açısından düz çatılı yapıya göre % 10 daha iyi performans göstermektedir ve tipik bir yaz günü sonunda Harran evinin kubbesi düz çatıdan %30 daha az ısı atağına maruz kalmaktadır. Deneysel analiz neticesinde ise, Harran evi modelinin, çatı dış yüzeyi doğal taşınım ısı transfer katsayısının ortalaması, düz çatılı modele kıyasla yaklaşık 1.5 kat daha fazla bulunmuştur.