3D yazici ile yapilan farkli formda beton konutlarin enerji verimliligi analizi

Abstract

Binaların enerji verimliliğini hesaplamak için, güneş ışınımı, dış hava sıcaklığı, dış bağıl nem ve toprak sıcaklığı gibi verilere ihtiyaç duyulmaktadır. Gerekli olan ısıtma ve soğutma enerjisi miktarlarını bulmak için yapılan hesaplamalar, binanın bulunduğu yerdeki meteorolojik verilere dayanarak yapılmaktadır. 3D yazıcı teknolojisi ile üretilmiş olan beton konutlarda ısıtma ve soğutma enerjisinin mertebesinin belirlenmesi son derece önemlidir. Türkiye'de bu konuda yapılmış saha ve alan çalışmaları henüz başlangıç seviyesinde olmakla beraber Dünya'da 3D yazıcı ile üretilen beton konutların sayısının gün geçtikçe artıyor olması bu konunun inşaat sektöründe ileriki yıllarda önemli bir araştırma alanı olacağını da göstermektedir. Bu motivasyondan hareketle bu tez çalışmasında Türkiye'nin topraklarının önemli kısmında etkin olan karasal iklim verileri düşünülerek 3D yazıcı ile üretilmiş beton binaların konfor sıcaklıklarına bağlı olarak ısıtma ve soğutma enerjileri hesaplanmıştır. Bu kapsamda özdeş kat alanlarına sahip konutların çatı tipi (düz çatı, yaşam alanı tanımsız beşik çatı 1, yaşam alanı tanımlı beşik çatı 2), pencere / duvar alanları (%20, %30, %40) ve seçilen duvar özelliklerine (organik bağlayıcı ve toz haline getirilmiş silika kumlu Mix 3 karışımı) bağlı olarak 27 farklı model oluşturulmuştur. Modeller üzerinde Design Builder programı ile bina için gerekli olan konfor sıcaklığına ulaşılabilmesi için ihtiyaç olan ısıtma ve soğutma enerjisi, yapının ısıl konforuna ve bu konforun iç ortama göre dağılımına bakılarak hesaplanmıştır. Sonuçlar Excel tablosuna aktarılmış ve gerekli olan ısıtma ve soğutma enerji miktarların grafikler ile karşılaştırılmıştır. Analizler sonucunda Konya bölgesinde 3D yazıcı teknolojisi ile üretilebilecek en uygun binanın, ısıtma enerjisi açısından kıyaslandığında pencere / duvar oranı %20, duvarlarında Mix 3 karışımlı beton kullanılan ve çatısı yaşam alanı tanımlı beşik çatı 2 olan tip olduğu; binanın konfor sıcaklığına ulaşması için gerekli soğutma enerjisi açısından kıyaslandığında pencere / duvar oranı %20, duvarlarında Mix 2 karışımlı beton kullanılan ve çatısı yaşam alanı tanımlı beşik çatı 2 olan tip olduğu tespit edilmiştir. Çalışma neticesinde 3D beton ile imal edilecek konutlar için tasarım önerilerinde de bulunulmuştur.

In order to calculate the energy efficiency of buildings, data such as solar radiation, outside air temperature, external relative humidity and soil temperature are needed. Calculations to find the required amount of heating and cooling energy are made based on meteorological data at the building's location. It is extremely important to determine the level of heating and cooling energy in concrete houses produced with 3D printer technology. Although the field and field studies on this subject in Turkey are still at the initial level, the fact that the number of concrete houses produced with 3D printers in the world is increasing day by day shows that this subject will be an important research area in the construction sector in the coming years. Based on this motivation, in this thesis study, considering climate data, which is effective in a significant part of Turkey's lands, heating and cooling energies were calculated depending on the comfort temperatures of the concrete buildings produced with a 3D printer. In this context, the roof type of the houses with identical floor areas (flat roof, gable roof 1 without living area, gable roof 2 with living area defined), window / wall areas (20%, 30%, 40%) and selected wall characteristics (organic binder and 27 different models were created depending on the powdered silica sand mix (mixture 3). With the Design Builder program on the models, the heating and cooling energy needed to reach the comfort temperature required for the building was calculated by looking at the thermal comfort of the building and the distribution of this comfort according to the indoor environment. The results were transferred to the Excel table and the required heating and cooling energy amounts were compared with the graphics. As a result of the analyzes, it was determined that the most suitable building to be produced with 3D printer technology in Konya, when compared in terms of heating energy, the window / wall ratio is 20%, the walls are mixed with mix 3 concrete and the roof is a gable roof 2 with a living area defined; When the temperature of the building is compared in terms of the cooling service required for the room, it has been determined that the window / wall ratio is 20%, the walls are mixed with Mix 2 concrete and the roof is the living area defined gable roof 2 type. It is also presented in design solutions for residences to be manufactured with 3D concrete in the working.