YAŞAM DÖNEMİ MALİYETLEMESİ YAKLAŞIMI İLE MEVCUT BİNALARDA OPTİMUM YALITIM KALINLIĞININ BELİRLENMESİ

Enerji kullanımının ve enerji fiyatlarının devamlı bir şekilde artması birçok araştırmacıyı bir sürdürülebilir kalkınma aracı olan enerji tasarrufu stratejilerine yönlendirmiştir. Mevcut binaların dış cephelerinin yalıtımı enerji verimliliğinin arttırılması için yaygın ve etkin bir yöntemdir. Yalıtım uygulamaları bir ilk yatırım maliyeti gerektirmesine karşın binanın gelecek senelerde daha az enerji harcamasını sağlar. Bu açıdan, özellikle gelişmekte olan ülkelerde, mali açıdan uygun bir yalıtım kalınlığının bulunması önem arz etmektedir. Bu çalışmanın amacı bir temsili bina yaklaşımı kullanarak mevcut binalar için optimum yalıtım kalınlığının belirlenmesidir. Bu amaçla, temsili bir mevcut bina için tavana 15 cm taş yünü ve dış duvarlara değişen kalınlıklarda genleşmiş polistiren (EPS) yalıtımı uygulanmıştır. Çeşitli EPS kalınlıkları (1 cm’den 20 cm’e) yalıtım alternatifleri olarak analiz edilmiştir. Binanın yıllık enerji gereksinimi dinamik analiz yapan ısı dengesi yöntemi ile belirlenmiştir. Yaşam dönemi maliyetlemesi analizi gerçekleştirilerek hangi alternatifin en iyi ekonomik sonucu verdiği belirlenmiştir. Optimum yalıtım kalınlıkları çeşitli iklim bölgeleri için farklı iskonto ve enflasyon oranlarını içeren birtakım senaryolar göz önünde bulundurularak elde edilmiştir. Sonuçlar ulusal standardın mevcut yalıtım limitlerinin yetersiz olduğunu göstermektedir. Optimum yalıtım kalınlıklarının ulusal standartta belirtilen sınırlayıcı değerlerden bariz bir şekilde daha büyük oldukları anlaşılmıştır. Bu verimsizliğin giderilmesi amacıyla standarttaki sınırlayıcı ısı transfer katsayılarının azaltılarak enerji verimliliğinin arttırılması önerilmektedir.

A LIFE CYCLE COSTING APPROACH TO DETERMINE THE OPTIMUM INSULATION THICKNESS OF EXISTING BUILDINGS

The ongoing global increase of energy prices and energy use has directed many researchers to study energy conservation strategies as an instrument of sustainable development. A common yet effective strategy is to insulate the exterior envelope of existing buildings in an attempt to improve energy efficiency. While an insulation application requires an initial investment, it helps the building to spend less energy during its operation. In order to sustain feasibility, it is crucial to find an insulation thickness that is cost-effective and especially applicable in developing countries. The objective of this study is to determine the optimum insulation thickness for existing buildings by using a representative building approach. For this purpose, insulation alternatives including 15 cm stone wool on ceilings and expanded polystyrene (EPS) on exterior walls at varying thicknesses were applied on a representative existing building. A variety of EPS thicknesses (from 1 cm to 20 cm) were analyzed as alternatives for the insulation application. Annual energy requirement of the building was calculated by the heat balance method by conducting a dynamic analysis. Life cycle costing (LCC) analysis was performed to find out which alternative results in the best economical outcome. The optimum insulation thicknesses were obtained for various climate regions by considering a number of scenarios with different discount and inflation rates. The results demonstrated the inadequacy of the national regulation’s current insulation limits, as it was observed that the optimum insulation thicknesses were significantly greater than the limiting values in the national standard. To overcome this inadequacy, it is suggested to effectively improve energy efficiency by lowering the limiting heat transfer coefficients in the standard.

___

  • Asdrubali, F., D'Alessandro, F. and Schiavoni, S., 2015, A Review of Unconventional Sustainable Building Insulation Materials, Sustainable Mater. Technol., 4, 1-17.
  • Ashouri, M., Astaraei, F. R., Ghasempour, R., Ahmadi, M. H. and Feidt, M., 2016, Optimum Insulation Thickness Determination of a Building Wall Using Exergetic Life Cycle Assessment, Appl. Therm. Eng., 106, 307-315.
  • ASHRAE, 2013, 2013 ASHRAE Handbook Fundamentals, American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, ISBN: 978-1-936504-46-6, Atlanta, GA 30329.
  • ASHRAE, 1997, 1997 ASHRAE Handbook Fundamentals, American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, ISBN: 188-3-413443, Atlanta, GA 30329.
  • Axaopoulos, I., Axaopoulos, P. and Gelegenis, J., 2014, Optimum Insulation Thickness for External Walls on Different Orientations Considering the Speed and Direction of the Wind, Appl. Energy, 117, 167-175.
  • Briga-Sa, A., Nascimento, D., Teixeira, N., Pinto, J., Caldeira, F., Varum, H. and Paiva, A., 2013, Textile Waste as an Alternative Thermal Insulation Building Material Solution, Constr. Build. Mater., 38, 155-160.
  • Cristina, B., Paolo, C. S. and Spigliantini, G., 2017, Evaluation of Refurbishment Alternatives for an Italian Vernacular Building Considering Architectural Heritage, Energy Efficiency and Costs, Energy Procedia, 133, 401-411.
  • Cuce, E., Cuce, P. M., Wood, C. J. and Riffat, S. B., 2014, Optimizing Insulation Thickness and Analysing Environmental Impacts of Aerogel-Based Thermal Superinsulation in Buildings, Energy Build., 77, 28-39.
  • Daouas, N., 2011, A Study on Optimum Insulation Thickness in Walls and Energy Savings in Tunusian Builings Based on Analytical Calculation of Cooling and Heating Transmission Loads, Appl. Energy, 88, 156-164.
  • Dylewski, R. and Adamczyk, J., 2011, Economic and Environmental Benefits of Thermal Insulation of Building External Walls, Build. Environ., 46, 2615-2623.
  • Hasan, A., 1999, Optimizing Insulation Thickness for Buildings Using Life Cycle Cost, Appl. Energy, 63, 115-124.
  • IEO, 2013, International Energy Outlook, Technical Report, U.S. Energy Information Administration.
  • Kaya, M., Firat, I. and Comakli, O., 2016, Economic Analysis of Effect on Energy Saving of Thermal Insulation at Buildings in Erzincan Province, J. Therm. Sci. Technol., 36(1), 47-55.
  • Kaynakli, O., 2013, Optimum Thermal Insulation Thicknesses and Payback Periods for Building Walls in Turkey, J. Therm. Sci. Technol., 33(2), 45-55.
  • Kon, O. and Yuksel, B., 2016, Optimum Insulation Thickness Calculated by Measuring of Roof Floor and Exterior Walls in Buildings Used for Different Purposes, J. Therm. Sci. Technol., 36(1), 17-27.
  • Lucchi, E., Tabak, M. and Troi, A., 2017, The “Cost Optimality” Approach for the Internal Insulation of Historic Buildings, Energy Procedia, 133, 412-423.
  • Maleviti, E., Wehrmeyer, W. and Mulugetta, Y., 2013, An Emprical Assessment to Express the Variability of Buildings’ Energy Consumption, Int. J. Energy Optim. Eng., 2(3), 55-67.
  • Miguel, C., Labandeira, X. and Löschel, A., 2015, Frontiers in the Economics of Energy Efficiency, Energy Econ., 52, S1-S4.
  • Mishra, S., Usmani, J. A. and Varshney, S., 2012, Energy Saving Analysis in Building Walls Through Thermal Insulation System, Int. J. Eng. Res. Appl., 2(5), 128-135.
  • Morales, S. P., Munoz, P., Juarez, M. C., Mendivil, M. A. and Munoz, L., 2016, Energy Efficiency in Buildings: Study of Single-Leaf Walls Made with Clay Bricks, J. Energy Eng., 142(1), 04015011.
  • Nematchoua, M. K., Raminosoa, C. R., Mamiharijaona, R., René, T., Orosa, J. A., Elvis, W. and Meukam, P., 2015, Study of the Economical and Optimum Thermal Insulation Thickness for Buildings in a Wet and Hot Tropical Climate: Case of Cameroon, Renewable Sustainable Energy Rev., 50, 1192-1202.
  • Nematchoua, M. K., Ricciardi, P., Reiter, S. and Yvon, A., 2017, A Comparative Study on Optimum Insulation Thickness of Walls and Energy Savings in Equatorial and Tropical Climate, Int. J. Sustainable Built Environ., 6(1), 170-182.
  • Nikoofard, S., Ugursal, I. and Beauseleil-Morrison, I., 2015, Economic Analysis of Energy Upgrades Based on Tolerable Capital Cost, J. Energy Eng., 141(3), 06014002.
  • Pedersen, C. O., Fisher, D. E. and Liesen, R. J., 1997, Development of a Heat Balance Procedure for Calculating Cooling Loads, ASHRAE Trans., 103(2), 459-468.
  • Ramos, A., Gago, A., Labanderia, X. and Linares, P., 2015, The Role of Information for Energy Efficiency in the Residential Sector, Energy Econ., 52, S17-S29.
  • Serrano, S., Urge-Vorsatz, D., Barreneche, C., Palacios, A. and Cabeza, L. F., 2017, Heating and Cooling Energy Trends and Drivers in Europe, Energy, 119, 425-434.
  • Spitler Jeffrey D., 2013, Load Calculation Application Manual, ASHRAE and Oklahoma State University, Atalanta.
  • Sundaram, A. S. and Bhaskaran, A., 2014, Optimum Insulation Thickness of Walls for Energy-Saving in Hot Regions of India, Int. J. Sustainable Energy, 33(1), 213-226.
  • Turkish Standards Institution, 2008, Thermal Insulation Requirements for Buildings, Turkish Standard 825, Official Gazette Number 27019, (In Turkish).
  • Yigit, S. and Ozorhon, B., 2018, A Simulation-Based Optimization Method for Designing Energy Efficient Buildings, Energy Build., 178, 216-227.
  • Yildiz, Y., Ozbalta, T. G. and Eltez, A., 2014, Energy-Saving Retrofitting of Houses in Cold Climates, J. Therm. Eng., 34(1), 53-61.
  • Yu, J., Yang, C., Tian, L. and Liao, D., 2009, A Study on Optimum Insulation Thicknesses of External Walls in Hot Summer and Cold Winter Zone of China, Appl. Energy, 86, 2520-2529.
Isı Bilimi ve Tekniği Dergisi-Cover
  • ISSN: 1300-3615
  • Yayın Aralığı: Yılda 2 Sayı
  • Başlangıç: 1977
  • Yayıncı: TÜRK ISI BİLİMİ VE TEKNİĞİ DERNEĞİ
Sayıdaki Diğer Makaleler

BACA GAZI DESTEKLİ ORGANİK RANKİNE ÇEVRİMLERİNİN TERMAL MİMARİLERİ İÇİN PERFORMANS DEĞERLENDİRMESİ

Burak TÜRKAN, Akın ETEMOĞLU

ŞEYL GAZ YANMASININ KİRLETİCİLERİ ÜZERİNDE CO2, H2O VE N2 DİLÜSYONLARININ ETKİLERİ

Suat ÖZTÜRK

HESAPLAMALI AKIŞKANLAR DİNAMİĞİ KULLANILARAK BASİT ÜÇGEN KANAT MODELİNDE YAKIN YÜZEY AKIŞ YAPISININ İNCELENMESİ

Haci SOĞUKPINAR, Serkan ÇAĞ, Bülent YANIKTEPE

MEVCUT BİR BİNARY JEOTERMAL SANTRALİN PERFORMANS GELİŞTİRMESİ VE TERMOEKONOMİK OPTİMİZASYONU: BİR VAKA ÇALIŞMASI

Ceyhun YILMAZ

PERFORMANCE EVALUATION FOR THERMAL ARCHITECTURES OF FLUE-GAS ASSISTED ORGANIC RANKINE CYCLE SYSTEMS

Burak TÜRKAN, Akın Burak ETEMOĞLU

YAŞAM DÖNEMİ MALİYETLEMESİ YAKLAŞIMI İLE MEVCUT BİNALARDA OPTİMUM YALITIM KALINLIĞININ BELİRLENMESİ

Semih ÇAĞLAYAN, Beliz ÖZORHON, Gülbin ÖZCAN, Sadık YİĞİT

BULGUR ÜRETİMİNDE PİŞİRME İŞLEMİNE YÖNELİK ÖZGÜN BİR ISIL ANALİZİ: ENDÜSTRİYEL SÜREÇLER İÇİN TASARIM ÖNERİLERİ, ENERJİ VERİMLİLİĞİ VE ATIKSU AZALTIMI

İbrahim YILMAZ, Mehmet SÖYLEMEZ

DOĞAL VE SENTETİK SOĞUTUCU AKIŞKAN ÇİFTLERİ KULLANILAN BİR KASKAD SOĞUTMA SİSTEMİNİN ULTRA DÜŞÜK SICAKLIK UYGULAMALARI İÇİN TEORİK ANALİZİ

Barış YILMAZ, Ebru MANÇUHAN, Deniz YILMAZ

DUVAR YAKININDA ART ARADA YERLEŞTİRİLMİŞ KARE KESİTLİ SİLİNDİRLER ETRAFINDA AKIŞ VE ZORLANMIŞ TAŞINIM İLE ISI GEÇİŞİ

Özge YETİK, Necati MAHİR

PLAZMA AKTÜATÖRÜN NACA2415 AIRFOIL ETRAFINDA AKIŞ KONTROLÜNE ETKİLERİNİN ARAŞTIRILMASI

Aytaç ŞANLISOY, Yahya AKANSU