Çatı ve Cephe Sistemleri Dergisi 75. Sayı (Temmuz-Ağustos 2018)

cativecephe.com Çatı & Cephe / Temmuz-Ağustos 2018 32 inovasyon STRATEJİ Bu zorlukların üstesinden gelebilmek için farklı bir tasarım stratejisi gelişti- rildi. İlk olarak, nispeten ekonomik bir tasarım elde etmek için, camlar arasın- daki mümkün olan en küçük boşluk oluşturulmaya çalışıldı. İkincisi, işletim modları üzerinde daha iyi bir kontrole sahip olmak için sistem, HVAC siste- mine havalandırma santrali yolu ile bağlandı. Son olarak, ısıtma, soğutma ve havalandırma fonksiyonlarını kap- sayacak şekilde menfez ve ön camlar tasarlandı. Böylece AFW, SUP, EXH ve DSF sistemlerinin tüm avantajlarına sahip ideal bir tasarım oluşturulmaya çalışıldı. Bu yaklaşımlara uygun ola- rak, birçok farklı model geliştirildi ve en sonunda Şekil 3’te görülen üç model üzerinde karar kılındı. Model A: Çift camlı + tek cam, egzoz havası Model B: Çift camlı + tek cam, taze hava Model C: Üç adet tek cam, besleme + egzoz havası (Model c, dış tarafta camlı alternatif bir konfigürasyona sahiptir, ancak inşa edilmesi daha pahalıdır). Farklı cam ve profil konfigürasyon- ları için matematiksel model ve CFD analizleri yapıldı. Gerekli sayısal yöntemler ve sonlu hacim yöntemini kullanan FlowVision CFD yazılımında 3D analizler gerçek- leştirildi. Analizde, beş katlı bir binanın dış cephesi modellenmiştir. Modelde ana hava giriş/çıkışları yanında her kattaki odalara giriş / çıkış menfezleri bulunmaktadır (Şekil 4). Sırasıyla tam 3D, yarım simetrik 3D ve 2D modelleri için toplam 2.5 M, 670 k ve 170 k hücrelerine sahip Sayısal Kartezyen ızgarası, akışa dik yönde 0,2 mm’lik boyutlara ve 2 ile 7 cm arasında değişen dikdörtgen hücrelerden oluştu- rulmuştur (Şekil 5). Duvar fonksiyonları için “Near-Wall Turbulence Modeling” kullanılmış ve yaklaşık 40’lık ortalama y + değerleri ile bu yaklaşımın uygun- luğu doğrulanmıştır. Matematiksel model aynı sınır koşullarını uygun olarak oluşturulmuş, modelin sadeliği açısından bazı varsa- yımlar yapılmıştır. Şekil 6’da olduğu gibi, 3D CFD analizinin aksine, MS Excel programında 1D model çalışıl- mıştır. ÇÖZÜMLER Matematiksel model ve CFD analizi karşılaştırıldığında model kabul edilebi- lir hata oranıyla doğrulanmıştır. Tablo 1’de, CFD ve matematiksel çözüm sonuçları arasında karşılaştırma gös- terilmiştir. SONUÇLAR Farklı cam konfigürasyonları için yapılan analizler sonucunda, Model A + Model B kombinasyonu hem enerji performansı hem de yatırım maliyeti açısından en verimli çözüm olarak seçilmiştir. Bu konfigürasyon, klasik çift camlı cephe cephesine tekli cam tabakası eklenerek oluşturulmuştur. Geleneksel üçlü cam cephe görü- nümünün aksine, çift cam ve tek cam Şekil 3. Tasarlanan Modeller Şekil 6. Matematik model Şekil 4. Sınır koşulları Şekil 5 Tablo 1. CFD vs. Matematik model T insitde: V in: Vsupply- exhaust: 22 °C 1000 m 3 /h 500 m 3 /h Toutside T inlet Toutlet (CFD) Toutlet (Mathematical) -10 30 °C 18,9 18,6 -5 30 °C 20,1 19,8 0 30 °C 20,9 21,0 5 30 °C 21,9 22,2 8 30 °C 22,7 23,0