Atmosferik Sınır Tabakası Stabilitesinin Bina Yüzey Sıcaklığı Üzerindeki Etkisi

Abstract

Öz Net sıfır enerjili binalar, insanlığın enerji tüketimini azaltmaya yönelik en önemli adımlardan biridir. Binalarda, önemli miktarda enerji ısıtma ve soğutma amacıyla kullanılmaktadır. Binalarda atmosfer ile ısı transferi yüzeyleri vasıtasıyla gerçekleşmektedir. Bina yüzeyinin dışı ve içerisi arasındaki fark duvarlardan iletilecek ısı miktarını belirlemektedir. Bina dış yüzeyinin sıcaklığı rüzgar, güneş radyasyonu, dış sıcaklık ve Atmosferik Sınır Tabakası (AST) stabilite özellikleri gibi çevresel koşullara göre değişebilir. HAD simülasyonları yardımıyla, bina yüzeyi sıcaklık değişimi bir ısı haritası olarak oluşturulabilir. Oluşturulan ısı haritası, enerji verimli binaların tasarlanmasına yardımcı olabilir. Bu çalışmada, genel bir binanın cephe sıcaklık haritası ANSYS Fluent ile simüle edilmiştir. AST'nin tabakalaşması türbülans özelliklerini ve dikey profildeki sıcaklığı değiştirdiğinden, simülasyonlar sırasında tabakalaşmaya özel önem verilmektedir. Monin-Obukhov (M-O) uzunluğuna göre farklı tabakalaşma seviyeleri belirlenir. Simülasyonlar için RANS denklemleri çözülmüş ve türbülans modellemesi için realizable k-ε modeli kullanılmıştır. Simülasyon için giriş, çıkış ve alt kısımdaki sınır koşulları M-O benzerliği doğrultusunda verilmiştir. Tam boyutlarıyla modellenen binaya literatürden alınan ısı akışı değerleri verilmiştir. Üç farklı rüzgar hızı ve üç farklı tabakalaşma durumu analiz edilerek sonuç olarak 9 senaryo oluşturulmuştur. Oluşturulan senaryoların hepsinde yer seviyesi sıcaklık 27 derece olarak alınmış ve binaların ürettiği ısı akışı 105 w/m 2 olarak literatürden alınmıştır. 9 senaryonun sonucu karşılaştırıldığında, tabakalaşmanın binanın cephe sıcaklığı üzerindeki etkisi gözlemlenmiştir. Rüzgar hızı arttıkça, tabakalaşmanın cephe sıcaklığı üzerindeki etkisi artmaktadır.