ASHRAE’ye göre HVAC soğutma yükü hesabında gölgede kalan alanın hesaplanması

 Merhaba arkadaşlar;

 

Bugün ki yazımızda soğutma yükü hesaplarında büyük önem taşıyan güneşlenme şartlarını oluşturan gölgeleme hesapları ve gölgelenmeye etki eden faktörleri sizin için derledik, beğenip paylaşmayı unutmayınız.

 

Bir HVAC projesinde güneş ışınımından kaynaklanan soğutma yükünü doğru hesaplamak için cam yüzeylerin yalnızca alanını değil, güneş ışınımına ne ölçüde maruz kaldığını ve dış gölgeleme elemanlarının bu ışınımı nasıl azalttığını da değerlendirmek gerekir.

ASHRAE yöntemlerinde bu konu özellikle camlardan gelen güneş kaynaklı ısı kazancı hesabında önemlidir. Örneğin, aynı büyüklükteki iki pencerenin biri doğrudan güneş alırken diğeri komşu bina, balkon, yatay saçak veya düşey güneş kırıcı tarafından gölgeleniyorsa, soğutma yüküne katkıları farklı olacaktır.

Burada iki kavramı birbirinden ayırmak gerekir:

• Geometrik gölgede kalan alan: Güneş ışınlarının belirli bir saatte ulaşamadığı cam yüzeyinin alanı.

• Güneş kaynaklı soğutma yükündeki azalma: Gölgeleme nedeniyle camdan içeri geçen güneş enerjisinin azalması.

ASHRAE hesabında ikinci değer tasarım açısından asıl önemlidir. Geometrik gölgeli alanı hesaplamak, özellikle güneş kırıcıların ve bina çıkmalarının etkisini belirlemek için kullanılan bir ara adımdır.

 

 

1. Kullanılan ASHRAE hesap yaklaşımı

ASHRAE’nin Handbook—Fundamentals kaynaklarındaki güneş ışınımı, camlardan güneş kaynaklı ısı kazancı ve gölgeleme yaklaşımında, hesap için aşağıdaki veriler değerlendirilir:

• Camın genişliği ve yüksekliği

• Pencerenin yönü (kuzey, güney, doğu veya batı)

• Proje konumu ve tasarım günü

• Hesap saati ve güneşin konumu

• Saçak, balkon, güneş kırıcı veya komşu bina geometrisi

• Camın güneş enerjisi geçirgenliği (SHGC veya yönteme uygun güneş ısı kazanç katsayısı)

• İç ve dış gölgeleme elemanlarının özellikleri

Önemli: ASHRAE’de her durum için geçerli, sabit bir “gölgeli alan yüzdesi” yoktur. Gölgeleme, güneş geometrisi ve elemanların konumuyla hesaplanır; güneş kazancı ise uygun yöntem ve katsayılarla belirlenir.

ASHRAE’nin konutlar için yayımladığı basitleştirilmiş RLF (Residential Load Factor) yönteminde, saçakla gölgelenen pencere alanı için doğrudan kullanılabilecek bir bağıntı bulunur. Daha kapsamlı ticari HVAC projelerinde ise saatlik gölgeli ve güneş alan yüzeylerin ayrı hesaplanması, ardından güneş kazancının değerlendirilmesi gereki

 

 

2. Örnek proje: Saçak altında kalan pencere alanı

Şematik görünüm: Yatay saçak, güneş ışınlarını keserek pencerenin bir bölümünü gölgeler.

Bir ofis binasının batı cephesindeki pencereyi ele alalım. Pencerenin önünde yatay bir betonarme saçak bulunmaktadır.

Proje verileri

Parametre	Değer
Proje konumu	İstanbul
Enlem	Yaklaşık 41° kuzey
Cephe yönü	Batı
Pencere genişliği \(W\)	2,00 m
Pencere yüksekliği \(h\)	1,50 m
Pencere alanı \(A\)	3,00 m²
Saçak derinliği \(D_{oh}\)	0,80 m
Saçak ile pencerenin üst kenarı arasındaki düşey mesafe	0,10 m
Hesap yaklaşımı	ASHRAE basitleştirilmiş saçak yöntemi

Örnekte, İstanbul için yaklaşık 40° enlem tablosundaki batı cephesi gölge çizgisi faktörü SLF = 1,0 alınmıştır. Bu, örnek hesabı göstermek içindir; kesin saatlik tasarım hesabında gerçek güneş geometrisi kullanılmalıdır

 

3. Adım adım gölgeli alan hesabı

Adım 1 — Toplam pencere alanı

 

Bu, çerçeve dâhil tüm açıklık yerine örnekteki cam yüzeyinin basitleştirilmiş alanı olarak kullanılmıştır. Gerçek projede cam alanı ile çerçeve dâhil toplam doğrama alanı ayrılmalıdır.

Adım 2 — Saçağın oluşturduğu gölge çizgisi

ASHRAE’deki basitleştirilmiş yöntemde gölge çizgisinin düşey uzunluğu şu şekilde hesaplanır:

Burada:

• Ls: Pencere düzlemindeki gölge çizgisinin düşey uzunluğu (m)

• SLF: Gölge çizgisi faktörü

• Doh : Saçak derinliği (m)

Değerleri yerine koyalım:

 

Saçak, pencerenin üstünden aşağı doğru 0,80 m'lik bir gölge oluşturur.

 

Adım 3 — Gölge çizgisinin pencere üzerindeki etkisi

Saçak ile pencerenin üst kenarı arasındaki mesafe 0,10 m olduğundan, gölgenin pencere içinde kalan düşey uzunluğu:

 

Bu örnekte pencerenin 1,50 m yüksekliğinin 0,70 m'si gölgede kalmaktadır.

 

Adım 4 — Gölgede kalan alanın oranı

ASHRAE basitleştirilmiş bağıntısı:

Bu bağıntı, hesaplanan oranı sıfır ile bir arasında sınırlar.

Yani pencerenin yaklaşık %46,67'si gölgede, kalan %53,33'ü ise doğrudan güneş ışınımına açıktır.

Adım 5 — Gölgeli ve güneş alan alanların bulunması

Gölgeli alan:

 

 

Güneş alan alan:

 

Hesap sonucu

 

4. Gölgeli alanın soğutma yüküne etkisi

Alan hesabının HVAC açısından amacı, güneşten kaynaklanan ısı kazancını belirlemektir. ASHRAE, camdan geçen güneş enerjisinin hesaplanmasında camın güneş enerjisi geçirgenliğini ve cam sisteminin SHGC değerini dikkate alır.

Örnek hesabı devam ettirelim.

Parametre	Varsayılan değer
Güneş alan camdaki doğrudan ışınım Ib	500 W/m²
Camın güneş ısı kazanç katsayısı (SHGC)	0,40
Doğrudan güneş alan alan	1,60 m²
Gölgeleme olmayan toplam alan	3,00 m²

Basitleştirilmiş doğrudan güneş kazancı:

 

Gölgeleme olmasaydı, aynı ışınım ve SHGC varsayımlarıyla:

 

Bu basitleştirilmiş karşılaştırmada saçak, doğrudan güneş ışınımından kaynaklanan kazancı:

azaltmıştır. Bu değer, yaklaşık %46,67'lik azalmaya karşılık gelir.

 

 

Konu ile ilgili bir videoda hazırlıyoruz.  [Youtube] kanalımızdan izleyebilirsiniz.

 

 

 

 

ASHRAE standartlarında soğutma yükü hesabı yapmak için en başarılı çözümü, piyasalarda 30. yaşını kutlayan, Türkiyenin ilk ve tek profesyonel ısıtma klima soğutma hesap yazılımı MTH Paketi içinde bulacaksınız. MTH Paketini yakından tanımak ve projelerinizde aradığınız kesin, hızlı, güvenilir çözümler için [burayı] tıklayınız