Mimaride güneş enerjisinden faydalanma bağlamında fotovoltaik sistemlerin yapı cephelerine entegrasyonu ve verimlilikleri

Abstract

Günümüzde enerji bilinçli yapı tasarımında büyük ilerlemeler olmasına karşın, enerji kullanımında pasif ve özellikle aktif yaklaşımların gelişme sürecinin henüz başlangıç aşamasında olduğu bilinmektedir. Yapıların enerji etkinliğini arttırırken aynı zamanda elektrik üreten fotovoltaik sistemlerin yapılara entegre edilmesi, yapı teknolojisini bir ileri aşamaya götürmektedir. Fotovoltaik sistemlerde ve yapı teknolojilerinde son yıllarda görülen eğilim fotovoltaik panellerin yapı elemanı olacağım göstermektedir. Bu yaklaşımla yapı kabuğu enerji tüketen bir yapı elemanı olmaktan çıkarak, enerji üreten yapı bileşenine dönüşmektedir. Yapı cephesinin, gerek mimari biçimin oluşturulmasında, gerekse iç-dış ortam arasında denetim açısından önemli bir rolü vardır. Bu nedenle, gerek duyulan konfor koşullarının sağlanabilmesi için cephenin tasannu özel bir önem taşımaktadır, özellikle fotovoltaik sistem entegre edilmiş konstrüksiyonda bu özellikler daha fazla öneme sahip olmaktadır. Çünkü entegre sistemlerde sözkonusu özelliklerin sağlanmasının yanı sıra, sistem opsiyonlarını ve cephe tasarımım etkileyen fotovoltaik sistemlerin kendi özelliklerinin de dikkate alınması söz konusudur. Bu amaç doğrultusunda hazırlanan tez çalışmasında güneş enerjisinin yapılarda faydalanma çeşitlerinden başlanarak yüksek teknoloji ürünü olan fotovoltaik sistemlerin temel nitelikleri ile yapı tasarımına etkisi incelenmiş, fotovoltaik sistem maliyetinin örnek bir projede rakamsal olarak değerlendirmesi yapılmıştır. Birinci bölümde konuya giriş yapılarak araştırmanın önemi, amacı ve kapsamı açıklanmaya çalışılmıştır. İkinci bölümde güneş enerjisinin özellikleri ve yapılarda kullanılması hakkında temel bilgiler verilmiştir. Fotovoltaik sistemlerin teknik özellikleri, geçmişten günümüze gelişimi, sistem elemanları, yapıda kullanımı ve getirdiği avantaj ve dezavantajlar açıklanmıştır. Üçüncü bölümde fotovoltaik sistemlerin cepheye entegrasyonu ve çeşitleri üzerinde durulmuş her biri için detaylı açıklamalar verilmiştir. Sistemin yapı cephesi olarak alüminyum giydirme cephe bünyesinde kullanılabilirliği irdelenmiştir. Dördüncü bölümde seçilmiş örnek bir proje üzerinden sistemin kullanımı ile ilgili verimlilik hesabı ile yapılacak ilk yatırımın geri dönüşüm süresi hesaplanmıştır. Beşinci bölüm ise sonuç ve değerlendirmelere ayrılmıştır.

Although there are great improvements in energy-conscious building designing nowadays, it is known that passive and especially active approaches in energy use are yet in the early phases of their development. Integrating to the buildings the photovoltaic systems which can produce electricity while increasing energy effectiveness/efficiency of the buildings takes building technology one step further. The recent tendency in photovolcaic systems and building technology is that photovoltaic panels will become building elements. With this approach, the building cover ceases to be an energy consuming building element and turns into an energy producing building constituent. The building facade has an important part both in the formation of the architectural style and in the control between the internal and external environment. Therefore, to provide the necessary comfort conditions, the design of the facade is especially important. This is even more so in a photovoltaic system integrated construction, because in integrated systems the characteristics of photovoltaic systems which affect the system options and the design of the facade should be taken into consideration as well as providing the above mentioned characteristics. In this thesis prepared in line with this purpose, starting with types of solar energy use in buildings, the basic characteristics of photovoltaic systems, which are products of high technology, and their effect on building design have been studied, and the financial evaluation of the cost of photovoltaic system on a sample project has been made. In the introduction, the importance, aim and content of the research is tried to be explained. In the second part, basic information on properties of solar energy and its use in buildings is given. The technical properties of photovoltaic systems, their development through time, system elements, and the advantages and disadvantages of their use are explained. In the third part, the types and the integration of photovoltaic systems on the facade are explained in detail. The possibility of the use of the system in building facade as part of aluminum curtain walls is studied. In the fourth part, efficiency of the system, and its first investment pay back time are calculated on a sample project. The conclusions and evaluations are stated in the fifth part.