Binaya entegre sabit fotovoltaik gölgeleme sisteminin bina enerji performansına etkisi

Günümüzde artan enerji ihtiyacı, fosil yakıt kaynaklarının hızla tükenmesi ve iklim değişikliğine bağlı çevresel kaygılar, binalarda enerji verimliliği ve yenilenebilir enerji entegrasyonu konularını ön plana çıkarmıştır. Bu çalışma, Antalya Kepez ilçesinde yer alan çok katlı bir konut yapısında, binaya entegre edilen sabit fotovoltaik (PV) gölgeleme sisteminin bina enerji performansına ve iç mekân enerji tüketimine etkisini kapsamlı bir biçimde incelemektedir. Çalışmada, yapı cephesine sabit olarak entegre edilen ve her pencerenin üstüne yerleştirilen yüksek verimli PV panellerin; hem pasif gölgeleme sağlayarak bina iç ortamının termal ve görsel konforunu artırma, hem de aktif olarak elektrik enerjisi üretme potansiyeli detaylı şekilde araştırılmıştır. Panel yerleşimi ve boyutları, literatürde tanımlı optimum eğim açıları, yönelimi ve cephe koşulları dikkate alınarak optimize edilmiştir. Özellikle panelin en uygun boyutunun ve pencere üzerinde oluşturduğu gölge uzunluğunun elde edilmesinde, matematiksel algoritmalar ve parametrik analizler geliştirilmiştir. Böylece panel boyu ve konumunun binanın toplam enerji kazancına en fazla katkı sağlayacak şekilde belirlenmesi sağlanmıştır. Analizler kapsamında, MATLAB tabanlı hesaplama algoritmaları ve Autodesk Ecotect Analysis simülasyonları kullanılarak, her ayın ortalama günü için panelin oluşturduğu gölgeleme etkisi, pencereye gelen toplam ışınım ve iç mekân enerji tüketimi üzerindeki etkileri ayrıntılı olarak değerlendirilmiştir. Panel eğim açılarının belirlenmesinde ise hem maksimum elektrik üretimini sağlayacak hem de gölgeleme verimini en üst düzeye çıkaracak optimum açı değerleri, aylık ve mevsimsel olarak karşılaştırmalı şekilde hesaplanmıştır. PVGIS veri tabanından elde edilen aylık güneş ışınımı değerleri temel alınarak, sistemin aylık ve yıllık elektrik üretim kapasitesi belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, sabit PV gölgeleme panellerinin yalnızca elektrik üretimi ile sınırlı kalmayıp, aynı zamanda iç mekânın ısıtma ve soğutma yüklerinde anlamlı azalma sağladığını, toplam enerji tüketiminde ve karbon emisyonunda dikkate değer bir iyileşme oluşturduğunu göstermiştir. Güney, doğu ve batı cephelerinde uygulanan bu sistem sayesinde, konvansiyonel sabit güneş kırıcıların ötesine geçilerek, pasif ve aktif enerji kazanımlarının bütünleşik ve yenilikçi bir modelle elde edildiği ortaya konmuştur. Sonuç olarak, bu tez çalışması; panel boyutunun, gölge uzunluğunun ve eğim açısının algoritmik olarak optimize edilmesinin, sıcak iklim kuşağındaki binalarda enerji verimliliği ve sürdürülebilirlik açısından yüksek fayda sağladığını göstermektedir. Literatürdeki benzerlerinden farklı olarak hem kapsamlı analiz yaklaşımı hem de uygulama ölçeğiyle örnek teşkil eden özgün bir katkı sunmaktadır.