Neredeyse sıfır enerjili bir binanın sayısal, deneysel ve termodinamik analizi

Bu tez çalışması kapsamında, neredeyse sıfır enerjili bina konsepti doğrultusunda tasarlanmış ve inşa edilmiş deneysel bir yapının; yarı saydam fotovoltaik (PV), fotovoltaik-termal kolektörler (PV/T) ve faz değiştiren malzeme (FDM) destekli yerden ısıtma sistemleri, sayısal, deneysel ve termodinamik olarak kapsamlı bir şekilde analiz edilmiştir. Araştırmanın temel amacı, entegre yenilenebilir enerji sistemlerinin elektrik ve ısı üretim performansını ortaya koymak, iç ortam konforuna katkısını değerlendirmek ve enerji bağımsızlığı potansiyelini belirlemektir. Sistem, Elazığ ilinde gerçek iklim koşullarında bir yıl boyunca çalıştırılmış; ölçümler beş dakikalık aralıklarla alınmıştır. Elde edilen verilere göre, sistem yıllık 4335.8 kWh elektrik ve 8671 kWh ısıl enerji üretmiş, toplamda 3033 kWh'lik bir enerji tüketimi gerçekleşmiştir. Kış aylarında cephe kaplama sistemine entegre yarı saydam PV paneller sayesinde dış ortam sıcaklığına karşı iç mekânda pasif bir sıcaklık farkı oluşmuş ve bu durum, binanın soğuk iklim koşullarından korunmasını sağlamıştır. Ayrıca FDM destekli yerden ısıtma sistemi sayesinde, geçiş FDM etkisiyle FDM'siz duruma kıyasla iç ortam sıcaklığında 4 °C'ye kadar artış gözlemlenmiş; böylece ek enerji girdisi olmadan güneş destekli ısıtma sağlanabilmiştir. Sistem, yıllık bazda %143 oranında enerji öz yeterliliği sağlamıştır. PV'lerin ortalama enerji verimi %7.45; PV/T sistemin elektrik verimi %13.9, ısıl verimi %35.4, toplam verimi %49.3'tür. Ekserjiye dayalı verimlilikler PV için %6.89, PV/T için elektrik verimi %13.9, ısıl verimi %9.4 olarak hesaplanmıştır. Enerji geri ödeme süresi 3.5 yıl, finansal geri ödeme süresi ise 8.9 yıl olarak belirlenmiştir.