Investigation of thermal comfort performance of radiant heating systems: Comparisons of different heating surface configurations

Bu tez çalışmasında boyutları 4m x 4m x 3m olan bir odanın duvar ve tavan radyant panellerle ısıtması ve ikisinin bir arada olduğu ısıtma konfigurasyonları için deneysel ve sayısal konfor değerlendirmesi yapılmıştır. Bu tezde Fanger [1] tarafından geliştirilen standart termal konfor değerlendirme ölçeği olarak kabul edilen Tahmini Ortalama Konfor Oylaması (PMV- The Predicted Mean Vote) ve Tahmini Memnuniyetsizlik Oranı (PPD- Predicted Percentage of Dissatisfaction) değerleri her bir durum için hesaplanmıştır. Ayrıca her senaryo için insan vücudunun ekserji dengesi hesaplanarak, vücudun tükettiği ekserji değerinin konfora olan etkisi araştırılmıştır. Sayısal model, test odasında oluşturulan deneysel veriler ile doğrulanmıştır. Belirlenen senaryolar, PMV-PPD termal konfor indeksi ve insan vücudu ekserji dengesi yaklaşımı kullanılarak değerlendirilmiştir. Sayısal model yardımıyla oda içerisinde farklı durumlar için hava sıcaklık dağılımı ve hava hızı dağılımı incelenmiştir. Sayısal analiz çalışmaları, dünya genelinde yaygın olarak kullanılan bir ticari paket program olan ve arayüzünde farklı modelleme araçları bulunan ANSYS 17.1'in akademik versiyonu kullanılarak yapılmıştır. Odanın geometrisi Design Modeler modülünde tasarlanmıştır. Sonrasında yazılımın Meshing modülünde sonlu hacimler metodu kullanılarak ayrıklaştırma işlemi gerçekleştirilmiştir. Bir hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) yazılımı olan Fluent yazılımı kullanılarak sayısal çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen analizlerin sonuçları, CFD-Post yazılımında detaylı görseller ve hesap fonksiyonları ile birlikte incelenmiştir. Sıcaklık ve hız dağılımı, bu bölümde incelenmiştir. Doğal taşınımda Boussinesq yaklaşımı, türbülansın modellenmesinde standart k-ε modeli ve radyasyonla ısı transferi için Discrete Ordinates modeli saçılma dahil edilmeden kullanılmıştır. Sayısal çözüm sonuçları farklı mesh sayılarında kıyaslamıştır ve mesh bağımsızlığının olduğu gözlenmiştir. Panellerin ayarlanan yüzey sıcaklıklarında termal konforu sağlayıp sağlamadıkları incelenmiştir. Verilen set değerlerinde oda içerisinde düşey ve yatay yöndeki sıcaklık dağılımı, ortalama ışınımsal sıcaklık ve hava hızı değerleri incelenmiştir. Radyant ısıtma sisteminde ekserji tüketim değerlerinin literatürde belirtilen en düşük değerlere yakın olduğu gözlemlenmiştir. Bu da radyant sistemlerin düşük kalitede (low-ex) enerji kaynaklarını kullanarak, klasik sistemlere göre daha çevreci ve ekonomik bir iklimlendirme çözümü olduğunu ortaya koymaktadır. Bu tez içerisinde yer alan farklı konumlardan ışınım ile ısıtma yapılması hususu, gelecekte kullanıcıya sunulabilecek yenilikçi bir yöntemdir ve konum bazlı ısıtma-soğutma çözümleri için bir ön çalışma niteliğinde olduğu belirtilmelidir.