Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University 33:3 (2018) 1055-1072 A new method that can be used to overcome the condensation risks in radiant cooling systems and thermal comfort examinations Aliihsan Koca* Fatih Sultan Mehmet Vakif University, Faculty of Engineering, 34445, Istanbul, Turkey Highlights: Graphical/Tabular Abstract  A new solution to overcome the condensation risk in radiant cooling systems  Experimental investigation of thermal comfort performance of the novel condensing panel  Examinations of transient general thermal comfort, temperature and relative humidity distributions in the room   Figure A. The novel condensing panel and experimental set-up  Keywords: Purpose: In this study, we propose a novel cooling dehumidifying strategy, in which a condensing panel  Radiant cooling can be hydronically connected in series with the radiant cooling system to overcome condensation risk and  Condensing panel improve indoor thermal comfort level. Based on the concept, the sensible heat-load is primarily covered by  Thermal comfort radiant cooling panels and some amount of latent heat and sensible heat can be treated by the condensing panel, while improving indoor thermal comfort level. Since, the surface temperature of the condensing panel is lower than the dew point temperature, while the radiant surface is higher for same supply water Article Info: temperatures – condensation occurs only over the condensing panel. Received: 05.05.2017 Accepted: 05.02.2018 Theory and Methods: This paper evaluates the thermal comfort performance of the proposed novel condensing panel. For these aim, a new experimental chamber was developed. General thermal comfort DOI: level and the temperature, relative humidity ratio distribution in the tested room were evaluated for 10 10.17341/gazimmfd.416468  different experimental cases. Multiple tests were conducted by varying surface temperature of the condensing panel and initial relative humidity ratios of air in the room. Acknowledgement: This work was supported by Results: In all studied cases, thermal comfort conditions were provided. The elapsed time to reach the the Scientific and thermal comfort conditions was associated with the initial PMV value and panel humidifying capacity. The Technological Research elapsed time to reach the thermal comfort conditions was 360 min for the case, where the initial room council of Turkey humidity ratio was 75 % and panel surface temperature was 10.5 °C, while this value was 480 min for the (TUBITAK). The study was case where the initial room humidity ratio was 85 % and panel surface temperature was 10.5 °C. In all a part of the TUBITAK 3001 experimental cases, PMV value decreased logarithmically. The results showed that, maximum project with the number of dehumidifying capacity was seen in the first 30 min of the experiments. Due to the decrease in the average 213M199 room temperature and relative humidity ratio of air over the time, dehumidifying capacity of the panel alsodecreased. Correspondence: Conclusion: The results show that proposed simple solution can improve thermal comfort level, for the Author: Aliihsan Koca places where the latent heat loads are not considerable high, and reduce the condensation risk over the e-mail: akoca@fsm.edu.tr radiant cooling panels. phone: +90 212 521 8100 Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University 33:3 (2018) 1055-1072   Işınım soğutma sistemlerindeki yoğuşma probleminin çözümüne yönelik yeni bir yöntem ve ısıl konfor incelemesi Aliihsan Koca* Fatih Sultan Mehmet Vakıf Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, 34445 İstanbul, Türkiye Ö N E Ç I K A N L A R  Işınım soğutma sistemlerinde görülen yoğuşma problemine yönelik yeni bir çözüm  Önerilen yeni panelin ısıl konfor performansının deneysel olarak incelenmesi  Zamana bağlı genel ısıl konfor, ve mahal içerisindeki sıcaklık nem dağılımlarının incelenmesi Makale Bilgileri ÖZET Geliş: 05.05.2017 Bu çalışmada, ışınım soğutma sistemlerinde görülen yoğuşma probleminin çözümüne yönelik, pasif nem Kabul: 05.02.2018 alma paneli önerilmiştir. Bu yöntem, var olan nem kontrolü çözümlerine göre ekonomik olmasının yanında, ışınım soğutma sistemlerine kolayca entegre edilebilecek yapıdadır. Çalışma prensibi; mahal içerisindeki DOI: duyulur ısı yükü ışınım soğutma sistemi ile karşılanırken, mahaldeki gizli ve duyulur ısının bir kısmı 10.17341/gazimmfd.416468 yoğuşturucu panelle karşılanacaktır. Yoğuşturucu panel, ışınım sistemine seri bir şekilde bağlanarak aynı tesisattan beslenecektir. Yoğuşturucu panelin isi iletim katsayısı yüksek malzemeden üretildiğinden, aynı su Anahtar Kelimeler: sıcaklığında yoğuşturucu panel yüzeyi çiğ noktası sıcaklığı altında kalırken, ışınım panellerinin yüzeyi Işınımla soğutma, üzerinde kalacaktır. Bu sayede yoğuşma sadece yoğuşturucu panel yüzeyinde gerçekleşecektir. Bu yoğuşma paneli, çalışmada, önerilen yoğuşturucu panelin ısıl konfor performansı deneysel olarak incelenmiştir. Bu amaçla, ısıl konfor gerçek boyutlarda bir odayı temsil eden çevre ve oda ısıl şartları hassas bir şekilde kontrol edilebilen bir deney odası kurulmuştur. Deneylerde, aynı başlangıç hava sıcaklığı ve bağıl nem oranı için, farklı yoğuşturucu panel yüzey sıcaklıkları ve aynı yoğuşturucu panel yüzey sıcaklığı için farklı başlangıç bağıl nem oranları incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar kullanılarak, mahal içerisindeki hava sıcaklık, bağıl nem oranı dağılımları ve genel konfor şartları irdelenmiştir. Ayrıca yoğuşturucu panel tüm deneysel durumlarda, mahal içerisini ideal konfor şartlarına getirebilmiştir. A new method that can be used to overcome the condensation risks in radiant cooling systems and thermal comfort examinations H I G H L I G H T S  A new solution to overcome the condesation risk in radiant cooling systems  Experimental investigation of thermal comfort performance of the novel condesing panel  Examinations of transient general thermal comfort, temperature and relative humidity distrubtions in the room Article Info ABSTRACT Received: 05.05.2017 In this study, we propose a novel cooling dehumidifying strategy, in which a condensing panel can be Accepted: 05.02.2018 hydronically connected in series with the radiant cooling system to overcome condensation risk and improve indoor thermal comfort level. Based on the concept, the sensible heat-load is primarily covered by radiant DOI: cooling panels and some amount of latent heat and sensible heat can be treated by the condensing panel, 10.17341/gazimmfd.416468 while improving indoor thermal comfort level. Since, the surface temperature of the condensing panel is lower than the dew point temperature, while the radiant surface is higher for same supply water temperatures Keywords: – condensation occurs only over the condensing plate. This paper evaluates the thermal comfort performance Radiant cooling, of the proposed novel condensing panel. For these aim, a new experimental chamber was developed. General condensing panel, thermal comfort level and the temperature, relative humidity ratio distribution in the tested room were thermal comfort evaluated for 10 different experimental cases. Multiple tests were conducted by varying surface temperature of the condensing panel and initial relative humidity ratios of air in the room. The results show that proposedsimple solution can improve thermal comfort level, for the places where the latent heat loads are not considerable high, and reduce the condensation risk over the radiant cooling panels.                                                              *Sorumlu Yazar/Corresponding Author: akoca@fsm.edu.tr / Tel: +90 212 521 8100 1056 Koca / Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University 33:3 (2018) 1055-1072 1. GİRİŞ (INTRODUCTION) üzerindeki etkisini hem sayısal hem de deneysel olarak incelemiştir. Çalışmalarında CFD ile simülasyon ve daha Bilim adamları ve mühendisler, klasik iklimlendirme sonra deneysel doğrulama ile mahal içerisindeki ortalama sistemlerinin çok fazla enerji tüketmesinden dolayı binalarda ışınımsal sıcaklıkları, düşey yöndeki sıcaklık farklarını, hız ısıl konfor sağlayabilecek daha ekonomik sistemleri ve PMV dağılımlarını incelemiştir. Çalışmalarındaki sayısal keşfetmeye yönelik çalışmalar ile her zaman ve deneysel çalışmalar uyumlu çıkmış olup, yerel konfor ilgilenmektedirler [1, 2]. Bu çalışmalar ışığında klasik şartları tümüyle sağlanmıştır. Stetiu [18], ABD’deki ticari sistemlere göre mahal içerisinde daha yüksek ısıl konfor binalarda ışınım soğutma sistemlerinin enerji ve pik güç sağlayarak enerji tasarrufu sağlayabilecek, ışınım esaslı kazancını belirlemek için farklı bölgelerde ışınım ve ısıtma ve soğutma sistemleri geliştirilmiştir. Işınım esaslı zorlanmış taşınımlı soğutma sistemlerini sayısal olarak sistemler, bir mahalde yerde, duvarda ya da tavanda sıcaklığı modellemiştir. Standartların gerekliliklerini esas alan bu su, hava veya elektrik rezistansı ile kontrol edilebilen, ısı çalışma sonucunda geleneksel sistemlere göre radyant transferinin en az %50’sinin ışınımla gerçekleştiği ışınım soğutma sisteminin %30 daha az enerji tükettiği ve ortam panel adı verilen düzlemsel yüzeyler oluşturulması temeline şartlandırma için ihtiyaç duyulan pik güç talebinde %27 dayanır [3]. Bu panellerden su ile çalışan ışınım sistemlerin azalma olduğu, ayrıca tüm bölgelerde yoğuşma riski çalışma prensibi; içerisinden sıcak veya soğuk su geçirilmesi olmaksızın ışınım soğutma sistemlerinin kullanılabileceği suretiyle ısıtılan veya soğutulan panellerin çevredeki katı görülmüştür. Milorad ve Dragan [19], Sırbistan şartlarında, yüzeyler ile ışınım, hava ile ise doğal taşınımla ısı transferi yoğuşmasız kazanla ısıtılan bir binada radyatörle ve ışınım gerçekleştirmesine dayanır. Isıtma durumunda panel ısıtma sistemlerinin enerji tüketimlerini karşılaştırmıştır. yüzeyinden radyasyonla gerçekleşen ısı transferi %70-80 Sonuçlarına göre radyatörle ısıtma sistemi, radyant panellere arasında olabilmekte iken soğutma durumunda ise bu oran göre %28 daha fazla enerji tüketmiştir. Genel olarak sonuçlar %60 mertebesindedir [4, 5]. Mahal içerisine sıcak veya incelendiğinde, bu konuda çalışan araştırmacıların, ışınım soğuk hava sağlayarak oda hava sıcaklığını kontrol eden esaslı sistemlerin ısıl konfor ve enerji verimliliği açısından zorlanmış taşınım esasına dayalı klasik sistemlerle konvansiyon sistemlere göre üstünlükleri konusunda hem karşılaştırıldığı zaman ışınım sistemlerde daha homojen fikir oldukları görülebilir. sıcaklık dağılımı ve daha yüksek ısıl konfor elde edilebilmektedir ve aynı ısıl konfor durumu için daha az Işınım esaslı iklimlendirme sistemlerinin birçok avantajının enerji tüketimi mümkün olabilmektedir [6, 7]. Işınım esaslı yanında, uygulamada kullanılmasını zorlaştıran dezavantajı, ısıtma-soğutma sistemlerinin enerji verimliliği, ısıl konfor sogutma durumu icin yoğuşma problemidir. Duvar, tavan performansları ve ısıl kapasite, ısı transfer katsayıları yüzeylerinde gerçekleşebilecek yoğuşma, ciddi problemlere incelemeleri birçok araştırmacı tarafından detaylı olarak yol açma riski vardır. Yüzeylerinde yoğuşma olması durumu çalışılmıştır [8]. Koca vd. [9], ışınım panellerinin faklı korozyon, küf ve iç hava kalitesinin bozulması gibi risklere konfigürasyonlarına göre ısı transfer katsayılarının neden olmaktadır [20]. Bu yuzden, ışınım yüzey soğutma değişimlerini deneysel olarak incelemişlerdir. Açıkgöz vd. iklimlendirme sistemlerinde mahal içerisindeki nem [10], tavandan ısıtma durumunda ışınım panellerinin ısıl davranışları ve yoğuşma riski dikkate alınması gereken kapasitelerinin hesaplanması için ‘Yapay Sinir Ağları’ önemli bir faktördür. Bu bağlamda, hem yoğuşmayı önlemek metodu geliştirmişlerdir. Elde ettikleri sonuçları aynı hem de soğutma kapasitesini arttırmak için birçok çalışma şartlarda yaptıkları deneylerle kıyaslamışlardır. Koca vd. yapılmıştır. Bunlardan birisi; ışınım soğutma sistemlerine [11], ışınım ısıtma sistemlerinin ısıl konfor performanslarını nem alıcı havalandırma sisteminin entegre edilmesidir. Bu sayısal olarak incelemişlerdir. Elde ettikleri sayısal sonuçları sayede yoğuşma riskinin önlenmesinin yaninda, ısıl konfor kullanarak, ışınım sistemlerinin enerji tasarruf ve enerji verimliliği açısından birçok avantaj sağlabilir [21, potansiyellerini hesaplamışlardır. Erikci Çelik vd. [12], 22]. Özellikle Antalya gibi nemli bölgelerde yoğuşma riski duvara entegre edilmiş ışınım panellerinin ısıl daha fazla ön plana çıkmaktadır. Yoğuşmanın oluşmaması performanslarını sayısal olarak incelemişlerdir. Kanbur vd. için panellerinin yüzey sıcaklığının daima çiğ noktası [13], ışınım ısıtma panellerinde açığa çıkan ısı akılarını sıcaklığının üzerinde olması alınabilecek önlemlerin başında sayısal olarak incelemişlerdir. Koca vd. [14] ışınım ısıtma ve gelmektedir. Yapılan çalışmalarda yoğuşmaya karşı alınan soğutma sistemlerinin ısıl konfor performanslarını sayısal genel tedbirler bu yöndedir [23]. Ancak, bu çözüm de olarak incelemişlerdir. Cholewa vd. [15], tavandan ısıtma- sistemin ısıl verimini düşürmektedir. Örneğin, 30°C soğutma panellerinin ısı transfer katsayılarını deneysel sıcaklıkta %60 bağıl nemde bulunan bir ortamda soğutma olarak incelemişlerdir. Imanari vd. [16], tavana yerleştirilmiş suyu sıcaklığı hiçbir zaman 21°C’nin altına inmemelidir. Bu ışınım panelleriyle geleneksel hava şartlandırma sisteminin durumda soğutma kapasitesi hep sınırlı kalmakta ve istenilen ısıl konfor, enerji tüketimi ve maliyet açısından bir performans elde edilememektedir. Bu yüzden, mahal karşılaştırmasını yapmışlardır. Tavandan soğutma sistemi ile içerisindeki yüksek bağıl nem oranının oluşturduğu yoğuşma düşey yöndeki sıcaklık farkının daha az olduğu, daha riski, ışınım soğutma sistemlerinde çözülmesi gereken en konforlu bir ortam sağlandığı görülmüştür.  Ayrıca, önemli problem olarak karşımıza çıkar. Nem alıcı sistemler çalışmalarında ışınım panellerle tavandan soğutma ile ışınım soğutma sistemlerinin entegrasyonu konusunda yapıldığında enerji tüketiminin %10 azaldığı görülmüştür. birçok araştırmacı nem alıcı sistemin performansı ve iç hava Catalina [17], tavandan soğutma sistemlerin ısıl konfor kalitesine olan olumlu etkisini deneysel ve sayısal çalışmalar 1057 Koca / Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University 33:3 (2018) 1055-1072 yürüterek incelemişlerdir [24]. Vangtook ve Chirarattananon kurutucuyla birlikte kullanılan tavandan soğutma sistemi, [25] tarafından yapılmış olan bir çalışmada, deney odası konvansiyonel sistemlerle kıyaslandığında %44 lük enerji sıcak ve nemli bir bölge olan Tayland’da kurulmuş ve su tasarrufu sağlamıştır. Zainal Z.A ve Binghooth A.S. [31], gidiş sıcaklığı 24°C’de sabit tutulmuştur. Bu durum çalışmalarında sıcak ve nemli bir bölge olan Malezya panellerin ısıl kapasitesini düşürse de, sonuçların ASHRAE şartlarında, silika jelin kullanıldığı döner nem alıcı ve ISO tarafından belirtilen konfor şartlarını sağladığı (dessiccant) sisteminin, ışınım tavandan soğutma görülmüştür. Song vd. [26], Kore şartlarında yerden soğutma sistemlerinde nem kontrolü amacıyla kullanılmasını sistemi ile havalandırmanın entegrasyonunu çalışmış, sistem çalışmışlardır. Çalışmanın sonucunda, nem alıcı sistem kontrol parametrelerinin sıcaklık ve nem üzerindeki etkisini mahal içerisindeki bağıl nem oranını %40 oranında deneysel ve sayısal olarak incelemiştir. azaltmıştır. Ayrıca, tavan panellerine gönderilen suyun sıcaklıkları 6-10°C’lere kadar düşürülebilmiştir. Panellere Günümüzde yaygın olarak kullanılan diğer bir sistem; ışınım gönderilen su sıcaklığı 14°C iken ve herhangi bir yoğuşma soğutma sistemlerinin, dış ortam havasının şartlandırıldıgı olmadan, mahal içerisindeki bağıl nem oranını %50’de havalandırma sistemi ile birlikte kullanılmasıdır. Bu tutulabilmişlerdir ve ayrıca %70 bağıl nem oranının altında sistemde dış ortam havası, iç ortam havasından ayrı olarak ise herhangi bir yoğuşma görülmemiştir. Bunlara ek olarak, şartlandırılmaktadır. Bu sayede ortamın nemi hep düşük sıcak ve nemli iklimlerde yoğuşma riskinin, panel yüzey tutulmakta ve soğutma kapasitesi, yoğuşma riski olmadan, sıcaklığının kontrol edilmesiyle veya havalandırma arttırılabilmektedir. Hao vd. [27], yapmış oldukları sisteminde nemin kontrolü ile engellenebileceğini çalışmada, nemli bir bölge olan Hong Kong’daki bir ofis belirtmişlerdir. Ameen ve Mahmut [32], çok nemli tropikal odasına tavandan soğutma sistemi kurulmuş ve oda içerisine iklim şartlarında nem alıcı sistem ile ışınım soğutma giren temiz hava kontrollü olarak soğutulmuş ve nemi sisteminin performansını deneysel olarak incelemiştir. alınmıştır. Bu şekilde, tavandan soğutma sistemlerinden Çalışmaları sonunda, çok nemli iklimlerde bile yoğuşma oldukça iyi verim alındığı belirtilmiştir. Yine aynı çalışmada, probleminin nem alıcı sistemler ile çözülebileceği binanın sızdırmazlığının önemi üzerinde de durulmuştur. görülmüştür. Çin’de ışınım esaslı sistemlerle beraber nem Benzer bir çalışma sıcak ve nemli bir iklimi olan Çin’in alıcı sistemlerinin kullanımı çok hızlı bir şekilde Pekin şehrindeki bir ofis ortamı için yapılmıştır. Çalışmada yaygınlaşmaktadır. Liu X.H. [33], nem alıcı sistemlerin tavandan soğutma sistemi, nem alıcı ve havalandırma sistemi (desiccant) Çin iklim şartlarındaki performanslarını detaylı bir arada kullanılmış, bu sayede hem yoğuşma riski ortadan bir şekilde incelemiştir. Sıcak ve nemli iklimlerdeki ışınım kaldırılmış, hem de iç hava kalitesi iyileştirilmiştir. soğutma uygulamalarında, panel üzerindeki havanın yoğuşmasının engellenmesi daha önem arz etmektedir. Işınım soğutma sistemi ile nem alma sisteminin beraber Vangtook ve Chirarattanano [25], ışınım soğutma sisteminin kullanılması, ısıl konfor, yoğuşma riskinin ortadan kullanıldığı deney odalarını Trnsys© bilgisayar yazılımını kaldırılması ve enerji tasarrufu açısından avantajlar sağlar. kullanarak, bütün bir yıl icin analiz çalışmaları yürütmüştür. Binghooth ve Zainal [28], üç farklı hava debisi için yaptıkları Çalışmalarında soğutma suyu tedariğinde soğutma kulesi deneyler sonucunda; 243 kg/h kütlesel debide ve 2673 kg/h kullanımını ya da doğrudan veya dolaylı evoparatif yüksek kurutma kapasitesiyle ısıtma yapmaksızın, mahal soğutmanın enerji tasarrufuna yararını incelemişlerdir. içerisindeki bağıl nemi %40 oranına kadar 10 dakika Mumma [34], geniş pencere alanına sahip tarihi binalarda içerisinde düşürmüşlerdir. Ayrıca, aynı ısıl konfor şartları kullanılabilecek ışınım tavan sistemi için yoğuşma kontrol altında tavan yüksekliğinin enerji tüketimine etkisini degişkenlerini incelemiştir. Kontrolün sabit su gidiş incelemişlerdir. Elde ettikleri bulgulara gore, yerden 2 m sıcaklığı, değişken su debisi veya sabit debi, değişken su yükseklikte enerji sarfiyatı açısından en düşük değerlere sıcaklığı ile yapılmasını önermiştir. Yapılan deneyler ulaşıldığını görmüşlerdir. Zhang vd. [29], yaptıkları sonucunda önerdigi yöntemlerle, bütün pencere ve kapıların çalışmalarda nem alıcı/havalandırma sistemi ile tavandan açılarak çiğ noktası sıcaklığının aniden yükseldiği durumda soğutma panellerinin performansını incelemiştir. Panel bile yoğuşma problemine rastlanmadığı görülmüştür. yüzeyinde oluşması muhtemel yoğuşma konusunda öngörü çalışmaları yürütülmüştür. Odadaki nem hesaplamaların Fauchoux vd. [35], tavan ışınım soğutma sisteminin düşük yapılarak panel yüzeyinde oluşabilecek yoğuşma riskini enerji sarfiyatı ve ısıl konfor avantajından dolayı ortadan kaldıracak nem alma ve havalandırma stratejilerini kovensiyonel klima sistemlerine göre tercih edilmesi geliştirmiştir. Bina enerji simülasyon programı yardımı ile gerektiğini belirtmistir. Fakat, iç ortam bağıl nem oranının de nem kontrol sisteminin enerji performans verileri elde ek bir sistem olmadan kontrol edilememesi durumunun da edilmiştir. Sonuçlara gore; tavandan soğutma sistemi, klasik önemli bir dezavantaj olduğunu belirtmiştir. Bu sınırlamanın klima sistemlerine göre, havalandırma ile nem kontrolünün üstesinden gelebilmek için ısı ve nem transferine aynı anda yapıldığı durumda %47, kurutucu (desiccant) sistemle ise imkan sağlayan, ‘Novel Heat and Moisture Transfer Panel %30 enerji tasarrufu sağlamıştır. Niu vd. [30], bu yöntemle (HAMP)’ şeklinde isimlendirilen, yeni bir panel bina enerji simülasyonu kodu olan Accuracy©’yi kullanarak geliştirmişlerdir. Geliştirdikleri panelleri farklı sıcaklık ve Hong Kong şartlarında bir ofisi modellemişlerdir. bağıl nem değerleri için sayısal ve deneysel olarak test Çalışmalarında, konvansiyonel klima, ısı geri kazanımlı etmişlerdir. Panellerin etkinlilik oranı ortam şartlarına göre klima ve klima santralinin besledigi ışınım soğutma %15 ile %28 arasında değişiklik göstermiştir. Ayrıca, sayısal sistemlerini karşılaştırmışlardır. Elde edilen sonuçlara göre; ve deneysel çalışmaları, ortalama %5’ lik sapma ile 1058 Koca / Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University 33:3 (2018) 1055-1072 uyumluluk göstermiştir. Geliştirdikleri panel, duyulur hedeflenmektedir. Literatürde ışınım sistemlerinde soğutmanın yanında aynı zamanda nem transferi ve mahal karşılaşılan yüksek bağıl nem, yüzeyde yoğuşma içerisindeki nemin kontolünü de sağlamaktadır. Yarı problemlerine yönelik bir çok çözüm yer almasına rağmen, geçirgen membrandan uretilen bu tarz paneller su buharı için yüksek ilk yatırım maliyeti, oluşturduğu sistem karmaşıklığı geçirgen fakat akışkan için geçirgen olmayan yapıdadır. ve neden olduğu mahal içerisindeki konforsuz durumundan Bunun anlamı HAMP’ın içerisindeki sıvı, nem alıcı dolayı ideal çözüme rastlanamamıştır. Bu çalışmada yeni bir sistemdeki yarıgeçirgen membran ile direkt olarak temas nem kontrolü çözümü üzerinde çalışılmıştır. Bu çözümde halinde olmasına rağmen mebrandan oda içerisine herhangi ışınım sisteme hidrolik olarak bağlanan ‘hibrid panel veya bir sızıntı olmamaktadır (Yarı geçirgen membranlar yaygın Yoğuşturucu panel’ olarak adlandırılan, ve yoğuşma riskini olarak nefes alabilir kıyafetlerde ve bina malzemelerinde ortadan kaldıracak yeni bir çözüm üzerinde çalışılmıştır. kullanılmaktadır). Bu şekilde kullanılan yarı geçirgen Yoğuşturucu panelin ışınım soğutma sistemine membranlar oda içerisindeki hava ile nem alıcı sıvı arasında entegrasyonuyla, duyulur ısının büyük bir kısmı ışınım nem transferi sağlamaktadır. Bu sistemde nem transferinin panellerle, gizli ısı yükü ve bir miktar duyulur ısı yükü ise sağlanabilmesi için, membran boyunca su buharı yoğuşturucu panel ile karşılanması hedeflenmektedir. Işınım konsantrasyon farkı oluşması gerekmektedir. Hava sistemin aktive edilmesi, hızlı bir şekilde devreye girmesi ve içerisindeki nem miktarı azaldığında, odanın kapasite kayıbının oluşmaması için konfor sıcaklıklarında nemlendirilmesi için ise akışkan içerisindeki su buharı kütle oda içerisindeki bağıl nem değerinin %70’in altında oranın daha yüksek olması gerekmektedir. Hava içerisindeki tutulması gerekmektedir. Yoğuşturucu panelin sistem ile nem miktarı yüksek olduğunda ise havadan nem alınması entegrasyonuyla anlık olarak havanın bağıl neminin gerekmekte ve bunun için akışkan içerisindeki su buharı artmasıyla, panel üzerinde yoğuşma gerçekleşecek, bu kütle oranının, havanınkinden daha düşük olması sayede ışınım panelleri üzerinde yoğuşma riski azaltılırken gerekmektedir [35]. Sıvı nem alıcı sistemler HVAC ışınım soğutma panellerinin performanslarının arttırılması endüstrisinde kullanılmakta ve havayı çiğ noktası sıcaklığına hedeflenmektedir. Yoğuşmaya bağlı olarak, mahal kadar soğutmadan neminin alınmasına olanak vermektedir. içerisindeki bağıl nem ve sıcaklık değerleri düşeceğinden, Sıvı nem alıcı sisteme örnek olarak su-tuz karışımı mahal içersindeki ısıl konfor şartlarının iyileştirilmesine de verilebilir. Tuzlu su karışımının saf suya göre daha düşük katkı sağlanacaktır. Sistemin çalışma prensibinin şu şekilde yüzey basınıcına sahip olduğundan daha düşük yüzey bağıl olması öngörülmüştür; ışınım panellerine gönderilen çiğ nem değerine sahiptir. Örneğin 20°C suyun yüzeyindeki noktasının 2 - 3°C altındakı şartlandırılmış su, aynı şekilde özgül nem oranı 14 gw/kgair (100 %RH), aynı sıcaklıkta bu yoğuşturucu panele de gönderilecektir. Işınım doymuş sodyum karbonatın yüzey özgül nem oranı 11 panellerinde genellikle plastik boru ve ısı transfer yüzeyi gw/kgair (75 %RH), doymuş magnezyum kaloridin yüzey olarak alçı malzeme kullanılmaktadır [9]. Bu malzemelerin özgül nem oranı 4,8 gw/kgair (33 %RH), doymuş lityum düşük ısı iletim katsayılarına sahip olmalarından dolayı, kaloridin yüzey özgül nem oranı ise 1,6 gw/kgair (11 ışınım panellerinin yüzey sıcaklıkları çiğ noktasından 1-2°C %RH)’dır [36]. daha yüksek olarak gerçeklesmektedir [9]. Yoğuşturucu panel ise, ısı iletim katsayısı yüksek bakır boru ve Oda sıcaklığı ile bağıl nem orani, ısıl konforu etkileyen iki alüminyum panelden üretildiğinden, yüzey sıcaklığı ışınım önemli parametredir. Fenghua Ge vd. [37], genel ısıl konfor panellerine gönderilen aynı su sıcaklığı için çiğ noktasının denklemindeki diğer değişkenleri sabit tutarak oda sıcaklığı altında olacaktır. Bu sayede yükselen bağıl nem değerine ile bağıl nemin PMV ve enerji sarfiyatına etkisini Çin’deki karşılık yoğuşma sadece, yoğuşma paneli uzerinde beş farklı iklimdeki, altı şehire göre incelemiştir. Oda hava gerçekleşektir. Aynı tesisatın hem panellerde hem de sıcaklığının ortalama 1˚C artmasıyla, aynı bağıl nem yoğuşturucu panelde kullanılması ilk yatırım maliyetlerini koşullarında, enerji tüketiminde %5,2 - 6,2 aralığında azalma azaltırken, bu sayede işletme kolaylığı da sağlanacaktır. Bu gerceklistigini görmüşlerdir. Aynı oda sıcaklığında bağıl amaçla, bu çalışmada ışınım soğutma sistemine entegre nemin %40’ dan %70’e artmasıyla enerji tüketiminde %7,7 edilebilecek yoğuşturucu panelin mahal ısıl konforuna olan - %35,7 araliginda azalma görmüşlerdir. Elde ettikleri genel etkisi deneysel olarak incelenmiştir. Bu çalışmada önerilen sonuclara gore; sıcaklığın PMV üzerindeki etkisi daha yoğuşma panelinin ısıl performans analizleri [38]’de, eş büyükken, bağıl nemin enerji tüketimine olan etkisinin daha zamanlı ısı ve kütle geçişi incelemesi ise [39]’da detaylı fazla olduğu sonucunda varmışlardır. Bundan dolayı tasarim olarak verilmiştir. oda sıcaklığı ile bağıl nem değerleri iklim şartlarına göre belirlenmesi gerektiğini vurgulamislardir. 2. DENEYSEL ÇALIŞMALAR (EXPERIMENTAL APPROACH) 1.1. Amaçlar ve Özgün Katkı (Objectives and Contributions) 2.1. Deney Odası Tanıtımı (Experimental Setup) Bu çalışmada yüzeyden soğutma sistemleriyle entegre çalışabilecek nem alıcı panel üzerine çalışmalar 2.1.1. Deney odası düzenlemesi (Arrangement of the test chamber) yürütülmüştür. Önerilen hibrid panel ile mahal içerindeki su buharının yoğuşturulmasıyla ışınım soğutma panelleri Deneysel çalışmalarda, aşağıda detaylı olarak anlatılan ve bu üzerinde muhtemel yoğuşmanın önlenmesi ve mahal çalışmaya özel tasarlanmış iklimlendirme deney laboratuvarı içersindeki ısıl konfor şartlarının iyileştirilmesi kullanılmıştır. Deney odası, deneylerin yapıldığı iç hacim 1059 Koca / Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University 33:3 (2018) 1055-1072 (Hacim-1) ve bu hacmi çevreleyen diğer üç çevre hacimden değerine karşılık gelecek bir değere sahiptir. Test odasının oluşmaktadır. Çevre hacimler testlerin yapıldığı Hacim-1’in boyutları ve termo-fiziksel özellikleri ASHRAE Standart yüzeylerinin istenilen şartlara getirilmesinde 138 [43]’deki gereksinimleri karşılamaktadır. kullanılmaktadır. Bunlar; Hacim-1’in duvarlarını çevreleyen ve duvar yüzeylerinin şartlandırıldığı Hacim-2, zemininde bulunan ve taban yüzeyinin şartlandırıldığı hacim-3 ve tavanında bulunan ve tavan yüzeyinin şartlandırıldığı Hacim-4’dür. Çevre hacimler şartlandırılması için birbirinden bağımsız olarak çalışan klima sistemleri kullanılmaktadır. Klimalarda şartlandırılan hava, hacimlere yerleştirilen havalandırma kanalları ile hacimler içerisinde homojen olarak dağıtılmaktadır. Her bir hacmin sıcaklığı ve nemi bağımsız olarak kontrol edilebilmektedir. Ayrıca deneylerin yapıldığı Hacim-1 içerisindeki yoğuşturucu panele gönderilen şartlandırılmış suyun sıcaklığının ve debisinin hassas olarak kontrol edildiği su soğutucu ünite, karışım tankı ve hidrolik kontrol devresi de yer almaktadır. Hacim-1’in yüzey şartları ve başlangıç hava sıcaklığı çevre hacimlerin şartlandırılması ile oluşturulurken, mahal içerisindeki başlangıç hava bağıl nem değeri kontrol sistemine bağlı iç hacimdeki kurutucu ve nemlendirici ile sağlanmaktadır. Deneyler sırasındaki ölçümler için, Hacim- 1 içerisinde hava, yüzey, su sıcaklık sensörleri, hava nem sensörleri ve ısıl kamera sistemi bulunmaktadır. Deneyler esnasında hem çevre şartların kontrolü hem de iç hacmin başlangıç şartlarına getirilmesi, testler sırasındaki ölçüm ve kontroller test odası dışından, takip edilmiştir. Deneylerin yapıldığı deney odasının üç boyutlu tasarımı Şekil 1’de verilmiştir. Çevre hacimler ve bu hacimlerdeki mekanik sistemler hakkında daha detaylı bilgi [39]’da verilmiştir. Şekil 2. Test odasının yandan ve üstten görünümü (Top and side views of the test chamber) [39] 2.1.2. Deneylerin yapıldığı hacim (Test room) Şekil 1. Test odasını üç boyutlu sembolik görüntüsü Yapılan yoğuşma deneyleri bu hacim içerisinde (Three-dimensional view of the test chamber) [38] gerçekleştirilmiştir. Bu hacmin tüm yüzeyleri ve iç hava sıcaklığı çevre hacimler tarafından şartlandırılarak başlangıç Testlerin yapıldığı iç odanın boyutları, EN 1264-5 [40] ve koşuluna getirilmekte ve deneyler sırasında anlık olarak BS EN 14037-5 [31], standartlarında önerildiği şekilde 4m x kontrol edilmektedir. Hacim içerisindeki tüm yüzeyler buhar 4m x 3m ölçülerindedir (Şekil 2). Test odasının dış duvarları bariyeri ile kaplanmıştır. Kullanılan bariyer iki tarafı 42 kg/m3 (%+/- 5) yoğunlukta ve DIN 4102 [42]’ye göre B3 polyester film ile kaplı alüminyum malzemeden sınıfı poliüretan dolgulu, prefabrik panellerden oluşmaktadır. Kullanılan malzemenin su buharı bariyer oluşturulmuştur. Panellerinin her iki yüzeyi de 0,5 mm özellikleri DIN 4108 [44] standardı gereksinimlerini kalınlıkta üzeri polyester esaslı boya ile boyanmış sıcak sağlamaktadır (test odası su buharı sızdırmazlık testleri ref. daldırma galvaniz sac olacak şekilde üretilmiştir. Hacim- [39]’da verilmiştir). Deney odası içerisinde havanın 1’de kullanılan duvar elemanlarının ısı geçirgenlik katsayısı, başlangıç koşullarını getirilmesi için bir adet ev tipi ortalama bir binanın ısıl geçirgenlik (U = 0,6 W/m2.K) nemlendirici ve bir adet kurutucu kullanılmıştır. 1060 Koca / Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University 33:3 (2018) 1055-1072 Nemlendirme için, 25 W ve 2 lt kapasiteli adyabatik bakır borular, 15 mm kalınlığındaki alüminyum panel ultrasonik nemlendirici kullanılırken nem alma için 250 W içerisinde açılan kanallara yerleştirilmiştir (Şekil 4). Panelde ve 6,5 lt/gün kapasiteli mekanik nem alma cihazı alüminyum blok kullanılması sayesinde panele gönderilen kullanılmıştır. Mahal içerisinde üretilen nemin hacim suyun sıcaklığının değişiminden yoğuşturucu panelin yüzeyi içerisinde homojen dağılmasını sağlamak amacıyla çok etkilenmemiş ve deneyler esnasında sabit yüzey sıcaklığı nemlendirici önüne küçük bir fan konumlandırılmıştır. İç elde edilmiştir. Yoğuşturucunun arka ve yan tarafları iyi bir hacmin temsili görünümü ve testler öncesindeki oda şekilde yalıtılmıştır. Panelin arka tarafında 0,035 W/m.K ısı içerisindeki nihai düzenleme Şekil 3’de gösterilmiştir. iletim katsayısına sahip 2 cm EPS malzeme, yan yüzeylerde ise 0,5 cm kalınlıkta yalıtım bandı kullanılmıştır. Yoğuşturucu 1 m genişliğinde, 0,5 m yüksekliğinde ve 35 mm kalınlığındadır. Yoğuşturucu panel yüzeyi ve yoğuşan suyun geçtiği her yüzey hidrofobik malzeme ile kaplanmış, bu sayede yüzeylerde film şeklinde sıvı film kalmasının önüne geçilmiştir. Yoğuşturucu panel odanın batı yönündeki duvara yatayda ortada olacak şekilde, düşeyde yerden 2 m yüksekliğe ve yoğuşmanın gerçekleşeceği ön yüzeyi oda içerisine bakacak şekilde konumlandırılmıştır (Şekil 3). Yoğuşturucu panelin alt kısmında ise yoğuşan suyun toplandığı yoğuşma kanalları yer almaktadır. 2.1.4. Su şartlandırma sistemi (Hydraulic system) Yoğuşturucu panele gönderilen suyun şartlandırıldığı sıcaklığının ve debisinin ayarlandığı ve kontrol edildiği su şartlandırma ve kontrol sistemi kullanılmıştır. Su şartlandırma sistemi sırasıyla; su soğutma grubu, karıştırıcı tank ve içerisinde yer alan ısıtıcı rezistans, genleşme tankı, su sıcaklığının ayarlandığı 4 yollu vana, su debisinin ayarlandığı üç yollu vana, ultrasonik debimetre, kolektör ve yoğuşturucu panelden oluşmaktadır. Ayrıca, hidrolik sistem üzerinde yoğuşturucu panele giriş (Tw1) - çıkış (Tw2) noktalarından, 4 yollu vananın çıkışından (Tw3), karışım tankı içerisinden (Tw4) ve çiller giriş (Tw5) - çıkışından (Tw6) sıcaklık ölçümünün yapıldığı su sıcaklık sensörleri bulunmaktadır. Su şartlandırma sisteminin şematik görünümü Şekil 5’de gösterilmiştir. Su şartlandırma sisteminde kullanılan donanımlar hakkında detaylı bilgi referans [39]’da detaylı olarak verilmiştir. 2.1.5. Deney odası ölçüm sistemi (Measurement system) Deney odasını çevreleyen hacimlerde sıcaklık ve nem kontrolü için klimaların hava emiş noktasından sıcaklık ve nem değerleri tek bir noktadan okunmuştur. Deneylerin yapıldığı Hacim-1 içerisinde ise farklı noktalardan hava sıcaklığı (Ta) ve bağıl nem oranı değerleri (H), yüzeylerin sıcaklıkları (Ts) ölçülmüştür. Mahal (Hacim-1) içerisinde toplamda Eksen-1 ve Eksen-2 üzerinde 9 noktadan hava sıcaklığı ve 4 noktadan hava bağıl nem değerleri ölçülmüştür. Ayrıca 9 farklı noktadan yüzey sıcaklığı ölçülmüştür. Şekil 6, mahal içerisindeki sıcaklık ve nem Şekil 3. a) Hacim-1 üç boyutlu görünümü b) Hacim-1 ölçüm sensörlerinin konumları ve Tablo 1’de de test içerisindeki test ekipmanları [38] odasındaki koordinatları verilmiştir. Hava ve yüzey sıcaklık ( a) Three-dimensional view of volume-1 b) Test equipment in volume-1) sensörü olarak K tipi ısıl çiftler kullanılmıştır. Kullanılan hava ısıl çiftlerinin çevresi alüminyum ışınım bariyeri ile 2.1.3. Yoğuşturucu panel (The condensing panel) kaplanmış, bariyerin altından ve üstünden hava akışı oluşabilmesi için boşluklar bırakılmıştır. Yüzey ısıl çiftlerin Yoğuşmanın gerçekleşeceği yoğuşturucu panel bakır boru ve ise yüzeye yapıştırılmasından sonra üzeri yalıtılmıştır. Isıl alüminyum malzemeden oluşmaktadır. 12 mm çapındaki çiftlerin yüzeye tam temas ettiği ve hava sıcaklığından izole 1061 Koca / Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University 33:3 (2018) 1055-1072 Şekil 4. Yoğuşturucu panel a) bakır borular b) ön yüzey (Condensing plate a) copper pipes b) front surface) [38] Şekil 5. Hidrolik sistem iki boyutlu şematik gösterimi (Two-dimensional schematic view of the hydraulic system) [38] edildiğinden emin olunmuştur [39]. Burada kullanılan tüm ile yapılmıştır. Testlerin yapıldığı Hacim-1’den alınan sıcaklık ve nem sensörlerinin kalibrasyonu yapılmıştır ve ölçümlerin işlenmesi ve kaydedilmesi ise National sonuçları ref. [39]’da verilmiştir. Sıcaklık sensörlerinin Instrument firmasının veri işleme ve toplama cihazı olan kalibrasyon eğrilerinde (R2 > 0,999) değeri yakalanmış ve PXI© sistemiyle yapılmıştır. Veri toplama, kontrol ve ölçüm hassasiyetlerinin ±0,1°C olduğu görülmüştür. Nem haberleşme sistemleriyle alakalı daha teferruatlı bilgi ref. ölçümlerinde kalibre edilmiş, ±0,3°C doğrulukta sıcaklık [39]’da verilmiştir. ölçümü, ± %1,5 doğrulukta bağıl nem ölçümü yapabilen, kapasitif sıcaklık-nem transmitteri kullanıştır. Sensörün 2.2. Deneysel Yöntem (Experimental Method) tekrarlanabilirliği ise sıcaklık ölçümünde ±0,1°C bağıl nem ölçümünde ± %0,1’dir. Deneylere başlamadan önce, deney yapılan mahal içerisindeki hava ve yüzey sıcaklıklarının istenilen sıcaklığa 2.1.6. Veri toplama ve kontrol sistemleri getirilmesi için, çevre şartları (çevreleyen hacimler) belirli (Data acquisition system) sıcaklıklara ayarlandı. Bu şekilde, deney odası hava ve yüzey sıcaklıklarının istenilen sınır şartlarına (±0,2°C) getirilmesi Çevre hacimlerdeki sıcaklık, nem kontrolü ve hidrolik sağlandı. İç hacmin ve yüzeylerin belirli sıcaklığa sistemdeki su sıcaklık ve debilerinin kontrolü PLC sistemi gelmesinden sonra, oda (Hacim-1), kurutucu ve 1062 Koca / Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University 33:3 (2018) 1055-1072 Şekil 6. Mahal içerisindeki sıcaklık ve nem sensör dizilimleri (Arrangements of the temperature and relative humidity sensors) [38] nemlendirme sistemi ile istenilen başlangıç nem değerlerine, İstenilen hassasiyette ve istenilen çevre şartları ± %0,3 hassasiyetle, getirildi. Kullanılan ultrasonik sağlandığında ise, yoğuşturucu panele su verilmeye nemlendirici ve fan ile içeriye verilen nemin homojen başlanmıştır. Yoğuşturucu panele gönderilen suyun debisi dağılması sağlanmıştır. İç hacimde istenilen şartların her bir deney için sabit ve 0,04 kg/sn olarak belirlenmiştir. sağlanmasından sonra çevre hacimler de iç hacim ile aynı Gönderilen su sıcaklığı ise istenilen yoğuşturucu yüzey şartlara getirildi. Yapılan tüm deneylerde, deney odasının sıcaklığının sağlanması için testlere göre değişiklik başlangıç şartlarına getirilmesi ortalama 5-6 saat sürmüştür. göstermiştir. Yoğuşturucu panelin yüzey sıcaklığı önemli bir Başlangıç şartlarına getirmenin bu kadar uzun sürmesinin parametre olduğundan yoğuşturucu panel yüzey sıcaklığı da sebebi, test odasının büyük ve birden çok hacme sahip istenilen şartlara getirildiğinde, nihai ölçümler başlatılmıştır. olması ve uzun sürecek testler öncesi sistemin belli bir süre Tüm deneylerde, deney odasındaki tüm yüzeyler ve hava kararlı halde tutulmak istenmesidir. Bu şekilde başlangıç sıcaklıkları 25°C başlangıç şartlarına getirilmiştir. koşullarının uzun tutulmasıyla, tüm hacimlerde homojen Yoğuşturucu yüzey sıcaklığı ve mahal içerisindeki ortalama sıcaklık ve nem dağılımları ile kararlı sınır ve çevre şartları başlangıç bağıl nem oranı değerleri değişken olarak oluşturulabilmiştir. Son olarak, yüzeylerde homojen sıcaklık çalışılmıştır. Yoğuşturucu yüzey sıcaklığı çiğ noktası dağılımının kontrolü için ısıl kamera ile yüzey sıcaklık sıcaklığından düşük olduğundan, panel üzerinde yoğuşma ve dağılımları ölçülmüştür. buna bağlı olarak mahal içerisindeki bağıl nem değeri düşmeye başlamıştır. Yoğuşan su ise hidrofobik sıvı ile Tablo 1. Sıcaklık ve nem sensörlerinin konumları yüzeyleri kaplı toplama kanalları aracılığıyla hassas terazide (Locations of the temperature and relative humidity sensors) toplanmıştır. Deneyler sırasında, iç hacimdeki tüm yüzey, Sensor x-ekseni y-ekseni z-ekseni hava sıcaklıkları ve bağıl nem oranı değerleri, yoğuşturucu Ta1 1 225 200 panele gönderilen suyun giriş ve çıkış sıcaklıkları ve debisi, Ta2 2 225 200 yoğuşan miktar ve çevre hacimleri sıcaklık ve nem değerleri Ta3 3 225 200 her bir zaman adımı için ölçülmüş ve kaydedilmiştir. Ta4 4 225 200 Ölçümler 1’er dakika aralıkla yapılmış ve tüm veriler Ta5 5 225 200 kaydedilmiştir. Zamana bağlı veriler incelendiğinde, 30 Ta6 50 225 200 dakikalık aralıklarda sonuçların kendi içerisinde çok fazla Ta7 100 225 200 değişmediği tespit edilmiştir. Bu yüzden zamana bağlı Ta8 200 225 200 ifadelerde, her 30 dakikalık aralıklardaki verilerin ortalaması Ta9 200 225 250 alınarak hesaplamalar yapılmıştır. Testler başlangıç H1 5 250 200 koşullarına göre toplamda 15-40 saat arasında sürmüştür. H2 150 250 200 Test odasındaki sınır şartlarının sürekliliği ve deneysel H3 225 250 100 çalışmalar öncesi yapılan diğer ön çalışmalar ref. [39]’da H4 225 250 200 verilmiştir. 1063 Koca / Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University 33:3 (2018) 1055-1072 3. SONUÇLAR VE TARTIŞMALAR iken deneyler sonunda bu farkın yaklaşık %5’e düştüğü (RESULTS AND DISCUSSIONS) görülmüştür. Deneysel çalışmalarda farklı yoğuşturucu yüzey sıcaklıkları ve farklı başlangıç bağıl nem oranı koşullarına göre 10 farklı deney yapılmıştır. Yoğuşturucu yüzey sıcaklığının parametre olarak çalışıldığı deneylerde; 10,5°C, 10,9°C, 11,4°C, 12,3°C, 13°C ve 14°C ortalama yoğuşturucu yüzey sıcaklıkları çalışılmıştır. Başlangıç bağıl nem oranı parametresinin çalışıldığı deneylerde ise; %85, %80, %75, %70 ve %65 bağıl nem oranı değerleri kullanılmıştır (Tablo 2). Elde edilen ölçüm sonuçları kullanılarak mahal içerisindeki sıcaklık, nem dağılımları ve genel konfor hesaplamaları yapılmıştır. Son bolümde ise, önerilen panelin, deneyler sırasında alınan diğer ölçümler kullanılarak elde edilen, ısıl performans sonuçları verilmiştir. 3.1. Mahal İçerisindeki Bağıl Nem Oranı Dağılımı (Distribution of the Relative Humidity Ratio in the Test Room) Tüm deneylerde görülen ortak sonuç doyma sıcaklığının altında yüzey sıcaklığına sahip yoğuşturucu panel üzerinde su buharının yoğuşmasıyla mahal içerisindeki bağıl nem oranı zamanla azalmaktadır. Bu azalma başlangıçta hızlı iken, bağıl nem değerinin belli bir değerin altına düşmesiyle bağıl nemdeki düşüş miktarı da azalmıştır. Bu durumun nedenleri ise su şekilde açıklanabilir; yoğuşan su buharı miktarı, hava içerisindeki su buharının kütle oranının azalmasıyla, zamana bağlı olarak azalmıştır. Ayrıca Şekil 7. Zamana bağlı mahal içerisindeki ortalama bağıl yoğuşturucu panel yüzeyine yakın bölgelerde kuru hava nem oranı değişimi miktarının zamanla birikmesi, su buharı difüzyonuna direnç (Transient relative humidity ratio distribution in the room) oluşturmuştur ve bu durum da zamana bağlı yoğuşmanın azalmasına neden olmuştur [39]. Yoğuşturucu panel yüzey Şekil 8’de ise Deney-7 için, farklı zaman adımlarındaki sıcaklığının daha düşük olduğu deneylerde bağıl nem oranı yatay eksendeki (Eksen-1) bağıl nem oranı dağılımı düşüşü, beklendiği üzere, daha hızlı gerçekleşmiştir (Şekil verilmiştir. Örneğin, 240. dakikada 5 cm’de bağıl nem oranı 7a). Aynı panel yüzey sıcaklığı için, farklı başlangıç bağıl %84,9, 150 cm’de %77,2, 225 cm’de %76,9 olarak dağılım oranı nem değerlerine göre yapılan deneylerde ise, belli bir göstermiştir. 5-150 cm arasında su buharı kütle oranı zamandan sonra (1200 min) bağıl nem değerlerinin aynı dağılımında büyük farklılıklar oluşurken, 150 cm’den sonra değerlere yaklaştığı görülmüştür (Şekil 7b). Bu durumun yatay düzlemde bu farklar küçülmüştür (Şekil 8). sebebi ise; bağıl nem oranının yüksek olduğu durumlarda, bir başka deyişle hava içerisindeki su buharı kısmi basıncının 3.2. Mahal İçerisindeki Hava Sıcaklık Dağılımı yüksek olduğu durumda, yoğuşma miktarının artmasından (Air Temperature Distribution in the Test Room) dolayı düşüş daha hızlı gerçekleşmiştir. Bu sonuç gösteriyor ki, mahal içerisindeki başlangıç bağıl nem oranı yüksek Yoğuşturucu panelin yüzeyine dik yatay eksendeki sıcaklık değerlerde olsa bile, buna bağlı yoğuşma miktarının dağılımı, Deney-1 için, Şekil 9’da verilmiştir. Tüm artmasıyla, belli bir zaman içerisinde mahal içerisindeki deneylerde görülen benzer eğilim, sıcaklık gradyani yüzeyle bağıl nem oranı değeri yine de konfor seviyesine 2 cm uzaklık arasında oluşmaktadır. Şekil 9a ve 9b’den de gelebilmektedir. Bu bağlamda, Deney-7 (D7) ile Deney-10 görüleceği gibi mahal diğer bölgelerinde yatayda homojen (D10) arasındaki başlangıçtaki bağıl nem oranı farkı %20 sıcaklık dağılımı elde edilmiştir. Tablo 2. Yürütülen deneysel çalışmalar (Experimental cases) Parametre D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 Ts (°C) 10,5 10,9 11,4 12,3 13 14 10,5 10,5 10,5 10,5 φH,0 (%) 75 75 75 75 75 75 85 80 70 65 Ta,0 (°C) 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 Tsw,0 (°C) 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 1064 Koca / Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University 33:3 (2018) 1055-1072 incelemesi detaylı olarak ref. [38]’de verilmiştir. Hava sıcaklığı ölçümü alınan yüzeye en yakın nokta noktadaki sıcaklık düşüşü, beklendiği üzere, diğer noktalara göre daha hızlı gerçekleşmiştir. Düşüsün yaşandığı ilk 400 dakikada 1 cm mesafede düşüş, yaklaşık 4°C olurken, bu değer mahalin ortası olan 200 cm mesafede 2°C olarak gerçekleşmiştir. Sistemin dengeye gelmesinden sonra, mahal içerisindeki sıcaklıklar çok fazla değişim göstermemiştir. 3.3. Genel Isıl Konfor İncelemesi (Thermal Comfort Examination) Bu bölümde, yapılan deneysel çalışmaların sonuçları kullanılarak mahal içerisindeki genel ısıl konfor şartları incelenmiştir. Genel konfor hesaplamalarında Fanger [45]’in Şekil 8. Deney-7 (%85) yatay eksende oluşan bağıl nem konfor teorisi kullanılmıştır. Genel konfor teorisi dışında ısıl oranı dağılımı konforun diğer bir ölçüsü ise yerel konfordur. Yerel konfor (Experiment-7 (%85) relative humidity ratio distribution in the horizontal parametreleri; ışınım sıcaklık asimetrisi, hava akımı, düşey axial) yöndeki hava sıcaklık farkı ve zemin yüzey sıcaklığıdır. Bu çalışmada yerel konfor parametreleri incelenmemiştir. Bu Şekil 10’da Deney-1 için Eksen-1 üzerinde farklı çalışmadaki ısıl konfor incelemeleri ISO 7730 [46] noktalardaki sıcaklıkların zamana bağlı olarak değişimi standartlarının belirlediği kriterler dikkate alınarak verilmiştir. Sonuçlardan da görüldüğü üzere, mahal yapılmıştır. içerisindeki sıcaklık değerleri tüm noktalarda zamanla azalmıştır. Yoğuşturucu panel üzerinde gerçekleşen duyulur 3.3.1. Genel ısıl konfor teorisi (Thermal comfort theory) ve gizli ısı transferi ile mahal içerisinde belli miktarda soğutma etkisi oluşturmuştur. Yoğuşturucu panel yüzeyi ile Isıl konfor, ısıl ortamdan duyulan memnuniyeti belirten bir mahal içerisindeki hava arasındaki eş zamanlı ısı-kütle geçişi kavram olarak tanımlanmaktadır [47]. Bireysel konforun Şekil 9. Deney-1 yatay yöndeki hava sıcaklık dağılımı (Experiment-1 air temperature distribution in the horizontal axial) Şekil 10. Deney-1 mahal içerisinde zamana bağlı hava sıcaklığı değişimi (Experiment-1 transient air temperature distribution in the room) 1065 Koca / Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University 33:3 (2018) 1055-1072 sağlanması fiziksel, fizyolojik, psikolojik ve diğer Yukarıdaki denklemlerde; PMV = Tahmin edilen ortalama faktörlerden etkilenen bir süreçtir. Fanger [45], psikolojik oy, PDD =  Tahmin edilen konforsuzluk oranı (%), M = teori ile istatistiksel verileri birleştirmiş ve ısıl duyarlılığı Metebolizma (W/m2), W = dış iş, Icl = Giysilerin ısıl direnci, öngören bir matematiksel model geliştirmiştir. Fanger [45]’e fcl = Giysili vücut yüzeyinin giysisiz vücut yüzeyine oranı, Ta göre aktivite hızı, giysi, ortamın hava sıcaklığı, ortalama = Hava sıcaklığı (°C), Tmrt = Ortalama ışınım sıcaklık, (°C), ışınımsal sıcaklık, hava hızı ve bağıl nem gibi altı konfor Var = Hava hızı (m/s), Pa = su buharı kısmi basıncı, h = Isı değişkeni, konfor şartlarını belirlemek için kullanılan PMV taşınım katsayısı (W/m2.K), Tcl = Giysilerin yüzey sıcaklığı (Predicted Mean Vote) göstergesini meydana getirmektedir. (°C). Fanger [45], PMV göstergesini standart bir ölçeğe göre (Tablo 3) ısıl ortam değişkenlerinin (hava sıcaklığı, bağıl PPD (Percentage of Dissatisfied) göstergesi, elde edilen nem, hava hızı, ortalama ışınımsal sıcaklık) ve kişisel PMV değerini kullanarak ısıl konfor memnuniyetsizlik değişkenlerin (aktivite hızı ve giysi) herhangi bir durumunu tahmin etmek için kullanılmaktadır. Hesaplanan kombinasyonunun kalabalık bir insan grubu üzerindeki PMV değeri kullanılarak Eş. 5 yardımıyla PPD hesaplanır etkisini oylama yoluyla tespit eden bir parametre olarak [45]. tanımlamaktadır. PPD=100-95exp -0,03353PMV4-0,2179PMV2 (5) Tablo 3. Isıl konfor cetveli (Thermal comfort scale) [47, 48] İnsanlar üzerindeki etki Yukarıda belirtilen genel ısıl konfor ifadesini etkileyen +3 Sıcak parametreler, ısıl ortam değişkenleri ve kişisel değişkenler olarak ikiye ayrılabilir. Kapalı bir ortamda, ısıl konforu +2 Ilık etkileyen ortam değişkenleri; hava sıcaklığı, ortalama ışınım +1 Hafif ılık sıcaklığı, hava hızı ve havanın nemliliğidir [45, 46]. Isıl 0 Denge (Nötr) konforu etkileyen kişisel değişkenler ise aktivite düzeyi ve -1 Hafif serin giysi türüdür [47]. Eş. 1-5 çözüldüğünde PPD ile PMV -2 Serin arasındaki ilişki elde edilir (Şekil 11). Şekilde, ASHRAE 55 -3 Soğuk [48] ve ISO 7730 [46], standartlarına göre (hafif aktivite yapan bir kişiye göre) ısıl konforun sağlandığı bölge yeşil PMV değeri; aktivite hızı, giysi yalıtımı, ortam hava kısım, ısıl konforsuz bölge ise kırmızı ile gösterilmiştir. İdeal sıcaklığı, ortalama ışınım sıcaklık, hava hızı ve bağıl nemin ısıl konfor durumu, PMV değeri sıfır olduğunda yani denge farklı birleşimi için Eş. 1 kullanılarak hesaplanabilmektedir durumu oluştuğunda sağlanır. Şekilde; 0,5 - 1 arası hafif ılık, [45]. 1-2 arası ılık, (-0,5) - (-1) arası hafif serin, (-1) - (-2) arası serin hissedilen bölgeler olarak ifade edilebilir [47]. ⎡ M-W -3,05.10-3 5733-6,99 ⎢ M-W -P ⎤ a ⎢ ⎥-0,42 M-W -58,15 -1,7.10-5 ⎥ 0,303 ⎢ M. 5867-Pa ⎥ PMV= e-0,036M ⎢⎢ -0.0014.M.(34-Ta)-3,96.10-8 ⎥ (1) +0,028 ⎥⎢⎢ (Tcl+273) 4- ⎥⎥f ⎢ cl (Tmrt+273)4 ⎥ ⎣ -fcl.h. Tcl-Ta ⎦ Burada Tcl, h ve fcl terimleri sırasıyla Eş. 2, Eş. 3 ve Eş. 4 ile hesaplanır. Eş. 2 ve Eş. 3 iterasyon ile çözülmektedir [38]. (T +273)4- T = 35,7-0,028 3,96.10 -8+f clcl 4 cl M-W -I (T +273) (2) cl mrt +fcl.h. Tcl-Ta ⎧2,38|Tcl-T |0,25a ⇐ 2,38|Tcl-Ta|0,25 ⎪ ⎪⎫ Şekil 11. Genel ısıl konfor kriterlerine bağlı olarak PMV->12,1 Var PDD ilişkisi h= ⎨ 12,1 V ⇐ 2,38|T -T |0,25 ⎬ (3) (PMV-PDD dependency based on the general thermal comfort criteria) ⎪ ar cl a⎩ ⎪ <12,1 Var ⎭ 3.3.2. Isıl konfor sonuçları (Thermal comfort results) 1+1,29Icl ⇐ Icl≤0,078 m2K/W Yukarıda verilen hesaplama yöntemi kullanılarak zamana fcl= ⇐ (4) 1,05+0,645I I >0,078 m2K/W bağlı PMV ve PDD değerleri ve deney odasında, genel cl cl 1066 Koca / Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University 33:3 (2018) 1055-1072 konfor şartlarının ölçütü olan PMV dağılımı/değişimi 0,89 iken 360. dakikadan itibaren ortamdaki bağıl nem oranı incelenmiştir. PMV değerinin hesabında, mahalin orta değerinin azalması ve hava sıcaklığının düşmesiyle ısıl kısımlarından ölçülen ortalama hava sıcaklıkları (Ta), konfor şartlarına ulaşılmıştır. 360-1200 dakikaları arasında ortalama ışınımsal sıcaklık (Tmrt), bağıl nem değeri (H3, H4) PMV değeri çok değişmezken, 1200. dakikada PMV’nin 0,17 ve sayısal çalışmalardan hesaplanan hava hız (Var) değerleri değerine gelmesiyle ideal ısıl denge durumuna kullanılarak hesaplamalar yapılmıştır (Deneylerin her biri yaklaşılmıştır. Deney başlangıcında sıcaklık yaklaşık 25°C için yürütülen sayısal çalışmalarda hava hızı ortalama 0,05 iken, deneyler sonunda sıcaklık 22°C’ye düşmüştür. Aynı m/s olarak hesaplanmıştır. Bu yüzden hava hızı sabit ve 0,05 şekilde bağıl nem oranı değeri de %75’den %53,5’e m/s olarak kabul edilmiştir). Sayısal çalışmaların sonuçları düşmüştür. Deney-3’de; 30. dakikada PMV değeri 1,07 iken ref. [39]’de verilmiştir. Zamana bağlı hesaplamalarda, 480. dakikadan itibaren ortamdaki bağıl nem oranı değerinin deneysel yöntemlerde de belirtildiği, gibi 30 dakikalık azalması ve hava sıcaklığının düşmesiyle ısıl konfor verilerin ortalamaları kullanılmıştır. Her 30 dakikalık verinin şartlarına ulaşılmıştır. 480-1200 dakikaları arasında PMV ortalaması, tek bir ortalama ölçüm noktası olarak grafiklerde değeri çok değişmezken, 1200. dakikada PMV’nin 0,27 gösterilmiştir. Hesaplamalarda giysi yalıtım değeri 1 clo = değerine gelmesiyle ideal ısıl denge durumuna 0,155 W/m2∙K, birey aktivite hızı ise met = 1,2 (rahat ayakta yaklaşılmıştır. Deney başlangıcında sıcaklık yaklaşık 25,5°C durma pozisyonu) kabul edilmiştir. PMV eşitliğinde iken, deneyler sonunda sıcaklık 22,2°C’ye düşmüştür. Aynı kullanılan değişken büyüklükler ve elde edilen sonuçlar şekilde bağıl nem değeri de %73,5’den %59,8’e düşmüştür. Tablo 4’de verilmiştir: Şekil 12’de Deney-1, Deney-3, Deney-6’da; 30. dakikada PMV değeri 0,99 iken 600. Deney-6, Deney-7, Deney-10, için zamana bağlı PMV dakikadan itibaren ortamdaki bağıl nem değerinin azalması değişimi verilmiştir. Deney-1’de; 30. dakikada PMV değeri ve hava sıcaklığının düşmesiyle ısıl konfor şartlarına Tablo 4. PMV eşitliğinde kullanılan değişken büyüklükler ve elde edilen sonuçlar (Variable parameters were used in the PMV equation) Süre DENEY-1 DENEY- 3 DENEY- 6 (min) Tair Tmrt H PMV PDD Tair Tmrt H PMV PDD Tair Tmrt H PMV PDD 30 24,6 24,5 75,1 0,89 21,7 25,4 25,2 73,5 1,07 29,2 25,0 24,9 74,1 0,99 25,7 120 24,1 24,0 72,9 0,77 17,5 24,9 24,8 72,0 0,95 24,0 24,6 24,5 73,0 0,89 21,7 240 23,3 23,3 69,5 0,57 11,8 24,2 24,4 69,5 0,79 18,2 24,0 23,9 71,1 0,73 16,2 360 22,8 22,7 66,7 0,43 8,9 23,6 23,5 67,4 0,62 13,0 23,6 23,5 69,6 0,62 13,1 480 22,4 22,3 64,1 0,32 7,1 23,2 23,1 65,6 0,51 10,4 23,3 23,2 68,3 0,54 11,1 600 22,1 22,1 61,7 0,25 6,3 22,9 22,8 63,9 0,43 8,9 23,0 22,9 67,3 0,48 9,8 720 22,1 21,9 59,2 0,21 5,9 22,7 22,6 62,4 0,37 7,8 22,9 22,8 66,6 0,44 9,0 840 22,1 22,0 57,4 0,20 5,8 22,5 22,4 61,4 0,33 7,3 22,7 22,6 65,9 0,41 8,5 960 22,1 22,1 55,7 0,20 5,8 22,4 22,3 60,9 0,31 7,0 22,7 22,6 65,4 0,38 8,0 1200 22,0 22,0 53,5 0,17 5,6 22,3 22,2 59,8 0,27 6,5 22,5 22,4 64,2 0,34 7,4 Süre DENEY-7 DENEY- 10 (min) Tair Tmrt H PMV PDD Tair Tmrt H PMV PDD 30 25,4 25,3 84,7 1,15 32,8 24,8 24,7 68,5 0,83 20,6 120 24,7 24,6 81,3 0,97 24,9 24,6 24,5 67,3 0,71 16,0 240 23,9 23,8 77,7 0,76 17,2 23,4 23,3 65,2 0,58 12,0 360 23,3 23,2 73,4 0,59 12,3 22,8 23,2 63,2 0,42 9,2 480 22,9 22,8 70,7 0,47 9,6 22,3 22,8 61,5 0,31 7,7 600 22,6 22,5 67,9 0,38 8,0 22,1 22,4 59,6 0,25 6,3 720 22,4 22,2 65,5 0,31 7,0 22,0 22,4 58,6 0,23 6,1 840 22,2 22,1 63,2 0,26 6,4 22,0 21,9 57,6 0,18 5,3 960 22,1 22,0 61,3 0,23 6,1 21,9 21,8 56,3 0,15 5,2 1200 22,0 21,8 58,5 0,18 5,7 21,9 21,7 54,9 0,11 5,1 1560 21,9 21,7 55,8 0,14 5,4 - - - - - 2280 21,8 21,7 53,4 0,12 5,3 - - - - - 1067 Koca / Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University 33:3 (2018) 1055-1072 Şekil 12. Zamana bağlı PMV-PDD değişimi a) Deney-1 b) Deney-3 c) Deney-6 d) Deney-7 e) Deney-10 (Time dependent PMV-PDD trends a) Experiment-1 b) Experiment-3 c) Experiment-6 d) Experiment-7 e) Experiment-10 ulaşılmıştır. 1200. dakikada PMV’nin değeri 0,34 olmuştur. de %68,5’den %54,9’a düşmüştür. Şekil 13a’da farklı Deney başlangıcında sıcaklık yaklaşık 25°C iken, deneyler başlangıç bağıl nem oranı değerlerinin çalışıldığı sonunda sıcaklık 22,5°C’ye düşmüştür. Aynı şekilde bağıl deneylerdeki zamana bağlı olarak PMV değişimleri nem değeri de %74,1’den %64,2’e düşmüştür. Deneyler verilmiştir. Deneylerde, PMV değeri zamanla logaritmik tamamlandığında ısıl konfor şartları sağlanmış olsa da bağıl olarak azalmıştır. Bu şekilde logaritmik eğilim nem değeri konfor bandının dışına çıkmıştır. Deney-7’de; göstermesinin nedeni yoğuşma akısının [39] ve buna bağlı 30. dakikada PMV değeri 1,15 iken 480. dakikadan itibaren olarak bağıl nem oranı değerinin de zamana bağlı logaritmik ortamdaki bağıl nem değerinin azalması ve hava sıcaklığının olarak azalmasıdır. Çünkü yoğuşma ile beraber ısıl konforun düşmesiyle ısıl konfor şartlarına ulaşılmıştır. 1200. dakikada en önemli değişkenleri olan hem hava sıcaklığı hem de bağıl PMV değeri 0,18, 2280. dakikada ise 0,12 olarak olmuştur. nem oranı düşmektedir. Deney-1’de; 480-840 dakikaları Deney başlangıcında sıcaklık yaklaşık 25,4°C iken, deneyler arasında, ortalama yüzey sıcaklığı 10,6°C, hava sıcaklığı sonunda sıcaklık 21,8°C’ye düşmüştür. Aynı şekilde bağıl 22,5°C, bağıl nem oranı değeri %67 iken saatlik PMV nem oranı değeri de yaklaşık %84,7’den %53,4’e düşmüştür. değişimi -0,025 PMV/saattir. Bu değişim Deney-7 ve Deney-10’da; 30. dakikada PMV değeri 0,83 iken 360. Deney-10’da sırasıyla 0,035 ve 0,02’dir. Her üç deneydeki dakikadan itibaren ortamdaki bağıl nem oranı değerinin PMV değeri 1200 dakikadan sonra birbirine çok azalması ve hava sıcaklığının düşmesiyle ısıl konfor yaklaşmaktadır. Mahal içerisindeki bağıl nemin yüksek şartlarına ulaşılmıştır. 1200. dakikada PMV değeri denge olduğu durumda, yoğuşma akısı arttığından ısıl konfor durumuna yaklaşarak 0,11 olmuştur. Deney başlangıcında sınırına gelme süresi de hızlanmaktadır. Başlangıç bağıl nem sıcaklık yaklaşık 24,8°C iken, deneyler sonunda sıcaklık değerinin %60 olduğu durumda 1200. dakikada PMV değeri 21,9°C’ye düşmüştür. Aynı şekilde bağıl nem oranı değeri 0,11 iken, %85 bağıl nem durumda bu değer 0,18’dir. 1068 Koca / Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University 33:3 (2018) 1055-1072 Şekil 13. Zamana bağlı PMV değişim kıyaslaması (Time dependent PMV comparisons) Dolayısıyla, farklı bağıl nem değerine sahip hacimlerde ısıl mahal içerisindeki diğer noktalara göre daha düşük hava konfora erişme süresi, bağıl nem oranı değerine göre çok sıcaklık değerinin olmasıdır. Bu duruma göre, hava fazla değişmemektedir. Mahal içerisinde bağıl nemin sıcaklığının bağıl nem oranına göre, ısıl konfor üzerindeki artmasıyla, daha genel bir ifadeyle yoğuşma potansiyelinin etkisinin daha fazla olduğu söylenebilir. 120. dakikada, 4 cm artmasıyla, yoğuşturucu panel üzerinde de yoğuşma artacak mesafede; hava sıcaklığı 21,1°C bağıl nem oranı değeri ve yoğuşturucu panel belli bir süre sonra (~480 min) ortamı %82,9 iken, 150 cm mesafede; hava sıcaklığı 23,8°C bağıl her durumda ısıl konfor şartlarına getirecektir. Deney süresi nem oranı değeri %71,7, 200 cm mesafede; hava sıcaklığı uzun olan Deney-7 sonuçlarına baktığımızda ise, 1200. 24,1°C bağıl nem oranı değeri %72,2’dir. Benzer sonuçlar dakikadan sonra PMV değeri çok fazla değişmemiştir. Bu Deney-7 için Şekil 14b’de görülmektedir. 600. dakikadan durum da gösteriyor ki; yoğuşturucu panelin ısıl konfora sonra mahalin her bölgesinde ısıl konfor şartları olan etkisi, ağırlıklı olarak ilk 240 dakikada olmaktadır. sağlanmıştır. Şekil 13b’de farklı Yoğuşturucu panel yüzey sıcaklıklarının çalışıldığı deneylerdeki, PMV değişimi görülmektedir. Bu dakikada 4 cm mesafede; hava sıcaklığı 19,5°C bağıl nem Beklendiği üzere panel yüzey sıcaklığı düştüğünde yoğuşma oranı değeri %77 iken, 150 cm mesafede; hava sıcaklığı akısının artmasına bağlı olarak, ısıl konfor şartlarına ulaşma 22,4°C bağıl nem oranı değeri %68,8, 200 cm mesafede; süresi de hızlanmaktadır. hava sıcaklığı 22,9°C bağıl nem oranı değeri %67,9’dir. 1200. dakikada 4 cm mesafede hava sıcaklığı 19,2°C’ye Şekil 14a’da, Deney-2 şartlarında belli zaman aralıklarındaki kadar düştüğünden PMV -0,15’e kadar düşmüştür. Bu yatay yöndeki PMV dağılımları görülmektedir. Başlangıç deneyde yüksek bağıl nem ve yüksek yoğuşma akısından şartlarında mahal içerisindeki her noktada ısıl konfor şartları kaynaklanan yatay yönde su buharı kütle oranı dağılım görülmezken, 120. dakikada sadece 4 cm mesafede ısıl aralığı daha geniştir. Örneğin; 120. dakikada 4 cm mesafede konfor şartların sağlandığı görüldü. Fakat 600 ve 960. PMV değeri 0,52 iken, 200 cm mesafede bu değer 0,97’dir. dakikalarda ise mahal içerisindeki her noktada ısıl konfor Şekil 14c’de Deney-9 için ısıl konfor dağılım sonuçları şartlarının sağlandığı görülmektedir. Panele en yakın görülmektedir. Bu deneyde yatay yönde çok fazla nem noktada ısıl konfor şartlarının daha iyi olmasının nedeni; o değişimi oluşmadığından yatay yönde PMV dağılımları diğer bölgede bağıl nem oranı değerinin yüksek olmasına rağmen, deneylere kıyasla çok farklılık göstermemiştir. 1069 Koca / Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University 33:3 (2018) 1055-1072 deneylerin yapıldığı mahal içerisindeki genel ısıl konfor şartları değerlendirilmiştir. Genel konfor hesaplamalarında Fanger [45]’in konfor teorisi kullanılmıştır. Tüm deneylerde, kullanılan yoğuşturucu panel ile başlangıçta ısıl konforsuzluk şartlarında olan deney odasında, belli süre sonra ısıl konfor şartları sağlanmıştır. Panel yüzey sıcaklığı 10,5°C ve mahal içerisinde başlangıç bağıl nem oranı değerinin yaklaşık %75 olduğu şartlarda ısıl konfor şartları sadece panel ile 360 dakikada sağlanabilmiştir. Isıl konfor şartlarına ulaşma süresi mahal içerisindeki başlangıç PMV değerine ve panelin nem alma kapasitesine bağlı değişim göstermiştir. Tüm deneylerde PMV değeri zamana bağlı olarak logaritmik azalmıştır. Bu şekilde logaritmik eğilim göstermesinin nedeni, yoğuşma akısının da zamana bağlı olarak logaritmik eğilim göstermesidir. Çünkü yoğuşma ile beraber hem hava sıcaklığı hem de bağıl nem değerleri düşmüştür. Yoğuşturucu panelin en etkin olduğu dönemin devreye girmesinden sonra ilk 30 min olduğu görülmüştür. Yoğuşma ile mahal içerisindeki sıcaklık ve bağıl nem değerinin zamana bağlı olarak düşmesi, diğer bir deyişle, hava içerisindeki su buharının kütle oranının zamanla azalmasıyla PMV’deki değişim de azalmıştır. Farklı başlangıç bağıl nem oranı şartlarına sahip deneylerde, başlangıçta PMV değerlerindeki fark fazla iken, konfor durumunun sağlandığı zaman aralıklarında PMV değerleri arasındaki farklar azalmıştır. Dolayısıyla, farklı bağıl nem yüküne sahip hacimlerde ısıl konfora erişme süresi, bağıl nem oranı değerine göre çok fazla değişmeyecektir. Mahal içerisinde bağıl nemin artmasıyla, daha genel bir ifadeyle yoğuşma potansiyelinin artmasıyla yoğuşturucu panel üzerinde de yoğuşma artacak ve yoğuşturucu panel belli süre sonra (~480 min) ortamı her durumda ısıl konfor şartlarına getirecektir. Ayrıca, farklı yoğuşturucu panel yüzeyi sıcaklığının ısıl konfora etkisinin incelediği deney sonuçları gösteriyor ki; yüzey sıcaklığının düşmesi ısıl konforun sağlanma süresini etkilemektedir. Örneğin, Deney-1’de 30 min sonunda, PMV değeri 0,89 iken bu değer Deney-3’de 1,07 olmuştur. Önerilen yoğuşturucu panelin mahal içerisindeki gizli ısı yükünü karşılamasının dışında, belli bir miktar soğutma ile duyulur ısı gerçekleştirildiği de görülmüştür. Örneğin Deney-1’de, 400 min süre sonunda Şekil 14. Yatay eksendeki PMV dağılımı a) Deney-2 b) mahalin orta noktasındaki sıcaklığın yaklaşık 2°C düştüğü Deney-7 c) Deney-9 gözlemlenmiştir. (PMV distributions in the horizontal axial a) Experiment-2 b) Experiment- 7 c) Experiment-9) Özetle, tüm sonuçlar incelendiğinde, çalışılan deney 4. SONUÇLAR (CONCLUSIONS) şartlarında panel yüzey sıcaklığının, çiy noktası sıcaklığının altında olması durumunda yaklaşık 480 min içerisinde Bu çalışmada, ışınım esaslı soğutma sistemleriyle mahalin ısıl konfor şartlarına getirebileceği görülmüştür. bütünleşmiş olarak çalışabilecek nem alıcı yoğuşturucu Sonuçlar gösteriyor ki, yoğun nem yükünün olduğu panel üzerine çalışmalar yürütülmüştür. Yoğuşturucu panel durumlarda ısıl konfor şartlarının sağlanabilmesi için geniş ile mahal içerindeki su buharının yoğuşturulmasıyla ışınım panel yüzeylerine ihtiyaç olacaktır. Mahal içerisinde soğutma panelleri üzerinde muhtemel yoğuşmanın insanlardan ve diğer kaynaklardan olacak nem üretimi de önlenmesi ve mahal içerisindeki ısıl konfor şartlarının dikkate alındığında, bu boyutlarda bir panel tek başına, kısa iyileştirilmesi hedeflenmiştir. Bu bağlamda sıcaklık ve bağıl surede, mahali ideal ısıl konfor şartlarına getirmeye nem değerleri hassas olarak kontrol edilebilen iklimlendirme yetmeyecektir. Fakat ışınım soğutma sistemlerinde en çok laboratuvarında deneysel çalışmalar yürütülmüştür. görülen problem olan yoğuşma problemine çözüm Deneysel çalışmalarda mahal içerisindeki zamana bağlı getirebilecektir. Yoğuşturucu panelin ilk 30 dakikadaki olarak sıcaklık, nem dağılımları ölçülmüştür. Yapılan performansı göz önüne alınırsa, ışınım panellerinde deneysel çalışmalardan elde edilen veriler kullanılarak, oluşabilecek muhtemel yoğuşma riskini bazı durumlarda 1070 Koca / Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University 33:3 (2018) 1055-1072 ortadan kaldırırken, bazı durumlarda azaltmaya katkıda wall and room, Energy and Buildings, 82, 211-221, bulanacaktır. Bu konuda gelecek çalışmalar, mahal 2014. içerisinde nem alma amaçlı böyle bir panelin uygulamaya 10. Acikgoz O., Cebi A., Celen A., Dalkilic A., Koca A., nasıl geçirileceği ve ışınım soğutma sistemlerine nasıl Cetin G., Gemici Z., Wongwises S., A Novel ANN- entegre edileceği konusu üzerine yoğunlaşmalıdır. Bu Based Approach to Estimate Heat Transfer Coefficients bağlamda ışınım soğutma panelleriyle nem üretiminin de in Radiant Wall Heating Systems, Energy and olduğu gerçek şartlarda deneysel çalışmalar yürütülebilir. Buildings, 144, 401- 415, 2017. Ayrıca, bu tarz bir panele fan entegre ederek, yoğuşma ve ısı 11. Koca A., Gemici Z., Bedir K., Thermal comfort analysis transfer kapasitesi arttırabilir ve bu şekilde daha iyi bir of novel low exergy radiant heating cooling system and çözüm üzerine çalışmalar yürütülebilir. energy saving potential comparing to conventional systems, Progress in Exergy, Energy and Environment, TEŞEKKÜR (ACKNOWLEDGEMENT) Cilt 1, Editor: Ibrahim Dincer, Springer International Publishing, Switzerland, 38, 435-445, 2014. Bu çalışma TÜBİTAK ARDEB-3001 kapsamında 213M199 12. Erikci Çelik S.N., Zorer Gedik G., Parlakyildiz B., Koca numaralı ve "Işınım Soğutma Sistemlerinde Nemin Pasif ve A., Çetin M.G, Gemici Z., The performance evaluation Ekonomik Bir Şekilde Kontrol Edilmesi ve Pencerenin Isıl of the modular design of hybrid wall with surface Konfor Üzerindeki Olumsuz Etkisini Ortadan Kaldıracak heating and cooling system, A/Z ITU Journal of the Yenilikçi Çözümün Sayısal ve Deneysel Olarak Faculty of Architecture, 13 (12), 31-37, 2016. (DOI: İncelenmesi" başlıklı proje ile desteklenmiştir. Bu çalışmaya 10.5505/itujfa.2016.48658) olanak sağlayan TÜBİTAK’a teşekkür ederim. 13. Kanbur B.B., Atayılmaz S.O., Koca A., Gemici Z., Teke İ., Işınım ısıtma panellerinde açığa çıkan ısı akılarının KAYNAKLAR (REFERENCES) sayısal olarak incelenmesi, 19. Ulusal Isı Bilimi ve Tekniği Kongresi, Samsun, 1498-1502, 9-12 Eylül, 1. Ulukavak Harputlugil G., Harputlugil T., A research on 2013. occupant behaviour pattern of dwellings in the context 14. Koca A., Gemici Z., Topaçoğlu Y., Çetin G., Acet R.C., of environmental comfort and energy saving, Journal of Kanbur B.B., Işınım ısıtma ve soğutma sistemlerinin ısıl the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi konfor analizleri, 11. Ulusal tesisat mühendisliği University, 31 (3), 695-708, 2016. kongresi, İzmir, 2025-2042, 17-20 Nisan, 2013. 2. Güğül G.N., Köksal M.A., Economic evaluation of the 15. Cholewa T., Anasiewicz R., Siuta-Olcha A., methods used to reduce energy consumption of an Skwarczynski A., On the heat transfer coefficients independent house, Journal of the Faculty of between heated/cooled radiant ceiling and room, Engineering and Architecture of Gazi University Applied Thermal Engineering, 117, 76-84, 2017. (2018), https://doi.or./10.17341/gazimmfd.416483. 16. Imanari T., Omori T., Bogaki K., Thermal comfort and 3. Rhee K.N., Olesen B.W., Kim K.W.,  Ten questions energy consumption of the radiant ceiling panel system, about radiant heating and cooling systems, Building and comparison with the conventional all-air system, Energy Environment 112, 367-381, 2017. and Buildings, 30, 167-175, 1999. 4. Koca A., Çetin G., Experimental investigation on the 17. Catalina T., Virgone J., Kuznik F., Evaluation of heat transfer coefficients of radiantheating systems: thermal comfort using combined CFD and Wall, ceiling and wall-ceiling integration, Energy and experimantation study in a test room equipped with a Buildings, 148, 311-326, 2017. cooling ceiling, Building and Environment, 44, 1740- 5. Cholewa T., Anasiewicz R., Siuta-Olcha A., 1750, 2009. Skwarczynski M.A., On the heat transfer coefficients 18. Stetiu C., Energy and peak power savings potential of between heated/cooled radiant ceiling and room, radiant cooling systems in U.S. commercial buildings, Applied Thermal Engineering, 117, 76-84, 2017. Energy and Buildings, 30, 127-138, 1999. 6. Kim M.K., Liu J., Cao S.J., Energy analysis of a hybrid 19. Milorad B., Dragan C., Energy, cost, and CO2 emission radiant cooling system under hot and humid climates: A comparison between radiant wall panel systems and case study at Shanghai in China, Building and radiator systems, Energy and Buildings, 54, 496-502, Environment, 137, 208-214, 2018. 2012. 7. Karmann C., Schiavon S., Bauman F., Thermal comfort 20. Liu J., Aizawa H., Yoshino H., CFD prediction of in buildings using radiant vs. all-air systems: A critical surface condensation on walls and its experimental literature review, Building and Environment, 111, 123- validation, Building and Environment, 39, 905-911, 131, 2017. 2004. 8. Rhee K.N., Kim K.W., A 50 year review of basic and 21. Niu J.L.Z., Zhang L.Z., Zuo H.G., Energy saving applied research in radiant heating and cooling systems potential of chilled ceiling combined with desiccant for the built environment, Building and Environment, cooling in hot and humid climates, Energy and 91, 166-190, 2015. Buildings, 34, 487-495, 2002. 9. Koca A., Gemici Z., Topacoglu Y., Cetin G., Acet R.C., 22. Xiaoli H., Guoqiang Z., Youming C., Shenghua Z., Kanbur B.B., Experimental investigation of heat Demetrios J.M., A combined system of chilled ceiling, transfer coefficients between hydronic radiant heated displacement ventilation and desiccant 1071 Koca / Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University 33:3 (2018) 1055-1072 dehumidification, Building and Environment, 42, 3298- transfer, International Journal of Heat and Mass 3308, 2007. Transfer, 53, 3961-3968, 2010. 23. Catalina T., Virgone J., Dynamic simulation regarding 36. ASTM Standard E104, Standard Practice for the condensation risk on a cooling ceiling installed in an Maintaining Constant Relative Humidity by Means of office room, Proceedings Building Simulation, 310-314, Aqueous Solutions, ASTM, USA, 2007. 2007. 37. Ge F., Guo X., Liu H., Wang J., Lu C., Energy 24. Zhang L.Z., Energy performance of independent air performance of air cooling systems considering indoor dehumidification systems with energy recovery temperature and relative humidity in different climate measures, Energy, 31, 1228-1242, 2006 zones in China, Energy and Buildings, 64, 145-153, 25. Vangtook P., Chirarattananon S., An experimental 2013. investigation of application of radiant cooling in hot 38. Koca A., Atayilmaz O., Agra O., Experimental humid climate, Energy and Buildings, 38, 273-285, investigation of heat transfer and dehumidifying 2006. performance of novel condensing panel, Energy and 26. Song D.S., Kim T.Y., Song S.W., Hwang S.H.S.B., Building, 129, 120-137, 2016. Performance evaluation of a radiant floor cooling 39. Koca A., Düşey bir panel yüzeyinde doğal taşinim system integrated with dehumidified ventilation, şartlarinda yoğuşmanin incelenmesi, Doktora tezi, Applied Thermal Engineering, 28 (11), 1299-1311, Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2008. İstanbul, 2015. 27. Hao X., Zhang G., Chen Y., Zou S., Moschandreas D.J., 40. EN 1264-5 Standard, Water based surface embedded A combined system of chilled ceiling, displacement heating and cooling systems. Part 5: heating and cooling ventilation and desiccant dehumidification, Building surfaces embedded in floors, ceilings and walls - and Environment, 42, 3298-3308, 2007. determination of the thermal output, USA, 2008. 28. Binghooth A.S., Zainal Z.A., Performance of desiccant 41. BS EN 14037-5 Standard, Free hanging heating and dehumidification with hydronic radiant cooling system cooling surfaces for water with a temperature below in hot humid climates, Energy and Buildings, 51, 1-5, 120°C. Open or closed heated ceiling surfaces. Test 2012. 29. Zhang L.Z., Niu J.L., Indoor humidity behaviors method for thermal output, USA, 2016. associated with decoupled cooling inhot and humid 42. DIN 4102 - Part 1, B2, Reaction to fire tests - Ignitability climates, Building and Environment, 38, 99-107, 2003. of building products subjected to direct impingement of 30. Niu J.L., Zhang Z.L., Zuo H.G., Energy saving potential flame, Germany, 1998. of chilled-ceiling combined with desiccant cooling in 43. ANSI/ASHRAE Standard 138-2005, Method of Testing hot and humid climate, Energy and Buildings, 34, 487- for Rating Ceiling Panelsfor Sensible Heating and 495, 2002. Cooling, USA, 2005. 31. Zainal, Z.A., Binghooth A.S., Desiccant 44. DIN 4108 - Part3, Wärmeschutz und Energie- Dehumidification Integrated with Hydronic Radiant Einsparung in Gebäuden - Teil 3: Klimabedingter Cooling System, Cilt 1, Editor: Nóbrega C. E. L., Feuchteschutz; Anforderungen, Berechnungsverfahren Springer London, London, 217-247, 2013. und Hinweise für Planung und Ausführung, Germany, 32. Ameen A., Mahmud K., Desiccant dehumidification 2003. with hydronic radiant cooling system for air- 45. Fanger P.O., Thermal Comfort, Analysis and conditioning applications in humid tropic climates, Application in Environment Engineering. Danish ASHARE Transactions, 111 (2), 225-237, 2005. Technical Press, Copenhagen, 1970. 33. Liu X.H., Chang X.M., Xia J.J., Jiang Y., Performance 46. EN ISO 7730, Ergonomics of thermal environment- analysis on the internally cooled dehumidifier using Analytical determination and interpretation of thermal liquid desiccant, Building and Environment, 44 (2), 299- comfort using calculation of the PMV and PPD indices 308, 2009. and local thermal comfort criteria. International 34. Mumma S.A., Chilled ceiling condensation control, in: Organization for Standardization, Geneva, 2005. ASHRAE IAQ Applications, Energy and Building, 5, 47. ASHRAE Handbook-HVAC Systems and Equipment, 22-23, 2003. American Society of Heating Refrigerating and Air- 35. Fauchoux M., Bansa M., Talukdar P., Simonson C.J., Conditioning Engineers. Inc., ASHRAE, Atlanta, 2008. Torvi D., Testing and modelling of a novel ceiling panel 48. ASHRAE Standart 55, Thermal environment conditions for maintaining space relative humidity by moisture for human occupancy, ASHRAE, USA, 2003.   1072