Impact of Window-to-Wall Surface Area for Different Window Glass Types and Wall Orientations on Building Energy Performance: A Case Study for a School Building Located in Izmir, Turkey
Yusuf YILDIZ1, Türkan GÖKSAL ÖZBALTA2, Zeynep DURMUŞ ARSAN11Department of Architecture, Izmir Institute of Technology Faculty of Architecture, Izmir, Turkey2Department of Civil Engineering, Ege University, Faculty of Engineering, Izmir, Turkey
The opaque and transparent surfaces of buildings have an important role in the total percentage of energy loss or gain. Heat loss or gain from windows are dependent on the window-to-wall area ratio, the window glass type, and the type of window frame used. In the concept of energy efficient design, heat loss or gain from windows should be analyzed in detail in the early stages of building design by considering local climatic conditions. This study investigates a school building located in Izmir in Turkey, a city with a hot and humid climate. Various glass types with different glazing characteristics and number of layers, located in different parts of the buildings and with different window-to-wall ratios are analyzed and compared using building the energy analysis program “EnergyPlus”. Results indicate that window- to-wall area ratios, wall orientation and glass types are important factors in the building’s total energy consumption. When the window-to-wall area ratio is increased from 10% to 60%, the winter heating load of the building decreases in maximum amount on the south side of the building and reduces in minimum amount on the east side of the building. When summer cooling load is investigated the highest increase in energy consumption is found on the south side of the building. On the eastern and western sides of the building the effect of increased energy consumption value remains low. When the total energy consumption (cooling + heating) is considered, it is calculated that the east and west sides have the biggest total effect and the northern wall has the smallest total effect. When low emissivity glass is used instead of double layer glass, in terms of energy consumption the building side order of effect remains the same, although actual values differ. It is therefore clear that using energy analysis programs to analyse different factors within the energy consumption of buildings will be beneficial in creating energy efficient solutions. This can be carried out in the earlier stages of the architectural design of the buildings or at the renovation stages of existing buildings.
Keywords: Window to external wall ratio, glazing type, orientation, energy consumption, hot-humid climate.Farklı Cam Türleri ve Yönlere Göre Pencere/Duvar Alanı Oranının Bina Enerji Performansına Etkisi: Eğitim Binası, İzmir
Yusuf YILDIZ1, Türkan GÖKSAL ÖZBALTA2, Zeynep DURMUŞ ARSAN11İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü Mimarlık Fakültesi, Mimarlık Bölümü, İzmir2Ege Üniveritesi Mühendislik Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, İzmir
Binaların opak ve saydam yüzeyleri enerji kayıp ve kazançları açısından önemli bir role sahiptir. Binalarda, pencerelerden kaynaklanan güneş enerjisi kazanç ve ısı kayıp miktarları, pencere/duvar alanı oranı, cam tipi ve çerçeve gibi özelliklere bağlıdır. Enerji etkin tasarım bağlamında ısıtma ve soğutma amaçlı enerji tüketimine olan etkisi nedeni ile pencerelerden kazanılan güneş enerjisi ve kaybedilen ısı miktarının, erken tasarım aşamasında yerel iklim koşullarına göre analiz edilmesi gereklidir. Bu çalışmada, sıcak-nemli iklim koşullarına sahip İzmir ilinde bulunan bir eğitim binası incelenmiştir. Farklı cam türleri için farklı yönlerdeki pencere/duvar alanı oranı değişiminin enerji tüketimine olan etkisi, enerji analiz programı EnergyPlus kullanılarak karşılaştırılmıştır. Elde edilen simülasyon sonuçlarına göre binalarda pencere/duvar alanı oranı, yön ve cam tipinin enerji tüketimi üzerinde etkili olduğu görülmüştür. Farklı yönlerdeki pencere/duvar alanı oranının %10’dan %60’a artırılması durumunda ısıtma amaçlı enerji tüketimindeki azalma, güney cephedeki değişime bağlı olarak maksimum, doğu cephesinde ise minimum düzeydedir. Soğutma yükü açısından ise güney cephedeki değişimin yine en yüksek değere, kuzey cephedeki değişimin ise en düşük değere neden olduğu saptanmıştır. Toplam enerji tüketimi açısından (ısıtma + soğutma) doğu ve batı cephelerin en etkili, kuzey cephenin ise en az etkiye sahip olduğu hesaplanmıştır. Çift cam (mevcut) yerine low-e kaplamalı cam kullanıldığında ise yönlere göre sıralamanın değişmediği görülmüştür. Kısacası bina enerji performansına etkisi olan parametrelerin, mimari tasarım sürecinin erken aşamalarında veya mevcut binaların enerji etkin iyileştirilmelerinde, enerji analiz programları aracılığı ile değerlendirilmesi, enerji etkin çözüm önerilerinin oluşturulmasına önemli katkılar sağlayacaktır.
Anahtar Kelimeler: Pencere/duvar alanı oranı, cam tipi, yön, enerji tüketimi, sıcak-nemli iklim.Manuscript Language: Turkish
